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第4讲　氧化还原反应方程式的
配平与计算(能力课)
【复习目标】　
1．掌握氧化还原反应方程式的配平方法及技巧。
2．整合有效信息书写氧化还原反应方程式。
3．了解电子守恒法在化学计算中的应用。
要点归纳 · 发掘教材
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
氧化剂
还原剂
种类
个数
总数
2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤
化合价
相等
原子
电荷
得失电子
2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤
关键能力 · 拓展教材
一、氧化还原反应方程式的整体配平
【典题示例】
【示例1】　配平化学方程式：____K2Cr2O7＋____H2C2O4＋____H2SO4===____Cr2(SO4)3＋____CO2↑＋____K2SO4＋____H2O。
1
3
4
1
6
1
7
[思维建模]
4
1
1
1
2
3
8
3
2
4
5
1
3
3
3
3
3
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2
1
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2
9
3
3
5
4
11
2
8
11
15
24
5
6
15
4．有机物参与的氧化还原反应方程式的配平
(1)____KClO3＋____H2C2O4＋____H2SO4===____ClO2↑＋____CO2↑＋____KHSO4＋____H2O
(2)____C2H6O＋____KMnO4＋____H2SO4===____K2SO4＋____MnSO4＋____CO2↑＋____H2O
2
1
2
2
2
2
2
5
12
18
6
12
10
33
3
2
4OH－
3
2
5H2O
[思维建模]
2
5
6H＋
2
5
8
(2)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：
5
2
14
H＋
5
5
2
7
H2O
(3)将高锰酸钾溶液逐滴加入硫化钾溶液中发生如下反应，其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。完成下面化学方程式：
28
5
24
KOH
28
3
2
12
H2O
[归纳总结]
(1)补项配平步骤
(2)补项原则
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O，少O补OH－
要点归纳 · 发掘教材
1.电子守恒法原理
氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数。
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，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
关键能力 · 拓展教材
一、利用电子守恒确定元素价态
1．现有24 mL 0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液与20 mL 0.02 mol·L－1的K2Cr2O7溶液恰好完全反应。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________。
＋3
二、电子守恒在未配平方程式中的应用
2．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。
1.5
2.2
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。
4．(1)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
0.5

(2)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________(计算结果保留两位小数)。
1.57
类型一　根据陈述信息书写化学方程式
【典题示例】
【示例1】　硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiO(OH)。写出该反应的离子方程式：________________________________________。
2Ni2+＋ClO－＋4OH－===2NiO(OH)↓＋Cl－＋H2O
[思维建模]
【对点演练】
1．(1)Co(OH)2在空气中850 ℃煅烧生成Co3O4的化学方程式：
(2)一定条件下，CuCl2、K与F2反应生成KCl和化合物K2CuF4的化学方程式：____________________________________。
(3)将CO通入足量银氨溶液中生成单质银的化学方程式：__________________________________________。
CO＋2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓＋(NH4)2CO3＋2NH3
2．(1)Co(OH)2可被氧化成CoO(OH)，该反应的化学方程式为______________________________。
