内容正文:
第一章 化学物质及其变化
第4讲 氧化还原反应方程式
的书写与配平
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第一章 化学物质及其变化
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核心考点突破
01
高考真题感悟
02
知能达标训练
03
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核 心 考 点 突 破
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高 考 真 题 感 悟
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第一章 化学物质及其变化
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第一章 化学物质及其变化
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[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 氧化还原反应方程式的配平
1.配平原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
[自主思考]
配平化学方程式:
K2Cr2O7+____H2C2O4+____H2SO4―→________Cr2(SO4)3+____K2SO4+____CO2↑+________H2O
[配平流程]
第一步:标变价:K2eq \o(C,\s\up6(+6))r2O7+H2eq \o(C,\s\up6(+3))2O4+H2SO4―→eq \o(C,\s\up6(+3))r2(SO4)3+eq \o(C,\s\up6(+4))O2↑+K2SO4+H2O
第二步:列得失:
第三步:求总数:
第四步:配系数:
1 K2Cr2O7+ 3 H2C2O4+ 4 H2SO4===
1 Cr2(SO4)3+ 6 CO2↑+ 1 K2SO4+ 7 H2O
第五步:查守恒:检查剩余元素K、S、H和O是否守恒,是离子方程式的还需检查是否电荷守恒
提示 1 3 4 1 6 1 7
1.正向配平
(1)____H2S+____KMnO4+____H2SO4===________K2SO4+____MnSO4+____S↓+____H2O
(2)____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O
(3)____MnOeq \o\al(-,4)+____H++____Cl-===____Mn2++____Cl2↑+____H2O
答案 (1)5 2 3 1 2 5 8 (2)5 1 3 3 3 3
(3)2 16 10 2 5 8
2.逆向配平
(1)____I2+____NaOH===____NaI+____NaIO3+____H2O
(2)____S+____KOH===____K2S+____K2SO3+____H2O
(3)____P4+____KOH+____H2O===____K3PO4+____PH3↑
答案 (1)3 6 5 1 3 (2)3 6 2 1 3 (3)2 9 3 3 5
3.缺项配平
(1)____ClO-+____Fe(OH)3+____===____Cl-+____FeOeq \o\al(2-,4)+____H2O
(2)____MnOeq \o\al(-,4)+____H2O2+____===____Mn2++____O2↑+____H2O
(3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有Al2O3、C、N2、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。
eq \x( )+eq \x( )+eq \x( )
eq \o(=====,\s\up17(高温),\s\do15( ))
eq \x( )AlN+eq \x( )
(4)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:
eq \x( )NaBiO3+eq \x( )Mn2++eq \x( )____===eq \x( )Na++eq \x( )Bi3++eq \x( )____+eq \x( )____
解析 (3)根据氮元素、碳元素的化合价变化,N2是氧化剂,C是还原剂,AlN为还原产物,CO为氧化产物。
答案 (1)3 2 4OH- 3 2 5
(2)2 5 6H+ 2 5 8
(3)Al2O3 3C N2 2 3CO
(4)5 2 14 H+ 5 5 2 MnOeq \o\al(-,4) 7 H2O
“三步法”突破缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项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-),其配平流程为
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)。
一、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-eq \f(2,x),根据题意及得失电子守恒有:x[6-(-eq \f(2,x))]=16×[1-(-1)],解得x=5。
答案 5
二、电子守恒在未配平方程式中的应用
3.在P+CuSO4+H2O—→Cu3P+H3PO4+H2SO4(未配平)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。
解析 设7.5 mol CuSO4可氧化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:7.5 mol×(2-1)=x×(5-0),解得x=1.5 mol;1 mol×3×(2-1)+1 mol×[0-(-3)]=y×(5-0),解得y=1.2 mol,所以生成1 mol Cu3P时,参加反应的P的物质的量为1.2 mol+1 mol=2.2 mol。
答案 1.5 2.2
三、多步反应得失电子守恒问题
4.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8960 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-)=eq \f(8.96 L,22.4 L·mol-1)×1+eq \f(0.672 L,22.4 L·mol-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
四、电子守恒在氧化还原滴定中的应用
5.(2024·江苏涟水月考)某废水中含有Cr2Oeq \o\al(2-,7),为了处理有毒的Cr2Oeq \o\al(2-,7),需要先测定其浓度:取20 mL废水,加入适量稀硫酸,再加入过量的V1 mL c1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液,充分反应(还原产物为 Cr3+)。用c2 mol·L-1KMnO4溶液滴定过量的Fe2+至终点,消耗KMnO4溶液V2 mL。则原废水中c(Cr2Oeq \o\al(2-,7))为__________________。
解析 Cr2Oeq \o\al(2-,7)+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,5Fe2++MnOeq \o\al(-,4)+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。利用得失电子守恒列等式:c1 mol·L-1×V1 mL×10-3 L ·mL-1=20 mL×10-3 L·mL-1×6c(Cr2Oeq \o\al(2-,7))+5c2 mol·L-1×V2 mL×10-3 L·mL-1,解得c(Cr2Oeq \o\al(2-,7))=eq \f(c1V1-5c2V2,120)mol·L-1。
答案 eq \f(c1V1-5c2V2,120) mol·L-1
1.(2024·浙江6月卷)利用CH3OH可将废水中的NOeq \o\al(-,3)转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:H++CH3OH+NOeq \o\al(-,3)―→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NOeq \o\al(-,3)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++4NHeq \o\al(+,4)
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++4NHeq \o\al(+,4),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
IOeq \o\al(-,x)
已知:MnOeq \o\al(-,4)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-+2MnOeq \o\al(-,4)+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-~2MnOeq \o\al(-,4),可以求得n=0.0002,则反应②的n(I-)∶n(MnOeq \o\al(-,4))=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-~2MnOeq \o\al(-,4)~MnO2~IOeq \o\al(-,x)~6e-,IOeq \o\al(-,x)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-+2MnOeq \o\al(-,4)+H2O===2MnO2↓+IOeq \o\al(-,3)+2OH-,B正确;已知MnOeq \o\al(-,4)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
$$