熱點專題突破系列(一)離子反應(yīng)原理與氧化還原反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

熱點專題突破系列(一)離子反應(yīng)原理與氧化還原反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用【題型特點】離子反應(yīng)理論和氧化還原反應(yīng)理論是高中化學(xué)的基礎(chǔ)和重點。高考常將兩部分內(nèi)容融合在一起考查,解答離子方程式的書寫或判斷、離子共存的判斷等相關(guān)問題時,往往要用到氧化還原反應(yīng)理論,一般以選擇題和填空題的形式出現(xiàn)?！举Y源平臺】氧化還原反應(yīng)離子方程式書寫的必備基礎(chǔ)書寫氧化還原反應(yīng)離子方程式時,要熟記常見的元素及其形成的具有強氧化性和強還原性的物質(zhì)或離子。(1)涉及的元素:H、Na、Fe、Cu、N、O、S、Cl、Br、I。(2)元素形成具有強氧化性和強還原性的物質(zhì)或離子。①強氧化性物質(zhì)或離子:H2O2、Na2O2、Fe3+、Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4、HNO3(濃)、HNO3(稀)、O2、O3、H2SO4(濃)、Cl2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Br2、I2、KMnO4(H+)、K2Cr2O7(H+);②強還原性物質(zhì)或離子:Fe2+、FeO、Fe3O4、Fe(OH)2、FeS、FeS2、FeBr2、FeI2、CuS、Cu2S、Cu2O、CuH、SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、H2S、Na2S、NaHS、NaI。(3)必須掌握的轉(zhuǎn)化關(guān)系?！局R落點】有些化學(xué)反應(yīng)既屬于離子反應(yīng)又屬于氧化還原反應(yīng),該類反應(yīng)既符合離子反應(yīng)的規(guī)律,又符合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律,常見題型有以下三類(其中類型一和類型二在本章第2節(jié)已涉及,該處重點介紹類型三):類型一:離子共存的判斷離子之間也可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如已知Fe2+與在酸性條件下能夠發(fā)生反應(yīng)+3Fe2++4H+====3Fe3++NO↑+2H2O,則可判斷Fe2+、、H+在同一溶液中不能大量共存;在考慮離子大量共存問題時要特別注意和H+這一組合的氧化性。除此之外還要注意以下幾種情況:(1)在酸性條件下、ClO-與S2-、HS-、、、I-、Fe2+等不能大量共存。(2)Fe3+與I-、S2-不能大量共存。(3)S2-與在酸性條件下不能共存,在堿性條件下可以共存。(4)ClO-與S2-、I-在堿性條件下也不能大量共存。類型二:離子方程式的正誤判斷含有多種微粒的溶液中,發(fā)生氧化還原反應(yīng)的微粒有先后順序,常見的該類反應(yīng)有:(1)溴化亞鐵溶液中通入氯氣,氯氣先氧化Fe2+,再氧化Br-,有如下兩種情況:①溴化亞鐵溶液中通入少量氯氣:2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-;②溴化亞鐵溶液中通入過量氯氣:2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++2Br2+6Cl-。(2)碘化亞鐵溶液中通入過量氯氣,氯氣先氧化I-,再氧化Fe2+,有如下兩種情況:①碘化亞鐵中通入少量氯氣:2I-+Cl2====I2+2Cl-;②碘化亞鐵中通入足量氯氣:2Fe2++4I-+3Cl2====2Fe3++2I2+6Cl-。(3)鐵粉與稀硝酸反應(yīng),鐵粉不足生成硝酸鐵,鐵粉過量生成硝酸亞鐵:①Fe少量:Fe+4H++====Fe3++NO↑+2H2O;②Fe足量:3Fe+8H++2====3Fe2++2NO↑+4H2O。類型三:復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)離子方程式書寫書寫屬于氧化還原反應(yīng)的離子方程式時,除了要考慮電荷守恒、質(zhì)量守恒外,還要考慮電子轉(zhuǎn)移守恒,即氧化劑得到的電子總數(shù)和還原劑失去的電子總數(shù)相等,表現(xiàn)為化合價降低的總數(shù)和化合價升高的總數(shù)相等。【典題示例】（1）(2013·福建高考節(jié)選)纖維素還原法制ClO2是一種新方法,其原理是：纖維素水解得到的最終產(chǎn)物D①與NaClO3反應(yīng)生成ClO2②。完成反應(yīng)的化學(xué)方程式:

