第05讲 氧化还原反应方程式的配平与计算(复习讲义)(北京专用)2026年高考化学一轮复习讲练测
2025-10-30
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 氧化还原反应的应用 |
| 使用场景 | 高考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 北京市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.83 MB |
| 发布时间 | 2025-10-30 |
| 更新时间 | 2025-07-13 |
| 作者 | 四叶草syc |
| 品牌系列 | 上好课·一轮讲练测 |
| 审核时间 | 2025-07-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53024280.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
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 2
02 体系构建·思维可视 3
03 核心突破·靶向攻坚 4
考点一 有关氧化还原反应的计算 4
知识点1 电子守恒定律 4
考向1 两元素及多元素之间得失电子守恒问题 9
考向2 多步反应得失电子守恒问题 10
【思维建模】抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
考点二 氧化还原反应方程式的配平与书写 11
知识点1 氧化还原反应的配平 11
知识点2 情景方程式的书写 11
知识点3 缺项方程式的配平··················································································································· 11
考向1 直接型氧化还原反应的配平与书写 16
考向2 缺项型氧化还原反应方程式的配平 18
【思维建模】缺项型氧化还原反应方程式的补项原则和组合方式
考向3 信息型氧化还原反应方程式的书写 19
【思维建模】循环转化关系图中物质变化分析思路
0429
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
氧化还原反应的计算
选择题
非选择题
T16(1)
T10(B)
氧化还原反应的配平与书写
选择题
非选择题
T18Ⅱ①
T14、T16、T19(2)
T16(1)、T18(2)
考情分析:
1.近年来北京试题有关氧化还原反应方程式的书写“常考不衰”,尤其是陌生氧化还原反应方程式的书写,考查考生对信息的加工提取能力和推理能力。
2.有关氧化还原反应的计算,在高考中大多以元素及其化合物为载体,题型涉及选择题、实验题、化工流程以及化学反应原理等,覆盖面广,综合度大,形式多样,解题核心仍是得失电子守恒定律。
3.预计2026年高考仍会结合工艺流程题、实验题等,考查新情境下氧化还原反应方程式的书写及有关计算,考生要引起重视。
复习目标:
1.掌握常见氧化还原反应方程式的配平。
2.掌握常见氧化还原反应的相关计算。
3.理解质量守恒定律、电子守恒定律。
考点一 有关氧化还原反应的计算
知识点1 电子守恒定律
1.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,可以抛开繁琐的反应过程,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维,便可迅速获得正确结果。
2.应用电子守恒解题的一般步骤——“一、二、三、四”。
“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。
“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)。
“三列出等式”:根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。
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。
“四找关系式”:多步连续进行的氧化还原反应的有关计算,对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。应用以上方法解答有关氧化还原反应的计算题时,可化难为易,化繁为简。
得分速记
多步反应得失电子守恒问题
有的试题反应过程多,涉及的氧化还原反应也多,数量关系较为复杂,若用常规方法求解比较困难,若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系,则解题就变得很简单。解这类试题时,注意不要遗漏某个氧化还原反应,要理清具体的反应过程,分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。
考向1 两元素及多元素之间得失电子守恒问题
例1 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,则元素Cr在还原产物中的化合价为________。
【变式训练1·变载体】在反应BrF3+H2O―→HF+Br2+HBrO3+O2↑(未配平)中,若有1 mol O2生成,则被水还原的BrF3的物质的量为________。
【变式训练2】反应8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为( )
A.2∶3 B.8∶3
C.6∶3 D.3∶2
【变式训练3】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。
考向2 多步反应得失电子守恒问题
例2 取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中,反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(均已折算为标准状况),在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为17.02 g。则x等于________。
思维建模 抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
