山东省单县五中高考化学一轮复习《氧化还原反应规律及应用、氧化还原反应方程式的配平及计算》学案.doc

氧化还原反应规律及应用氧化还原反应方程式的配平及计算【最新考纲】1.掌握常见氧化还原反应方程式的简单配平方法。2.能利用电子守恒的原理进行相关计算。考点一 氧化还原反应“三大”规律的应用知识精讲命题点1守恒规律氧化还原反应遵循以下三个守恒关系(1)质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。(2)电子守恒：即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数。这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。(3)电荷守恒：离子方程式中反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒，如fe3cu=fe2cu2(错误) ,2fe3cu=2fe2cu2(正确)。典题示例1若(nh4)2so4在强热时分解的产物是so2、n2、nh3和h2o，则该反应中化合价发生变化和未发生变化的n原子数之比为()a14b12c21 d41解析：选b配平该反应：3(nh4)2so43so24nh3n26h2o，从而推断出化合价变化和未变化的n原子个数之比为12。2(2015长郡模拟)已知离子方程式：as2s3h2onoaso sono_(未配平)，下列说法错误的是()a配平后水的化学计量数为4b反应后溶液呈酸性c配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为328d氧化产物为aso和so解析：选c根据电子守恒，结合电荷守恒可配平化学方程式，3as2s34h2o28no=6aso 9so28no8h，由此可知a、b、d正确，c项应为283。命题点2价态规律同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时可总结为：价态相邻能共存，价态相间能归中，归中价态不交叉，低升高降只靠拢。1价态归中规律思维模型含不同价态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。2歧化反应规律思维模型“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。典题示例1在kclo36hcl(浓)=kcl3cl23h2o的反应中， 被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为()a16 b61c15 d51解析：选dkclo3中的cl元素和hcl中的cl元素发生归中反应，生成零价态的cl2，用双线桥法标出电子得失情况如下：k lo36h (浓)=kcl3c失5e得5el23h2o知hcl中的cl元素化合价升高被氧化，kclo3中的cl元素化合价降低被还原，且原子个数之比为51。2已知g、q、x、y、z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)：gqnaclqh2oxh2ynaohgqh2oznaohqxh2o这五种化合物中cl元素化合价由低到高的顺序是()ag、y、q、z、x bx、z、q、g、ycx、z、q、y、g dg、q、y、z、x解析：选a由得出q价态高于g，因为g必介于q和1价的cl之间，1价为氯元素的最低价；将该结论引用到，y介于q与g之间，故有q价态高于y，y价态高于g；分析：h2o中的h化合价降低，则q中的氯元素转变为x中的氯元素，化合价必升高，则得出x价态高于q；最后分析：z介于q、x之间，则x价态高于z，z价态高于q。命题点3强弱规律在浓度相差不大的溶液中：(1)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。(2)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fe粉，因为氧化性fe3cu2h，所以fe粉先与fe3反应，然后依次为cu2、h。深度思考：1往febr2溶液中通入少量cl2，哪种离子先被氧化？若改为fei2呢？答案由于还原性ife2br，所以往febr2溶液中通入少量cl2，首先被氧化的是fe2；向fei2溶液中通入少量cl2，首先被氧化的是i。2正误判断，正确的划“”，错误的划“”(1)向浓h2so4中通入h2s气体，1mol浓硫酸转移电子数可能是6na，也可能是2na()解析h2so4(浓)3h2s=4s4h2oh2so4(浓)h2s=so2s2h2o前一反应中1mol浓h2so4转移6na电子，后一反应中转移2na电子。(2)1molcl2与ca(oh)2完全反应，转移的电子数是2na()解析cl2既是氧化剂又是还原剂，1 mol cl2和ca(oh)2反应，转移电子数应为na。(3)1molkclo3与足量的浓盐酸完全反应，转移电子数为6na()解析kclo36hcl(浓)=kcl得6e3cl失6e23h2o(错误)kclo36hcl(浓)=kcl3cl得5e失5e23h2o(正确)所以转移电子数应为5na。典题示例1(2015辽宁检测)含有a mol febr2的溶液中，通入x mol cl2。下列各项为通cl2过程中，溶液内发生反应的离子方程式，其中不正确的是()ax0.4a,2fe2cl2=2fe32clbx0.6a,2brcl2=br22clcxa,2fe22br2cl2=br22fe34cldx1.5a,2fe24br3cl2=2br22fe36cl解析：选b还原性：fe2br，根据氧化还原反应的先后顺序知，cl2先氧化fe2，然后再氧化br。离子反应为2fe2cl2=2fe32cl，2brcl2=br22cl。当x0.4a时，cl2不能完全氧化fe2，只发生反应2fe2cl2=2fe32cl，a正确；当x0.6a时，cl2将fe2完全氧化后，又能氧化 mol的br，b错误；xa时，cl2氧化fe2后又能氧化a mol的br，c正确；当x1.5a时，cl2将fe2、br完全氧化，d正确。