【新教材】高考化学专题精讲:氧化还原反应的计算及方程式的配平【含例题】.DOC
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1、新教材适用高考化学第5讲氧化还原反应的计算及方程式的配平考纲要求1.掌握氧化还原反应方程式的简单配平方法。2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。考点一氧化还原反应方程式的配平方法氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移,而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数),根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。配平的步骤:(1)标好价:正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。(2)列变化:列出元素化合价升高和降低的数值。(3)求总数:求元素化合价升高和降低的总数,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。(4)配系数:用观
2、察法配平其他各物质的化学计量数。(5)细检查: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。典例根据FeS2O2Fe2O3SO2回答下列问题(1)氧化剂_,还原剂_,氧化产物_,还原产物_。(2)元素化合价升高的元素为_,元素化合价降低的元素为_。(3)1“分子”还原剂化合价升高总数为_,1“分子”氧化剂化合价降低总数为_。(4)配平后各物质的系数依次为_。答案(1)O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2(2)Fe、SO(3)114(4)4、11、2、8失误防范配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出化合价,找准1“分子”氧化剂化合价降低总数,
3、1“分子”还原剂化合价升高总数,在计算时,往往容易忽略氧化剂、还原剂中的粒子个数。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)41112(2)38324(3)513333(4)21610258题组二逆向配平类2(1)_S_KOH=_K2S_K2SO3_H2O(2)_P4_KOH_H2O=_K3PO4_PH3答案(1)36213(2)29335题组三缺项配平类3(1)_ClO_Fe(
4、OH)3_=_Cl_FeO_H2O(2)_MnO_H2O2_=_Mn2_O2_H2O(3)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)324OH325(2)256H258(3)Al2O33CN2=2AlN3CO解析(3)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。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
5、、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。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_。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_。(2)6价铬的毒性很强,制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O,可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含Cr3、Fe2、Fe3、H等阳离子。写出该反应的离子方程式_。(3)KMnO4的氧化性随pH的减小而增大,在酸性介质中还原产物是Mn2;在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2。三氯乙烯(C2HCl3)是地下水有机污染物的主要成分,研究显示
6、在地下水中加入KMnO4溶液可将其中的三氯乙烯除去,氧化产物只有CO2,写出反应的化学方程式_。(4)已知:MnOeMnO(绿色)(强碱性条件)MnO8H5eMn2(无色)4H2O(强酸性条件)将KMnO4溶液滴入NaOH溶液中微热,得到透明的绿色溶液,写出反应的离子方程式_。答案(1)2KMnO410KCl8H2SO4=6K2SO42MnSO45Cl28H2O2Mn25NaBiO314H=2MnO5Na5Bi37H2O(2)Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O(3)2KMnO4C2HCl3=2KCl2CO22MnO2HCl(4)4MnO4OH4MnO2H2OO2解析(1)根据信息
7、,KMnO4在H2SO4作用下,把KCl氧化成Cl2,本身被还原成Mn2。注意NaBiO3不能拆写成离子形式。NaBiO3作为氧化剂,把Mn2氧化成MnO,本身被还原成Bi3。(3)根据信息,MnO的还原产物为MnO2,C2HCl3中C被氧化为CO2,H、Cl的化合价不发生变化。(4)根据信息,在强碱性条件下,MnO得电子生成MnO,2价的氧失电子生成O2。解题技巧配平的基本技能(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:先使得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物
8、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。考点二氧化还原反应计算题中重要的解题思想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。题组一简单反应的得失电子守恒问题1Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为N
9、a2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为116,则x的值为()A2 B3 C4 D5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。Na2xxNa2O4NaONa得关系式1xe162e,x5。2现有24 mL浓度为0.05 molL1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 molL1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()A2 B3 C4 D5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Na2
