内容正文:
[学科素养] 通过氧化还原反应基本规律的学习,建立有关氧化还原反应方程式的书写与配平的模型,并能利用模型解决实际问题。
1.配平三原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
(1)标价态:写出反应物和生成物的化学式,标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。
+HO3(浓)―→O2↑+O2↑+H2O
(2)列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
(3)求总数:依据电子守恒,使化合价升高和降低的总数相等。
(4)配化学计量数:用观察法配平其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)―→4NO2↑+CO2↑+2H2O
(5)查守恒:检查电荷是否守恒,原子个数是否守恒,配平后,改成双线,标注反应条件。
C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O
类型一 正向配平法
配平下列氧化还原反应的方程式。
(1) KMnO4+ FeSO4+ H2SO4=== K2SO4+ MnSO4+ Fe2(SO4)3+ H2O
(2) KI+ KIO3+ H2SO4=== I2+ K2SO4+ H2O
[解析] 按照“标→等→定→平→查”的步骤,根据电子守恒、原子守恒配平。
[答案] (1)2 10 8 1 2 5 8
(2)5 1 3 3 3 3
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。
[变式训练]
1.运动会上发令枪所用“火药”的主要成分是氯酸钾和红磷,撞击时发生的化学反应为KClO3+P===P2O5+KCl(未配平)。下列有关该反应的叙述正确的是( )
A.氯酸钾被氧化
B.反应中每消耗1个P原子时,就转移10个电子
C.单质P被还原,发生还原反应
D.配平后反应的化学方程式为5KClO3+6P===3P2O5+5KCl
解析 在该反应中,KClO3中氯元素由+5价降为-1价,得到电子被还原;单质P被氧化,每消耗1个P原子时,就转移5个电子。
答案 D
类型二 逆向配平法
配平下列化学方程式。
(1) Cu+ HNO3(稀)=== Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O
(2) Cl2+ NaOH NaCl+ NaClO3+ H2O
[答案] (1)3 8 3 2 4
(2)3 6 5 1 3
逆向配平法:分解反应、歧化反应、部分氧化还原反应,一般使用逆向配平法,即先从氧化产物和还原产物开始配平。
[变式训练]
2.若(NH4)2SO4在强热时分解的产物是SO2、N2、NH3和H2O,则该反应中化合价发生变化和未发生变化的N原子数之比为( )
A.1∶4 B.1∶2
C.2∶1 D.4∶1
解析 配平该反应:3(NH4)2SO43SO2↑+4NH3↑+N2↑+6H2O,从而推断出化合价变化和未变化的N原子个数之比为1∶2。
答案 B
类型三 氧化还原离子方程式的配平
配平下列离子方程式。
(1) Fe3++ SO2+ H2O=== Fe2++ SO+ H+
(2) MnO+ H++ Cl-=== Mn2++ Cl2↑+ H2O
[答案] (1)2 1 2 2 1 4
(2)2 16 10 2 5 8
氧化还原反应离子方程式的配平
首先根据电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,在此基础上根据电荷守恒,配平两边离子所带电荷数,最后根据质量守恒配平其余物质的化学计量数。
[变式训练]
3.高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应,离子方程式如下(未配平):MnO+Fe2++H+===Mn2++Fe3++H2O;下列说法不正确的是( )
A.MnO是氧化剂,Fe3+是氧化产物
B.Mn2+的还原性弱于Fe2+
C.离子方程式中按物质顺序的化学计量数是:1、5、8、1、5、4
D.生成1分子水时,转移2.5个电子
解析 该反应中,锰元素的化合价降低,铁元素的化合价升高,所以MnO是氧化剂,Fe3+是氧化产物,A正确;该反应中还原剂是Fe2+,还原产物是Mn2+,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,B正确;根据电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平离子方程式为MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,C正确;根据方程式知,生成1分子水时,转移电子的个数=10×1/8=1.25,D错误。