(D)+24NaClO3+12H2SO4====ClO2↑+CO2↑+18H2O+_______(2)(2012·新課標全國卷節(jié)選)FeCl3與氫碘酸反應(yīng)時可生成棕色物質(zhì)③，該反應(yīng)的離子方程式為____________________；高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4④，其反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。(3)(2011·山東高考節(jié)選)Na2S溶液長期放置有硫析出⑤，原因為____________________(用離子方程式表示)?！拘畔⑻崛　筷P(guān)鍵信息信息提取信息①根據(jù)D是纖維素水解得到的最終產(chǎn)物,可以確定D為葡萄糖信息②ClO2中的Cl為+4價信息③FeCl3與氫碘酸反應(yīng)生成的棕色物質(zhì)只能是I2信息④首先確定Fe3+被氧化為,則ClO-應(yīng)被還原成Cl-;其次在配平時要注意“強堿性條件”所隱含的信息是OH-參與反應(yīng)信息⑤Na2S溶液長期放置只能是被空氣中的氧氣氧化【嘗試解答】(1)纖維素水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖,所以D為C6H12O6,結(jié)合元素守恒生成物中還缺少Na2SO4,補充完反應(yīng)物和生成物后可利用得失電子守恒規(guī)律進行配平。(2)FeCl3與氫碘酸反應(yīng)生成棕色物質(zhì),根據(jù)現(xiàn)象可知生成碘單質(zhì),則I-被氧化為I2、Fe3+被還原成Fe2+,可以寫出Fe3++I-——Fe2++I2,然后根據(jù)電子守恒、電荷守恒配平。FeCl3與KClO反應(yīng)時,根據(jù)題目信息Fe3+被氧化為,則ClO-被還原成Cl-,可以寫出Fe3++ClO-——+Cl-,然后根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可以得到2Fe3++3ClO-——2+3Cl-,再結(jié)合溶液強堿性和電荷守恒,在左邊補上OH-然后配平即可。(3)Na2S溶液長期放置有硫生成一定有氧氣參加,結(jié)合生成單質(zhì)硫,可以根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律寫出S2-+O2+H2O——OH-+S↓,再根據(jù)電荷守恒、電子守恒配平方程式。答案:(1)1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4====24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4(2)2Fe3++2I-====2Fe2++I22Fe3++3ClO-+10OH-====2+3Cl-+5H2O(3)2S2-+O2+2H2O====4OH-+2S↓【類題通法】“分解法”書寫氧化還原反應(yīng)離子方程式的步驟及注意事項書寫步驟注意事項找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的粒子正確地預(yù)測產(chǎn)物配電子——得失電子數(shù)守恒應(yīng)用最小公倍數(shù)法配電荷——反應(yīng)前后電荷守恒根據(jù)溶液的酸堿性補充H+或OH-配原子——反應(yīng)前后質(zhì)量守恒通過觀察法確定所有物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)后期處理檢查物質(zhì)拆分是否正確,電荷是否守恒,質(zhì)量是否守恒【類題試解】1.(2014·重慶模擬)Na2O2、HCl、Al2O3三種物質(zhì)在水中完全反應(yīng)后,溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-,且溶液呈中性,則Na2O2、HCl、Al2O3的物質(zhì)的量之比可能為()A.3∶2∶1B.2∶4∶1C.2∶3∶1D.4∶2∶1【解析】選B。溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-可知鋁元素是以沉淀的形式存在;溶液呈中性可知H+與OH-的物質(zhì)的量相等,再根據(jù)電荷守恒可知Na+與Cl-的物質(zhì)的量也相等,據(jù)鈉、氯元素守恒,可知Na2O2、HCl的物質(zhì)的量之比為1∶2,答案為1∶2∶n;符合題意的只有B。2.(2014·濱海新區(qū)模擬)在一種酸性溶液中存在、I-、Cl-、Fe3+中的一種或幾種，向該溶液中加入溴水，溴單質(zhì)被還原，由此可推斷該溶液中()A．一定含有I-，不能確定是否有Cl-B．一定含有C．不含有Fe3+，一定含有Cl-D．一定含有I-、和Cl-【解析】選A。加入溴水，溴單質(zhì)被還原，則一定含有I-，由于Fe3+和酸性條件下都可將I-氧化，故一定不含F(xiàn)e3+和無法確定是否含Cl-。3.(2014·武漢模擬)在離子濃度都為0.1mol·L-1的下列溶液中,加入(或通入)某物質(zhì)后,發(fā)生反應(yīng)的先后順序正確的是()A.在含F(xiàn)e3+、Cu2+、H+的溶液中加入鋅粉:Cu2+、Fe3+、H+B.在含I-、、Br-的溶液中不斷通入氯氣:I-、Br-、C.在含、、OH-的溶液中逐滴加入硫酸氫鈉溶液:OH-、、D.在含F(xiàn)e3+、H+、的溶液中逐漸加入燒堿溶液:Fe3+、、H+【解析】選C。氧化性Fe3+>Cu2+>H+,A項錯誤;還原性>I->Br-,B項錯誤;D項,加入燒堿,首先發(fā)生中和反應(yīng),錯誤。4.下列反應(yīng)離子方程式正確的是()A.