氧化還原子反應配平及計算

20高考5氧化還原子反應配平及計算【復習目標】1.掌握常見氧化還原反應方程式的配平。2.掌握常見氧化還原反應的相關(guān)計算。【考情分析】氧化還原反應的規(guī)律在高考中主要體現(xiàn)在應用電子守恒規(guī)律解答有關(guān)計算上，氧化還原反應方程式的配平和有關(guān)氧化還原反應的計算，新課標卷近五年共計考查6次。題型有選擇題和填空題兩種形式，以填空題為主，試題難度偏大。【考點過關(guān)】考點一氧化還原反應配平1.氧化還原反應配平基本原則得失電子守恒是指在氧化還原反應中，失電子數(shù)一定等于得電子數(shù)，即得失電子數(shù)目保持守恒任何化學反應在反應前后應遵守質(zhì)量守恒，也就是反應前后各元素原子個數(shù)相等電荷守恒即反應前后陰陽離子所帶電荷數(shù)必須相等配平的步驟標好價：正確標出反應前后化合價有變化的元素的化合價列變化：列出元素化合價升高和降低的數(shù)值求總數(shù)：求元素化合價升高和降低的總數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學計量數(shù)配系數(shù)：用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學計量數(shù)細檢查：利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項檢查配平的方程式是否正確。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O2.新情景下氧化還原方程式的書寫找物質(zhì)依據(jù)題給信息或流程圖，結(jié)合元素化合價變化，找出氧化劑、還原劑及相應的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物會配平先用“化合價升降法”配平含有變價元素的物質(zhì)的化學計量數(shù)，然后由原子守恒確定未知物，再根據(jù)原子守恒進行配平再檢查在酸性條件下，離子方程式中不能出現(xiàn)OH；在堿性條件下，離子方程式中不能出現(xiàn)H+。酸性條件下多氧配H+生成水(在反應物或生成物中配上H+)；堿性條件下多氧配水另一側(cè)生成OH(在反應物或生成物中配上水)注意反應物的量不同(或溶液濃度的不同)，產(chǎn)物不同，如過量的鐵與稀硝酸反應，生成亞鐵注意溶液的酸堿性不同，對產(chǎn)物的影響，如高錳酸鉀在酸性條件下一般還原為Mn2+，而在堿性條件下則得到MnO2【考點演練】按要求完成下列氧化還原反應的方程式：（1）實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯(lián)氨，反應的化學方程式為__________。（2）MnO(OH)2＋I－＋H＋→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平)其化學計量數(shù)依次為______________。（3）在稀硫酸中，Cr的最高價含氧酸的鉀鹽(橙色)氧化氧的一種氫化物，Cr被還原為＋3價，該反應的化學方程式是___________________________________。（4）NaOCN與NaClO反應，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2(已知HCN、HOCN中N元素的化合價相同)則反應的離子方程式：。（5）將ClO2通入KI和H2SO4的混合液中，發(fā)生反應的離子方程式為_____________。（6）KClO3與KI淀粉溶液混合后溶液顯藍色，假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應的離子方程式為_____________________________________。解析：(1)次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯(lián)氨的反應中，氮元素的化合價由氨分子中的－3價升高到聯(lián)氨分子中－2價，氯元素的化合價由次氯酸鈉中的＋1價降低到－1價，根據(jù)化合價升高與降低總數(shù)相等和原子守恒配平化學方程式為NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O。(2)Mn元素的化合價由＋4價降低到＋2價，碘元素的化合價由－1價升高到0價，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等，配平后化學方程式為MnO(OH)2＋2I－＋4H＋=Mn2＋＋I2＋3H2O，故其化學計量數(shù)依次為1,2,4,1,1,3。(3)鉻的最高價的鉀鹽為K2Cr2O7，將H2O2氧化為O2，自身被還原為Cr2(SO4)3，注意溶液呈酸性，配平。（4）反應中氯元素的化合價從+1降低到－1，得到2個電子。N元素化合價從－3升高到0，失去3個電子，則根據(jù)電子得失守恒可知還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量之比是2：3，反應的離子方程式為2CNO－+3ClO－=CO2↑+CO32－+3Cl－+N2↑。