高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)通用版講義第二章第7課時追根知反應(yīng)（3）氧化還原反應(yīng)的配平與計算

第7課時追根知反應(yīng)(3)——氧化還原反應(yīng)的配平與計算題型一氧化還原反應(yīng)方程式的配平與書寫新情景條件下的化學(xué)方程式的書寫(涉及氧化還原反應(yīng))在高考中經(jīng)久不衰，考生在面對這類問題時，由于題給信息較新，涉及內(nèi)容不是教材中的化學(xué)方程式，往往感覺難以下手。對于這一類化學(xué)方程式，只要抓住反應(yīng)本質(zhì)“得失電子守恒”，利用氧化還原反應(yīng)配平的方法，書寫就會變得簡單?？挤ㄒ粋鹘y(tǒng)型氧化還原反應(yīng)方程式的配平[典例1]配平化學(xué)方程式[配平流程]第一步：標(biāo)變價eq\o(Fe,\s\up6(＋2))O·eq\o(Cr,\s\up6(＋3))2O3＋Na2CO3＋eq\o(NaNO3,\s\up6(＋5))eq\o(→,\s\up7(高溫))eq\o(Na2CrO4,\s\up6(＋6))＋eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2O3＋CO2＋eq\o(NaNO2,\s\up6(＋3))第二步：列得失第三步：求總數(shù)從而確定氧化劑(或還原產(chǎn)物)和還原劑(或氧化產(chǎn)物)的化學(xué)計量數(shù)。FeO·Cr2O3的化學(xué)計量數(shù)為2，NaNO3的化學(xué)計量數(shù)為7,Na2CrO4的化學(xué)計量數(shù)為4，NaNO2的化學(xué)計量數(shù)為7。第四步：配系數(shù)先配平變價元素，再利用原子守恒配平其他元素。2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3eq\o(=,\s\up7(高溫))4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2＋7NaNO2第五步：查守恒檢查剩余元素Na、C和O是否守恒。[答案]2474147[備考方略]“五步驟”配平氧化還原反應(yīng)方程式考法二缺項型氧化還原反應(yīng)方程式的配平[典例2]完成以下氧化還原反應(yīng)的離子方程式：()MnOeq\o\al(－,4)＋()C2Oeq\o\al(2－,4)＋________=()Mn2＋＋()CO2↑＋________。[配平流程][答案]2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O[備考方略]缺項型氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法(1)配平流程缺項方程式是指某些反應(yīng)物或生成物在方程式中沒有寫出來，它們一般為水、酸(H＋)或堿(OH－)，其配平流程為(2)補項原則條件補項原則酸性條件下缺H或多O補H＋，少O補H2O堿性條件下缺H或多O補H2O，少O補OH－(3)組合方式反應(yīng)物生成物使用條件組合一H＋H2O酸性溶液組合二H2OH＋酸性溶液或酸堿性未知組合三OH－H2O堿性溶液組合四H2OOH－堿性溶液或酸堿性未知考法三信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫[典例3](2016·全國卷Ⅰ)＋6價鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)還原成Cr3＋，該反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________________。[配平流程][答案]Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋3HSOeq\o\al(－,3)＋5H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O[備考方略]信息型氧化還原反應(yīng)方程式是指用文字描述的方式，敘述一個化學(xué)反應(yīng)的過程，需要從文字信息中提煉反應(yīng)物、生成物，進而分析反應(yīng)中電子得失情況，其流程為[綜合訓(xùn)練]1．配平下列反應(yīng)的方程式。(1)(2017·北京高考)在有氧條件下，15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時，得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補充完整：________________________eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5())eq\x()15NNO＋eq\x()H2O(2)(2015·天津高考)eq\x()ClOeq\o\al(－,3)＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()____=eq\x()Cl－＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()____(3)(2015·安徽高考)eq\x()NaBO2＋eq\x()SiO2＋eq\x()Na＋eq\x()H2=eq\x()NaBH4＋eq\x()Na2SiO3(4)(2013·全國卷Ⅰ)eq\x()LiCoO2＋eq\x()H2SO4＋eq\x()H2O2=eq\x()Li2SO4＋eq\x()CoSO4＋eq\x()O2↑＋eq\x()____(5)(2013·北京高考)eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()____=eq\x()Mn2＋＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()____答案：(1)415NO＋4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))415NNO＋6H2O(2)166H＋163H2O(3)124212(4)2311214H2O(5)158H＋154H2O2．書寫下列反應(yīng)的方程式。(1)(2018·全國卷Ⅰ)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)可用作食品的抗氧化劑，在測定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量時，用碘標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。(2)(2018·天津高考)NO被H2O2氧化為NOeq\o\al(－,3)的離子方程式為________________________________________________________________________。(3)(2017·全國卷Ⅰ)寫出高溫煅燒中FePO4與Li2CO3、H2C2O4反應(yīng)制備LiFePO4的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)(2017·全國卷Ⅲ)寫出硫酸亞鐵高溫分解生成SO2、SO3的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。