江苏省2020版高考化学新增分大一轮复习专题2化学反应第5讲氧化还原反应的计算及方程式的配平讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 5 讲 氧化还原反应的计算及方程式的配平考纲要求 1.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。2.了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。考点一 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用1.对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。2.守恒法解题的思维流程(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的
2、个数)。(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价) n(还原剂)变价原子个数化合价变化值(高价低价)。题组一 常规计算1.现有 24mL 浓度为 0.05molL1 的 Na2SO3溶液恰好与 20mL 浓度为 0.02molL1 的K2Cr2O7溶液完全反应。已知 Na2SO3可被 K2Cr2O7氧化为 Na2SO4,则元素 Cr 在还原产物中的化合价为( )A.2B.3C.4D.5答案 B解 析 题 目 中 指 出 被 还 原 的 物 质 是 Cr, 则 得 电 子 的 物 质 必 是 K2Cr2O7, 失 电 子 的 物 质 一
3、定是 Na2SO3, 其 中 S 元 素 的 化 合 价 从 4 6; 而 Cr 元 素 的 化 合 价 将 从 6 n(设 化 合价 为 n)。 根 据 氧 化 还 原 反 应 中 得 失 电 子 守 恒 规 律 , 有 0.05 molL 10.024 L(6 4) 0.02 molL 10.020L2(6 n),解得 n3。2.Na2Sx在碱性溶液中可被 NaClO 氧化为 Na2SO4,而 NaClO 被还原为 NaCl,若反应中 Na2Sx与 NaClO 的物质的量之比为 116,则 x 的值为( )A.2B.3C.4D.52答案 D解析 本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行
4、相关的计算。得关系式 1 x162, x5。6 (2x)题组二 多步反应得失电子守恒问题有的试题反应过程多,涉及的氧化还原反应也多,数量关系较为复杂,若用常规方法求解比较困难,若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系,则解题就变得很简单。解这类试题时,注意不要遗漏某个氧化还原反应,要理清具体的反应过程,分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。3.取 xg 铜镁合金完全溶于浓硝酸中,反应过程中硝酸被还原只产生 8960mL 的 NO2气体和672mL 的 N2O4气体(均已折算为标准状况),在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀质量为 17.02g。则 x 等于(
5、 )A.8.64B.9.20C.9.00D.9.44答案 B解析 反应流程为Error! Error! 浓 HNO3 xg17.02g m(OH ),而 OH 的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量,等于浓 HNO3得电子的物质的量,即:n(OH ) 1 210.46mol8.96L22.4Lmol 1 0.672L22.4Lmol 1所以 xg17.02g0.46mol17gmol 1 9.20g。4.足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和 NO2、N 2O4、NO 的混合气体,将这些气体与 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
6、 5molL1 NaOH 溶液至 Cu2 恰好完全沉淀,则消耗 NaOH 溶液的体积是( )A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL答案 A解析 由题意可知,HNO 3 Error!,则 Cu 失去的电子数与 O2得到的电子数相等。即Cu O2n(Cu)2 n(O2)2 0.15 mol。根据质量守恒及 NaOH 和 Cu(NO3)2的反应1.68 L22.4 Lmol 1可得关 系 式 : n(NaOH) 2nCu(NO3)2 2n(Cu) 0.3 mol, 则 V(NaOH) 0.06 0.3 mol5 molL 1L 60 mL。3考点二 氧化还原反应方程式的书写与配平1.氧化还
7、原方程式配平的基本原则2.氧化还原方程式配平的一般步骤例 配平化学方程式:H2SHNO 3 SNOH 2O分析 配平步骤如下第一步:标变价,H 2 OH 2OS 2 HNO3 5 S0 N 2 第二步:列得失,第三步:求总数,从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。故 H2S 的化学计量数为 3,HNO 3的化学计量数为 2。第四步:配系数,先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。3H2S2HNO 3=3S2NO4H 2O第五步:查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用 O 原子守恒来进行验证。4题组一 正向配平类1._KI_KIO 3_H 2SO4=_I2_K 2S
