氧化还原反应计算专题训练.doc
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氧化还原反应计算专题训练
河北省宣化县第一中学 栾春武
依据氧化还原反应的电子守恒,可以计算化学反应中某物质的化合价、溶液中溶质的浓度、反应中各物质的比值、电化学中求某元素的相对原子质量、溶液的pH值等。
这部分内容是高考中的常规考点,在各种题型中都可以出现。
解题方法:
氧化剂得到电子化合价降低转变为还原产物,还原剂失去电子化合价升高转变为氧化产物。
在同一个氧化还原反应中得失电子数相等,即化合价升高总价数等于化合价降低总价数。
一、例题分析
【例题1】(NH4)2SO4在强热条件下分解,生成NH3、SO2、N2、H2O,反应中生成的氧化产物和还原产物的物质的量之比为
A.1:
3 B.2:
3 C.1:
1 D.4:
3
解析:
(NH4)2SO4在强热条件下分解,氧化产物为N2,还原产物为SO2,依据化合价升降相等原则有3×2↑×x=2↓×y,故有x:
y=1:
3
答案:
A
【例题2】R2O8n-在一定条件下可把Mn2+氧化为MnO4-,若反应中R2O8n-变为RO42-,又知反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为5:
2,则n值为:
A.4 B.3 C.2 D.1
解析:
依题意有5R2O8n-+2Mn2+===2MnO4-+10RO42-,设R2O8n-中R的化合价为x,依据化合价升降相等原则有5×2×↓(x-6)=2×↑(7-2),解得x=7,因此有
2×7+8×(-2)=-n,解得n=2.
答案:
C
【例题3】(NH4)2PtCl6在强热条件下分解,生成N2、HCl、NH4Cl、Pt反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为
A.1:
2 B.1:
3 C.2:
3 D.3:
2
解析:
(NH4)2PtCl6在强热条件下分解,氧化产物为N2,还原产物为Pt,依据化合价升降相等原则有3×2↑×x=4↓×y,故有x:
y=2:
3
答案:
C
【例题4】Cl2与NaOH(70℃)的溶液中,能同时发生两个自身氧化还原反应,完全反应后,测得溶液中NaClO、NaClO3之比4:
1,则溶液中NaCl和NaClO的物质的量之比为
A.11:
2 B.1:
1 C.9:
4 D.5:
1
解析:
Cl2中氯元素的化合价为0价,而在NaClO、NaClO3中氯元素的化合价分别为+1、+5价,设NaCl和NaClO的物质的量分别为x和y,依据化合价升降相等原则有1↓×x=1↑×y+5↑××y,故有x:
y=9:
4
答案:
C
【例题5】含n克HNO3的稀溶液恰好与m克Fe完全反应,若HNO3只被还原为NO,则n:
m可能是①5:
1、②9:
2、③3:
1、④2:
1、⑤4:
1
A.②③⑤ B.①③④ C.②③④ D.①③
解析:
当Fe恰好完全转变为+2价时,3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,有 = 解得:
n:
m=3:
1
当Fe恰好完全转变为+3价时,Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,有
= 解得:
n:
m=9:
2
结合选项分析n:
m的取值范围在4.5至3之间。
答案:
A
【例题6】Zn与HNO3反应,Zn和被还原的HNO3的物质的量之比为4:
1则HNO3的还原产物可能为
A.NO2 B.NO C.N2O D.NH4NO3
解析:
设还原产物中氮元素的化合价为x,依据化合价升降相等原则有
4×2↑=1↓×(5-x)解得:
x=-3
答案:
D
【例题7】将Mg和Cu的合金2.64克,投入适量的稀HNO3中恰好反应,固体全部溶解时,收集的还原产物为NO,体积为0.896L(SPT),向反应后的溶液中加入2mol/LNaOH溶液60mL时,金属离子恰好完全沉淀,则形成沉淀的质量为
A.4.32克 B.4.68克 C.5.36克 D.6.38克
解析:
依据在同一个氧化还原反应中得失电子数相等原则,解得Mg和Cu共失去
n(e-)=×3=0.12mol,由电荷守恒知Mg和Cu共需要结合0.12molOH-,故形成沉淀的质量m=2.64g+0.12mol×17g/mol=4.68g
答案:
B
【例题8】取x克Mg和Cu的合金完全溶于浓HNO3中,反应过程中HNO3被还原只产生8960mLNO2和672mLN2O4气体(SPT),向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,形成沉淀质量为17.02克,则X的值为
A.8.64克 B.9.20克 C.9.00克 D.9.44克
解析:
依据在同一个氧化还原反应中得失电子数相等原则,解得Mg和Cu共失去
n(e-)=×1=0.46mol,由电荷守恒知Mg和Cu共需要结合0.46molOH-,因此有17.02g=x+0.46mol×17g/mol,解得x=9.20g
答案:
B
【例题9】将14克Ag和Cu的合金与一定浓度的HNO3反应,全部溶解后,产生的气体再通入1.12L(SPT)O2,恰好完全吸收,求合金中各成分的含量?
