2025年高一上学期化学氧化还原反应配平专项

2025年高一上学期化学氧化还原反应配平专项一、氧化还原反应配平的核心原则氧化还原反应配平是基于化学反应的本质规律展开的，其核心原则包括三大守恒：1.电子守恒即氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，表现为化合价升高总数与降低总数相等。例如在反应(\text{Cu}+\text{HNO}_3(\text{稀})\rightarrow\text{Cu(NO}_3\text{)}_2+\text{NO}\uparrow+\text{H}_2\text{O})中，Cu元素化合价从0升高到+2（每个Cu原子失2e⁻），N元素从+5降低到+2（每个N原子得3e⁻），二者最小公倍数为6，因此Cu的化学计量数为3，NO的化学计量数为2，确保电子转移总数均为6e⁻。2.质量守恒反应前后各元素原子种类和数目不变。例如配平(\text{Fe}_2\text{O}_3+\text{CO}\rightarrow\text{Fe}+\text{CO}_2)时，先通过电子守恒确定Fe₂O₃与CO的计量数比为1:3，再根据C、O原子守恒配平CO₂和Fe，最终得到(\text{Fe}_2\text{O}_3+3\text{CO}\xlongequal{\text{高温}}2\text{Fe}+3\text{CO}_2)。3.电荷守恒仅适用于离子反应，即反应前后离子所带总电荷相等。例如配平(\text{MnO}_4^-+\text{Cl}^-+\text{H}^+\rightarrow\text{Mn}^{2+}+\text{Cl}_2\uparrow+\text{H}_2\text{O})时，先通过电子守恒确定MnO₄⁻与Cl⁻的计量数比为2:10，再根据电荷守恒计算H⁺的计量数：左边电荷总数为(2\times(-1)+10\times(-1)+n(\text{H}^+)\times(+1))，右边为(2\times(+2))，解得(n(\text{H}^+)=16)，最后配平H₂O。二、配平的一般步骤（正向配平法）以(\text{H}_2\text{O}_2+\text{H}_2\text{CrO}_4\rightarrow\text{O}_2\uparrow+\text{Cr(OH)}_3\downarrow+\text{H}_2\text{O})为例，具体步骤如下：1.标价态标出反应前后变价元素的化合价：(\text{H}_2\overset{-1}{\text{O}}_2+\text{H}_2\overset{+6}{\text{Cr}}\text{O}_4\rightarrow\overset{0}{\text{O}}_2\uparrow+\overset{+3}{\text{Cr}}(\text{OH})_3\downarrow+\text{H}_2\text{O})2.列变化计算化合价升降数值：O元素：从-1升高到0，每个O₂分子含2个O原子，故每生成1分子O₂化合价升高(2\times[0-(-1)]=2)；Cr元素：从+6降低到+3，每个Cr原子化合价降低(6-3=3)。3.等升降求化合价升降总数的最小公倍数（2和3的最小公倍数为6），确定氧化剂、还原剂及产物的计量数：升高总数为6时，需生成3分子O₂（3×2=6），对应H₂O₂的计量数为3；降低总数为6时，需2个Cr原子（2×3=6），对应H₂CrO₄和Cr(OH)₃的计量数为2。4.配其他根据原子守恒配平剩余物质：左边H原子总数：(3\text{H}_2\text{O}_2+2\text{H}_2\text{CrO}_4)中含(3\times2+2\times2=10)个H；右边Cr(OH)₃含(2\times3=6)个H，剩余4个H分配给H₂O，即2分子H₂O。5.查守恒最终配平结果：(3\text{H}_2\text{O}_2+2\text{H}_2\text{CrO}_4=3\text{O}_2\uparrow+2\text{Cr(OH)}_3\downarrow+2\text{H}_2\text{O})，检查各原子种类和数目是否守恒。三、典型配平技巧与实例解析1.逆向配平法（适用于自身氧化还原反应）当氧化剂和还原剂为同一物质（如歧化反应）时，从生成物开始配平。例1：配平(\text{Cl}_2+\text{NaOH}\rightarrow\text{NaCl}+\text{NaClO}+\text{H}_2\text{O})标价态：(\overset{0}{\text{Cl}}_2+\text{NaOH}\rightarrow\text{Na}\overset{-1}{\text{Cl}}+\text{Na}\overset{+1}{\text{Cl}}\text{O}+\text{H}_2\text{O})列变化：Cl元素既升高（0→+1，失1e⁻）又降低（0→-1，得1e⁻）；等升降：得失电子数均为1，故NaCl和NaClO的计量数均为1，对应Cl₂的计量数为1（含2个Cl原子）；配其他：根据Na、H、O守恒，得到(\text{Cl}_2+2\text{NaOH}=\text{NaCl}+\text{NaClO}+\text{H}_2\text{O})。2.整体配平法（适用于多元素变价反应）当某物质中两种元素同时变价时，将该物质视为整体计算化合价变化。