(5)(2017·江蘇高考)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)(2017·江蘇高考)在45～50℃時向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣，得到堿式氯化銅[Cu2(OH)2Cl2·3H2O]，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________。(7)(2017·海南高考)CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________________________。(8)(2016·全國卷Ⅱ)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________________________________________。(9)(2016·全國卷Ⅲ)煙氣中含有SO2和NO，寫出用NaClO2溶液將煙氣中NO轉(zhuǎn)化成NOeq\o\al(－,3)的離子方程式：______________________________________________________________。(10)(2016·江蘇高考)一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BHeq\o\al(－,4)(B元素的化合價為＋3)與Fe2＋反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH)eq\o\al(－,4)，其離子方程式為________________________________________________________________________。答案：(1)S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋(2)2NO＋3H2O2=2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2H2O(3)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O(4)2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑(5)4Ag＋4NaClO＋2H2O=4AgCl＋4NaOH＋O2↑(6)4CuCl＋O2＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(45～50℃))2[Cu2(OH)2Cl2·3H2O](7)CaH2＋2H2O=Ca(OH)2＋2H2↑(8)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(9)4NO＋3ClOeq\o\al(－,2)＋4OH－=4NOeq\o\al(－,3)＋3Cl－＋2H2O(10)2Fe2＋＋BHeq\o\al(－,4)＋4OH－=2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq\o\al(－,4)題型二氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計算——電子守恒法電子守恒是氧化還原滴定實驗數(shù)據(jù)處理、電化學(xué)及氧化還原反應(yīng)計算的依據(jù)，是歷年高考考查的重點，利用氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒思想，可以拋開繁瑣的反應(yīng)過程，不寫化學(xué)方程式，不追究中間反應(yīng)過程，只需找出反應(yīng)過程中的始態(tài)物質(zhì)和終態(tài)物質(zhì)，從得電子與失電子兩方面進行整體思維，建立二者之間的電子守恒關(guān)系，即可快速正確求解?？挤ㄒ淮_定元素的價態(tài)或產(chǎn)物組成[典例1]現(xiàn)有24mL濃度為0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好與20mL濃度為0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價為()A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋5[解析]題目中指出被還原的元素是Cr，則得電子的物質(zhì)必是K2Cr2O7，失電子的物質(zhì)一定是Na2SO3，其中S元素的化合價從＋4→＋6；而Cr元素的化合價將從＋6→＋n(設(shè)化合價為＋n)。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律，有0.05mol·L－1×0.024L×(6－4)＝0.02mol·L－1×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。[答案]B[典例2]Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應(yīng)中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16，則x的值為()A．2 B．3C．4 D．5[解析]本題考查在氧化還原反應(yīng)中利用得失電子守恒進行相關(guān)的計算。Na2eq\o(S,\s\up6(－2/x))x→xNa2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4Naeq\o(Cl,\s\up6(＋1))O→Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))得關(guān)系式1×eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x)))))·x＝16×2，x＝5。[答案]D考法二多步氧化還原反應(yīng)中的電子守恒[典例3]取質(zhì)量為x的銅鎂合金完全溶于濃硝酸中，反應(yīng)過程中硝酸被還原只產(chǎn)生0.4mol的NO2氣體和0.03mol的N2O4氣體，在反應(yīng)后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀質(zhì)量為17.02g。則x等于()A．8.64g B．9.20gC．9.00g D．9.44g[解析]反應(yīng)流程為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up7(濃HNO3))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up7(NaOH))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,CuOH2)),NO2、N2O4))可知x＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物質(zhì)的量等于鎂、銅失電子的物質(zhì)的量，等于濃HNO3得電子的物質(zhì)的量，即：n(OH－)＝0.4mol×1＋0.03mol×2×1＝0.46mol，所以x＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。[答案]B[典例4](2017·全國卷Ⅱ)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。某課外小組采用碘量法測定學(xué)校周邊河水中的溶解氧。