高考化学苏教版一轮复习配套教师用书专题二化学家眼中的物质世界第7讲氧化还原反应方程式的配平及计.docx

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高考化学苏教版一轮复习配套教师用书专题二化学家眼中的物质世界第7讲氧化还原反应方程式的配平及计

第7讲　氧化还原反应方程式的配平及计算

考　纲　展　示

1.掌握常见氧化还原反应方程式的配平方法。

2.能用电子得失守恒原理进行相关计算。

氧化还原反应是高考化学的热点内容，近年高考中常以社会实际问题或典型例题为载体，在Ⅱ卷中将氧化还原反应与酸碱中和滴定、电化学原理、热化学原理等综合考查，同时考查新情景下氧化还原反应方程式的书写与配平，综合考查氧化还原反应的计算。

考点

　氧化还原反应方程式的配平方法

1．配平的三大守恒原则

（1）电子守恒：

氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。

（2）质量守恒：

反应前后原子的种类和个数不变。

（3）电荷守恒：

离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。

2．配平的步骤

（1）标化合价。

（2）根据化合价变化求升价总数和降价总数的最小公倍数（选对标准物质）。

（3）求标准物质前的化学计量数。

氧化剂（或还原产物）前化学计量数＝最小公倍数/元素降价总数；还原剂（或氧化产物）前化学计量数＝最小公倍数/元素升价总数。

配平过程中各物质前化学计量数可以出现分数。

（通过化合价升降法配平的化学计量数一般不要改变，除非通分）

（4）观察法配平其他物质化学计量数（由已知物质化学计量数结合原子守恒配平未知物质的化学计量数），如果是离子反应方程式用电荷守恒配平相关物质的化学计量数。

（5）利用“守恒”三原则（即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒），逐项检查配平的方程式是否正确。

3．补项原则

条件

补项原则

酸性条件下

缺H（氢）或多O（氧）补H＋，少O（氧）补H2O（水）

碱性条件下

缺H（氢）或多O（氧）补H2O（水），少O（氧）补OH－

[易错警示]　在配平时要选好标准物质，也就是以什么物质作为标准，来分析化合价的升降总数。

常选用单质分子，如果该分子中所以原子化合价变化相同，则该单质分子可作为标准物质，反之则不可以。

1．

（1）[2015·天津卷]完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：

　ClO

＋　Fe2＋＋　________===　Cl－＋　Fe3＋＋　________

（2）[2015·安徽卷]请配平下列反应的化学方程式：

　NaBO2＋　SiO2＋　Na＋　H2===　NaBH4＋　Na2SiO3

（3）[2015·浙江卷]完成以下氧化还原反应的离子方程式：

　MnO

＋　C2O

＋________===　Mn2＋＋　CO2↑＋________

（4）[2015·上海卷]KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。

写出该反应的化学方程式________________________________________________。

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）2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO4===2ClO2↑＋2CO2↑＋2KHSO4＋2H2O

2．[2016·上海卷]NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理：

（1）NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl；

（2）NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。

已知HCN（Ka＝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________（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100m3含NaCN10.3mg/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0.5mg/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。

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）14900　（4）NaOCN　NaCN

解析：

（1）依据HCN的电离平衡常数可知HCN是极弱的酸，所以NaCN极易与酸反应生成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）NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2，首先确定反应物和生成物；再依据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）NaCN被氧化的两个阶段氧化剂均为NaClO，所以可以合并一起进行计算，即反应物为NaCN和NaClO，生成物为Na2CO3、CO2、NaCl和N2。

参加反应的NaCN是

＝20mol，反应中C由＋2价升高到＋4价，N元素化合价从－3价升高到0价，即1molNaCN失去5mol电子，1mol次氯酸钠得到2mol电子，所以处理100m3含NaCN10.3mg/L的废水，实际至少需NaClO的质量为

×74.5g/mol×4＝14900g。

（4）（CN）2与Cl2的化学性质相似，则根据氯气与氢氧化钠反应的方程式可知（CN）2与NaOH溶液反应生成NaOCN、NaCN和H2O。

3．[2013·福建卷]二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

（1）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。

工艺中可以利用的单质有________（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为________________________________________________

________________________________________________。

（2）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：

纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。

完成反应的化学方程式：

　________＋24NaClO3＋12H2SO4===　ClO2↑＋　CO2↑＋18H2O＋　________

（3）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN－氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl－。

