内容正文:
第4讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
1.能利用化合价升降总数相等配平氧化还原反应方程式。 2.熟练应用电子守恒法进行氧化还原反应的相关计算。
考点一 氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
一、常规氧化还原反应方程式的配平
1.(1)______Cu+______HNO3(稀)===______Cu(NO3)2+______NO↑+______H2O
(2)______KI+______KIO3+______H2SO4===______I2+______K2SO4+______H2O
(3)______MnO+______H++______Cl-===______Mn2++______Cl2↑+______H2O
(4)______I2+______NaOH______NaI+______NaIO3+______H2O
(5)______P4+______KOH+______H2O______KH2PO2+______PH3↑
(6)______NH4NO3______N2↑+______O2↑+______H2O
答案:(1)3 8 3 2 4 (2)5 1 3 3 3 3
(3)2 16 10 2 5 8 (4)3 6 5 1 3
(5)1 3 3 3 1 (6)2 2 1 4
常规氧化还原反应方程式配平的两种常用方法
二、缺项氧化还原反应方程式的配平
2.(1)______Fe3++______SO2+______===______Fe2++______SO+______
(2)______ClO-+______Fe(OH)3+______===______Cl-+______FeO+______H2O
(3)______MnO+______H2O2+______===______Mn2++______O2↑+______H2O
(4)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。
________+________+_____________AlN+________
(5)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:
______NaBiO3+______Mn2++____________Na++______Bi3++______+______
答案:(1)2 1 2H2O 2 1 4H+ (2)3 2 4OH- 3 2 5 (3)2 5 6H+ 2 5 8
(4)Al2O3 3C N2 2 3CO
(5)5 2 14H+ 5 5 2MnO 7H2O
“三步法”突破缺项氧化还原反应
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-),其配平流程如下:
三、多变价氧化还原反应方程式的配平
3.(1)______FeS2+______O2____ Fe2O3+____ SO2
(2)____ P+____ CuSO4+____ H2O===____ Cu3P+____ H3PO4+____ H2SO4
答案:(1)4 11 2 8 (2)11 15 24 5 6 15
多变价氧化还原反应方程式的配平方法
反应中某反应物或生成物中同时有两种元素化合价升高或降低,以该物质为着手点,将化合价升降总数作为一个整体,再用一般方法进行配平。如Cu2S+HNO3(稀)―→Cu(NO3)2+NO↑+H2SO4+H2O,有Cu、S、N三种元素的化合价发生变化,Cu2S中Cu、S元素化合价均升高,看作一个整体,(稀)―→Cu+2, (NO3)2+N+2,O↑+H2S+6,O4+H2O,配平得3Cu2S+22HNO3(稀)===6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O。
四、含有未知数的氧化还原反应方程式的配平
4.(1)____CO+____NOx===____CO2+____N2
(2)____FexS+____HCl===____S+____FeCl2+____H2S
(3)____Na2Sx+____NaClO+____NaOH===____Na2SO4+____NaCl+____H2O
答案:(1)2x 2 2x 1
(2) 2 (-1) 1 1
(3)1 (3x+1) (2x-2) x (3x+1) (x-1)
五、有机化合物参与反应的方程式的配平
5.(1)____KClO3+____H2C2O4+____H2SO4===____ClO2↑+____CO2↑+____KHSO4+____H2O
(2)____C2H5OH+____KMnO4+____H2SO4===____K2SO4+____MnSO4+____CO2↑+____H2O
答案:(1)2 1 2 2 2 2 2 (2)5 12 18 6 12 10 33
在有机化合物参与的氧化还原反应方程式的配平中,一般有机化合物中H元素显+1价,O元素显-2价,根据化合物中各元素正负化合价代数和为零的原则,确定碳元素的平均价态,然后进行配平。
考点二 电子守恒法计算及应用
1.电子守恒法计算的原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。利用该思想,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分析,便可迅速获得正确结果。
2.电子守恒法解题的流程
1.已知在碱性溶液中可发生如下反应:2M(OH)3+10OH-+3Cl2===2MO+6Cl-+8H2O,则MO中M元素的化合价是( )
A.+4 B.+5
C.+6 D.+7
解析:选C。由电荷守恒得10=6+2n,所以n=2,MO中O元素的化合价为-2,则M元素的化合价为-2-(-2)×4=+6。
2.(2025·荆州模拟)某强氧化剂XO(OH)被Na2SO3还原。如果还原2.4×10-3 mol XO(OH),需用30 mL 0.2 mol·L-1的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的价态是( )
