1、学案25 氧化还原反应方程式的配平及计算第5节氧化还原反应方程式的配平及计算明考纲1能判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目，并能配平反应方程式。2能运用元素守恒、电子守恒、电荷守恒，进行氧化还原反应计算。析考情氧化还原反应是高中化学的热点内容，近年高考中常以社会实际问题或典型实例为载体，在非选择题中将氧化还原反应与酸碱中和滴定、电化学原理、热化学原理等综合考查，同时考查新情景下氧化还原反应方程式的书写与配平，综合考查氧化还原反应的计算。考点氧化还原反应方程式的配平1配平原理在氧化还原反应中，从现象看是化合价升降总数相等，从本质看是电子得失总数相等。对离子方程式进行配平时，除满足上述要求外，还
2、应注意电荷守恒。2配平氧化还原反应方程式的步骤(1)一标：标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价；(2)二等：使升价和降价总数相等；(3)三定：确定含化合价变化的元素的物质的化学计量数；(4)四平：用观察法确定其他各物质的化学计量数；(5)五查：检查反应前后原子、得失电子、电荷是否守恒。3抓住一个关键，掌握三个原则(1)一个关键准确判断并标出变价元素的化合价，求出化合价升降数及其最小公倍数，进而求得氧化剂、还原剂的化学计量数。(2)三个原则根据FeS2O2Fe2O3SO2，回答下列问题。(1)氧化剂_，还原剂_，氧化产物_，还原产物_。(2)元素化合价升高的元素为_，元素化合价降低的元素为_
3、。(3)1“分子”还原剂化合价升高总数为_，1“分子”氧化剂化合价降低总数为_。(4)配平后各物质的化学计量数依次为_。提示(1)O2FeS2Fe2O3、SO2Fe2O3、SO2(2)Fe、SO(3)114(4)41128题组一 正向配平类1.(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)258525题组二 逆向配平类2.(1)_I2_NaOH=_N
4、aI_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)1114题组三 缺项配平类3.(1)在某强酸性混合稀土溶液中加入H2O2，调节pH3，Ce3通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀得以分离。完成反应的离子方程式：Ce3H2O2H2O=Ce(OH)4_(2)完成“氧化除铁”步骤中反应的离子方程式：Fe(OH)2ClO_=Fe(OH)3Cl答案(1)21626H(2)211H2O21题组四 信息型氧化还原方程式的书
5、写4.(1)2015上海高考KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质，写出该反应的化学方程式_。(2)2014上海高考硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下，H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O，写出该反应的化学方程式：_。(3)2014天津高考KClO3可用于实验室制O2，若不加催化剂，400 时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为11。写出该反应的化学方程式：_。(4)2014海南高考MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应，生成K2MnO4，反应的化学方程
6、式为_。(5)2014课标全国卷PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为_。PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_。答案(1)2KClO3H2C2O42H2SO4=2ClO22CO22KHSO42H2O(2)3H2SO45H2S2KMnO4=5S2MnSO4K2SO48H2O(3)4KClO3KCl3KClO4(4)3MnO2KClO36KOH3K2MnO4KCl3H2O(5)PbO24HCl(浓) PbCl2Cl22H2OPbOClO=PbO2Cl解析信息型氧化还原方程式书写时，首先根据题目信息确定反应物和生成物，找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物，
7、然后由氧化剂得电子数目等于还原剂失电子数目确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，最后再根据质量守恒配平其他物质的化学计量数。总结提升氧化还原反应方程式的配平技能(1)正向配平法：氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化，一般从左边反应物着手配平。(2)逆向配平法：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。(3)缺项配平法缺项方程式是指某些反应物或生成物未全部列出的化学方程式。一般有下列两种类型：缺项一般为酸、碱和水(H、OH或H2O)。通常先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。一般酸性条件下不出现OH，缺
8、氢补H，少氧补H2O，在碱性条件下不出现H，缺氢补H2O，少氧补OH。所缺项为氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物中的一种，通常用氧化还原反应的价态规律和转化规律确定未知物。考点氧化还原反应计算题中重要的解题思想对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质得失电子守恒，即反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等进行计算。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，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。题组一 简单反应的得失电子守恒问题1.2015辽宁期末联考次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。NaH2PO2为正盐，可将