在多步连续进行的氧化还原反应中,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,则可以利用反应过程中转移电子的数目相等,找出“始态物质”与“终态物质”化合价发生变化的元素,再根据化合价升高总数和化合价降低总数相等,建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。
例如:a mol的铜与足量的浓硝酸反应,将产生的NO2气体与b mol的O2混合作用于水,气体完全被吸收。
则“始态物质Cu”Cu2+,
“中间物质HNO3”NO2↑,
故“始态物质Cu”与“终态物质O2”之间物质的量的关系为2Cu~O2,即a=2b。
【变式训练1】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( A )
A.60 mL B.45 mL
C.30 mL D.15 mL
【变式训练2·变考法】在100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下2.24 L Cl2,溶液中有的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为( C )
A.4 mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
考点二 氧化还原反应方程式的配平与书写
知识点1 氧化还原反应的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则
2.氧化还原方程式配平的一般步骤
以上方法步骤以Cu与稀HNO3反应的方程式配平为例说明如下:
①标变价
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
②列得失
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
③求总数
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
④配系数
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
⑤查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用O原子守恒来进行验证。
知识点2 情景方程式的书写
“四步法”突破新情景下氧化还原方程式的书写
知识点3 缺项方程式的配平
1.配平流程
缺项型方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来,它们一般为水、酸(H+)或碱(OH-),其配平流程如下:
2.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-
得分速记
配平的基本技能
(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,然后进行两边电荷数配平。
(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。
考向1 直接型氧化还原反应的配平与书写
例1 配平下列化学方程式
(1) Cl2↑+
(2) ===
【变式训练1】 配平下列化学方程式
===
【变式训练2】 配平下列化学方程式
===
考向2 缺项型氧化还原反应方程式的配平
例1请配平下列氧化还原反应方程式:
① Mn2++ ClO+ H2O=== MnO2↓+ Cl2↑+
② ClO-+ Fe(OH)3+ === Cl-+ FeO+ H2O
思维建模 缺项型氧化还原反应方程式的补项原则和组合方式
补项原则
介质
多一个氧原子
少一个氧原子
酸性
+2H+结合1个O→H2O
+H2O提供1个O→2H+
中性
+H2O结合1个O→2OH-
+H2O提供1个O→2H+
碱性
+H2O结合1个O→2OH-
+2OH-提供1个O→H2O
组合方式
反应物
生成物
使用条件
组合一
H+
H2O
酸性溶液
组合二
H2O
H+
酸性或中性溶液
组合三
OH-
H2O
碱性溶液
组合四
H2O
OH-
碱性或中性溶液
【变式训练1】请配平下列氧化还原反应方程式:
Fe(OH)2+ ClO-+ === Fe(OH)3+ Cl-
【变式训练2】请配平下列氧化还原反应方程式:
LiCoO2+ H2SO4+ H2O2=== Li2SO4+ CoSO4+ O2↑+
【变式训练3】请配平下列氧化还原反应方程式:
MnO+ C2O+ === Mn2++ CO2↑+
考向3 信息型氧化还原反应方程式的书写
例1图中展示的是乙烯催化氧化的过程(部分相关离子未画出),下列描述错误的是( )
A.PbC和Cu2+在反应中都起到催化剂的作用
B.该转化过程中,仅O2和Cu2+体现了氧化性
C.该转化过程中,涉及反应4Cu+ +O2+4H+4Cu2++2H2O
D.乙烯催化氧化的反应方程式为2CH2CH2 + O2 2CH3CHO
思维建模 循环转化关系图中物质变化分析思路
(1)根据示意图中的箭头方向分清反应物、生成物:箭头进入的是反应物,箭头出去的是生成物。
(2)若上一步反应生成某物质,下一步该物质又参加反应,则该物质为中间产物。
(3)若某物质参加反应,后又生成该物质,则该物质为催化剂。
【变式训练1】按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:________________________________________________。
(2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【变式训练2】
(3)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为____________________________。
(4)温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式:_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【变式训练3】
(5)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,反应的离子方程式:_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)—碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:___________________________________
