（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 第2講 化學反應 考點5 氧化還原反應方程式的配平及相關計算學案.docx

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考點5　氧化還原反應方程式的配平及相關計算 知識條目 加試要求 1.氧化還原反應中電子轉移的方向和數(shù)目 c 2.氧化還原反應方程式的配平 c 一、氧化還原反應方程式的配平方法 1．一般氧化還原反應方程式的配平——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物，這樣的氧化還原反應的配平，首先從反應物開始，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計量數(shù)，然后配出氧化產物和還原產物的化學計量數(shù)，進而配出其他物質的化學計量數(shù)。如下面的化合價升降法的配平。 ①標好價：寫出反應物、生成物的化學式，標出發(fā)生氧化反應和還原反應的元素的化合價。 ?。O3——O2↑＋　O2↑＋　2H2O ②找變化：找出反應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)質量守恒，用觀察的方法配出其他物質的化學計量數(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、自身氧化還原反應、歧化反應一般從右邊著手配平，即從氧化產物和還原產物開始配平。例如：S＋KOH―→K2S＋K2SO3＋H2O 即得S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O。 3．缺項配平法：對于“氧化還原反應方程式缺項配平法”都是先確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數(shù)，再通過比較反應物與生成物，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，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得3MnO2＋6KOH＋KClO3―→3K2MnO4＋KCl 根據(jù)元素守恒比較反應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——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，進而找出氧化劑和還原劑的化學計量數(shù)，然后配出氧化產物和還原產物的化學計量數(shù)，進而配出其他物質的化學計量數(shù)。 例如FeS2＋O2―→Fe2O3＋SO2的反應的配平，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的化學計量數(shù)為4，O2化學計量數(shù)為11，得出4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2。 二、新情境下氧化還原反應方程式的書寫技巧 1．熟記常見的氧化劑、還原劑及對應產物 氧化劑 Cl2 O2 濃H2SO4 HNO3 KMnO4(H＋)、MnO2 Fe3＋ KClO3、ClO－ H2O2 還原產物 Cl－ O2－ SO2 NO或NO2 Mn2＋ Fe2＋ Cl－ H2O 還原劑 I－(HI) S2－(H2S) CO、C Fe2＋ NH3 SO2、SO H2O2 氧化產物 I2 S CO2 Fe3＋ NO SO O2 2.氧化還原反應中的離子反應的配平五步驟 (1)根據(jù)題目的流程圖或題干信息，確定反應物和部分生成物。判斷反應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物或還原產物，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、還原產物和氧化產物的系數(shù)。 (3)根據(jù)電荷守恒的原理，使反應前后陰、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)境補充其他反應物或生成物，一般為水、酸(H＋)或堿(OH－)。 (4)根據(jù)質量守恒，反應前后原子的種類和個數(shù)不變配平其他物質的化學計量數(shù)。 (5)檢查，檢查質量、電荷、電子得失是否守恒。 三、有關氧化還原反應的計算 應用得失電子守恒解題的一般步驟 1．“一找物質” 找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物。 2．“二定得失” 確定一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學式中的原子個數(shù))。 3．“三列關系” 根據(jù)題中物質的物質的量和得失電子守恒列出關系式。 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) (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→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的配平方法和技巧，氧化還原配平的實質是電子守恒，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，可根據(jù)具體情況采用不同的技巧。如“歸中反應左邊配，歧化反應右邊配，部分變價右邊配(反應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方程式的書寫。 (1)已知在酸性介質中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，充分反應后加入少量淀粉試劑，溶液呈藍色，其反應的化學方程式為________________________________________________________________________。 【解析】　(1)產物為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，故在左邊應有14個H＋。最后再根據(jù)原子守恒，右邊配7個H2O。 (2)反應中的氧化劑為NaClO，還原劑為－2價氧元素，氧化產物為Ag2O2，還原產物為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＋，氧化產物和還原產物均為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。氧化產物為I2，還原產物為H2O。根據(jù)電子守恒，KI系數(shù)應配2。再根據(jù)原子守恒，可配出另外的反應物和生成物分別為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方程式的書寫主要考查學生根據(jù)題給信息理解氧化還原反應概念和實質的能力，能夠更好地避免學生死記硬背、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、推斷出反應的氧化劑、還原劑和氧化產物、還原產物；第二步，根據(jù)電子守恒配平氧化劑、還原劑和氧化產物、還原產物的系數(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，其被還原后的單質硒可能成為環(huán)境污染物，通過與濃HNO3或濃H2SO4反應生成SeO2以回收Se。完成下列填空： (1)Se和濃HNO3反應的還原產物為NO和NO2，且NO和NO2的物質的量之比為1∶1，寫出Se和濃HNO3反應的化學方程式：_________________________________。 (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，用雙線橋法標出電子轉移的方向和數(shù)目。 (4)實驗中，準確稱量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的質量分數(shù)為________。 【解析】　(1)利用題中信息可知Se與濃HNO3反應，Se被氧化為＋4價的H2SeO3，HNO3還原為NO與NO2，生成NO與NO2的物質的量之比為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)電子轉移守恒可知，Se的系數(shù)為(13＋11)/4＝1，故反應方程式為Se＋2HNO3(濃)===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑。(2)在氧化還原反應中，氧化劑的氧化性強于氧化產物的，所以根據(jù)反應的方程式可知，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，配平并標出電子轉移的方向和數(shù)目為：SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O。 (4)根據(jù)反應的方程式可知SeO2～2I2～4Na2S2O3，消耗的n(Na2S2O3)＝0.2000mol/L0.025 L＝0.005 mol，根據(jù)關系式計算樣品中n(SeO2)＝0.005 mol1/4＝0.00125mol，故SeO2的質量為0.00125mol111g/mol＝0.138 75 g，所以樣品中SeO2的質量分數(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方程式的書寫、配平、氧化劑強弱的判斷，氧化還原反應電子轉移情況的分析與表示，以及氧化還原反應的有關計算。在解題過程中，要牢記氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產物的還原性。配平和計算時要注意靈活運用電子得失守恒原理，把握反應的實質，使得失電子總數(shù)相等。 【例4】　Cl2與NaOH溶液反應可生成NaCl、NaClO和NaClO3，c(Cl－)和c(ClO－)的比值與反應的溫度有關，用24gNaOH配成的250mL溶液，與Cl2恰好完全反應(忽略Cl2與水的反應、鹽類的水解及溶液體積變化)。 (1)NaOH溶液的物質的量濃度為________molL－1。 (2)某溫度下，反應后溶液中c(Cl－)＝6c(ClO－)，則溶液中c(ClO－)＝________molL－1。 【解析】　(1)24gNaOH的物質的量為0.6mol，溶液體積為250mL，故c(NaOH)＝＝2.4molL－1。 (2)根據(jù)題意，設反應后溶液中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】　氧化還原反應的計算要避免簡單地根據(jù)方程式計算，要學會進行整體分析，運用守恒的方法來解答問題。溶液中進行的氧化還原反應，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雜分析，找出過程中得失電子的微粒、反應結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。