内容正文:
第05讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
目录
01 考情解码·命题预警 2
02 体系构建·思维可视 3
03 核心突破·靶向攻坚 3
考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平 3
知识点1 氧化还原反应方程式的配平 3
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写 7
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平 8
思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写 10
考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用 11
知识点1 计算原理 11
知识点2 守恒法解题的思维模型 11
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用 11
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题 11
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用 12
04 真题溯源·考向感知 14
考点要求
考查形式
2025年
2024年
氧化还原反应方程式的书写与配平
选择题
非选择题
安徽卷T6,3分
安徽卷T12(B项),3分
安徽卷T15(3),3分
氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
选择题
非选择题
安徽卷T6(C项),3分
安徽卷T11(D项),3分
安徽卷T15(6项),3分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,这部分仍为安徽高考热点,因为这是贯穿整个高中化学的工具模型之一。试题以选择题形式考查基本概念原理及计算;以非选择题形式考查化学方程式书写与配平及在定量实验中的数据处理。
2.从命题思路上看,
(1)以实际生活和生产中的化学反应为背景进行考查,体现了化学知识在实际中的应用,增强了考生对化学与生活联系的认识;
(2)与实验和化工流程结合紧密:多在化工流程题或实验综合题中考查,如要求考生根据工艺流程中的反应,写出相关的氧化还原反应方程式并进行配平,同时可能涉及相关计算,注重考查考生在具体情境中运用氧化还原反应原理分析和解决问题的能力;
(3)综合性增强:考查形式更加多样化,除传统的配平题目外,还出现了如根据题目所给信息,判断反应中氧化剂、还原剂及其物质的量之比等创新题型,且与元素化合物、化学实验等知识结合更加紧密,要求考生具备扎实的基础知识和综合运用能力。
预计随着新高考改革的推进,试题更加注重对考生核心素养的考查。氧化还原反应方程式的配平与计算题目可能会更加突出化学学科的特点,与实际生产生活、科学研究等情境相结合,考查考生运用化学知识解决实际问题的能力,以及科学探究与创新意识等核心素养。
复习过程中要深入理解氧化还原反应的核心概念,包括氧化剂、还原剂、化合价升降、电子得失等之间的关系,通过绘制概念图、表格等形式,梳理清楚这些概念及其相互联系;关注氧化还原反应与其他知识点的综合应用,如与化学平衡、电化学、热化学等的结合,通过专题训练,提高综合运用知识解决复杂化学问题的能力。
复习目标:
1.掌握常见氧化还原反应方程式的书写、配平,能结合新情境书写“信息型”氧化还原反应方程式;
2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平
知识点1 氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则
2. “五步骤”配平氧化还原反应方程式
得分速记
记住元素的价态
(1)记住元素的常见价态
氢H
物质
金属氢化物、NaBH4、LiAlH4
H2
H2O
价态
氧O
H2O
H2O2、Na2O2等
O2
OF2
碳C
物质
CH4
C2H2
C
CO、HCN
H2C2O4
CO2、CO32-
价态
硫S
物质
H2S
FeS2
S
S2O32-
SO2、SO32-
SO3、SO42-、S2O
价态
氮N
物质
NH3、Li2NH、HCN、CO(NH2)2
N2H4
N2
HNO
NO
HNO2
NO2
HNO3
价态
氯Cl
物质
Cl-
Cl2
HClO
ClO
HClO2
ClO2
HClO3
HClO4
价态
碘I
物质
I-
I2
HIO
HIO2
I4O9
HIO3
HIO4、H5IO6
价态
铜Cu
物质
Cu
Cu2O、Cu2S
Cu2O、Cu2+
价态
铁Fe
物质
Fe
FeO、Fe2+
Fe3O4
Fe2O3、Fe3+、CuFeS2
K2FeO4
价态
铬Cr
物质
Cr
Cr3+
K2CrO4、K2Cr2O7
价态
锰Mn
物质
Mn
Mn2+、MnO
MnO(OH)
MnO2
K2MnO4
KMnO4
价态
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价:
①CuFeS2:__________;②K2FeO4:_____;③Li2NH、LiNH2、AlN:_____;④Na2S2O3:_____;
⑤MO:_____;
⑥C2O:_____; ⑦HCN:_____;⑧CuH:_____;⑨FeO:_____;⑩Si3N4:_____。
3.常见配平方法
(1)正向配平法
适用范围:完全氧化还原反应或归中反应。
配平技巧:选择氧化剂、还原剂作为基准物质,从反应物手配平。
例如:配平化学方程式
第一步:标变价,
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 的化学计量数为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。
第五步:查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用原子守恒来进行验证。
(2) 逆向配平法
适用范围:部分氧化还原反应、分解反应、歧化反应。
配平技巧:选择氧化产物、还原产物作为基准物质,从生成物着手配平。
例如:配平化学方程式
第一步:先根据化合价升降总数相等确定生成物 和 的化学计量数为2和1:
第二步:再根据一般步骤配平其他物质的化学计量数并检查:
(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平法
适用范围:某些反应物或生成物的化学式未写出(缺项),一般为_____、_____或_____。
配平技巧:根据质量,电荷,电子身三大守恒以及溶液酸碱性_______________。
例如:配平化学方程式
第一步:根据一般步骤确定氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数:
第二步:根据电荷守恒或溶液酸碱性确定未知物及其化学计量数:
得分速记
缺项型氧化还原反应方程式的配平补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写
1.运用“证据→推理+表征→符号”思路书写信息型方程式的基本过程
“读”信息
证据
显性信息:文字或流程图明确给出的原料或产物
隐性信息:根据物质性质或信息推测出来的原料或产物
初步配平
推理
+
表征
写出主要反应物和生成物,根据守恒法配平
补充缺失并
配平方程式
从元素守恒角度分析缺失的元素,写出可能物质;从电荷守恒角度和环境可提供的离子分析缺失的离子,并配平电荷
写方程式
符号
写出规范的方程式
3. 新情境下氧化还原反应方程式的书写步骤
【易错易混】离子方程式先使电荷守恒,一般用H+或者OH-调平电荷;补充H+或OH-总的原则是酸性溶液中不能出现,碱性溶液中不能出现(这也是离子方程式正误判断中的常设陷阱),具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,
