（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第2講 化學(xué)反應(yīng) 考點5 氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計算學(xué)案.docx

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考點5　氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計算 知識條目 加試要求 1.氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 c 2.氧化還原反應(yīng)方程式的配平 c 一、氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法 1．一般氧化還原反應(yīng)方程式的配平——化合價升降法 發(fā)生化合價變化的元素只有兩種，而且屬于不同的反應(yīng)物，這樣的氧化還原反應(yīng)的配平，首先從反應(yīng)物開始，根據(jù)化合價升降的總數(shù)相等先找出氧化劑和還原劑的化學(xué)計量數(shù)，然后配出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)，進(jìn)而配出其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。如下面的化合價升降法的配平。 ①標(biāo)好價：寫出反應(yīng)物、生成物的化學(xué)式，標(biāo)出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的元素的化合價。 ?。O3——O2↑＋　O2↑＋　2H2O ②找變化：找出反應(yīng)前后元素化合價的變化。 ③求總數(shù)：使化合價升高和降低的總數(shù)相等。 ④配系數(shù)：依據(jù)質(zhì)量守恒，用觀察的方法配出其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)，配平后，把短線改成等號，即得C＋4HNO3===CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。 2．逆向配平法：部分氧化還原反應(yīng)、自身氧化還原反應(yīng)、歧化反應(yīng)一般從右邊著手配平，即從氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物開始配平。例如：S＋KOH―→K2S＋K2SO3＋H2O 即得S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O。 3．缺項配平法：對于“氧化還原反應(yīng)方程式缺項配平法”都是先確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)，再通過比較反應(yīng)物與生成物，確定缺項(一般為H2O，H＋或OH－)，最后觀察配平。 例如：實驗室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4。方法如下，軟錳礦與過量的固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng)，生成錳酸鉀(K2MnO4)和KCl…… 按照題意可寫出如下方程式： MnO2＋KOH＋KClO3―→K2MnO4＋KCl＋________ 配平含變價元素的物質(zhì)得3MnO2＋6KOH＋KClO3―→3K2MnO4＋KCl 根據(jù)元素守恒比較反應(yīng)物和生成物可知左邊比右邊多O：15－12＝3，左邊比右邊多H：6－0＝0，肯定在生成物中有水，且化學(xué)計量數(shù)為3，即得3MnO2＋6KOH＋KClO3===3K2MnO4＋KCl＋3H2O。 4．三種元素之間的氧化還原反應(yīng)——整體歸一法 發(fā)生化合價變化的元素有三種，往往有兩種發(fā)生化合價變化的元素在同一種反應(yīng)物中，把其看作一個整體，找出化合價升降的總數(shù)并使與第三種元素化合價升降的總數(shù)相等，進(jìn)而找出氧化劑和還原劑的化學(xué)計量數(shù)，然后配出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)，進(jìn)而配出其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。 例如FeS2＋O2―→Fe2O3＋SO2的反應(yīng)的配平，把FeS2作為一個整體，算出共升高11價，氧氣降低4價，最小公倍數(shù)44，確定FeS2的化學(xué)計量數(shù)為4，O2化學(xué)計量數(shù)為11，得出4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2。 二、新情境下氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧 1．熟記常見的氧化劑、還原劑及對應(yīng)產(chǎn)物 氧化劑 Cl2 O2 濃H2SO4 HNO3 KMnO4(H＋)、MnO2 Fe3＋ KClO3、ClO－ H2O2 還原產(chǎn)物 Cl－ O2－ SO2 NO或NO2 Mn2＋ Fe2＋ Cl－ H2O 還原劑 I－(HI) S2－(H2S) CO、C Fe2＋ NH3 SO2、SO H2O2 氧化產(chǎn)物 I2 S CO2 Fe3＋ NO SO O2 2.