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第一章　物质及其变化
第4讲氧化还原反应方程式的配平与相关计算
人教版必修第一册
第一章　物质及其变化
第4讲　氧化还原反应方程式的配平与相关计算
【复习目标】　1.能利用守恒法进行氧化还原反应方程式的配平和计算。2.能够提取有效信息书写化学方程式。
知识梳理
01
提升训练
02
目录
CONTENTS
微专题
03
真题演练
04
课时作业
05
知识梳理
1．氧化还原反应方程式的配平原则
得失电子
质量
电荷
2．配平氧化还原反应方程式的一般方法：化合价升降法
变价
变化值
相等
氧化剂
还原产物
提升训练
考点1　氧化还原反应方程式的配平
题组一　分析与配平常规氧化还原反应方程式
1．配平下列化学方程式。
(1)____KI＋____CuSO4===____I2＋____CuI↓＋____K2SO4
(2)____P＋____CuSO4＋____H2O===____Cu＋____H3PO4＋____H2SO4
(3)____Cl2＋____Ca(OH)2===____CaCl2＋____Ca(ClO)2＋____H2O
(4)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3↑
(5)____(NH4)2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O
答案
4
2
1
2
2
2
5
8
5
2
5
2
2
1
1
2
2
9
3
3
5
1
1
1
4
2
16
10
2
5
8
氧化还原反应方程式配平的基本方法
(1)正向配平法
适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应。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。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数，最后根据质量守恒配平其他物质。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，最后根据质量守恒配平其他物质。
答案
5
2
H＋
5
5
7H2O
1
6
6H＋
1
6
3H2O
2
5
6H＋
2
5O2↑
8
答案
28
5
24KOH
28
3
2
12H2O
5
2
4
5
1
8H＋
(1)缺项型氧化还原反应方程式的配平流程
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
(2)补项原则
条件 补项原则
酸性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H＋生成H2O，反应物少O(氧)补H2O(水)生成H＋
碱性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)生成OH－，反应物少O(氧)补OH－生成H2O
答案
答案
应用得失电子守恒法解题的一般流程
题组二　探析与运用多步氧化还原反应中的得失电子守恒
3．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　)
A．60 mL B．45 mL
C．30 mL D．15 mL
答案
解析
答案
解析
解析
微专题　陌生情境中化学(或离子)方程式的书写
1．离子方程式、氧化还原反应方程式的书写方法
2．解题思路示例
(1)[“信息型”陌生方程式的书写]KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式是________________________________
_____________________________________________________________________。
分析　第一步：依题意，锰元素的化合价降低，故KMnO4是氧化剂，Mn2＋是还原产物；碳元素的化合价升高，故Na2C2O4(碳元素化合价为＋3价)是还原剂，CO2是氧化产物。
(2)[“流程图”中陌生方程式的书写]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：_____________________________________
_________________________________________________________________。
分析　书写步骤：
(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)根据质量守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质
CuS＋MnO2＋2H2SO4===MnSO4＋S＋2H2O＋CuSO4。
(5)检查质量、得失电子是否守恒。
答案
2NH3＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
答案
2．按要求完成下列方程式。
(1)用NaClO NaOH溶液与AgNO3反应，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：__________________________________________________。
(2)CuH在氯气中完全燃烧会生成氯化铜和氯化氢，写出反应的化学方程式：____________________________________。
答案
2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
角度二　“流程图”中陌生方程式的书写
3．五水硫代硫酸钠(化学式为Na2S2O3·5H2O)不溶于乙醇，易溶于水，可用于鞣制皮革、矿石提银、水产养殖、医疗解毒等，工业上常用Na2S、Na2CO3为原料制备，其生产流程如图所示。
(1)Na2S和Na2CO3按物质的量之比为2∶1投料后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可获得Na2S2O3，反应的化学方程式为___________________________________。
(2)上述制备过程一般需在碱性环境下进行，若在酸性条件下产品会发黄，用离子方程式表示其可能的原因：__________________________。
答案
4．以硫铁矿(主要成分为FeS2，还有少量CuS、SiO2等杂质)为原料制备绿矾晶体(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下：
(1)“酸浸”过程，矿渣中的Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式：_______________
_________________________________________。
答案
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
(2)燃料细菌脱硫法是用氧化亚铁硫杆菌(T.f)对硫铁矿进行催化脱硫，同时得到FeSO4溶液。其过程如图所示：
1
6
3
H2O
7
1
6
H＋
答案
真题演练
1．(2023·全国乙卷节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下：
已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39，
Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33，
Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。
