高中化学氧化还原反应的配平与计算.docx

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高中化学氧化还原反应的配平与计算

氧化还原反应的配平与计算

1．高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型净水剂，制取Na2FeO4的离子方程式为Fe3＋＋OH－＋Cl2―→FeO

＋Cl－＋H2O，该反应配平的离子方程式中H2O的化学计量数是（　　）

A．4　　　　　　　B．6

C．8D．10

解析：

选C　反应Fe3＋＋OH－＋Cl2―→FeO

＋Cl－＋H2O中，铁元素化合价：

＋3价→＋6，化合价升高3价；氯元素化合价：

0→－1，Cl2参加反应，化合价降低1×2价，化合价变化的最小公倍数为6，所以Fe3＋的化学计量数为2、Cl2的化学计量数为3，根据氯原子守恒，Cl－的化学计量数为6，即2Fe3＋＋OH－＋3Cl2―→2FeO

＋6Cl－＋H2O，根据电荷守恒，OH－的化学计量数为16，根据氢原子守恒，水的化学计量数为

＝8。

2．（2019·陕西汉中一模）含氟的卤素互化物通常作氟化剂，使金属氧化物转化为氟化物，如2Co3O4＋6ClF3===6CoF3＋3Cl2＋4X。

下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．X是还原产物

B．ClF3中氯元素为－3价

C．反应生成3molCl2时转移18mol电子

D．Co3O4在反应中作氧化剂

解析：

选C　A项，根据原子守恒知，X是O2，该反应中氧气是氧化产物；B项，ClF3中氯元素为＋3价；C项，氯元素由＋3价降为0价，反应生成3molCl2时转移18mol电子；D项，Co3O4中钴元素和氧元素的化合价均升高，所以Co3O4在反应中作还原剂。

3．（2019·邯郸检测）硫代硫酸钠溶液与氯气能发生反应：

Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===2NaCl＋6HCl＋2H2SO4。

下列说法错误的是（　　）

A．氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶1

B．若0.5molNa2S2O3作还原剂，则转移4mol电子

C．当Na2S2O3过量时，溶液能出现浑浊

D．硫代硫酸钠溶液吸收氯气后，溶液的pH降低

解析：

选A　由化学方程式可知，氯气是氧化剂，硫代硫酸钠是还原剂，氯化钠和氯化氢是还原产物，硫酸是氧化产物。

A项，氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶4；B项，若0.5molNa2S2O3作还原剂，则转移4mol电子；C项，当Na2S2O3过量时，过量的Na2S2O3可以与硫酸反应生成硫，所以溶液能出现浑浊；D项，硫代硫酸钠溶液吸收氯气后生成了酸，故溶液的pH降低。

4．高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，化学方程式如下（未配平）：

__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4===__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2（SO4）3＋__H2O

下列说法正确的是（　　）

A．MnO

是氧化剂，Fe3＋是还原产物

B．Fe2＋的还原性强于Mn2＋

C．取反应后的溶液加KSCN溶液，可观察到有血红色沉淀生成

D．生成1mol水时，转移2.5mol电子

解析：

选B　A项，Fe3＋是氧化产物；B项，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；C项，硫氰化铁不是沉淀；D项，根据原子守恒和得失电子守恒配平该化学方程式：

2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋8H2O，生成8mol水时，转移10mol电子，故生成1mol水时，转移1.25mol电子。