氧化還原反應(yīng)中的離子反應(yīng)的配平五步驟 (1)根據(jù)題目的流程圖或題干信息，確定反應(yīng)物和部分生成物。判斷反應(yīng)中變價元素的化合價并利用元素化合價的升降判斷出氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物，并寫出下列的形式： (2)根據(jù)得失電子守恒的原理，配平氧化劑和還原劑、還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的系數(shù)。 (3)根據(jù)電荷守恒的原理，使反應(yīng)前后陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等。觀察兩邊電荷，根據(jù)溶液所處的環(huán)境補充其他反應(yīng)物或生成物，一般為水、酸(H＋)或堿(OH－)。 (4)根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后原子的種類和個數(shù)不變配平其他物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)。 (5)檢查，檢查質(zhì)量、電荷、電子得失是否守恒。 三、有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計算 應(yīng)用得失電子守恒解題的一般步驟 1．“一找物質(zhì)” 找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。 2．“二定得失” 確定一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中的原子個數(shù))。 3．“三列關(guān)系” 根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出關(guān)系式。 n(氧化劑)變價原子個數(shù)|化合價變化值|＝n(還原劑)變價原子個數(shù)|化合價變化值| 【例1】　氧化還原反應(yīng)方程式的配平 1．第一組(常規(guī)型) (1)__FeBr2＋__Cl2===__FeCl3＋__Br2 (2)__NaBO2＋__SiO2＋__Na＋__H2===__NaBH4＋__Na2SiO3 2．第二組(部分氧化或還原的反應(yīng)) (3)__HCl＋__KClO3　===__KCl＋　__Cl2↑＋__H2O (4)__KMnO4＋__HCl(濃)===__KCl＋__MnCl2＋__Cl2↑＋__H2O (5)__Cu2S＋__HNO3(稀)===__Cu(NO3)2＋__NO↑＋__S↓＋__H2O (6)__FeSO4＋__HNO3(稀)===__Fe2(SO4)3＋__Fe(NO3)3＋__N2O↑＋__H2O 3．第三組(歧化反應(yīng)→可用逆向配平法) (7)__NO2＋__NaOH===__NaNO2＋__NaNO3＋__H2O (8)__P＋__KOH＋__H2O===__KH2PO2＋__PH3 4．第四組(缺項配平) (9)__KMnO4＋__H2C2O4＋__H2SO4===__MnSO4＋__K2SO4＋__CO2↑＋ (10)__K2Cr2O7＋__H2O2＋===__K2SO4＋__Cr2(SO4)3＋__O2↑＋__H2O (11)__Na2Sx＋__NaClO＋===__Na2SO4＋__NaCl＋__H2O 5．第五組(離子的氧化還原反應(yīng)的配平) (12)__Fe3O4＋__H＋＋__NO===__Fe3＋＋__NO↑＋__H2O (13)__ClO－＋__Fe(OH)3＋===__Cl－＋__FeO＋__H2O (14)__ClO＋__H＋＋__Cl－===__ClO2↑＋__Cl2↑＋ 【答案】　(1)2FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋2Br2 (2)1NaBO2＋2SiO2＋4Na＋2H2===1NaBH4＋2Na2SiO3 (3)6HCl＋1KClO3===1KCl＋3Cl2↑＋3H2O (4)2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O (5)3Cu2S＋16HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋4NO↑＋3S↓＋8H2O (6)24FeSO4＋30HNO3(稀)===8Fe2(SO4)3＋8Fe(NO3)3＋3N2O↑＋15H2O (7)2NO2＋2NaOH===1NaNO2＋1NaNO3＋1H2O (8)4P＋3KOH＋3H2O===3KH2PO2＋1PH3↑ (9)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===2MnSO4＋1K2SO4＋10CO2↑＋ (10)1K2Cr2O7＋3H2O2＋===1K2SO4＋1Cr2(SO4)3＋3O2↑＋7H2O (11)1Na2Sx＋(3x＋1)NaClO＋===xNa2SO4＋(3x＋1)NaCl＋(x－1)H2O (12)3Fe3O4＋28H＋＋1NO===9Fe3＋＋1NO↑＋14H2O (13)3ClO－＋2Fe(OH)3＋===3Cl－＋2FeO＋5H2O (14)2ClO＋4H＋＋2Cl－===2ClO2↑＋1Cl2↑＋ 【提煉】　本題主要考查了幾類氧化還原反應(yīng)的配平方法和技巧，氧化還原配平的實質(zhì)是電子守恒，配平的方法是化合價升降法，使元素化合價升降的總價數(shù)相等。對于價態(tài)變化的反應(yīng)，可根據(jù)具體情況采用不同的技巧。如“歸中反應(yīng)左邊配，歧化反應(yīng)右邊配，部分變價右邊配(反應(yīng)物某元素部分化合價變化，部分沒有變化)，多元素變價整體配”。 