高中化学必修1：微专题五　“守恒思想”在氧化还原反应中的两大应用

高中化学必修课程PAGEPAGE1一、氧化还原反应方程式的配平1.氧化还原反应方程式配平的基本原则(1)得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。(2)质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。(3)电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤(1)标价态：写出反应物和生成物的化学式，标出发生氧化反应和还原反应的元素化合价。eq\o(C,\s\up6(0))＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3(浓)→eq\o(N,\s\up6(＋4))O2↑＋eq\o(C,\s\up6(＋4))O2↑＋H2O(2)列变化：标出反应前后元素化合价的变化。(3)求总数：依据得失电子守恒，使化合价升高和降低的总数相等。(4)配化学计量数：用观察法配平其他物质的化学计量数。C＋4HNO3(浓)→4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(5)查守恒：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把箭头改成双线，标注反应条件。C＋4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(1)配平氧化还原反应方程式的关键是正确标出元素化合价，找准“1分子”氧化剂中元素化合价降低总数，“1分子”还原剂中元素化合价升高总数，在计算时，切记不要忽略氧化剂、还原剂中变价原子的个数。(2)对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可采用逆向配平法，即先确定生成物的化学计量数，再确定反应物的化学计量数。(3)对于残缺方程式，即某些反应物或生成物(一般为化合价不发生变化的水、酸、碱等)的化学式未写出，配平时不仅要配平化学计量数，还要写出未知物质的化学式，其方法是先配平含变价元素物质的化学计量数，再通过比较反应物和生成物，观察增、减的原子或离子数，从而确定未知物并配平。1.配平下列氧化还原反应方程式：(1)__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4=__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2(SO4)3＋__H2O。(2)__NaNO2＋__HI=__NO↑＋__I2＋__NaI＋__H2O。(3)__KClO3＋__HCl(浓)=__KCl＋__ClO2↑＋__Cl2↑＋__H2O。(4)__S＋__KOH(浓)eq\o(=,\s\up7(△))__K2S＋__K2SO3＋__H2O。(5)__NHeq\o\al(＋,4)＋__O2=__NOeq\o\al(－,2)＋__H2O＋__eq\x()。[答案](1)21081258(2)242122(3)242212(4)36213(5)23224H＋2.配平下列氧化还原反应方程式：(1)__LiCoO2＋__H2SO4＋__H2O2=__Li2SO4＋__CoSO4＋__O2↑＋__H2O。(2)__NaClO＋__Ag＋__eq\x()=__AgCl＋__NaOH＋__O2↑。(3)__ClOeq\o\al(－,3)＋__Fe2＋＋__H＋=__Cl－＋__Fe3＋＋__H2O。(4)__MnOeq\o\al(－,4)＋__C2Oeq\o\al(2－,4)＋__H＋=__Mn2＋＋__CO2↑＋__H2O。[答案](1)2311214(2)442H2O441(3)166163(4)251621083.亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应：__Na2SO3＋__KIO3＋__H2SO4=__Na2SO4＋__K2SO4＋__I2＋__H2O(1)配平上面的氧化还原反应方程式。(2)若反应中有5mol电子转移，则生成的碘单质是____mol。[答案](1)5215111(2)0.5[解析](1)反应中各元素化合价的变化：S元素由Na2SO3中的＋4价升高为SOeq\o\al(2－,4)中的＋6价，共升高2，I元素由KIO3中的＋5价降低为I2中的0价，共降低10，化合价变化值的最小公倍数为10，故Na2SO3的化学计量数为5，I2的化学计量数为1，再由质量守恒配平方程式：5Na2SO3＋2KIO3＋H2SO4=5Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O。