高中化学练习题基础课时7　氧化还原反应方程式的配平与计算

基础课时7氧化还原反应方程式的配平与计算课标要求1.能根据氧化还原反应的特征配平氧化还原反应方程式，能建构氧化还原反应配平的认识模型，培养证据推理与模型认知的核心素养。2.能从元素价态变化的视角进行氧化还原反应的相关计算。一、氧化还原反应方程式的配平1.配平原则2.配平步骤3.配平示例配平方程式：Zn＋HNO3(稀)→Zn(NO3)2＋NO↑＋H2O标变价eq\o(Zn,\s\up6(0))＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3(稀)→eq\o(Zn,\s\up6(＋2))(NO3)2＋eq\o(N,\s\up6(＋2))O↑＋H2O列变化求总数配系数(1)先配变价元素：(2)再用观察法配平其他的物质：3Zn＋8HNO3(稀)=3Zn(NO3)2＋2NO↑＋4H2O查守恒检验质量、得失电子是否守恒4.三种配平技巧(1)倒配法：氧化剂与还原剂是同一物质的反应可用倒配法。如：即得：3S＋6KOH=2K2S＋K2SO3＋3H2O。(2)补加法：部分被氧化或被还原的反应可用补加法。如：=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O即得：3Cu＋8HNO3(稀)=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。如：→5Fe3＋＋Mn2＋＋H2O即得：5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋4H2O。1.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6答案D解析离子方程式左边有H＋，则右边不能出现OH－，横线上应是H2O，C项错误；标变价⇒列变化⇒；求总数⇒配系数⇒2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，A、B项错误，D项正确。2.ClO2是一种消毒、杀菌效率高的消毒剂，具有强氧化性。工业上利用如下反应来制备ClO2：NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4→ClO2↑＋Na2SO4＋H2O。(1)配平上述化学方程式并用单线桥法标出电子转移的方向和数目。(2)漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温与黑暗处较稳定，但亚氯酸不稳定可分解，离子方程式为HClO2→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O，试配平。答案(1)=2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O(2)5HClO2=4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O解析(1)按照“标→等→定→平→查”的步骤配平化学方程式：2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4=2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O。(2)根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式：5HClO2=4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。【题后归纳】氧化还原型离子方程式首先根据得失电子数守恒(化合价升高总数等于化合价降低总数)、配平氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数，再根据电荷守恒结合题目信息(溶液酸碱性等)补上H＋或OH－或H2O，最后根据元素质量(原子)守恒检查配平。3.配平下列方程式。(1)________NH3＋________O2eq\o(=,\s\up7(△))________NO＋________H2O(2)________Cl2＋________KOH=________KCl＋________KClO3＋________H2O(3)________MnO2＋________HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))________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)5225244.(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＋【题后归纳】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二、有关氧化还原反应的计算1.计算依据——得失电子守恒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。可以理解为下列等量关系：(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2.解题流程1.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.＋3 B.＋4C.＋5 D.＋6答案D解析设R的化合价是x，则根据在氧化还原反应中得失电子守恒知：2×(x－3)＝3×(1＋1)，x＝＋6。2.