内容正文:
第5讲 氧化还原方程式的配平及计算
课标引领
1.能利用得失电子守恒法进行氧化还原方程式的配平和计算。
2.掌握质量守恒定律及其应用。
考点一 氧化还原方程式的书写及配平
[对应学生用书P19]
1.配平氧化还原方程式的“三原则”
2.配平氧化还原方程式的“五步骤”
考向一 氧化还原方程式的书写及配平
[例1] (2023·浙江6月选考卷,节选)工业上煅烧含硫矿物产生的SO2可以按如下流程脱除或利用。
富氧煅烧燃煤产生的低浓度的SO2可以在炉内添加CaCO3通过途径 Ⅰ 脱除,写出反应方程式:_______________________________________________________。
答案:2SO2+O2+2CaCO32CaSO4+2CO2
解析:由题中流程可知,SO2+CaCO3―→CaSO4,该过程硫元素由+4价升高到+6价,发生氧化反应,根据氧化还原反应规律推测,必定有O2参与,且发生还原反应,结合元素守恒推知还生成CO2:2SO2+O2+2CaCO32CaSO4+2CO2。
(1)配平氧化还原方程式的两种常用方法
(2)“三步法”配平缺项型氧化还原方程式
[练1] 配平下列化学方程式或离子方程式。
(1)____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
(2)____MnO+____H++____Cl-===____Mn2++____Cl2↑+____H2O
(3)____S+____KOH____K2S+____K2SO3+____H2O
(4)_____Fe3++_____H2O2===_____Fe2++____O2↑+________
(5)______ClO+______Fe2++______===______Cl-+______Fe3++________
(6)____MnO+____C2O+________===____Mn2++____CO2↑+________
答案:(1)5 1 3 3 3 3
(2)2 16 10 2 5 8
(3)3 6 2 1 3
(4)2 1 2 1 2H+
(5)1 6 6H+ 1 6 3H2O
(6)2 5 16H+ 2 10 8H2O
[练2] (2023·浙江1月选考卷,节选)化合物X由三种元素组成,某学习小组按如下流程进行实验:
已知:白色固体A用0.025 0 mol HCl溶解后,多余的酸用0.015 0 mol NaOH恰好中和。
写出B(NaClO4)→C溶液呈棕黄色(含I2)所发生的化学反应方程式:_______________ __________________________________________________________________。
答案:8HI+NaClO4===4I2+NaCl+4H2O
考点二 氧化还原反应的计算
[对应学生用书P20]
1.氧化还原反应的计算——电子得失守恒法
氧化剂得到电子总数=还原剂失去电子总数。
2.“三步法”巧解氧化还原反应的计算题
(1)一步反应的计算步骤
(2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算
涉及氧化还原反应多,数量关系较为复杂的情境,若用常规方法求解比较困难,但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原子得电子数目和失电子数目。
考向二 氧化还原反应的计算
[例2] (2023·湖北卷,节选)铜与过量H2O2反应的探究如下:
(1)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X为铜的氧化物,提纯干燥后的X在惰性氛围下加热,m g X完全分解为n g黑色氧化物Y,=。X的化学式为______________。
(2)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后,调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL。(已知:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,I2+2S2O===2I-+S4O)标志滴定终点的现象是__________________________________________________________________
_____________________________________,粗品中X的相对含量为_____________。
答案:(1)CuO2
(2)当滴入最后半滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中溶液蓝色消失,且在半分钟内不变色,说明到达滴定终点 96%
解析:(1)黑色氧化物Y应为CuO,m g X完全分解为n g黑色氧化物Y,=,设X的化学式为CuxOy,CuxOy―→xCuO,=,解得x∶y=1∶2,则X的化学式为CuO2。
(2)结合信息得关系式:
2CuO2~3I2~6S2O,即:
m(CuO2) 0.100 0×15.00×10-3 mol=1.5×10-3 mol
列式:=,则有m(CuO2)=0.048 g,粗品中X的相对含量为×100%=96%。
解答本题的思路如下:
(1)确定X的组成
X完全分解的黑色氧化物Y为CuO,结合=X的组成
(2)确定粗品中X的含量
根据关系式2CuO2~3I2~6S2O,结合滴定数据X的含量