5．向硫酸酸化的NaI溶液中逐滴加入NaBrO3溶液，当加入2.6molNaBrO3时，测得反应后溶液中溴和碘的存在形式及物质的量分别为：

粒子

I2

Br2

IO

物质的量/mol

0.5

1.3

针对上述反应，下列说法正确的是（　　）

A．NaBrO3是氧化剂

B．氧化产物只有I2

C．该反应共转移电子的物质的量是12mol

D．参加反应的NaI为2.5mol

解析：

选A　NaBrO3中溴元素由＋5价被还原生成0价，则NaBrO3是氧化剂，A正确；NaI中－1价碘离子被氧化生成0价的I2和＋5价的IO

，则氧化产物为I2和IO

，B错误；2.6molNaBrO3反应转移的电子为2.6mol×（5－0）＝13mol，C错误；根据电子守恒，生成IO

的物质的量为

＝2mol，根据碘原子守恒可知，参加反应的NaI的物质的量为n（IO

）＋2n（I2）＝2mol＋0.5mol×2＝3mol，D错误。

6．（2019·郴州一模）某离子反应涉及H2O、ClO－、NH

、H＋、N2、Cl－六种粒子，其中c（NH

）随反应进行逐渐减小。

下列判断正确的是（　　）

A．反应的还原产物是N2

B．消耗1mol氧化剂，转移电子3mol

C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3

D．反应后溶液的酸性明显增强

解析：

选D　c（NH

）随反应进行逐渐减小，NH

为反应物，N2为生成物，氮元素化合价由－3价升高到0价，则离子方程式为3ClO－＋2NH

===3H2O＋2H＋＋N2↑＋3Cl－。

A项，该反应的还原产物是Cl－；B项，ClO－中氯元素的化合价由＋1价降到－1价，作氧化剂，消耗1mol氧化剂，转移电子2mol；C项，氧化剂与还原剂的物质的量之比是3∶2；D项，根据反应的离子方程式判断，反应后溶液的酸性明显增强。

7．用“银—Ferrozine”法检测室内甲醛含量的原理如下：

下列说法错误的是（　　）

A．标准状况下，11.2LCO2中含碳氧双键的数目为6.02×1023

B．30gHCHO被氧化时转移电子数目为4×6.02×1023

C．反应①的化学方程式为2Ag2O＋HCHO===4Ag＋CO2＋H2O

D．理论上，吸收的HCHO与消耗的Fe3＋的物质的量之比为4∶1

解析：

选D　标准状况下，11.2LCO2的物质的量是0.5mol，其中含碳氧双键的数目为6.02×1023，A正确；甲醛中C元素化合价为0价，被氧化为CO2，碳元素的化合价从0价升高到＋4价，30gHCHO的物质的量是1mol，被氧化时转移电子的数目为4×6.02×1023，B正确；由流程图可知Ag2O与HCHO反应生成Ag、CO2和水，则反应的化学方程式为2Ag2O＋HCHO===4Ag＋CO2＋H2O，C正确；甲醛中碳元素的化合价从0价升高到＋4价，Fe元素的化合价由＋3价降低到＋2价，可得关系式：

HCHO～4Ag～

4Fe3＋，故理论上消耗的甲醛与Fe3＋的物质的量之比为1∶4，D错误。

8．工业上将Na2CO3和Na2S以1∶2的物质的量之比配成溶液，再通入SO2，可制取Na2S2O3，同时放出CO2。

在该反应中（　　）

A．硫元素既被氧化又被还原

B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

C．每生成1molNa2S2O3，转移4mol电子

D．相同条件下，每吸收10m3SO2就会放出2.5m3CO2

解析：

选A　A项，在反应物Na2S中S元素的化合价为－2价，在SO2中S元素的化合价为＋4价，反应后生成的物质Na2S2O3中，S元素的化合价为＋2价，介于－2价与＋4价之间，因此硫元素既被氧化又被还原，正确；B项，根据题意可知在溶液中发生反应的化学方程式是Na2CO3＋2Na2S＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，在反应中氧化剂SO2与还原剂Na2S的物质的量之比为4∶2＝2∶1，错误；C项，根据反应的化学方程式可知，每生成3molNa2S2O3，转移8mol电子，则生成1molNa2S2O3，转移

mol电子，错误；D项，根据反应的化学方程式可知消耗的SO2与产生的CO2的物质的量之比是4∶1，但是由于SO2易溶于水，而CO2在水中溶解度较小，所以相同条件下，每吸收10m3SO2放出CO2的体积小于2.5m3，错误。