含有氧化剂XOeq\o\al(－,3)的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好完全反应，Na2SO3被氧化为Na2SO4，XOeq\o\al(－,3)、Na2SO3的个数比为1∶2，则还原产物中元素X的化合价是()A.＋2 B.－2C.＋1 D.0答案C解析Na2SO3被氧化为Na2SO4，化合价升高＋6－(＋4)＝2；设X被还原后的化合价为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得(6－4)×2＝(5－y)×1，解得y＝＋1。3.(2020·浙江7月选考改编)反应MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化产物与还原产物的质量之比是()A.71∶(2×126) B.71∶126C.(2×71)∶126 D.(4×71)∶126答案B解析由化学方程式可知，反应物MnO2中的Mn元素的化合价为＋4价，生成物MnCl2中Mn元素的化合价为＋2价，反应物HCl中Cl元素的化合价为－1价，生成物Cl2中Cl元素的化合价为0价，故MnCl2是还原产物，Cl2是氧化产物，由氧化还原反应中得失电子守恒可知，Cl2与MnCl2的个数之比为1∶1，质量之比为71∶126，B符合题意。1.一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO3eq\o(=,\s\up7(△))2HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为()A.5∶3 B.5∶4C.1∶1 D.3∶5答案A解析设被氧化的氮原子数为x，被还原的氮原子数为y，根据得失电子守恒列式x×|－3－0|＝y×|＋5－0|，得eq\f(x,y)＝eq\f(5,3)。2.(2022·西安一中高一期中)在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应，生成一种棕黄色气体X，其中Na2SO3被氧化为Na2SO4，则X为()A.ClO2 B.Cl2OC.Cl2 D.Cl2O5答案A解析根据氧化还原反应得失电子数相等列等式，Na2SO3被氧化为Na2SO4，S元素化合价由＋4价升高为＋6价，NaClO3中氯元素的化合价由＋5价降低，NaClO3为氧化剂，设Cl元素在还原产物中的化合价为x，则：1×(6－4)＝2×(5－x)，解得x＝4，故棕黄色气体X的化学式为ClO2。3.R2Oeq\o\al(x－,4)离子在酸性溶液中与MnOeq\o\al(－,4)反应，反应产物为RO2、Mn2＋、H2O。已知反应中氧化剂与还原剂的个数之比为2∶5，则x的值为()A.1 B.2C.3 D.4答案B解析设R2Oeq\o\al(x－,4)中R元素化合价为＋n价，反应中MnOeq\o\al(－,4)是氧化剂，Mn元素从＋7价降为＋2价，R元素从＋n价升高为＋4价，则根据得失电子守恒规律可得：(7－2)×2＝(4－n)×2×5，解得：n＝3，此时R2Oeq\o\al(x－,4)中(＋3)×2＋(－2)×4＝－2，即x＝2。4.配平下列方程式。(1)____Fe(NO3)3＋____NaOH＋____Cl2=____Na2FeO4＋____NaNO3＋____NaCl＋____H2O(2)____MnOeq\o\al(－,4)＋____H＋＋____Br－=____Br2＋____Mn2＋＋____H2O答案(1)21632668(2)21610528解析(1)标变价、列变化、求总数：Feq\o(e,\s\up6(＋3))(NO3)3＋NaOH＋Cleq\o(2,\s\up6(0))—Na2eq\o(F,\s\up6(＋6))eO4＋NaNO3＋Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))＋H2O↑3价×2↓2价×3即Fe(NO3)3、Cl2的化学计量数分别为2、3，再根据质量守恒定律，得方程式为2Fe(NO3)3＋16NaOH＋3Cl2=2Na2FeO4＋6NaNO3＋6NaCl＋8H2O。(2)标变价、列变化、求总数：eq\o(M,\s\up6(＋7))nOeq\o\al(－,4)＋H＋＋eq\o(B,\s\up6(－1))r－——Breq\o(2,\s\up6(0))＋eq\o(M,\s\up6(＋2))n2＋＋H2O↓5价×2↑2价×5即MnOeq\o\al(－,4)、Br2的化学计量数分别为2、5，再根据电荷守恒和质量守恒定律，得方程式为2MnOeq\o\al(－,4)＋16H＋＋10Br－=5Br2＋2Mn2＋＋8H2O。A级合格过关练1.在一定条件下，ROeq\o\al(n－,3)和F2可发生如下反应：ROeq\o\al(n－,3)＋F2＋2OH－=ROeq\o\al(－,4)＋2F－＋H2O，从而可知在ROeq\o\al(n－,3)中，元素R的化合价是()A.＋4 B.＋5C.＋6 D.＋7答案B解析据电荷守恒可知，n＋2＝3⇒n＝1，所以ROeq\o\al(－,3)中R的化合价为＋5价。2.(2022·呼和浩特高一检测)已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：Fe3＋→Fe2＋，Cl2→Cl－，MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋，HNO3→NO，如果分别用相同数目的这些微粒氧化足量的KI，得到I2最多的是()A.Fe3＋ B.Cl2C.MnOeq\o\al(－,4) D.HNO3答案C解析设各微粒数目均为2个，A项，2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2，得到1个I2；B项，Cl2＋2I－=2Cl－＋I2，得到2个I2；C项，16H＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋10I－=2Mn2＋＋5I2＋8H2O，得到5个I2；D项，8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋6I－=2NO↑＋3I2＋4H2O，得到3个I2；由上述分析可知，高锰酸根离子氧化足量碘化钾得到的碘单质最多。