過量石灰水與碳酸氫鈣反應(yīng):Ca2++2+2OH-====CaCO3↓++2H2OB.FeSO4酸性溶液暴露在空氣中:4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2OC.向氯化鋁溶液中滴加過量氨水:Al3++4NH3·H2O====+4+2H2OD.(NH4)2SO4與Ba(OH)2溶液反應(yīng):Ba2++OH-++====BaSO4↓+NH3·H2O【解析】選B。A應(yīng)為Ca2+++OH-====CaCO3↓+H2O;B正確;C氨水是弱堿,不能溶解氫氧化鋁;D應(yīng)為Ba2++2OH-+2+====BaSO4↓+2NH3·H2O。5.下列各組離子能大量共存的是()①漂白粉的水溶液中:Fe2+、Cl-、Ca2+、Na+②滴加石蕊試液呈紅色的溶液:K+、、Cl-、S2-③能夠與金屬Cu常溫下反應(yīng)放出氣體的溶液:Fe3+、Al3+、、K+④pH=2的溶液中:、Na+、Cl-、Cu2+⑤無色溶液中:K+、CH3COO-、、A.②③B.①③C.③④D.①⑤【解析】選C。①漂白粉的水溶液有強氧化性,Fe2+不能大量存在;②滴加石蕊試液呈紅色的溶液呈酸性,S2-不能大量存在;③能夠與金屬Cu常溫下反應(yīng)放出氣體的溶液有強氧化性,所給離子能大量共存;④pH=2的溶液呈酸性,、Na+、Cl-、Cu2+能大量共存;⑤無色溶液中不能大量存在。6.(2013·南寧模擬)某強酸性反應(yīng)體系中,反應(yīng)物和生成物共六種物質(zhì):PbO2、PbSO4(難溶鹽)、Pb(MnO4)2(強電解質(zhì))、H2O、X(水溶液呈無色)、H2SO4,已知X是一種鹽,且0.1molX在該反應(yīng)中失去3.01×1023個電子。(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________;(2)若有9.8gH2SO4參加反應(yīng),則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為__________;(3)本反應(yīng)體系中,若用濃鹽酸代替硫酸,用離子方程式表示后果:______________________________________?！窘馕觥?1)根據(jù)0.1molX在該反應(yīng)中失去3.01×1023個電子知,X在該反應(yīng)中,有一種元素化合價升高5價,分析已知五種物質(zhì)中,只有高錳酸鉛一種物質(zhì)含錳元素,根據(jù)元素守恒,X必含錳元素,由高錳酸鉛中錳為+7價,推知,X為硫酸錳:MnSO4(無色),由于硫酸錳在該反應(yīng)中由+2價錳失電子轉(zhuǎn)化成,另一種物質(zhì)必作氧化劑,分析物質(zhì)中元素化合價知,氧化劑為二氧化鉛,還原劑為硫酸錳,還原產(chǎn)物為硫酸鉛,高錳酸鉛為氧化產(chǎn)物,根據(jù)電子守恒配平:5PbO2+2MnSO4→Pb(MnO4)2+4PbSO4,根據(jù)“”守恒知,硫酸是反應(yīng)物,水是產(chǎn)物。(2)由(1)知,2molH2SO4參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子為10mol。(3)如果用濃鹽酸代替硫酸,比高錳酸鉀氧化性強的二氧化鉛能氧化氯化氫(類似二氧化錳氧化氯化氫)。答案:(1)5PbO2+2MnSO4+2H2SO4====Pb(MnO4)2+4PbSO4+2H2O(2)0.5mol(3)PbO2+4H++2Cl-====Pb2++Cl2↑+2H2O7.(2014·武清區(qū)模擬)(1)①在淀粉碘化鉀溶液中,滴加少量次氯酸鈉堿性溶液,會立即看到溶液變藍色,這是因為_____________________,離子方程式為____________________。②在上述藍色溶液中,滴加亞硫酸鈉堿性溶液,發(fā)現(xiàn)藍色逐漸消失,這是因為_______________________________________,離子方程式是______________________________________。(2)向盛有KI溶液的試管中加入少許CCl4后滴加氯水,CCl4層變成紫色。如果繼續(xù)向試管中滴加氯水,振蕩,CCl4層會逐漸變淺,最后變成無色。寫出并配平CCl4層由紫色變成無色的化學(xué)方程式:___________________[已知碘以碘酸(HIO3)的形式存在]?！窘馕觥?1)次氯酸鈉具有強氧化性,可氧化I-生成單質(zhì)I2,淀粉遇I2變藍;Na2SO3具有還原性,可還原I2生成I-,使藍色消失,離子方程式的書寫思路是確定反應(yīng)物、生成物,然后根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒配平。(2)開始滴加少許氯水時,Cl2將KI中的I-氧化成碘單質(zhì);CCl4層變紫色后,再滴加氯水時,Cl2將碘單質(zhì)進一步氧化成碘酸。根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原則,分析反應(yīng)中的化合價變化,碘元素的化合價從0→+5,升高5價,氯元素的化合價從0→-1,降低1價,綜合得失電子守恒和質(zhì)量守恒,可配平出:I2+5Cl2+6H2O====2HIO3+10HCl。答案:(1)①NaClO將KI氧化生成了I2ClO-+2I-+H2O====I2+Cl-+2OH-②I2被Na2SO3