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2017年高考化学一轮复习精品导学案:专题2.5 氧化还原反应的计算及方程式的配平(原卷版)

资料类别: 化学/学案

所属版本: 通用

所属地区: 全国

上传时间:2016/10/21

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1.掌握氧化还原反应方程式的配平方法和技巧;
2.灵活运用电子转移守恒法进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。
H3 + 2 —  + H2   
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 的系数可以确定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)[2014·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)[2014·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)[(2014·天津,9(7)]Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO,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,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
________________________________________________________________________。
(4)+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__________________
_____________________________________________________________________________。
(5)已知:①MnO+e-―→MnO(绿色)(强碱性条件)
②MnO+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。然后进行两边电荷数配平。
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  	B. mol
C. 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  	B.9.20
C.9.00  	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·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是(  )
A.60 mL  	B.45 mL
C.30 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过氧化钙可以用于改善地表水质,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
 ↓   ↓
―→―→―→―→―→
     ↑    ↓            ↓
   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。
[已知:I2+2S2O===2I-+S4O]
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__________________。

2016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
2016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)2与Cl2的化学性质相似。(CN)2与NaOH溶液反应生成_________、__________和H2O。
3.【2016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能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)

1.[2015·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.(2015·海南,6)已知在碱性溶液中可发生如下反应:
2R(OH)3+3ClO-+4OH-===2RO+3Cl-+5H2O,则RO中R的化合价是(  )
A.+3  B.+4  C.+5  D.+6
1.【2014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(原子得电子能力)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】 (2014·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6×10-5NA
【2014·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标准溶液滴定滤液中 的Fe2+,离子方程式如下: Cr2O+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·L-1 K2Cr2O7标准溶液b mL,则滤液中c(Fe2+)=________mol·L-1。
③ 为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化,下列实验条件控制正确的是________(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进行
D.用氨水调节溶液pH=7
【2013·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)被Na2SO3还原。如果还原2.4×10-3 mol XO(OH),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·L-1	B.1.5 mol·L-1
C.2 mol·L-1	D.3 mol·L-1
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,则下列有关叙述中正确的是(  )
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  	B.12 g
C.6 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,则下列判断正确的是(  )
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  	B.50.8 g
C.44.8 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-1盐酸的体积为(  )
A.37.5 mL  	B.75 mL
C.150 mL  	D.300 mL
10.已知离子方程式:As2S3+H2O+NO―→AsO+SO+NO↑+________(未配平),下列说法错误的是(  )
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
D.氧化产物为AsO和SO
11.在一定量的Na2S(aq)中,慢慢通入一定量Cl2,图示变化关系正确的是(  )


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·L-1 H2SO4溶液100 mL,则继续溶解的Cu的质量为(  )
A.6.4 g  	B.9.6 g
C.19.2 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·L-1 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  	B.ClO2
C.Cl2	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·L-1,则反应中转移的电子数为____个。













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