3.电子安全气囊系统是一种被动安全性的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应NaN3＋KNO3→K2O＋Na2O＋N2↑(未配平)。对上述反应的描述错误的是()A.NaN3是还原剂，KNO3是氧化剂B.该反应中有两种元素的化合价发生变化C.配平后物质的化学计量数依次为10、2、1、5、16D.若生成8分子N2，则转移电子5个答案B解析由题给反应中氮元素的化合价变化可知，NaN3为还原剂，KNO3为氧化剂，A项正确；该反应中只有氮元素的化合价发生变化，B项错误；根据得失电子守恒及原子守恒配平化学方程式为10NaN3＋2KNO3=K2O＋5Na2O＋16N2↑，C项正确；由10NaN3＋2KNO3=K2O＋5Na2O＋16N2↑可知，生成16分子N2时，转移10个电子，则生成8分子N2时，转移5个电子，D项正确。4.Pb3O4中铅的化合价为＋2价和＋4价，它与浓盐酸反应的化学方程式为Pb3O4＋8HCl(浓)=3PbCl2＋Cl2↑＋4H2O。下列说法正确的是()A.Pb3O4与浓盐酸反应时，Pb3O4作为还原剂B.物质的氧化性：Cl2＞Pb3O4C.Pb3O4中＋2价的铅与＋4价的铅的原子数目之比为2∶1D.当上述反应中消耗1分子Pb3O4时，转移电子数为4答案C解析已知反应中Pb元素的化合价由＋4降低到＋2，则Pb3O4作为氧化剂，A错误；Cl元素的化合价由－1升高到0价，则HCl(浓)作还原剂，生成的Cl2为氧化产物，则氧化性：Pb3O4＞Cl2,B错误；因为Pb3O4中Pb元素的化合价只有＋2、＋4，所以根据化合价代数和为0，则Pb3O4中Pb2＋与Pb4＋的原子数目之比为2∶1，C正确；Pb3O4中Pb2＋与Pb4＋的个数之比为2∶1，则Pb3O4可表示为2PbO·PbO2，所以消耗1分子Pb3O4时，转移电子数为2,D错误。5.用高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术。一种生成Na2FeO4的反应如下：Fe2O3＋Na2O2(氧元素为－1价)→Na2FeO4＋Na2O(未配平)，下列说法不正确的是()A.Na2O2既是氧化剂又是还原剂B.Fe2O3在反应中失去电子C.配平后为Fe2O3＋3Na2O2=2Na2FeO4＋Na2OD.Na2FeO4能消毒杀菌是因其具有强氧化性答案A解析在反应Fe2O3＋Na2O2(氧元素为－1价)→Na2FeO4＋Na2O中，Fe2O3中的铁元素失电子被氧化，化合价由＋3价升高到＋6价，故Fe2O3是还原剂，Na2O2中氧元素得电子被还原，化合价由－1价降到－2价，故Na2O2是氧化剂；由得失电子守恒和原子守恒配平为Fe2O3＋3Na2O2=2Na2FeO4＋Na2O；Na2FeO4中Fe处于高价态，具有强氧化性，所以能用于自来水的杀菌消毒。6.把图2中的物质补充到图1中，可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平)。eq\x(Mn2＋)……eq\x(→)eq\x(H＋)……图1eq\x(＋MnOeq\o\al(－,4))eq\x(＋IOeq\o\al(－,4))eq\x(＋IOeq\o\al(－,3))eq\x(＋H2O)图2对该氧化还原反应的离子方程式，下列说法不正确的是()A.IOeq\o\al(－,4)是氧化剂，具有氧化性B.氧化性：MnOeq\o\al(－,4)＞IOeq\o\al(－,4)C.氧化剂和还原剂的微粒个数之比为5∶2D.若有2个Mn2＋参加反应，则转移10个电子答案B解析已知Mn2＋是反应物，反应后生成MnOeq\o\al(－,4)，则Mn2＋失电子作还原剂，含有碘元素的离子在反应中作氧化剂，碘元素应该得电子化合价降低，所以IOeq\o\al(－,4)是反应物，IOeq\o\al(－,3)是生成物，根据元素守恒知，水是反应物，根据氧化还原反应中化合价升降数值相等以及原子守恒知，可以得出该反应方程式为：2Mn2＋＋5IOeq\o\al(－,4)＋3H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋5IOeq\o\al(－,3)＋6H＋。IOeq\o\al(－,4)中的碘元素在反应中化合价降低，得电子，作氧化剂，具有氧化性，故A正确；根据反应方程式可知，该反应的氧化剂是IOeq\o\al(－,4)，氧化产物是MnOeq\o\al(－,4)，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则氧化性强弱顺序是：IOeq\o\al(－,4)＞MnOeq\o\al(－,4)，故B错误；根据方程式可知：氧化剂碘酸根离子和还原剂锰离子的物质的量之比为5∶2，故C正确；根据反应方程式可知，有2个Mn2＋参加反应时，转移电子的物质的量是：2×(7－2)＝10个，故D正确。7.(1)配平下列反应的化学方程式。