备战2020年高考化学一轮复习第6讲氧化还原反应方程式的配平及计算-讲义
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备战2020高考化学:陌生情境中氧化还原反应方程式的配平与书写题型一给定化学方程式的氧化还原反应方程式的配平1.在某强酸性混合稀溶液中加入H2O2,调节pH≈3,Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。
完成下列反应的离子方程式:Ce3++H2O2+H2O===Ce(OH)4↓+________2.完成NaClO3氧化酸性FeCl2的离子方程式:ClO-3+Fe2++________===Cl-+Fe3++________3.含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重,用金属铝可将水中的NO-3还原成N2,从而消除氮污染,请配平离子反应方程式:NO-3+Al+H2O===N2↑+Al(OH)3+________4.亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应:____ Na2SO3+____ KIO3+____ H2SO4===____ Na2SO4+____ K2SO4+____ I2+____ H2O(1)配平上面的氧化还原方程式。
(2)若反应中有5 mol电子转移,则生成的碘单质是________ mol。
题型二“信息给予型”陌生方程式书写与配平5.Mg(ClO3)2加入含有KSCN的FeSO4酸性溶液中立即出现红色,写出相关反应的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
6.(2018·邯郸质检)我国的铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石质量的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。
备战2020高考化学:陌生情境中氧化还原反应方程式的配平与书写题型一给定化学方程式的氧化还原反应方程式的配平1.在某强酸性混合稀溶液中加入H2O2,调节pH≈3,Ce3+通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。
完成下列反应的离子方程式:Ce3++H2O2+H2O===Ce(OH)4↓+________2.完成NaClO3氧化酸性FeCl2的离子方程式:ClO-3+Fe2++________===Cl-+Fe3++________3.含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重,用金属铝可将水中的NO-3还原成N2,从而消除氮污染,请配平离子反应方程式:NO-3+Al+H2O===N2↑+Al(OH)3+________4.亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应:____ Na2SO3+____ KIO3+____ H2SO4===____ Na2SO4+____ K2SO4+____ I2+____ H2O(1)配平上面的氧化还原方程式。
(2)若反应中有5 mol电子转移,则生成的碘单质是________ mol。
题型二“信息给予型”陌生方程式书写与配平5.Mg(ClO3)2加入含有KSCN的FeSO4酸性溶液中立即出现红色,写出相关反应的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
6.(2018·邯郸质检)我国的铜主要取自黄铜矿(CuFeS2),随着矿石质量的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。
氧化还原反应规律、计算及方程式的配平考点一 氧化还原反应的三条规律及其应用(1)在浓度相差不大的溶液中:①同时含有几种还原剂时――→加入氧化剂 将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。
如:在FeBr 2溶液中通入少量Cl 2时,因为还原性Fe 2+>Br -,所以Fe 2+先与Cl 2反应。
②同时含有几种氧化剂时――→加入还原剂将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
如:在含有Fe 3+、Cu 2+、H +的溶液中加入铁粉,因为氧化性Fe 3+>Cu 2+>H +,所以铁粉先与Fe 3+反应。
(2)应用:判断物质的稳定性及反应顺序。
2.“价态归中,互不交叉”规律(1)同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为:价态相邻能共存,价态相间能归中,归中价态不交叉,价升价降只靠拢。
例如,不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是(2)应用:判断氧化还原反应能否发生及表明电子转移情况。
3.“歧化反应”规律“中间价→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl 2+2NaOH===NaCl +NaClO +H 2O 。
应用:判断氧化产物、还原产物及表明电子转移情况。
◎思考与探究(1)SO 2具有较强的还原性,浓H 2SO 4具有强氧化性,二者能否发生氧化还原反应?(2)下面标明的电子转移正确吗?请纠正。
H 2S -2 +H 2S +6 O 4(浓)===S 0得6e -↓+S +4 失6e -O 2↑+2H 2O提示: (1)不能;因+4价硫元素和+6价硫元素无中间价态,二者不能发生氧化还原反应。