9、溶液中的Ag还原为Ag，从而可用于化学镀银。利用NaH2PO2进行化学镀银反应中，若氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，则氧化产物的化学式为()AH3PO4 BNa3PO4CAg DNa2HPO2答案A解析该反应中Ag为氧化剂，NaH2PO2为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为41，设氧化产物中P的化合价为x，根据化合价升降相等可得，4(10)1(x1)，解得x5，所以氧化产物中P为5价，发生反应的离子方程式为4AgH2PO2H2O=H3PO43H4Ag，氧化产物为H3PO4，本题选A。22015河北廊坊质检将一定量的氯气通入30 mL浓度为10.00 mol/L的氢氧化钠浓溶液中，加热一
10、段时间后，溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。下列判断正确的是()A与NaOH反应的氯气一定为0.3 molB若反应中转移的电子为n mol，则0.15n0.25Cn(Na)n(Cl)可能为73Dn(NaCl)n(NaClO)n(NaClO3)可能为821答案B解析n(NaOH)0.03 L10.00 molL10.3 mol，根据NaCl、NaClO、NaClO3中Na原子和Cl原子个数比均为11 可知，与NaOH反应的Cl2的物质的量为0.15 mol，A项错误；可用极端假设法分析B项和C项：假设反应中只生成NaCl和NaClO，则根据得失电子守恒和钠元素守恒可得n(Na
11、Cl)n(NaClO)0.15 mol，转移电子为0.15 mol，2；假设反应只生成NaCl和NaClO3，则根据得失电子守恒，可知5，n(NaCl)n(NaOH)0.25 mol，n(NaClO3)0.05 mol，转移电子为0.25 mol，故0.15n0.25，的范围为Fe3SO2BK2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4C每有1 mol K2Cr2O7参加反应，转移电子的数目为6NAD若6.72 L SO2(标准状况)参加反应，则最终消耗0.2 mol K2Cr2O7答案D解析反应：Fe3为氧化剂，SO2为还原剂，氧化性：Fe3SO2；反应：Cr2O为氧化剂，Fe3为氧化产物
12、，氧化性：Cr2OFe3，A项正确；氧化性：Cr2OFe3SO2，故K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4，B正确；Cr2O中Cr为6价，1 mol K2Cr2O7得到6 mol电子生成2 mol Cr3，C正确；6.72 L SO2(标准状况)参加反应时失去0.6 mol电子，最终消耗0.1 mol K2Cr2O7，D错。4在PCuSO4H2OCu3PH3PO4H2SO4(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为_mol。生成1 mol Cu3P时，参加反应的P的物质的量为_mol。答案1.52.2解析根据得失电子守恒配平方程式为11P15CuSO424H2
13、O=5Cu3P6H3PO415H2SO4,7.5 mol CuSO4中铜的化合价从2变为1转移电子7.5 mol，则被CuSO4氧化的P化合价从0变成5转移电子也为7.5 mol，可氧化P的物质的量为1.5 mol，由方程式可知生成1 mol Cu3P时参加反应的P的物质的量为2.2 mol。题组三 多步反应的得失电子守恒问题5.将一定量的Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的气体混合物共0.9 mol，这些气体恰好能被500 mL 2 mol/L NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，则下列有关判断正确的是()A若Cu的质量为51.2
14、g，则生成0.2 mol NaNO3B在上述过程中HNO3只起到氧化剂的作用C收集到的氮的氧化物标准状况下的体积为20.16 LD收集到的氮的氧化物中含N2O4 0.2 mol答案A解析Cu与浓硝酸反应，1 mol Cu失去2 mol电子，HNO3NaNO2,1 mol HNO3得到2 mol电子，51.2 g(0.8 mol) Cu共失去电子0.8 mol21.6 mol，不考虑中间过程，只考虑反应的始态与终态，结合得失电子守恒可知，HNO3NaNO2得到1.6 mol电子，故产物中NaNO2的物质的量为0.8 mol，又由Na(共1 mol)守恒可知NaNO3为0.2 mol，A项正确；C
15、u与浓硝酸反应有Cu(NO3)2生成，因此HNO3既作氧化剂，又起到酸的作用，B项错误；N2O4、NO2在标准状况下不是气体，C项错误；设收集到的氮的氧化物中NO、N2O4、NO2的物质的量分别为x、y、z，则xyz0.9 mol，根据N、Na守恒得x2yz1.0 mol，故y0.1 mol，D项错误。62015闽南期中将0.08 mol KMnO4固体(质量为12.64 g)加热一段时间后，收集到a mol O2；向反应后残留的固体中加入足量的浓盐酸，又收集到b mol Cl2，此时Mn元素全部以Mn2的形式存在于溶液中。(1)请配平下列方程式：KMnO4HClKClMnCl2Cl2H2O(
16、2)上式反应中的还原剂是_，当还原剂失去1 mol电子时，氧化产物的物质的量为_。(3)ab的最大值为_，ab的最小值为_。(4)当ab0.18时，残留固体的质量为_。答案(1)2162258(2)HCl0.5 mol(3)0.20.16(4)12 g解析(1)配平时注意不要漏掉等号。(2)依据化合价变化情况较容易判断出还原剂是HCl，再弄清氧化产物对应还原剂，即可得出结果。(3)经对题目涉及的反应分析可知：ab的最大值为只产生氯气时，即a0时，则b0.2，所以ab0.2；ab的最小值为产生氧气为最大量时，根据方程式可知产生氧气0.04 mol，即a0.04时；产生的二氧化锰和锰酸钾还可氧化盐