9．有Fe3＋、Fe2＋、NO

、NH

、H＋和H2O六种粒子，分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物，下列叙述中，错误的是（　　）

A．还原产物为NH

B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8

C．若有0.5molNO

发生还原反应，则转移8mol电子

D．若把该反应设计为原电池，则负极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋

解析：

选C　由题意知该反应中Fe2＋作还原剂，NO

作氧化剂，由此得出该反应为

8Fe2＋＋NO

＋10H＋===8Fe3＋＋NH

＋3H2O。

A项，NO

转化为NH

，N的化合价从＋5降为－3，NH

为还原产物；B项，该反应中氧化剂是NO

，还原剂是Fe2＋，由离子方程式可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8；C项，0.5molNO

发生还原反应，转移4mol电子；D项，若把该反应设计为原电池，原电池的负极发生氧化反应，则负极反应为

Fe2＋－e－===Fe3＋。

10．把图2中的纸片补充到图1中，可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式（未配平）。

下列对该反应的说法不正确的是（　　）

A．IO

作氧化剂

B．1molMn2＋参加反应转移5mol电子

C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2

D．配平后Mn2＋、H＋的化学计量数分别为2、3

解析：

选D　A项，分析图1、图2可知，Mn2＋为反应物，作还原剂，则IO

作氧化剂；B项，配平后的离子方程式为2Mn2＋＋5IO

＋3H2O===2MnO

＋5IO

＋6H＋，故1molMn2＋参加反应转移5mol电子；C项，氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2；D项，配平后Mn2＋、H＋的化学计量数分别为2、6。

11．含有砒霜（As2O3）的试样和锌、盐酸混合反应，生成的砷化氢（AsH3）在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气。

若砷的质量为1.50mg，则（　　）

A．被氧化的砒霜为1.98mg

B．分解产生的氢气为0.672mL

C．和砒霜反应的锌为3.90mg

D．转移的电子总数为6×10－5NA

解析：

选C　砒霜中砷元素的化合价是＋3价，而砷化氢中砷元素的化合价是－3价，砷元素的化合价降低，得到电子，砒霜被还原，A不正确；没有说明是标准状况下，因此不能确定生成氢气的体积，B不正确；发生反应As2O3＋6Zn＋12HCl===6ZnCl2＋2AsH3＋3H2O、2AsH3

2As＋3H2↑，1.50mg砷的物质的量为

＝2×10－5mol，则砒霜转化为砷化氢得到电子的物质的量是2×10－5mol×6＝1.2×10－4mol,1mol锌在反应时失去2mol电子，则和砒霜反应的锌的质量为

×65g·mol－1＝3.90×10－3g＝3.90mg，C正确；转移的电子总数为（2×10－5×6＋2×10－5×3）NA＝1.8×10－4NA，D不正确。

12．（2019·天津西青区模拟）三氟化氮（NF3）是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，它在潮湿的环境中能发生反应3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF，下列有关该反应的说法正确的是（　　）

A．NF3是氧化剂，H2O是还原剂

B．若1molNF3被还原，反应转移电子数为2NA

C．若生成0.4molHNO3，则转移0.4mol电子

D．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1

解析：

选D　该反应中N元素化合价由＋3价变为＋2价、＋5价，其他元素化合价不变，所以NF3既是氧化剂又是还原剂，水既不是氧化剂也不是还原剂，A错误；该反应中N元素被还原时化合价由＋3价降为＋2价，所以若1molNF3被还原，反应转移电子数为NA，B错误；该反应中部分N元素化合价由＋3价升高到＋5价，氧化产物为HNO3，若生成0.4molHNO3，则转移电子的物质的量为0.4mol×（5－3）＝0.8mol，C错误；NF3既是氧化剂又是还原剂，其中N元素化合价由＋3价变为＋2价、＋5价，由得失电子守恒可知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，D正确。

13．氧化还原反应在生产、生活中有着重要的应用。

请按要求写出相应反应的化学方程式。

（1）将含SO2的废气通入含Fe2＋（催化剂）的溶液中，常温下可使SO2转化为SO

，其总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4。

上述总反应分两步进行，第一步反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，写出第二步反应的离子方程式：