(2)不正确,违背了“价态归中,互不交叉”规律,应为H 2S -2 +H 2S +6 O 4(浓)===S 0失2e -↓+S +4 得2e -O 2↑+2H 2O“优先反应”规律的应用1.现有下列三个氧化还原反应:2FeCl 3+2KI===2FeCl 2+2KCl +I 22FeCl 2+Cl 2===2FeCl 32KMnO 4+16HCl===2KCl +2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O若某溶液中含有Fe 2+、Cl -和I -,要除去I -而不氧化Fe 2+和Cl -,可以加入的试剂是( )A .Cl 2B .KMnO 4C .FeCl 3D .HCl2.在100 mL 含等物质的量的HBr 和H 2SO 3的溶液中通入0.025 mol Cl 2,有一半Br -变为Br 2(已知Br 2能氧化H 2SO 3)。
第6讲 氧化还原反应方程式的配平及计算1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。
考点一 氧化还原反应方程式的配平1.配平原则2.配平步骤3.步骤示例H 2S +HNO 3―→S ↓+NO ↑+H 2O第一步:标变价,H 2S -2+HN +5O 3―→S 0↓+N +2O ↑+H 2O第二步:列得失, H 2S -2+ HN +5O 3失去↓2e -↓得到(5-2)e -S 0N +2O ↑第三步:求总数,从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
H 2S -2+ HN +5O 3 失去2e -×3↓ ↓得到3e -×2S 0N +2O ↑故H 2S 的化学计量数为3,HNO 3的化学计量数为2。
第四步:配系数,先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。
3H 2S +2HNO 3===3S ↓+2NO ↑+4H 2O第五步:查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用O 原子守恒来进行验证。
1.正向配平类(1)4HCl(浓)+1MnO 2=====△1Cl 2↑+1MnCl 2+2H 2O (2)5KI +1KIO 3+3H 2SO 4===3I 2+3K 2SO 4+3H 2O (3)2MnO -4+16H ++10Cl -===2Mn 2++5Cl 2↑+8H 2O2.逆向配平类(1)3S +6KOH=====△2K 2S +1K 2SO 3+3H 2O (2)2P 4+9KOH +3H 2O===3K 3PO 4+5PH 3 (3)2Cl 2+2Ca(OH)2===1CaCl 2+1Ca(ClO)2+2H 2O 3.缺项配平类(1)3ClO -+2Fe(OH)3+4OH -===3Cl -+2FeO 2-4+5H 2O(2)2MnO -4+5H 2O 2+6H +===2Mn 2++5O 2↑+8H 2O(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:Al 2O 3、C 、N 2、AlN 、CO 。
请写出该反应的化学方程式并配平:Al 2O 3+3C +N 2===2AlN +3CO 。
(4)某离子反应中共有 H 2O 、ClO -、NH +4、H +、N 2、Cl -六种微粒。
其中c (ClO -)随反应进行逐渐减小。
请写出该反应的离子方程式并配平:3ClO -+2NH +4===N 2↑+3H 2O +3Cl -+2H +。
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:先将得失电子数配平,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。
(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 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用1.计算依据氧化剂得到电子总数等于还原剂失去电子总数 2.解题步骤(1)“一找物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)“二定得失”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。
(3)“三列关系”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式,即n (氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n (还原剂)×变价原子个数×化合价变化值对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。
题组一 两种元素之间的电子守恒问题1.(2019·山东曲师附中检测)Na 2S x 在碱性溶液中可被NaClO 氧化为Na 2SO 4,而NaClO 被还原为NaCl ,若反应中Na 2S x 与NaClO 的物质的量之比为1∶16,则x 的值为( )A .2B .3C .4D .5D [Na 2S x ―→x Na 2S +6O 4 NaClO +1―→NaC -1l ,得关系式1×(6+2/x )·x =16×2,x =5。
故D 项正确。
]2.(2019·山东日照一中诊断)某强氧化剂XO(OH)+2被Na 2SO 3还原。
如果还原2.4×10-3mol XO(OH)+2,需用30 mL 0.2 mol·L-1的Na 2SO 3溶液,那么X 元素被还原后的价态是( )A .+2B .+1C .0D .-1C [XO(OH)+2中X 的化合价是+5,Na 2SO 3中S 的化合价从+4升高到+6,设X 元素被还原后的化合价为a ,根据氧化还原反应中化合价升降必相等:2.4×10-3×(5-a )=0.2×0.03×(6-4),解得a =0。
]题组二 多元素之间得失电子守恒问题3.在反应3BrF 3+5H 2O===9HF +Br 2+HBrO 3+O 2↑中,若有5 mol H 2O 参加反应,被水还原的溴为( )A .1 molB .23 molC .43molD .2 molC [设被水还原的溴(BrF 3)的物质的量为x,5 mol H 2O 参加反应,失去电子4 mol ,根据电子守恒得:3x =4 mol ,x =43mol 。
