《氧化还原反应的规律与方程式配平》教案

PAGE能力课时3氧化还原反应的规律与方程式配平探究任务1．理解氧化还原反应的规律及应用。2．会配平氧化还原反应方程式。氧化还原反应主要规律规律1价态规律1．升降规律：在氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。2．氧化性、还原性和元素化合价之间的关系3．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：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。4．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：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。[跟踪练习]1．G、Q、X、Y、Z均为含氯的化合物，它们在一定条件下具有如下转化关系(未配平)：①G→Q＋NaCl；②Q＋H2O→X＋H2；③Y＋NaOH→G＋Q＋H2O；④Z＋NaOH→Q＋X＋H2O。这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序为()A．G<Q<Z<Y<X B．G<Y<Q<Z<XC．G<Y<Z<Q<X D．Z<X<G<Y<QB[分析可知氯元素的化合价关系：①Q＞G＞－1，②氢元素化合价降低，氯元素化合价升高，X＞Q，③结合①可知G<Y<Q，④结合②可知Q<Z<X，则综合以上关系得X>Z>Q>Y>G。]2．对于反应KClO3＋6HCl=KCl＋3Cl2↑＋3H2O中(1)氧化剂是________，氧化产物是________，还原产物是________。(2)HCl体现的性质有________。(3)当生成3个Cl2分子时，转移电子数为________。[解析][答案](1)KClO3，Cl2，Cl2(2)还原性、酸性(3)5个规律2反应先后规律1．同时含有几种还原剂时eq\o(→,\s\up10(加入氧化剂))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Fe2＋＞Br－，所以Fe2＋先与Cl2反应。2．同时含有几种氧化剂时eq\o(→,\s\up10(加入还原剂))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Fe3＋＞Cu2＋＞H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次为Cu2＋、H＋。[跟踪练习]3．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先被置换出来的是()A．MgB．CuC．AgD．H2C[金属活动性顺序：Mg>Zn>Cu>Ag，金属越活泼，对应阳离子的氧化性越弱，则氧化性：Ag＋>Cu2＋>Zn2＋>Mg2＋，故首先被置换出来的是Ag，C正确。]4．已知还原性I－>Fe2＋>Br－>Cl－向含FeBr2和FeI2的溶液中通入少量Cl2，则反应的离子方程式为____________。[答案]Cl2＋2I－=I2＋2Cl－规律3电子守恒规律——应用于计算在氧化还原反应中，存在下列等量关系：(1)化合价升高总数＝化合价降低总数(2)失电子总数＝得电子总数＝转移电子数(3)化合价升降总数＝得失电子总数【典例】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的个数之比为1∶16，则x的值为()A．2 B．3C．4 D．5D[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1×eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x)))))·x＝16×2，解得x＝5。]氧化还原反应中电子守恒计算的一般流程(1)找物质：分析反应前后元素化合价的变化，确定氧化剂、还原剂及相应的还原产物、氧化产物。(2)定得失：确定一个原子(或离子)得失电子数(注意化学式中原子的个数)。(3)列等式：根据已知化学计量数及得失电子守恒列出等式，N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。[跟踪练习]5．含有氧化剂XOeq\o\al(－,3)的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全，已知Na2SO3被氧化为Na2SO4，已知XOeq\o\al(－,3)、Na2SO3的个数比为1∶2，则还原产物中元素X的价态是()A．＋2 B．－2C．＋1 D．0C[Na2SO3被氧化为Na2SO4，化合价升高＋6－(＋4)＝2；设X被还原后的价态为y，则化合价降低总数为(＋5－y)，由化合价升高总数等于降低总数：(6－4)×2＝(5－y)×1，y＝＋1。]