1.3.4 氧化还原方程式的配平与相关计算（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019）

第4课时 氧化还原方程式的配平与相关计算 目录 综合融通(一)——氧化还原方程式的配平 综合融通(二)——氧化还原反应的计算 课时跟踪检测 2 氧化还原方程式的配平 综合融通(一) (一)配平原则与一般步骤 1．氧化还原反应方程式配平的基本原则 得失电子 守恒 氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数 质量守恒 反应前后原子的种类和个数不变 电荷守恒 离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等 2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤 (1)标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出反应前后变价元素的化合价。 (2)列变化：标出反应前后元素化合价的变化值。 (3)求总数：通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。 (4)配系数：确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，观察法配平其他物质的化学计量数。 C＋4HNO3(浓)——4NO2↑＋CO2↑＋2H2O (5)查守恒：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把单线改成等号，标注反应条件。 4 5 4 6 1 2 1 2 2 (二)配平常见类型与方法 类型1　逆向配平 氧化剂与还原剂为同一物质的歧化反应，可用逆向配平法。 [对点训练] 2．(1)__Cl2＋__NaOH===__NaCl＋__NaClO＋__H2O (2)__I2＋__KOH===__KI＋__KIO3＋__H2O 1 2 1 1 1 3 6 5 1 3 类型2　补加配平 部分被氧化或还原物质参与的氧化还原方程式配平时，首先确定被氧化或还原物质的化学计量数，然后利用原子守恒法补加未被氧化或还原物质的化学计量数，最后确定最终化学计量数。 1 4 1 2 2 1 4 1 1 2 类型3　电荷守恒配平 对于涉及离子反应的氧化还原反应的方程式，首先利用电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数，再利用电荷守恒法配平其他离子的化学计量数。 2 1 2 2 1 4 5 2 16 10 2 8 类型4　缺项配平 一般缺的是酸(H＋)、碱(OH－)、H2O (1)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＋，生成物一般加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一般加水，然后两边电荷数进行配平。 (2)当化学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。 (3)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式： 2 5 6H＋ 2 5 8 5 2 4 5 1 8H＋ 5 2 14 H＋ 5 5 2 7 H2O 氧化还原反应的计算 综合融通(二) √ |思维建模|电子守恒法的解题流程　 √ √ 3．已知OCN－中氮元素显－3价，在反应OCN－＋OH－＋Cl2―→CO2＋N2＋Cl－＋H2O(未配平)中，如果有6个Cl2完全反应，则被氧化的OCN－的微粒数是(　 ) A．2 B．3 C．4 D．6 解析：由得失电子守恒2×N(Cl2)＝3×N(OCN－)，可知6分子Cl2完全反应有4个OCN－被氧化。 √ 4．(1)在氧化还原反应：3S＋6KOH===K2SO3＋2K2S＋3H2O中，被氧化与被还原的硫原子数目之比是________。 (2)在反应2H2O＋Cl2＋SO2===H2SO4＋2HCl中，氧化产物和还原产物的质量之比为________。 (3)在反应2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O中，氧化剂与还原剂个数之比为________。 1∶2 98∶73 1∶5 课时跟踪检测 (选择题每小题3分，本检测满分70分) 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 1．铝与稀硝酸发生反应的化学方程式为Al＋HNO3(稀)―→Al(NO3)3＋NO↑＋H2O(未配平)，若配平方程式后，HNO3的化学计量数应该是(　 ) A．2　　　　　　　　　　 B．4 C．6 D．8 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 解析：根据得失电子守恒和原子守恒，可配平该反应为Al＋4HNO3(稀)===Al(NO3)3＋NO↑＋2H2O，则HNO3的化学计量数应该是4，B项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2．某反应的化学方程式为aFeCl2＋bKNO3＋cHCl===dFeCl3＋eKCl＋fX＋gH2O，若b＝1，d＝3，则X的化学式为(　 ) A．N2 B．NO C．NO2 D．NH4Cl 解析：根据原子守恒：a＝d＝3、e＝b＝1，根据氯原子守恒得，c＝4，再由氢原子守恒得，g＝2，最后根据N、O原子守恒，推出X的化学式为NO。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 A．该反应的还原剂是Cl－ B．每生成1个N2分子，转移3个电子 C．参与反应的氧化剂与还原剂的个数比为2∶3 D．