高届高级高中化学第一轮复习配套学案第二章第9讲.docx

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高届高级高中化学第一轮复习配套学案第二章第9讲

第9讲　氧化还原反应的计算及方程式的配平

考纲要求

　掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。

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,只要把物质分为始态和终态,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）。

题组一　确定元素价态或物质组成

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.＋2B.＋3C.＋4D.＋5

答案　B

【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0.05mol·L－1×0.024L×（6－4）＝0.02mol·L－1×0.020L×2×（6－n）,解得n＝3。

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.2B.3C.4D.5

答案　D

【解析】　本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。

―→

―→

得关系式1×

·x＝16×2,x＝5。

题组二　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。

3.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（均已折算为标准状况）,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

答案　B

【解析】　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。

4.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

答案　A

【解析】　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。

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

第二步：

列得失,H2

　　　＋　　　H

O3

　　　　　　失去↓2e－　　　　　　↓得到（5－2）e－

O

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。

　　　　　　　H2

　　　＋　　　H

O3

失去2e－×3↓　　　　　　　↓得到3e－×2

O

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.____KI＋____KIO3＋____H2SO4===____I2＋____K2SO4＋____H2O

答案　5　1　3　3　3　3

2.____MnO

＋____H＋＋____Cl－===____Mn2＋＋____Cl2↑＋____H2O

答案　2　16　10　2　5　8

题组二　逆向配平类

3.____S＋____KOH===____K2S＋____K2SO3＋____H2O

答案　3　6　2　1　3

4.____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3↑

答案　2　9　3　3　5

5.____（NH4）2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O

答案　1　1　1　4

题组三　缺项配平类

6.____ClO－＋____Fe（OH）3＋____===____Cl－＋____FeO

＋____H2O

答案　3　2　4OH－　3　2　5

7.____MnO

＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O

答案　2　5　6H＋　2　5　8

8.____Mn2＋＋____ClO

＋____H2O===____MnO2↓＋____Cl2↑＋____

答案　5　2　4　5　1　8H＋

9.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＋

答案　Al2O3　3C　N2　2　3CO

【解析】　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。

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是全变的,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。

1.[2019·全国卷Ⅱ,26

（2）①]

（1）重晶石在回转炉中900～1200℃条件下,被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为______________________________。

回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为__________________________________________________________________。

（2）[2019·全国卷Ⅲ,26

（1）]工业上可由天然二氧化锰粉和硫化锰矿用硫酸溶浸得硫单质和硫酸锰,写出该反应的化学方程式____________________________________________________。

答案　

（1）BaSO4＋4C===BaS＋4CO↑　CO＋H2O===CO2＋H2

（2）MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O

2.[2017·全国卷Ⅲ,27

（1）]FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3

Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2

上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为________。

该步骤不能使用陶瓷容器,原因是____________________________________________________________________________。

答案　2∶7　陶瓷在高温下会与Na2CO3反应

【解析】　首先标出变价元素的化合价,分析价态变化可知：

1molFeO·Cr2O3失去7mol电子,1molNaNO3得到2mol电子,则由得失电子守恒可知二者系数比应为2∶7；该步骤中主要反应的反应物中有Na2CO3,而陶瓷中含有二氧化硅,二者在熔融时反应,故不能使用陶瓷容器。

3.[2017·全国卷Ⅰ,27（6）]已知

LiFePO4,写出该反应的化学方程式______________________________________________________________________________。

答案　2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4

2LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑

【解析】　反应物为FePO4、Li2CO3、H2C2O4,生成物有LiFePO4,铁元素的化合价降低,则H2C2O4中碳元素的化合价升高,产物为CO2,配平。

4.[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（N2H4）,反应的化学方程式为______________________________________________________________________。

答案　NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O

【解析】　次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨的反应中,氮元素的化合价由氨分子中的－3价升高到联氨分子中－2价,氯元素的化合价由次氯酸钠中的＋1价降低到－1价,根据化合价升高与降低总数相等和原子守恒配平化学方程式为NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O。

基础知识训练

1.（2019·丰台模拟）下列颜色变化与氧化还原反应无关的是（　　）

A.将乙醇滴入酸性K2Cr2O7溶液中,溶液由橙色变为绿色

B.将SO2通入滴有酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去

C.将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液中,溶液紫色褪去

D.将新制氯水滴入紫色石蕊溶液中,溶液先变红色后褪色

答案　B

【解析】　A项,溶液变为绿色是因为乙醇将Cr2O

中＋6价的铬还原为＋3价铬,是氧化还原反应；B项,SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O没有元素发生化合价变化,不属于氧化还原反应；C项,H2C2O4中＋3价的碳将MnO