]4.(2019·四川成都诊断)FeS 与一定浓度的HNO 3反应,生成Fe(NO 3)3、Fe 2(SO 4)3、NO 2、N 2O 4、NO 和H 2O ,当NO 2、N 2O 4、NO 的物质的量之比为1∶1∶1时,实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为( )A .1∶6B .1∶7C .2∶11D .16∶25B [设参加反应的FeS 的物质的量为a mol ,被还原的HNO 3的物质的量为b mol ,根据得失电子守恒有:a ×(1+8)=b 4×1+b 4×2+b4×3,b =6a ,又因为起酸性作用的HNO 3的物质的量为3n [Fe(NO 3)3]=3×⎝⎛⎭⎫a -a3×2mol =a mol ,故实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为a ∶(a +b )=1∶7。
]题组三 多步反应的电子守恒问题5.(2019·辽宁抚顺一模)足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO 2、N 2O 4、NO 的混合气体,将这些气体与1.68 L O 2(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Cu 2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH 溶液的体积是( )A .60 mLB .45 mLC .30 mLD .15 mLA [由题意可知,HNO 3Cu O 2⎩⎪⎨⎪⎧NO 2N 2O 4NO,则Cu 失去的电子数与O 2得到的电子数相等。
即n (Cu)=2n (O 2)=2× 1.68 L22.4 L·mol -1=0.15 mol 。
根据质量守恒及NaOH 和Cu(NO 3)2的反应可得关系式:n (NaOH)=2n [Cu(NO 3)2]=2n (Cu)=0.3 mol ,则V (NaOH)=0.3 mol5 mol·L -1=0.06 L=60 mL 。
]6.(2019·吉林一模)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NO 2气体和672 mL 的N 2O 4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 .8.64B .9.20C .9.00D .9.44B [反应流程为⎭⎬⎫Mg Cu ――→浓HNO 3 ⎩⎪⎨⎪⎧Mg 2+、Cu 2+NO 2、N 2O 4――→NaOH ⎩⎪⎨⎪⎧Mg (OH )2Cu (OH )2,则x =17.02 g -m (OH -),而OH -的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量,等于浓HNO 3得电子的物质的量,即:n (OH-)=8.96 L 22.4 L·mol -1×1+0.672 L22.4 L·mol -1×2×1=0.46 mol ,所以x =17.02 g -0.46 mol ×17 g·mol -1=9.20 g 。
]新情景下氧化还原反应方程式的书写“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写第1步—根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物↓第2步—按“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”写出方程式,根据得失电子守恒配平上述四种物质↓第3步—根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补充H +、OH-或H 2O 等↓第4步—根据质量守恒配平反应方程式[示例] KMnO 4能与热的经硫酸酸化的Na 2C 2O 4反应,生成Mn 2+和CO 2,该反应的离子方程式是______________________________________________________。
分析 第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO 4是氧化剂,Mn 2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na 2C 2O 4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO 2是氧化产物。
第二步:按“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:MnO -4+C 2O 2-4——Mn 2++CO 2↑。
由MnO -4→Mn 2+,锰元素降了5价;由C 2O 2-4→CO 2,碳元素升了1价,1 mol C 2O 2-4共失去2 mol e -,故在C 2O 2-4前配5,在氧化产物CO 2前配10;在MnO -4前配2,在还原产物Mn 2+前配2,即2MnO -4+5C 2O 2-4——2Mn 2++10CO 2↑。
第三步:反应在硫酸中进行,故在左边补充H +,右边补充H 2O,2MnO -4+5C 2O 2-4+H +——2Mn 2++10CO 2↑+ H 2O 。
第四步:依据电荷守恒及H 、O 原子守恒配平如下:2MnO -4+5C 2O 2-4+16H +=====△2Mn 2++10CO 2↑+8H 2O 。
题组一 根据题干信息书写方程式 1.按要求完成下列方程式。
(1)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na 2SO 4)—碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO 和CO 2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:3Na 2SO 4+8C=====高温3Na 2S +4CO ↑+4CO 2↑。