高中化学 2.3《氧化还原反应》氧化还原知识点总结及训练(无.
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1 《氧化还原反应》氧化还原知识点总结及训练 氧化还原反应方程式的配平 氧化还原反应:化合价升高→失电子→还原剂→氧化反应→氧化产物 化合价降低→得电子→氧化剂→还原反应→还原产物 本质:电子发生了转移;表现:化合价变化。 结论:电子转移总数相等,化合价升降总数也必然相等,据此我们可以用化合价升降法来配平氧化还原反应的化学方程式. 一、氧化还原反应方程式的配平方法 (一). 化合价升降法(得失电子守恒法) 1.配平的原则: (1).反应中还原剂化合价升高的总数和氧化剂化合价降低的总数相等(电子守恒). (2).反应前后各种原子的种类和个数相等(质量守恒). 2.配平的步骤: (1).首先写出反应物、产物的化学式; (2).标出反应前后变化的元素化合价; (3).使化合价升降总数相等; (4).用质量守恒定律,观察法进行配平. 例1:Fe2O3+CO→ Fe+CO2 +3 0 Fe → Fe 降3价×2=6 +2 +4 C → C 降2价×3=6 例2:C +HNO3(浓→ H2O + NO2 + CO2 练习:1、NH3+O2(纯)→N2+H2O 2、Cu + HNO3→ Cu(NO3)2 + NO2 + H2O 例3:价态归中的反应: H2S+SO2→ S+H2O 练习:Fe+FeCl3 → FeCl2 KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2↑ +H2O +7 +2 2
Mn → Mn 升5价×2=10 -1 0 2Cl → Cl2 降2价×5=10 (不能生成半个分子) 例4:岐化反应:Cl2 + NaOH(浓)→ NaCl+ NaClO3 + H2O 练习: S + KOH(浓)→ K2S + K2SO3 + H2O P4 + NaOH + H2O → NaH2PO4 + PH3 例5:多元素多价态反应: FeS2 + O2→ Fe2O3 + SO2
练习: Cu2S + HNO3→ Cu(NO3)2 + NO↑ + H2SO4 + H2O
课后练习: MnO2 + HCl(浓)―— MnCl2 + Cl2↑ + H2O As2O3 + HNO3 + H2O → H3AsO4 + NO P + HNO3(浓)→ H3PO4 + NO2↑ + H2O KMnO4+ KNO2+ H2SO4→ MnSO4+ K2SO4+ KNO3+ H2O KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2↑ + H2O NH4NO3 ―— N2 + HNO3 + H2O MnO4-+ H2O2+ H+― Mn2++ O2↑+ (二)、待定系数法(适合陌生的化学方程式) 例题1:配平aFeS2 +b O2—Fe2O3 + SO2 步骤:1、设化合价改变的反应物的系数为a,b 2、把假设的系数当作已知数,把其它物质的系数配好。 3、计算出电子得失的总数。 4、根据电子得失守恒原理立出关于a、b的等式。
5、计算出a和b的比值,再代入方程式。(或选择其中适当的字母为“1”,根据以上各等式推知其他字母的值(可能是分数),标在各相应物质的化学式前) 6、整理,如果有分数则去分母。 7、检查。 练习1:P+CuSO4+H2O—Cu3P+H2SO4+H2SO4 练习2:Cu2S+HNO3(浓)—Cu(NO3)2+H2SO4+NO2+H2O 练习3:Cu+ HNO3(浓)—Cu(NO3)2+ NO2+H2O
二、氧化还原计算 (一)、知识要点与技能 3
n(氧化剂或还原产物)×变价元素的原子个数化合价的降值 = n(还原剂或氧化产物)×变价元素的原子个数化合价的升值 (二)、题型突破 1、直接代入数据求解 例1、(2003全国理综)在一定条件下,PbO2与Cr3+反应,产物是Cr2O72-和Pb2+,则与1molCr3+反应所需PbO2的物质的量为( ) A.3.0 mol B.1.5 mol C.1.0 mol D.0.75 mol 解析:将题意转化为图示:
,化合价↑3价 ,化合价↓2价, 则有n(Cr3+)×1×3 = n(PbO2)×1×2 1mol×1×3 = n(PbO2)×1×2 n(PbO2)= 1.5 mol。故选B 2、已知氧化剂或还原剂的体积和物质的量浓度,或者气体在标况下的体积,通过转化先求得其物质的量,再代入公式求解 例2、24mL浓度为0.05mol/L的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化成Na2SO4,则元素Cr在还原产物中的化合价为( ) 设Cr在还原产物中的化合价为X,n(Na2SO3)×1×2 = n(K2Cr2O7)×2×(6—X) 24mL×10-3L/mL×0.05mol/L×1×2 = 20mL×10-3L/mL×0.02mol/L×2×(6—X)X=3。