处理含CN－相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的________倍。

答案：

（1）H2、Cl2　2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O

（2）1　C6H12O6　24　6　12　Na2SO4　（3）2.5

解析：

（1）电解槽中产生了H2，与补充的Cl2及二氧化氯发生器中产生的Cl2在合成塔中反应生成HCl。

二氧化氯发生器中NaClO3作氧化剂被还原为ClO2，HCl作还原剂被氧化为Cl2。

（3）

O2～

－～5e－　

～2

－～2e－

由得失电子守恒可得：

5×n（ClO2）＝2×n（Cl2）

＝

＝2.5。

题组一　正向配平

1．

（1）______KI＋______KIO3＋______H2SO4===______I2＋______K2SO4＋______H2O

（2）______MnO

＋______H＋＋______Cl－===______Mn2＋＋______Cl2↑＋______H2O

（3）______MnO

＋______Fe2＋＋______H＋===______Mn2＋＋______Fe3＋＋______H2O

（4）______P＋______CuSO4＋______H2O===______Cu＋______H3PO4＋______H2SO4

答案：

（1）5　1　3　3　3　3　

（2）2　16　10　2　5　8　（3）1　5　8　1　5　4　（4）2　5　8　5　2　5

正向配平法：

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。

方法指导

题组二　逆向配平

2．

（1）______S＋______KOH===______K2S＋______K2SO3＋______H2O

（2）______P4＋______KOH＋______H2O===______K3PO4＋______PH3

答案：

（1）3　6　2　1　3　

（2）2　9　3　3　5

①逆向配平法

先确定生成物的化学计量数，然后再确定反应物的化学计量数。

此类方法适用于一种元素的化合价既升高又降低的氧化还原反应，即歧化反应。

例如：

3

＋6KOH（热、浓）===2K2

化合价降低2＋K2

化合价升高4O3＋3H2O，由于S的化合价既升又降，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后再确定S的化学计量数为3。

②零价配平法

如果一种物质中的各元素化合价均发生变化（且无法用常规方法确定化合价），可令该物质中各元素的化合价均为零，然后计算出各元素化合价的升降值，利用化合价升降相等进行配平。

方法指导

题组三　缺项配平

3．

（1）　Fe（OH）2＋　ClO－＋　________===　Fe（OH）3＋　Cl－

（2）　Mn2＋＋　ClO

＋　H2O===　MnO2↓＋　Cl2↑＋　________

（3）　MnO

＋　H2O2＋　________===　Mn2＋＋　O2↑＋　H2O

答案：

（1）2　1　1　H2O　2　1　

（2）5　2　4　5　1　8　H＋

（3）2　5　6　H＋　2　5　8

缺项配平法：

先用得失电子数相等配平，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。

反思归纳

题组四　信息型氧化还原反应方程式的书写

4．按要求书写方程式：

（1）已知某反应中反应物与生成物有：

KIO3、Na2SO3、H2SO4、I2、K2SO4、H2O和未知物X。

写出该反应的化学方程式：

________________________________________________。

（2）化合物K2FeO4可作为一种“绿色高效多功能”水处理剂，可由FeCl3和KClO在强碱性条件下反应制得，其反应的离子方程式为________________________________________________。

（3）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________________________________________________。

（4）在酸性条件下，NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为________________________________________________。

答案：

（1）2KIO3＋5Na2SO3＋H2SO4===K2SO4＋5Na2SO4＋I2＋H2O

（2）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O[或2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O]

（3）2MnO

＋5C2O

＋16H＋

2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

（4）4H＋＋5ClO

===Cl－＋4ClO2↑＋2H2O

方法指导

信息型氧化还原反应方程式的书写

考点

　电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用

得失电子守恒是指发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。

无论是自发进行的氧化还原反应（原电池），还是电解池中的氧化还原反应，无论是无机物之间的氧化还原反应还是有机物参与的氧化还原反应，该规律均适用。

得失电子守恒常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。

解决这类试题的关键是先找出氧化剂（或还原剂）的物质的量以及每摩尔氧化剂（或还原剂）得（或失）电子的量（或化合价降低与升高的总价数），然后根据得失电子守恒列出等式，求解等式中的未知量。

