2020版高考化学第二章氧化还原反应规律在配平及在定量测定中的应用讲义精练（含解析）.docx

氧化还原反应规律在配平及在定量测定中的应用【教学目标】1进一步巩固氧化还原反应各概念，掌握其内在联系。2了解氧化还原反应规律，理解氧化还原反应中的得失电子守恒。3通过对氧化还原反应规律应用的学习，增强科学的态度、探索精神，提高归纳推理能力。【教学重、难点】氧化还原反应的配平；氧化还原反应在卷计算及定量测定中的应用。【考情分析】命题点五年考情分析解读氧化还原反应规律2017课标全国，T82016课标全国，T8氧化还原反应规律及应用是课标卷每年的必考内容，但一般不单独命题，而是分散在选择题的某个选项或非选择题的某些设问中，选择题往往与阿伏加德罗常数或化学计算相结合，非选择题则可能与基本理论、元素化合物、化学实验及工艺流程题相结合，分值一般占46分；从考查的内容上看。侧重氧化还原反应的规律及氧化还原反应方程式的书写、配平及相关计算的考查，尤其是陌生反应方程式的书写，近几年来更是常考不衰，随着新课标对考生能力要求的提高，这种趋势将会有增无减。氧化还原反应方程式的书写(配平)2017课标全国，T27(6)2017课标全国，T28(2)2016课标全国，T28(2)氧化还原反应定量计算2017课标全国，T26(4)2015课标全国，T28(3)1氧化还原反应规律(1)价态规律升降规律：氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。价态归中规律含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价低价中间价”。而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交”。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是注：中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。歧化反应规律“中间价高价低价”。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(2)强弱规律自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“由强制弱”。(3)先后规律同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性Fe2Br，所以Fe2先与Cl2反应。同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3、Cu2、H的溶液中加入铁粉，因为氧化性Fe3Cu2H，所以铁粉先与Fe3反应，然后依次为Cu2、H。(4)电子守恒规律氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。2氧化还原配平(1)氧化还原反应配平原则“一般”配平原则“缺项”配平原则对于化学反应方程式，所缺物质往往是酸、碱或水、补项的两原则条件补项原则酸性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H，少O(氧)补H2O(水)碱性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH(2)氧化还原方程式配平流程【配平模板】(2016天津高考)配平下列反应的化学方程式：MnO(OH)2IHMn2I2H2O3氧化还原反应定量测定(1)滴定氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。利用氧化还原滴定法可以直接或间接测定许多具有氧化性或还原性的物质，也可以用氧化还原滴定法间接测定。因此，它的应用非常广泛。在氧化还原滴定中，要使分析反应定量地进行完全，常常用强氧化剂和较强的还原剂作为标准溶液。根据所用标准溶液的不同，氧化还原滴定法可分为高锰酸钾法、重铬酸钾法等。(2)计算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。考点指导1信息型方程式的书写指导新情景下氧化还原方程式书写步骤【典例1】2016课标全国，27(4)6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3，该反应的离子方程式为_。师生互动【对点训练】1(1)(2017课标全国，28节选)砷(As)是第四周期A族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：画出砷的原子结构示意图_。工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_。该反应需要在加压下进行，原因是_。(2)2016课标全国，26(2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为_。(3)制备Na2S2O3的实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：_。Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为_。(4)NaBH4与H2O反应生成NaBO2和H2。该反应的化学方程式是_。答案(1)2As2S35O26H2O4H3AsO46S加压可以增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化率(2)NaClO2NH3=N2H4NaClH2O(3)S2O2H=SSO2H2OS2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H(4)NaBH42H2O=NaBO24H2考点指导2氧化还原反应计算指导计算流程【典例2】2017北京理综27(2)NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。(1)通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_。(2)用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是_。