内容正文:
微专题(三) 氧化还原反应方程式的配平与计算
一氧化还原反应方程式的配平
【必备知识】
1.基本步骤
2.氧化还原反应方程式配平的基本方法
(1)正向配平法
适用于反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。先确定氧化剂和还原剂的化学计量数,然后再确定还原产物和氧化产物的化学计量数。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。先确定氧化产物和还原产物的化学计量数,然后确定还原剂和氧化剂的化学计量数。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。
(3)缺项配平
①先配平氧化剂、还原剂及还原产物、氧化产物;
②再根据质量守恒、电荷守恒确定所缺的物质的化学式(分子或离子);
③最后观察配平其他物质系数。
先配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由元素守恒确定未知物,再根据原子守恒和电荷守恒进行配平。
【规律方法】
缺项配平的补项原则
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-
【典例示范】
【典例】配平下列反应的化学反应方程式:
_________HCl(浓)+_________MnO2 _________Cl2↑+_________MnCl2
+_________H2O
【解题思维】
解答氧化还原反应配平的一般步骤:
答案:4 1 1 1 2
【对点演练】
1.配平化学方程式:KMnO4+HCl(浓) KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
【解析】第一步,标变价。
KO4+H(浓) KCl+nCl2+l2↑+H2O
第二步,列得失(也可以是列变价)。
KO4 nCl2 得到5e-
2H 失去2e-
第三步,求总数,从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
KnO4 Cl2 得到5e-×2
2H 失去2e-×5
则MnCl2的化学计量数为2,Cl2的化学计量数为5。
第四步,配系数,先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
第五步,查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用O原子守恒来进行验证。
答案:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.(2024·北京首都师范大学附属中学高一检测)高效净水剂高铁酸钾(K2FeO4)制备流程如图所示,已知HS被Cl2氧化为S。下列离子方程式正确的是( )
A.K2FeO4净水原理:4Fe+10H2O===4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-
B.用NaHSO3溶液吸收尾气:Cl2+S+H2O===2Cl-+S+2H+
C.反应Ⅱ:6ClO-+2F+4OH-===2Fe+3Cl2↑+2H2O
D.反应Ⅲ:Na2FeO4+2K+===K2FeO4↓+2Na+
【解析】选A。铁和氯气反应生成氯化铁,氯化铁在碱性条件下被氧化为高铁酸钠,高铁酸钠溶液与饱和KOH溶液反应生成高铁酸钾沉淀。K2FeO4与水反应的离子方程式为4Fe+10H2O===4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-,氢氧化铁胶体吸附水中杂质净水,A正确;用NaHSO3溶液吸收尾气中的氯气,反应的离子方程式为Cl2+HS+H2O===2Cl-+S+3H+,B错误;反应Ⅱ中次氯酸根离子被还原为氯离子,反应的离子方程式为3ClO-+2Fe3++10OH-===2Fe+3Cl-+5H2O,C错误;反应Ⅲ是高铁酸钠溶液和饱和KOH溶液反应生成高铁酸钾沉淀,反应的离子方程式为Fe+2K+===K2FeO4↓,D错误。
二氧化还原反应的有关计算
【必备知识】
电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
(1)对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
(2)守恒法解题的思维流程
【典例示范】
【典例】已知X2能将S氧化,当溶液中X2与S物质的量之比为1∶3时,S恰好被氧化为S,X在还原产物中的化合价为( )
A.+1价 B.+2价 C.+3价 D.+4价
【思路导引】
应用得失电子守恒解题的一般步骤
【解析】选C。X2在反应中作氧化剂,S是还原剂,S是氧化产物。假设X在还原产物中的化合价为+n价, ;
2。N(氧化剂)×变价原子的物质的量×化合价变化值=N(还原剂)×变价原子的物质的量×化合价变化值。3×2=1×2(6-n),解得n=3。
【对点演练】
1.在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应,生成一种气体X,其中Na2SO3被氧化为Na2SO4,则X为( )
A.ClO2 B.Cl2O
C.Cl2 D.Cl2O3
【解析】选A。Na2SO3被氧化为Na2SO4,S元素化合价由+4价升高为+6价,NaClO3中氯元素的化合价由+5价降低,NaClO3为氧化剂,令Cl元素在还原产物中的化合价为a,则1×(6-4)=2×(5-a),解得a=+4,故气体X的化学式为ClO2。
2.已知H2SO3+Br2+H2O===H2SO4+2HBr。向100 mL含等物质的量的HBr和H2SO3的混合溶液中通入0.01 mol Cl2,有一半Br-变为Br2。原溶液中HBr和H2SO3的浓度均为 ( )
A.0.007 5 mol·L-1 B.0.008 mol·L-1
C.0.075 mol·L-1 D.0.08 mol·L-1
【解析】选D。已知H2SO3+Br2+H2O===H2SO4+2HBr,说明H2SO3的还原性比HBr强,通入的Cl2先与H2SO3发生反应:Cl2+H2SO3+H2O===2HCl+H2SO4,然后再与Br-发生反应:Cl2+2Br-===2Cl-+Br2。设H2SO3和HBr的物质的量都为x mol,根据得失电子守恒规律有0.01 mol×2=x mol×2+x mol××1,解得x=0.008,所以c(H2SO3)=c(HBr)=0.08 mol·L-1。
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