6．一定条件下，氨气与一氧化氮发生反应：NH3＋NO→N2＋H2O(未配平)。在该反应中，被氧化与被还原的氮原子数之比为()A．2∶3 B．3∶2C．4∶5 D．5∶6A[根据电子守恒可得：N(被氧化)×3＝N(被还原)×2，则N(被氧化)∶N(被还原)＝2∶3。]氧化还原方程式配平1．氧化还原方程式的配平原则(1)电子守恒：氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数可根据化合价降低总数等于化合价升高总数确定。(2)原子守恒：根据质量守恒，反应前后原子种类和数目相等。(3)电荷守恒：对于离子方程式，反应前后，阴、阳离子所带的负、正电荷的代数和相等。2．氧化还原方程式配平的一般步骤(1)示例：配平下列化学方程式：eq\x()H2S＋eq\x()HNO3=eq\x()S↓＋eq\x()NO＋eq\x()H2O分析：第一步：标变价，H2eq\o(S,\s\up8(－2))＋Heq\o(N,\s\up8(＋5))O3→eq\o(S,\s\up8(0))↓＋eq\o(N,\s\up8(＋2))O＋H2O第三步：数交叉：第四步：定系数：3H2S＋2HNO3=3S↓＋2NO＋4H2O第五步：查守恒：电子守恒和原子守恒(2)配平的一般步骤3．三种配平技巧(1)倒配法：氧化剂与还原剂是同一物质的反应可用倒配法。(2)补加法：部分被氧化或被还原的反应可用补加法即得：3Cu＋8HNO3=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)电荷守恒法：某些离子方程式可借助电荷守恒配平有关离子的化学计量数即得：5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。[跟踪练习]1．配平下列方程式(1)________NH3＋________O2eq\o(=,\s\up10(△))________NO＋________H2O(2)________Cl2＋________KOH=________KCl＋________KClO3＋________H2O(3)________MnO2＋________HCl(浓)eq\o(=,\s\up10(△))________MnCl2＋________Cl2↑＋________H2O(4)________FeO＋________HNO3=__________Fe(NO3)3＋________NO↑＋________H2O(5)________ClO－＋________Fe(OH)3＋________OH－=________Cl－＋________FeOeq\o\al(2－,4)＋________H2O(6)________SO2＋________MnOeq\o\al(－,4)＋________H2O=________SOeq\o\al(2－,4)＋________Mn2＋＋________H＋[答案](1)4546(2)36513(3)14112(4)310315(5)324325(6)5225242．(1)在酸性条件下，K2Cr2O7与FeSO4反应的离子方程式为eq\x()Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()____________=eq\x()Cr3＋＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()H2O请配平上述离子方程式。(2)在酸性条件下，SO2通入FeCl3溶液中反应离子方程式为________Fe3＋＋________SO2＋________=________Fe2＋＋________SOeq\o\al(2－,4)＋________请配平上述离子方程式。[答案](1)1614H＋267(2)212H2O214H＋缺项配平的补项原则(1)补项原则条件补项原则酸性条件缺H或多O补H＋，少O补H2O碱性条件缺H或多O补H2O，少O补OH－(2)组合方式反应物生成物使用条件组合一H＋H2O酸性溶液组合二H2OH＋酸性溶液或酸碱性未知组合三OH－H2O碱性溶液组合四H2OOH－碱性溶液或酸碱性未知某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图所示(部分产品未标出)。(1)Ⅰ、Ⅱ中发生反应的氧化剂分别是______、________。(2)Ⅰ中反应的还原产物是________。(3)流程中气体a是________。(4)ClO2是一种高效水处理剂。Ⅰ中的化学方程式为____________________________________________________________________________________。