右边加H+
左边加OH-,
右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,
右边加H2O
左边加H2O,
右边加OH-
得分速记
1)常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
还原产物
氧化剂
还原产物
Cl2(X2)
Fe3+
O2
HNO3
酸性KMnO4
浓H2SO4
MnO2
H2O2(H+)
酸性K2Cr2O7
PbO2
HClO
Fe(H+)
Cl
NaBiO3
2)常见还原剂及其氧化产物
还原剂
氧化产物
还原剂
氧化产物
金属单质
H2C2O4
Fe2+
H2S/S2-
SO2/S
HI/I-
NH3
N2H4
CO
H2O2
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平
例1 某反应体系中的物质有 NaOH、 Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。 下列方框中对应的物质或有关叙述正确的是
A. Na2S4O6、H2O、Na2S2O3、Au2O、NaOH
B. Na2S2O3、NaOH、Na2S4O6、Au2O、H2O
C. Na2S2O3、H2O、Na2S4O6、Au2O、NaOH
D . 当1mol Au2O3 完全反应时,转移电子8 mol
【变式训练1·变载体】(2025·安徽·合肥·一模)五氧化二钒(V2O5)被广泛应用于钒电池、激光晶体等行业。一种由钒渣(主要化学成分包括V2O5、FeO·V2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等)制备V2O5的流程如下:
(2) “焙烧”时,FeO·V2O3转化为Fe2O3和Ca(VO3)2,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
【变式训练2·变载体】配平下列方程式:
Ⅰ.正向配平类
(1)________HCl(浓)+________MnO2________Cl2↑+________MnCl2+________H2O
(2)__________Cu+__________HNO3(稀)===__________Cu(NO3)2+__________NO↑+________H2O
(3)________KI+________KIO3+________H2SO4===__________I2+__________K2SO4+________H2O
(4)________MnO+________H++________Cl-===__________Mn2++__________Cl2↑+________H2O
Ⅱ.逆向配平类
(1)________S+________KOH===________K2S+________K2SO3+________H2O
(2)________P4+________KOH+________H2O===________K3PO4+________PH3↑
Ⅲ.整体配平类
(1)________FeS2+________O2________Fe2O3+________SO2
(2)________P+________CuSO4+________H2O===________Cu3P+________H3PO4+________H2SO4
Ⅳ.涉及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
Ⅴ.缺项配平类
(1)__________ClO-+__________Fe(OH)3+________===________Cl-+________FeO+________H2O
(2)________MnO+________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:
NaBiO3+Mn2++________===Na++Bi3++________+________
思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
①全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,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。
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,然后将两边电荷数配平。
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。
⑤当某反应物或生成物中同时有两种元素的化合价升高或降低时,以有两种元素化合价升高或降低的物质为着手点,将化合价升降总数作为一个整体,再用一般方法进行配平。
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写
例2 (2024·安徽滁州·一模)稀土金属已成为发展尖端科学技术不可缺少的材料,我国稀土资源丰富,其中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素,其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。以氟碳铈矿石(含)为原料制备的工艺流程可表示为:
(3)2
【变式训练1·变载体】(2025·安徽滁州·一模)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
(3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为___________。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·淮北、淮南·一模)①VA族元素及其化合物在生产生活中有着重要地位,回答下列问题:(6)将难溶性的加入到硫酸和硫酸锰的混合溶液中,溶液由无色变成紫红色,同时得到,写出该过程的离子反应方程式___________。
② 废催化剂中金属资源的回收利用可以降低生产成本。从某废催化剂(主要成分为、、等)中回收和的流程如下:
回答下列问题:
(5)“氧化”过程发生离子反应方程式为___________。
考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用
知识点1 计算原理
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的_____——反应中氧化剂_____的电子总数与还原剂_____的电子总数相等,即_____。利用守恒思想,可以抛开多步的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思考,便可迅速获得正确结果。
知识点2 守恒法解题的思维模型
1.“一找各物质”:找出_____、_____及相应的_____和_____。
2.“二定得失数”:确定一个原子或离子_____电子数(注意化学式中原子的个数)。
3.“三列相等式”:根据题中物质的_____和_____电子守恒列出等式。
_____×_____原子个数×化合价_____=_____×_____原子个数×化合价_____。
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定_____还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
(1)直接计算反应物与产物或反应物与反应物之间的_____关系。
(2)对于__________的氧化还原反应则可根据“__________”,找出_____反应物与_____生成物之间的关系进行计算,忽略反应过程。
(3)以转移电子守恒为核心,建立起“等价代换”,找出有关物质之间的关系进行计算等。
(4)多池串联时,流经__________上的电子数_____。
