1.掌握氧化还原反应方程式的配平方法和技巧;
2.灵活使用电子转移守恒法实行氧化还原反应的相关计算。
一、氧化还原反应方程式的配平 (1)常规配平
其关键是确定还原剂(或氧化剂)化合价升高(或降低)总数,这就必须弄清还原剂(或氧化剂)中有几种元素发生化合价变化,每一种元素有几个变价原子。
配平的原则是:化合价升降总数相等。
下面以NH3 + O2 — NO + H2O 为例例来说明配平的步骤:氧化还原反应方程式的配平步骤: ①写出反应物和生成物的化学式,并标出反应前后变价元素的化合价。
-3
NH3 + O2 — NO + H2O
0+2-2-2
②列出元素化合价升高和降低的数值 N:-3 → +2 升高 5
O:0 → -2 降低 2,O2中含有2个氧原子,则降低2×2 = 4 ③求出最小公倍数,使化合价升高和降低总价数相等 5与4的最小公倍数为20,则 N:-3 → +2 升高 5×4
O:0 → -2 降低 2,O2中含有2个氧原子,则降低2×2 = 4×5 则4和5即是NH3 与O2前的系数,但不一定是最终系数。 即4 NH3 + 5 O2 — NO + H2O ④用观察法配平其他物质的系数
由NH3 的系数能够确定NO的系数为4,H2O 的系数为6,检查O的原子数,反应物中为5×2=10,生成物中O原子个数为4+6=10。则
4 NH3 + 5 O2 — 4 NO + 6 H2O
⑤.将“—”写为“=”,给定条件的写明条件
4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O (2)缺项配平:
一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数,再通过比较反应物和生成物,确定缺项。缺项的物质一般为H2O 、酸或碱,然后用观察法配平。
二、氧化还原反应的计算:
(1)题型:计算氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比,参加反应的氧化剂或还原剂的量,氧化产物或还原产物的量及确定反应前后某一元素的价态等。
(2)关键:依据电子守恒,列出守恒关系式求解。 (3)步骤
①找出氧化剂、还原剂及相对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)
高频考点一、氧化还原反应的配平
【例1】 (1)[2019·全国新课标Ⅰ,27(3)]H3PO2的工业制法是:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2 溶液反应的化学方
程
式
:
______________________________________________________________________________。
(2)[2019·全国新课标Ⅱ,27(2)(3)]①PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为_______________________________________。
②PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得,反应的离子方程式为_______________________________________________________________。
(3)[(2019·天津,9(7)]Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO24,常用作脱氯剂,
-
该反应的离子方程式为_________________________
________________________________________________________________________。 【变式探究】
1.(1)ZnSO4溶液中含有少量Fe2和Mn2,为了除去这两种离子,调节溶液pH为5,然
+
+
后加入高锰酸钾溶液,使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是MnO2。请写出该过程中两反
应
的
离
子
方
程
式
:
___________________________________________________________________。
(2)用
HNO3清洗试管壁上的
Ag,该反应的化学方程式为
___________________________________。
(3)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、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。
①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_____________________________。
②在反应后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水),溶液又变为紫红色,BiO3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
(4)+6价铬的毒性很强,制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O7,能够用绿矾除去。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__________________
+
+
+
+
_____________________________________________________________________________。
(5)已知:①MnO4+e―→MnO24(绿色)(强碱性条件)
-
-
-
②MnO4+8H+5e―→Mn2(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____________________________________________
______________________________________________________________________。 【方法技巧】
1.正向配平法: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.逆向配平法: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。然后实行两边电荷数配平。
高频考点二 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用 例2.现有24 mL浓度为0.05 mol·L
-1
+
-
的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·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.+2 B.+3 C.+4 D.+5
【变式探究】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
【举一反三】在反应3BrF3+5H2O===9HF+Br2+HBrO3+O2↑中,若有5 mol H2O参加反应,被水还原的溴元素为( )
A.1 mol 4
C.3 mol
2
B.3 mol D.2 mol
高频考点三 多步反应得失电子守恒问题
例3.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( )
A.8.64 C.9.00
B.9.20 D.9.44
【变式探究】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1.68 L O2(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5 mol·L1 NaOH溶液至Cu2恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体
