内容正文:
第一章 物质及其变化
第五讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
第一章 物质及其变化
高考总复习 化学
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目录
contents
Part
01
考点一
课时达标素养(五)
Part
06
高考真题集训
Part
04
第一章 物质及其变化
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课时达标素养(五)
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高考目标定位 1.掌握氧化还原反应的配平方法。2.整合有效信息书写氧化还原反应方程式。
考点一 氧化还原反应方程式的配平
1.配平的三原则
2.配平的五步骤
1.正向配平。
(1) HCl(浓)+ MnO2 eq \o(=====,\s\up15(△)) Cl2↑+ MnCl2+ H2O
(2) Cu+ HNO3(稀)=== Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O
(3) KI+ KIO3+ H2SO4=== I2+ K2SO4+ H2O
(4) MnO eq \o\al(-,4)+ H++ Cl-=== Mn2++ Cl2↑+ H2O
答案 (1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4
(3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2 5 8
2.逆向配平。
(1) S+ KOH=== K2S+ K2SO3+ H2O
(2) P4+ KOH+ H2O=== K3PO4+ PH3↑
答案 (1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
3.整体配平法。
(1) FeS2+ O2 eq \o(=====,\s\up7(高温)) Fe2O3+ SO2
(2) P+ CuSO4+ H2O=== Cu3P+ H3PO4+ H2SO4
答案 (1)4 11 2 8 (2)11 15 24 5 6 15
4.有机物参与反应的配平。
(1) KClO3+ H2C2O4+ H2SO4=== ClO2↑+ CO2↑+ KHSO4+ H2O
(2) C2H6O+ KMnO4+ H2SO4=== K2SO4+ MnSO4+ CO2↑+ H2O
答案 (1)2 1 2 2 2 2 2 (2)5 12 18 6 12 10 33
5.缺项配平。
(1) ClO-+ Fe(OH)3+ === Cl-+ FeO eq \o\al(2-,4)+ H2O
(2) MnO eq \o\al(-,4)+ H2O2+ === Mn2++ O2↑+ H2O
(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:
KNaBiO3+KMn2++K ===KNa++KBi3++K +K
答案 (1)3 2 4OH- 3 2 5 (2)2 5 6H+ 2 5 8 (3)5 2 14 H+ 5 5 2 MnO eq \o\al(-,4) 7 H2O
【题后归纳】 缺项配平的原则和流程
1.补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下
缺H或多O补H2O,少O补OH-
2.配平的思维流程
考点二 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1.电子守恒法原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
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,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.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1∶16,则x值是( )
A.2 B.3
C.4 D.5
答案 D
解析 Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,S元素化合价由- eq \f(2,x)升高为+6,而NaClO被还原为NaCl,Cl元素化合价由+1价降低为-1价,反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,根据电子转移守恒,则:x× eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2,x)))))=16×[1-(-1)],解得:x=5,答案为D。
2.氯酸是一种强酸,浓度超过40%时会发生分解,该反应可表示为aHClO3―→bO2↑+cCl2↑+dHClO4+eH2O,下列有关说法不正确的是( )
A.由反应可确定氧化性:HClO3>O2
B.由非金属性:Cl>S,可推知酸性:HClO3>H2SO4
C.若氯酸分解所得1 mol混合气体的质量为45 g,则反应的化学方程式可表示为3HClO3===2O2↑+Cl2↑+HClO4+H2O
D.若化学计量数a=8,b=3,则生成3 mol O2时该反应转移20 mol电子
答案 B
解析 根据非金属性只能比较最高价含氧酸的酸性强弱,故B错误。
3.磷化铝(AlP)和磷化氢(PH3)都是粮食储备常用的高效熏蒸杀虫剂。
(1)磷元素位于元素周期表第 周期 族。AlP遇水蒸气会发生反应放出PH3气体,该反应的另一种产物的化学式为 。
(2)PH3具有强还原性,能与CuSO4溶液反应,配平该反应的化学方程式:KCuSO4+KPH3+KH2O===KCu3P↓+KH3PO4+KH2SO4
(3)工业制备PH3的流程如图所示。
①黄磷和烧碱溶液反应的化学方程式为 。
次磷酸属于 (填“一”“二”或“三”)元酸。
②若起始时有1 mol P4参加反应,则整个工业流程中共生成 mol PH3。(不考虑产物的损失)
答案 (1) 三 ⅤA Al(OH)3
(2)24,11,12,8,3,24
(3)①P4+3NaOH+3H2O===PH3↑+3NaH2PO2 一 ②2.5
解析 (1)P处于第三周期,ⅤA族,AlP遇水蒸气会发生反应放出PH3气体,根据元素守恒,确定该反应的另一种产物是Al(OH)3。(2)该方程式中Cu价态由+2→+1,P价态由-3→+5,为保证化合价升降数相等,Cu3P与H3PO4计量数分别为8、3, CuSO4的系数是24, H2SO4系数是24,根据元素守恒,得到:24CuSO4+11PH3+12H2O===8Cu3P↓+3H3PO4+24H2SO4。(3)①根据图示信息:黄磷和烧碱溶液反应生成PH3、NaH2PO2,方程式为P4+3NaOH+3H2O===PH3↑+3NaH2PO2,因为NaOH过量,所以NaH2PO2是正盐,因此次磷酸属于一元酸。②根据P4+3NaOH+3H2O===PH3↑+3NaH2PO2;2NaH2PO2+H2SO4===Na2SO4+2H3PO2;2H3PO2===PH3↑+H3PO4,可知P4~2.5PH3,若起始时有1 mol P4参加反应,则整个工业流程中共生成2.5 mol PH3。
1.(2023·湖南高考)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是( )
A.S2O eq \o\al(2-,3)和SO eq \o\al(2-,4)的空间结构都是正四面体形