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题
例1 【环境保护与学科知识结合】(2025·安徽皖江名校)天然气因含有少量H₂S等气体开采应用受限,T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.8gCH₄中所含极性键数目为2NA
B.20gH₂¹⁶O中所含质子数为10NA
C.过程中每脱去1mol H₂S转移电子的数目是2NA
D.总反应每消耗32gO₂理论上最多可生成32g S
【变式训练1·变考法】 现有24 mL浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则Cr元素在还原产物中的化合价为( )
A.+2 B.+3 C.+4 D.+5
【变式训练2·变载体】 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的值为 。
【结合实验设计】【变式训练3·变考法】(2025·安徽·黄山·模拟)下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
选项
方案设计
现象
结论
A
向30%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,加热一段时间后,再加入银氨溶液
未出现银镜
蔗糖未水解
B
取少量菠菜叶研磨后加水搅拌,静置,取上层清液于试管中,滴加溶液
溶液未变红
菠菜叶中不含铁元素
C
向等物质的量浓度的和混合溶液中滴加几滴溶液,振荡
溶液颜色无明显变化
结合能力:
D
分别向盛有酸性和酸性的甲、乙两支试管中,加入溶液
乙试管中溶液紫色消失快
反应物浓度越大,反应速率越快
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用
例1(2025·安徽·A10联盟·高三摸底)硫是一种重要的非金属元素,硫元素主要以氢化物、硫化物、含氧酸和含氧酸盐等形式广泛分布并循环于地球内部各圈层。硫及其化合物在工业生产中应用广泛,SO2可通过黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧制备,也可通过加热无水硫酸钙、焦炭及二氧化硅来制取;SO2在V2O5催化作用下与O₂反应生成SO3。利用空气催化氧化法可将电石浆(主要成分为CaO,含有S2-)转化为石膏(CaSO4·2H2O),其过程如图:
关于“将电石浆转化为石膏”的过程及有关说法错误的是 ( )
A.沸点:H2O>H2S
B.CaSO4·2H2O中含有离子键、共价键
C.过程I中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
D.通过上述流程将0.15molS2-转化为理论上共需要0.15molO₂
【多步骤反应流程机理图】【变式训练1·变载体】(2025·安徽·江南十校·联考)以铅精矿(含PbS,Ag₂S等)为主要原料可提取金属Pb和Ag。
已知:①不同温度下PbCl₂的溶解度如下表所示:
②PbCl2为能溶于水的弱电解质,在含Cl-的溶液中存在平衡:
回答下列问题:
(2)”热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。Ag2S“热浸”的离子方程式为
_____________________________________。消耗Fe3+的物质的量之比为2:3时,溶解的PbS和Ag2S物质的量之比为_________________________________________。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·黄山·毕业班质量检测)钛白粉()是一种性能优良、应用广泛的白色颜料,工业上以钛铁矿精矿(主要成分为,含少量、和)为原料冶炼钛白粉的流程如图所示。
已知:酸解后,钛主要以形式存在。室温条件下,在的溶液中会完全水解生成沉淀。
回答下列问题:
(5)测定样品中纯度:取样品,在酸性条件下充分溶解,加入适量铝粉将还原为。过滤并洗涤,将所得滤液和洗涤液合并配制成溶液。取所配溶液于锥形瓶中,滴加几滴溶液,用标准溶液滴定,将转化成,重复操作3次,平均消耗标准溶液。
①该样品中的质量分数是___________(保留2位有效数字)。
1.(2024·新课标卷,10)对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是 ( )
A.试管壁上的银镜用稀硝酸清洗:Ag+2H++Ag++NO2↑+H2O
B.工业废水中的Pb2+用FeS去除:Pb2++S2-PbS↓
C.海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔:Br2+SO2+2H2O2Br-++4H+
D.用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度:2Mn+5C2+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
2.(2025·安徽卷,18)有机化合物C和F是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(2)已知A→B反应中还生成和,写出A→B的化学方程式_______。
3.(2024·安徽卷,15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为 。
4.(2025·北京卷,16)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。
(1)十九世纪,铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。
铅酸电池工作原理:
②放电时,产生a库仑电量,消耗的物质的量为_______。已知:转移电子所产生的电量为96500库仑。
④铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。
5.(2025·山东卷,17)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,低温分解生成,高温则完全分解为气体;在完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成,该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为,“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有_______(填化学式)。
6.(2025·河北卷,16) 铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是。
回答下列问题:
(2)煅烧工序中反应生成的化学方程式:_______。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式_______。
7.(2025·广东卷,16) 我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。
氢氧化物
(2)“高压加热”时,生成的离子方程式为:_______。
8.(2025·河南卷,15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)已知“酸溶2”中转化为,则生成该物质的化学方程式为_______;“滤渣”的主要成分是_______(填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量和,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为_______。
9.(2023·全国乙卷,27)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为________________________________。