(2)pH＝4，Mn2＋被过一硫酸(H2SO5)氧化为MnO2，该反应的离子方程式为____________________________________(H2SO5的电离第一步完全，第二步微弱)。
4Co(OH)2＋O2===4CoO(OH)＋2H2O
类型二　根据流程图、机理图信息书写化学方程式
【典题示例】
【示例2】　以低品位铜矿砂(主要成分为CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下：
写出酸溶1发生反应的化学方程式：
___________________________________________。
CuS＋MnO2＋2H2SO4===MnSO4＋S＋2H2O＋CuSO4
[思维建模]
(1)“瞻前”确定反应物
根据进料确定反应物：CuS＋MnO2＋H2SO4。
(2)“顾后”确定生成物
根据出料中含有S，后续除锰生成MnCO3，说明酸溶1生成的是S和MnSO4。
(3)根据得失电子守恒配平发生氧化还原反应的物质：CuS＋MnO2＋H2SO4―→MnSO4＋S。
(4)根据原子守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质：___________________________________。
(5)检查原子、得失电子是否守恒。
【对点演练】
一、依据流程图信息书写方程式
3．实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备含有少量Cl－的
Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下：
“酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3＋并放出O2，该反应的离子方程式为______________________________________。
2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3+＋O2↑＋4H2O
解析：根据题给信息可知反应物为CeO2与H2O2，产物为Ce3+和O2，根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知其离子方程式为2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3+＋O2↑＋4H2O。
(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________。
4Fe(NO)2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋4NO＋2H2O
作催化剂
5．NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)。
NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为________________________________________。
2NH3 ＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
[归纳总结]　循环转化关系图中物质变化分析思路
(1)根据示意图中的箭头方向找到反应物、生成物：箭头进入的是反应物，箭头出去的是生成物。
(2)若上一步反应生成某物质，下一步该物质又参加反应，则该物质为中间产物。
(3)若某物质先参加反应，后又生成，则该物质为催化剂。
。
答案： C
[价值引领]　 本题以氮元素无害化处理为素材，以甲醇与硝酸根离子反应为载体，考查考生对氧化还原反应知识的掌握情况。与《课程标准》学业质量水平1中“能认识氧化还原反应的本质，能结合实例书写氧化还原反应方程式”、学业质量水平2中“能分析化学科学在保护环境、保障人类健康方面的价值和贡献”的要求相符合。本题主要考查考生信息识别与加工、逻辑推理与论证能力。
D项，基于题给信息的定量计算：标准状况下 CO2体积为11.2 L→CO2的物质的量为0.5 mol→转移电子的物质的量为0.5 mol×6＝3 mol→转移电子数为3NA→所以错误。
[考教衔接]　大多数省份没有单独设置考查氧化还原反应的题目，涉及氧化还原反应规律的应用以及相关计算大多分散到其他题目中，如电化学、氧化还原反应的滴定、陌生氧化还原反应方程式的书写、工艺流程题中，因此在备考时，要从更宽泛的角度学习和理解氧化还原反应，不仅仅是简单记忆基本概念和规律。
真题体验
1.(2024·湖南卷，16节选)铜阳极泥(含有Au、Ag2Se、Cu2Se、PbSO4等)是一种含贵金属的可再生资源，回收贵金属的化工流程如下：
“滤液1”中含有Cu2＋和H2SeO3，“氧化酸浸”时Cu2Se反应的离子方程式为______________________________________。
Cu2Se＋4H2O2＋4H＋===2Cu2+＋H2SeO3＋5H2O
2．(2023·北京卷，18节选)以银锰精矿(主要含Ag2S、MnS、FeS2)和氧化锰矿(主要含MnO2)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知：酸性条件下，MnO2的氧化性强于Fe3＋。
(1)“浸银”时，使用过量FeCl3、HCl和CaCl2的混合液作为浸出剂，将Ag2S中的银以[AgCl2]－形式浸出。