8、O4_H 2O答案 5 1 3 3 3 32._MnO _H _Cl =_Mn2 _Cl 2_H 2O 4答案 2 16 10 2 5 8题组二 逆向配平类3._S_KOH= =_K2S_K 2SO3_H 2O答案 3 6 2 1 34._P4_KOH_H 2O=_K3PO4_PH 3答案 2 9 3 3 55._(NH4)2Cr2O7=_N2_Cr 2O3_H 2O答案 1 1 1 4题组三 缺项配平类6._ClO _Fe(OH) 3_= =_Cl _FeO _H 2O24答案 3 2 4OH 3 2 57._MnO _H 2O2_= =_Mn2 _O 2_H 2O 4答案 2 5 6H 2
9、 5 88._Mn2 _ClO _H 2O=_MnO2_Cl 2_ 3答案 5 2 4 5 1 8H 9.某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有:Al2O3、C、N 2、AlN、CO。请将 AlN 之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。 = AlN答案 Al 2O3 3C N 2 2 3CO解析 根据氮元素、碳元素的化合价变化,N 2是氧化剂,C 是还原剂,AlN 为还原产物,CO为氧化产物。配平的基本技能(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价是全变的,一般从左边反应物着手配平。(2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。
10、5(3)缺 项 配 平 法 : 先 将 得 失 电 子 数 配 平 , 再 观 察 两 边 电 荷 。 若 反 应 物 这 边 缺 正 电 荷 , 一 般 加H , 生成物一边加水;若反应物这边缺负电荷,一般加 OH ,生成物一边加水,然后进行两边电荷数配平。(4)当 方 程 式 中 有 多 个 缺 项 时 , 应 根 据 化 合 价 的 变 化 找 准 氧 化 剂 、 还 原 剂 、 氧 化 产 物 、 还 原产 物 。1.2018江苏,20(3)(4)NO x(主要指 NO 和 NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NOx是环境保护的重要课题。(3)用酸性(NH 2)2CO 水溶
11、液吸收 NOx,吸收过程中存在 HNO2与(NH 2)2CO 生成 N2和 CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_。(4)在有氧条件下,新型催化剂 M 能催化 NH3与 NOx反应生成 N2。NH 3与 NO2生成 N2的反应中,当生成 1molN2时,转移的电子数为_mol。答案 (3)2HNO 2(NH 2)2CO=2N2CO 23H 2O (4)247解析 (3)由题给信息可知,反应物为 HNO2、(NH 2)2CO,生成物为 CO2和 N2,根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为 2HNO2(NH 2)2CO=2N2CO 23H 2O。(4)NH 3中 N 的化合
12、价为3,NO 2中 N 的化合价为4,N 2中 N 的化合价为 0,每生成 1molN2,有 的 N 由3 价变为 0 价,被氧化的 N 的物质的量为 mol,87 87因此每生成 1molN2转移的电子数为 mol。2472.2017江苏,18(1)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂,有多种制备方法方法 1:4550时,向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu2(OH)2Cl23H2O,该反应的化学方程式为_。方法 2:先制得 CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成 CuCl2,Fe 3 对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。M的化学式为_。答
13、案 4CuClO 28H 2O 2Cu2(OH)2Cl23H2O Fe 2= = = = =45 50 解析 反应物为 CuCl、O 2和 H2O,生成物为 Cu2(OH)2Cl23H2O,根据得失电子守恒和原子守恒配平。由图示 CuM Cu 2 M,说明 Cu 被 M 氧化;MO 2H MH 2O,说6明 M被氧化为 M,说明 M 价态高,由题给信息“Fe 3 对该反应起催化作用” ,M 为Fe3 ,M为 Fe2 。3.2017江苏,19(2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2,该反应的化学方程式为_。HNO3也能氧化 Ag,从反应产物的角度分析,以 HNO
14、3代替 NaClO 的缺点是_。答案 4Ag4NaClO2H 2O=4AgCl4NaOHO 2会释放出氮氧化物(或 NO、NO 2),造成环境污染4.2016江苏,16(1)以电石渣主要成分为 Ca(OH)2和 CaCO3为原料制备 KClO3的流程如下:氯化过程控制电石渣过量、在 75左右进行。氯化时存在 Cl2与 Ca(OH)2作用生成 Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO) 2进一步转化为 Ca(ClO3)2,少量 Ca(ClO)2分解为 CaCl2和 O2。生成 Ca(ClO)2的化学方程式为_。答案 2Cl 22Ca(OH) 2=Ca(ClO)2CaCl 22H 2O解析 Cl 2与