随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断_________________。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是_____________________________。
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第05讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
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01 考情解码·命题预警 2
02 体系构建·思维可视 3
03 核心突破·靶向攻坚 3
考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平 3
知识点1 氧化还原反应方程式的配平 3
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写 7
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平 8
思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写 10
考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用 12
知识点1 计算原理 12
知识点2 守恒法解题的思维模型 12
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用 12
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题 13
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用 14
04 真题溯源·考向感知 17
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2024年
氧化还原反应方程式的书写与配平
选择题
非选择题
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安徽卷T12(B项),3分
安徽卷T15(3),3分
氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
选择题
非选择题
安徽卷T6(C项),3分
安徽卷T11(D项),3分
安徽卷T15(6项),3分
考情分析:
1.从命题题型和内容上看,这部分仍为安徽高考热点,因为这是贯穿整个高中化学的工具模型之一。试题以选择题形式考查基本概念原理及计算;以非选择题形式考查化学方程式书写与配平及在定量实验中的数据处理。
2.从命题思路上看,
(1)以实际生活和生产中的化学反应为背景进行考查,体现了化学知识在实际中的应用,增强了考生对化学与生活联系的认识;
(2)与实验和化工流程结合紧密:多在化工流程题或实验综合题中考查,如要求考生根据工艺流程中的反应,写出相关的氧化还原反应方程式并进行配平,同时可能涉及相关计算,注重考查考生在具体情境中运用氧化还原反应原理分析和解决问题的能力;
(3)综合性增强:考查形式更加多样化,除传统的配平题目外,还出现了如根据题目所给信息,判断反应中氧化剂、还原剂及其物质的量之比等创新题型,且与元素化合物、化学实验等知识结合更加紧密,要求考生具备扎实的基础知识和综合运用能力。
预计随着新高考改革的推进,试题更加注重对考生核心素养的考查。氧化还原反应方程式的配平与计算题目可能会更加突出化学学科的特点,与实际生产生活、科学研究等情境相结合,考查考生运用化学知识解决实际问题的能力,以及科学探究与创新意识等核心素养。
复习过程中要深入理解氧化还原反应的核心概念,包括氧化剂、还原剂、化合价升降、电子得失等之间的关系,通过绘制概念图、表格等形式,梳理清楚这些概念及其相互联系;关注氧化还原反应与其他知识点的综合应用,如与化学平衡、电化学、热化学等的结合,通过专题训练,提高综合运用知识解决复杂化学问题的能力。
复习目标:
1.掌握常见氧化还原反应方程式的书写、配平,能结合新情境书写“信息型”氧化还原反应方程式;
2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平
知识点1 氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则
总数
数目
种类
升高
还原剂
氧化剂
2. “五步骤”配平氧化还原反应方程式
电子
电荷
质量
相等
化合价
得分速记
记住元素的价态
(1)记住元素的常见价态
氢H
物质
金属氢化物、NaBH4、LiAlH4
H2
H2O
价态
-1
0
+1
氧O
H2O
H2O2、Na2O2等
O2
OF2
-2
-1
0
+2
碳C
物质
CH4
C2H2
C
CO、HCN
H2C2O4
CO2、CO32-
价态
-4
-1
0
+2
+3
+4
硫S
物质
H2S
FeS2
S
S2O32-
SO2、SO32-
SO3、SO42-、S2O
价态
-2
-1
0
+2
+4
+6
氮N
物质
NH3、Li2NH、HCN、CO(NH2)2
N2H4
N2
HNO
NO
HNO2
NO2
HNO3
价态
-3
-2
0
+1
+2
+3
+4
+5
氯Cl
物质
Cl-
Cl2
HClO
ClO
HClO2
ClO2
HClO3
HClO4
价态
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+7
碘I
物质
I-
I2
HIO
HIO2
I4O9
HIO3
HIO4、H5IO6
价态
-1
0
+1
+3
+3(1/4)、+5(3/4)
+5
+7
铜Cu
物质
Cu
Cu2O、Cu2S
Cu2O、Cu2+
价态
0
+1
+2
铁Fe
物质
Fe
FeO、Fe2+
Fe3O4
Fe2O3、Fe3+、CuFeS2
K2FeO4
价态
0
+2
+2(1/3)、+3(2/3)
+3
+6
铬Cr
物质
Cr
Cr3+
K2CrO4、K2Cr2O7
价态
0
+3
+6
锰Mn
物质
Mn
Mn2+、MnO
MnO(OH)
MnO2
K2MnO4
KMnO4
价态
0
+2
+3
+4
+6
+7
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价:
①CuFeS2:、、;②K2FeO4:;③Li2NH、LiNH2、AlN:;④Na2S2O3:;⑤MO:;
⑥C2O:; ⑦HCN:、;⑧CuH:、;⑨FeO:;⑩Si3N4:、。
3.常见配平方法
(1)正向配平法
适用范围:完全氧化还原反应或归中反应。
配平技巧:选择氧化剂、还原剂作为基准物质,从反应物手配平。
例如:配平化学方程式
第一步:标变价,
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 的化学计量数为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。
第五步:查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用原子守恒来进行验证。
(2) 逆向配平法
适用范围:部分氧化还原反应、分解反应、歧化反应。
配平技巧:选择氧化产物、还原产物作为基准物质,从生成物着手配平。
例如:配平化学方程式
第一步:先根据化合价升降总数相等确定生成物 和 的化学计量数为2和1:
第二步:再根据一般步骤配平其他物质的化学计量数并检查:
(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平法
适用范围:某些反应物或生成物的化学式未写出(缺项),一般为水、酸或碱。。
配平技巧:根据质量,电荷,电子身三大守恒以及溶液酸碱性来补充相应的物质。
例如:配平化学方程式