中＋7价的锰还原为Mn2＋,属于氧化还原反应；D项,利用了氯水中的次氯酸氧化有机色质,属于氧化还原反应。

2.下列反应中,CO2作氧化剂的是（　　）

A.CO2被过氧化钠固体吸收,有氧气生成

B.镁条在CO2中燃烧,有黑色固体生成

C.将足量CO2通入氨水中,有碳酸氢铵生成

D.将CO2通入硅酸钠溶液中,有白色浑浊物生成

答案　B

【解析】　A项,CO2被过氧化钠固体吸收,反应中过氧化钠既是氧化剂又是还原剂,错误；B项,镁在CO2中燃烧,生成碳和氧化镁,其中二氧化碳是氧化剂,镁是还原剂,正确；C项,将足量CO2通入氨水中,生成碳酸氢铵,没有元素化合价变化,错误；D项,将CO2通入硅酸钠溶液中产生硅酸白色沉淀,为复分解反应,错误。

3.宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,“银针验毒”的原理是4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O。

下列说法正确的是（　　）

A.X的化学式为AgS

B.银针验毒时,空气中氧气失去电子

C.反应中Ag和H2S均是还原剂

D.每生成1molX,反应转移2mole－

答案　D

【解析】　根据原子守恒,X的化学式为Ag2S,A项错误；银针验毒时,氧元素化合价降低,空气中氧气得到电子,B项错误；反应中Ag是还原剂,氧气是氧化剂,H2S既不是氧化剂又不是还原剂,C项错误；银的化合价升高1,每生成1molX,反应转移2mole－,D项正确。

4.（2020·安徽阜阳三中模拟）科学家发现了利用泪液来检测糖尿病的方法,其原理是用氯金酸钠（NaAuCl4）溶液与溶液中的葡萄糖发生反应生成纳米金单质颗粒（直径为20～60nm）。

下列有关说法错误的是（　　）

A.氯金酸钠中金元素的化合价为＋3

B.葡萄糖具有还原性

C.检测时,NaAuCl4发生氧化反应

D.纳米金单质颗粒分散在水中所得的分散系能产生丁达尔效应

答案　C

5.（2019·山东烟台期中）某离子反应涉及H2O、ClO－、NH

、H＋、N2、Cl－六种微粒,其中c（NH

）随着反应的进行逐渐减小,下列判断错误的是（　　）

A.氧化产物是N2

B.消耗1mol氧化剂,转移电子2mol

C.反应后溶液的酸性明显减弱

D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2

答案　C

【解析】　根据题意知,c（NH

）随反应进行逐渐减小,则NH

为反应物,N2为生成物,氮元素的化合价由－3升高为0；根据氧化还原反应中元素化合价有升必有降可知,ClO－为反应物,作氧化剂,Cl－为生成物,氯元素的化合价由＋1降低为－1,则离子方程式为3ClO－＋2NH

===3H2O＋2H＋＋N2↑＋3Cl－。

由反应的方程式可知,NH

是还原剂,N2是氧化产物,A项正确；由上述分析可知消耗1mol氧化剂,转移电子2mol,B项正确；反应后生成H＋,即溶液酸性明显增强,C项错误；由离子方程式可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,D项正确。

6.（2019·青岛二中期中）将0.1molCl2通入100mL含等物质的量的HBr与H2SO3的混合溶液中,有一半的HBr被氧化,则下列说法正确的是（　　）

A.物质的还原性：

HBr>H2SO3>HCl

B.HBr与H2SO3的物质的量浓度均为0.6mol·L－1

C.通入0.1molCl2发生反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2Br－＋4H2O===4SO

＋Br2＋10Cl－＋16H＋

D.若再通入0.05molCl2,恰好能将HBr和H2SO3完全氧化

答案　C

【解析】　因反应H2SO3＋Br2＋H2O===H2SO4＋2HBr知还原性：

H2SO3>HBr。

0.1molCl2通入100mL含等物质的量的HBr与H2SO3的混合溶液中,有一半的HBr被氧化,设HBr的物质的量为x,由得失电子守恒可知,0.1mol×2＝x×0.5×1＋x×（6－4）,解得x＝0.08mol。

由上述分析可知,A项错误；根据上述计算,HBr的物质的量为0.08mol,溶液的物质的量浓度为0.8mol·L－1,B项错误；通入0.1molCl2发生反应的离子方程式为5Cl2＋4H2SO3＋2Br－＋4H2O===4SO

＋Br2＋10Cl－＋16H＋,C项正确；由上述分析可知,还有0.04molHBr未被氧化,则再通入0.02molCl2,恰好能将HBr和H2SO3完全氧化,D项错误。

7.（2020·黑龙江哈师大附中高三第一次月考）某强氧化剂XO（OH）

被Na2SO3还原。

如果还原2.4×10－3molXO（OH）

需用30mL0.2mol·L－1的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的价态是（　　）

A.＋2B.＋1C.0D.－1

答案　C

【解析】　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。

8.若（NH4）2SO4在强热时分解的产物是SO2、N2、NH3和H2O,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的N原子数之比为（　　）