15、 Ca(OH)2反应生成 Ca(ClO)2和 CaCl2。5.2015江苏,18(4)软锰矿(主要成分 MnO2,杂质金属元素 Fe、Al、Mg 等)的水悬浊液与烟气中 SO2反应可制备 MnSO4H2O,反应的化学方程式为 MnO2SO 2=MnSO4。准确称取0.1710gMnSO4H2O 样品置于锥形瓶中,加入适量 H3PO4和 NH4NO3溶液,加热使 Mn2 全部氧化成 Mn3 ,用 c(Fe2 )0.0500molL 1 的标准溶液滴定至终点(滴定过程中 Mn3 被还原为Mn2 ),消耗 Fe2 溶液 20.00mL。计算 MnSO4H2O 样品的纯度(请给出计算过程)。答案 n(
16、Fe2 )0.0500molL 1 1.0010 3 mol20.00mL1000mLL 1根据反应:Mn 3 Fe 2 =Fe3 Mn 2n(Mn2 ) n(Fe2 )1.0010 3 molm(MnSO4H2O)1.0010 3 mol169gmol1 0.169gMnSO4H2O 样品的纯度为 100%98.8%。0.169g0.1710g解 析 根 据 氧 化 还 原 反 应 中 得 失 电 子 守 恒 : n(Mn3 )1 n(Fe2 )1 20.0010 30.050 0 7mol1.0010 3 mol,根据 Mn 元素守恒, m(MnSO4H2O)1.0010 3 mol169
17、 gmol1 0.169 g,纯度是 100%98.8%。0.1690.171 06.2014江苏,19(1)实验室从含碘废液(除 H2O 外,含有 CCl4、I 2、I 等)中回收碘,其实验过程如下:向含碘废液中加入稍过量的 Na2SO3溶液,将废液中的 I2还原为 I ,其离子方程式为_;该操作将 I2还原为 I 的目的是_。答案 SO I 2H 2O=2I SO 2H 使 CCl4中的碘进入水层23 24解析 I 2单质被 SO 还原为 I ,SO 被氧化为 SO ,离子方程式为23 23 24SO I 2H 2O=2I SO 2H ;使溶于 CCl4的碘进入水层。23 24一、单项选择
18、题1.宋代著名法医学家宋慈的洗冤集录中有“银针验毒”的记载, “银针验毒”的原理是4Ag2H 2SO 2=2X2H 2O。下列说法正确的是( )A.X 的化学式为 AgSB.银针验毒时,空气中氧气失去电子C.反应中 Ag 和 H2S 均是还原剂D.每生成 1molX,反应转移 2mole答案 D解析 根据原子守恒,X 的化学式为 Ag2S,A 项错误;银针验毒时,氧元素化合价降低,空气中氧气得到电子,B 项错误;反应中 Ag 是还原剂,氧气是氧化剂,H 2S 既不是氧化剂又不是还原剂,C 项错误;银的化合价升高 1,每生成 1 mol X,反应转移 2 mol e ,D 项正确。2.(2019
19、东台市创新学校高三月考)R 2O 在一定条件下可以把 Mn2 氧化成 MnO ,若反n8 4应中 R2O 变为 RO ,又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 52,则 n 值为( )n8 24A.1B.2C.3D.4答案 B解析 Mn 2 被氧化成 MnO ,Mn 元素的化合价由2 价升至7 价,则 R2O 被还原成 RO 4 n88, n(R2O ) n(Mn2 )52,设 R2O 中 R 的化合价为 x,根据得失电子守恒,24 n8 n852x(6)2(7)(2),解得 x7,根据离子所带电荷数等于正负化合价的代数和, n2。3.向 100 mL 的 FeBr2溶 液 中 , 通 入
20、标 准 状 况 下 Cl2 5.04 L, Cl2全 部 被 还 原 , 测 得 溶 液 中c(Br ) c(Cl ),则原 FeBr2溶液的物质的量浓度是( )A.0.75molL1 B.1.5molL1C.2molL1 D.3molL1答案 D解析 标准状况下 Cl2的物质的量是 0.225mol,由于 Fe2 的还原性强于5.04L22.4Lmol 1Br ,通入氯气后,Cl 2先氧化 Fe2 再氧化 Br ,设原 FeBr2溶液的物质的量浓度是xmolL1 ,则 0.22520.1 x1(0.1 x20.2252),解得 x3。4.若(NH 4)2SO4在强热时分解的产物是 SO2、N
21、 2、NH 3和 H2O,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的 N 原子数之比为( )A.14B.12C.21D.41答案 B解析 反应方程式是 3(NH4)2SO4 3SO2N 24NH 36H 2O,该方程式中= = = = = 铵根离子和氨气分子中氮原子的化合价都是3 价,化合价不变,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的 N 原子数之比为(12)(41)12。5.将一定质量的镁、铜合金加入稀硝酸中,两者恰好完全反应,假设反应过程中还原产物全是 NO,向所得溶液中加入物质的量浓度为 3molL1 NaOH 溶液至沉淀完全,测得生成沉淀的质量比原合金的质量增加 5.1g,则下列有关叙述中
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