内容正文:
微课时突破2 综合深化解重难(氧化还原反应中的计算与方程式的配平)
题型(一) 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
[典例] (2022·山东等级考·节选)现有含少量杂质的FeCl2·nH2O,为测定n值进行如下实验:
实验Ⅰ:称取m1 g样品,用足量稀硫酸溶解后,用c mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+达终点时消耗V mL(滴定过程中Cr2O转化为Cr3+,Cl-不反应)。
实验Ⅱ:另取m1 g样品,利用上述装置与足量SOCl2反应后,固体质量为m2 g。
则n=________。
[解析] 滴定过程中Cr2O将Fe2+氧化成Fe3+,自身被还原成Cr3+,反应的离子方程式为6Fe2++Cr2O+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O,则m1 g样品中n(FeCl2)=6n(Cr2O)=6cV×10-3 mol;m1 g样品中结晶水的质量为(m1-m2)g,结晶水物质的量为mol,n(FeCl2)∶n(H2O)=1∶n=(6cV×10-3 mol)∶ mol,解得n=。
[答案]
[思维建模] 守恒法解题的思维流程
[全训题点考法]
考法(一) 确定元素价态或物质组成
1.某氧化剂中,起氧化作用的是X2O,在溶液中0.2 mol该离子恰好能使0.6 mol的SO完全氧化,则X2O还原后X的化合价为( )
A.+3 B.+2
C.+5 D.+4
解析:选A 在该氧化还原反应中,SO转化为SO,设X2O还原后X的化合价为n,则依据得失电子守恒,可建立等量关系式:2(6-n)×0.2 mol=(6-4)×0.6 mol,n=+3。
2.铁酸盐MFe2O4与H2在高温下反应生成新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3<x<4,M=Mn、Zn、Ni,均显+2价)。已知铁酸盐(MFe2O4)被H2高温还原时,发生反应的MFe2O4与H2的物质的量之比为2∶1。下列说法不正确的是( )
A.MFe2Ox是还原产物
B.MFe2Ox中+2价铁和+3价铁的物质的量之比为1∶3
C.x=3.5
D.若反应中消耗H2(标准状况下)33.6 L,则转移的电子为3 mol
解析:选B 由“铁酸盐(MFe2O4)被H2高温还原时”可知,反应中MFe2O4得电子被还原,MFe2Ox为还原产物,A正确;反应的化学方程式为2MFe2O4+H22MFe2Ox+H2O,由物料守恒可知2x+1=2×4,x=3.5,则MFe2O3.5中,Fe元素的平均化合价为=2.5,则MFe2Ox中+2价铁与+3价铁的物质的量之比为1∶1,B错误,C正确;n(H2)==1.5 mol,转移电子1.5 mol×2=3 mol,D正确。
考法(二) 多元素之间得失电子守恒问题
3.在反应3BrF3+5H2O===9HF+Br2+HBrO3+O2↑中,若有5 mol H2O参加反应,被水还原的溴为( )
A.1 mol B. mol
C. mol D.2 mol
解析:选C 设被水还原的溴(BrF3)的物质的量为x,5 mol H2O参加反应,失去电子4 mol,根据得失电子守恒得:3x=4 mol,x= mol。
4.在P+CuSO4+H2O―→Cu3P+H3PO4+H2SO4(未配平)的反应中,7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为________ mol。生成1 mol Cu3P时,参加反应的P的物质的量为________mol。
解析:设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x;生成1 mol Cu3P时,被氧化的P的物质的量为y,根据得失电子守恒得:7.5 mol×(2-1)=x×(5-0),x=1.5 mol。1 mol×3×(2-1)+1 mol×[0-(-3)]=y×(5-0),y=1.2 mol,所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol+1 mol=2.2 mol。
答案:1.5 2.2
考法(三) 多步反应得失电子守恒问题
5.三氯化铬(CrCl3)是化学合成中的常见物质,工业上用铬酸钠(Na2CrO4)来制备。某兴趣小组用实验室中的红矾钠(Na2Cr2O7)为原料来制备CrCl3,流程如下:
已知:a.CrCl3·6H2O不溶于乙醚,易溶于水、乙醇,易水解。
b.CrCl3·6H2O易升华,在高温下能被氧化。
[测定三氯化铬质量分数]
称取样品0.300 0 g,加水溶解并定容于250 mL容量瓶中。移取25.00 mL于碘量瓶(一种带塞的锥形瓶)中,加热至沸腾后加入1 g Na2O2,充分加热煮沸,适当稀释,然后加入过量2 mol·L-1H2SO4至溶液呈强酸性,此时铬以Cr2O存在,再加入1.1 g KI,加塞摇匀,充分反应后铬完全以Cr3+存在,于暗处静置5 min后,加入1 mL淀粉溶液