(5)Ⅱ中生成NaClO2的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________。(6)研究表明：在上述过程中会发生副反应NaClO2＋4HCl=NaCl＋2Cl2↑＋2H2O，若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大。请推测其原因：_____________________。[解析]Ⅰ中反应为2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4=2ClO2＋2Na2SO4＋H2O，Ⅱ中反应为：H2O2＋2ClO2＋2NaOH=2NaClO2＋O2↑＋2H2O[答案](1)NaClO3ClO2(2)ClO2(3)O2(4)2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4=2ClO2＋2Na2SO4＋H2O(5)2ClO2＋H2O2＋2OH－=2ClOeq\o\al(－,2)＋O2↑＋2H2O(6)盐酸浓度越大，酸性越强，Cl－还原性和ClOeq\o\al(－,2)的氧化性均增强，所以气体产物中Cl2的含量越大通过对素材中涉及的NaClO2的制备流程，了解氧化还原反应在物质制备过程中的应用，同时加深了学生对氧化还原反应有关知识的理解。培养了学生“科学探究与创新意识，科学精神与社会责任”的核心素养。1．汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3＋2KNO3=K2O＋5Na2O＋16N2↑。对于该反应，下列判断正确的是()A．氧化产物与还原产物分子个数之比为15∶1B．氧化剂和还原剂是同一物质C．反应过程中转移10个电子，则产生10个N2分子D．NaN3中氮元素的化合价为－3价A[NaN3中氮元素的平均化合价为－eq\f(1,3)价，反应后全都被氧化成0价；KNO3中氮元素的化合价为＋5价，反应后全都被还原成0价。A项，氧化产物、还原产物都是N2，根据得失电子守恒，氧化产物、还原产物分子个数之比为15∶1，正确；B项，氧化剂为KNO3，还原剂为NaN3，错误；C项，反应过程中转移10个电子，则生成16个N2分子，错误；D项，NaN3中氮元素的平均化合价为－eq\f(1,3)价，错误。]2．下列粒子中，只有氧化性的是()①S2－②Fe2＋③Fe3＋④S⑤H＋⑥Na＋⑦MgA．①⑦B．②④C．③⑤⑥D．②④⑤⑥C[元素在最高价时只有氧化性。S2－为最低价，Fe2＋是中间价态，Fe3＋是最高价，S为中间价态，H＋为最高价，Na＋是最高价，Mg为最低价，符合题意的有③⑤⑥，C项正确。]3．(素养题)某同学做实验时不小心沾了一些KMnO4使皮肤上形成黑斑，这些黑斑很久才能消失，如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以消失，涉及的反应的离子方程式为MnOeq\o\al(－,4)＋H2C2O4＋H＋→CO2↑＋Mn2＋＋________(未配平)。下列关于此反应的叙述正确的是()A．该反应的氧化产物是Mn2＋B．1个MnOeq\o\al(－,4)在反应中失去5个电子C．横线上应是OH－D．配平该离子方程式后，H＋的化学计量数是6D[离子方程式左边有H＋，则右边不能出现OH－，横线上应是H2O，C项错误；标变价⇒eq\o(M,\s\up8(＋7))nOeq\o\al(－,4)＋H2eq\o(C,\s\up8(＋3))2O4＋H＋→eq\o(C,\s\up8(＋4))O2↑＋eq\o(M,\s\up8(＋2))n2＋＋H2O列变化⇒eq\o(M,\s\up8(＋7))nOeq\o\al(－,4)eq\o(→,\s\up10(化合价降低5))eq\o(M,\s\up8(＋2))n2＋；H2eq\o(C,\s\up8(＋3))2O4eq\o(→,\s\up10(化合价升高1))eq\o(C,\s\up8(＋4))O2配系数⇒2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，A、B项错误，D项正确。]4．在一个氧化还原反应体系中，反应物、生成物共有六种粒子：Fe3＋、NOeq\o\al(－,3)、Fe2＋、NHeq\o\al(＋,4)、H＋、H2O。已知氧化性NOeq\o\al(－,3)(H＋)>Fe3＋。下列叙述不正确的是()A．该反应说明Fe(NO3)2溶液不宜加酸酸化B．该反应中氧化剂与还原剂的个数之比为8∶1C．若有1个NOeq\o\al(－,3)发生氧化反应，则转移8个电子D．