一、陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)方法
1.“四步法”書(shū)寫(xiě)陌生氧化還原反應(yīng)方程式
第一步:根據(jù)元素化合價(jià)的升降判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
第二步:按“氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”寫(xiě)出方程式,根據(jù)得失電子守恒配平上述四種物質(zhì)。注意:不屬于“氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物”的物質(zhì)這一步暫不寫(xiě)在方程式中。
第三步:根據(jù)電荷守恒或反應(yīng)物的酸堿性,在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-或H2O等。
第四步:根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。
例5 實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4,方法如下:軟錳礦與過(guò)量固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng),生成錳酸鉀(K2MnO4)和KCl:用水溶解,濾去殘?jiān),濾液酸化后,K2MnO4轉(zhuǎn)變?yōu)镸nO2和KMnO4;濾去MnO2沉淀,濃縮溶液,結(jié)晶得到深紫色的針狀KMnO4晶體。請(qǐng)回答:
(1)軟錳礦制備K2MnO4的化學(xué)方程式是
;
(2)KMnO4能與熱的經(jīng)硫酸酸化的Na2C2O4反應(yīng),生成Mn2+和CO2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
解析:(1)第一步,Mn元素由MnO2中的+4價(jià)升高到K2MnO4中的+6價(jià),故MnO2是還原劑,K2MnO4是氧化產(chǎn)物。
Cl元素由KClO3中的+5價(jià)降低到KCl中的-1價(jià),故KClO3是氧化劑,KCl是還原產(chǎn)物。
第二步, 按“氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”把化學(xué)方程式初步寫(xiě)為:KClO3+3MnO2 KCl+3K2MnO4。
由于Cl元素降6價(jià),Mn元素升2價(jià),所以MnO2、K2MnO4的化學(xué)計(jì)量數(shù)均為3。
第三步,由于反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行,且第一步寫(xiě)出的方程式中右邊鉀元素物質(zhì)的量多于左邊鉀元素的物質(zhì)的量,故在方程式左邊反應(yīng)物中補(bǔ)充KOH,右邊生成物中補(bǔ)充H2O:
KClO3+3MnO2+KOH KCl+3K2MnO4+H2O。
第四步,根據(jù)K元素守恒,在KOH前面配6;根據(jù)H元素守恒在H2O前面配3。兩邊的O元素相等,說(shuō)明方程式已配平:
3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O。
(2)第一步,依題意Mn元素化合價(jià)降低,故KMnO4是氧化劑,MnSO4是還原產(chǎn)物;C元素化合價(jià)升高,故Na2C2O4是還原劑(C元素化合價(jià)為+3價(jià)),CO2是氧化產(chǎn)物。
第二步,按“氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物” 把化學(xué)方程式初步寫(xiě)為:2KMnO4+5Na2C2O4 2MnSO4+10CO2↑。
由KMnO4→MnSO4,Mn元素降了5價(jià),在還原劑Na2C2O4前面配5,在氧化產(chǎn)物CO2前面配10;由Na2C2O4→CO2,C元素升了1價(jià),2 molC共失去2 mole-,在氧化劑KMnO4前面配2,還原產(chǎn)物MnSO4前面配2。
第三步,反應(yīng)是在硫酸溶液中進(jìn)行,故在左邊反應(yīng)物中補(bǔ)充H2SO4,右邊生成物中補(bǔ)充K2SO4、Na2SO4和H2O:
2KMnO4+5Na2C2O4+H2SO4 2MnSO4+10CO2↑+ K2SO4+Na2SO4+H2O。
第四步,根據(jù)K+、Na+、SO42-、H、O等守恒配平如下:
2KMnO4+5Na2C2O4+8H2SO4 2MnSO4+10CO2↑+ K2SO4+5Na2SO4+8H2O。
答案:(1)3MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O