其解题步骤示意图为：

1．[2014·天津卷]Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。

测定产品（Na2S2O3·5H2O）纯度：

准确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol·L－1碘的标准溶液滴定。

反应原理为2S2O

＋I2===S4O

＋2I－。

测定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为________mL。

产品的纯度为（设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M）________。

答案：

18.10　

×100%

解析：

滴定管内液面由0.00mL至18.10mL，则消耗碘的标准溶液的体积为18.10mL。

根据关系式：

2S2O

～I2得，n（S2O

）＝2×18.10×10－3L×0.1000mol·L－1＝3.620×10－3mol，故产品的纯度为

×100%＝

×100%。

2．[2015·全国新课标卷Ⅱ]二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂。

回答下列问题：

（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________。

（2）用右图装置可以测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；

Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；

Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；

Ⅴ.用0.1000mol·L－1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液（I2＋2S2O

===2I－＋S4O

），指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。

在此过程中：

①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为________________________________________________

________________________________________________。

②测得混合气中ClO2的质量为________g。

答案：

（1）2∶1　

（2）①2ClO2＋10I－＋8H＋===2Cl－＋5I2＋4H2O

②0.02700

解析：

（1）该反应中Cl由＋5价降低为＋4价，S由＋4价升高为＋6价，则KClO3为氧化剂，Na2SO3为还原剂。

根据氧化还原反应中电子得失守恒可得：

n（KClO3）×（5－4）＝n（Na2SO3）×（6－4），则有n（KClO3）/n（Na2SO3）＝2∶1。

（2）①ClO2具有氧化性，I－具有还原性，二者在酸性溶液中发生氧化还原反应，离子方程式为2ClO2＋10I－＋8H＋===5I2＋4H2O＋2Cl－。

②ClO2、I2和Na2S2O3间存在关系式：

2ClO2～5I2～10Na2S2O3，则有n（ClO2）＝1/5n（Na2S2O3）＝1/5×0.1000mol·L－1×20.00×10－3L＝4×10－4mol，m（ClO2）＝4×10－4mol×67.5g·mol－1＝0.02700g。

题组一　用电子守恒分析氧化还原反应相关的计算

1．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

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。

Na2

x→xNa2

O4　Na

O→Na

得关系式1×

·x＝16×2，x＝5。

2．已知3.25g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280mL（标准状况），则X为（　　）

A．ZnB．Fe

C．CuD．Ag

答案：

A　解析：

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0.0125mol，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＝0.0125mol×[5－（－3）]，讨论得当x＝2时，M＝65g·mol－1比较合理，故该金属为锌。

3．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。

答案：

1.5　2.2

解析：

设7.5molCuSO4氧化P的物质的量为x；生成1molCu3P时，被氧化的P的物质的量为y。

根据得失电子守恒得：

7．5mol×（2－1）＝x·（5－0）

x＝1.5mol

1mol×3×（2－1）＋1mol×[0－（－3）]＝y·（5－0）

y＝1.2mol

所以参加反应的P的物质的量为1.2mol＋1mol＝2.2mol。

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。

知识归纳

题组二　多步连续进行的氧化还原反应的有关计算

4．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。

5．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．45mL

C．30mLD．15mL

答案：

A　解析：

由题意可知，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。

题组三　氧化还原反应在综合实验中的应用

6．实验室模拟用工业废弃固体（含有Cu2S、Al2O3、Fe2O3、SiO2等）制取粗铜、绿矾（FeSO4·7H2O）和明矾[KAl（SO4）2·12H2O]的操作流程如下：

（1）试剂X是________（写化学式）。

（2）配平下列离子方程式：

________MnO

＋________SO2＋________H2O===________Mn2＋＋________SO

＋________H＋

（3）为了分析产品（绿矾）中铁元素的含量，某同学称取20.0g样品配成100mL溶液，移取25.00mL于锥形瓶中，用1.000×10－1mol·L－1的KMnO4标准溶液进行滴定（MnO

被还原为Mn2＋）。

请回答下列问题：

①滴定时，KMnO4标准溶液应盛放在________（填仪器名称）中。

②若到达滴定终点消耗KMnO4标准溶液的体积为25.00mL，则该产品中铁元素的质量分数为________。

答案：

（1）H2SO4（或KHSO4）　

（2）2　5　2　2　5　4

（3）①酸式滴定管　②14%

解析：

根据废弃固体的成分及流程，气体A为SO2，固体B中含有CuO、Fe2O3，溶液B中含有KAlO2、K2SiO3；试剂X为H2SO4（或KHSO4），固体C为H2SiO3；加入过量铁屑后，固体D为Cu、Fe，溶液D为FeSO4溶液。

（3）滴定反应的离子方程式为MnO

＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，在20.0g样品中，n（Fe2＋）＝25.00×10－3L×1.000×10－1mol·L－1×5×

＝0.05mol，其质量分数为

×100%＝14%。

提醒完成课时作业（七）