该反应中Fe2＋是还原剂，NHeq\o\al(＋,4)是还原产物B[在所给的六种粒子中，元素化合价高的为Fe3＋、NOeq\o\al(－,3)，元素化合价低的为Fe2＋、NHeq\o\al(＋,4)，因为氧化性NOeq\o\al(－,3)(H＋)>Fe3＋，还原性Fe2＋>NHeq\o\al(＋,4)，所以该反应的主体反应物及产物为NOeq\o\al(－,3)＋Fe2＋→NHeq\o\al(＋,4)＋Fe3＋，由得失电子守恒可得NOeq\o\al(－,3)＋8Fe2＋→NHeq\o\al(＋,4)＋8Fe3＋，再根据原子守恒及电荷守恒配平可得NOeq\o\al(－,3)＋8Fe2＋＋10H＋=3H2O＋NHeq\o\al(＋,4)＋8Fe3＋。A、D正确；该反应的氧化剂为NOeq\o\al(－,3)，还原剂为Fe2＋，所以氧化剂与还原剂的个数之比为1∶8，B不正确；由化合价变化可知1个NOeq\o\al(－,3)发生还原反应时转移8个电子，C正确。]5．请配平下列反应方程式：________K2Cr2O7＋________HCleq\o(=,\s\up10(△))__________KCl＋________CrCl3＋________Cl2↑＋________H2O，若反应中发生氧化反应的HCl个数为12，则反应中转移的电子数为________。[解析]eq\o(=,\s\up10(△))2KCl＋2CrCl3＋3Cl2＋7H2O。[答案]114223712[基础过关练]1．日常生活中的许多现象与化学反应有关，下列现象与氧化还原反应无关的是()A．大理石雕像被酸雨腐蚀毁坏B．充有氢气的气球遇明火爆炸C．铁制菜刀生锈(Fe2O3·nH2O)D．铜铸塑像上出现铜绿[Cu2(OH)2CO3][答案]A2．下列反应不属于四种基本反应类型，但属于氧化还原反应的是()A．Fe＋CuSO4=FeSO4＋CuB．AgNO3＋NaCl=AgCl↓＋NaNO3C．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up10(高温))2Fe＋3CO2D．2KMnO4eq\o(=,\s\up10(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑[答案]C3．(双选)下列属于氧化还原反应的是()A．2KBr＋Cl2=2KCl＋Br2B．CaCO3eq\o(=,\s\up10(高温))CaO＋CO2↑C．SO3＋H2O=H2SO4D．NaH＋H2O=NaOH＋H2↑[答案]AD4．两份等质量的KClO3分别发生下述反应：①有MnO2催化剂存在时，受热完全分解得到氧气，2KClO3eq\o(=,\s\up10(MnO2),\s\do10(△))2KCl＋3O2↑；②不使用催化剂，加热至470℃左右得到KClO4(高氯酸钾)和KCl,4KClO3eq\o(=,\s\up10(△))3KClO4＋KCl。下列关于反应①和②的说法不正确的是()A．都属于氧化还原反应B．发生还原反应的元素相同C．发生氧化反应的元素不同D．生成KCl的质量相同D[①2KClO3eq\o(=,\s\up10(MnO2),\s\do10(△))2KCl＋3O2↑，氯元素化合价降低(＋5→－1)，发生还原反应，氧元素化合价升高(－2→0)，发生氧化反应。②4KClO3eq\o(=,\s\up10(△))3KClO4＋KCl，氯元素化合价既有升高(＋5→＋7)，又有降低(＋5→－1)，既发生氧化反应又发生还原反应。分析两个化学方程式的化学计量数关系可知，等质量的KClO3发生上述两个反应时，生成KCl的质量不同。]5．下列四种基本反应类型与氧化还原反应的关系图正确的是()A．B．C．D．D[部分分解反应属于氧化还原反应，应为交叉关系，故A错误；部分化合反应属于氧化还原反应，应为交叉关系，不是包含关系，故B错误；复分解反应全部属于非氧化还原反应，不是交叉关系，故C错误；置换反应一定属于氧化还原反应，应为包含关系，故D正确。]6．下列变化属于氧化反应的是()A．CO2→CO B．Cl－→Cl2C．Fe3＋→Fe2＋ D．COeq\o\al(2－,3)→CO2B[发生氧化反应，化合价升高，Cl－→Cl2化合价由－1升高为0价，属于氧化反应，B项正确。]7．下列电子转移的表示方法中正确的是()D[A项Fe2O3被还原，CO被氧化；B项不能用“＋、－”号表示；C项得到2×3e－，失去3×2e－，标注错误。]8．下列反应(条件均省略)中，反应物中的各种元素都参加了氧化还原反应的是()A．2KNO3＋S＋3C=K2S＋N2↑＋3CO2↑B．2KMnO4=K2MnO4＋MnO2＋O2↑C．4HNO3=2H2O＋4NO2↑＋O2↑D．HgS＋O2=Hg＋SO2D[A选项，钾和氧元素的化合价没有发生变化，B选项，钾元素的化合价没有发生变化，C选项，氢元素的化合价没有发生变化，这些元素都没有参加氧化还原反应。]9．化学反应按照不同的分类方法，可以分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应，也可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。