氧化还原反应的配平及计算(教学设计范本)

#专题五氧化还原反应的配平及应用连线高考氧化还原反应理论是高中化学的基础和重点，在生产实际中的应用极为广泛，贯穿于中学化学的全过程，基本概念的理解、电子转移数目的判断等知识几乎年年考查；有些氧化还原反应同时也是离子反应，离子反应是中学化学的核心内容，离子方程式的书写及正误判断、离子共存的判断是历年高考化学命题的焦点，也是必考点。高考常将两部分内容融合在一起考查，即书写离子方程式时往往要用到氧化还原反应理论。有关氧化还原反应的计算通常是以工业生产流程为载体，将氧化还原反应原理应用到生产、生活和高科技成果中。重点、难点探源一、氧化还原反应反应的实质就是电子转移，其表示方法有：1、单线桥法 从被氧化（失电子，化合价升高）的元素——→被还原（得电子，化合价降低）的元素，标明电子数目，不注明得失。如反应（ 1）。2、双线桥法 得失电子分开注明， 从反应物——→生成物（同种元素） 注明得失及电子数目。 如反应（2）。追踪高考1．【2018新课标1卷】焦亚硫酸钠（ Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：（1）生产 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式【答案】（ 1）2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O【解析】（1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3＝Na2S2O5+H2O；2．【2018新课标2卷】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+）=0.1mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的 pH范围如下：金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的 pH1.56.36.27.4沉淀完全的 pH2.88.38.29.4回答下列问题：TOC\o"1-5"\h\z（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为 。（2）滤渣 1的主要成分除 SiO2外还有 ；氧化除杂工序中 ZnO的作用是 ，若不通入氧气，其后果是 。（3）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 。3）ZnS+O2 ZnO+SO2PbSO4调节溶液的 pH无法除去杂质 Fe2+2+ 2+Zn+Cd2+＝Zn2++CdSO2，然后用稀硫酸溶浸，生成硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸镉，二氧化硅与稀硫酸不反应转化为滤渣，由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣 1中还含有硫酸铅。由于沉淀亚铁离子的 pH较大，需要将其氧化为铁离子，通过控制 pH得到氢氧化铁沉淀；滤液中加入锌粉置换出 Cd，最后将滤液电解得到金属锌。则（1）由于闪锌矿的主要成分是 ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2。（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣 1的主要成分除 SiO2外还有 PbSO4；要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节 pH，即氧化除杂工序中 ZnO的作用是调节溶液的 pH。根据表中数据可知沉淀亚铁离子的 pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2+。（3）溶液中的 Cd2+可用锌粉除去，反应的离子方程式为 Zn+Cd2+＝Zn2++Cd。指点迷津、氧化还原反应方程式的配平方法——化合价升降法。其基本步骤如下：2、氧化还原反应方程式配平的有关计算方法——得失电子守恒法。其基本步骤为“二找一列” ：（1）“找”出氧化剂、还原剂及相关的还原产物和氧化产物。2）“找”准一个原子或离子得失电子数。（注意化学式中粒子的个数）（3）根据题中物质的 ‘物质的量’和‘得失电子守恒’“列”出关系式。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）易错地带一、注意特殊物质中元素的化合价，如 Na2O2中氧元素、 FeS2硫元素的化合价为 -1.二、配平化学方程式时，化学计量数“ 1”也必须填写在空格里。三、依据电子得失守恒列等式时千万不要忽略变价原子的个数。强化突破1．（2017·合肥一模 ）乙醇与酸性 K2Cr2O7溶液混合可发生如下反应： Cr2O72－＋C2H5OH＋H＋===Cr3＋＋CH3COOH＋H2O（未配平 ）。下列叙述不正确的是 （ ）A．Cr2O72－中Cr元素化合价为＋ 6氧化产物为 CH3COOHK2Cr2O7溶液常用硫酸酸化1molC2H5OH发生上述反应转移 2mole－（2017·泉州联考）氮化钠和氢化钠都是离子化合物，与水反应的化学方程式 （未配平 ）如下： Na3N＋H2O―→NaOH＋NH3，NaH＋H2O―→NaOH＋H2。有关它们的叙述：①与水反应都是氧化还原反应；②与水反应后的溶液都显碱性；③与盐酸反应都只生成一种盐。TOC\o"1-5"\h\z正确的是 ( )A．①②③ B．①③C．②③ D．②Cl2是纺织工业中常用的漂白剂， Na2S2O3可作漂白布匹后的 “脱氯剂”。