-
+
积是( )
A.60 mL C.30 mL
B.45 mL D.15 mL
高频考点四 氧化还原反应在综合实验中的应用
例4、过氧化钙能够用于改善地表水质,处理含重金属粒子的废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下:
CaCl2固体 30%的H2O2 ↓ ↓
溶解―→沉淀―→过滤―→水洗―→乙醇洗―→烘烤 ↑ ↓ ↓ NH3 副产品 产品
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气。 (1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是_____________________________。
(2)检验“水洗”是否合格的方法是_______________________________________。 (3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤:
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 mol·L
-1
的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。 第三步:逐滴加入浓度为c mol·L
-
-
-
-1
的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液V mL。
2
[已知:I2+2S2O3===2I+S4O26]
①第一步发生反应的化学方程式为___________________________________________; CaO2的质量分数为____________(用字母表示)。
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能________(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”),原因是__________________。
1.【2019年高考上海卷】某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为
A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93 2.【2019年高考上海卷】(本题共12分) 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(Ki=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____________(选填“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100 m3含NaCN 10.3 mg/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0.5 mg/L,达到排放标准。
(4)(CN)(CN)__________2与Cl2的化学性质相似。2与NaOH溶液反应生成_________、和H2O。
3.【2019年高考新课标Ⅰ卷】(14分)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式_______。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒水平,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化水平相当于多少克Cl2的氧化水平。NaClO2的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)
1.[2019·山东理综,29(2)]利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________。铁渣中铁元素的化合价为________。在空气中煅烧CoC2O4生成钴氧化物和CO2,测得充分煅烧后固体质量为2.41 g,CO2的体积为1.344 L(标准状况),则钴氧化物的化学式为________。
2.(2019·海南,6)已知在碱性溶液中可发生如下反应:
n2R(OH)3+3ClO+4OH===2ROn4+3Cl+5H2O,则RO4中R的化合价是( )
-
-
-
-
-
A.+3 B.+4 C.+5 D.+6
1.【2019年高考福建卷第23题】(15分)元素周期表中第VIIA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
(1)与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图为 。
(2)能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子水平)递变规律的判断依据是 (填序号)。
a.Cl2、Br2、I2的熔点 b. Cl2、Br2、I2的氧化性 c.HCl、HBr、HI的热稳定性 d. HCl、HBr、HI的酸性 (3)工业上,通过如下转化可制得KClO3晶体:
NaCl溶液 NaClO3溶液KClO3晶体
①完成I中反应的总化学方程式:□NaCl+□H2O=□NaClO3+□ 。
②II中转化的基本反应类型是 ,该反应过程能析出KClO3晶体而无其它晶体析出的原因是 。
(4)一定条件,在水溶液中1 mol Cl、ClO(x=1,2,3,4)的能量(KJ)相对大小如右图所示。
-
-
①D是 (填离子符号)。
②B→A+C反应的热化学方程式为 (用离子符号表示)。 【例2】 (2019·上海,16)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1.50 mg,则( )。
A.被氧化的砒霜为1.98 mg B.分解产生的氢气为0.672 mL C.和砒霜反应的锌为3.90 mg D.转移的电子总数为6×105NA
-
【2019·江苏,21B】磷酸铁(FePO4·2H2O,难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料,实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。反应加热的目的是_______________________。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2 。为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液
+
2
滴定滤液中 的Fe2,离子方程式如下: Cr2O7+6Fe2+14H===2Cr3+6Fe3+7H2O
+
-
+
+
+
+
① 在向滴定管注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、________和________。 ② 若滴定x mL滤液中的Fe2,消耗a mol·L1 K2Cr2O7标准溶液b mL,则滤液中c(Fe2)
+
-
+
=________mol·L1。
-
③ 为使滤液中的Fe2完全被H2O2氧化,下列实验条件控制准确的是________(填序号)。
+
A.加入适当过量的H2O2溶液 B.缓慢滴加H2O2溶液并搅拌 C.加热,使反应在较高温度下实行 D.用氨水调节溶液pH=7
【2019·上海化学,16】已知氧化性Br2>Fe3。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的
+
离子方程式为:
aFe2+bBr+cCl2―→dFe3+eBr2+fCl
+
-
+
-
下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是( )。
A.2 4 3 2 2 6 B.0 2 1 0 1 2 C.2 0 1 2 0 2 D.2 2 2 2 1 4