______________________。

（2）pH＝3.6时，碳酸钙与硫酸铝反应可制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6－2x]溶液。

若溶液的pH偏高，则碱式硫酸铝产率降低且有气泡产生，用化学方程式表示其原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）ClO2是一种高效安全的杀菌消毒剂。

氯化钠电解法生产ClO2工艺原理示意图如下：

①写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式：

_______________________

________________________________________________________________________。

②写出ClO2发生器中的化学方程式，并标出电子转移的方向及数目：

________________________________________________________________________。

③ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。

写出该反应的离子方程式：

_________________________________________________________________

____________________________________________________________________________。

解析：

（1）总反应中Fe2＋作催化剂，由此可知第一步反应中生成的Fe3＋在第二步反应中又被SO2还原为Fe2＋，故第二步反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋。

（2）若溶液的pH偏高，则碱式硫酸铝产率降低且有气泡产生，产生该现象的原因用化学方程式表示为3CaCO3＋Al2（SO4）3＋3H2O===2Al（OH）3＋3CaSO4＋3CO2↑。

（3）①根据电解原理，氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式为Cl－＋3H2O

3H2↑＋ClO

；②二氧化氯发生器中氯酸钠被还原为ClO2，HCl被氧化为氯气，反应过程为

；③ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。

该反应的离子方程式为2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2。

答案：

（1）2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO

＋4H＋

（2）3CaCO3＋Al2（SO4）3＋3H2O===2Al（OH）3＋3CaSO4＋3CO2↑

（3）①Cl－＋3H2O

3H2↑＋ClO

③2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2

14．建筑工地常用的NaNO2因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。

已知NaNO2能发生如下反应：

NaNO2＋

HI―→

NO↑＋

I2＋

NaI＋

H2O

（1）配平上述化学方程式。

（2）上述反应的氧化剂是________；若有1mol的还原剂被氧化，则反应中转移电子的数目是________。

（3）根据上述反应，可用试纸和生活中常见的物质进行实验，以鉴别NaNO2和NaCl，可选用的物质有：

①水、②淀粉碘化钾试纸、③淀粉、④白酒、⑤食醋，选取上述物质进行实验，下列组合合适的是________（填字母）。

A．③⑤　　B．②④　　　

C．②⑤　　　D．①②③⑤

（4）某厂废液中，含有2%～5%的NaNO2，直接排放会造成污染，使用NH4Cl处理，能使NaNO2转化为不引起二次污染的N2，反应的化学方程式为_________________。

（5）请配平以下化学方程式：

____Al＋____NaNO3＋____NaOH===____NaAlO2＋____N2↑＋____

若反应过程中转移5mole－，则生成标准状况下N2的体积为________L。

解析：

（1）NaNO2中氮元素化合价由＋3价降为＋2价，HI中碘元素化合价由－1价升为0价，根据化合价升高和降低的总数相等以及原子守恒配平化学方程式。

（2）2NaNO2＋4HI===2NO＋I2＋2NaI＋2H2O中，NaNO2中氮元素的化合价降低，所以NaNO2是氧化剂，若有4molHI参与反应，其中2molHI为还原剂，在反应中转移电子的物质的量是2mol，所以若有1mol的还原剂被氧化，则反应中转移电子的数目是6.02×1023或NA。

（4）由题给信息和氧化还原反应的化学方程式书写规律可得NaNO2＋NH4Cl===NaCl＋N2↑＋2H2O。

（5）铝元素的化合价升高，NaNO3中氮元素的化合价降低，根据氧化还原反应中得失电子守恒及原子守恒进行配平：

10Al＋6NaNO3＋4NaOH===10NaAlO2＋3N2↑＋2H2O；反应过程中转移30mol电子时有3molN2生成，所以转移5mole－生成标准状况下N2的体积为0.5mol×22.4L·mol－1＝11.2L。

