热点专题突破系列(一)离子反应原理与氧化还原反应原理的综合应用

热点专题突破系列(一)离子反应原理与氧化还原反应原理的综合应用【题型特点】离子反应理论和氧化还原反应理论是高中化学的基础和重点。高考常将两部分内容融合在一起考查,解答离子方程式的书写或判断、离子共存的判断等相关问题时,往往要用到氧化还原反应理论,一般以选择题和填空题的形式出现。【资源平台】氧化还原反应离子方程式书写的必备基础书写氧化还原反应离子方程式时,要熟记常见的元素及其形成的具有强氧化性和强还原性的物质或离子。(1)涉及的元素:H、Na、Fe、Cu、N、O、S、Cl、Br、I。(2)元素形成具有强氧化性和强还原性的物质或离子。①强氧化性物质或离子:H2O2、Na2O2、Fe3+、Fe(OH)3、Fe2O3、Fe3O4、HNO3(浓)、HNO3(稀)、O2、O3、H2SO4(浓)、Cl2、HClO、NaClO、Ca(ClO)2、Br2、I2、KMnO4(H+)、K2Cr2O7(H+);②强还原性物质或离子:Fe2+、FeO、Fe3O4、Fe(OH)2、FeS、FeS2、FeBr2、FeI2、CuS、Cu2S、Cu2O、CuH、SO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3、H2S、Na2S、NaHS、NaI。(3)必须掌握的转化关系。【知识落点】有些化学反应既属于离子反应又属于氧化还原反应,该类反应既符合离子反应的规律,又符合氧化还原反应的规律,常见题型有以下三类(其中类型一和类型二在本章第2节已涉及,该处重点介绍类型三):类型一:离子共存的判断离子之间也可能发生氧化还原反应。如已知Fe2+与在酸性条件下能够发生反应+3Fe2++4H+====3Fe3++NO↑+2H2O,则可判断Fe2+、、H+在同一溶液中不能大量共存;在考虑离子大量共存问题时要特别注意和H+这一组合的氧化性。除此之外还要注意以下几种情况:(1)在酸性条件下、ClO-与S2-、HS-、、、I-、Fe2+等不能大量共存。(2)Fe3+与I-、S2-不能大量共存。(3)S2-与在酸性条件下不能共存,在碱性条件下可以共存。(4)ClO-与S2-、I-在碱性条件下也不能大量共存。类型二:离子方程式的正误判断含有多种微粒的溶液中,发生氧化还原反应的微粒有先后顺序,常见的该类反应有:(1)溴化亚铁溶液中通入氯气,氯气先氧化Fe2+,再氧化Br-,有如下两种情况:①溴化亚铁溶液中通入少量氯气:2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-;②溴化亚铁溶液中通入过量氯气:2Fe2++4Br-+3Cl2====2Fe3++2Br2+6Cl-。(2)碘化亚铁溶液中通入过量氯气,氯气先氧化I-,再氧化Fe2+,有如下两种情况:①碘化亚铁中通入少量氯气:2I-+Cl2====I2+2Cl-;②碘化亚铁中通入足量氯气:2Fe2++4I-+3Cl2====2Fe3++2I2+6Cl-。(3)铁粉与稀硝酸反应,铁粉不足生成硝酸铁,铁粉过量生成硝酸亚铁:①Fe少量:Fe+4H++====Fe3++NO↑+2H2O;②Fe足量:3Fe+8H++2====3Fe2++2NO↑+4H2O。类型三:复杂的氧化还原反应离子方程式书写书写属于氧化还原反应的离子方程式时,除了要考虑电荷守恒、质量守恒外,还要考虑电子转移守恒,即氧化剂得到的电子总数和还原剂失去的电子总数相等,表现为化合价降低的总数和化合价升高的总数相等。【典题示例】（1）(2013·福建高考节选)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是：纤维素水解得到的最终产物D①与NaClO3反应生成ClO2②。完成反应的化学方程式:

(D)+24NaClO3+12H2SO4====ClO2↑+CO2↑+18H2O+_______(2)(2012·新课标全国卷节选)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质③，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K2FeO4④，其反应的离子方程式为____________________________________。(3)(2011·山东高考节选)Na2S溶液长期放置有硫析出⑤，原因为____________________(用离子方程式表示)。【信息提取】关键信息信息提取信息①根据D是纤维素水解得到的最终产物,可以确定D为葡萄糖信息②ClO2中的Cl为+4价信息③FeCl3与氢碘酸反应生成的棕色物质只能是I2信息④首先确定Fe3+被氧化为,则ClO-应被还原成Cl-;其次在配平时要注意“强碱性条件”所隐含的信息是OH-参与反应信息⑤Na2S溶液长期放置只能是被空气中的氧气氧化【尝试解答】(1)纤维素水解的最终产物为葡萄糖,所以D为C6H12O6,结合元素守恒生成物中还缺少Na2SO4,补充完反应物和生成物后可利用得失电子守恒规律进行配平。(2)FeCl3与氢碘酸反应生成棕色物质,根据现象可知生成碘单质,则I-被氧化为I2、Fe3+被还原成Fe2+,可以写出Fe3++I-——Fe2++I2,然后根据电子守恒、电荷守恒配平。FeCl3与KClO反应时,根据题目信息Fe3+被氧化为,则ClO-被还原成Cl-,可以写出Fe3++ClO-——+Cl-,然后根据氧化还原反应中得失电子守恒可以得到2Fe3++3ClO-——2+3Cl-,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。(3)Na2S溶液长期放置有硫生成一定有氧气参加,结合生成单质硫,可以根据氧化还原反应规律写出S2-+O2+H2O——OH-+S↓,再根据电荷守恒、电子守恒配平方程式。答案:(1)1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4====24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4(2)2Fe3++2I-====2Fe2++I22Fe3++3ClO-+10OH-====2+3Cl-+5H2O(3)2S2-+O2+2H2O====4OH-+2S↓【类题通法】“分解法”书写氧化还原反应离子方程式的步骤及注意事项书写步骤注意事项找出发生氧化还原反应的粒子正确地预测产物配电子——得失电子数守恒应用最小公倍数法配电荷——反应前后电荷守恒根据溶液的酸碱性补充H+或OH-配原子——反应前后质量守恒通过观察法确定所有物质的化学计量数后期处理检查物质拆分是否正确,电荷是否守恒,质量是否守恒【类题试解】1.(2014·重庆模拟)Na2O2、HCl、Al2O3三种物质在水中完全反应后,溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-,且溶液呈中性,则Na2O2、HCl、Al2O3的物质的量之比可能为()A.3∶2∶1B.2∶4∶1C.2∶3∶1D.4∶2∶1【解析】选B。溶液中只含有Na+、H+、Cl-、OH-可知铝元素是以沉淀的形式存在;溶液呈中性可知H+与OH-的物质的量相等,再根据电荷守恒可知Na+与Cl-的物质的量也相等,据钠、氯元素守恒,可知Na2O2、HCl的物质的量之比为1∶2,答案为1∶2∶n;符合题意的只有B。2.(2014·滨海新区模拟)在一种酸性溶液中存在、I-、Cl-、Fe3+中的一种或几种，向该溶液中加入溴水，溴单质被还原，由此可推断该溶液中()A．一定含有I-，不能确定是否有Cl-B．一定含有C．不含有Fe3+，一定含有Cl-D．一定含有I-、和Cl-【解析】选A。加入溴水，溴单质被还原，则一定含有I-，由于Fe3+和酸性条件下都可将I-氧化，故一定不含Fe3+和无法确定是否含Cl-。3.(2014·武汉模拟)在离子浓度都为0.1mol·L-1的下列溶液中,加入(或通入)某物质后,发生反应的先后顺序正确的是()A.在含Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入锌粉:Cu2+、Fe3+、H+B.在含I-、、Br-的溶液中不断通入氯气:I-、Br-、C.在含、、OH-的溶液中逐滴加入硫酸氢钠溶液:OH-、、D.在含Fe3+、H+、的溶液中逐渐加入烧碱溶液:Fe3+、、H+【解析】选C。氧化性Fe3+>Cu2+>H+,A项错误;还原性>I->Br-,B项错误;D项,加入烧碱,首先发生中和反应,错误。4.下列反应离子方程式正确的是()A.过量石灰水与碳酸氢钙反应:Ca2++2+2OH-====CaCO3↓++2H2OB.FeSO4酸性溶液暴露在空气中:4Fe2++O2+4H+====4Fe3++2H2OC.