________________________________________________________________________。
1.(2025·北京·高考真题)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
2.(2024·北京·高考真题)不同条件下,当KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应,结果如下。
反应序号
起始酸碱性
KI
KMnO4
还原产物
氧化产物
物质的量/mol
物质的量/mol
①
酸性
0.001
n
Mn2+
I2
②
中性
0.001
10n
MnO2
已知:的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是
A.反应①,
B.对比反应①和②,
C.对比反应①和②,的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系变化:①增大,②不变
3.(2024·北京·高考真题)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A.I的化学方程式:
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
4.(2024·北京·高考真题)可采用催化氧化法将工业副产物制成,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是
A.Y为反应物,W为生成物
B.反应制得,须投入
C.升高反应温度,被氧化制的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
5.(2023·北京·高考真题)离子化合物和与水的反应分别为①;②。下列说法正确的是
A.中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.中阴、阳离子个数比为,中阴、阳离子个数比为
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的和的物质的量相同
6.(2025·北京·高考真题)化学反应平衡常数对认识化学反应的方向和限度具有指导意义。实验小组研究测定“”平衡常数的方法,对照理论数据判断方法的可行性。
(1)理论分析
①易挥发,需控制生成较小。
②根据时分析,控制合适,可使生成较小;用浓度较大的溶液与过量反应,反应前后几乎不变;,仅需测定平衡时溶液和。
③与水反应的程度很小,可忽略对测定干扰;低浓度挥发性很小,可忽略。
(2)实验探究
序号
实验内容及现象
I
,将溶液()与过量混合,密闭并搅拌,充分反应后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
,将溶液()与过量混合,密闭并搅拌,反应时间与I相同,溶液变为淡黄色,容器液面上方未观察到黄色气体。
Ⅲ
测定I、Ⅱ反应后溶液的;取一定量反应后溶液,加入过量固体,用标准溶液滴定,测定。
已知:;和溶液颜色均为无色。
①Ⅲ中,滴定时选用淀粉作指示剂,滴定终点时的现象是 。用离子方程式表示的作用: 。
②I中,与反应前的溶液相比,反应后溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)。平衡后,按计算所得值小于的K值,是因为挥发导致计算时所用 的浓度小于其在溶液中实际浓度。
③Ⅱ中,按计算所得值也小于的K值,可能原因是 。
(3)实验改进
分析实验I、Ⅱ中测定结果均偏小的原因,改变实验条件,再次实验。
控制反应温度为,其他条件与Ⅱ相同,经实验准确测得该条件下的平衡常数。
①判断该实验测得的平衡常数是否准确,应与 值比较。
②综合调控和温度的目的是 。
7.(2024·北京·高考真题)是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。
(1)方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
(2)方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行。
①第I步反应的化学方程式为 。
②针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入和进行反应。在不同压强下(、),反应达到平衡时,测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。
(3)方法三:研究表明可以用电解法以为氮源直接制备,其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式: 。
②研究发现:转化可能的途径为。电极a表面还发生iii.。iii的存在,有利于途径ii,原因是 。
(4)人工固氮是高能耗的过程,结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。
8.(2023·北京·高考真题)资料显示,可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。
已知:易溶于溶液,发生反应(红棕色);和氧化性几乎相同。
I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中,振荡。
实验记录如下:
实验现象
实验Ⅰ
极少量溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为淡红色
实验Ⅱ
部分溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为红棕色
实验Ⅲ
完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深红棕色
(1)初始阶段,被氧化的反应速率:实验Ⅰ (填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。
(2)实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有(蓝色)或(无色),进行以下实验探究:
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入,多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是 。
ⅱ.查阅资料,,(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化: 。