①将“浸银”反应的离子方程式补充完整。
②结合平衡移动原理，解释浸出剂中Cl－、H＋的作用：
2
4
Cl－
2
Fe2+
Ag2S(s) 2Ag＋(aq)＋S2-(aq)，Cl－与Ag＋结合生成[AgCl2]－，H＋与S2-结合生成H2S，可促进Ag2S溶解
解析：①Ag2S中S元素化合价升高，Fe元素化合价降低，根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒，该离子方程式为2Fe3+＋Ag2S＋4Cl－ 2Fe2+＋2[AgCl2]－＋S。
(2)“沉银”过程中需要过量的铁粉作为还原剂，该步反应的离子方程式有：
2[AgCl2]－＋Fe===Fe2+＋2Ag＋4Cl－、2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑
解析：铁粉可将[AgCl2]－还原为单质银，过量的铁粉还可以与铁离子、氢离子发生反应，因此离子方程式为2[AgCl2]－＋Fe===Fe2+＋2Ag＋4Cl－、2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑。
1．在反应Cu＋HNO3(稀)―→Cu(NO3)2＋NO↑＋H2O中，氧化剂与还原剂的质量之比为(　　)
A.3∶8 B．32∶21
C.21∶32 D．21∶8
答案：C
解析：由反应可知，Cu是还原剂，HNO3是氧化剂，由得失电子守恒知N(Cu)×2＝N(HNO3)×3，N(HNO3)∶N(Cu)＝2∶3，因此氧化剂与还原剂的质量之比为(63×2)∶(64×3)＝21∶32。
答案：C
答案：C
解析：反应中，铜元素的化合价没变，硫元素的化合价由－2价升到＋4价，只有硫元素被氧化，A项错误；还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则还原性CuS＞Mn2＋，B项错误；氧化剂为KMnO4，还原剂为CuS，设KMnO4为x mol，CuS为y mol，根据电子守恒：x×(7－2)＝y×[4－(－2)]，x∶y＝6∶5，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为6∶5，C项正确；二氧化硫物质的量为0.1 mol，由方程式可知，反应中硫元素化合价由－2升高为＋4，故转移电子为0.1 mol×(4＋2)＝0.6 mol，D项错误。
答案：D
由反应可知，生成1 mol气体时转移6 mol电子，则产生0.2 mol气体时转移的电子为0.2 mol×6＝1.2 mol，故C错误。根据反应的化学方程式可知，作氧化剂的氧化铜与作还原剂的氯化铵的物质的量之比为3∶2，故D正确。
答案：A
关于反应Ⅰ、Ⅱ 的分析不正确的是(　　)
A.TiCl4在反应Ⅰ中是还原产物，在反应Ⅱ中是氧化剂
B.C、Mg在反应中均被氧化
C.a＝1，b＝e＝2
D.每生成19.2 g Ti，反应Ⅰ、Ⅱ中共转移4.8 mol电子
答案：D
解析：在反应Ⅰ中是氯气做氧化剂生成的还原产物，在反应Ⅱ中钛元素的化合价降低，做氧化剂，故A正确；反应Ⅰ中C做还原剂，被氧化，反应Ⅱ中 Mg做还原剂，被氧化，故B正确；根据反应前后各元素质量守恒，有2a＝e，2b＝4a，所以a＝1，b＝e＝2，故C正确；将方程式相加，得TiO2＋2Cl2＋2C＋2Mg===Ti＋2MgCl2＋2CO，每生成48 g Ti，转移电子8 mol，所以生成19.2 g Ti转移电子为3.2 mol，故D错误。
7．(9分)请根据要求回答下列问题：
(1)三氟化氮(NF3)是一种新型电子材料，它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应，其反应的产物有HF、NO和HNO3。
①反应过程中，被氧化与被还原的元素原子的物质的量之比为________。
②写出该反应的化学方程式：____________________________，若反应中生成0.2 mol HNO3，转移的电子数为___________________。
1∶2
3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF
0．4NA(或2.408×1023)
解析：①分析题给信息知NF3转化为NO，氮元素的化合价降低1价，被还原，NF3转化为HNO3，氮元素的化合价升高2价，被氧化，氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数目相等，则被氧化与被还原的元素原子的物质的量之比为1∶2。②由题目给出的反应物和生成物，根据得失电子守恒、元素守恒配平，该反应的化学方程式为3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF，若反应中生成0.2 mol HNO3，氮元素的化合价升高2价，则转移的电子数为0.4NA（或2.408×1023）。
2
＋6
BC
8．已知酸性KMnO4溶液能被Na2SO3溶液还原成Mn2＋而使溶液褪色。欲使20.00 mL 1.00×10－2 mol·L－1酸性KMnO4溶液恰好褪色，需消耗25.00 mL Na2SO3溶液，则该Na2SO3溶液的物质的量浓度(单位：mol·L－1)为(　　)
A.2.00×10－2 B．3.00×10－2
C.4.00×10－2 D．5.00×10－2
答案：A