第一步:根据一般步骤确定氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数:
第二步:根据电荷守恒或溶液酸碱性确定未知物及其化学计量数:
得分速记
缺项型氧化还原反应方程式的配平补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写
1.运用“证据→推理+表征→符号”思路书写信息型方程式的基本过程
“读”信息
证据
显性信息:文字或流程图明确给出的原料或产物
隐性信息:根据物质性质或信息推测出来的原料或产物
初步配平
推理
+
表征
写出主要反应物和生成物,根据守恒法配平
补充缺失并
配平方程式
从元素守恒角度分析缺失的元素,写出可能物质;从电荷守恒角度和环境可提供的离子分析缺失的离子,并配平电荷
写方程式
符号
写出规范的方程式
3. 新情境下氧化还原反应方程式的书写步骤
【易错易混】离子方程式先使电荷守恒,一般用H+或者OH-调平电荷;补充H+或OH-总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+(这也是离子方程式正误判断中的常设陷阱),具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,
右边加H+
左边加OH-,
右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,
右边加H2O
左边加H2O,
右边加OH-
得分速记
1)常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
还原产物
氧化剂
还原产物
Cl2(X2)
Cl-(X-)
Fe3+
Fe2+
O2
H2O/ O2-
/ OH-
HNO3
NO2(浓)、
NO(稀)
酸性KMnO4
Mn2+
浓H2SO4
SO2
MnO2
Mn2+
H2O2(H+)
H2O
酸性K2Cr2O7
Cr3+
PbO2
Pb2+
HClO
Cl-
Fe(H+)
Fe3+
Cl
Cl-
NaBiO3
Bi3+
2)常见还原剂及其氧化产物
还原剂
氧化产物
还原剂
氧化产物
金属单质
金属离子
H2C2O4
CO2
Fe2+
Fe3+
H2S/S2-
S、SO2
SO2/S
SO3、S
HI/I-
I2
NH3
N2、NO
N2H4
N2
CO
CO2
H2O2
O2
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平
例1 某反应体系中的物质有 NaOH、 Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。 下列方框中对应的物质或有关叙述正确的是
A. Na2S4O6、H2O、Na2S2O3、Au2O、NaOH
B. Na2S2O3、NaOH、Na2S4O6、Au2O、H2O
C. Na2S2O3、H2O、Na2S4O6、Au2O、NaOH
D . 当1mol Au2O3 完全反应时,转移电子8 mol
【答案】C
【解析】Au2O3为反应物,则反应中Au2O3→Au2O,Au的化合价由+3变为+1 化合价总共降低22=4价,Na2S4O6中硫元素平均化合价为+2.5,Na2S2O3中硫元素平均化合价为+2,所以Na2S2O3为反应物,Na2S4O6为生成物,由于2Na2S2O3→Na2S4O6 ,根据钠元素守恒可知 NaOH 是生成物,由氢元素守恒可知水是反应物,根据得失电子守恒配平反应的化学方程式: ,当 1mol Au2O3完全反应时,转移电子的物质的量为4 mol,A、B、D错误,C正确。
【变式训练1·变载体】(2025·安徽·合肥·一模)五氧化二钒(V2O5)被广泛应用于钒电池、激光晶体等行业。一种由钒渣(主要化学成分包括V2O5、FeO·V2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等)制备V2O5的流程如下:
(2) “焙烧”时,FeO·V2O3转化为Fe2O3和Ca(VO3)2,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
【答案】4:5。
【解析】“焙烧”过程中Fe元素化合价由+2价变为+3价、V元素化合价由+3价变为+5价、O元素化合价由0价变为-2价,所以还原剂是FeO·V2O3、氧化剂是O2,每个FeO·V2O3失5个电子而每个O2得4个电子,故还原剂与氧化剂的物质的量之比为4:5。
【变式训练2·变载体】配平下列方程式:
Ⅰ.正向配平类
(1)________HCl(浓)+________MnO2________Cl2↑+________MnCl2+________H2O
(2)__________Cu+__________HNO3(稀)===__________Cu(NO3)2+__________NO↑+________H2O
(3)________KI+________KIO3+________H2SO4===__________I2+__________K2SO4+________H2O
(4)________MnO+________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
Ⅱ.逆向配平类
(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
Ⅲ.整体配平类
(1)________FeS2+________O2________Fe2O3+________SO2
(2)________P+________CuSO4+________H2O===________Cu3P+________H3PO4+________H2SO4
【答案】 (1)4 11 2 8 (2)11 15 24 5 6 15
Ⅳ.涉及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
Ⅴ.缺项配平类
(1)__________ClO-+__________Fe(OH)3+________===________Cl-+________FeO+________H2O
(2)________MnO+________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:
NaBiO3+Mn2++________===Na++Bi3++________+________
【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 7 H2O
思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
①全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,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。
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,然后将两边电荷数配平。
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。
⑤当某反应物或生成物中同时有两种元素的化合价升高或降低时,以有两种元素化合价升高或降低的物质为着手点,将化合价升降总数作为一个整体,再用一般方法进行配平。
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写
例2 (2024·安徽滁州·一模)稀土金属已成为发展尖端科学技术不可缺少的材料,我国稀土资源丰富,其中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素,其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。以氟碳铈矿石(含)为原料制备的工艺流程可表示为:
【答案】(3)2
【解析】氟碳铈矿CeFCO3焙烧时和氧气反应生成CeO2、CeF4和气体X是CO2,化学方程式为:,然后加入稀硫酸形成含Ce4+、的溶液,加入有机萃取剂萃取分液,取有机相用过氧化氢将Ce4+还原为后反萃取得,最终得;据此解答小问3:
