(浙江選考)2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第2講 化學(xué)反應(yīng) 考點(diǎn)5 氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計(jì)算學(xué)案.docx
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考點(diǎn)5 氧化還原反應(yīng)方程式的配平及相關(guān)計(jì)算 知識(shí)條目 加試要求 1.氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 c 2.氧化還原反應(yīng)方程式的配平 c 一、氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法 1.一般氧化還原反應(yīng)方程式的配平——化合價(jià)升降法 發(fā)生化合價(jià)變化的元素只有兩種,而且屬于不同的反應(yīng)物,這樣的氧化還原反應(yīng)的配平,首先從反應(yīng)物開始,根據(jù)化合價(jià)升降的總數(shù)相等先找出氧化劑和還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù),然后配出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù),進(jìn)而配出其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。如下面的化合價(jià)升降法的配平。 ①標(biāo)好價(jià):寫出反應(yīng)物、生成物的化學(xué)式,標(biāo)出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的元素的化合價(jià)。 ?。O3——O2↑+ O2↑+ 2H2O ②找變化:找出反應(yīng)前后元素化合價(jià)的變化。 ③求總數(shù):使化合價(jià)升高和降低的總數(shù)相等。 ④配系數(shù):依據(jù)質(zhì)量守恒,用觀察的方法配出其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),配平后,把短線改成等號(hào),即得C+4HNO3===CO2↑+4NO2↑+2H2O。 2.逆向配平法:部分氧化還原反應(yīng)、自身氧化還原反應(yīng)、歧化反應(yīng)一般從右邊著手配平,即從氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物開始配平。例如:S+KOH―→K2S+K2SO3+H2O 即得S+6KOH===2K2S+K2SO3+3H2O。 3.缺項(xiàng)配平法:對(duì)于“氧化還原反應(yīng)方程式缺項(xiàng)配平法”都是先確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù),再通過比較反應(yīng)物與生成物,確定缺項(xiàng)(一般為H2O,H+或OH-),最后觀察配平。 例如:實(shí)驗(yàn)室可由軟錳礦(主要成分為MnO2)制備KMnO4。方法如下,軟錳礦與過量的固體KOH和KClO3在高溫下反應(yīng),生成錳酸鉀(K2MnO4)和KCl…… 按照題意可寫出如下方程式: MnO2+KOH+KClO3―→K2MnO4+KCl+________ 配平含變價(jià)元素的物質(zhì)得3MnO2+6KOH+KClO3―→3K2MnO4+KCl 根據(jù)元素守恒比較反應(yīng)物和生成物可知左邊比右邊多O:15-12=3,左邊比右邊多H:6-0=0,肯定在生成物中有水,且化學(xué)計(jì)量數(shù)為3,即得3MnO2+6KOH+KClO3===3K2MnO4+KCl+3H2O。 4.三種元素之間的氧化還原反應(yīng)——整體歸一法 發(fā)生化合價(jià)變化的元素有三種,往往有兩種發(fā)生化合價(jià)變化的元素在同一種反應(yīng)物中,把其看作一個(gè)整體,找出化合價(jià)升降的總數(shù)并使與第三種元素化合價(jià)升降的總數(shù)相等,進(jìn)而找出氧化劑和還原劑的化學(xué)計(jì)量數(shù),然后配出氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù),進(jìn)而配出其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 例如FeS2+O2―→Fe2O3+SO2的反應(yīng)的配平,把FeS2作為一個(gè)整體,算出共升高11價(jià),氧氣降低4價(jià),最小公倍數(shù)44,確定FeS2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為4,O2化學(xué)計(jì)量數(shù)為11,得出4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2。 二、新情境下氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧 1.熟記常見的氧化劑、還原劑及對(duì)應(yīng)產(chǎn)物 氧化劑 Cl2 O2 濃H2SO4 HNO3 KMnO4(H+)、MnO2 Fe3+ KClO3、ClO- H2O2 還原產(chǎn)物 Cl- O2- SO2 NO或NO2 Mn2+ Fe2+ Cl- H2O 還原劑 I-(HI) S2-(H2S) CO、C Fe2+ NH3 SO2、SO H2O2 氧化產(chǎn)物 I2 S CO2 Fe3+ NO SO O2 2.氧化還原反應(yīng)中的離子反應(yīng)的配平五步驟 (1)根據(jù)題目的流程圖或題干信息,確定反應(yīng)物和部分生成物。判斷反應(yīng)中變價(jià)元素的化合價(jià)并利用元素化合價(jià)的升降判斷出氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物,并寫出下列的形式: (2)根據(jù)得失電子守恒的原理,配平氧化劑和還原劑、還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的系數(shù)。 (3)根據(jù)電荷守恒的原理,使反應(yīng)前后陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等。觀察兩邊電荷,根據(jù)溶液所處的環(huán)境補(bǔ)充其他反應(yīng)物或生成物,一般為水、酸(H+)或堿(OH-)。 (4)根據(jù)質(zhì)量守恒,反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變配平其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 (5)檢查,檢查質(zhì)量、電荷、電子得失是否守恒。 