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Ξ 待定系数法配平氧化还原方程式 张伟路 (贵阳一中 贵阳 550002) 质量守恒定律是配平化学方程的理论基础 ,但用质量守恒定律配平氧化还原 却经常得到一些错误的结果 ,这样的例子可举出许多 : 例 1 1 配平方程 : KM nO4 + H2 S + H2 SO4 ———K2 SO4 + M nSO4 + S ψ + H2 O 2 KM nO4 + 5 H2 S + 3 H2 SO4 (稀) = K2 SO4 + 2M nSO4 + 5 S ψ + 8 H2 O (正确) 2 KM nO4 + 2 H2 S + 2 H2 SO4 (稀) = K2 SO4 + 2M nSO4 ψ + S ψ + 4 H2 O (错误) 例 2 2 配平方程 PbS + O3 ———PbSO4 + O2 PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2 (正确) PbS + 2O3 = PbSO4 + O2 (错误) 例 3 3 配平方程 KM nO4 + H2 O2 + H2 SO4 ———K2 SO4 + M nSO4 + O2 ξ + H2 O 2 KM nO4 + 5 H2 O2 + 3 H2 SO4 (稀) = K2 SO4 + 2M nSO4 + SO2 ξ + 8 H2 O (正确) 2 KM nO4 + 3 H2 O2 + 3 H2 SO4 (稀) = K2 SO4 + 2M nSO4 + 4O2 ξ + 6 H2 O (错误) 例 4 2 配平方程 KClO3 + HCl ———KCl + Cl2 + ClO2 + H2 O KClO3 + 6 HCl = KCl + 3Cl2 + 3 H2 O 5 KClO3 + 6 HCl = 5 KCl + 6ClO2 + 3 H2 O (正确) ,类 a KM nO4 + b H2 S + c H2 SO4 (稀) = d K2 SO4 + eM nSO4 + f S ψ + g H2 O 由质量守恒定律可得到关于 7 个配平系数 a . b. c. d. e . f . g 的一次方程组为 : K : a = 2 d M n : a = e O :4 a + 4 c = 4 d + 4 e + g H :2 b + 2 c = 2 g S : b + c = d + e + f 为保证配平系数取最简正整数的形式 ,应有一个系数可任意取值 。 于是余下的 6 个系数应满足以上 5 个线性独立的一次方程 ,这样的最简正整数解有无穷 多组 ,质量守恒定律就预见了存在需讨论的问题 。要想得到唯一确定的解 ,我们进行如下分 析 : 11 稀 H2 SO4 在这个反应中仅作为介质不生成单质硫 。 21 在这个反应中 H2 S 可以被氧化成 S 或 SO2 - 。 4 根据以上 2 点可知存在平行反应 : KM nO4 + H2 S + H2 SO4 (稀) ———K2 SO4 + M nSO4 + S ψ + H2 O H2 S 全部被氧化为 S ,S 仅由 H2 S 被氧化形成 。 KM nO4 + H2 S + H2 SO4 (稀) ———K2 SO4 + M nSO4 + H2 O H2 S 全部被氧化为 SO2 - 。 4 第一方程正是我们要配平的方程 ,我们可根据方程所附的条件 ,再列一系数关系式 : 立即可解得 : b = f 2 KM nO4 + 5 H2 S + 3 H2 SO4 (稀) = K2 SO4 + 2M nSO4 + 5 S ψ + 8 H2 O 第二个方程与我们要配平的方程不同 ,它是同时进行的另一个独立过程 。用质量守恒定律可 唯一解得 。 8 KM nO4 + 5 H2 S + 7 H2 SO4 (稀) = 8M nSO4 + 4 K2 SO4 + 12 H2 O 显然第 1 个配平的方程与第 2 个配平的方程各自乘以任意常数后相加再化为最简正整数 系数形式 ,可有无数多种组合 ,这正是最初根据质量守恒定律列出的系数方程组的解 。 解例 2 :配平 PbS + O3 ———PbSO4 + O2 设 : a PbS + bO3 = c PbSO4 + d O2 列系数方程 : PbS : a = c O :3 b = 4 c + 2 d a . b . c . d 4 个系数 ,只有 2 个线性独立的系数方程 ,根据解例 1 的讨论 ,显然有可能得出 错误的配平方程式 。为了得到唯一确定的解 ,我们根据经验进行如下分析 : O3 作为氧化剂时 ,一般被还原为 O2 ,即 O3 + 2e = O2 - + O2 ,由此 ,还可加上一个系数关 系式 : b = d , 于是解得 PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O