(2)由方程式可知，5molNa2SO3反应转移10mol电子，生成1molI2，故若反应中有5mol电子转移，则生成的碘单质是0.5mol。或这样解：碘元素的化合价由＋5价变为0价，生成1mol碘单质时转移10mol电子，若反应中有5mol电子转移，则生成的碘的物质的量＝eq\f(5mol,10)＝0.5mol。4.某一反应体系中有N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3五种物质：(1)将上述物质分别填入下面对应的横线上，组成一个未配平的化学方程式：＋____→____＋____＋____＋H2O(2)反应物中发生氧化反应的物质是____________，被还原的元素是__________。(3)反应中1mol氧化剂________(填“得到”或“失去”)______mol电子。(4)请将反应物的化学式及配平后的系数填入下列相应的位置中：eq\x()________＋eq\x()________＋→……[答案](1)FeSO4HNO3Fe(NO3)3Fe2(SO4)3N2O↑(2)FeSO4N(3)得到4(4)24FeSO430HNO3[解析](1)所给的物质组合中，HNO3中氮元素化合价位于最高价，具有强氧化性，可知HNO3为反应物中的一种，对应还原产物为N2O，另一反应物应具有还原性，分析可知为FeSO4，对应生成物为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，故发生的反应为HNO3＋FeSO4→N2O↑＋Fe2(SO4)3＋Fe(NO3)3＋H2O。(2)还原剂FeSO4发生氧化反应，HNO3中化合价降低的为N元素，被还原。(3)反应物FeSO4中铁元素的化合价从＋2→＋3，HNO3中氮元素化合价从＋5→＋1，HNO3是氧化剂，故1mol氧化剂参加反应，得到4mol电子。(4)配平步骤标出反应前后化合价发生变化的元素的化合价：eq\o(Fe,\s\up6(＋2))SO4＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2(SO4)3＋eq\o(Fe,\s\up6(＋3))(NO3)3＋eq\o(N,\s\up6(＋1))2O↑＋H2O。根据化合价升降总数相等及硫原子守恒，确定氧化产物与还原产物的系数：FeSO4＋HNO3→8Fe2(SO4)3＋8Fe(NO3)3＋3N2O↑＋H2O。配平其他物质：24FeSO4＋30HNO3=8Fe2(SO4)3＋8Fe(NO3)3＋3N2O↑＋15H2O。5.(2019·菏泽调研)双氧水是一种高效绿色消毒剂，在生活中常用作人体消毒，下列是有关双氧水的性质的描述，请回答：针对以下A～D四个涉及H2O2的反应(未配平)，填写下列空白：A.Na2O2＋HCl→H2O2＋NaClB.Ag2O＋H2O2→Ag＋O2↑＋H2OC.H2O2→O2↑＋H2OD.H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH→K2CrO4＋K2SO4＋H2O(1)H2O2仅体现氧化性的反应是______(填字母)，该反应的配平方程式系数为：____________。(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是________(填字母)。[答案](1)D3、1、10、2、3、8(2)C相关链接由氧化还原反应体系中的物质书写反应方程式的步骤解题步骤解题注意事项第一步：分析物质的氧化性及还原性根据化合价把元素化合价高的微粒及元素化合价低的微粒分成两类，并比较氧化性微粒的氧化性强弱及还原性微粒的还原性强弱第二步：书写反应的主体反应物及产物依据“两强生两弱原理”，把氧化性强的微粒与还原性强的微粒作为反应物，把氧化性弱的微粒与还原性弱的微粒作为生成物第三步：配平反应主体物质的系数根据得失电子守恒配平主体物质的系数第四步：配平其他物质的系数根据原子守恒、电荷守恒配平其他物质的系数二、氧化还原反应的相关计算1.计算依据(1)化合价升高总数＝化合价降低总数(得失电子守恒)(2)各元素原子个数相等(质量守恒)(3)对于离子反应，反应前后电荷相等(电荷守恒)(4)氧化剂得到电子总数＝还原剂失去电子总数2.计算步骤(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。