三、有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算 應(yīng)用得失電子守恒解題的一般步驟 1.“一找物質(zhì)” 找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。 2.“二定得失” 確定一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù))。 3.“三列關(guān)系” 根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出關(guān)系式。 n(氧化劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)|化合價(jià)變化值|=n(還原劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)|化合價(jià)變化值| 【例1】 氧化還原反應(yīng)方程式的配平 1.第一組(常規(guī)型) (1)__FeBr2+__Cl2===__FeCl3+__Br2 (2)__NaBO2+__SiO2+__Na+__H2===__NaBH4+__Na2SiO3 2.第二組(部分氧化或還原的反應(yīng)) (3)__HCl+__KClO3 ===__KCl+ __Cl2↑+__H2O (4)__KMnO4+__HCl(濃)===__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.第三組(歧化反應(yīng)→可用逆向配平法) (7)__NO2+__NaOH===__NaNO2+__NaNO3+__H2O (8)__P+__KOH+__H2O===__KH2PO2+__PH3 4.第四組(缺項(xiàng)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.第五組(離子的氧化還原反應(yīng)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(濃)===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↑+ 【提煉】 本題主要考查了幾類氧化還原反應(yīng)的配平方法和技巧,氧化還原配平的實(shí)質(zhì)是電子守恒,配平的方法是化合價(jià)升降法,使元素化合價(jià)升降的總價(jià)數(shù)相等。對(duì)于價(jià)態(tài)變化的反應(yīng),可根據(jù)具體情況采用不同的技巧。如“歸中反應(yīng)左邊配,歧化反應(yīng)右邊配,部分變價(jià)右邊配(反應(yīng)物某元素部分化合價(jià)變化,部分沒有變化),多元素變價(jià)整體配”。 【例2】 新情境下的氧化還原反應(yīng)方程式的書寫。 (1)已知在酸性介質(zhì)中FeSO4能將+6價(jià)鉻還原成+3價(jià)鉻。寫出Cr2O與FeSO4溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式:_________________________________________________。 (2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高純度的納米級(jí)Ag2O2。寫出該反應(yīng)的離子方程式:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)酸性KMnO4氧化廢水中Mn2+生成MnO2的離子方程式為____________________________________________________。 (4)將過碳酸鈉(2Na2CO33H2O2)溶于水配成溶液,加入適量稀硫酸,再加入足量KI,充分反應(yīng)后加入少量淀粉試劑,溶液呈藍(lán)色,其反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 【解析】 (1)產(chǎn)物為Cr3+和Fe3+,Cr元素化合價(jià)降低23,F(xiàn)e元素化合價(jià)升高1,故Fe2+前應(yīng)配6,即得Cr2O+6Fe2+―→2Cr3++6Fe3+。左邊電荷為+10,右邊電荷為+24,由于溶液為酸性,故在左邊應(yīng)有14個(gè)H+。最后再根據(jù)原子守恒,右邊配7個(gè)H2O。 (2)反應(yīng)中的氧化劑為NaClO,還原劑為-2價(jià)氧元素,氧化產(chǎn)物為Ag2O2,還原產(chǎn)物為Cl-。Ag++ClO-―→Ag2O2↓+Cl-。根據(jù)電子守恒配平可得,2Ag++ClO-+2OH-―→Ag2O2↓+Cl-,再根據(jù)原子守恒配平可得2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O。 (3)根據(jù)化合價(jià)升降法很容易判斷出MnO為氧化劑,還原劑為Mn2+,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為MnO2。根據(jù)電子守恒可配出3Mn2++2MnO―→5MnO2。再根據(jù)電荷守恒,溶液為酸性,右邊配4個(gè)H+。最后根據(jù)原子守恒,左邊配2個(gè)H2O。 (4)根據(jù)題目所給信息,氧化劑為H2O2,還原劑為KI中-1價(jià)的碘元素。氧化產(chǎn)物為I2,還原產(chǎn)物為H2O。根據(jù)電子守恒,KI系數(shù)應(yīng)配2。再根據(jù)原子守恒,可配出另外的反應(yīng)物和生成物分別為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 【提煉】 新情景下氧化還原反應(yīng)方程式的書寫主要考查學(xué)生根據(jù)題給信息理解氧化還原反應(yīng)概念和實(shí)質(zhì)的能力,能夠更好地避免學(xué)生死記硬背、不能靈活運(yùn)用知識(shí)的現(xiàn)象。這類試題陌生度大、綜合性強(qiáng),是浙江省選考的熱點(diǎn)之一。解答這類試題可以采用“四步三守恒”法:第一步,根據(jù)題給信息分析、推斷出反應(yīng)的氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物;第二步,根據(jù)電子守恒配平氧化劑、還原劑和氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù);第三步,根據(jù)電荷守恒,配平帶電微粒的系數(shù);第四步,根據(jù)原子守恒方程式配平其余物質(zhì)的系數(shù)。如果不是離子方程式,可以略去第三步。 【例3】 硒與硫是同一主族元素,二氧化硒(SeO2)是一種氧化劑,其被還原后的單質(zhì)硒可能成為環(huán)境污染物,通過與濃HNO3或濃H2SO4反應(yīng)生成SeO2以回收Se。