内容正文:
第7讲 氧化还原方程式的配平和计算
[课程标准] 1.掌握氧化还原反应方程式的配平。2.掌握氧化还原反应方程式的计算。
考点一 氧化还原方程式的配平
1.配平原则
2.氧化还原反应方程式配平的基本方法
(1)正向配平法
适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。如:
(2)逆向配平法
适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数,然后确定反应物的化学计量数。如:
由于S的化合价既升高又降低,而且升降总数要相等,所以K2S的化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1,然后确定S的化学计量数为3。
氧化还原反应方程式的配平
1.选择适当的方法配平下列化学方程式或离子方程式。
(1)KI+KIO3+H2SO4===I2+K2SO4+H2O
(2)K2Cr2O7+FeSO4+H2SO4===H2O+Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4
(3)P4+KOH+H2O===K3PO4+PH3↑
(4)H++BiO+Mn2+===Bi3++MnO+H2O
(5)As2S3+H2O+NO===AsO+SO+NO↑+H+
答案 (1)5 1 3 3 3 3
(2)1 6 7 7 3 1 1
(3)2 9 3 3 5
(4)14 5 2 5 2 7
(5)3 4 28 6 9 28 8
“五步骤”配平氧化还原反应方程式
含未知数方程式的配平
2.(1)FexS+HCl===S+FeCl2+H2S
(2)Na2Sx+NaClO+NaOH===Na2SO4+NaCl+H2O
答案 (1) 2 1 1
(2)1 (3x+1) (2x-2) x (3x+1) (x-1)
缺项类配平
3.(1)________ClO+________Fe2++______________===__________Cl-+________Fe3++________
(2)________MnO+________C2O+________===________Mn2++________CO2↑+________
(3)________ClO-+__________Fe(OH)3+________===__________Cl-+________FeO+________H2O
(4)________MnO+________H2O2+________===__________Mn2++________O2↑+________H2O
答案 (1)1 6 6H+ 1 6 3H2O
(2)2 5 16H+ 2 10 8H2O
(3)3 2 4OH- 3 2 5
(4)2 5 6H+ 2 5 8
缺项氧化还原反应方程式的配平
(1)方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
(2)补项原则
条件
补项原则
酸性条件
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
考点二 氧化还原反应的计算
1.氧化还原反应计算的基本方法
电子守恒法(化合价守恒)。
2.解题的一般步骤
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)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(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
两种元素之间得失电子守恒问题
1.24 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________。
解析 由题目中指出被还原的元素是Cr,则得电子的物质必是K2Cr2O7,失电子的物质一定是Na2SO3,其中S元素的化合价从+4→+6,而Cr元素的化合价将从+6→+n(设+n为生成物中Cr元素的化合价),根据得失电子数目相等,有0.024 L×0.05 mol·L-1×(6-4)=0.02 L×0.02 mol·L-1×2×(6-n)解得n=3。
答案 +3
2.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,计算x的值为________。
解析 Na2Sx中S元素的化合价为-,根据题意及得失电子守恒有:x=16×[1-(-1)],解得x=5。
答案 5
多种元素之间得失电子守恒问题
3.在反应14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4中,被还原的S和被氧化的S的质量之比为________。
解析 方程式中的化合价变化:14 mol CuSO4中+2价的铜得电子化合价降低,转化为7 mol Cu2S中的14 mol +1价Cu;5 mol FeS2中10 mol -1价的S有7 mol化合价降低,转化为7 mol Cu2S中的-2价S,有3 mol化合价升高,转化为3 mol SO的+6价S(生成物中有17 mol SO,其中有14 mol来自反应物的硫酸铜中)。所以被还原的S和被氧化的S的质量之比为7∶3。
答案 7∶3
4.用酸性KMnO4溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时,发生反应Ⅰ:MnO+Cu2S+H+→Cu2++SO+Mn2++H2O(未配平)和反应Ⅱ:MnO+FeS2+H+→Fe3++SO+Mn2++H2O(未配平)。
(1)反应Ⅰ中每生成1 mol SO,转移电子的物质的量为________。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为________。
解析 (1)反应Ⅰ中每生成1 mol SO,2 mol Cu+失去2 mol电子,1 mol S2-失去8 mol电子,总共转移电子的物质的量为10 mol电子。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为3∶2。
答案 (1)10 mol (2)3∶2
多步反应得失电子守恒问题
5.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=________________。
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。
答案 9.20
6.Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。反应原理为:2S2O+I2===S4O+2I-
(1)滴定至终点时,溶液颜色的变化:________。
(2)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为________________mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)________。
解析 (1)用淀粉作指示剂,用碘的标准溶液滴定,终点时碘稍过量点,则溶液变蓝。(2)滴定管内液面由0.00 mL至18.10 mL,则消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL。根据关系式:2S2O~I2得,n(S2O)=2×18.10×10-3L×0.100 0 mol·L-1=3.620×10-3mol,故产品的纯度为×100%=×100%。
答案 (1)由无色变蓝色,半分钟内不褪色
(2)18.10 ×100%
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