(3)还原过程中，有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：解析(1)由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质是BaO；(2)由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16 mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16 mol28 mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是81；(3)在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。可知15NO与NH3的比例为11，根据化合价的变化以及15NO与NH3的比例可知，还需要O2做氧化剂，结合电子守恒和原子守恒可得化学方程式：415NO4NH33O2415NNO6H2O。答案(1)BaO(2)81(3)415NO4NH33O2415NNO6H2O【对点训练】2某硫酸厂为测定沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数，取280 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)溶液完全反应后，用0.020 00 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。已知：Cr2OFe2HCr3Fe3H2O(未配平)。(1)SO2通入Fe2(SO4)3溶液中，发生反应离子方程式为_。(2)沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数为_。解析(1)SO2中S为4价，被氧化成6价，产物为SO，Fe3被还原成Fe2，产物中氧原子数增多，表明反应物中有水，产物中有H，仍须用得失电子守恒来配平离子方程式；(2)根据得失电子守恒可知：n(SO2)2n(Cr2O)60.020 00 mol/L0.025 L60.003 mol，n(SO2)0.001 5 mol，体积分数为12.00%。答案(1)SO22Fe32H2O=SO2Fe24H(2)12.00%【指导】多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。考点指导3氧化还原滴定【典例3】某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 molL1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 molL1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题：(1)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用_式滴定管，可使用的指示剂为_。(2)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好，测定结果将_(填“偏高”或“偏低”)。(3)样品中氨的质量分数表达式为_。(4)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是_。(5)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为163，钴的化合价为_。 制备X的化学方程式为_；X的制备过程中温度不能过高的原因是_。解析第一步：审读题干信息有什么某小组用CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料合成橙黄色晶体X，第(6)问中确定X中钴、氨、氯的物质的量之比为163，则X的化学式为Co(NH3)6Cl3；制备X的化学方程式为：2CoCl22NH4Cl10NH3H2O22Co(NH3)6Cl32H2O，制取X的反应物中有H2O2，而H2O2具有热不稳定性，故制取X的过程中温度不能过高。第二步：审读图示信息有什么装置B三颈瓶中加入足量NaOH溶液并加热，产生的NH3用C装置中盐酸标准溶液吸收，过量的盐酸再用c2 molL1 NaOH溶液滴定，依据装置C锥形瓶中发生的反应：NH3HCl=NH4Cl、NaOHHCl=NaClH2O。第三步：审读设问信息有什么第(3)问中盐酸的总物质的量为c1V1103 mol，参与NH3HCl=NH4Cl反应后，剩余的盐酸的物质的量为c2V2103 mol，则样品X中n(NH3)(c1V1c2V2)103 mol。氨的质量分数为100%。第(4)问中若装置漏气，造成氨的测定实验中氨气外逸损失，消耗的盐酸量减小，结果偏低。答案(1)碱酚酞或甲基橙(2)偏低(3)100%(4)防止硝酸银见光分解(5)32CoCl22NH4Cl10NH3H2O22Co(NH3)6Cl32H2O温度过高过氧化氢分解、氨气逸出【对点训练】3(2015课标全国，28)二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题：(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_。(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：电解时发生反应的化学方程式为_。溶液X中大量存在的阴离子有_。除去ClO2中的NH3可选用的试剂是_(填标号)。a水b碱石灰c浓硫酸 D饱和食盐水(3)用右图装置可以测定混合气中ClO2的含量：.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50 mL水溶解后，再加入3 mL稀硫酸；.在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；.用0.100 0 molL1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I22S2O=2IS4O)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为_。