①____Cu＋____HNO3(浓)=____Cu(NO3)2＋____NO2↑＋____H2O②____Na＋____H2O=____NaOH＋____H2↑(2)配平下列化学方程式，并用单线桥标出此反应中电子转移的方向和数目：H2O2＋____Cr2(SO4)3＋____KOH=____K2CrO4＋____K2SO4＋____H2O反应中氧化剂是________，被氧化的元素是________。答案(1)①14122②2221(2)3110238＋10KOH=2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2OH2O2Cr8.回答下列问题。(1)高铁酸钾K2FeO4是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，且无二次污染。K2FeO4中Fe为________价，盐酸中加入少量K2FeO4固体，产生Cl2，K2FeO4被还原成FeCl3，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________。(2)Cl2是一种有毒气体，如果泄漏会造成严重的环境污染。化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏，有关反应的化学方程式为3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2。反应中被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量之比为______________________。(3)已知常温下在溶液中可发生如下反应：Ce4＋＋Fe2＋=Fe3＋＋Ce3＋，Sn2＋＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Sn4＋。由此可以确定Ce4＋、Sn4＋、Fe3＋三种离子的氧化性由强到弱的顺序是__________________________________________________________。答案(1)＋62K2FeO4＋16HCl=4KCl＋2FeCl3＋3Cl2↑＋8H2O(2)1∶3(3)Ce4＋＞Fe3＋＞Sn4＋解析(1)高铁酸钾中钾元素化合价为＋1价，氧元素化合价为－2价，依据化合物正、负化合价代数和为零，可知铁元素化合价为＋6价；依据题意可知，高铁酸钾与盐酸发生氧化还原反应生成氯化铁和氯气，根据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为2K2FeO4＋16HCl=4KCl＋2FeCl3＋3Cl2↑＋8H2O。(2)从化学方程式的计量系数可看出，参与反应的NH3有8个，其中有2个NH3被氧化成N2，6个未被氧化生成NH4Cl。(3)氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，反应Ce4＋＋Fe2＋=Fe3＋＋Ce3＋中，Ce4＋是氧化剂、Fe3＋是氧化产物，氧化性：Ce4＋>Fe3＋，反应Sn2＋＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Sn4＋中，Fe3＋是氧化剂，Sn4＋是氧化产物，氧化性：Fe3＋＞Sn4＋，则氧化性：Ce4＋＞Fe3＋＞Sn4＋。B级素养培优练9.已知2MOeq\o\al(x－,y)＋5S2－＋16H＋=2M2＋＋5S↓＋8H2O。下列叙述正确的是()A.x＝2B.y＝3C.MOeq\o\al(x－,y)中的M的化合价为＋7D.S2－在反应中得到电子答案C解析由电荷守恒可知，－2x－10＋16＝4，x＝1，故A错误；设MOeq\o\al(－,y)中M的化合价为a，由化合价升降总数相等知，2×(a－2)＝5×2，a＝7，又化合价代数和为0可得，1＋7＝2×y，y＝4，故B错误，C正确；S2－中的S元素化合价从－2变为0，化合价升高被氧化，做还原剂，反应中失去电子，故D错误。10.检验加“碘”盐含“KIO3”可通过在酸性条件下，加入碘化钾溶液和淀粉来实现。反应原理如下：KIO3＋KI＋HCl→I2＋KCl＋H2O(未配平)。下列有关说法正确的是()A.KI是氧化剂B.KIO3被氧化C.该反应配平后化学计量数依次为1、5、6、3、6、3D.每生成3个I2分子，转移6个电子答案C解析反应中，KIO3中I元素的化合价从＋5价降低到0价，KI中I元素的化合价从－1价升高到0价，配平化学方程式为KIO3＋5KI＋6HCl=3I2＋6KCl＋3H2O；KI为还原剂，KIO3为氧化剂，反应中每生成3个I2分子，转移5个电子。11.(2023·临沂莒南一中高一月考)储氢纳米碳管研究成功体现了科技的进步。但用电弧法合成的碳纳米管常伴有大量的杂质——碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯。其反应方程式为3C＋2K2Cr2O7＋8H2SO4=3CO2↑＋2K2SO4＋2Cr2(SO4)3＋8H2O。请回答下列问题：(1)用双线桥法标明上述反应方程式中电子转移的方向和数目________。(2)上述反应中氧化剂是________，被氧化的元素是________(填元素符号)。(3)H2SO4在上述反应中表现出来的性质是________(填标号)。A.酸性 B.氧化性C.氧化性和酸性 D.还原性和酸性(4)请配平下列离子方程式。________Fe2＋＋________H＋＋________NOeq\o\al(－,3)=________Fe3＋＋________N2O↑＋________H2O答案(1)(2)K2Cr2O7C(3)A(4)8102815解析(1)反应中C元素的化合价由0升高为＋4价，Cr元素的化合价由＋6价降低为＋3价，由化合价前后的变化分析可得