2在含有cu(no3)2、zn(no3)2、fe(no3)3、agno3各0.01 mol的酸性混合溶液中加入0.01 mol铁粉，经搅拌后发生的变化应是()a铁溶解，析出0.01 mol ag和0.005 mol cub铁溶解，析出0.01 mol ag并放出h2c铁溶解，析出0.01 mol ag，溶液中不再有fe3d铁溶解，析出0.01 mol ag，溶液中不再有cu2解析：选c因为氧化性agfe3cu2h,所以先发生反应2agfe=2agfe2,其中0.005 mol的铁粉与0.01 mol 的agno3反应，析出0.01 mol ag，再发生：2fe3fe=3fe2，其中剩余的0.005 mol铁粉与0.01 mol的fe(no3)3反应，溶液中不再有fe3，故选c。当堂检测1(2015温州检测)已知ocn中每种元素都满足8电子稳定结构，在反应ocnohcl2co2n2clh2o(未配平)中，如果有6 mol cl2完全反应，则被氧化的ocn的物质的量是()a2 mol b3 molc4 mol d6 mol解析：选cocn中c显4价，n显3价，反应中只有n和cl的化合价改变，根据ocnn2、cl22cl，由得失电子守恒：3n(cl2)2n(ocn)，可知6 mol cl2完全反应，有4 mol ocn被氧化，c正确。2(2015新建模拟)已知酸性高锰酸钾溶液可以将feso4氧化，化学方程式为2kmno410feso48h2so4=k2so42mnso45fe2(so4)38h2o，现将一定量的硫酸酸化的高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液混合，充分反应后再向所得溶液中加入ki溶液，混合溶液中铁离子的物质的量随加入的ki的物质的量的变化关系如上图所示。则下列有关说法不正确的是()a图中ab段主要是高锰酸钾和碘化钾溶液反应b图中bc段发生的反应为2fe32i=2fe2i2c根据oc段的数据可知开始加入的高锰酸钾的物质的量为0.25 mold根据oc段的数据可知开始加入的硫酸亚铁的物质的量为1 mol解析：选d根据题中方程式可知：mno的氧化性强于fe3,当加入ki溶液时,n(fe3)不变，说明mno先氧化i，a正确；mno反应完全后，fe3氧化i，使n(fe3)减小，b正确；bc段参加反应的i为0.75 mol，故还原的n(fe3)为0.75 mol，再根据电子守恒，生成0.75 mol fe3需0.15 mol mno，加入的高锰酸钾的物质的量为0.25 mol，c正确。3现有下列三个氧化还原反应：2fecl32ki=2fecl22kcli22fecl2cl2=2fecl32kmno416hcl(浓)=2kcl2mncl25cl28h2o若某溶液中含有fe2、cl和i，要除去i而不氧化fe2和cl，可以加入的试剂是()acl2bkmno4cfecl3dhcl答案c解析本题是寻找一种氧化剂，其氧化性应大于i2的氧化性，而小于cl2和fe3的氧化性(也可等于fe3的氧化性)。由知氧化性fe3i2，还原性ife2；由知氧化性cl2fe3，还原性fe2cl；由知氧化性mnocl2，还原性clmn2；由此推知氧化性强弱顺序为kmno4cl2fecl3i2，还原性强弱顺序为ife2clmn2。所以kmno4可氧化cl、fe2及i，cl2可氧化fe2及i，fecl3只能氧化i。4在淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，振荡后溶液变蓝，再加入足量的亚硫酸钠溶液，蓝色逐渐消失。下列判断错误的是()a氧化性：closoi2b漂粉精溶液可使淀粉碘化钾试纸变蓝cclo与i在碱性条件下可以发生氧化还原反应d向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液，氯水褪色答案a解析反应原理为2icloh2o=i2cl2ohi2soh2o=2iso2h所以氧化性cloi2so，a项错误。5常温下，在下列溶液中发生如下反应：16h10z2xo=2x25z28h2o2a2b2=2a32b2bz2=b22z由此判断下列说法正确的是()a反应z22a2=2a32z不能进行bz元素在反应中均被氧化c氧化性由弱到强的顺序是xo、z2、b2、a3d还原性由强到弱的顺序是a2、b、z、x2答案d解析a项，由、可知氧化性z2a3，所以反应z22a2=2a32z能进行，错误；b项，z元素在反应中被氧化，在反应中被还原，错误；c项，氧化性由强到弱的顺序是xo、z2、b2、a3，错误；d项，还原性由强到弱的顺序是a2、b、z、x2，正确。6水热法制备fe3o4纳米颗粒的总反应：3fe22s2oo2xoh=fe3o4s4o2h2o，有关说法正确的是()a每转移1.5mol电子，有1.125molfe2被氧化bx2cfe2、s2o都是还原剂d每生成1molfe3o4，反应中转移电子2mol答案c解析该反应中转移电子为4 mol，此时有2 mol fe2被氧化，所以每转移1.5 mol电子，有1.50.75 mol fe2被氧化，a项错误；b项，根据h元素守恒，x应等于4，错误；c项，fe2、s2o中化合价均升高，都是还原剂，正确。7在铜的冶炼过程中有如下反应发生5fes214cuso412h2o=7cu2s5feso412h2so4关于此反应，下列说法正确的是()acu2s既是氧化产物，又是还原产物b5molfes2发生反应，有10mol电子转移cfes2只作还原剂d产物中的so有一部分是氧化产物答案d解析根据以上分析，a项，cu2s仅是还原产物；b项，应有21mol电子转移；c项，fes2既是氧化剂，又是还原剂。考点二 守恒规律在化学方程式配平及相关计算中的应用知识精讲命题点1氧化还原反应方程式的配平及书写 氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。配平的基本步骤：(1)标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。(2)列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。