玻璃液封装置的作用是_。中加入的指示剂通常为_，滴定至终点的现象是_。测得混合气中ClO2的质量为_g。解析(1)由KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制取ClO2的反应中，KCO3CO2，则KClO3作氧化剂；Na2O3Na2O4，则Na2SO3作还原剂，根据电子守恒，n(KClO3)n(Na2SO3)21。(2)由制备ClO2的流程图可知， 电解NH4Cl溶液和盐酸的混合物得到NCl3溶液和H2，根据电子守恒和质量守恒可写出该反应的化学方程式。由制备ClO2的流程图可知，NaClO2和NCl3两溶液反应生成NH3，说明溶液呈碱性；COCO2，C3H3C，因此溶液X中大量存在的阴离子有OH和Cl。ClO2和NH3均是易溶于水的气体，a项错误，d项错误；b项，碱石灰与NH3不反应，错误；c项，浓硫酸易吸收NH3，而与ClO2不反应，正确。(3)ClO2与KI溶液反应时，CO2C，2II2，反应环境为酸性，从而可写出该反应的离子方程式。玻璃液封装置的作用是防止残余的ClO2气体挥发到空气中，污染空气。步骤V反应中，I22I，I2使淀粉溶液显蓝色，故可选用淀粉溶液作指示剂，滴定至终点时溶液由蓝色变为无色。由反应2ClO210I8H=2Cl5I24H2O、I22S2O=2IS4O可得关系式：2ClO25I210S2O，n(S2O)0.100 0 molL120.00 mL103 L/mL2103 mol，则n(ClO2)2103 mol2/104104 mol，m(ClO2)4104 mol67.5 gmol10.027 00 g。答案(1) 21(2)NH4Cl2HCl3H2NCl3Cl、OHc(3)2ClO210I8H=2Cl5I24H2O 吸收残余的二氧化氯气体(其他合理答案也可) 淀粉溶液溶液由蓝色变为无色且30 s内不恢复原色0.027 00【指导】氧化还原反应滴定指示剂的选择1自身指示剂：有些标准溶液或被滴定物质本身有颜色，而滴定产物为无色，则滴定时就无需另加指示剂，自身颜色变化可以起指示剂的作用，此类指示剂称为自身指示剂。如MnO本身在溶液中显紫红色，还原后的产物Mn2为无色，所以用高锰酸钾溶液滴定时，不需要另加指示剂。2显色指示剂：有些物质本身并没有颜色，但它能与滴定剂或被测物质反应产生特殊的颜色，或开始有特殊颜色，滴定后变为无色，因而可指示滴定终点。如滴定前溶液中无单质碘，滴定后有单质碘生成等，可用淀粉等作为指示剂。1(全国卷)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：(1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：_。(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag还原为银，从而可用于化学镀银。H3PO2 中，P元素的化合价为_。利用H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，则氧化产物为_(填化学式)。NaH2PO2 为_(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显 _(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。(3)H3PO2的工业制法是：将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：_。解析(1)由于H3PO2为一元中强酸，故属于弱电解质，只有部分发生电离，其电离方程式为H3PO2HH2PO。(2)设P的化合价为x，根据化合价的代数和为零，则有13x22，x1；反应中氧化剂为Ag，其还原产物为Ag；还原剂为H3PO2，设其氧化产物中P的化合价为y，根据题意有：411(y1)，y5，故其氧化产物为H3PO4；由于H3PO2为一元酸，故NaH2PO2为正盐；又由于H3PO2为弱酸，故H2PO水解使溶液显弱碱性。(3)根据题意可知反应物和生成物，然后根据得失电子守恒和质量守恒配平，即可得到白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：6H2O2P43Ba(OH)2=2PH33Ba(H2PO2)2。答案(1)H3PO2HH2PO(2)1H3PO4正盐弱碱性(3)6H2O2P43Ba(OH)2=2PH33Ba(H2PO2)22高铁酸钾(K2FeO4)是一种可溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，从而使高铁酸钾析出。(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为_，推测它具有的化学性质是_。(2)高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。该反应的离子方程式为_。高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_。(3)在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4aNa2O2=2Na2FeO4bX2Na2SO4cO2该反应中物质X应是_，b与c的关系是_。低温下，在高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾(K2FeO4)，原因是_。(4)在碱性条件下，由氯化铁、氯气也可制备高铁酸钾，写出该反应的离子方程式_。(5)某同学配制一瓶K2FeO4溶液但标签丢失了，测定该瓶K2FeO4溶液浓度的实验步骤如下：步骤1：准确量取V mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中；步骤2：在强碱性溶液中，用过量CrO与FeO反应生成Fe(OH)3和CrO；步骤3：加足量稀硫酸，使CrO转化为Cr2O，CrO转化为Cr3，Fe(OH)3转化为Fe3；步骤4：加入二苯胺碘酸钠作指示剂，用c molL1(NH4)2Fe(SO4)2