加入硫脲(),将+4价的Ce还原为+3价,硫脲和反应的离子方程式为:2;
【变式训练1·变载体】(2025·安徽滁州·一模)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
(3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为___________。
【答案】MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O
【解析】由题给信息可知,用硫酸处理湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物),得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、SO42-等离子的溶液,Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4。过滤后,滤液中加入MnO2,将Fe2+氧化为Fe3+。然后加入ZnO,调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3。再次过滤后,滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+;最后“氧化沉钴”加入强氧化剂KMnO4,将溶液中的Co2+氧化为Co3+,Co3+形成Co(OH)3沉淀,而KMnO4被还原为MnO2。KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2,得到Co(OH)3和MnO2的混合物,“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4。
据此解答小问3:加入MnO2,MnO2将Fe2+ 氧化为Fe3+而MnO2被还原为Mn2+;结合溶液呈酸性得离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·淮北、淮南·一模)①VA族元素及其化合物在生产生活中有着重要地位,回答下列问题:(6)将难溶性的加入到硫酸和硫酸锰的混合溶液中,溶液由无色变成紫红色,同时得到,写出该过程的离子反应方程式___________。
② 废催化剂中金属资源的回收利用可以降低生产成本。从某废催化剂(主要成分为、、等)中回收和的流程如下:
回答下列问题:(5)“氧化”过程发生离子反应方程式为___________。
【答案】①(6)
②
【解析】①溶液由无色变成紫红色,可知生成,转化为Bi3+,Mn元素由+2价上升到+7价,Bi元素由+5价下降到+3价,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为。②“氧化”过程将氧化成而自身被还原为,根据化合价升降守恒、电荷守恒、元素守恒可确定反应的离子方程式为。
考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用
知识点1 计算原理
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,可以抛开多步的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思考,便可迅速获得正确结果。
知识点2 守恒法解题的思维模型
1.“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
2.“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的个数)。
3.“三列相等式”: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=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
(1)直接计算反应物与产物或反应物与反应物之间的数量关系。
(2)对于多步连续的氧化还原反应则可根据“电子传递”,找出起始反应物与最终生成物之间的关系进行计算,忽略反应过程。
(3)以转移电子守恒为核心,建立起“等价代换”,找出有关物质之间的关系进行计算等。
(4)多池串联时,流经各个电极上的电子数相等。
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题
例1 【环境保护与学科知识结合】(2025·安徽皖江名校)天然气因含有少量H₂S等气体开采应用受限,T.F菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.8gCH₄中所含极性键数目为2NA
B.20gH₂¹⁶O中所含质子数为10NA
C.过程中每脱去1mol H₂S转移电子的数目是2NA
D.总反应每消耗32gO₂理论上最多可生成32g S
【答案】D
【解析】A.8g CH₄的物质的量为0.5mol,1mol CH₄中含有4mol C—H键,即含有极性键数目为2NA,故A正确;
B.20g H218O的物质的量为1mol,1mol中含有10mol质子,即所含质子数为10NA,故B正确;
C.过程1中H₂S-S-2e-故过程1中每脱去1mol H₂S转移电子的数目是2NA,故C 正确;
D.该过程的总反应为:O₂+2H₂S=2S+2H₂O因此每消耗32gO₂理论上最多可生成64g S,故D错误;
【变式训练1·变考法】 现有24 mL浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则Cr元素在还原产物中的化合价为( )
A.+2 B.+3 C.+4 D.+5
【答案】 B
【解析】题目中指出被还原的元素是Cr,则得电子的物质是K2Cr2O7,失电子的物质是Na2SO3,其中S元素的化合价从+4→+6,Cr元素的化合价将从+6→+n。根据氧化还原反应中得失电子守恒可得0.05 mol·L-1×0.024 L×(6-4)=0.02 mol·L-1×0.020 L×2×(6-n),解得n=3。
【变式训练2·变载体】 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的值为 。
【答案】5
【解析】Na2 →xNa2O4,NaO→Na,由得失电子守恒得关系式1×[6-]·x=16×2,解得x=5。
【结合实验设计】【变式训练3·变考法】(2025·安徽·黄山·模拟)下列实验方案设计、现象和结论都正确的是
选项
方案设计
现象
结论
A
向30%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,加热一段时间后,再加入银氨溶液
未出现银镜
蔗糖未水解
B
取少量菠菜叶研磨后加水搅拌,静置,取上层清液于试管中,滴加溶液
溶液未变红
菠菜叶中不含铁元素
C
向等物质的量浓度的和混合溶液中滴加几滴溶液,振荡
溶液颜色无明显变化
结合能力:
D
分别向盛有酸性和酸性的甲、乙两支试管中,加入溶液
乙试管中溶液紫色消失快
反应物浓度越大,反应速率越快
【答案】C
【解析】A.蔗糖水解需在酸性条件下进行,水解产物为葡萄糖和果糖,但银镜反应需在碱性环境中进行,未中和硫酸直接加入银氨溶液无法反应,因此未出现银镜不能证明蔗糖未水解,A错误;
B.菠菜中的铁元素可能以Fe2+形式存在,而KSCN仅能检测Fe3+,未变红只能说明不含Fe3+,不能推断铁元素完全不存在,B错误;
C.Fe3+与SCN-结合生成血红色Fe(SCN)3,若现象未显红色,说明Fe3+优先与F-结合形成更稳定无色配合物,表明F-结合Fe3+的能力强于SCN-,现象与结论一致,C正确;
D. 溶液和溶液反应的化学方程式为:,分别向盛有酸性和酸性的甲、乙两支试管中,加入溶液,是过量的,溶液中颜色不会完全褪去,无法判断反应速率大小,D错误;故选C
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用