(3)求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。(4)配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。(5)细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。1配平的三大守恒原则2配平的四种方法技巧(1)正向配平法：适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应，配平按以下4步进行。例如：(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，然后再确定反应物的化学计量数。例如： koh(热、浓)k2 化合价降低2k2 化合价升高4o3h2o由于s的化合价既升又降，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)奇数配偶法：适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。如sckno3co2n2k2s，反应物kno3中三种元素原子数均为奇数，而生成物中三种元素的原子数均为偶数，故可将kno3乘以2，然后用观察法配平得：s3c2kno3=3co2n2k2s。(4)缺项配平法：对于化学反应方程式，所缺物质往往是酸、碱或水；如果是离子方程式，所缺物质往往是h、oh或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质，再用其他守恒法配平。如果无法确定所缺物质，可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平，然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。典题示例1正向配平法。(1)_ki_kio3_h2so4=_i2_k2so4_h2o(2)_mno_h_cl=_mn2_cl2_h2o(3)_mno_fe2_h=_mn2_fe3_h2o(4)_p_cuso4_h2o=_cu_h3po4_h2so4答案：(1)513333(2)21610258(3)158154(4)2585252逆向配平法。(1)_i2 _naoh=_nai_naio3_h2o(2)_s_koh=_k2s_k2so3_h2o(3)_p4_koh_h2o=_kh2po2_ph3(4)_(nh4)2cr2o7=_n2_cr2o3_h2o答案：(1) 36513(2)36213(3)13331(4)11143缺项配平法。(1)_clo_fe(oh)3_=_cl_feo_h2o(2)_mno_h2o2_=_mn2_o2_h2o(3)_mno_no_=_mn2_no_h2o答案：(1)324oh325(2)256h258(3)256h2533.信息型氧化还原反应方程式的书写：按要求书写方程式：(1)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色褪去。在一氧化还原反应的体系中，共有kcl、cl2、浓h2so4、h2o、kmno4、mnso4、k2so4七种物质。写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，并配平_。在反应后的溶液中加入nabio3(不溶于冷水)，溶液又变为紫红色，bio反应后变为无色的bi3。写出该实验中涉及反应的离子方程式_。(2)6价铬的毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的cr2o，可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含cr3、fe2、fe3、h等阳离子。写出该反应的离子方程式_。(3)kmno4的氧化性随ph的减小而增大，在酸性介质中还原产物是mn2；在中性或碱性介质中还原产物主要是mno2。三氯乙烯(c2hcl3)是地下水有机污染物的主要成分，研究显示在地下水中加入kmno4溶液可将其中的三氯乙烯除去，氧化产物只有co2，写出反应的化学方程式_。答案(1)2kmno410kcl8h2so4=6k2so42mnso45cl28h2o2mn25nabio314h=2mno5na5bi37h2o(2)cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o(3)2kmno4c2hcl3=2kcl2co22mno2hcl解析(1)根据信息，kmno4在h2so4作用下，把kcl氧化成cl2，本身被还原成mn2。注意nabio3不能拆写成离子形式。nabio3作为氧化剂，把mn2氧化成mno，本身被还原成bi3。(3)根据信息，mno的还原产物为mno2，c2hcl3中c被氧化为co2，h、cl的化合价不发生变化。配平的基本技能1全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。2自变从右边配：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。3缺项配平法：先使得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加h，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加oh，生成物一边加水。然后进行两边电荷数配平。4当方程式中有多个缺项时，应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。命题点2电子守恒在氧化还原反应计算中的应用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，只要把物质分为初态和终态，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。