回答下列问题：
(1)硫酸溶矿主要反应化学方程式为___________________________________。
(2)加入少量MnO2的作用是______________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是________________________。
答案
MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑
将Fe2＋氧化为Fe3＋
Fe3＋可以催化H2O2分解
(3)在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为___________________________
________________________________________。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断______________。电解废液可在反应器中循环利用。
(4)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是__________________________
______________________________________________。
答案
加入Mn(OH)2
2．(2022·湖南高考节选)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点：
物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3
沸点/℃ 136 127 57 180
回答下列问题：
(1)TiO2与C、Cl2在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
①该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为________________________
____________________________________________；
②随着温度升高，尾气中CO的含量升高，原因是_________________________
_________________________。
(2)“除钒”过程中的化学方程式为__________________________________。
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9
3VOCl3＋Al===3VOCl2＋AlCl3
答案
解析
物质 TiCl4 CO CO2 Cl2
分压/MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9
3．(2021·全国甲卷节选)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
(1)I2的一种制备方法如下图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为______________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。
答案
2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－
AgNO3
答案
FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2
I2、FeCl3
I2被过量的Cl2进一步氧化
4．(2021·广东高考节选)高纯AlAs(砷化铝)
可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如
图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可
阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
(1)该氧化物为________。
(2)已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为＋5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
答案
Al2O3
4∶1
5．(2020·全国卷Ⅱ节选)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
(1)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为______________________________。
(2)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为___________________________________________________。
答案
2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O
1.25
NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O
(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是____________________________________(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000 kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
答案
ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
203
解析
铬的氧化物(Cr2O3、CrO3)以及铬盐(K2CrO4、K2Cr2O7)是重要的化工原料，有诸多用途，回答下列问题：
(1)K2Cr2O7中Cr的化合价为________。
(2)Cr2O3的性质与Al2O3相似。
①只用下列物质可以制取Al(OH)3的是________(填字母)。
A．AlCl3溶液与NaHCO3溶液
B．NaAlO2溶液与过量盐酸
C．Al2O3与H2O
答案
＋6
A
②用NaOH溶液可以除去氧化铁中的少量Cr2O3，有关反应的化学方程式为______________________________________。
(3)K2Cr2O7在低温下溶解度较小，可以通过Cr2O3与KClO3固体在高温条件下制备(同时生成ClO2、Cl2)。
①实验室应在________中进行该反应(从环境保护角度)。
②该反应的化学方程式为____________________________________________。
答案
Cr2O3＋2NaOH===2NaCrO2＋H2O
通风橱
课时作业
[建议用时：40分钟]
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．关于反应5K2S2O8＋2MnSO4＋8H2O===2KMnO4＋8H2SO4＋4K2SO4的说法正确的是(　　)
A．K2S2O8发生氧化反应
B．KMnO4是还原产物
C．消耗3.6 g H2O时，转移0.25 mol电子
D．氧化剂和还原剂物质的量之比是2∶5
答案
解析　 K2S2O8中有两个－1价的O，反应后转化为－2价，化合价降低，发生还原反应，A错误；反应物MnSO4中Mn为＋2价，生成物KMnO4中Mn为＋7价，Mn化合价升高发生氧化反应，KMnO4为氧化产物，B错误；由元素化合价变化及题中反应可知，消耗8 mol H2O，转移10 mol电子，则转移0.25 mol电子，消耗0.2 mol H2O，即消耗3.6 g水，C正确；K2S2O8为氧化剂，MnSO4为还原剂，二者的物质的量之比是5∶2，D错误。
