2019届一轮复习人教版氧化还原反应方程式的配平及计算学案

2019届一轮复习人教版氧化还原反应方程式的配平及计算学案

基础课5　氧化还原反应方程式的配平及计算 明确考纲 理清主干 ‎1.掌握氧化还原反应方程式的配平方法。‎ ‎2．能够利用电子守恒规律进行相关计算。‎ 考点一　氧化还原反应方程式的配平 ‎1．配平原则 ‎2．配平步骤 ‎3．示例 H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O 分析　配平步骤如下 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。‎ 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 答案：(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 题组二　逆向配平类 ‎2．(1)____S＋____KOH____K2S＋____K2SO3＋____H2O ‎(2)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3‎ ‎(3)____Cl2＋____Ca(OH)2===____CaCl2＋____Ca(ClO)2＋____H2O ‎(4)2KMnO4____K2MnO4＋____MnO2＋____O2↑‎ ‎(5)____HNO3____NO2↑＋____O2＋____H2O 答案：(1)3　6　2　1　3　(2)2　9　3　3　5‎ ‎(3)2　2　1　1　2　(4)1　1　1　(5)4　4　1　2‎ 题组三　缺项配平类 ‎3．(1)____ClO－＋____Fe(OH)3＋________===____Cl－＋____FeO＋____H2O ‎(2)____MnO＋____H2O2＋________===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O ‎(3)____ClO＋____Cl－＋________===____ClO2↑＋____Cl2↑＋____H2O ‎(4)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。‎ 答案：(1)3　2　4OH－　3　2　5‎ ‎(2)2　5　6H＋　2　5　8‎ ‎(3)2　2　4H＋　2　1　2‎ ‎(4)Al2O3　‎3C　N2　2　3CO 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。‎ 考点二　电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用 对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——得失电子守恒，即反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等进行计算。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，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。‎ ‎1．应用得失电子守恒解题的一般步骤 ‎(1)“一找物质”‎ 找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。‎ ‎(2)“二定得失”‎ 确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。‎ ‎(3)“三列关系”‎ 根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。‎ n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值 ‎2．多步连续进行的氧化还原反应的有关计算 对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。‎ 现有24 mL浓度为0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·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________。‎ 解析：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。‎ 答案：＋3‎ 题组一　两种元素之间的电子守恒问题 ‎1．(2018·哈师大附中月考)某强氧化剂XO(OH)被Na2SO3还原。如果还原2.4×10－3 mol XO(OH)，需用30 mL 0.2 mol·L－1的Na2SO3溶液，那么X元素被还原后的价态是(　　)‎ A．＋2　　　　　 B．＋1‎ C．0 D．－1‎ 解析：选C　XO(OH)中X的化合价是＋5，Na2SO3中S的化合价从＋4升高到＋6，设X元素被还原后的化合价为a，根据氧化还原反应中化合价升降必相等：2.4×10－3×(5－a)＝0.2×0.03×(6－4)，解得a＝0。‎ ‎2．已知‎3.25 g某金属X跟过量稀硝酸反应，在反应过程中未见有气体生成，反应后在所得溶液中加入热碱溶液可放出一种气体，其体积为280 mL(标准状况)，则X为(　　)‎ A．Zn B．Fe C．Cu D．Ag 解析：选A　求解时首先分析得出HNO3的还原产物是NH4NO3，其次根据得失电子守恒列出守恒关系，再次讨论金属化合价的升高情况和相对原子质量的关系，最后确定元素种类。由题意可知金属与硝酸的反应过程中，硝酸的还原产物为NH4NO3，物质的量为0.012 5 mol，设未知金属的摩尔质量为M，氧化后金属离子的化合价为＋x，根据氧化还原反应中得失电子守恒可知×x＝0.012 5 mol×[5－(－3)]，讨论得当x＝2时，M＝‎65 g·mol－1比较合理，故该金属为锌。‎ 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5 mol H2O参加反应，被水还原的溴为(　　)‎ A．1 mol B． mol C． mol D．2 mol 解析：选C　设被水还原的溴(BrF3)的物质的量为x，5 mol H2O参加反应，失去电子4 mol，根据电子守恒得：3x＝4 mol，x＝ mol。‎ ‎4．FeS与一定浓度的HNO3反应，生成Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3、NO2、N2O4、NO和H2O，当NO2、N2O4、NO的物质的量之比为1∶1∶1时，实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为(　　)‎ A．1∶6 B．1∶7‎ C．2∶11 D．16∶25‎ 解析：选B　设参加反应的FeS的物质的量为a mol，被还原的HNO3的物质的量为b mol，根据得失电子守恒有：a×(1＋8)＝×1＋×2＋×3，b＝‎6a，又因为起酸性作用的HNO3的物质的量为3n[Fe(NO3)3]＝3×mol＝a mol，故实际参加反应的FeS与HNO3的物质的量之比为a∶(a＋b)＝1∶7。