反应后溶液的酸性明显增强 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 7．被称为万能还原剂的NaBH4 (NaBH4中H为－1价)能溶于水并和水发生反应：NaBH4＋2H2O ===NaBO2＋4H2↑，下列有关该反应的说法正确的是(　 ) A．NaBH4既是氧化剂又是还原剂 B．NaBH4是氧化剂，H2O是还原剂 C．硼元素被氧化，氢元素被还原 D．被氧化的元素与被还原的元素质量比为1∶1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 解析：NaBH4中氢元素的化合价升高而被氧化，NaBH4是还原剂，水中氢元素的化合价降低而被还原，水是氧化剂，氧化剂和还原剂中氢元素的化合价变化数值相同，被氧化的元素与被还原的元素质量比为1∶1。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 9．把图2中的物质补充到图1中，可得到一个完整的氧化还原型离子方程式(未配平)。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 6 1 7 3 1 1 7 3 2 4 3 2 5 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 11．(8分)某反应体系有反应物和生成物共7种物质：O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中的H2O2只发生如下过程：H2O2―→O2。试回答下列问题： (1)该反应中的氧化剂是________。 (2)该反应中，发生还原反应的过程是__________________。 KMnO4 KMnO4―→MnSO4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)该反应中，氧化产物与还原产物的化学计量数之比是________，写出配平的化学方程式：________________________________________ _______________________________。 5∶2 2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4=== K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 3 12．(10分)(2024·南昌一中月考)用氯气(Cl2)消毒过的自来水中常残留有一定量的氯气，因此不能直接用于饲养金鱼，但向水中加入适量Na2SO3后，能有效改善水质，降低水中的氯气对鱼的危害。已知HClO中Cl为＋1价。 反应①：Cl2＋H2O===HClO＋HCl； 反应②：Na2SO3＋Cl2＋H2O―→Na2SO4＋HCl(未配平)。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 请回答下列问题： (1)Na2SO3中S元素的化合价为________价。 解析：Na2SO3中Na元素和O元素分别为＋1价和－2价，由化合物中各元素的化合价代数和为0，可知S元素为＋4价。 ＋4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)用双线桥法表示反应①中电子的转移方向和数目： __________________。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)将反应②配平：__________________________________，该反应的还原剂是______________(填化学式，下同)，氧化产物是________。 解析：根据反应前后S、Cl元素的化合价变化，利用化合价升降法可配平该反应为Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl；其中还原剂为Na2SO3，氧化产物为Na2SO4。 Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl Na2SO3 Na2SO4 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (4)将反应②改写成离子方程式： ____________________________________。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 高阶思维训练(选做题) 13．(9分)凡是养鱼的人都知道一种很不错的消毒剂，这就是被称为当今第四代消毒产品的二氧化氯。其属于A1级别安全高效消毒剂，并且可以在极低的浓度下对病菌有杀灭作用，功效显而易见。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 KClO3和浓盐酸在一定温度下反应生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为 (1)请完成该化学方程式并配平。 解析：氧化还原反应方程式的配平可从电子得失相等和原子守恒两个方面来完成。注意不交叉规律的使用。 13 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 3 (2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是________(填序号)。 ①只有还原性 ②还原性和酸性 ③只有氧化性 ④氧化性和酸性 解析：反应中浓盐酸一部分转化成Cl2表现还原性，一部分转化成KCl表现酸性。 ② (3)产生1分子Cl2，转移的电子为________个。 2 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 14．