（5）ClO2具有強氧化性，通入錐形瓶與酸性碘化鉀溶液反應，氧化I—為I2，自身被還原為Cl—，同時生成水，反應離子方程式為2ClO2＋10I－＋8H＋＝2Cl－＋5I2＋4H2O。（6）溶液顯藍色證明產(chǎn)生了I2；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，根據(jù)氧化還原反應中電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式為ClO3+6I+6H+=Cl+3I2+3H2O。答案：(1)NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O(2)1,2,4,1,1,3(3)3H2O2＋K2Cr2O7＋4H2SO4=3O2↑＋K2SO4＋Cr2(SO4)3＋7H2O（4）2CNO－+3ClO－=CO2↑+CO32－+3Cl－+N2↑(5)2ClO2＋10I－＋8H＋=5I2＋4H2O＋2Cl－(6)ClO3—＋6I－＋6H＋=Cl－＋3I2＋3H2O考點二氧化還原反應的計算對于氧化還原反應的計算，要根據(jù)氧化還原反應的實質(zhì)——反應中氧化劑得到電子總數(shù)與還原劑失去電子總數(shù)相等，即得失電子守恒。利用守恒思想，可以拋開繁瑣的反應過程，可不寫化學方程式，不追究中間反應過程，只要把物質(zhì)分為初態(tài)和終態(tài)，從得電子與失電子兩個方面進行整體思維，便可迅速獲得正確結(jié)果。兩元素間得失守恒找出氧化劑、還原劑及相應的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物找準一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學式中粒子的個數(shù))根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式：n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價—低價)多步反應得失守恒有的試題反應過程多，涉及的氧化還原反應也多，數(shù)量關(guān)系較為復雜，若用常規(guī)方法求解比較困難，若抓住失電子總數(shù)等于得電子總數(shù)這一關(guān)系，則解題就變得很簡單。解這類試題時，注意不要遺漏某個氧化還原反應，要理清具體的反應過程，分析在整個反應過程中化合價發(fā)生變化的元素得電子數(shù)目和失電子數(shù)目【考點演練】(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。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。(2)Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16，則x的值為。（3）取xg銅鎂合金完全溶于濃硝酸中，反應過程中硝酸被還原只產(chǎn)生8960mL的NO2氣體和672mL的N2O4氣體(都已折算到標準狀態(tài))，在反應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。（4）在熱的稀硫酸中溶解了11.4gFeSO4固體，當加入50mL0.5mol·L－1KNO3溶液時，其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)化成Fe3＋，KNO3也完全反應并放出NxOy氣體。推算出x＝____；y＝______。解析：(1)題目中指出被還原的物質(zhì)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。(2)由物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可得關(guān)系式1××xe－＝16×2e－，解得x＝5。（3）由題意可得反應流程為：，由流程可知xg＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物質(zhì)的量等于鎂、銅失去電子的物質(zhì)的量，等于濃HNO3得電子的物質(zhì)的量，即：n(OH－)＝＝0.46mol，所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。（4）由題意可知n(FeSO4)＝＝0.075mol，n(KNO3)＝0.05L×0.5mol·L－1＝0.025mol，因Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋共失去0.075mol電子，根據(jù)得失電子守恒原理，可知1molN原子得到3mol電子，反應中N元素由＋5價降為＋2價，既得到的氧化物為NO。答案：(1)3(2)5（3）9.20g（4）11考點三氧化還原反應的綜合應用離子反應理論和氧化還原反應理論是高中化學的基礎(chǔ)和重點，二者是依據(jù)不同的分類標準對化學反應進行的分類。高考常將兩部分內(nèi)容融合在一起考查，反應既符合離子反應規(guī)律，又符合氧化還原反應規(guī)律，這類試題能很好的考查學生全面思考和解決問題的能力。