(3)结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是 。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓溶液, (填实验现象),观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是 。
(4)上述实验结果,仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验,证实了能将氧化为。装置如图所示,分别是 。
(5)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中被氧化的产物中价态不同的原因: 。
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第05讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
目录
01 2
02 体系构建·思维可视 3
03 核心突破·靶向攻坚 4
考点一 有关氧化还原反应的计算 4
知识点1 电子守恒定律 4
考向1 两元素及多元素之间得失电子守恒问题 9
考向2 多步反应得失电子守恒问题 10
【思维建模】抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
考点二 氧化还原反应方程式的配平与书写 11
知识点1 氧化还原反应的配平 11
知识点2 情景方程式的书写 11
知识点3 缺项方程式的配平··················································································································· 11
考向1 直接型氧化还原反应的配平与书写 16
考向2 缺项型氧化还原反应方程式的配平 18
【思维建模】缺项型氧化还原反应方程式的补项原则和组合方式
考向3 信息型氧化还原反应方程式的书写 19
【思维建模】循环转化关系图中物质变化分析思路
0429
考点要求
考察形式
2025年
2024年
2023年
氧化还原反应的计算
选择题
非选择题
T16(1)
T10(B)
氧化还原反应的配平与书写
选择题
非选择题
T18Ⅱ①
T14、T16、T19(2)
T16(1)、T18(2)
考情分析:
1.近年来北京试题有关氧化还原反应方程式的书写“常考不衰”,尤其是陌生氧化还原反应方程式的书写,考查考生对信息的加工提取能力和推理能力。
2.有关氧化还原反应的计算,在高考中大多以元素及其化合物为载体,题型涉及选择题、实验题、化工流程以及化学反应原理等,覆盖面广,综合度大,形式多样,解题核心仍是得失电子守恒定律。
3.预计2026年高考仍会结合工艺流程题、实验题等,考查新情境下氧化还原反应方程式的书写及有关计算,考生要引起重视。
复习目标:
1.掌握常见氧化还原反应方程式的配平。
2.掌握常见氧化还原反应的相关计算。
3.理解质量守恒定律、电子守恒定律。
考点一 有关氧化还原反应的计算
知识点1 电子守恒定律
1.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,可以抛开繁琐的反应过程,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维,便可迅速获得正确结果。
2.应用电子守恒解题的一般步骤——“一、二、三、四”。
“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。
“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)。
“三列出等式”:根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。
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。
“四找关系式”:多步连续进行的氧化还原反应的有关计算,对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。应用以上方法解答有关氧化还原反应的计算题时,可化难为易,化繁为简。
得分速记
多步反应得失电子守恒问题
有的试题反应过程多,涉及的氧化还原反应也多,数量关系较为复杂,若用常规方法求解比较困难,若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系,则解题就变得很简单。解这类试题时,注意不要遗漏某个氧化还原反应,要理清具体的反应过程,分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。
考向1 两元素及多元素之间得失电子守恒问题
例1 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,则元素Cr在还原产物中的化合价为________。
【答案】 +3
【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规律,有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1·变载体】在反应BrF3+H2O―→HF+Br2+HBrO3+O2↑(未配平)中,若有1 mol O2生成,则被水还原的BrF3的物质的量为________。
【答案】 mol
【解析】 设被水还原的BrF3的物质的量为x,生成1 mol O2,则水失去4 mol电子,根据得失电子守恒得:3x=4 mol,x= mol。
【变式训练2】反应8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为( )
A.2∶3 B.8∶3
C.6∶3 D.3∶2
【答案】A
【解析】 该氧化还原反应中的电子转移用双线桥表示为,由此可知8 mol NH3参加反应时有2 mol NH3被氧化,有3 mol Cl2被还原,因而被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比2∶3。
【变式训练3】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。
【答案】 1.5 2.2
【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。
考向2 多步反应得失电子守恒问题