例1(2025·安徽·A10联盟·高三摸底)硫是一种重要的非金属元素,硫元素主要以氢化物、硫化物、含氧酸和含氧酸盐等形式广泛分布并循环于地球内部各圈层。硫及其化合物在工业生产中应用广泛,SO2可通过黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧制备,也可通过加热无水硫酸钙、焦炭及二氧化硅来制取;SO2在V2O5催化作用下与O₂反应生成SO3。利用空气催化氧化法可将电石浆(主要成分为CaO,含有S2-)转化为石膏(CaSO4·2H2O),其过程如图:
关于“将电石浆转化为石膏”的过程及有关说法错误的是 ( )
A.沸点:H2O>H2S
B.CaSO4·2H2O中含有离子键、共价键
C.过程I中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
D.通过上述流程将0.15molS2-转化为理论上共需要0.15molO₂
【答案】D
【解析】A.H₂O分子能形成分子间氢键,H₂S不能形成分子间氢键,则H₂O的沸点高于H₂S,故A正确;
B. CaSO₄·2H₂O中钙离子和硫酸根之间为离子键,硫酸根、水分子中均含有共价键,CaSO₄·2H₂O中含有离子键、共价键,故B正确;
C. 过程I中氧化剂和还原剂分别是O₂、Mn(OH)₂对应的还原产物和氧化产物为H2O、MnO32-,根据氧化还原反应得失电子守恒得氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2,故C正确;
D.硫元素的化合价由-2价变成+6价,S2-共失去0.15mol✖8=1.2mol电子,转化为SO42-,理论上共需要O₂的物质的量n(O₂)为1.2mol/4=0.3mol,故D错误。
【多步骤反应流程机理图】【变式训练1·变载体】(2025·安徽·江南十校·联考)以铅精矿(含PbS,Ag₂S等)为主要原料可提取金属Pb和Ag。
已知:①不同温度下PbCl₂的溶解度如下表所示:
②PbCl2为能溶于水的弱电解质,在含Cl-的溶液中存在平衡:
回答下列问题:
(2)”热浸”时,难溶的PbS和Ag2S转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。Ag2S“热浸”的离子方程式为
_____________________________________。消耗Fe3+的物质的量之比为2:3时,溶解的PbS和Ag2S物质的量之比为_________________________________________。
【答案】Ag2S+2Fe3++4Cl-=2[AgCl2]-+2Fe2++S; 2:3。
【解析】“热浸”时,Ag2S和Fe3+发生氧化还原反应转化为[AgCl2]-及单质硫,反应中铁化合价由+3变为
+2、硫化合价由-2变为0,结合电子守恒,Ag2S“热浸”的离子方程式为Ag2S+2Fe3++4Cl-=2[AgCl2]-+2Fe2++S。
Ag2S转化为[AgCl2]-及单质硫,PbS转化为[PbCl4]2-及单质硫,都是-2价硫被氧化为硫单质,结合电子守恒、硫原子守恒,则消耗Fe3+的物质的量之比为2:3时,溶解的PbS和Ag2S物质的量之比为2:3。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·黄山·毕业班质量检测)钛白粉()是一种性能优良、应用广泛的白色颜料,工业上以钛铁矿精矿(主要成分为,含少量、和)为原料冶炼钛白粉的流程如图所示。
已知:酸解后,钛主要以形式存在。室温条件下,在的溶液中会完全水解生成沉淀。
回答下列问题:
(5)测定样品中纯度:取样品,在酸性条件下充分溶解,加入适量铝粉将还原为。过滤并洗涤,将所得滤液和洗涤液合并配制成溶液。取所配溶液于锥形瓶中,滴加几滴溶液,用标准溶液滴定,将转化成,重复操作3次,平均消耗标准溶液。
①该样品中的质量分数是___________(保留2位有效数字)。
【答案】 91%
【解析】钛铁矿精矿主要成分为,含少量、和。钛铁矿加碱溶浸,、和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠、硅酸钠,和与氢氧化钠不反应,过滤,滤渣中含有和,用浓硫酸“酸解”滤渣,酸解液中主要含有、Fe2+、Fe3+,加铁粉把Fe3+还原为Fe2+,加纯碱调节pH使水解为沉淀,过滤出,煅烧得。
测定样品中纯度:取样品,在酸性条件下充分溶解,加入适量铝粉将还原为。过滤并洗涤,将所得滤液和洗涤液合并配制成溶液。取所配溶液于锥形瓶中,滴加几滴溶液,用标准溶液滴定,将转化成,Ti元素化合价由+3升高为+4,Fe元素化合价由+3降低为+2,根据得失电子守恒得滴定关系式~~,根据钛元素守恒,~~~~~,n()=n[]=,
重复操作3次,平均消耗标准溶液。
①该样品中的质量分数是。
1.(2024·新课标卷,10)对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是 ( )
A.试管壁上的银镜用稀硝酸清洗:Ag+2H++Ag++NO2↑+H2O
B.工业废水中的Pb2+用FeS去除:Pb2++S2-PbS↓
C.海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔:Br2+SO2+2H2O2Br-++4H+
D.用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度:2Mn+5C2+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
【答案】 C
【解析】银与稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水,该反应的离子方程式为3Ag+4H++N3Ag++NO↑+2H2O,A错误;FeS为难溶物,在离子方程式中不拆分,反应的离子方程式为Pb2++FeSPbS+Fe2+,B错误;SO2具有还原性,海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔时,Br2被还原为Br-,该反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O2Br-+S+4H+,C正确;H2C2O4属于弱酸,在书写离子方程式时不能拆分,反应的离子方程式为+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O,D错误。
2.(2025·安徽卷,18)有机化合物C和F是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(2)已知A→B反应中还生成和,写出A→B的化学方程式_______。
【答案】
【解析】A→B还会生成硫酸铵和硫酸锰,根据原子守恒,配平反应为
3.(2024·安徽卷,15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au等多种元素。研究人员设计了一种从铜阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为 。
【答案】(6)3∶4
【解析】还原步骤中, HAuCl4被还原为Au,Au化合价由+3价变为0价,一个HAuCl4得3个电子,N2H4被氧化为N2,N的化合价由-2价变为0价,一个N2H4失4个电子,根据得失电子守恒可知,被氧化的N2H4与产物Au的物质的量之比为3∶4。
4.(2025·北京卷,16)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。
(1)十九世纪,铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。
铅酸电池工作原理:
②放电时,产生a库仑电量,消耗的物质的量为_______。已知:转移电子所产生的电量为96500库仑。
④铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为_______。
【答案】(1)②. ④.
