2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点5氧化还原反应方程式的配平及相关计算学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点5氧化还原反应方程式的配平及相关计算学案

考点5　氧化还原反应方程式的配平及相关计算 知识条目 加试要求 ‎1.氧化还原反应中电子转移的方向和数目 c ‎2.氧化还原反应方程式的配平 c 一、氧化还原反应方程式的配平方法 ‎1．一般氧化还原反应方程式的配平——化合价升降法 发生化合价变化的元素只有两种，而且属于不同的反应物，这样的氧化还原反应的配平，首先从反应物开始，根据化合价升降的总数相等先找出氧化剂和还原剂的化学计量数，然后配出氧化产物和还原产物的化学计量数，进而配出其他物质的化学计量数。如下面的化合价升降法的配平。‎ ‎①标好价：写出反应物、生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。‎ 　＋　HO3——O2↑＋　O2↑＋　2H2O ‎②找变化：找出反应前后元素化合价的变化。‎ ‎③求总数：使化合价升高和降低的总数相等。‎ ‎④配系数：依据质量守恒，用观察的方法配出其他物质的化学计量数，配平后，把短线改成等号，即得C＋4HNO3===CO2↑＋4NO2↑＋2H2O。‎ ‎2．逆向配平法：部分氧化还原反应、自身氧化还原反应、歧化反应一般从右边着手配平，即从氧化产物和还原产物开始配平。例如：S＋KOH―→K2S＋K2SO3＋H2O 即得S＋6KOH===2K2S＋K2SO3＋3H2O。‎ ‎3．缺项配平法：对于“氧化还原反应方程式缺项配平法”都是先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，再通过比较反应物与生成物，确定缺项(一般为H2O，H＋或OH－)，最后观察配平。‎ 例如：实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4。方法如下，软锰矿与过量的固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl……‎ 按照题意可写出如下方程式：‎ MnO2＋KOH＋KClO3―→K2MnO4＋KCl＋________‎ 配平含变价元素的物质得3MnO2＋6KOH＋KClO3―→3K2MnO4＋KCl 根据元素守恒比较反应物和生成物可知左边比右边多O：15－12＝3，左边比右边多H：6－0＝0，肯定在生成物中有水，且化学计量数为3，即得3MnO2＋6KOH＋KClO3===3K2MnO4＋KCl＋3H2O。‎ ‎4．三种元素之间的氧化还原反应——整体归一法 发生化合价变化的元素有三种，往往有两种发生化合价变化的元素在同一种反应物中，把其看作一个整体，找出化合价升降的总数并使与第三种元素化合价升降的总数相等，进而找出氧化剂和还原剂的化学计量数，然后配出氧化产物和还原产物的化学计量数，进而配出其他物质的化学计量数。‎ 例如FeS2＋O2―→Fe2O3＋SO2的反应的配平，把FeS2作为一个整体，算出共升高11价，氧气降低4价，最小公倍数44，确定FeS2的化学计量数为4，O2化学计量数为11，得出4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2。‎ 二、新情境下氧化还原反应方程式的书写技巧 ‎1．熟记常见的氧化剂、还原剂及对应产物 氧化剂 Cl2‎ O2‎ 浓H2SO4‎ HNO3‎ KMnO4(H＋)、MnO2‎ Fe3＋‎ KClO3、ClO－‎ H2O2‎ 还原产物 Cl－‎ O2－‎ SO2‎ NO或NO2‎ Mn2＋‎ Fe2＋‎ Cl－‎ H2O 还原剂 I－(HI)‎ S2－(H2S)‎ CO、C Fe2＋‎ NH3‎ SO2、SO H2O2‎ 氧化产物 I2‎ S CO2‎ Fe3＋‎ NO SO O2‎ ‎2.氧化还原反应中的离子反应的配平五步骤 ‎(1)根据题目的流程图或题干信息，确定反应物和部分生成物。判断反应中变价元素的化合价并利用元素化合价的升降判断出氧化产物或还原产物，并写出下列的形式：‎ ‎ (2)根据得失电子守恒的原理，配平氧化剂和还原剂、还原产物和氧化产物的系数。‎ ‎(3)根据电荷守恒的原理，使反应前后阴、阳离子所带电荷总数相等。观察两边电荷，根据溶液所处的环境补充其他反应物或生成物，一般为水、酸(H＋)或碱(OH－)。‎ ‎(4)根据质量守恒，反应前后原子的种类和个数不变配平其他物质的化学计量数。‎ ‎(5)检查，检查质量、电荷、电子得失是否守恒。‎ 三、有关氧化还原反应的计算 应用得失电子守恒解题的一般步骤 ‎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。‎ 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|‎ ‎【例1】　氧化还原反应方程式的配平 ‎1．第一组(常规型)‎ ‎(1)__FeBr2＋__Cl2===__FeCl3＋__Br2‎ ‎(2)__NaBO2＋__SiO2＋__Na＋__H2===__NaBH4＋__Na2SiO3‎ ‎2．