更多操作
准备工作
在开始学习这一条目前,你应该先学习离子方程式。这有助于你快速学习本条目的内容。
步骤
化学考试时,经常会出现这样的题型:给出一个氧化还原反应的反应物和生成物,要求写出化学方程式或是离子方程式。这在高一算是偏难的题型,但在学习本条目后,一分钟内足以处理这些问题。
我们结合这个题目示范:
已知在酸性条件下,高锰酸钾([math]\displaystyle{ \mathrm{KMnO_4} }[/math])和草酸([math]\displaystyle{ \mathrm{H_2C_2O_4} }[/math])发生氧化还原反应生成[math]\displaystyle{ \mathrm{Mn^{2+}} }[/math]和二氧化碳。请写出该反应的离子方程式并配平。
处理这类问题我们分四步走:
- 找出两剂两物。(氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物)
- 标出变价。
- 使用氧化还原配平法配平。
- 补上缺少的电荷。(一般只需用到三种:[math]\displaystyle{ \mathrm{H^+, OH^-, H_2O} }[/math])
壹 找出两剂两物
题目中给出了高锰酸钾和草酸的化学式。我们知道,高锰酸钾属于强氧化剂,其中显 +7 价的锰元素会在反应中被还原成[math]\displaystyle{ \mathrm{Mn^{2+}} }[/math]。所以我们知道了:
- 氧化剂:[math]\displaystyle{ \mathrm{MnO_4^-} }[/math]
- 还原剂:[math]\displaystyle{ \mathrm{H_2C_2O_4} }[/math]
- 氧化产物:[math]\displaystyle{ \mathrm{CO_2} }[/math]
- 还原产物:[math]\displaystyle{ \mathrm{Mn^{2+}} }[/math]
贰 标出变价
先把方程式草稿写出来,标上变价:
[math]\displaystyle{ \mathrm{MnO_4^-+H_2C_2O_4=\!=\!=CO_2+Mn^{2+}} }[/math]
[math]\displaystyle{ ~ \downarrow 5 \qquad \quad ~~ \uparrow 2 }[/math]
箭头上/下和数字分别表示升/降价和化合价改变数
叁 使用氧化还原配平法配平
接着使用氧化还原配平法配平,并分别按照锰守恒和碳守恒配平。不使用氢或氧守恒的原因是下一步补电荷需要用到氢离子、氢氧根和水。这样,我们就得到了:
[math]\displaystyle{ \mathrm{2MnO_4^- + 5H_2C_2O_4 =\!=\!= 10CO_2 \uparrow + 2Mn^{2+}} }[/math]
肆 补上缺少的电荷
经过计算,我们很容易得到,方程式左边比右边少六个正电荷,又知道题目中给出了“酸性高锰酸钾”这个条件,因此需要在左边配上 6 个氢离子,并相应地在右边配上 8 分子的水。不在右边配上 6 个氢氧根,是因为这样做的话,就会造成“酸制碱”的情况,这是违反客观事实的。
这样,我们就得到了完整的离子方程式:
[math]\displaystyle{ \mathrm{6H^+ + 2MnO_4^- + 5H_2C_2O_4 =\!=\!= 10CO_2 \uparrow + 2Mn^{2+} + 8H_2O} }[/math]
结束
高考中化学涉及氧化还原的分值约 50 分,占了整个高中化学的半壁江山。如果能熟练运用本条目的方法,就可以为考试节省很多时间。
最后留下一道配平练习,答案进行暗色处理:
[math]\displaystyle{ \mathrm{Fe^{2+} + MnO_4^- \rightarrow Fe^{3+} + Mn^{2+}} }[/math]
[math]\displaystyle{ \mathrm{5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ \rightarrow 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O} }[/math]