典题示例1某温度下将cl2通入koh溶液里，反应后得到kcl、kclo、kclo3的混合溶液，经测定clo与clo的物质的量浓度之比为111，则cl2与koh反应时，被还原的氯原子和被氧化的氯原子的物质的量之比为()a13b43c21 d31解析：选b本题考查氧化还原反应的简单计算。xclkcl 降x111clkclo升1111clkclo3升15关系式：x111115，得x16，则被还原和被氧化的氯元素之比是16(111)43。2(2015福州联考)24 ml浓度为0.05 mol/l的na2so3溶液恰好与20 ml浓度为0.02 mol/l的k2cr2o7溶液完全反应。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()a2 b3 c4 d5解析：选b由题目中指出被还原的物质是cr，则得电子的物质必是k2cr2o7，失电子的物质一定是na2so3，其中s元素的化合价从46，而cr元素的化合价将从6n(设化合价为n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05 mol/l0.024 l(64)0.02 mol/l0.020 l2(6n)，解得n3。方法技巧应用电子守恒法解题的思维流程(1)“一找各物质”：找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)“二定得失数”：确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。(3)“三列关系式”：根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式：n(氧化剂)变价原子个数化合价变化值n(还原剂)变价原子个数化合价变化值。课后巩固1na2sx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116，则x的值为()a2 b3 c4 d5答案d解析本题考查在氧化还原反应中利用得失电子守恒进行相关的计算。得关系式1x162，x5。2在反应3brf35h2o=9hfbr2hbro3o2中，若有5 mol h2o参加反应，被水还原的溴元素为()a1 mol b. mol c. mol d2 mol答案c解析设被水还原的溴元素(brf3)的物质的量为x,5 mol h2o参加反应，失去电子4 mol，根据电子守恒得：3x4 mol，x mol。3(2012全国卷)fecl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为_；高铁酸钾(k2feo4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。fecl3与kclo在强碱性条件下反应可制取k2feo4，其反应的离子方程式为_。(2)(2013全国卷)znso4溶液中含有少量fe2和mn2，为了除去这两种离子，调节溶液ph为5，然后加入高锰酸钾溶液，使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是mno2。请写出该过程中两反应的离子方程式：_，_。解析：(1)fecl3与氢碘酸反应生成的棕色物质，根据现象可知道生成碘单质，则i被氧化为i2、fe3被还原成fe2，可以写出fe3ife2i2，然后根据得失电子守恒、电荷守恒配平。fecl3与kclo反应时，根据题目信息fe3被氧化为feo，则clo被还原成cl，可以写出fe3clofeocl，然后根据氧化还原反应中得失电子守恒可以得到2fe33clofeo3cl，再结合溶液强碱性和电荷守恒，在左边补上oh然后配平即可。(2)除去杂质离子fe2和mn2发生反应的离子方程式为mno3fe27h2o=3fe(oh)3mno25h2mno3mn22h2o=5mno24h。答案：(1)2fe32i=2fe2i22fe33clo10oh=2feo3cl5h2o(2)mno3fe27h2o=3fe(oh)3mno25h2mno3mn22h2o=5mno24h4重铬酸钠俗称红矾钠(na2cr2o72h2o)是重要的化工产品和强氧化剂。工业上通过煅烧铬铁矿制取，其反应如下：反应4fe(cro2)28na2co37o2=2fe2o38na2cro48co2反应2cro2h=cr2oh2o反应3cro4h=cr3o2h2o(副反应)(1)上述反应中不属于氧化还原反应的有_个。已知fe(cro2)2中铬元素是3价，关于反应的下列说法中正确的是_。a被氧化的元素只有3价的cr，被还原的元素只有0价的ob氧化剂与还原剂的物质的量之比为47c每生成1 mol co2，转移3.5 mol电子d每摩尔3价的cr能还原0.75 mol氧气(2)6价的铬毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的cr2o，可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含cr3、fe2、fe3、h等阳离子。写出该反应的离子方程式并标出电子转移的方向和数目：_。(3)某厂废水中含1.00103mol/l的cr2o，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料cr0.5fe1.5feo4 (cr的化合价为3，fe的化合价依次为3、2)。欲使1 l该废水中的cr2o完全转化为cr0.5fe1.5feo4。理论上需要加入_ g feso47h2o。解析：(1)反应属于氧化还原反应，反应和反应都不属于氧化还原反应，反应中被氧化的有2价的铁和3价的铬，氧化剂与还原剂的物质的量之比为74；7 mol氧气转移28 mol电子，所以每生成1 mol co2，转移3.5 mol电子；cr元素化合价从3价升高到6价，所以每摩尔3价的cr能还原0.75 mol氧气。(2)cr2o可以氧化fe2，生成fe3，cr元素被还原为3价。(3)cr2o的物质的量1.00103 mol/l1 l1.00103 mol，生成cr0.5fe1.5feo