(提示:两种方法) 3、已知氧化剂与还原剂的用量比,求某元素的化合价或某字母的值 例3、R2O8n-在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO4-,若反应后R2O8n-离子变成RO42-,又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5 :2,则n的值为( ) 答案:n=2。 4、当变价元素是多原子时,在确定化合价可以整体标价也可平均标价 例4、Na2Sx在碱性溶液中可被NaC1O氧化为Na2SO4,而NaC1O被还原为NaC1,若反应中Na2Sx与NaC1O的物质的量之比为1 :16,则X的值是( ) 解析:将题意转化为图示:设Na2Sx与NaC1O的物质的量分别为k、16k 4
,化合价↑6-(-2/x)价 ,化合价↓2价 则有1k×x×(6+2/x)= 16k×1×2 X = 5。 注意:这里将Sx整体看作-2价,那么一个S就平均显-2/x价,也可采用整体标价处理。 化合价↑6x-(-2)价,化合价↓2价 1k×x×(6x+2)= 16k×1×2,X = 5 5、氧化还原反应的过程繁琐,运用得失电子守恒时往往考虑整体思维或终态分析法迅速突破 例5.(2007四川)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,这些气体与1.68LO2(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5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是 A.60mL B.45mL C.30mL D.15mL 解析:用整体思想方法,整个过程相当于Cu在失去电子,O2在得到电子,故题意表示为:
,化合价↑2价 ,化合价↓2价 则有: n(Cu)×1×(2-0)= n(O2)×2×〔0-(-2)〕
解得n(Cu)=0.15mol 根据化学式Cu(NO3)2, ,可知n(NO3-)= 0.15mol×2,但加NaOH溶液后,NO3-最终与Na+ 结合,所以n(Na+)= n(NO3-)=0.3mol,进而求得所需5mol/L NaOH溶液的体积是60mL。 练习:将一块生锈铁片置于稀HNO3中,反应结束后收集到1.12 L NO(标准状况),且剩余3 g单质铁。取出铁后,向溶液中通入10.65 g Cl2,恰好使溶液中Fe2+全部氧化(假设Cl2只与Fe2+反应)。求这块生锈铁片中,铁的质量(铁锈的成分为Fe2O3·H2O)?(11.4g) 5
复习:氧化还原计算 知识要点与技能:得失电子守恒/化合价升降守恒 练习: 1.用01 mol / L的Na2SO3溶液30 mL,恰好将2×103 mol的XO4-还原,则元素X在还原产物中的化合价是 A. +1 B. +2 C. +3 D. +4 2.用热的稀HNO3与适量的Fe粉反应,反应后溶液中加入KSCN(aq)不显红色,收集到标准状况下的N2O气体4.48 L,试求被氧化Fe粉的质量。 3.将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L,请回答: (1)NO的体积为__________L,NO2的体积为__________L。 (2)待产生的气体全部释放后,向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的铜离子全部转化为沉淀,则原硝酸溶液的浓度为___________ mol/L。 (3)使铜与硝酸反应产生的气体在NaOH溶液中全部转化为NaNO3,至少需要30%的双氧水_________g。 4. 往100mL溴化亚铁溶液中缓慢通入2.24L(标准状况)氯气,反应完成后溶液中有一半的溴离子被氧化成溴单质。求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度。 小结:涉及氧化还原反应的计算问题,其核心就是利用得失电子的物质的量守恒来建立等式,因此,准确找到氧化剂和还原剂得失电子的数目,并利用好总结出的公式是解这类问题的关键。得失电子守恒的规律是我们解氧化还原反应计算题的一把钥匙,巧妙地运用电子守恒法可以快速准确地解决问题,提高我们多视角分析问题、解决问题的能力。
三、氧化还原的转化规律 (一)、价态归中的规律 含同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价→中间价”的规律。这里的中间价可以相同(谓之“靠拢”),也可以不同——但此时必是高价转变成较高中间价,低价转变成较低中间价(谓之“不相错”)。 如:(1)铁与铁离子 (2)硫酸与硫化氢的反应 请问:具有强氧化性的浓硫酸与具有一定还原性的SO2能发生氧化还原反应吗? 例1、例:(2005全国三11)已知KH和H2O反应生成H2和KOH,反应中1molKH( )