‎ 题组三　多步反应的电子守恒问题 ‎5．取x g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8 960 mL的NO2气体和672 mL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‎17.02 g。则x等于(　　)‎ A．8.64 B．9.20‎ C．9.00 D．9.44‎ 解析：选B　反应流程为 x＝‎17.02 g－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＝0.46 mol，所以x＝‎17.02 g－0.46 mol×‎17 g·mol－1＝‎9.20 g。‎ 新情景下氧化还原反应方程式的书写 ‎“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写 ‎[示例] KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na‎2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式是____________________________________________________________________。‎ 分析　第一步：依题意，锰元素的化合价降低，故KMnO4是氧化剂，Mn2＋‎ 是还原产物；碳元素的化合价升高，故Na‎2C2O4(碳元素化合价为＋3价)是还原剂，CO2是氧化产物。‎ 第二步：按“氧化剂＋还原剂——还原产物＋氧化产物”把离子方程式初步写成：MnO＋C2O——Mn2＋＋CO2↑。‎ 由MnO→Mn2＋，锰元素降了5价；由C2O→CO2，碳元素升了1价，1 mol C2O共失去2 mol e－，故在C2O前配5，在氧化产物CO2前配10；在MnO前配2，在还原产物Mn2＋前配2，即2MnO＋‎5C2O——2Mn2＋＋10CO2↑。‎ 第三步：反应在硫酸中进行，故在左边补充H＋，右边补充H2O,2MnO＋‎5C2O＋H＋——2Mn2＋＋10CO2↑＋H2O。‎ 第四步：依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下：‎ ‎2MnO＋‎5C2O＋16H＋2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。‎ 题组一　根据题干信息书写方程式 ‎1．按要求完成下列方程式。‎ ‎(1)ZnSO4溶液中含有少量Fe2＋和Mn2＋，为了除去这两种离子，调节溶液pH为5，然后加入高锰酸钾溶液，使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。请写出该过程中两反应的离子方程式：______________________________________________________。‎ ‎(2)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色褪去。在一氧化还原反应的体系中，共有KCl、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。‎ ‎①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，并配平______________。‎ ‎②在反应后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水)，溶液又变为紫红色，BiO反应后变为无色的Bi3＋。写出该实验中涉及反应的离子方程式______________________________。‎ ‎(3)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：____________________________________________。‎ ‎(4)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________。‎ ‎(5)温度高于‎200℃‎时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1)，该反应的化学方程式：__________________________________________________________。‎ 答案：(1)MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋‎ ‎(2)①2KMnO4＋10KCl＋8H2SO4(浓)===6K2SO4＋2MnSO4＋5Cl2↑＋8H2O ‎②2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===2MnO＋5Na＋＋5Bi3＋＋7H2O ‎(3)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ‎(4)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O ‎(5)4Al(NO3)312NO2↑＋3O2↑＋2Al2O3‎ 题组二　根据图示信息书写方程式 ‎2．(1)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：‎ 反应Ⅰ的化学方程式：_________________________________________________。‎ ‎(2)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：‎ Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为___________________________________。‎ ‎(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。‎ 该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。‎ 答案：(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI ‎(2)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O ‎(3)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O ‎1．氧化还原反应方程式的配平 ‎(1)[2015·天津卷，10(2)②]完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：‎ ClO＋Fe2＋＋________===Cl－＋Fe3＋＋________‎ ‎(2)[2015·安徽卷，27(2)]请配平下列反应的化学方程式：‎ NaBO2＋SiO2＋Na＋H2——NaBH4＋Na2SiO3‎ ‎(3)[2015·浙江卷，27(4)]MnO＋C2O＋______===Mn2＋＋CO2↑＋______‎ ‎(4)[2013·全国卷Ⅰ，27(3)]LiCoO2＋H2SO4＋H2O2===Li2SO4＋CoSO4＋O2↑＋______‎ 答案：(1)1　6　6　H＋　1　6　3　H2O ‎(2)1　2　4　2　1　2‎ ‎(3)2　5　16H＋　2　10　8H2O ‎(4)2　3　1　1　2　1　4H2O ‎2．