9.工业生产中除去电石渣浆(含CaO)中的S2－并制取硫酸盐的一种常用流程如图。

答案：C
10．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型离子方程式(未配平)。

答案：D
11．向某FeBr2溶液中通入1.12 L(标准状况)的Cl2，测得溶液中c(Br－)＝3c(Cl－)＝0.3 mol·L－1。反应过程中溶液的体积变化忽略不计。则下列说法正确的是(　　)
A.原溶液的浓度为0.1 mol·L－1
B.反应后溶液中c(Fe3＋)＝0.1 mol·L－1
C.反应后溶液中c(Fe3＋)＝c(Fe2＋)
D.原溶液中c(Br－)＝0.4 mol·L－1
答案：B
解析：还原性：Fe2＋＞Br－，通入的Cl2先与Fe2＋发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe2＋反应完毕，剩余的Cl2再与Br－发生反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。溶液中仍有Br－，说明Cl2完全反应，c(Br－)＝3c(Cl－)＝0.3 mol·L－1，c(Cl－)＝0.1 mol·L－1，能氧化的c(Fe2＋)＝0.1 mol·L－1，若FeBr2溶液中Fe2＋全部被氧化，则溶液中的c(Br－)≤0.2 mol·L－1。而c(Br－)＝0.3 mol·L－1，说明Fe2＋没反应完，根据c(Br－)＝0.3 mol·L－1计算原溶液的浓度为0.15 mol·L－1，故A错误；
反应后溶液中c(Fe3＋)＝c(Cl－)＝0.1 mol·L－1，c(Fe2＋)＝(0.15－0.1)mol·L－1＝0.05 mol·L－1，故B正确，C错误；原溶液中c(Br－)＝0.3 mol·L－1，故D错误。
12．(16分)氧化还原型有机反应在生产、生活中有广泛应用。
(1)酒精检测仪中酸性重铬酸钾(稀硫酸酸化)可将乙醇氧化成乙酸，本身被还原成Cr3＋。写出该反应的离子方程式：_________________________________________________；
在该反应中还原剂是__________(填化学式)。氧化23 g乙醇时转移电子的物质的量为________。
CH3CH2OH
2 mol
(2)向酸性高锰酸钾溶液中通入乙烯，溶液褪色。配平反应的化学方程式：
________KMnO4＋________H2SO4＋________CH2===CH2―→
________K2SO4＋________MnSO4＋________CO2↑＋________。
12
18
5
6
12
10
28H2O
解析：乙烯中碳元素为－2价，根据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒可配平方程式：12KMnO4＋18H2SO4＋5CH2===CH2===6K2SO4＋12MnSO4＋10CO2＋28H2O。
(3)乙烯与双氧水在一定条件下反应生成HOCH2CH2OH，化学方程式为CH2===CH2＋H2O2―→HOCH2CH2OH，这个反应既是加成反应，又是氧化反应。判断为“氧化反应”的依据是___________________________________________________________。
碳元素从－2价升高至－1价
解析：乙烯中碳元素为－2价，反应生成HOCH2CH2OH中碳元素为－1价，发生的是氧化反应。
0.9
13．(13分)工业上以软锰矿(主要成分MnO2)为原料，通过液相法生产KMnO4。即在碱性条件下用氧气氧化MnO2得到K2MnO4，分离得到K2MnO4后，再用惰性材料为电极电解K2MnO4溶液得到KMnO4，其生产工艺简略如下：
(1)反应器中反应的化学方程式为______________________________。
(2)生产过程中最好使用含MnO2 80%以上的富矿，因为MnO2含量最低的贫矿中Al、Si的氧化物含量较高，会导致KOH消耗量________(填“偏高”或“偏低”)。
(3)电解槽中总的离子反应方程式为_________________________________________。
4KOH＋2MnO2＋O2===2K2MnO4＋2H2O
偏高
(4)在传统工艺中得到K2MnO4后，向其中通入适量CO2反应生成黑色固体、KMnO4等，反应的化学方程式为______________________________________。
上述反应中氧化剂与还原剂的质量比为________。与该传统工艺相比，电解法的优势是____________________________________。
3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3
1∶2
产率更高、KOH可循环利用
(5)用高锰酸钾测定草酸结晶水合物的纯度：称草酸晶体样品0.500 g溶于水配制成100 mL 溶液，取出20.00 mL 用0.020 0 mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定(杂质不反应)，至溶液呈浅粉红色且半分钟内不褪去，消耗KMnO4溶液14.80 mL，则该草酸晶体的纯度为________。(结果保留三位有效数字)(已知该草酸结晶水合物H2C2O4·2H2O的相对分子质量为126)
93.2%

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