例2 取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中,反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(均已折算为标准状况),在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为17.02 g。则x等于________。
【答案】 9.20
【解析】 反应流程为
x g=17.02 g-m(OH-),
而OH-的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量,等于浓HNO3得电子的物质的量,即:
n(OH-)=×1+×2×1=0.46 mol,所以x g=17.02 g-0.46 mol×
17 g·mol-1=9.20 g。
思维建模 抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
在多步连续进行的氧化还原反应中,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,则可以利用反应过程中转移电子的数目相等,找出“始态物质”与“终态物质”化合价发生变化的元素,再根据化合价升高总数和化合价降低总数相等,建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。
例如:a mol的铜与足量的浓硝酸反应,将产生的NO2气体与b mol的O2混合作用于水,气体完全被吸收。
则“始态物质Cu”Cu2+,
“中间物质HNO3”NO2↑,
故“始态物质Cu”与“终态物质O2”之间物质的量的关系为2Cu~O2,即a=2b。
【变式训练1】足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( A )
A.60 mL B.45 mL
C.30 mL D.15 mL
[解析] 由题意可知,HNO3,则Cu失去的电子总数与O2得到的电子总数相等。即n(Cu)=2n(O2)=2×=0.15 mol。根据质量守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式n(NaOH)=2n[Cu(NO3)2]=2n(Cu)=0.3 mol,则V(NaOH溶液)==0.06 L=60 mL
【变式训练2·变考法】在100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下2.24 L Cl2,溶液中有的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为( C )
A.4 mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
[解析] 标准状况下2.24 L氯气的物质的量n(Cl2)==0.1 mol,由于还原性Fe2+>Br-,氯气先氧化Fe2+,Fe2+反应完毕,再氧化Br-,假设原溶液中FeBr2的物质的量为x mol,根据得失电子守恒,x mol×(3-2)+×2x mol×[0-(-1)]=0.1 mol×2,解得x=,所以原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为= mol·L-1,C项正确。
考点二 氧化还原反应方程式的配平与书写
知识点1 氧化还原反应的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则
2.氧化还原方程式配平的一般步骤
以上方法步骤以Cu与稀HNO3反应的方程式配平为例说明如下:
①标变价
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
②列得失
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
③求总数
u+O3(稀)—— (NO3)2++H2O
④配系数
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
⑤查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用O原子守恒来进行验证。
知识点2 情景方程式的书写
“四步法”突破新情景下氧化还原方程式的书写
知识点3 缺项方程式的配平
1.配平流程
缺项型方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来,它们一般为水、酸(H+)或碱(OH-),其配平流程如下:
2.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-
得分速记
配平的基本技能
(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,然后进行两边电荷数配平。
(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。
考向1 直接型氧化还原反应的配平与书写
例1 配平下列化学方程式
(1) Cl2↑+
(2) ===
【答案】
(1)Cl2↑+
(2)===
【变式训练1】 配平下列化学方程式
===
【答案】
(3)===
【变式训练2】 配平下列化学方程式
===
【答案】
(4)===
考向2 缺项型氧化还原反应方程式的配平
例1请配平下列氧化还原反应方程式:
① Mn2++ ClO+ H2O=== MnO2↓+ Cl2↑+
② ClO-+ Fe(OH)3+ === Cl-+ FeO+ H2O
【答案】
① 5 Mn2++ 2 ClO+ 4 H2O=== 5 MnO2↓+ 1 Cl2↑+ 8
② 3 ClO-+ 2 Fe(OH)3+ 4 === 3 Cl-+ 2 FeO+ 5 H2O
思维建模 缺项型氧化还原反应方程式的补项原则和组合方式
补项原则
介质
多一个氧原子
少一个氧原子
酸性
+2H+结合1个O→H2O
+H2O提供1个O→2H+
中性
+H2O结合1个O→2OH-
+H2O提供1个O→2H+
碱性
+H2O结合1个O→2OH-
+2OH-提供1个O→H2O
组合方式
反应物
生成物
使用条件
组合一
H+
H2O
酸性溶液
组合二
H2O
H+
酸性或中性溶液
组合三
OH-
H2O
碱性溶液
组合四
H2O
OH-
碱性或中性溶液
【变式训练1】请配平下列氧化还原反应方程式:
Fe(OH)2+ ClO-+ === Fe(OH)3+ Cl-
【答案】 2 Fe(OH)2+ 1 ClO-+ 1 === 2 Fe(OH)3+ 1 Cl-
【变式训练2】请配平下列氧化还原反应方程式:
LiCoO2+ H2SO4+ H2O2=== Li2SO4+ CoSO4+ O2↑+