(2)找准元素化合价变化值。(3)根据题中物质的物质的量和化合价变化值列出等式。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3.计算类型(1)计算参加反应的氧化剂或还原剂的量。(2)求氧化剂与还原剂的物质的量之比。(3)确定反应前后某一元素的价态变化。(4)求电子转移的数目。6.(2018·周口市期末)化工厂常用浓氨水检验管道是否漏氯气，反应的化学方程式为3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2，当有10.65gCl2消耗时，被氧化的氨的物质的量为()A.0.1mol B.0.2molC.0.3mol D.0.4mol[答案]A[解析]n(N2)＝eq\f(1,3)n(Cl2)＝eq\f(1,3)×eq\f(10.65g,71g·mol－1)＝0.05mol。所以被氧化的氨的物质的量n(NH3)＝2n(N2)＝2×0.05mol＝0.1mol。7.在一定条件下，PbO2与Cr3＋反应，产物是Cr2Oeq\o\al(2－,7)和Pb2＋，则与1molPbO2反应所需Cr3＋的物质的量为()A.1.0mol B.0.75molC.eq\f(2,3)mol D.1.5mol[答案]C[解析]PbO2→Pb2＋，Pb元素的化合价从＋4价降低到＋2价，1molPbO2反应时得到2mol电子，Cr3＋→Cr2Oeq\o\al(2－,7)，Cr元素的化合价从＋3价升高到＋6价，1molCr3＋反应时失去3mol电子，设1molPbO2反应所需Cr3＋的物质的量为a，则根据得失电子守恒可知，a×3＝1mol×2，解得a＝eq\f(2,3)mol。8.一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO3=2HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为()A.5∶3B.5∶4C.1∶1D.3∶5[答案]A[解析]NHeq\o\al(＋,4)中的氮元素的化合价由－3价升高到0价被氧化，NOeq\o\al(－,3)中的氮元素的化合价由＋5价降低到0价被还原，化学方程式中4个N2中有5个N是由－3价的N化合价升高得到的，有3个N是由＋5价的N化合价降低得到的，被氧化与被还原的氮原子数之比为5∶3。9.(2019·四川邻水实验中学月考)已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2ROeq\o\al(n－,4)＋3Cl－＋5H2O。则ROeq\o\al(n－,4)中R的化合价是()A.＋3B.＋4C.＋5D.＋6[答案]D(化学计量数为3)，因此R元素的化合价由＋3升高到＋6价(化学计量数为2)，由此判断D正确(另解可以根据电荷守恒快速判断n＝2，进而确定R的化合价为＋6价)。10.硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0mL0.100mol·L－1的Na2S2O3溶液恰好把224mL(标准状况下)Cl2完全转化为Cl－，则S2Oeq\o\al(2－,3)将转化为()A.S2－B.SC.SOeq\o\al(2－,3)D.SOeq\o\al(2－,4)[答案]D[解析]设Na2S2O3中硫元素的化合价由＋2价升高到m，根据得失电子守恒得eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)×2×1＝0.025L×0.100mol·L－1×2×(m－2)，解得m＝＋6。11.水热法制备纳米颗粒Y(化合物)的反应为3Fe2＋＋2S2Oeq\o\al(2－,3)＋O2＋aOH－=Y＋S4Oeq\o\al(2－,6)＋2H2O，下列有关说法不正确的是()A.a＝4B.Y的化学式为Fe2O3C.S2Oeq\o\al(2－,3)是还原剂D.每32gO2参加反应，转移电子的物质的量为4mol[答案]B[解析]Y为化合物，根据电荷守恒可知，6－4－a＝－2，解得a＝4，故A正确；根据原子守恒可知，Y为Fe3O4，故B错误；因S2Oeq\o\al(2－,3)中S元素的化合价升高，则S2Oeq\o\al(2－,3)是还原剂，故C正确；32gO2的物质的量为1mol，每有1molO2参加反应，转移电子的物质的量为1mol×2×2＝4mol，故D正确。12.将磁性氧化铁放入稀硝酸中可发生如下反应：3Fe3O4＋28HNO3(稀)=9Fe(NO3)x＋NO↑＋14H2O，下