【解析】②根据放电时的反应,每消耗1molH2SO4,转移1mol电子;产生a库伦电量,转移的电子为,故消耗H2SO4的物质的量为;
④Pb在H2SO4作用下与氧气反应,会生成PbSO4和水,反应的化学方程式为:。
5.(2025·山东卷,17)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含及等元素的氧化物)分离提取等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,低温分解生成,高温则完全分解为气体;在完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。与反应转化为时有生成,该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为,“水浸”所得滤渣主要成分除外还含有_______(填化学式)。
【答案】(1) Fe2O3、CaSO4
【解析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取等元素,加入硫酸铵低温焙烧,金属氧化物均转化为硫酸盐,如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等,产生的气体有氨气,氮气等,氨气用稀硫酸吸收,得到硫酸铵溶液,得到的硫酸盐经高温焙烧,只有硫酸铁发生了分解,产生三氧化硫气体和氧化铁。低温焙烧,金属氧化物均转化为硫酸盐,二氧化锰与硫酸氢铵反应,转化为硫酸锰和氮气,根据电子得失守恒可知还有氨气生成,化学方程式为:;根据已知条件,高温焙烧的温度为650℃,只有硫酸铁发生分解,生成三氧化硫气体和氧化铁,二氧化硅,氧化铁,硫酸钙等在水中溶解度都较小,所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有,Fe2O3、CaSO4;
6.(2025·河北卷,16) 铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是。
回答下列问题:
(2)煅烧工序中反应生成的化学方程式:_______。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式_______。
【答案】(2)
(6)
【解析】
【分析】铬铁矿主要成分是,与过量KOH在空气中煅烧,生成、Fe2O3、MgO,;通入/CO2浸取,生成,、MgO不反应,故滤渣Ⅰ为:,、MgO,通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离出固体,滤液Ⅰ中含有;将中加水溶解,并通入过量CO2酸化,将转化为,同时副产物生成,将与分离,滤液Ⅱ的主要溶质为;做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的还原为,自身转化为进入滤渣Ⅱ,KOH进一步处理得,循环使用,据此分析;
煅烧工序中与过量KOH、空气中氧气反应生成、Fe2O3、,根据得失电子守恒,原子守恒,化学方程式:;
做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的还原为,自身转化为,铁元素由0价升高到+3价,Cr由+6价降低到+3价,根据得失电子守恒,原子守恒,化学方程式:。
7.(2025·广东卷,16) 我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取Fe、Cu、Ni等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O等元素。
氢氧化物
(2)“高压加热”时,生成的离子方程式为:_______。
【答案】(2)4Fe2++O2+4H2O2Fe2O3↓+8H+
【解析】由于通入“酸浸”,故浸取液中不含有,“高压加热”时,Fe2+在酸性条件下被氧化为,离子方程式为:4Fe2++O2+4H2O2Fe2O3↓+8H+;
8.(2025·河南卷,15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)已知“酸溶2”中转化为,则生成该物质的化学方程式为_______;“滤渣”的主要成分是_______(填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量和,则“高温还原”中发生反应的化学方程式为_______。
【答案】(2) SiO2
(3)、
【解析】贵金属合金粉[主要成分为、(铑)、,含有少量]中尽可能回收铑的工艺流程中,加入浓盐酸溶解其中Fe,过滤后实现分离,再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh,转化为,Pt转化为相关可溶物,SiO2不溶,过滤后进行分离;煮沸滤液除去盐酸、硝酸,再加入浓盐酸、DETA将部分铑元素沉淀,过滤后,滤渣进行灼烧分解为Rh、和,再用H2进行高温还原得到铑单质,向滤液中加入NH4Cl将铂元素相关化合物转化为沉淀除去,加入SnCl2将(III)转化为,再加入Zn进行还原,生成Rh,由于Zn过量有剩余,加入浓盐酸溶解过量的Zn,实现Zn与Rh分离,过滤获得铑粉,以此分析解答。
“酸溶2”中转化为,Rh元素化合价由0升高至+3,HNO3中N元素化合价由+5降低至+3,结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为;由上述分析可知该过程中滤渣的主要成分为SiO2。
“高温还原”过程中,和均被H2还原为Rh,Rh元素化合价均由+3降低至0,根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为、。
9.(2023·全国乙卷,27)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为________________________________。
随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断_________________。电解废液可在反应器中循环利用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是_____________________________。
【答案】(5)Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ 加水
(6)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解析】(5)在电解槽中,Mn2+发生反应生成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+;该反应中消耗水生成H2SO4,需要加入水以保持电解液成分的稳定。
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