解析
2．钯的化合物PdCl2通过化学反应可用来检测有毒气体CO，该反应的反应物与生成物有CO、Pd、H2O、HCl、PdCl2和一种未知物质X。下列说法错误的是(　)
A．未知物质X为CO2，属于氧化产物
B．每转移1 mol电子时，生成2 mol X
C．反应中PdCl2作氧化剂，被还原
D．还原性：CO>Pd
答案
3．(2023·河北高三联考)氰化物是污染水体的重要物质，HCN具有挥发性，毒性很大。一般可采用次氯酸钠法进行处理，该处理方法的原理可分如下两步。
反应①：NaCN＋NaClO===NaOCN＋NaCl
反应②：2NaOCN＋3NaClO===Na2CO3＋CO2↑＋3NaCl＋N2↑
下列有关判断正确的是(　　)
A．NaCN与NaOCN中C、N的化合价分别相等
B．反应①要控制溶液的pH，不能在酸性条件下进行
C．反应②的还原产物是CO2、Na2CO3、N2
D．反应②生成5.6 L气体时，转移0.75 mol电子
答案
解析　 NaCN与NaOCN中C元素的化合价不相等，故A错误；反应②中还原产物是NaCl，故C错误；未说明温度和压强，不能用气体摩尔体积进行计算，故D错误。
解析
4．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，则x的值为(　　)
A．2 B．3 C．4 D．5
答案
解析
答案
解析
6．固氮是将游离态的氮转变为氮的化合物，一种
新型人工固氮的原理如图：
下列叙述正确的是(　　)
A．反应①②③均为氧化还原反应
B．转化过程中所涉及的元素均呈现了两种价态
C．假设每一步均完全转化，每生成1 mol NH3，同时生成0.75 mol O2
D．参与反应的物质中含有的化学键有离子键、共价键和氢键
答案
解析　反应②为Li3N＋3H2O===NH3↑＋3LiOH，属于非氧化还原反应，A错误；转化过程中H始终呈＋1价，B错误；假设每一步均完全转化，每生成1 mol NH3转移了3 mol电子，则生成0.75 mol O2，C正确；氢键不属于化学键，D错误。
解析
7．某反应的反应物与生成物有K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O，已知氧化性：K2Cr2O7>Cl2，则下列说法不正确的是(　　)
A．氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶14
B．由此反应可知还原性：HCl>CrCl3
C．当转移0.2 mol电子时，被氧化的还原剂的物质的量为0.2 mol
D．Cl2是该反应的氧化产物
答案
解析　由于氧化性：K2Cr2O7＞Cl2，因此，K2Cr2O7是氧化剂，化合价降低被还原为CrCl3；Cl2是氧化产物，故HCl中的氯元素化合价升高被氧化。1 mol K2Cr2O7被还原时得6 mol e－，1 mol HCl被氧化，失去1 mol e－，根据得失电子守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶6，A错误。
解析
8．向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适
量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如图所
示。有关说法不正确的是(　　)
A．线段BC代表Fe3＋物质的量的变化情况
B．原混合溶液中c(FeBr2)＝6 mol·L－1
C．当通入2 mol Cl2时，溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－
D．原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3
答案
解析　由还原性：I－>Fe2＋>Br－知，图中AB线段表示I－的变化情况，氧化I－需氯气1 mol，则I－为2 mol；BC线段表示Fe3＋的变化情况，氧化Fe2＋需氯气2 mol，则Fe2＋为4 mol；DE线段表示Br－的变化情况，氧化Br－需氯气3 mol，则Br－为6 mol。因不知溶液的体积，无法求算FeBr2的浓度，则B错误。
解析
9．(2023·辽宁省协作校高三一模)已知反应：aFeSO4＋bNa2O2===cNa2FeO4＋2Na2O＋dNa2SO4＋eO2↑，a＝2。下列关于该反应的说法错误的是(　　)
A．Na2FeO4可以对水体进行杀菌消毒、净化
B．Na2O2在该反应中既是氧化剂又是还原剂
C．3a＝b
D．每生成1 mol Na2FeO4，转移4 mol电子
答案
解析　该反应的化学方程式为2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑，则每生成1 mol Na2FeO4，转移5 mol电子，D错误。
解析
答案
11．(2023·浙南名校联盟高三联考)三氟化溴有强氧化性和强反应活性，是一种良好的非水溶剂，遇水立即发生如下反应：3BrF3＋5H2O===HBrO3＋Br2＋9HF＋O2↑，下列有关该反应的说法不正确的是(　　)
A．当0.5 mol H2O被氧化时，生成0.1 mol氧气
B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
C．当转移电子6 mol时，生成的还原产物为1 mol
D．当生成2.7 mol HF时，被BrF3还原的BrF3为0.2 mol
答案
解析　从方程式可知，该反应中5个H2O中有2个H2O发生了氧化反应，生成1个O2，则0.5 mol H2O被氧化时，生成了0.25 mol O2，A错误。
解析
二、非选择题
12．亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂。在NaOH溶液中ClO2与H2O2反应可以得到亚氯酸钠。
(1)ClO2中氯元素的化合价是____；在制备亚氯酸钠的反应中ClO2作_______(填“氧化剂”或“还原剂”)；若反应中生成1 mol NaClO2，转移电子的物质的量为_____。
(2)该反应的化学方程式为___________________________________________。
(3)在一定条件下，将Cl2通入填充有固体NaClO2的反应柱内二者反应可制得ClO2，该反应中还原产物为________，当消耗标准状况下1.12 L Cl2时，制得ClO2________g。
答案
＋4
2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O
NaCl
氧化剂
1 mol
6.75
答案
13．高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中常用的一种新型净水剂，在反应中被还原成Fe3＋，工业上常用NaClO氧化Fe(OH)3生产高铁酸钠：
____ Fe(OH)3＋____NaClO＋____NaOH===____Na2FeO4＋____NaCl＋____H2O
完成下列填空：
(1)配平上述化学方程式。
(2)其中发生还原反应的元素是________；若制备过程中消耗了0.15 mol NaClO，则转移的电子数目是________。
2
3
4
2
3
5
氯
0.3NA
答案
>
处理后溶液呈酸性，故c(H＋)>c(OH－)，根据电荷守恒，a>0.16
解析　 (4)若c(H＋)＝c(OH－)，根据溶液中电荷守恒，即阴离子所带的电荷总数＝阳离子所带的电荷总数，2a＋0.58＝0.50＋0.10×3＋0.05×2，a＝0.16，但是溶液中存在易水解的金属离子，处理后溶液呈酸性，c(H＋)＞c(OH－)，所以a>0.16。
解析
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