完成下列填空: (1)Se和濃HNO3反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO和NO2,且NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1,寫出Se和濃HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式:_________________________________。 (2)已知:Se+2H2SO4(濃)===2SO2↑+SeO2+2H2O;2SO2+SeO2+2H2O===Se+2SO+4H+,則SeO2、H2SO4(濃)、SO2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是__________________________________。 (3)回收得到的SeO2的含量,可以通過下面的方法測定: ①____SeO2+____KI+____HNO3===____Se+____I2+____KNO3+____H2O ②I2+2Na2S2O3===Na2S4O6+2NaI 配平方程式①,用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。 (4)實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)確稱量SeO2樣品0.150g,消耗了0.2000molL-1的Na2S2O3溶液25.00mL,所測定的樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 【解析】 (1)利用題中信息可知Se與濃HNO3反應(yīng),Se被氧化為+4價(jià)的H2SeO3,HNO3還原為NO與NO2,生成NO與NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1,即二者計(jì)量系數(shù)比為1∶1,令二者系數(shù)為1,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知,Se的系數(shù)為(13+11)/4=1,故反應(yīng)方程式為Se+2HNO3(濃)===H2SeO3+NO↑+NO2↑。(2)在氧化還原反應(yīng)中,氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的,所以根據(jù)反應(yīng)的方程式可知,SeO2、H2SO4(濃)、SO2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是H2SO4(濃)>SeO2>SO2。(3)反應(yīng)①中I-失去電子生成I2,共升高2價(jià),SeO2中+4價(jià)Se得到電子還原為單質(zhì)Se,共降低4價(jià),化合價(jià)升降最小公倍數(shù)為4,故KI的系數(shù)為4,I2的系數(shù)為2,SeO2、Se的系數(shù)都是1,KNO3的系數(shù)為4,H2O的系數(shù)為2,配平并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為:SeO2+4KI4e-+4HNO3===Se+2I2+4KNO3+2H2O。 (4)根據(jù)反應(yīng)的方程式可知SeO2~2I2~4Na2S2O3,消耗的n(Na2S2O3)=0.2000mol/L0.025 L=0.005 mol,根據(jù)關(guān)系式計(jì)算樣品中n(SeO2)=0.005 mol1/4=0.00125mol,故SeO2的質(zhì)量為0.00125mol111g/mol=0.138 75 g,所以樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.138 75 g/0.1500g)100%=92.50%。 【答案】 (1)Se+2HNO3(濃)===H2SeO3+NO↑+NO2↑ (2)H2SO4(濃)>SeO2>SO2 (3)1 4 4 1 2 4 2 SeO2+4KI4e-+4HNO3===Se+2I2+4KNO3+2H2O (4)92.50% 【提煉】 本題涉及的知識(shí)點(diǎn)有氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、配平、氧化劑強(qiáng)弱的判斷,氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移情況的分析與表示,以及氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算。在解題過程中,要牢記氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性。配平和計(jì)算時(shí)要注意靈活運(yùn)用電子得失守恒原理,把握反應(yīng)的實(shí)質(zhì),使得失電子總數(shù)相等。 【例4】 Cl2與NaOH溶液反應(yīng)可生成NaCl、NaClO和NaClO3,c(Cl-)和c(ClO-)的比值與反應(yīng)的溫度有關(guān),用24gNaOH配成的250mL溶液,與Cl2恰好完全反應(yīng)(忽略Cl2與水的反應(yīng)、鹽類的水解及溶液體積變化)。 (1)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為________molL-1。 (2)某溫度下,反應(yīng)后溶液中c(Cl-)=6c(ClO-),則溶液中c(ClO-)=________molL-1。 【解析】 (1)24gNaOH的物質(zhì)的量為0.6mol,溶液體積為250mL,故c(NaOH)==2.4molL-1。 (2)根據(jù)題意,設(shè)反應(yīng)后溶液中c(Cl-)=a,c(ClO-)=b,c(ClO)=c,根據(jù)電荷守恒得c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(ClO),則a+b+c=2.4molL-1,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒a=b+5c以及題給信息a=6b,解得a=1.8molL-1,b=0.3molL-1,c=0.3molL-1。 【答案】 (1)2.4 (2)0.3 【提煉】 氧化還原反應(yīng)的計(jì)算要避免簡單地根據(jù)方程式計(jì)算,要學(xué)會(huì)進(jìn)行整體分析,運(yùn)用守恒的方法來解答問題。溶液中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),既存在電子守恒,也存在電荷守恒,運(yùn)用整體分析法,可以避免具體的方程式復(fù)雜分析,找出過程中得失電子的微粒、反應(yīng)結(jié)束后溶液中存在的陰、陽離子,直接根據(jù)電子和電荷守恒求解所給問題。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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