1.某研究小组对离子方程式xR2+yH+O2===mR3+nH2O的分析研究,下列说法中错误
+
+
+
的是( )
A.根据电荷守恒,得出x与y的和一定等于m B.根据原子守恒,得出x和m的数值一定相等 C.根据电子得失守恒,得出x=4的结论
D.根据氧化还原反应关系得出:R2是还原剂,O2是氧化剂,R3是氧化产物,H2O是还原
+
+
产物
2.某强氧化剂XO(OH)2被Na2SO3还原。如果还原2.4×103 mol XO(OH)2,需用30 mL 0.2 mol·L
+
-
+
-1
的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的价态是( ) A.+2
B.+1
C.0 D.-1
3.向100 mL的FeBr2溶液中,通入标准状况下Cl2 5.04 L,Cl2全部被还原,测得溶液中c(Br
-
)=c(Cl),则原FeBr2溶液的物质的量浓度是( ) A.0.75 mol·L1
-
-
B.1.5 mol·L1
-
C.2 mol·L1
-D.3 mol·L1
-
4.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∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1
5.将一定质量的镁、铜合金加入到稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为3 mol·L
-1
NaOH溶液至沉淀完全,测得生成
沉淀的质量比原合金的质量增加5.1 g,则下列相关叙述中准确的是( )
A.加入合金的质量可能为9.6 g
B.沉淀完全时消耗NaOH溶液体积为150 mL C.参加反应的硝酸的物质的量为0.4 mol
D.溶解合金时产生NO气体体积0.224 L(以标准状况) 6.现有CuO和Fe3O4的混合物7.6 g,向其中加入1 mol·L
-1
的H2SO4溶液100 mL恰好完全
反应,若将15.2 g该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体质量为( )
A.13.6 g C.6 g
B.12 g D.3.2 g
7.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应:10NaN3+2KNO3===K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75 mol,则下列判断准确的是( )
A.生成40.0 L N2(标准状况) B.有0.250 mol KNO3被氧化 C.转移电子的物质的量为1.75 mol D.被氧化的N原子的物质的量为3.75 mol
8.将35.8 g Al、Fe、Cu组成的合金溶于足量的NaOH溶液中,产生6.72 L气体(标准状况)。另取等质量的该合金溶于过量的稀硝酸中,生成13.44 L NO(标准状况),向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,得到沉淀的质量为( )
A.66.4 g C.44.8 g
B.50.8 g D.39.2 g
9.取一定量FeO和Fe2O3的混合物,在H2流中加热充分反应。冷却,称得剩余固体比原混合物质量减轻1.200 g。若将同量的该混合物与盐酸反应完全,至少需1 mol·L( )
A.37.5 mL C.150 mL
-
-1
盐酸的体积为
B.75 mL D.300 mL
-
-
2
10.已知离子方程式:As2S3+H2O+NO3―→AsO3下列4+SO4+NO↑+________(未配平),
说法错误的是( )
A.配平后水的化学计量数为4 B.反应后溶液呈酸性
C.配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶28
2D.氧化产物为AsO34和SO4
-
-
11.在一定量的Na2S(aq)中,慢慢通入一定量Cl2,图示变化关系准确的是( )
12.足量铜溶于一定量浓硝酸,产生NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体若与1.12 L O2(标准状况)混合后通入水中,气体被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L1 H2SO4溶液100
-
mL,则继续溶解的Cu的质量为( )
A.6.4 g C.19.2 g
+
-
B.9.6 g D.24 g
13.已知离子反应:Fe3+3SCN===Fe(SCN)3具有反应迅速、现象明显等特点,是检验Fe3
+
常用的方法之一。某化学兴趣小组为探究Fe(SCN)3的性质,做了以下实验:
①取10 mL 1 mol·L1 FeCl3溶液,滴加3~4滴浓KSCN溶液,振荡后溶液立即变成血红色;
-
②取少量血红色溶液,滴加少许浓硝酸,静置,溶液血红色褪去,同时产生大量的红棕色气体混合物A;
③将该气体混合物A通入过量的Ba(OH)2溶液中,产生白色沉淀B和剩余气体C;气体C无色无味,能使燃烧的木条熄灭,可排放到空气中,不会改变空气的成分;
④过滤,向白色沉淀B中滴加少量稀硝酸,沉淀完全溶解,同时产生能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体D;
⑤取②中反应后溶液少许,滴加BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀E。 根据上述实验现象,回答下列问题:
(1)B的化学式为______________;E的化学式为______________。 (2)混合气体A的成分是____________(填化学式)。
(3)该兴趣小组同学根据以上实验现象分析得出结论:Fe(SCN)3具有还原性,则实验②中反应时被氧化的元素是____________(填元素符号)。
(4)实验②中反应的离子方程式为______________________________________________。 (5)该兴趣小组同学从上述实验中得到启发,若用SCN间接检验Fe2时应注意________。
-
+
14.Ⅰ.据报道,日常生活中,将洁厕液与84消毒液混合使用会发生中毒的事故。 (1)84消毒液的主要成分是次氯酸钠,写出次氯酸钠的电子式:__________;若将84消毒液长期露置于空气中,溶液中的主要成分将变为__________(填化学式)。
(2)洁厕灵的主要成分是HCl。洁厕液与84消毒液混合后会发生氧化还原反应,生成有毒的氯气。写出该反应的离子方程式:______________________________。
(3)下列氧化还原反应中,与上述反应类型不同的是________。 A.Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O B.2FeCl3+Fe===3FeCl2
△
C.S+2H2SO4(浓)=====3SO2↑+2H2O
D.KClO3+5KCl+3H2SO4===3K2SO4+3Cl2↑+3H2O
(4)若以物质单位质量得到的电子数衡量物质的消毒效率,则下列常用的消毒剂中,消毒效率最高的是___________________________________________________。
A.NaClO C.Cl2
B.ClO2 D.Ca(ClO)2
Ⅱ.铅是一种金属元素,可用作耐酸腐蚀、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮之用,还可作体育运动器材铅球等。
(1)配平下列化学反应方程式,把化学计量数以及相关物质(写化学式)填写在空格上,并标
出电子转移的方向和数目。
__PbO2+__MnSO4+__HNO3===__HMnO4+__Pb(NO3)2+__PbSO4↓+____
(2)把反应后的溶液稀释到1 L,测出其中的Pb2的浓度为0.6 mol·L1,则反应中转移的电
+
-
子数为____个。
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