答案 D
类型四 缺项离子方程式的配平
配平下列离子方程式。
(1) MnO+ H2O2+ === Mn2++ O2↑+ H2O
(2) ClO-+ Fe(OH)3+ === Cl-+ FeO+ H2O
[答案] (1)2 5 6H+ 2 5 8 (2)3 2 4OH- 3 2 5
缺项配平法
(1)所缺的物质一般不包括化合价变化的物质,常为酸(H+)、碱(OH-)、水。故先根据电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,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。
(2)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。
[变式训练]
4.已知离子方程式:As2S3+H2O+NO―→AsO+SO+NO↑+ (未配平),下列说法错误的是( )
A.配平后H2O的化学计量数为2
B.反应后溶液呈酸性
C.配平后氧化剂与还原剂的化学计量数之比为 28∶3
D.氧化产物为AsO和SO
解析 根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及质量守恒,可得:3As2S3+4H2O+28NO===6AsO+9SO+28NO↑+8H+,据此可知A错误,B、D均正确;氧化剂和还原剂的化学计量数之比为28∶3,C正确。
答案 A
类型五 根据信息书写及配平氧化还原反应方程式
(1)银首饰在空气中容易发黄变黑,原因是与空气中的H2S和O2反应生成黑色的Ag2S,请写出该反应的化学方程式: 。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。可以用NaClO3、H2O2和H2SO4反应制备ClO2。写出该制备反应的化学方程式: 。
(3)人体血红蛋白分子中含有Fe2+,正是这些Fe2+使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+,而自身被还原为+2价氧化物,试写出该反应的离子方程式:
。
[解析] (1)根据题中信息,反应中H2S中的H元素和S元素的化合价均未发生改变,Ag→Ag2S,Ag化合价由0价升高到+1价,而O2中氧元素只能由0价降低为-2价生成水,可以写出Ag+H2S+O2―→Ag2S+H2O,根据化合价升高和降低总数相等得
配平得到4Ag+2H2S+O2===2Ag2S+2H2O。(2)根据题目信息,反应中: ―→,Cl元素化合价降低,则必有H2O2被氧化 ―→,O元素价态升高,根据化合价升高和降低总数相等、原子守恒可以写出:2NaClO3+H2O2+H2SO4===2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O。
(3)NaNO2中N化合价为+3价,根据题意反应后生成NO,N化合价降低为+2价,根据化合价变化先配平为Fe2++NO―→Fe3++NO,根据电荷守恒在左边加上H+得Fe2++NO+2H+―→Fe3++NO,最后根据原子守恒得到Fe2++NO+2H+===Fe3++NO↑+H2O。Fe2+发生氧化反应,说明NaNO2具有氧化性。
[答案] (1)4Ag+2H2S+O2===2Ag2S+2H2O
(2)2NaClO3+H2O2+H2SO4===2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O
(3)Fe2++NO+2H+===Fe3++NO↑+H2O
信息型氧化还原方程式的书写及配平
书写步骤:
(1)一判:据题给信息,联想所学知识,判断主要的反应物、生成物。
若反应物、生成物中主要元素化合价不一致的,要考虑是否为氧化还原反应,就要写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)二平:据质量守恒定律和氧化还原反应规律配平主要物质的化学计量数。
(3)三补:根据溶液的介质条件以及电荷守恒补足反应物或生成物,一般酸性环境可以消耗或生成酸,碱性环境可以消耗或生成碱。
[变式训练]
5.某反应体系有反应物和生成物共7种:O2、KMnO4、MnSO4、H2SO4、H2O、H2O2、K2SO4。已知该反应中H2O2只发生如下过程:H2O2―→O2。试回答下列问题:
(1)该反应中,发生还原反应的过程是 → (填化学式)。
(2)写出该反应的化学方程式并配平:
。
解析 (1)①H2O2―→O2,则O元素化合价升高,H2O2为还原剂,高锰酸钾能氧化H2O2发生还原反应生成MnSO4,则发生的还原反应的过程是KMnO4→MnSO4;
(2)根据转化H2O2―→O2、KMnO4―→MnSO4,电子转移总数为10,结合氧化还原反应及质量守恒配平方程式为2KMnO4+3H2SO4+5H2O2===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。