答案：

（1）2　4　2　1　2　2

（2）NaNO2　6.02×1023（或NA）

（3）C

（4）NaNO2＋NH4Cl===NaCl＋N2↑＋2H2O

（5）10　6　4　10　3　2H2O　11.2

15．高铁酸钾（K2FeO4）是一种极强的氧化剂，常应用于饮用水处理，其工业制备方法如图所示：

（1）高铁酸钾中铁元素的化合价是________价。

（2）反应Ⅰ的目的是________________________________________________________。

（3）反应Ⅱ的离子方程式为_______________________________________________。

（4）洗涤粗品时选用乙醇而不用水的目的是__________________________________

________________________________________________________________________。

（5）已知生成高铁酸钾的反应为Na2FeO4＋2KOHK2FeO4↓＋2NaOH，请你解释加入饱和KOH溶液能生成高铁酸钾的理由：

________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）为了提高生活用水的卫生标准，自来水厂常使用高铁酸钾（K2FeO4）进行消毒、净化以及改善水质，其消毒、净水原理是_________________________________________

________________________________________________________________________。

（7）可用亚铬酸盐滴定法测定高铁酸钾含量，滴定时有关反应的离子方程式为

①FeO

＋CrO

＋2H2O===CrO

＋Fe（OH）3↓＋OH－

②2CrO

＋2H＋===Cr2O

＋H2O

③Cr2O

＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

现称取2.084g高铁酸钾样品溶于适量NaOH溶液中，加入稍过量的NaCrO2，充分反应后过滤，滤液在250mL容量瓶中定容。

每次取25.00mL加入稀硫酸酸化，用0.1000mol·

L－1的FeSO4标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为20.00mL。

则上述样品中K2FeO4的质量分数为________。

解析：

分析工业制备流程图知，反应Ⅰ为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，反应Ⅱ为3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋===2FeO

＋3Cl－＋5H2O，调节溶液pH，使溶液中的Fe3＋、FeO

转化为沉淀，加入稀KOH溶液溶解，过滤除去氢氧化铁，再加入饱和KOH溶液增大K＋浓度，促进K2FeO4晶体析出。

（1）K2FeO4中K的化合价为＋1价，O的化合价为－2价，根据化合物中各元素的正、负化合价的代数和为0，可知铁元素的化合价为＋6价。

（2）反应Ⅰ是氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，该反应的目的是生成氧化剂NaClO。

（3）由制备信息可知，碱性条件下，ClO－与Fe3＋反应得到FeO

，ClO－被还原为Cl－，离子方程式为3ClO－＋10OH－＋2Fe3＋===2FeO

＋3Cl－＋5H2O。

（4）K2FeO4易溶于水，难溶于乙醇，因此洗涤粗品时选用乙醇可以减少高铁酸钾的损失。

（5）K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度，加入饱和KOH溶液可以增大K＋浓度，使平衡向正反应方向移动，促进K2FeO4晶体析出。

（6）高铁酸钾具有很强的氧化性，能杀菌消毒，在水中被还原生成的Fe（OH）3胶体有吸附性，可以吸附水中的杂质。

（7）根据反应①②③，可得关系2FeO

～2CrO

～Cr2O

～6Fe2＋，三次滴定消耗FeSO4的平均物质的量为0.1000mol·L－1×20.00×10－3L＝2.000×10－3mol，则样品中K2FeO4的质量分数为

×100%≈63.34%。

答案：

（1）＋6

（2）生成氧化剂NaClO

（3）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O

（4）减少高铁酸钾的损失

（5）K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度，增大K＋浓度，平衡向正反应方向移动，促进K2FeO4晶体析出

（6）高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，在水中被还原生成的Fe（OH）3胶体有吸附性，起净水作用

（7）63.34%

16．Ⅰ.实验室可由软锰矿（主要成分为MnO2）制备KMnO4，方法如下：

软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾（K2MnO4）和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩溶液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。

试回答下列问题：

（1）软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是_______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是_____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的化学方程式是___________________________________________________________________