A.1∶4B.1∶2C.2∶1D.4∶1

答案　B

【解析】　反应方程式是3（NH4）2SO4

3SO2↑＋N2↑＋4NH3↑＋6H2O,该方程式中铵根离子和氨气分子中氮原子的化合价都是－3价,化合价不变,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的N原子数之比为（1×2）∶（4×1）＝1∶2。

9.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

答案　A

【解析】　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。

10.（2020·淮北高三联考）向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气,溶液中各种离子的物质的量变化如下图所示。

下列有关说法不正确的是（　　）

A.线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况

B.原混合溶液中c（FeBr2）＝6mol·L－1

C.当通入Cl22mol时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－

D.原溶液中n（Fe2＋）∶n（I－）∶n（Br－）＝2∶1∶3

答案　B

【解析】　根据还原性：

Br－＜Fe2＋＜I－,线段AB代表I－物质的量的变化情况,线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况,线段DE代表Br－物质的量的变化情况,A项正确；溶液体积未知,无法计算浓度,B项错误；当通入2molCl2时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－,C项正确；根据三段消耗氯气的量可知,原溶液中n（Fe2＋）

∶n（I－）∶n（Br－）＝2∶1∶3,D项正确。

11.实验室制备NaClO2的装置如下图,其中C装置内生成ClO2,下列说法正确的是（　　）

A.实验开始时,应打开分液漏斗的活塞及弹簧夹乙,关闭弹簧夹甲

B.可用98.3%硫酸代替75%硫酸

C.H2O2是制备NaClO2反应的还原剂

D.F中的试剂可用饱和Ca（OH）2溶液

答案　C

【解析】　A项,C装置中的竖直玻璃管用于平衡系统的气压并可防止堵塞。

实验开始时,应打开弹簧夹甲,错误；B项,98.3%硫酸中硫酸大多以分子的形式存在,不能电离出氢离子,其与亚硫酸钠反应较慢,不能用其代替75%的硫酸,错误；C项,C中产生的ClO2通入D中后与H2O2反应生成NaClO2时,氯元素的化合价降低,被还原,故H2O2是还原剂,正确；D项,饱和Ca（OH）2溶液的浓度较低,无法充分吸收尾气中的二氧化硫和二氧化氯,错误。

12.钼（Mo）的主要用途是制造特种钢,用CO还原MoO3（白色粉末,加热时变黄）制备单质Mo的装置如图所示,下列说法正确的是（　　）

A.装置②中盛有饱和碳酸钠溶液,装置③中盛有浓硫酸,均起到净化CO2的作用

B.装置①中的稀盐酸可用稀硫酸代替,石灰石可用碳酸钠粉末代替

C.装置④的作用是制备CO,装置⑤的作用是CO还原MoO3

D.装置⑥能达到检验MoO3是否被CO还原的目的

答案　C

【解析】　选项A,稀盐酸与碳酸钙反应制备的CO2中含HCl杂质,除去HCl杂质,用饱和NaHCO3溶液,而不是饱和Na2CO3溶液,错误；选项B,启普发生器中的固体反应物不能呈粉末状,错误；选项C,装置④中CO2与炽热的C反应生成CO,装置⑤中CO与MoO3发生氧化还原反应,正确；选项D,装置④中未反应的CO2也能使装置⑥中的澄清石灰水变浑浊,错误。

13.按要求回答下列问题：

（1）湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的反应体系中有六种粒子：

Fe（OH）3、ClO－、OH－、FeO

、Cl－、H2O。

①写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式：

_________________________________。

②每生成1molFeO

转移__________mol电子,若反应过程中转移了0.3mol电子,则还原产物的物质的量为________mol。

③低温下,在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾（K2FeO4）,原因是_____________________________________________________________________________。

（2）工业上从海水中提取单质溴可采用如下方法：

①向海水中通入Cl2将海水中溴化物氧化,其离子方程式为__________________________

_____________________________________________________________________________。

②向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出,用纯碱溶液吸收,其化学方程式为

_____________________________________________________________________________。

③将②所得溶液用H2SO4酸化,使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴,再用有机溶剂提取溴后,还可得到副产品Na2SO4。

这一过程可用化学方程式表示为_____________________

_____________________________________________________________________________。

答案　

（1）①2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O　②3　0.15　③该温度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小

（2）①Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－　②3Na2CO3＋3Br2===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2（或6Na2CO3＋3Br2＋3H2O===5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3）　③5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O

【解析】　

（1）①湿法制备高铁酸钾时,Fe（OH）3失电子被氧化生成K2FeO4,则ClO－作氧化剂被还原生成Cl－,氢氧化铁必须在碱性条件下存在,所以该反应是在碱性条件下进行,离子方程式为2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O。

②由反应的离子方程式知每生成1molK2FeO4转移电子的物质