【答案】 2 LiCoO2+ 3 H2SO4+ 1 H2O2=== 1 Li2SO4+ 2 CoSO4+ 1 O2↑+ 4
【变式训练3】请配平下列氧化还原反应方程式:
MnO+ C2O+ === Mn2++ CO2↑+
【答案】 2 MnO+ 5 C2O+ 16 === 2 Mn2++ 10 CO2↑+ 8
考向3 信息型氧化还原反应方程式的书写
例1图中展示的是乙烯催化氧化的过程(部分相关离子未画出),下列描述错误的是( )
A.PbC和Cu2+在反应中都起到催化剂的作用
B.该转化过程中,仅O2和Cu2+体现了氧化性
C.该转化过程中,涉及反应4Cu+ +O2+4H+4Cu2++2H2O
D.乙烯催化氧化的反应方程式为2CH2CH2 + O2 2CH3CHO
【答案】B
【解析】 乙烯催化氧化的过程发生以下反应,过程ⅠPdC+CH2CH2
PdCl3(CH2CH2)-+Cl-,过程ⅡPdCl3(CH2CH2)-+H2O+H++Cl-,过程ⅢCH3CHO+Pd+H++2Cl-,过程ⅣPd+2Cu2++4Cl-PdC+2Cu+,过程Ⅴ4Cu+ +O2+4H+4Cu2++2H2O,总反应为2CH2CH2+O22CH3CHO。PbC和Cu2+是循环使用的,均先反应、后生成,在反应中都起到催化剂的作用,A项正确;该转化过程中,过程Ⅲ中也体现氧化性,B项错误;该转化过程中,过程Ⅴ涉及反应4Cu+ +O2+4H+4Cu2++2H2O,C项正确;乙烯催化氧化生成乙醛,反应方程式为2CH2CH2+O22CH3CHO,D项正确。
思维建模 循环转化关系图中物质变化分析思路
(1)根据示意图中的箭头方向分清反应物、生成物:箭头进入的是反应物,箭头出去的是生成物。
(2)若上一步反应生成某物质,下一步该物质又参加反应,则该物质为中间产物。
(3)若某物质参加反应,后又生成该物质,则该物质为催化剂。
【变式训练1】按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:________________________________________________。
(2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】 (1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O
【变式训练2】
(3)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为____________________________。
(4)温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式:_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】 (3)3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+
(4)4Al(NO3)312NO2↑+3O2↑+2Al2O3
【变式训练3】
(5)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,反应的离子方程式:_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)—碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:___________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】 (5)3NO+2H+===NO+2NO↑+H2O
(6)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO↑+4CO2↑
1.(2025·北京·高考真题)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
【答案】C
【解析】A.①中反应物为CH3COOH、O2、Pd,生成物为H2O和Pd(CH3COO)2,方程式为:,A正确;
B.②中生成的过程中,有C-H断开和C-O的生成,存在键断裂与形成,B正确;
C.生成总反应中有H2O生成,原子利用率不是,C错误;
D.是反应的催化剂,改变了反应的历程,提高了反应速率,D正确;
答案选C。
2.(2024·北京·高考真题)不同条件下,当KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应,结果如下。
反应序号
起始酸碱性
KI
KMnO4
还原产物
氧化产物
物质的量/mol
物质的量/mol
①
酸性
0.001
n
Mn2+
I2
②
中性
0.001
10n
MnO2
已知:的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是
A.反应①,
B.对比反应①和②,
C.对比反应①和②,的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系变化:①增大,②不变
【答案】B
【解析】A.反应①中Mn元素的化合价由+7价降至+2价,I元素的化合价由-1价升至0价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应①的离子方程式是:10I-+2+16H+=2Mn2++5I2+8H2O,故n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A项错误;
B.根据反应①可得关系式10I-~2,可以求得n=0.0002,则反应②的n(I-)∶n()=0.001∶(10×0.0002)=1∶2,反应②中Mn元素的化合价由+7价降至+4价,反应②对应的关系式为I-~2~MnO2~~6e-,中I元素的化合价为+5价,根据离子所带电荷数等于正负化合价的代数和知x=3,反应②的离子方程式是:I-+2+H2O=2MnO2↓++2OH-,B项正确;
C.已知的氧化性随酸性减弱而减弱,对比反应①和②的产物,I-的还原性随酸性减弱而增强,C项错误;
D.根据反应①和②的离子方程式知,反应①消耗H+、产生水、pH增大,反应②产生OH-、消耗水、pH增大,D项错误;
答案选B。
3.(2024·北京·高考真题)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A.I的化学方程式:
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
【答案】B