第二组(部分氧化或还原的反应)‎ ‎(3)__HCl＋__KClO3　===__KCl＋　__Cl2↑＋__H2O ‎(4)__KMnO4＋__HCl(浓)===__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．第三组(歧化反应→可用逆向配平法)‎ ‎(7)__NO2＋__NaOH===__NaNO2＋__NaNO3＋__H2O ‎(8)__P＋__KOH＋__H2O===__KH2PO2＋__PH3‎ ‎4．第四组(缺项配平)‎ ‎(9)__KMnO4＋__H2C2O4＋__H2SO4===__MnSO4＋__K2SO4＋__CO2↑＋ ‎(10)__K2Cr2O7＋__H2O2＋===__K2SO4＋__Cr2(SO4)3＋__O2↑＋__H2O ‎(11)__Na2Sx＋__NaClO＋===__Na2SO4＋__NaCl＋__H2O ‎5．第五组(离子的氧化还原反应的配平)‎ ‎(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(浓)===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↑＋ ‎【提炼】　本题主要考查了几类氧化还原反应的配平方法和技巧，氧化还原配平的实质是电子守恒，配平的方法是化合价升降法，使元素化合价升降的总价数相等。对于价态变化的反应，可根据具体情况采用不同的技巧。如“归中反应左边配，歧化反应右边配，部分变价右边配(反应物某元素部分化合价变化，部分没有变化)，多元素变价整体配”。‎ ‎【例2】　新情境下的氧化还原反应方程式的书写。‎ ‎(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：_________________________________________________。‎ ‎(2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)酸性KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为 ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)将过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)溶于水配成溶液，加入适量稀硫酸，再加入足量KI，充分反应后加入少量淀粉试剂，溶液呈蓝色，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)产物为Cr3＋和Fe3＋，Cr元素化合价降低2×3，Fe元素化合价升高1，故Fe2＋前应配6，即得Cr2O＋6Fe2＋―→2Cr3＋＋6Fe3＋。左边电荷为＋10，右边电荷为＋24，由于溶液为酸性，故在左边应有14个H＋。最后再根据原子守恒，右边配7个H2O。‎ ‎(2)反应中的氧化剂为NaClO，还原剂为－2价氧元素，氧化产物为Ag2O2，还原产物为Cl－。Ag＋＋ClO－―→Ag2O2↓＋Cl－。根据电子守恒配平可得，2Ag＋＋ClO－＋2OH－―→Ag2O2↓＋Cl－，再根据原子守恒配平可得2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O。‎ ‎(3)根据化合价升降法很容易判断出MnO为氧化剂，还原剂为Mn2＋，氧化产物和还原产物均为MnO2。根据电子守恒可配出3Mn2＋＋2MnO―→5MnO2。再根据电荷守恒，溶液为酸性，右边配4个H＋。最后根据原子守恒，左边配2个H2O。‎ ‎(4)根据题目所给信息，氧化剂为H2O2，还原剂为KI中－1价的碘元素。氧化产物为I2，还原产物为H2O。根据电子守恒，KI系数应配2。再根据原子守恒，可配出另外的反应物和生成物分别为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 ‎【提炼】　新情景下氧化还原反应方程式的书写主要考查学生根据题给信息理解氧化还原反应概念和实质的能力，能够更好地避免学生死记硬背、不能灵活运用知识的现象。这类试题陌生度大、综合性强，是浙江省选考的热点之一。解答这类试题可以采用“四步三守恒”法：第一步，根据题给信息分析、推断出反应的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物；第二步，根据电子守恒配平氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物的系数；第三步，根据电荷守恒，配平带电微粒的系数；第四步，根据原子守恒方程式配平其余物质的系数。如果不是离子方程式，可以略去第三步。‎ ‎【例3】　硒与硫是同一主族元素，二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。完成下列填空：‎ ‎(1)Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1∶1，写出Se和浓HNO3反应的化学方程式：_________________________________。