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:Al3++4NH3·H2O====+4+2H2OD.(NH4)2SO4与Ba(OH)2溶液反应:Ba2++OH-++====BaSO4↓+NH3·H2O【解析】选B。A应为Ca2+++OH-====CaCO3↓+H2O;B正确;C氨水是弱碱,不能溶解氢氧化铝;D应为Ba2++2OH-+2+====BaSO4↓+2NH3·H2O。5.下列各组离子能大量共存的是()①漂白粉的水溶液中:Fe2+、Cl-、Ca2+、Na+②滴加石蕊试液呈红色的溶液:K+、、Cl-、S2-③能够与金属Cu常温下反应放出气体的溶液:Fe3+、Al3+、、K+④pH=2的溶液中:、Na+、Cl-、Cu2+⑤无色溶液中:K+、CH3COO-、、A.②③B.①③C.③④D.①⑤【解析】选C。①漂白粉的水溶液有强氧化性,Fe2+不能大量存在;②滴加石蕊试液呈红色的溶液呈酸性,S2-不能大量存在;③能够与金属Cu常温下反应放出气体的溶液有强氧化性,所给离子能大量共存;④pH=2的溶液呈酸性,、Na+、Cl-、Cu2+能大量共存;⑤无色溶液中不能大量存在。6.(2013·南宁模拟)某强酸性反应体系中,反应物和生成物共六种物质:PbO2、PbSO4(难溶盐)、Pb(MnO4)2(强电解质)、H2O、X(水溶液呈无色)、H2SO4,已知X是一种盐,且0.1molX在该反应中失去3.01×1023个电子。(1)写出该反应的化学方程式:_______________________;(2)若有9.8gH2SO4参加反应,则转移电子的物质的量为__________;(3)本反应体系中,若用浓盐酸代替硫酸,用离子方程式表示后果:______________________________________。【解析】(1)根据0.1molX在该反应中失去3.01×1023个电子知,X在该反应中,有一种元素化合价升高5价,分析已知五种物质中,只有高锰酸铅一种物质含锰元素,根据元素守恒,X必含锰元素,由高锰酸铅中锰为+7价,推知,X为硫酸锰:MnSO4(无色),由于硫酸锰在该反应中由+2价锰失电子转化成,另一种物质必作氧化剂,分析物质中元素化合价知,氧化剂为二氧化铅,还原剂为硫酸锰,还原产物为硫酸铅,高锰酸铅为氧化产物,根据电子守恒配平:5PbO2+2MnSO4→Pb(MnO4)2+4PbSO4,根据“”守恒知,硫酸是反应物,水是产物。(2)由(1)知,2molH2SO4参加反应,转移电子为10mol。(3)如果用浓盐酸代替硫酸,比高锰酸钾氧化性强的二氧化铅能氧化氯化氢(类似二氧化锰氧化氯化氢)。答案:(1)5PbO2+2MnSO4+2H2SO4====Pb(MnO4)2+4PbSO4+2H2O(2)0.5mol(3)PbO2+4H++2Cl-====Pb2++Cl2↑+2H2O7.(2014·武清区模拟)(1)①在淀粉碘化钾溶液中,滴加少量次氯酸钠碱性溶液,会立即看到溶液变蓝色,这是因为_____________________,离子方程式为____________________。②在上述蓝色溶液中,滴加亚硫酸钠碱性溶液,发现蓝色逐渐消失,这是因为_______________________________________,离子方程式是______________________________________。(2)向盛有KI溶液的试管中加入少许CCl4后滴加氯水,CCl4层变成紫色。如果继续向试管中滴加氯水,振荡,CCl4层会逐渐变浅,最后变成无色。写出并配平CCl4层由紫色变成无色的化学方程式:___________________[已知碘以碘酸(HIO3)的形式存在]。【解析】(1)次氯酸钠具有强氧化性,可氧化I-生成单质I2,淀粉遇I2变蓝;Na2SO3具有还原性,可还原I2生成I-,使蓝色消失,离子方程式的书写思路是确定反应物、生成物,然后根据电子得失守恒和电荷守恒配平。(2)开始滴加少许氯水时,Cl2将KI中的I-氧化成碘单质;CCl4层变紫色后,再滴加氯水时,Cl2将碘单质进一步氧化成碘酸。根据氧化还原反应方程式的配平原则,分析反应中的化合价变化,碘元素的化合价从0→+5,升高5价,氯元素的化合价从0→-1,降低1价,综合得失电子守恒和质量守恒,可配平出:I2+5Cl2+6H2O====2HIO3+10HCl。答案:(1)①NaClO将KI氧化生成了I2ClO-+2I-+H2O====I2+Cl-+2OH-②I2被Na2SO3