【分析】黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,SO2和空气中的O2在400~500℃、常压、催化剂的作用下发生反应得到SO3,用98.3%的浓硫酸吸收SO3,得到H2SO4。
【解析】A.反应I是黄铁矿和空气中的O2在加热条件下发生反应,生成SO2和Fe3O4,化学方程式:,故A正确;
B.反应Ⅱ条件要兼顾平衡转化率和反应速率,还要考虑生产成本,如Ⅱ中“常压、催化剂”不是为了提高平衡转化率,故B错误;
C.将黄铁矿换成硫黄,则不再产生,即可以减少废渣产生,故C正确;
D.硫酸工业产生的尾气为、,可以用碱液吸收,故D正确;
故选B。
4.(2024·北京·高考真题)可采用催化氧化法将工业副产物制成,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是
A.Y为反应物,W为生成物
B.反应制得,须投入
C.升高反应温度,被氧化制的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B
【分析】由该反应的热化学方程式可知,该反应涉及的主要物质有HCl、O2、CuO、Cl2、H2O;CuO与Y反应生成Cu(OH)Cl,则Y为HCl;Cu(OH)Cl分解生成W和Cu2OCl2,则W为H2O;CuCl2分解为X和CuCl,则X为Cl2;CuCl和Z反应生成Cu2OCl2,则Z为O2;综上所述,X、Y、Z、W依次是、、、。
【解析】A.由分析可知,Y为反应物,W为生成物,A正确;
B.在反应中作催化剂,会不断循环,适量即可,B错误;
C.总反应为放热反应,其他条件一定,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,C正确;
D.图中涉及的两个氧化还原反应是和,D正确;
故选B。
5.(2023·北京·高考真题)离子化合物和与水的反应分别为①;②。下列说法正确的是
A.中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.中阴、阳离子个数比为,中阴、阳离子个数比为
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的和的物质的量相同
【答案】C
【解析】A.Na2O2中有离子键和非极性键,CaH2中只有离子键而不含非极性键,A错误;
B.①中水的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水发生还原反应,B错误;
C.Na2O2由Na+和组成.阴、阳离子个数之比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-组成,阴、阳离子个数之比为2∶1,C正确;
D.①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,D错误;
故选C。
6.(2025·北京·高考真题)化学反应平衡常数对认识化学反应的方向和限度具有指导意义。实验小组研究测定“”平衡常数的方法,对照理论数据判断方法的可行性。
(1)理论分析
①易挥发,需控制生成较小。
②根据时分析,控制合适,可使生成较小;用浓度较大的溶液与过量反应,反应前后几乎不变;,仅需测定平衡时溶液和。
③与水反应的程度很小,可忽略对测定干扰;低浓度挥发性很小,可忽略。
(2)实验探究
序号
实验内容及现象
I
,将溶液()与过量混合,密闭并搅拌,充分反应后,溶液变为黄色,容器液面上方有淡黄色气体。
Ⅱ
,将溶液()与过量混合,密闭并搅拌,反应时间与I相同,溶液变为淡黄色,容器液面上方未观察到黄色气体。
Ⅲ
测定I、Ⅱ反应后溶液的;取一定量反应后溶液,加入过量固体,用标准溶液滴定,测定。
已知:;和溶液颜色均为无色。
①Ⅲ中,滴定时选用淀粉作指示剂,滴定终点时的现象是 。用离子方程式表示的作用: 。
②I中,与反应前的溶液相比,反应后溶液的 (填“增大”、“减小”或“不变”)。平衡后,按计算所得值小于的K值,是因为挥发导致计算时所用 的浓度小于其在溶液中实际浓度。
③Ⅱ中,按计算所得值也小于的K值,可能原因是 。
(3)实验改进
分析实验I、Ⅱ中测定结果均偏小的原因,改变实验条件,再次实验。
控制反应温度为,其他条件与Ⅱ相同,经实验准确测得该条件下的平衡常数。
①判断该实验测得的平衡常数是否准确,应与 值比较。
②综合调控和温度的目的是 。
【答案】(1)
(2) 滴入最后半滴标准溶液,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复 增大 实验Ⅱ的浓度低于实验Ⅰ,反应相同时间下,实验Ⅱ未达到平衡状态,导致溶液中偏低,计算的K值偏小
(3) 40℃下的理论K 使反应更快的达到平衡状态,使Br2处于溶解平衡且挥发最少的状态,从而准确测定K值。
【分析】平衡常数表达式:,控制pH可调节c(Br2)大小。使用过量MnO2和浓KBr溶液,确保c(Br–)几乎不变。因c(Mn2+) = c(Br2),只需测定平衡时的pH和c(Br2)即可计算K。 干扰忽略:Br2与水反应、HBr挥发对实验影响可忽略。
【解析】(1)
(2)①淀粉遇I2显蓝色,I2被Na2S2O3消耗后蓝色消失,故滴定终点现象:滴入最后半滴标准溶液,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复;
KI的作用:将Br2转化为I2,便于滴定测定Br2浓度。离子方程式:;
②该反应消耗生成水,pH增大;因为Br2挥发导致实测c(Br2)偏小,根据题目信息可知,,则计算时所用的浓度小于其在溶液中实际浓度;
③实验Ⅱ液面上方未观察到黄色气体,说明不是由于Br2挥发导致实测c(Br2)偏小,题目已知信息③也说明了与水反应的程度很小,可忽略对测定干扰;低浓度挥发性很小,可忽略,对比实验Ⅰ和Ⅱ可知,实验Ⅱ的pH更大,且反应后溶液为淡黄色,则可能原因是,实验Ⅱ的浓度低于实验Ⅰ,反应相同时间下,实验Ⅱ未达到平衡状态,导致溶液中偏低,计算的K值偏小;
(3)①平衡常数准确性验证:应与40℃下的理论K值比较,因为K值只与温度有关,(题目给出25℃的K,需查阅40℃的文献值)。
②实验Ⅰ和实验Ⅱ反应时间相同,实验Ⅰ由于过大,反应速率过快,Br2挥发导致计算的K值小,实验Ⅱ由于过小,反应速率过慢,未达平衡状态,导致计算的K值小,故综合调控和温度的目的是使反应更快的达到平衡状态,使Br2处于溶解平衡且挥发最少的状态,从而准确测定K值。
7.(2024·北京·高考真题)是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。