例2：配平(\text{FeS}_2+\text{O}_2\rightarrow\text{Fe}_2\text{O}_3+\text{SO}_2)标价态：(\overset{+2}{\text{Fe}}\overset{-1}{\text{S}}_2+\overset{0}{\text{O}}_2\rightarrow\overset{+3}{\text{Fe}}_2\text{O}_3+\overset{+4}{\text{S}}\text{O}_2)列变化：1分子FeS₂中，Fe从+2→+3（升1），2个S从-1→+4（各升5，共升10），整体升11；O₂中2个O从0→-2（共降4）；等升降：11和4的最小公倍数为44，故FeS₂计量数为4（4×11=44），O₂计量数为11（11×4=44）；配其他：根据Fe、S守恒得Fe₂O₃为2、SO₂为8，最终配平O₂：(4\text{FeS}_2+11\text{O}_2\xlongequal{\text{高温}}2\text{Fe}_2\text{O}_3+8\text{SO}_2)。3.缺项配平法（适用于未知物质的反应）缺项通常为H⁺、OH⁻或H₂O，可根据电荷守恒或原子守恒推断。例3：配平(\text{MnO}4^-+\text{H}2\text{O}2+\text{_}\rightarrow\text{Mn}^{2+}+\text{O}_2\uparrow+\text{H}_2\text{O})标价态与列变化：Mn从+7→+2（降5e⁻），O从-1→0（升1e⁻，每个O₂分子升2e⁻）；等升降：MnO₄⁻与O₂的计量数比为2:5（2×5=10e⁻，5×2=10e⁻）；推缺项：左边含MnO₄⁻（负电荷），右边Mn²⁺（正电荷），故缺项为H⁺（提供正电荷）；配电荷：左边电荷总数(2\times(-1)+n(\text{H}^+)\times(+1))，右边(2\times(+2))，解得(n(\text{H}^+)=6)；配其他：根据H守恒得H₂O的计量数为8，最终方程式：(2\text{MnO}_4^-+5\text{H}_2\text{O}_2+6\text{H}^+=2\text{Mn}^{2+}+5\text{O}_2\uparrow+8\text{H}_2\text{O})。四、不同类型反应的处理策略反应类型特征配平策略实例一般反应氧化剂与还原剂为不同物质正向配平（从反应物入手）(\text{Cu}+\text{AgNO}_3\rightarrow\text{Cu(NO}_3\text{)}_2+\text{Ag})歧化反应同一物质中同种元素既升价又降价逆向配平（从生成物入手）(3\text{S}+6\text{NaOH}=2\text{Na}_2\text{S}+\text{Na}_2\text{SO}_3+3\text{H}_2\text{O})归中反应同种元素不同价态反应生成中间价态正向配平，标注不同价态原子来源(\text{H}_2\overset{-2}{\text{S}}+\text{H}_2\overset{+4}{\text{S}}\text{O}_3=3\overset{0}{\text{S}}\downarrow+3\text{H}_2\text{O})部分氧化还原反应反应物中仅部分元素参与氧化还原先配变价部分，再配未变价部分(3\text{Cu}+8\text{HNO}_3(\text{稀})=3\text{Cu(NO}_3\text{)}_2+2\text{NO}\uparrow+4\text{H}_2\text{O})（仅2个N原子被还原）五、易错点与强化训练1.常见错误分析忽略化学式中原子个数：如配平(\text{Al}+\text{O}_2\rightarrow\text{Al}_2\text{O}_3)时，误将O₂的化合价变化算为“0→-2”（应为2个O原子共降4）；电荷守恒遗漏：离子反应中未检查电荷，如(\text{Fe}^{3+}+\text{Cu}=\text{Fe}^{2+}+\text{Cu}^{2+})未配平电荷，正确应为(2\text{Fe}^{3+}+\text{Cu}=2\text{Fe}^{2+}+\text{Cu}^{2+})；缺项判断错误：酸性条件下误加OH⁻，如(\text{MnO}_4^-)与Cl⁻反应中，若错加OH⁻会生成MnO₂沉淀，与实际不符。2.针对性练习（1）配平(\text{NH}_3+\text{O}_2\rightarrow\text{NO}+\text{H}_2\text{O})（提示：N从-3→+2，O从0→-2，最小公倍数为20）；（2）配平离子方程式(\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}+\text{Fe}^{2+}+\text{H}^+\rightarrow\text{Cr}^{3+}+\text{Fe}^{3+}+\text{H}_2\text{O})（提示：Cr₂O₇²⁻中2个Cr均从+6→+3）；（3）配平(\text{KClO}_3+\text{HCl}(\text{浓})\rightarrow\text{KCl}+\text{Cl}_2\uparrow+\text{H}_2\text{O})（提示：Cl元素归中反应，+5→0和-1→0）。参考答案：（1）(4\text{NH}_3+5\text{O}_2\xlongequal{\text{催化剂}}4\text{NO}+6\text{H}_2\text{O})（2）(\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}+6\text{Fe}^{2+}+14\text{H}^+=2\text{C