【例2】　新情境下的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。 (1)已知在酸性介質(zhì)中FeSO4能將＋6價鉻還原成＋3價鉻。寫出Cr2O與FeSO4溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式：_________________________________________________。 (2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3，制得高純度的納米級Ag2O2。寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)酸性KMnO4氧化廢水中Mn2＋生成MnO2的離子方程式為____________________________________________________。 (4)將過碳酸鈉(2Na2CO33H2O2)溶于水配成溶液，加入適量稀硫酸，再加入足量KI，充分反應(yīng)后加入少量淀粉試劑，溶液呈藍(lán)色，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 【解析】　(1)產(chǎn)物為Cr3＋和Fe3＋，Cr元素化合價降低23，F(xiàn)e元素化合價升高1，故Fe2＋前應(yīng)配6，即得Cr2O＋6Fe2＋―→2Cr3＋＋6Fe3＋。左邊電荷為＋10，右邊電荷為＋24，由于溶液為酸性，故在左邊應(yīng)有14個H＋。最后再根據(jù)原子守恒，右邊配7個H2O。 (2)反應(yīng)中的氧化劑為NaClO，還原劑為－2價氧元素，氧化產(chǎn)物為Ag2O2，還原產(chǎn)物為Cl－。Ag＋＋ClO－―→Ag2O2↓＋Cl－。根據(jù)電子守恒配平可得，2Ag＋＋ClO－＋2OH－―→Ag2O2↓＋Cl－，再根據(jù)原子守恒配平可得2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O。 (3)根據(jù)化合價升降法很容易判斷出MnO為氧化劑，還原劑為Mn2＋，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為MnO2。根據(jù)電子守恒可配出3Mn2＋＋2MnO―→5MnO2。再根據(jù)電荷守恒，溶液為酸性，右邊配4個H＋。最后根據(jù)原子守恒，左邊配2個H2O。 (4)根據(jù)題目所給信息，氧化劑為H2O2，還原劑為KI中－1價的碘元素。氧化產(chǎn)物為I2，還原產(chǎn)物為H2O。根據(jù)電子守恒，KI系數(shù)應(yīng)配2。再根據(jù)原子守恒，可配出另外的反應(yīng)物和生成物分別為H2SO4和K2SO4。 【答案】　(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (2)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O (3)3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ (4)H2O2＋2KI＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O 【提煉】　新情景下氧化還原反應(yīng)方程式的書寫主要考查學(xué)生根據(jù)題給信息理解氧化還原反應(yīng)概念和實質(zhì)的能力，能夠更好地避免學(xué)生死記硬背、不能靈活運用知識的現(xiàn)象。這類試題陌生度大、綜合性強，是浙江省選考的熱點之一。解答這類試題可以采用“四步三守恒”法：第一步，根據(jù)題給信息分析、推斷出反應(yīng)的氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物；第二步，根據(jù)電子守恒配平氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù)；第三步，根據(jù)電荷守恒，配平帶電微粒的系數(shù)；第四步，根據(jù)原子守恒方程式配平其余物質(zhì)的系數(shù)。如果不是離子方程式，可以略去第三步。 【例3】　硒與硫是同一主族元素，二氧化硒(SeO2)是一種氧化劑，其被還原后的單質(zhì)硒可能成為環(huán)境污染物，通過與濃HNO3或濃H2SO4反應(yīng)生成SeO2以回收Se。完成下列填空： (1)Se和濃HNO3反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO和NO2，且NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1，寫出Se和濃HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________。 (2)已知：Se＋2H2SO4(濃)===2SO2↑＋SeO2＋2H2O；2SO2＋SeO2＋2H2O===Se＋2SO＋4H＋，則SeO2、H2SO4(濃)、SO2的氧化性由強到弱的順序是__________________________________。 (3)回收得到的SeO2的含量，可以通過下面的方法測定： ①____SeO2＋____KI＋____HNO3===____Se＋____I2＋____KNO3＋____H2O ②I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI 配平方程式①，用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。 (4)實驗中，準(zhǔn)確稱量SeO2樣品0.150g，消耗了0.2000molL－1的Na2S2O3溶液25.00mL，所測定的樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 【解析】　(1)利用題中信息可知Se與濃HNO3反應(yīng)，Se被氧化為＋4價的H2SeO3，HNO3還原為NO與NO2，生成NO與NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1，即二者計量系數(shù)比為1∶1，令二者系數(shù)為1，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，Se的系數(shù)為(13＋11)/4＝1，故反應(yīng)方程式為Se＋2HNO3(濃)===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑。(2)在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的，所以根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，SeO2、H2SO4(濃)、SO2的氧化性由強到弱的順序是H2SO4(濃)＞SeO2＞SO2。(3)反應(yīng)①中I－失去電子生成I2，共升高2價，SeO2中＋4價Se得到電子還原為單質(zhì)Se，共降低4價，化合價升降最小公倍數(shù)為4，故KI的系數(shù)為4，I2的系數(shù)為2，SeO2、Se的系數(shù)都是1，KNO3的系數(shù)為4，H2O的系數(shù)為2，配平并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為：SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O。 (4)根據(jù)反應(yīng)的方程式可知SeO2～2I2～4Na2S2O3，消耗的n(Na2S2O3)＝0.2000mol/L0.025 L＝0.005 mol，根據(jù)關(guān)系式計算樣品中n(SeO2)＝0.005 mol1/4＝0.00125mol，故SeO2的質(zhì)量為0.00125mol111g/mol＝0.138 75 g，所以樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.138 75 g/0.1500g)100%＝92.50%。 【答案】　(1)Se＋2HNO3(濃)===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑ (2)H2SO4(濃)＞SeO2＞SO2 (3)1　4　4　1　2　4　2　SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O (4)92.50% 【提煉】　本題涉及的知識點有氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、配平、氧化劑強弱的判斷，氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移情況的分析與表示，以及氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計算。在解題過程中，要牢記氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性。配平和計算時要注意靈活運用電子得失守恒原理，把握反應(yīng)的實質(zhì)，使得失電子總數(shù)相等。 【例4】　Cl2與NaOH溶液反應(yīng)可生成NaCl、NaClO和NaClO3，c(Cl－)和c(ClO－)的比值與反應(yīng)的溫度有關(guān)，用24gNaOH配成的250mL溶液，與Cl2恰好完全反應(yīng)(忽略Cl2與水的反應(yīng)、鹽類的水解及溶液體積變化)。 (1)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為________molL－1。 (2)某溫度下，反應(yīng)后溶液中c(Cl－)＝6c(ClO－)，則溶液中c(ClO－)＝________molL－1。 【解析】　(1)24gNaOH的物質(zhì)的量為0.6mol，溶液體積為250mL，故c(NaOH)＝＝2.4molL－1。 (2)根據(jù)題意，設(shè)反應(yīng)后溶液中c(Cl－)＝a，c(ClO－)＝b，c(ClO)＝c，根據(jù)電荷守恒得c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)＋c(ClO)，則a＋b＋c＝2.4molL－1，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒a＝b＋5c以及題給信息a＝6b，解得a＝1.8molL－1，b＝0.3molL－1，c＝0.3molL－1。 【答案】　(1)2.4　(2)0.3 【提煉】　氧化還原反應(yīng)的計算要避免簡單地根據(jù)方程式計算，要學(xué)會進(jìn)行整體分析，運用守恒的方法來解答問題。溶液中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，既存在電子守恒，也存在電荷守恒，運用整體分析法，可以避免具體的方程式復(fù)雜分析，找出過程中得失電子的微粒、反應(yīng)結(jié)束后溶液中存在的陰、陽離子，直接根據(jù)電子和電荷守恒求解所給問題。