2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第二章第7课时　氧化还原反应方程式的书写与计算

第7课时　氧化还原反应方程式的书写与计算

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考点一　陌生氧化还原反应方程式的书写

1.氧化还原反应方程式的配平方法

(1)配平原则

(2)配平方法

(3)“缺项”配平

对于化学反应方程式,所缺物质往往是酸、碱或水。

补项的两原则

2.根据信息“四步”书写氧化还原方程式

题型一　一般氧化还原反应方程式的配平

[典例1] 配平化学方程式:

H2S+HNO3S↓+NO↑+H2O

解析:配平步骤如下:

第一步:标变价,H2+HO3↓+O↑+H2O

第二步:列得失,H2　　　+　　　HO3

             　           O

第三步:求总数,从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的系数。

　　　　　H2　　　+　　　HO3

  　      　            O

故H2S的系数为3,HNO3的系数为2。

第四步:配系数,先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。

3H2S+2HNO33S↓+2NO↑+4H2O

第五步:查守恒,其他原子的数目在配平时相等,最后利用O原子守恒来进行

验证。

答案:3H2S+2HNO33S↓+2NO↑+4H2O

[对点精练1] (1)正向配平类

①　　KI+　　KIO3+　　H2SO4　　I2+K2SO4+　　H2O 

②　　+　　H++　　Cl-　　Mn2++　　Cl2↑+　　H2O 

(2)逆向配平类

①　　S+　　KOH　　K2S+　　K2SO3+　　H2O 

②　　P4+　　KOH+　　H2O　　K3PO4+　　PH3 

(3)缺项配平类

①　　ClO-+　　Fe(OH)3+　 　　Cl-+　　+　　H2O 

②　　+　　H2O2+　 　　Mn2++O2↑+　　H2O 

答案:(1)①5　1　3　3　3　3　②2　16　10　2　5　8

(2)①3　6　2　1　3　②2　9　3　3　5

(3)①3　2　4OH-　3　2　5　②2　5　6H+　2　5　8

题型二　陌生氧化还原反应方程式的书写

[典例2] (经典全国卷)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的还原成Cr3+,该反应的离子方程式为　            。 

解析:配平步骤如下:

第一步:反应中Cr的化合价由+6价降低到+3价,故是氧化剂,Cr3+是还原产物;S的化合价升高,故是还原剂,其氧化产物是;

第二步:按“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成

+Cr3++。由到Cr3+,Cr降低了3价,由到,S升高了2价,即1 mol 共得到6 mol e-,由得失电子守恒得+32Cr3++3;

第三步:依据补项原则确定方程式左边补H+,方程式右边补H2O;+3+　H+2Cr3++3+　H2O;

第四步:依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下: +3+5H+2Cr3++3+4H2O。

答案:+3+5H+2Cr3++3+4H2O

[对点精练2] (2018·全国Ⅱ卷节选)我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示:

相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

回答下列问题:

(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为 　　　　　。

(2)溶液中的Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为　       

                     。 

解析:(1)闪锌矿的主要成分是ZnS,所以高温焙烧过程中主要反应的化学方程式为ZnS+O2ZnO+SO2。

(2)溶液中的Cd2+与加入的Zn粉反应而被除去,反应的离子方程式为Zn+Cd2+Zn2++Cd。

答案:(1)ZnS+O2ZnO+SO2

(2)Zn+Cd2+Zn2++Cd

[对点精练3] 根据下列各图示信息,完成有关方程式:

(1)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

①过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是　       

                        。

②过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:

ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++2Fe3++PbSO4+2H2O

ⅱ:……

写出ⅱ的离子方程式:　                   。 

(2)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和KNO3溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式:　                  。

答案:(1)①Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O

②2Fe3++Pb+2Fe2++PbSO4

(2)4Fe++10H+4Fe2+++3H2O

考点二　氧化还原反应的相关计算——电子守恒法

1.题型说明

对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——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。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,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。

2.解题流程

[典例] (2018·天津卷改编)NO2含量的测定:将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NO2完全被氧化成,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。

(1)NO2被H2O2氧化为的离子方程式为 　         。 

(2)滴定操作使用的玻璃仪器主要有　               。 

(3)滴定过程中发生的反应有

①　                              。 

②　                              。 

③气样中NO2的含量为　　　　mg·m-3。 

解析:(1)NO2被H2O2氧化为,则配平离子方程式为2NO2+H2O22+2H+。(2)K2Cr2O7标准溶液具有强氧化性,能氧化碱式滴定管下端的橡胶部分,因此滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、酸式滴定管。(3)根据反应过程可知,滴定过程发生的反应为3Fe2+++4H+NO↑+3Fe3++2H2O、+6Fe2++14H+2Cr3++

6Fe3++7H2O。根据以上反应,可得原溶液中消耗的n(Fe2+)=(c1 mol·L-1×V1×

10-3L-c2 mol·L-1×V2×10-3L×6)×=5×(c1V1-6c2V2)×10-3 mol,则 n()=

n(Fe2+)=×(c1V1-6c2V2)×10-3 mol,故气样中NO2的含量为×

m3=×104 mg·m-3。

答案:(1)2NO2+H2O22+2H+

(2)锥形瓶、酸式滴定管

(3)①3Fe2+++4H+NO↑+3Fe3++2H2O

②+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3+ +7H2O

③×104

[对点精练1] (2019·山东淄博月考)对于反应KMnO4+HCl(浓)KCl+MnCl2+Cl2+H2O(未配平),若有 0.1 mol KMnO4参加反应,下列说法不正确的是(　D　)

A.转移0.5 mol电子

B.氧化产物与还原产物物质的量之比为5∶2

C.参加反应的HCl为0.8 mol

D.氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶8

解析:反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。当有

0.1 mol KMnO4参加反应,转移电子的物质的量为0.1 mol×(7-2)=0.5 mol,A正确;反应中氯气是氧化产物,氯化锰为还原产物,依据方程式可知氯气和二氯化锰的物质的量之比为5∶2,B正确;根据方程式可知,参加反应的HCl的物质的量为0.8 mol,被氧化的氯化氢的物质的量为0.5 mol,C正确;由方程式可知,1 mol KMnO4被还原,则有2.5 mol氯气生成,被氧化的氯化氢为5 mol,D不正确。

[对点精练2] 在一定条件下PbO2与Cr3+反应,产物是和Pb2+,则与1 mol Cr3+反应所需PbO2的物质的量为(　B　)

A.3.0 mol B.1.5 mol

C.1.0 mol D.0.75 mol

解析:根据氧化还原反应中得失电子守恒计算。已知Pb由+4价变为+2价,Cr由+3价变为+6价,设所需PbO2的物质的量为x mol,则有(6-3)×1=(4-2)×x,解得x=1.5,故B正确。