A.+2 B.+1
C.0 D.-1
解析:选C。XO(OH)中X元素的化合价是+5,Na2SO3中S元素的化合价从+4升高到+6,设X元素被还原后的化合价为a,根据氧化还原反应中化合价升降总数相等可得,2.4×10-3×(5-a)=0.2×0.03×(6-4),解得a=0。
3.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的化学计量数之比为1∶16,则x的值为( )
A.2 B.3 C.4 D.5
解析:选D。Na2Sx―→xNa2SO4、NaClO―→NaCl,得关系式1×·x=16×2,解得x=5。
1.(2024·浙江6月选考)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.氧化剂与还原剂的物质的量之比为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:选C。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,故X表示N2,A错误;CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,CH3OH是还原剂,O3具有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用O3替换CH3OH,B错误;由得失电子守恒可知,氧化剂(NO)与还原剂(CH3OH)的物质的量之比为6∶5,C正确;若生成标准状况下的CO2气体11.2 L(即0.5 mol),则反应转移的电子数为0.5 mol×6NA mol-1=3NA,D错误。
2.(2025·湖南卷)NaSbO3是一种合成聚酯的催化剂,可用“硝酸钠法”制备,反应的化学方程式为4NaNO3+4Sb+3O24NaSbO3+2NO+2NO2。下列说法错误的是( )
A.NaSbO3中Sb元素的化合价为+5价
B.NO的空间结构为平面三角形
C.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为4∶7
D.反应中消耗3 mol O2,转移20 mol电子
解析:选C。NaSbO3中Na元素的化合价为+1价,O元素的化合价为-2价,根据化合物中各元素正负化合价代数和为零可知,Sb元素的化合价为+5价,A正确;NO的中心N原子上的价层电子对数是3+=3,无孤电子对,NO的空间结构为平面三角形,B正确;反应中氧化剂为NaNO3和O2,还原剂为Sb,故氧化剂和还原剂的物质的量之比为7∶4,C错误;反应中消耗3 mol O2时,有4 mol Sb被氧化,Sb元素化合价由0价升高到+5价,共转移20 mol电子,D正确。
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,结果见下表。
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中,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:选B。反应①中Mn元素的化合价由+7价降低至+2价,I元素的化合价由-1价升高至0价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得反应①的离子方程式是10I-+2MnO+16H+===2Mn2++5I2+8H2O,则n=0.000 2,反应②中加入的KMnO4的物质的量为0.002 mol,反应②中Mn元素的化合价由+7价降低至+4价,KMnO4共得到0.006 mol电子,由得失电子守恒知,KI应失去0.006 mol 电子,则I元素的化合价应由-1价升高至+5价,故IO为IO,反应②的离子方程式是I-+2MnO+H2O===2MnO2↓+IO+2OH-。由上述分析可知,反应①中n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A错误;由上述分析可知,x=3,B正确;MnO的氧化性随酸性减弱而减弱,但反应①中MnO只将I-氧化成I2,反应②中MnO却将I-氧化成了IO,故I-的还原性随酸性减弱而增强,C错误;反应①中消耗H+,同时产生水,体系pH增大,反应②中产生OH-,同时消耗水,体系pH增大,D错误。
4.(2025·重庆卷)取0.1 g精硒样品,加入HNO3,生成H2SeO3,向其中加入0.1 mol/L的Na2S2O3和少量的KI淀粉溶液,用去40.00 mL的Na2S2O3溶液,反应完成后,再加8 mL Na2S2O3(I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6),至蓝色消失,通过反应②Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4。
(1)反应③的离子方程式为_______________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)样品中Se的含量为________。
解析:(2)第一次加入40.00 mL的Na2S2O3溶液和KI溶液,H2SeO3与Na2S2O3反应生成Se(Ⅱ),H2SeO3与KI反应生成Se和I2,第二次再加入同浓度的Na2S2O3溶液滴定上一步生成的碘单质,由转化关系可知,整个过程相当于48.00 mL 0.1 mol/L的Na2S2O3溶液与H2SeO3反应,根据已知条件Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4,则n[Se(Ⅳ)]=×48.00×10-3 L×0.1 mol/L=1.2×10-3 mol,样品中Se的含量为×100%=94.8%。
答案:(1)4H++H2SeO3+4I-===2I2+Se+3H2O
(2)94.8%
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