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的 eq \f(n(O2),n(H2O)):Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
答案 D
解析 A.S2O eq \o\al(2-,3)的中心S原子形成的4个σ键的键长不一样,故其空间结构不是正四面体形,A错误;B.As2S3中As的化合价为+3价,反应Ⅰ产物As2O3中As的化合价为+3价,故该过程中As没有被氧化,B错误;C.根据题给信息可知,反应Ⅰ的方程式为2As2S3+6O2+3H2O eq \o(=====,\s\up15(紫外光))2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ的方程式为As2S3+7O2+6H2O eq \o(=====,\s\up15(自然光))2H3AsO4+3H2SO4,则反应 Ⅰ 和 Ⅱ 中,参加反应的 eq \f(n(O2),n(H2O)):Ⅰ>Ⅱ,C错误;D.As2S3中As为+3价,S为-2价,在经过反应Ⅰ后,As的化合价没有变,S变为+2价,则1 mol As2S3失电子3×4 mol=12 mol;在经过反应Ⅱ后,As变为+5价,S变为+6价,则1 mol As2S3失电子2×2 mol+3×8 mol=28 mol,故反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7,D正确。
2.(2022·湖南高考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的NO eq \o\al(-,2)转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中NO eq \o\al(-,2)发生氧化反应
B.a和b中转移的e-数目相等
C.过程 Ⅱ 中参与反应的n(NO)∶n(NH eq \o\al(+,4))=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO eq \o\al(-,2)+NH eq \o\al(+,4)===N2↑+2H2O
答案 D
解析 过程Ⅰ发生的是还原反应,A项错误;由以上分析知,a、b中转移电子数目不相等,B项错误;过程Ⅱ中参加反应的n(NO)与n(NH eq \o\al(+,4))之比为1∶1,C项错误;由图知,总反应为NH eq \o\al(+,4)+NO eq \o\al(-,2)===N2↑+2H2O,D项正确。
3.(2024·浙江6月选考)利用CH3OH 可将废水中的NO eq \o\al(-,3)转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:H++CH3OH+NO eq \o\al(-,3)―→X+CO2+H2O (未配平)。下列说法正确的是( )
A.X表示NO2
B.可用O3替换CH3OH
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为6∶5
D.若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2NA (NA 表示阿伏加德罗常数的值)
答案 C
解析 A.由题中信息可知,利用CH3OH 可将废水中的NO eq \o\al(-,3)转化为对环境无害的物质X后排放,则X表示N2,NO2仍然是大气污染物,A不正确;B.CH3OH 中C元素的化合价由-2价升高到+4价,CH3OH 是该反应的还原剂,O3有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用O3替换CH3OH,B不正确;C.该反应中,还原剂CH3OH 中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,氧化剂NO eq \o\al(-,3)中N元素的化合价由+5价降低到0价,降低了5个价位,由电子转移守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶5,C正确;D.CH3OH 中C元素的化合价由-2价升高到+4价,升高了6个价位,若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,即生成0.5 mol CO2,反应转移的电子数为0.5×6=3NA,D不正确;综上所述,本题选C。
4.(2024·黑吉辽高考)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au 颗粒被FeS2、FeAsS 包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要溶质为 (填化学式)。
(2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为__________。
答案 (1)CuSO4
(2)4FeS2+15O2+2H2O eq \o(=====,\s\up15(细菌))4Fe3++8SO eq \o\al(2-,4)+4H+
解析 (1)“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要成分为CuSO4;
(2)“细菌氧化”的过程中,FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和SO eq \o\al(2-,4),离子方程式为:4FeS2+15O2+2H2O eq \o(=====,\s\up7(细菌))4Fe3++8SO eq \o\al(2-,4)+4H+。
5.(2023·北京高考)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,MnO2的氧化性强于Fe3+。
(1)“浸银”时,使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂,将Ag2S中的银以[AgCl2]-形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整。
KFe3++Ag2S+K ⥫⥬K +2[AgCl2]-+S
KFe3++Ag2S+K ⥫⥬K +2[AgCl2]-+S
②结合平衡移动原理,解释浸出剂中Cl-、H+的作用:___________
(2)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂,该步反应的离子方程式有________________
答案 (1)①2Fe3++Ag2S+4Cl-⥫⥬2Fe2++2[AgCl2]-+S ②Cl-是为了与Ag2S电离出的Ag+结合生成[AgCl2]-,使平衡正向移动,提高Ag2S的浸出率;H+是为了抑制Fe3+水解,防止生成Fe(OH)3沉淀
(2)2[AgCl2]-+Fe===Fe2++2Ag+4Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+
解析 (1)①Ag2S中S元素化合价升高,Fe元素化合价降低,根据得失电子守恒、元素守恒,该离子方程式为2Fe3++Ag2S+4Cl-⥫⥬2Fe2++2[AgCl2]-+S;②Cl-是为了与Ag2S电离出的Ag+结合生成[AgCl2]-,使平衡正向移动,提高Ag2S的浸出率;H+是为了抑制Fe3+水解,防止生成Fe(OH)3沉淀。(2)铁粉可将[AgCl2]-还原为单质银,过量的铁粉还可以与铁离子发生反应,因此离子方程式为2[AgCl2]-+Fe===Fe2++2Ag+4Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+。
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