答案 (1)KMnO4 MnSO4
(2)2KMnO4+3H2SO4+5H2O2===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O
1.(2025·内蒙古兴安盟月考)“雨过天晴云破处”“千峰碧波翠色来”描写了汝窑青瓷之美,青瓷在瓷化过程中发生反应:FeCO3+O2→Fe2O3+CO2(未配平),配平后CO2的计量数为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析 FeCO3中Fe化合价由+2价升高到+3价,O2中O元素由0价降低到-2价,根据得失电子守恒及元素守恒得反应方程式为4FeCO3+O2===2Fe2O3+4CO2,配平后CO2的计量数为4,故选D。
答案 D
2.(2024·四川遂宁期中)锡是大名鼎鼎的“五金”(金、银、铜、铁、锡)之一,早在远古时代,人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中,便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类的锡器。工业上冶炼锡的某一步反应原理为2SnO2+3C===2Sn+aM↑+CO2↑,则下列说法中错误的是( )
A.每生成1个CO2,转移8个电子
B.该反应中有2种氧化产物
C.a为3
D.反应中SnO2被还原
解析 根据质量守恒可得反应为2SnO2+3C===2Sn+2CO↑+CO2↑。反应中只有SnO2是氧化剂,被还原,CO、CO2都是由C化合价升高而来都是氧化产物,每生成1个CO2,转移8个电子,A、B正确;方程式配平为2SnO2+3C===2Sn+2CO↑+CO2↑,a为2,C错误;故选C。
答案 C
3.(2024·浙江高一期中)关于氧化还原反应:4Na2FeO4+10H2O===8NaOH+4Fe(OH)3↓+3X,下列说法正确的是( )
A.该反应中H2O全部作还原剂
B.NaOH是还原产物
C.X为O2
D.Fe(OH)3是氧化产物
解析 根据质量守恒可知,X为O2;生成3个O2,则只有6个O原子被氧化,故H2O部分作还原剂,A错误,C正确;NaOH中没有元素化合价改变,不是氧化还原产物,B错误;铁元素化合价降低,Fe(OH)3是还原产物,D错误;故选C。
答案 C
4.已知常温下可用Co2O3制备Cl2,反应前后存在六种微粒:Co2O3、H2O、Cl2、H+、Cl-和Co2+。下列叙述不正确的是( )
A.氧化产物为Cl2
B.氧化剂与还原剂的个数之比为1∶2
C.若有3分子H2O生成,则反应中有2个电子转移
D.当该反应生成2分子Cl2时,则反应中有2个电子转移
解析 用Co2O3制备Cl2的反应中,Co2O3作氧化剂,HCl作还原剂,则氧化产物是Cl2,A正确;氧化剂是Co2O3,还原剂是HCl,Co2O3中的Co由+3价变为+2,1个Co2O3得2个电子,HCl中的Cl由-1价变成0价,1个HCl失1个电子,根据电子守恒,需要2个HCl,所以氧化剂与还原剂的个数之比为1∶2,B正确;发生反应为Co2O3+6H++2Cl-===2Co2++3H2O+Cl2↑,若有3分子H2O生成,同时生成1分子Cl2,反应中有2个电子转移,C正确;根据化学方程式可知,当生成2分子Cl2时,反应中有4个电子转移,D错误。
答案 D
5.把图乙中的物质补充到图甲中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平)。
…………
甲
乙
对于该氧化还原反应的离子方程式,下列说法不正确的是( )
A.IO作氧化剂,具有氧化性
B.氧化性:MnO>IO
C.Mn2+是还原剂,具有还原性
D.若有2个Mn2+参加反应,则转移10个电子
解析 Mn2+是反应物,反应后生成MnO,则Mn2+失电子作还原剂,含有碘元素的离子在反应中作氧化剂,碘元素化合价降低,所以IO是反应物,IO是生成物,根据元素守恒知,水是反应物,根据氧化还原反应中电子守恒以及原子守恒,可以得出该反应的离子方程式为2Mn2++5IO+3H2O===2MnO+5IO+6H+。IO中碘元素在反应中化合价降低,得电子,作氧化剂,具有氧化性,A正确;根据反应的离子方程式可知,该反应的氧化剂是IO,氧化产物是MnO,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化强弱顺序为IO>MnO,B错误;根据上述分析知Mn2+是还原剂,具有还原性,C正确;根据反应的离子方程式可知,有2个Mn2+参加反应时,转移电子的个数为2×(7-2)=10,D正确。
答案 B
6.(2024·辽宁大连期中)高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应,化学方程式如下(未配平):
