内容正文:
[对应学生用书P17]
“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
【书写示例】 KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式是________________________________。
【分析流程】 第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。
第二步:按“氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:MnO+C2O―→Mn2++CO2↑。由MnO→Mn2+,锰元素降了5价;由C2O→CO2,碳元素升了1价,1 mol C2O共失去2 mol e-,故在C2O前配5,在氧化产物CO2前配10;在MnO前配2,在还原产物Mn2+前配2,即2MnO+5C2O―→2Mn2++10CO2↑。
第三步:反应在硫酸中进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,即2MnO+5C2O+H+―→ 2Mn2++10CO2↑+H2O。
第四步:依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:
2MnO+5C2O+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。
一、依据陈述信息书写方程式
1.(2024·河南濮阳月考)偏钒酸铵在加热条件下反应会生成V2O5、NH3和H2O。V2O5在氮气氛围中,碳高温条件下还原氮化制备VN,还生成一种具有还原性的气体,则该反应的化学方程式为__________。生成标况下22.4 L该还原性气体时,反应转电子数为__________。
解析 根据题意可知高温条件下V2O5可与C、N2反应生成VN,根据元素守恒,另外一种具有还原性的气体应是CO,化学方程式为V2O5+5C+N2===2VN+5CO,生成标况下22.4 L CO的物质的量为1 mol,该反应中C元素由0价上升到+2价,则反应转移电子数为2NA。
答案 V2O5+5C+N2===2VN+5CO 2NA
二、依据流程信息书写方程式
2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图所示:
(1)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)“尾气吸收”是吸收电解过程中排出的少量ClO2。写出此吸收反应的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2NaClO3+SO2+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4
(2)2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2+2H2O
三、依据反应机理图书写方程式
3.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2,其中S为-1价)催化氧化的反应转化如图所示。
总反应:2FeS2+7O2+2H2O===2Fe2++4SO+4H+
(1)分别写出反应Ⅰ、Ⅱ的离子方程式:
①反应Ⅰ:_________________________________________________。
②反应Ⅱ:_________________________________________________。
(2)NO在总反应中的作用是________________。
答案 (1)①4Fe(NO)2++O2+4H+===4Fe3++4NO+2H2O
②14Fe3++FeS2+8H2O===15Fe2++2SO+16H+
(2)作催化剂
[对应学生用书P18]
1.(2024·浙江6月卷)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)
解析 由题中信息可知X表示N2,NO2仍然是大气污染物,A错误;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,故不可用O3替换CH3OH,B错误;该反应中,还原剂CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,氧化剂NO中N元素的化合价由+5价降低到0价,由电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶5,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,C正确,D错误。
答案 C
2.(2024·甘肃卷)兴趣小组设计了从AgCl中提取Ag的实验方案,下列说法正确的是( )
A.还原性:Ag>Cu>Fe
B.按上述方案消耗1 mol Fe可回收1 mol Ag
C.反应①的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++4H+===Cu2++4NH
D.溶液①中的金属离子是Fe2+
解析 由题中的实验方案能得出还原性从强到弱的顺序为 Fe > Cu > Ag,A错误;由电子转移守恒可知,1 mol Fe可以置换1 mol Cu,而1 mol Cu可以置换2 mol Ag,因此,根据按上述方案消耗1 mol Fe可回收2 mol Ag,B错误;反应①中,氯化四氨合铜溶液与浓盐酸反应生成氯化铜和氯化铵,该反应的离子方程式是[Cu(NH3)4]2++ 4H+===Cu2++4NH,C正确;铁置换出铜后生成Fe2+,然后Fe2+被通入的氧气氧化为Fe3+,D错误。
答案 C
3.(2024·北京卷)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
IO
已知:MnO的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是( )
A.反应①,n(Mn2+)∶n(I2)=1∶5
B.对比反应①和②,x=3
C.对比反应①和②,I-的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系pH变化:①增大,②不变
解析 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-+2MnO+16H+===2Mn2++5I2+8H2O,故n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A错误;根据反应①可得关系式10I-~2MnO,可以求得n=0.0002,则反应②的n(I-)∶n(MnO)=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-~2MnO~MnO2~IO~6e-,IO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-+2MnO+H2O===2MnO2↓+IO+2OH-,B正确;已知MnO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错误;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错误。
答案 B
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