‎ ‎(2)已知：Se＋2H2SO4(浓)===2SO2↑＋SeO2＋2H2O；2SO2＋SeO2＋2H2O===Se＋2SO＋‎ ‎4H＋，则SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是__________________________________。‎ ‎(3)回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定：‎ ‎①____SeO2＋____KI＋____HNO3===____Se＋____I2＋____KNO3＋____H2O ‎②I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI 配平方程式①，用双线桥法标出电子转移的方向和数目。‎ ‎(4)实验中，准确称量SeO2样品0.150 g，消耗了0.200 0 mol·L－1的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为________。‎ ‎【解析】　(1)利用题中信息可知Se与浓HNO3反应，Se被氧化为＋4价的H2SeO3，HNO3还原为NO与NO2，生成NO与NO2的物质的量之比为1∶1，即二者计量系数比为1∶1，令二者系数为1，根据电子转移守恒可知，Se的系数为(1×3＋1×1)/4＝1，故反应方程式为Se＋2HNO3(浓)===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑。(2)在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的，所以根据反应的方程式可知，SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)＞SeO2＞SO2。(3)反应①中I－失去电子生成I2，共升高2价，SeO2中＋4价Se得到电子还原为单质Se，共降低4价，化合价升降最小公倍数为4，故KI的系数为4，I2的系数为2，SeO2、Se的系数都是1，KNO3的系数为4，H2O的系数为2，配平并标出电子转移的方向和数目为：SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O。‎ ‎(4)根据反应的方程式可知SeO2～2I2～4Na2S2O3，消耗的n(Na2S2O3)＝0.200 0 mol/L×0.025 L＝0.005 mol，根据关系式计算样品中n(SeO2)＝0.005 mol×1/4＝0.001 25 mol，故SeO2的质量为0.001 25 mol×111 g/mol＝0.138 75 g，所以样品中SeO2的质量分数为(0.138 75 g/0.150 0 g)×100%＝92.50%。‎ ‎【答案】　(1)Se＋2HNO3(浓)===H2SeO3＋NO↑＋NO2↑‎ ‎(2)H2SO4(浓)＞SeO2＞SO2‎ ‎(3)1　4　4　1　2　4　2　SeO2＋4KI4e－＋4HNO3===Se＋2I2＋4KNO3＋2H2O ‎(4)92.50%‎ ‎【提炼】　本题涉及的知识点有氧化还原反应方程式的书写、配平、氧化剂强弱的判断，氧化还原反应电子转移情况的分析与表示，以及氧化还原反应的有关计算。在解题过程中，要牢记氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性。配平和计算时要注意灵活运用电子得失守恒原理，把握反应的实质，使得失电子总数相等。‎ ‎【例4】　Cl2与NaOH溶液反应可生成NaCl、NaClO和NaClO3，c(Cl－)和c(ClO－)的比值与反应的温度有关，用24 g NaOH配成的250 mL溶液，与Cl2恰好完全反应(忽略Cl2与水的反应、盐类的水解及溶液体积变化)。‎ ‎(1)NaOH溶液的物质的量浓度为________ mol·L－1。‎ ‎(2)某温度下，反应后溶液中c(Cl－)＝6c(ClO－)，则溶液中c(ClO－)＝________ mol·L－1。‎ ‎【解析】　(1)24 g NaOH的物质的量为0.6 mol，溶液体积为250 mL，故c(NaOH)＝＝2.4 mol·L－1。‎ ‎(2)根据题意，设反应后溶液中c(Cl－)＝a，c(ClO－)＝b，c(ClO)＝c，根据电荷守恒得c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)＋c(ClO)，则a＋b＋c＝2.4 mol·L－1，根据转移电子守恒a＝b＋5c以及题给信息a＝6b，解得a＝1.8 mol·L－1，b＝0.3 mol·L－1，c＝0.3 mol·L－1。‎ ‎【答案】　(1)2.4　(2)0.3‎ ‎【提炼】　氧化还原反应的计算要避免简单地根据方程式计算，要学会进行整体分析，运用守恒的方法来解答问题。溶液中进行的氧化还原反应，既存在电子守恒，也存在电荷守恒，运用整体分析法，可以避免具体的方程式复杂分析，找出过程中得失电子的微粒、反应结束后溶液中存在的阴、阳离子，直接根据电子和电荷守恒求解所给问题。‎