KMnO4+ FeSO4+ H2SO4→ K2SO4+ MnSO4+ Fe2(SO4)3+ H2O,下列说法正确的是( )
A.MnO是氧化剂,Fe3+是还原产物
B.Fe2+的还原性强于Mn2+
C.生成物水的化学计量数是16
D.生成4个水分子时,转移10个电子
解析 根据电子守恒和质量守恒配平化学方程式为2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O,反应中,MnO是氧化剂、Mn2+是还原产物,FeSO4是还原剂、Fe3+是氧化产物,A、C错误,B正确;反应生成8个水分子时,反应转移10个电子,则生成4个水分子时,转移5个电子,D错误;故选B。
答案 B
7.(2024·北师大燕化附中期中)二氧化硒(SeO2)是重要的工业原料。
(1)SeO2属于 (填“碱性氧化物”或“酸性氧化物”),利用这类物质的共性,饲料工业领域常用SeO2与碱溶液反应生产亚硒酸钠(Na2SeO3),该反应的化学方程式为 。
(2)SeO2是制备高纯硒的原料,请补全离子方程式:SeO2+SO2+H2O===Se+SO+H+。
该过程是利用了SeO2的 (填“氧化性”或“还原性”)。
(3)硒元素的最高化合价为+6价,预测SeO2有还原性,可用下列试剂中的 检验(填字母)。
A.FeSO4 B.酸性KMnO4
C.KI D.NaCl
补全该反应的离子方程式:5SeO2+ + ===SeO+ +4H2O。
解析 (1)SeO2能与碱反应生成盐和水,故SeO2为酸性氧化物,SeO2与碱溶液反应生成亚硒酸钠(Na2SeO3)和水,化学方程式为SeO2+2NaOH===Na2SeO3+H2O。
(2)根据氧化还原得失电子守恒和原子守恒可得SeO2+2SO2+2H2O===Se+2SO+4H+,SeO2中Se的化合价降低,表现氧化性。
(3)酸性KMnO4具有氧化性,可以检验SeO2的还原性。补全反应的离子方程式为5SeO2+2MnO+8H+===5SeO+2Mn2++4H2O。
答案 (1)酸性氧化物 SeO2+2NaOH===Na2SeO3+H2O
(2)SeO2+2SO2+2H2O===Se+2SO+4H+ 氧化性
(3)B 5SeO2+2MnO+8H+===5SeO+2Mn2++4H2O
8.高锰酸盐具有强氧化性,常用于杀菌消毒。
(1)已知XeO3是一种不稳定的物质,具有强氧化性。可发生反应:XeO3+Mn2++H2O―→MnO+Xe↑+H+。
①配平该反应的离子方程式:
。
②该反应的实验现象为 。
③上述反应中,发生还原反应的粒子是 (写化学式),每消耗3个Mn2+,反应转移电子的个数为 。
(2)已知某容器中发生了一个化学反应,反应过程中存在H2O、MnO、H2O2、O2、Mn2+、H+六种粒子。在反应过程中测得MnO和O2的粒子数目随时间变化的曲线如图所示。
①写出该反应的离子方程式:
。
②该反应中,氧化剂与还原剂的粒子数目之比为 。
③若消耗11.9 g MnO,则生成氧气的质量为 。
(3)水中的溶解氧(O2)是水生生物生存不可缺少的条件。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。
解析 (1)①反应XeO3+Mn2++H2O―→MnO+Xe↑+H+中,Xe降6价,Mn升5价,根据电子守恒、结合电荷守恒和原子守恒,故可得5XeO3+6Mn2++9H2O===6MnO+5Xe↑+18H+。②该反应的实验现象为有气泡产生,溶液显紫红色。③XeO3化合价降低,被还原,发生还原反应;Mn由+2价升高到+7价,升5价,每消耗3个Mn2+,反应转移电子的个数为15。
(2)①由图知,MnO减少,为反应物;氧气增多,为生成物;可得离子方程式为2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O。②氧化剂为MnO,还原剂为H2O2,故氧化剂与还原剂的粒子数目之比为2∶5。
③2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
2×119 5×32
11.9 g m
m=8 g。
(3)“氧的固定” 即为氧气与Mn(OH)2反应生成MnO(OH)2,Mn由+2升高到+4价,升2价,氧气中氧元素降低2价,则发生反应的化学方程式为2Mn(OH)2+O2===2MnO(OH)2。
答案 (1)① 5XeO3+6Mn2++9H2O===6MnO+5Xe↑+18H+ ②有气泡产生,溶液显紫红色
③XeO3 15
(2)①2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O ②2∶5 ③8 g
(3)2Mn(OH)2+O2===2MnO(OH)2
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