(12分)(2024·广州秀全中学月考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，比Cl2、O2、ClO2、KMnO4氧化性更强，无二次污染，工业上是先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，使高铁酸钾析出。 (1)干法制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。 ①该反应中的还原剂是________________。 FeSO4、Na2O2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ②简要说明K2FeO4作为水处理剂时，在水处理过程中所起的作用：________________________________________________________ _____________________。 解析：①反应中Fe元素的化合价升高，O元素的化合价既升高又降低，则氧化剂为Na2O2，还原剂为FeSO4和Na2O2。②K2FeO4中Fe元素的化合价为＋6价，具有强氧化性，且还原产物Fe3＋能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附除去水中的悬浮杂质。 高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒；生成的Fe3＋能水解生成 胶体吸附悬浮物而净水 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ①写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式：______________________________________________。 ②低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，其原因是________________________________________。 低温下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的小 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O [对点训练] 1．配平下列化学方程式。 (1)__NH3＋__O2__NO＋__H2O (2)__C＋__H2SO4(浓)__CO2↑＋__SO2↑＋___H2O [对点训练] 3．(1)__Cu＋__HNO3(浓)===__Cu(NO3)2＋__NO2↑＋__H2O (2)__MnO2＋__HCl(浓)__MnCl2＋__Cl2↑＋__H2O [对点训练] 4．(1)__Fe3＋＋__SO2＋__H2O===__Fe2＋＋___SO＋__H＋ (2)__C2O＋__MnO＋__H＋===__CO2↑＋__Mn2＋＋__H2O [对点训练] 5．(1)__MnO＋__H2O2＋________===___Mn2＋＋__O2↑＋___H2O (2)__Mn2＋＋___ClO＋__H2O===__MnO2↓＋__Cl2↑＋________ MnO 典例导学　 [典例]　一定条件下，当溶液中XO与H2O2分子个数比恰好为2∶5时，溶液中XO被还原为较低价态，则X元素的化合价变为(　 ) A．＋2 B．＋3 C．＋4 D．＋5 [解析]　H2O2恰好将XO还原，反应中H2O2变成O2，O元素的化合价由－1价升高为0价，则X的化合价降低，设元素X在还原产物中的化合价为＋x，由得失电子守恒可知，2×(7－x)＝5×2×(1－0)，解得x＝2。 [对点训练] 1．(2024·甘肃酒泉四校联考)已知：5R2O＋2MnO＋ H＋―→10RO2＋2Mn2＋＋H2O(未配平)，则R2O中x的值为(　 ) A．1 B．2 C．3 D．4 解析：根据方程式可知，Mn元素的化合价由＋7降低为＋2，设R2O中R元素的化合价为a，R元素的化合价由a升高为＋4，根据得失电子守恒，10(4－a)＝2(7－2)，a＝3，则2×(＋3)＋(－2)×4＝－x，即x＝2。 2．某氧化剂中，起氧化作用的是X2O，在溶液中2个X2O恰好能氧化6个SO，则X2O的还原产物中X元素的化合价为(　 ) A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4 解析： 6个SO被完全氧化生成SO，失去电子6×2＝12个，设X2O的还原产物中X元素的化合价为x，根据氧化还原反应中得失电子守恒可知2×2×(6－x)＝12，解得x＝＋3。 3．在焊接铜器时可用NH4Cl溶液除去铜器表面的氧化铜以便焊接，其反应为CuO＋NH4ClCu＋CuCl2＋N2↑＋H2O(未配平)。下列说法正确的是(　 ) A．反应中被氧化和被还原的元素分别为Cu和N B．配平后，CuO和NH4Cl的化学计量数之比为1∶2 C．反应中生成2个N2分子时，转移电子数为6 D．该反应中被还原的CuO占参与反应的CuO的 解析：部分Cu元素由＋2价降低到0价，N元素由－3价升高到0价，则Cu元素被还原，N元素被氧化，A错误；根据得失电子守恒和原子守恒配平可得4CuO＋2NH4Cl3Cu＋CuCl2＋N2↑＋4H2O，则CuO和NH4Cl的化学计量数之比为2∶1，B错误；N元素的化合价由－3价升高到0价，则生成2个N2分子时，转移电子数为12，C错误；根据配平后的化学方程式可知，4个CuO参与反应时，有3个CuO被还原为Cu，故被还原的CuO占参与反应的CuO的，D正确。 4．酸性高锰酸钾溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式是MnO＋NO＋______―→Mn2＋＋NO＋H2O(未配平)。