解析:
Ag和Cu失去电子的总数等于O2得到电子的总数,依题意有
解得n(Ag)=0.1mol n(Cu)=0.05mol
w(Ag)=×100%=77.14%
w(Cu)=1-77.14%=22.86%
答案:
合金中w(Ag)为77.14%,w(Cu)为22.86%。
【例题10】将51.2gCu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.8mol,这些气体恰好能被500mL2mol/L的NaOH溶液完全吸收,生成NaNO3和NaNO2的混合溶液,其中生成的NaNO3的物质的量为
(已知NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O)
A.0.2mol B.0.4mol C.0.6mol D.0.8mol
解析:
51.2gCu即为0.8molCu,失去的电子等于NaNO2生成时得到的电子,则NaNO2为0.8mol,由Na+守恒知:
n(Na+)=n(NaNO2)+n(NaNO3),得NaNO3为0.2mol。
答案:
A
二、链接高考
【例题11】(2013·上海化学·18)汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。
若氧化物比还原物多1.75mol,则下列判断正确的是
A.生成40.0LN2(标准状况) B.有0.250molKNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为1.25mol D.被氧化的N原子的物质的量为3.75mol
解析:
根据反应方程式可知,每当生成16molN2,则氧化物比还原物多14mol。
转移电子的物质的量为10mol,被氧化的N原子的物质的量为30mol,有2molKNO3被还原,现氧化物比还原物多1.7mol,则生成2molN2,转移电子的物质的量为1.25mol,被氧化的N原子的物质的量为3.75mol,因此,C、D正确。
答案:
C、D
考点定位:
本题考查氧化还原反应计算
【例题12】(2013·上海化学·22)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体VL(标准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO12.0g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1﹕1,则V可能为
A.9.0L B.13.5L C.15.7L D.16.8L
答案:
A
解析:
若混合物全是CuS,其物质的量为12/80=0.15mol,转移电子数:
0.15×(6+2)=1.2mol。
两者体积相等,设NOxmol,NO2xmol,3x+x1=1.2,计算的x=0.3。
气体体积V=0.6×22.4=13.44L;若混合物全是Cu2S,其物质的量为0.075mol,转移电子数:
0.075×10=0.75mol,设NOxmol,NO2xmol,3x+x1=0.75,计算得x=0.1875,气体体积0.375×22.4=8.4L,因此选A。
考点定位:
本题考查氧化还原反应计算(极限法)
三、跟踪练习
【练习1】9.8g镁、铝混合物溶解在一定量的热浓硝酸中,当金属完全溶解后收集到标准状况下8.96LNO2和2.24LN2O4气体,向反应的溶液中加入足量的氨水,则生成的沉淀有
A.18克 B.20克 C.22克 D.24克
解析:
依据在同一个氧化还原反应中得失电子数相等原则,解得Mg和Al共失去
n(e-)=×1+×2=0.6mol。
由电荷守恒知Mg和Al共需要结合0.6molOH-,故形成沉淀的质量m=9.8g+0.6mol×17g/mol=20g
答案:
B
【练习2】将11.2g的Mg和Cu的混合物完全溶解于足量的硝酸中,收集反应产生的气体X,再向所得溶液中加入适量的NaOH溶液,产生21.4g沉淀,根据题意推断气体X的成分可能是
A.0.3molNO2和0.3molNO B.0.2molNO2和0.1molN2O4
C.0.1molNO、0.2molNO2和0.05molN2O4 D.0.6molNO
解析:
根据Mg、Cu的变化:
Mg~Mg2+~2OH-~Mg(OH)2~2e-、Cu~Cu2+~2OH-~Cu(OH)2~2e-知增加的质量为OH-的质量,转移电子的物质的量与OH-的物质的量相等,则有n(OH-)=21.4g-11.2g/17g·mol-1=0.6mol,故反应转移的电子的物质的量也为0.6mol。
选项A转移电子的物质的量为0.3mol×1+0.3mol×3=1.2mol,不正确;选项B转移电子的物质的量为0.2mol×1+0.1mol×2=0.4mol,不正确;选项C转移电子的物质的量为0.1mol×3+0.2mol×1+0.05mol×2=0.6mol,正确;选项D转移电子的物质的量为0.6mol×3=1.8mol,不正确.
答案:
C