書寫氧化還原反應方程式書寫屬于氧化還原反應的離子方程式時，要首先考慮電子轉(zhuǎn)移守恒，同時還要考慮電荷守恒、質(zhì)量守恒。如對于反應mFe2＋＋O2＋xH＋＝nFe3＋＋yH2O：依據(jù)在氧化還原反應中，氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)(1molO2在反應中得到4mol電子，每1molFe2＋在反應中失去1mol電子，故1molO2能氧化4molFe2＋)可求出n＝m＝4；再根據(jù)電荷守恒，可求出x＝4；依據(jù)質(zhì)量守恒，可求出y＝2判斷離子共存離子之間也可能發(fā)生氧化還原反應。如已知Fe2＋與NO3—在酸性條件下能夠發(fā)生反應NO3—＋3Fe2＋＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，則可判斷Fe2＋、NO3—、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NO3—和H＋這一組合的氧化性分析離子反應的先后順序在含有多種微粒的溶液中，發(fā)生氧化還原反應的微粒有先后順序。氧化性強的微粒和還原性強的微粒之間優(yōu)先反應。如已知氧化性：Cu2＋>H＋，則在含有Cu2＋、H＋的混合溶液中，逐漸加入鋅粉，首先發(fā)生反應Cu2＋＋Zn=Cu＋Zn2＋，當Cu2＋完全反應后，再發(fā)生反應2H＋＋Zn=Zn2＋＋H2↑；再如向FeBr2溶液中通入Cl2時，因為還原性Fe2＋>Br－，故首先發(fā)生反應：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，再發(fā)生反應2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2【考點演練】(1)二氧化氯（ClO2）可由KClO3在H2SO4存在的條件下與Na2SO3反應制得。請寫出反應的離子方程式__________________________。(2)亞氯酸不穩(wěn)定可分解，反應的離子方程式為：HClO2→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O(未配平)。當1molHClO2發(fā)生分解反應時，轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)是________。(3)高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種綠色凈水劑，具有凈水和消毒雙重功能。高鐵酸鉀中鐵元素的化合價為____價，干法制備K2FeO4的方法是將Fe2O3、KNO3、4KOH三者混合共熱制得，同時生成了KNO2，請寫出化學方程式:；濕法是在強堿溶液中將NaClO、、Fe2(SO4)3混合，寫出該反應的離子方程式；簡述高鐵酸鉀凈水原理______________________。（4）已知：5SO32—+2IO3—+2H+=5SO42—+I2+H2O(較快)；I2+SO32—+H2O=2I—+SO42—+2H+（快），今向KIO3、H2SO4、淀粉的混合溶液中加入一定量的Na2SO3溶液，當溶液中的耗盡后，溶液顏色將由無色變?yōu)樗{色，當初始的物質(zhì)的量需滿足的關(guān)系為n(IO3—):n(SO32)時，能確保觀察到藍色。(5)將濃鹽酸常溫下滴到少量固體KMnO4中，產(chǎn)生了黃綠色氣體和無色溶液，試寫出該反應的化學方程式，該反應中體現(xiàn)鹽酸的性質(zhì)是________，該反應中實際發(fā)生氧化還原反應的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。(6)取一定量[Fea(OH)b(SO4)c]m樣品與足量鹽酸反應，所得溶液平均分為兩份：一份溶液中加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀1.7475g；另一份溶液，先將Fe3＋還原為Fe2＋，再用0.02000mol·L－1的酸性K2Cr2O7標準溶液滴定至終點，消耗K2Cr2O7標準溶液50.00mL(已知：滴定時Cr2O72轉(zhuǎn)化為Cr3+,Fe2+變?yōu)镕e3+）。該樣品中b∶c的比值為。解析：(1)KClO3→ClO2過程中Cl的化合價降低，因此反應中KClO3作氧化劑，則Na2SO3作還原劑，反應后生成Na2SO4。再根據(jù)得失電子守恒和質(zhì)量守恒配平離子方程式。（2）配平該離子方程式為：5HClO2=4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O，當有5molHClO2發(fā)生分解反應時，轉(zhuǎn)移電子為4mol，因此當1molHClO2發(fā)生分解反應時，轉(zhuǎn)移的電子個數(shù)為0.8NA。（3）高鐵酸鉀中鐵為+6價，是最高價態(tài)，反應物與生成物可寫出干法的化學方程式；濕滑需要判斷產(chǎn)物，ClO變?yōu)镃l，不能弄錯，還要注意介質(zhì)環(huán)境，才可順利配平；鐵通常為+3、+2價，所以，高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒：4FeO42+10H2O=4Fe(OH)3(膠體)+3O2↑+8OH。