下列叙述正确的是(　 ) A．该反应中NO被还原 B．反应过程中溶液中的H＋被消耗 C．生成6个水分子时，转移10个电子 D．横线上的粒子是OH－ 解析：该反应中N元素由＋3价升至＋5价，故NO失电子被氧化，A项错误；根据原子守恒和电荷守恒知，方程式中缺少的微粒是H＋，即反应消耗溶液中的H＋，B项正确，D项错误；根据得失电子守恒、电荷守恒可知，配平的离子方程式为2MnO＋5NO＋6H＋===2Mn2＋＋5NO＋3H2O，生成6个水分子时转移20个电子，C项错误。 5．(2024·福州高一期末)某离子反应中涉及H2O、ClO－、NH、H＋、N2、Cl－六种微粒。其中N2的分子数随时间变化的曲线如图所示。下列判断正确的是(　 ) 解析：由曲线变化图可知，随反应进行N2的分子数增多，故N2是生成物，则NH是反应物，N元素的化合价升高，具有氧化性的ClO－为反应物，由氯原子守恒可知Cl－是生成物，则反应的离子方程式应为3ClO－＋2NH===N2↑＋3H2O＋3Cl－＋2H＋。由离子方程式可知，N元素的化合价升高，则反应的还原剂为NH，A错误；N元素的化合价由－3价升高到0价，则每生成1个N2分子，转移6个电子，B错误；由离子方程式可知氧化剂和还原剂的个数之比为3∶2，C错误；反应生成H＋，故反应后溶液酸性增强，D正确。 6．在酸性条件下，可发生如下反应：ClO＋2M3＋＋4H2O===M2O＋Cl－＋8H＋，则M2O中M的化合价是(　 ) A．＋4 B．＋5 C．＋6 D．＋7 解析： ClO―→Cl－，得到6e－，则2M3＋―→M2O，失去6e－，每个M原子失去3e－，M的化合价升高3价，即由＋3价升高到＋6价。 8．已知氯气和NaOH溶液在一温度下能发生化学反应，其方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O,3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合溶液，经测定ClO－与ClO的个数比为3∶1，则氯气与氢氧化钠反应时，被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数比为(　 ) A．21∶5 B．11∶3 C．3∶1 D．2∶1 解析： Cl2生成ClO－与ClO是被氧化的过程，化合价分别由0价升高为＋1价和＋5价， ClO－与ClO的个数之比为3∶1，则可设ClO－为3个，ClO为1个，被氧化的Cl共为3＋1＝4; Cl2生成NaCl是被还原的过程，化合价由0价降低为－1价，被还原的Cl的物质的量为3＋5＝8，所以被还原的氯和被氧化的氯个数之比为8∶4＝2∶1。 对该氧化还原反应型离子方程式，说法不正确的是(　 ) A．IO做氧化剂具有氧化性 B．氧化剂和还原剂的个数之比为5∶2 C．若有2个Mn2＋参加反应时则转移电子的个数为10 D．氧化性：MnO>IO 解析：已知锰离子是反应物，反应后生成高锰酸根离子，则锰离子失电子做还原剂，含有碘元素的离子在反应中做氧化剂，碘元素应该得电子化合价降低，所以IO是反应物，IO是生成物，根据元素守恒知，水是反应物，该反应的离子方程式为2Mn2＋＋5IO＋3H2O===2MnO＋5IO＋6H＋，据此进行解答。IO在反应中得电子做氧化剂，故A正确； 氧化剂和还原剂的个数之比为5∶2，故B正确；若有2个Mn2＋参加反应，则转移电子的个数为2×(7－2)＝10，故C正确；氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性；该反应中氧化剂为IO，氧化产物为MnO，所以氧化性：MnO<IO，故D错误。 10．(4分)配平下列化学方程式或离子方程式。 (1)__FeSO4＋__K2Cr2O7＋__H2SO4===__Fe2(SO4)3＋__Cr2(SO4)3＋__K2SO4＋__H2O (2)__ClO－＋__Fe(OH)3＋__OH－===__Cl－＋__FeO＋__H2O 解析：由于H2O2发生的变化为H22―→2，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，则KMnO4为氧化剂，KnO4―→nSO4，发生还原反应，还原产物为MnSO4，每生成1个O2分子，失去2个电子，而KMnO4转化成MnSO4时Mn元素的化合价降低5价，即Mn得到电子数为5，故氧化产物与还原产物的化学计量数之比为5∶2。 解析：反应①中Cl元素的化合价既有升高又有降低，即Cl2既是氧化剂又是还原剂，其电子转移的方向和数目用双线桥法表示为。 解析：根据反应②可写出该反应的离子方程式为SO＋Cl2＋H2O===SO＋2H＋＋2Cl－。 SO＋Cl2＋H2O===SO＋2H＋＋2Cl－ KClO3＋HCl(浓)KCl＋ClO2↑＋Cl2↑＋_________________________________________________________ 2KClO3＋4HCl(浓)2KCl＋2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O (2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒：Fe(OH)3、ClO－、OH－、FeO、Cl－、H2O。 4OH－＋2Fe(OH)3＋3ClO－===3Cl－＋2FeO＋5H2O 解析：①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)，结合物质的性质可知，氢氧化铁被氧化，该离子反应为4OH－＋2Fe(OH)3＋3ClO－===3Cl－＋2FeO＋5H2O。②低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，可知该温度下高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小。 $$