2018届一轮复习鲁科版氧化还原反应的计算及方程式的配平学案

2018届一轮复习鲁科版氧化还原反应的计算及方程式的配平学案

第7讲　氧化还原反应的计算及方程式的配平 考点一　氧化还原反应的基本规律 ‎【基础知识梳理】‎ ‎1．价态规律 ‎(1)升降规律：氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。‎ ‎(2)价态归中规律 含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。‎ 例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是 注：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。‎ ‎(3)歧化反应规律 ‎“中间价―→高价＋低价”。‎ 具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。‎ ‎2．强弱规律 自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“由强制弱”。‎ ‎3．先后规律 ‎(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性Fe2＋＞Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。‎ ‎(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次为Cu2＋、H＋。‎ ‎4．电子守恒规律 氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。‎ ‎【解题探究】‎ 题组一　电子转移数目判断与计算 ‎1．下列表示反应中电子转移的方向和数目正确的是(　　)‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎2．ClO2遇浓盐酸会生成Cl2，反应方程式为2ClO2＋8HCl===5Cl2＋4H2O，该反应中若转移电子的数目为9.632×1023，则产生的Cl2在标况下的体积为(　　)‎ A．11.2LB．33.6LC．22.4LD．44.8L ‎3．用下列方法制取O2：①KClO3(MnO2)受热分解；②Na2O2加水；③H2O2中加MnO2；④KMnO4受热分解，若制得相同质量的O2，反应中上述各种物质(依编号顺序)的电子转移数目之比是(　　)‎ A．3∶2∶2∶4 B．1∶1∶1∶1‎ C．2∶1∶1∶2 D．1∶2∶1∶2‎ 题组二　价态规律的应用 ‎4．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：‎ ‎①G―→Q＋NaCl ‎②Q＋H2OX＋H2‎ ‎③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O ‎④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O 这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是(　　)‎ A．G、Y、Q、Z、X B．X、Z、Q、G、Y C．X、Z、Q、Y、G D．G、Q、Y、Z、X ‎5．氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY(未配平)，KX在一定条件下能自身反应：KX―→KY＋KZ(未配平，KY与KZ关系比为1∶3)，以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在KX中氯的化合价是(　　)‎ A．＋1 B．＋3‎ C．＋5 D．＋7‎ 题组三　先后规律的应用 ‎6．现有下列三个氧化还原反应：‎ ‎①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2‎ ‎②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3‎ ‎③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 若某溶液中含有Fe2＋、Cl－和I－，要除去I－而不氧化Fe2＋和Cl－，可以加入的试剂是(　　)‎ A．Cl2 B．KMnO4‎ C．FeCl3 D．HCl ‎7．已知2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋、2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋。现向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯气，再向反应后的溶液中滴加少量的KSCN溶液，结果溶液变为红色，则下列叙述中正确的是(　　)‎ ‎①氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2‎ ‎②原溶液中Br－一定被氧化 ‎③通入氯气后，原溶液中的Fe2＋一定被氧化 ‎④不能确定通入氯气后的溶液中是否还存在Fe2＋‎ ‎⑤若取少量所得溶液，加入CCl4后静置，向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液，只产生白色沉淀，说明原溶液中Fe2＋、Br－均被完全氧化 A．①②③④ B．①③④⑤‎ C．②④⑤ D．①②③④⑤‎ ‎8．向含S2－、Fe2＋、Br－、I－各0.1mol的溶液中通入Cl2，通入Cl2的体积(标准状况)和溶液中相关离子的物质的量关系图正确的是(　　)‎ 考点二　电子守恒思想在化学计算中的应用 ‎【基础知识梳理】‎ ‎1．对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。‎ ‎2．守恒法解题的思维流程 ‎(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。‎ ‎(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。‎ ‎(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。‎ n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。‎ ‎【解题探究】‎ 题组一　两元素之间得失电子守恒问题 ‎1．现有24mL浓度为0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为(　　)‎ A．＋2 B．＋3‎ C．＋4 D．＋5‎ ‎2．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，则x的值为(　　)‎ A．2 B．3‎ C．4 D．5‎ 题组二　多元素之间得失电子守恒问题 ‎3．在反应3BrF3＋5H2O===9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5molH2O参加反应，被水还原的溴为(　　)‎ A．1mol B.mol C.mol D．2mol ‎4．在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5molCuSO4可氧化P的物质的量为________mol。生成1molCu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。‎ 题组三　多步反应得失电子守恒问题 有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。‎ ‎5．取xg铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8960mL的NO2气体和672mL的N2O4气体(都已折算到标准状态)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g。则x等于(　　)‎ A．8.64B．9.20C．9.00D．9.44‎ ‎6．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　)‎ A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL 考点三　氧化还原反应方程式的书写与配平 ‎【基础知识梳理】‎ ‎1．