[练3] (2024·浙江6月选考卷)利用CH3OH可将废水中的NO转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+NO―→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)
C 解析:由题中信息可知,利用CH3OH可将废水中的NO转化为对环境无害的物质后排放,则X表示N2,NO2仍然是大气污染物,A错误;CH3OH中C的化合价由-2升高到CO2中的+4,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错误;该反应中,还原剂CH3OH中C的化合价由-2升高到+4,升高6价,氧化剂NO中N的化合价由+5降低到0,降低5价,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;CH3OH中C的化合价由-2升高到+4,升高6价,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 mol×6NA mol-1=3NA,D错误。
[对应学生用书P21]
1.某离子反应涉及H2O、ClO-、NH、H+、N2、Cl-六种粒子,其中c(NH)随反应进行逐渐减小。下列判断正确的是 ( )
A.反应的还原产物是Cl-
B.消耗1 mol氧化剂,转移电子3 mol
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
D.反应后溶液的酸性明显减弱
答案:A
2.(2024·浙江金华十校联考)三草酸合铁酸钾是制备负载型活性铁催化剂的主要原料,该配合物在光照下易分解:4K3[Fe(C2O4)3]6K2O+2FeO+Fe2O3+11CO↑+13CO2↑,下列说法不正确的是 ( )
A.反应中铁元素只体现氧化性,碳元素既体现氧化性又体现还原性
B.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1
C.若有2 mol Fe( Ⅲ )被还原,则被还原的C2O为6 mol
D.若生成0.6 mol K2O,则转移电子数为1.3 mol
答案:C
3.NiFe基催化剂是碱性条件下活性最高的催化剂之一,在NiFe基催化剂自修复水氧化循环中,FeO发生的一步反应为FeO+H2O―→FeOOH+O2↑+OH-(未配平),下列说法正确的是 ( )
A.FeO中铁元素化合价的绝对值与基态铁原子的价电子数相等
B.反应中FeOOH是氧化产物
C.生成22.4 L O2时,转移4 mol电子
D.配平后,FeO与H2O的化学计量数之比为2∶3
答案:D
4.(2024·浙江丽水二模)已知过氧化铬(CrO5)的结构式如图所示,CrO5溶于稀硫酸的化学方程式为4CrO5+6H2SO4===2Cr2(SO4)3+7O2↑+6H2O,有关该反应说法不正确的是 ( )
A.Cr在元素周期表中的位置为第四周期第ⅥB族
B.CrO5既作氧化剂,又作还原剂
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为7∶8
D.若有1 mol CrO5发生该反应,则反应中共转移3.5NA个电子
C 解析:Cr在元素周期表中位置为第四周期第ⅥB族,A正确;CrO5中Cr化合价下降,O化合价上升,H2SO4中O化合价未发生变化,则CrO5既作氧化剂,又作还原剂,B正确;CrO5中4个氧原子与铬形成的是Cr—O键,O的化合价为-1,1个氧原子与铬形成的是Cr===O键,这种O的化合价为-2,Cr为+6价,Cr由+6价下降到+3价,O有的由-1价下降到-2价,有的由-1价上升到0价,Cr2(SO4)3和2个H2O是还原产物,O2是氧化产物,氧化产物与还原产物的物质的量之比为7∶4,C错误;由C项分析可知,若有1 mol CrO5发生该反应,生成 mol O2,则反应中共转移 mol×2NA mol-1=3.5NA个电子,D正确。
5.(2024·浙江6月选考卷,节选)矿物资源的综合利用有多种方法,如铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)的利用有火法和电解法等。
请回答:
根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)的结果,PbS中硫元素体现的性质是________(填“氧化性”“还原性”“酸性”“热稳定性”之一)。产物B中有少量Pb3O4,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl4]2-,写出该反应的化学方程式:____________________;从该反应液中提取PbCl2的步骤如下:加热条件下,加入________(填一种反应试剂),充分反应,趁热过滤,冷却结晶,得到产品。
答案:还原性 Pb3O4+14HCl(浓)===3H2[PbCl4]+4H2O+Cl2↑ PbO[或Pb(OH)2或PbCO3]
解析:根据富氧煅烧的结果,PbS中硫元素化合价升高,体现的性质是还原性。产物B中有少量Pb3O4,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl4]2-,该反应的化学方程式:Pb3O4+14HCl(浓)===3H2[PbCl4]+4H2O+Cl2↑;根据PbCl2(s) PbCl2(aq)H2[PbCl4]可得反应:PbCl2(aq)+2HClH2[PbCl4],要从该反应液中提取PbCl2,则所加试剂应能消耗H+使平衡逆向移动,且不引入杂质,则步骤为加热条件下,加入PbO或Pb(OH)2或PbCO3,充分反应,趁热过滤,冷却结晶。
学科网(北京)股份有限公司
$$