氧化还原方程式的书写 按要求完成下列氧化还原反应的方程式 ‎(1)[2017·江苏卷，18(1)①]45～‎50℃‎时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为____________________________________。‎ ‎(2)[2017·全国卷Ⅰ，27(6)]在高温煅烧条件下由FePO4、Li2CO3和H‎2C2O4制取LiFePO4的化学方程式为____________________________________________________________。‎ ‎(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(2)]实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为____________________________________________________________________。‎ ‎(4)[2016·天津卷，9(3)]MnO(OH)2＋I－＋H＋―→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平)其化学计量数依次为______________________。‎ ‎(5)[2016·四川卷，8(5)]在稀硫酸中，Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化氧的一种氢化物，Cr被还原为＋3价，该反应的化学方程式是________________________________。‎ 答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O ‎(2)2FePO4＋Li2CO3＋H‎2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O ‎(3)NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O ‎(4)1,2,4,1,1,3‎ ‎(5)3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4===3O2↑＋K2SO4＋Cr2(SO4)3＋7H2O ‎3．氧化还原反应的有关计算 ‎(1)(2016·上海卷，17)某铁的氧化物(FexO)‎1.52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2，恰好将Fe2＋完全氧化。x值为(　　)‎ A．0.80　　　　　 B．0.85‎ C．0.90 D．0.93‎ 解析：选A　根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3＋转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子数为0.01 mol。则有：××x＝0.01，解得x＝0.80。‎ ‎(2)(2015·海南卷，6)已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O，则RO中R的化合价是(　　)‎ A．＋3　　 B．＋‎4　‎　　　‎ C．＋5　　 D．＋6‎ ‎(3)[2015·江苏卷，18(1)]已知：MnO2＋SO2===MnSO4，则质量为‎17.40 g纯净MnO2最多能氧化________ L(标准状况)SO2。‎ ‎(4)[2015·全国卷Ⅱ，28(1)]工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。‎ 答案：(2)D　(3)4.48　(4)2∶1‎ ‎4．氧化还原反应的综合应用 ‎(2016·上海卷)NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理：‎ ‎①NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl ‎②NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2‎ 已知HCN(Ki＝6.3×10－10)有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)第一次氧化时，溶液的pH应调节为________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)；原因是___________________________________________________________________。‎ ‎(2)写出第二次氧化时发生反应的离子方程式。‎ ‎_____________________________________________________________________‎ ‎(3)处理‎100 m3‎含NaCN 10.3 mg/L的废水，实际至少需NaClO________ g(实际用量应为理论值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5 mg/L，达到排放标准。‎ ‎(4)(CN)2与Cl2的化学性质相似。(CN)2与NaOH溶液反应生成________、________和H2O。‎ 解析：(1)NaCN易与酸反应生成HCN，为防止生成HCN，造成人员中毒或污染空气，因此第一次氧化时，溶液的pH应调节为碱性。(2)反应中氯元素的化合价从＋1价降低到－1价，得到2个电子。N元素化合价从－3价升高到0价，失去3个电子，则根据电子得失守恒可知还原剂和氧化剂的物质的量之比是2∶3，反应的离子方程式为2OCN－＋3ClO－===CO＋CO2↑＋3Cl－＋N2↑。(3)参加反应的NaCN是＝20 mol，反应中C元素由＋2价升高到＋4价，N元素化合价从－3价升高到0价，即1 mol NaCN失去5 mol电子，1 mol次氯酸钠得到2 mol电子，所以处理‎100 m3‎含NaCN 10.3 mg/L的废水，实际至少需NaClO的质量为×‎74.5 g/mol×4＝14 ‎900 g。(4)(CN)2与Cl2的化学性质相似，则根据氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式可知(CN)2与NaOH溶液反应生成NaOCN、NaCN和H2O。‎ 答案：(1)碱性　防止生成HCN，造成人员中毒或污染空气 ‎(2)2OCN－＋3ClO－===CO＋CO2↑＋3Cl－＋N2↑‎ ‎(3)14 900‎ ‎(4)NaOCN　NaCN