實驗步驟及測定原理如下：Ⅰ.取樣、氧的固定用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合，反應(yīng)生成MnO(OH)2，實現(xiàn)氧的固定。Ⅱ.酸化、滴定將固氧后的水樣酸化，MnO(OH)2被I－還原為Mn2＋，在暗處靜置5min，然后用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))?；卮鹣铝袉栴}：(1)“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。(2)取100.00mL水樣經(jīng)固氧、酸化后，用amol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示劑，終點現(xiàn)象為__________；若消耗Na2S2O3溶液的體積為bmL，則水樣中溶解氧的含量為________mg·L－1。[解析](1)“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。(2)由始態(tài)物質(zhì)O2中氧元素化合價降低和終態(tài)物質(zhì)Na2S2O3中硫元素化合價升高，再根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒關(guān)系可得2×(2－0)×n(O2)＝b×10－3×a×2×(2.5－2)則n(O2)＝eq\f(ab×10－3,4)molm(O2)＝eq\f(ab×10－3,4)mol×32g·mol－1＝8ab×10－3g＝8abmg，故水樣中溶解氧的含量為eq\f(8abmg,0.1L)＝80abmg·L－1。[答案](1)2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2(2)藍(lán)色剛好褪去80ab[備考方略]抓住“始態(tài)”與“終態(tài)”突破多步氧化還原反應(yīng)的計算在多步連續(xù)進行的氧化還原反應(yīng)中，只要中間各步反應(yīng)過程中電子沒有損耗，則可以利用反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相等，找出“始態(tài)物質(zhì)”與“終態(tài)物質(zhì)”化合價發(fā)生變化的元素，再根據(jù)化合價升高總數(shù)和化合價降低總數(shù)相等，建立兩者之間物質(zhì)的量的關(guān)系而進行快速求解。例如：amol的銅與足量的濃HNO3反應(yīng)，將產(chǎn)生的NO2氣體與bmol的O2混合作用于水，氣體完全被吸收。則“始態(tài)物質(zhì)Cu”eq\o(→,\s\up7(失去2e－),\s\do5())Cu2＋，“中間物質(zhì)HNO3”eq\o(→,\s\up7(得1e－),\s\do5())NO2↑，故“始態(tài)物質(zhì)Cu”與“終態(tài)物質(zhì)O2”之間物質(zhì)的量的關(guān)系為：2Cu～O2，即a＝2b?？挤ㄈＷ酉群蠓磻?yīng)的得失電子守恒[典例5]下列粒子在溶液中的還原性和氧化性強弱順序如下：還原性HSOeq\o\al(－,3)>I－，氧化性IOeq\o\al(－,3)>I2>SOeq\o\al(2－,4)。向含有xmolNaHSO3的溶液中逐滴加入NaIO3溶液。加入NaIO3的物質(zhì)的量和析出的I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線如圖所示，則x＝________mol。[解析]由還原性HSOeq\o\al(－,3)>I－，氧化性IOeq\o\al(－,3)>I2>SOeq\o\al(2－,4)再結(jié)合題給圖像可知：O～b發(fā)生反應(yīng)為IOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=I－＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋b～c發(fā)生反應(yīng)為IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O利用得失電子守恒可求解n(HSOeq\o\al(－,3))×2e－＝n(IOeq\o\al(－,3))×6e－，即xmol×2＝1mol×6，故x＝3。[答案]3[備考方略]當(dāng)一種物質(zhì)同時氧化兩種或兩種以上的粒子時強還原劑先被氧化，一種物質(zhì)同時還原兩種或兩種以上的粒子時，強氧化劑先被還原。被氧化和被還原到何種程度，要以還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量多少來決定，具體計算時用電子守恒規(guī)律，但是對氧化還原反應(yīng)過程中對應(yīng)的每個階段要分析清楚，電子守恒在對應(yīng)的階段同樣適用。[綜合訓(xùn)練]1．羥氨(NH2OH)是一種還原劑。將16.00mL0.05mol·L－1的羥氨酸性溶液與足量硫酸鐵在煮沸條件下反應(yīng)，生成的Fe2＋又恰好被24.00mL0.02mol·L－1的酸性KMnO4溶液所氧化。在上述反應(yīng)中，羥氨的氧化產(chǎn)物為()A．NO2 B．NOC．N2O D．N2解析：選B由題干信息可知，NH2OH失去電子數(shù)等于高錳酸鉀得到電子數(shù)，設(shè)羥胺的氧化產(chǎn)物中N元素的化合價為x，由電子守恒可知，(16.00×10－3)L×0.05mol·L－1×(x＋1)＝(24.00×10－3)L×0.020mol·L－1×(7－2)，解得x＝2，故羥胺的氧化產(chǎn)物是NO。2．Na2FeO4是一種高效多功能水處理劑，應(yīng)用前景十分看好。一種制備Na2FeO4的方法可用化學(xué)方程式表示：2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。對此反應(yīng)下列說法中正確的是()A．2molFeSO4發(fā)生反應(yīng)時，反應(yīng)中共有10mol電子轉(zhuǎn)移B．每生成16g氧氣就有1molFe2＋被還原C．還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1∶3D．氧化產(chǎn)物只有Na2FeO4解析：選AA項，反應(yīng)中化合價升高的元素有Fe元素，由＋2價升高到＋6價，化合價升高的元素還有O元素，由－1價升高到0價，2molFeSO4發(fā)生反應(yīng)時，共有2mol×4＋1mol×2＝10mol電子轉(zhuǎn)移；B項，已知反應(yīng)中Fe元素的化合價由＋2價變?yōu)椋?價，每生成16g氧氣就有1molFe2＋被氧化；C項，該反應(yīng)中FeSO4為還原劑，2molFeSO4完全反應(yīng)失去8mol電子，參與反應(yīng)的6molNa2O2中有1mol被氧化成O2，則作氧化劑的Na2O2的物質(zhì)的量為5mol，作還原劑的Na2O2的物質(zhì)的量為1mol，還原劑的總物質(zhì)的量＝2mol＋1mol＝3mol，所以還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比＝3mol∶5mol＝3∶5；D項，該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物除Na2FeO4外還有O2。3．鉻及其化合物常被應(yīng)用于冶金、化工、電鍍、制藥、紡織等行業(yè)，但使用后的廢水因其中含高價鉻