10、SO3,其中S元素的化合价从46;而Cr元素的化合价将从6n(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 molL10.024 L(64)0.02 molL10.020 L2(6n),解得n3。思维建模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)。题组二多元素参与反应的得失电子守恒问题3在PCuSO4H2OCu3PH3PO4H2SO4(未配
11、平)的反应中,7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为_mol。生成1 mol Cu3P时,参加反应的P的物质的量为_mol。答案1.52.2解析设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x;生成1 mol Cu3P时,被氧化的P的物质的量为y根据得失电子守恒得:75 mol(21)x(50)x1.5 mol1 mol3(21)1 mol0(3)y(50)y1.2 mol所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol1 mol2.2 mol。4四氧化三铁(Fe3O4)磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛,是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。水热法制备Fe3O4纳米颗
12、粒的反应是3Fe22S2OO2xOH=Fe3O4S4O2H2O。请回答下列问题。(1)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的反应中,还原剂是_。(2)反应的化学方程式中x_。(3)每生成1 mol Fe3O4,反应转移的电子为_mol,被Fe2还原的O2的物质的量为_mol。答案(1)Fe2、S2O(2)4(3)40.5解析(2)根据电荷守恒得:x22322,解得x4。(3)根据还原剂失电子总数等于氧化剂得电子总数,当生成1 mol Fe3O4时,转移的电子数即是1 mol O2得电子总数,为4 mol。设被Fe2还原的O2的物质的量为x,根据电子守恒得:4x1 mol3(2),解得x0.5 mol。
13、题组三多步反应的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。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()A8.64 B9.20C9.00 D9.44答案B解析反应流程为x
14、 g17.02 gm(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)1210.46 mol所以x g17.02 g0.46 mol17 gmol19.20 g。题组四微粒先后反应的得失电子守恒问题当一种物质同时氧化两种或两种以上的微粒时,强还原剂先被氧化。一种物质同时还原两种或两种以上微粒时,强氧化剂先被还原。被氧化和被还原到何种程度,要以还原剂和氧化剂的物质的量多少来决定,具体计算时用电子守恒规律,但是对氧化还原反应过程中对应的每个阶段要分析清楚,电子守恒在对应的阶段同样适用。6下列微粒在溶液中的还原性和氧化性强弱顺序如下:还原性HSOI
15、,氧化性IOI2SO。向含有x mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液,加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示,则x_mol。答案3解析开始加入KIO3溶液时,最先与IO反应的微粒是HSO,还原产物为I,氧化产物为SO;当HSO反应完后,b点到c点发生反应的离子方程式为IO5I6H=3I23H2O。所以0点到b点参加反应的HSO的物质的量可利用电子守恒求解:n(HSO)2en(IO)6e,即x mol21 mol6,所以x3。考点三氧化还原反应原理的综合应用题组一从定性和定量两个角度探究有关氧化还原反应的实验(一)关于物质氧化性、还原性强弱的实验1某小组同学为探究H2O2
16、、H2SO3、Br2的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,装置的气密性已检验)。实验记录如下:实验操作实验现象打开活塞a,滴加氯水,关闭活塞aA中溶液变为红棕色吹入热空气A中红棕色明显变浅;B中有气泡,产生大量白色沉淀,混合液颜色无明显变化停止吹入空气,打开活塞b,逐滴加入H2O2溶液开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色请回答下列问题:(1)A中反应的离子方程式是_。(2)实验操作吹入热空气的目的是_。(3)装置C的作用是_,C中盛放的药品是_。(4)实验操作,混合液逐渐变成红棕色,其对应的离子方程式是_。(5)由上述实验得出的结论是_。(6)实验
17、反思:有同学认为实验操作吹入的热空气,会干扰(5)中结论的得出,你认为是否干扰,理由是_。实验操作,开始时颜色无明显变化的原因是(写出一条即可)_答案(1)2BrCl2=Br22Cl(2)吹出单质Br2(3)吸收尾气NaOH溶液(4)H2O22Br2H=Br22H2O(5)氧化性:H2O2Br2H2SO3(6)不干扰,无论热空气是否参加氧化H2SO3,只要观察到产生白色沉淀的同时混合液颜色无明显变化,即能证明Br2氧化了H2SO3H2SO3有剩余(H2O2浓度小或Br与H2O2反应慢等因素都可)解析操作的反应为Cl22Br=Br22Cl;操作,吹入热空气的目的是吹出Br2,然后在B中,Br2把
18、H2SO3氧化成H2SO4,H2SO4和BaCl2反应生成BaSO4沉淀;操作,H2O2把Br氧化成Br2而使溶液变成红棕色。综上所述,氧化性H2O2Br2H2SO3。(6)若是O2氧化H2SO3,则溶液颜色有变化(变为红棕色)。(二)氧化还原反应滴定时指示剂的选择方法中学中氧化还原反应滴定时指示剂的选择常见的有两类:(1)自身指示剂:有些标准溶液或被滴定物质本身有颜色,而滴定产物为无色,则滴定时就无需另加指示剂,自身颜色变化可以起指示剂的作用,此类指示剂称为自身指示剂。如MnO本身在溶液中显紫红色,还原后的产物Mn2为无色,所以用高锰酸钾溶液滴定时,不需要另加指示剂。(2)显色指示剂:有些物
19、质本身并没有颜色,但它能与滴定剂或被测物质反应产生特殊的颜色,或开始有特殊颜色,滴定后变为无色,因而可指示滴定终点。如滴定前溶液中无单质碘,滴定后有单质碘生成等,可用淀粉等作为指示剂。2(1)配平氧化还原反应方程式:C2O_MnO_H=_CO2_Mn2_H2O(2)称取6.0 g含H2C2O42H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解,配成250 mL溶液。量取两份此溶液各25.00 mL,分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入酚酞试液,滴加0.25 molL1 NaOH溶液至20.00 mL时,溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的H的总物质的量为_mol。第二份溶液中滴加0.10 m
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