17、酸，根据电子得失守恒知，产生氯气的量即b为0.12，所以ab0.16。(4)当ab0.18时，由得失电子守恒知4a2(0.18a)0.4，a0.02，即产生氧气：0.02 mol32 gmol10.64 g，由质量守恒可求出残留固体为12 g。总结提升有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。题组四 微粒先后反应的得失电子守恒问题7.2015新建模拟已知酸性高锰
18、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答案D解析根据题中方程式可知：MnO的氧化性强于Fe3，
19、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，D错误。8下列微粒在溶液中的还原性和氧化性强弱顺序如下：还原性HSOI，氧化性IOI2SO。向含有x mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液，加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示，则x_mol。答案3解析开始加入KIO3溶液时，最先与IO反应的微粒是
20、HSO，还原产物为I，氧化产物为SO；当HSO反应完后，b点到c点发生反应的离子方程式为IO5I6H=3I23H2O。所以0点到b点参加反应的HSO的物质的量可利用电子守恒求解：n(HSO)2en(IO)6e，即x mol21 mol6，所以x3。总结提升当一种物质同时氧化两种或两种以上的微粒时，强还原剂先被氧化。一种物质同时还原两种或两种以上微粒时，强氧化剂先被还原。被氧化和被还原到何种程度，要以还原剂和氧化剂的物质的量多少来决定，具体计算时用电子守恒规律，但是对氧化还原反应过程中对应的每个阶段要分析清楚，电子守恒在对应的阶段同样适用。考点氧化还原反应原理的综合应用氧化还原反应是高中化学的核
21、心内容，是高考考查的重点和热点。命题的趋向：(1)以社会实际问题或典型实例为载体，考查对氧化还原反应有关概念的理解与应用；(2)将氧化还原反应与物质的推断结合在一起，考查学科内知识的综合应用能力；(3)将氧化还原反应与酸碱中和滴定相结合进行考查；(4)将氧化还原反应与电化学原理、新型绿色能源的开发相结合的综合性题目。题组一 从定性和定量两个角度探究有关氧化还原反应的实验1.2015湖南师大附中模拟(1)某反应体系的物质有MnSO4、KMnO4、H2O、H2SO4、CO2、K2C2O4、K2SO4。请将除H2O外的反应物与生成物分别填入以下方框内(不需要配平)。H2O写出上述反应的离子方程式：_
22、。(2)称取6.0 g含H2C2O42H2O、KHC2O4和K2SO4的试样，加水溶解，配成250 mL溶液。量取两份此溶液各25 mL，分别置于两个锥形瓶中。第一份溶液中加入酚酞试液，滴加0.25 molL1 NaOH溶液至20 mL时，溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的H的物质的量为_mol。第二份溶液中滴加0.10 molL1的酸性高锰酸钾溶液至16 mL时反应完全，此时溶液颜色由_变为_，该溶液中还原剂的物质的量为_mol。原试样中H2C2O42H2O的质量分数为_，KHC2O4的质量分数为_。答案(1)H2O5C2O2MnO16H=10CO22Mn28H2O(2)0.005无色紫红
23、色0.00421%64%解析(1)H2O是生成物，则H2SO4为反应物，高锰酸钾在酸性条件下具有强氧化性，作氧化剂，还原产物是MnSO4，根据碳元素的化合价可知K2C2O4是还原剂，CO2是氧化产物，综合上述分析可写出方程式，根据化合价升降总数相等、电荷守恒即可配平离子方程式。(2)n(H)n(OH)，易求20 mL 0.25 molL1 NaOH溶液中n(OH)，即被中和的H的物质的量也求出。根据5C2O2MnO，n(MnO)(16103) L0.10 molL11.6103 mol，则H2C2O42H2O和KHC2O4的物质的量和为5/21.6103 mol0.004 mol，由知H2C2
24、O42H2O和KHC2O4中的H物质的量总和为0.005 mol，综上所述列方程组即可求出H2C2O42H2O和KHC2O4的物质的量分别为0.001 mol和0.003 mol。由可进一步求出H2C2O42H2O和KHC2O4的质量分数。总结提升氧化还原滴定时指示剂的选择中学中氧化还原反应滴定时指示剂的选择常见的有两类：(1)自身指示剂：有些标准溶液或被滴定物质本身有颜色，而滴定产物为无色，则滴定时就无需另加指示剂，自身颜色变化可以起指示剂的作用，此类指示剂称为自身指示剂。如MnO本身在溶液中显紫红色，还原后的产物Mn2为无色，所以用高锰酸钾溶液滴定时，不需要另加指示剂。(2)显色指示剂：有
25、些物质本身并没有颜色，但它能与滴定剂或被测物质反应产生特殊的颜色，或开始有特殊颜色，滴定后变为无色，因而可指示滴定终点。如滴定前溶液中无单质碘，滴定后有单质碘生成等，可用淀粉等作为指示剂。题组二 氧化还原反应原理在化学工艺流程中的应用2.2015北京东城期末亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下。(1)、中发生反应的还原剂分别是_、_(填化学式)。(2)中反应的离子方程式是_。(3)A的化学式是_，装置中A在_极区产生。(4)ClO2是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备：5NaClO24HCl=5NaCl4ClO22H2O。该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是_。研究表明：若反应开始时盐酸浓度越大，则气体产物中Cl2的含量越大，运用氧化还原反应规律分析其原因是_。(5)NaCl