(4)I2+SO32—+H2O=2I—+SO42—+2H+中SO32—耗盡后，I2過量時，淀粉溶液由無色變?yōu)樗{色；當n(IO32)＝2mol時，反應5SO32—+2IO3—+2H+=5SO42—+I2+H2O中n(SO32—)，n(I2)＝1mol，而當n(I2)＝1mol，反應I2+SO32—+H2O=2I—+SO42—+2H+中n(SO32—)<1mol時，確保能觀察到藍色，所以初始時n(IO3)∶n(SO32—)＞2：(5+1)=1/3；（5）根據(jù)題意，產(chǎn)生了Cl2和Mn2+,配平可得：2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O,2molKMnO4做氧化劑；總共消耗16molHCl中實際只有10mol做還原劑，另外6mol起酸的作用，即實際的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2∶10＝1∶5。（6）n(BaSO4)＝＝0.0075mol，SO42—＋Ba2＋=BaSO4↓，由化學計量數(shù)比可知n(SO42—)＝0.0075mol；由反應Cr2O72—＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O的化學計量數(shù)比可知：n(Fe2＋)＝n(Cr2O72—)×6＝0.02000mol·L－1×50.00×10－3L×6＝0.006mol；根據(jù)鐵守恒可知，n(Fe3＋)＝n(Fe2＋)＝0.006mol；則聚合硫酸鐵中n(Fe3＋)∶n(SO42—)＝0.006∶0.0075＝4∶5，則a＝4，c＝5；[Fe4(OH)b(SO4)5]m中各元素的化合價代數(shù)和為0，則(＋3)×4＋(－1)×b＋(－2)×5＝0，所以b＝2，b∶c＝2∶5。答案：(1)2ClO3—＋SO32—＋2H＋=2ClO2↑＋SO42—＋H2O(2)0.8NA(3)+6；3ClO–+10OH–+2Fe3+＝2FeO42–+3Cl–+5H2O；高鐵酸鉀能殺菌消毒，還原產(chǎn)物+3價鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體起凈水作用(4)SO32—；＞1/3；(5)2KMnO4＋16HCl(濃)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O；還原性和酸性；1∶5(6)2∶1氧化還原反應配平與計算在氧化還原反應中，從現(xiàn)象看元素化合價升降總數(shù)相等，從本質(zhì)看是電子得失總數(shù)相等。對離子方程式進行配平時，除滿足上述要求外，還要注意電荷守恒。1.化合價升降配平方法：氧化還原反應的實質(zhì)是反應過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移，而氧化劑得電子的總數(shù)(或元素化合價降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價升高總數(shù))，根據(jù)這一原則可以對氧化還原反應的化學方程式進行配平。配平的步驟：標變價→列變化→求總數(shù)→配系數(shù)→細檢查。(1)標好價：正確標出反應前后化合價有變化的元素的化合價。(2)列變化：列出元素化合價升高和降低的數(shù)值。(3)求總數(shù)：求元素化合價升高和降低的總數(shù)，確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學計量數(shù)。(4)配系數(shù)：用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學計量數(shù)。(5)細檢查：利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒)，逐項檢查配平的方程式是否正確。2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O2.信息型氧化還原反應的配平步驟：（1）根據(jù)氧化還原順序規(guī)律確定氧化性最強的為氧化劑，還原性最強的為還原劑；根據(jù)化合價規(guī)律及題給信息和已知元素化合物性質(zhì)確定相應的還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物；根據(jù)氧化還原反應的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應化學計量數(shù)。（2）根據(jù)溶液的酸堿性，通過在反應方程式的兩端添加H＋或OH－的形式使方程式兩端的電荷守恒。（3）根據(jù)原子守恒，通過在反應方程式兩端添加H2O(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒。3.氧化還原反應配平的基本技能：(1)全變從左邊配：氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的，一般從左邊反應物著手配平。(2)自變從右邊配：自身氧化還原反應(包括分解、歧化)一般從右邊著手配