有下列反应：①CO2＋Ceq\o(=,\s\up10(高温))2CO②Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up10(△))2CuO＋H2O＋CO2↑③2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O④2CO＋O2eq\o(=,\s\up10(点燃))2CO2⑤3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up10(△))Fe3O4＋4H2⑥CuO＋COeq\o(=,\s\up10(△))Cu＋CO2⑦2H2Oeq\o(=,\s\up10(电解))2H2↑＋O2↑⑧CO2＋H2O=H2CO3(1)其中属于化合反应的有________(填序号，下同)，属于置换反应的有________。(2)在化学反应前后元素的化合价没有变化的是________。(3)上述反应中，既是分解反应，又是氧化还原反应的是________。(4)上述反应中，既是溶液中的离子反应，又是氧化还原反应的是________。(5)根据你的理解，氧化还原反应的实质是________。A．分子中的原子重新组合B．氧元素的得失C．电子的得失或共用电子对的偏移D．化合价的改变[解析]基本反应类型中，复分解反应不是氧化还原反应；置换反应一定是氧化还原反应；化合反应和分解反应，若元素化合价有变化则是氧化还原反应，若元素化合价无变化则是非氧化还原反应。离子反应是否属于氧化还原反应也要根据元素的化合价在反应前后是否发生变化来判断。[答案](1)①④⑧⑤(2)②⑧(3)⑦(4)③(5)C10．实验室制取Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up10(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O请根据上述方程式回答下列问题：(1)______元素被氧化，发生氧化反应的物质是______。(2)生成2分子Cl2，转移电子数为________个。(3)用双线桥法表示电子转移的方向和数目。[答案](1)氯HCl(2)4[拓展培优练]11．海水是地球上的资源宝库，含有丰富的资源，海水提溴就是海水资源利用的一个实例。从海水里提取溴的过程中，有如下反应：5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2O。下列反应中与上述反应在原理上最相似的是()A．2NaBr＋Cl2=Br2＋2NaClB．2KI＋Br2=I2＋2KBrC．2H2S＋SO2=3S↓＋2H2OD．Cl2＋H2O=HCl＋HClOC[在反应5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2O中，反应物中Br－被氧化，BrOeq\o\al(－,3)被还原，最后都生成Br2。在此反应中被氧化和被还原的为不同价态的同一元素(溴)，而且都生成同一价态的物质。在四个选项中，只有C中被氧化和被还原的元素为不同价态的同一元素(硫)，都生成单质硫，两者原理最相似。]12．(素养题)金属加工后的废切削液中含有2%～5%的NaNO2，它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液，使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行：第一步：NaNO2＋NH4Cl=NaCl＋NH4NO2第二步：NH4NO2eq\o(=,\s\up10(△))N2↑＋2H2O下列对上述反应的叙述中正确的是()①两步均为氧化还原反应②第二步NH4NO2仅发生氧化反应③NH4NO2发生了分解反应④第二步中N2既是氧化产物又是还原产物⑤第一步为复分解反应A．①③ B．①④C．②③④ D．③④⑤D[①第一步反应中没有元素的化合价发生变化，不属于氧化还原反应，错误；②第二步中，NHeq\o\al(＋,4)中氮元素的化合价由－3价变为0价，NOeq\o\al(－,2)中氮元素的化合价由＋3价变为0价，该反应中只有氮元素的化合价发生变化，则NH4NO2既发生氧化反应又发生还原反应，错误；③第二步反应是由一种物质生成两种物质，所以是分解反应，正确；④根据②的分析，第二步中N2既是氧化产物又是还原产物，正确；⑤第一步中物质间相互交换成分，属于复分解反应，正确。]13．(素养题)一个体重50kg的健康人，体内约含有2g铁，这2g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。正二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2＋的亚铁盐，如硫酸亚铁，服用维生素C，可使食物中的Fe3＋转化成Fe2＋，有利于人体吸收。(1)在人体中进行的转化时，①反应中的Fe2＋发生________反应，②反应中的Fe3＋被________。