氧化还原方程式配平的基本原则 ‎2．氧化还原方程式配平的一般步骤 ‎[示例]　配平化学方程式：‎ H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O 分析　配平步骤如下 第一步：标变价，H2＋―→↓＋O↑＋H2O 第三步：求总数，从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。‎ 故H2S的化学计量数为3，HNO3的化学计量数为2。‎ 第四步：配系数，先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。‎ ‎3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O 第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。‎ ‎【解题探究】‎ 题组一　正向配平类 ‎1．(1)____HCl(浓)＋____MnO2____Cl2↑＋____MnCl2＋____H2O ‎(2)____Cu＋____HNO3(稀)===____Cu(NO3)2＋____NO↑＋____H2O ‎(3)____KI＋____KIO3＋____H2SO4===____I2＋____K2SO4＋____H2O ‎(4)____MnO＋____H＋＋____Cl－===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O 题组二　逆向配平类 ‎2．(1)____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO3＋____H2O ‎(2)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3‎ 题组三　缺项配平类 ‎3．(1)____ClO－＋____Fe(OH)3＋____===____Cl－＋____FeO＋____H2O ‎(2)____MnO＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O ‎(3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO。‎ 请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。‎ ＋＋===AlN＋ 解题技巧 配平的基本技能 ‎(1)全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。‎ ‎(2)自变从右边配：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。‎ ‎(3)缺项配平法：先将得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加 H＋，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一边加水，然后进行两边电荷数配平。‎ ‎(4)当方程式中有多个缺项时，应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。‎ 答案解析 考点一 解题探究 ‎1．B　[B项，硫元素发生歧化反应，两个S由0降低为－2价，总共降低4价，一个S由0价升高为＋4价，总升高4价，共失去4个电子，正确；C项，根据化合价不能交叉的原则，氯酸钾中氯元素的化合价应从＋5价降到0价，盐酸中氯元素的化合价应从－1价升高到0价，转移电子数是5；D项，氯酸钾中氯元素化合价降低，得到电子，氧元素化合价升高，失去电子，箭头应该是从O指向Cl，故D错误。]‎ ‎2．C ‎3．C　[由反应可知，生成氧气时，①④中O元素的化合价均为－2价升高为0，即O元素失去电子，②③中O元素的化合价从－1升高到0价，并且都只有氧元素的化合价升高，则制得相同质量的氧气，失去电子的氧原子相同，所以制得相同质量的氧气(假设是1 mol)，反应中电子转移数目之比为4∶2∶2∶4，即2∶1∶1∶2。]‎ ‎4．A　[由①得出Q价态高于G，因为G必介于Q和－1价的氯元素之间，－1价为氯元素的最低价；将该结论引用到③，Y介于Q与G之间，故有Q价态高于Y，Y价态高于G；分析②：H2O中的H元素化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X价态高于Q；最后分析④：Z介于Q、X之间，则X价态高于Z，Z价态高于Q。]‎ ‎5．C　[反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY是Cl2的歧化反应，KX、KY中的氯元素分别显正价和－1价；由于KX也发生歧化反应：KX―→KY＋KZ，可断定KY为KCl，化合价高低是Z中Cl>X中Cl(均为正价)。假设KX中Cl为＋a价，KZ中Cl的化合价为＋b价，依据化合价守恒原理及KX―→KY＋3KZ，有a＋1＝3(b－a)，把a＝1、a＝3、a＝5代入上式讨论，可知a＝5时，b＝7符合题意。则KX中Cl的化合价为＋5。]‎ ‎6．C ‎7．B　[‎ 由已知的两个化学方程式及同一个反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性Fe3＋＞I2、Br2＞Fe3＋，故①正确；向溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色说明溶液中含有Fe3＋，则说明溶液中无I－存在，又氧化性Cl2＞Br2＞Fe3＋＞I2，氯气的量不确定，则Br－不一定被氧化，故②错误，③正确；由上述分析可知溶液中存在Fe3＋，但不能确定是否所有的Fe2＋均被氧化为Fe3＋，故④正确；上层溶液中若含Br－，则产生淡黄色沉淀，若含I－，则产生黄色沉淀，由题知只产生白色沉淀，则说明溶液中含Cl－，即溶液中的Fe2＋、Br－均被完全氧化，故⑤正确。]‎ ‎8．C　[还原性：S2－>I－>Fe2＋>Br－，所以发生反应的顺序：①Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－，②Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，③Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，④Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。]‎ 考点二 解题探究 ‎1．B　[题目中指出被还原的物质是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05 mol·L－1×0.024 L×(6－4)＝0.02 mol·L－1×0.020 L×2×(6－n)，解得n＝3。]‎ ‎2．D ‎3．C　[设被水还原的溴(BrF3)的物质的量为x，5molH2O参加反应，失去电子4mol，根据电子守恒得：3x＝4mol，x＝mol。]‎ ‎4．1.5　2.2‎ ‎5．B　[反应流程为 xg＝17.02g－m(OH－)，‎ 而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：‎ n(OH－)＝×1＋×2×1＝0.46mol 所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。]‎ ‎6．A　[由题意可知，HNO3，则Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等。即n(Cu)＝2n(O2)＝2×＝0.15mol。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3mol，‎ 则V(NaOH)＝＝0.06L＝60mL。]‎ 考点三 解题探究 ‎1．(1)4　1　1　1　2　(2)3　8　3　2　4(3)5　1　3　3　3　3　(4)2　16　10　2　5　8‎ ‎2．(1)3　6　2　1　3　(2)2　9　3　3　5‎ ‎3．(1)3　2　4OH－　3　2　5(2)2　5　6H＋　2　5　8(3)Al2O3　3C　N2　2　3CO 解析　(3)根据氮元素、碳元素的化合价变化，N2是氧化剂，C是还原剂，AlN为还原产物，CO为氧化产物。‎