(1)方法一:早期以硝石(含)为氮源制备,反应的化学方程式为:。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
(2)方法二:以为氮源催化氧化制备,反应原理分三步进行。
①第I步反应的化学方程式为 。
②针对第Ⅱ步反应进行研究:在容积可变的密闭容器中,充入和进行反应。在不同压强下(、),反应达到平衡时,测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。
(3)方法三:研究表明可以用电解法以为氮源直接制备,其原理示意图如下。
①电极a表面生成的电极反应式: 。
②研究发现:转化可能的途径为。电极a表面还发生iii.。iii的存在,有利于途径ii,原因是 。
(4)人工固氮是高能耗的过程,结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。
【答案】(1)难挥发性
(2) ,该反应正向气体分子总数减小,同温时,条件下转化率高于,故,x、y点转化率相同,此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响
(3) 反应iii生成,将氧化成,更易转化成
(4)中存在氮氮三键,键能高,断键时需要较大的能量,故人工固氮是高能耗的过程
【解析】(1)浓硫酸难挥发,产物为气体,有利于复分解反应进行,体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。
(2)①第I步反应为氨气的催化氧化,化学方程式为;
②,该反应正向气体分子总数减小,同温时,条件下转化率高于,故,根据,x、y点转化率相同,则n相同,此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响,故y点的容器容积小于x点的容器容积。
(3)①由电极a上的物质转化可知,氮元素化合价升高,发生氧化反应,电极a为阳极,电极反应式为;
②反应iii生成,将氧化成,更易转化成。
(4)中存在氮氮三键,键能高,断键时需要较大的能量,故人工固氮是高能耗的过程。
8.(2023·北京·高考真题)资料显示,可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。
已知:易溶于溶液,发生反应(红棕色);和氧化性几乎相同。
I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中,振荡。
实验记录如下:
实验现象
实验Ⅰ
极少量溶解,溶液为淡红色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为淡红色
实验Ⅱ
部分溶解,溶液为红棕色;充分反应后,红色的铜粉转化为白色沉淀,溶液仍为红棕色
实验Ⅲ
完全溶解,溶液为深红棕色;充分反应后,红色的铜粉完全溶解,溶液为深红棕色
(1)初始阶段,被氧化的反应速率:实验Ⅰ (填“>”“<”或“=”)实验Ⅱ。
(2)实验Ⅲ所得溶液中,被氧化的铜元素的可能存在形式有(蓝色)或(无色),进行以下实验探究:
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液,加入,多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液,滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色,并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是 。
ⅱ.查阅资料,,(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤的溶液中发生的变化: 。
(3)结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是 。分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体,洗涤后得到白色沉淀,加入浓溶液, (填实验现象),观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是 。
(4)上述实验结果,仅将氧化为价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验,证实了能将氧化为。装置如图所示,分别是 。
(5)运用氧化还原反应规律,分析在上述实验中被氧化的产物中价态不同的原因: 。
【答案】(1)<
(2) 除去,防止干扰后续实验 、
(3) 或 白色沉淀逐渐溶解,溶液变为无色 铜与碘的反应为可逆反应(或浓度小未能氧化全部的)
(4)铜、含的的溶液
(5)铜与碘反应的体系在原电池装置中,I2将Cu氧化为Cu2+;而在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu以Cu+形式存在,这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中可以进一步与结合生成沉淀或,浓度减小使得氧化性增强,发生反应和。
【分析】因I2溶解度较小,Cu与I2接触不充分,将转化为可以提高Cu与的接触面积,提高反应速率。加入,平衡逆向移动,I2浓度减小,浓度增加,浓度增加,加入氨水后转化为,被氧化为,故而产生无色溶液变为蓝色溶液的现象。
【解析】(1)提高KI浓度,便于提高的浓度,与Cu接触更加充分,Cu与的反应速率加快,故实验Ⅰ<实验Ⅱ;
(2)加入,I2浓度减小,平衡逆向移动, 浓度增加,其目的为:除去,防止干扰后续实验。加入浓氨水后转化为,无色的被氧化为蓝色的,方程式为、;
(3)结合实验Ⅲ,推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是,实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是或;白色沉淀为CuI,加入浓溶液,CuI与I-反应转化为[CuI2]-,故产生白色沉淀溶解,溶液变为无色,出现红色固体的过程;由于n>m,铜未完全反应的原因是铜与碘的反应为可逆反应(或浓度小未能氧化全部的);
(4)要验证能将氧化为,需设计原电池负极材料为Cu,b为含的的溶液;
(5)含的的溶液铜与碘反应的体系在原电池装置中,将氧化为;而在实验Ⅰ、实验Ⅱ和实验Ⅲ中以形式存在,这是由于在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中可以进一步与结合生成沉淀或,浓度减小使得氧化性增强,发生反应和。
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