脱氯反应为 S2O32－＋Cl2＋H2O―→SO42－＋Cl－＋H＋(未配平 )。下列对该反应的说法不正确的是 ( )A．反应中硫元素发生了氧化反应B．脱氯反应后的溶液显酸性－－C．根据该反应可判断还原性： S2O32>ClD．反应中每脱去 1molCl2会生成1molSO24－(2017杭州·模拟 )固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以 Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实TOC\o"1-5"\h\z验探究其热分解的产物，提出如下 4种猜想，其中不成立的是 ( )A． Mg(NO2)2、 O2 B． MgO、 NO2、 O2C． Mg3N2、O2 D． MgO、 NO2、 N2(2017大·连双基测试 )根据表中信息判断，下列选项不正确的是 ( )序号反应物产物①KMnO4、H2O2、H2SO4K2SO4、MnSO4②Cl2、FeBr2FeCl3、FeBr3③MnO－4、Cl－2＋Cl2、MnA.第①组反应的其余产物为 H2O和O2B．第②组反应中参加反应的 Cl2与FeBr2的物质的量之比为 1∶2TOC\o"1-5"\h\zC．第③组反应中生成 1molCl2，转移电子 2molD．氧化性由强到弱顺序为 MnO－4>Cl2>Fe3＋>Br2【解析】 反应中KMnO4→MnSO4，Mn元素化合价由＋ 7价降低为＋ 2价， H2O2中氧元素化合价升高，生成氧气，则其余产物为 H2O和O2，A项正确；由元素化合价可知，反应中只有亚铁离子被氧化，根据电子转移守恒 2n(Cl2)＝n(FeBr2)，即 n(Cl2)：n(FeBr2)＝1∶2，B项正确；由信息可知， MnO－4氧化 Cl－为Cl2，Cl元素化合价由－ 1价升高为 0价，转移电子的物质的量是氯气的 2倍，生成 1molCl2，转移电子为2mol，C项正确；氧化剂氧化性强于氧化产物氧化性，由③可知氧化性 MnO－4>Cl2，由②可知氧化性 Cl2> Fe3＋ ，由②可知 Fe3＋ 不能氧化 Br－ ，氧化性 Br2> Fe3＋ ，则氧化性由强到弱顺序为 MnO－4> Cl2>Br2>Fe3＋，D项错误。(2017孝·感统考)制备 Fe3O4纳米颗粒的反应为 3Fe2＋ ＋ 2S2O23－ ＋ O2＋ xOH－===Fe3O4＋ S4O26－ ＋ 2H2O，下列说法正确的是 ( )A．x＝2B．参加反应的 Fe2＋全部作还原剂C．每生成 1molFe3O4，被 S2O23－还原的 O2为0.5molD．已知 Fe3O4纳米颗粒直径为 20nm，则 Fe3O4纳米颗粒为胶体（2017·山西模拟 ）某离子反应中涉及 H2O、ClO－、NH＋4、H＋、N2、Cl－六种微粒。其中 N2的物质的量随时TOC\o"1-5"\h\z间变化的曲线如图所示。下列判断正确的是 （ ）A．该反应的还原剂是 ClB．消耗 1mol还原剂，转移 6mol电子C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2∶3D．反应后溶液的酸性明显增强焊接钢铁时常用的焊药为氯化铵， 其作用是消除焊接处的铁锈。 发生的反应体系中共有六种物质： NH4Cl、FeCl3、N2、Fe2O3、Fe和X。（1）根据题意，可判断出 X是 （写化学式 ）。（2）写出并配平该反应的化学方程式： 。（3）发生氧化反应的物质是 ，反应中 4mol的氧化剂能 （填“失去”或“得到”） mol电子。（4）反应中产生了 11.2L（标准状况 ）的气体时，被还原的物质的质量为 。【参考答案】【解析】 Cr2O72－中O是－2价，Cr元素化合价为＋ 6，A项正确；乙醇失去电子被氧化为乙酸，氧化产物为CH3COOH，B项正确； K2Cr2O7溶液常用硫酸酸化， C项正确；乙醇中碳元素是－ 2价，乙酸中碳元素是0价，则1molC2H5OH发生上述反应转移 4mole－，D项错误。TOC\o"1-5"\h\z【答案】 D【解析】 反应 Na3N＋3H2O===3NaOH＋NH3中元素的化合价没有变化，不是氧化还原反应，①错误；②正确；氮化钠和盐酸反应会生成氯化钠、氯化铵两种盐，氢化钠与盐酸反应会生成氯化钠一种盐，③错误。【答案】 D【解析】 根据得失电子相等，该反应的离子方程式为 S2O23－＋4Cl2＋5H2O===2SO42－＋8Cl－＋10H＋，从化合价变化的角度分析氧化还原反应， S2O32－和Cl2反应的产物之一为 SO42－，S元素的化合价升高，则 Cl元素的化合价降低，反应中每脱去 1molCl2会生成 0.5molSO24－，A、B正确，D错误；根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性可知，还原性： S2O23－>Cl－，C正确。【答案】 D【解析】 A、B、C三项中均有化合价的升降，符合氧化还原反应发生的条件；由于产物中化合价只有降低情况，没有升高，不满足氧化还原反应的特征，故 D不成立。【答案】 D【解析】 反应中 KMnO4→MnSO4，Mn元素化合价由＋ 7价降低为＋ 2价， H2O2中氧元素化合价升高，生成氧气，则其余产物为 H2O和O2，A项正确；由元素化合价可知，反应中只有亚铁离子被氧化，根据电子转移守恒 2n（Cl2）＝n（FeBr2），即 n（Cl2）：n（FeBr2）＝1∶2，B项正确；由信息可知， MnO－4氧化 Cl－为Cl2，Cl元素化合价由－ 1价升高为 0价，转移电子的物质的量是氯气的 2倍，生成 1molCl2，转移电子为2mol，C项正确；氧化剂氧化性强于氧化产物氧化性，由③可知氧化性 MnO－4>Cl2，由②可知氧化性 Cl2>Fe3＋，由②可知 Fe3＋不能氧化 Br－，氧化性 Br2>Fe3＋，则氧化性由强到弱顺序为 MnO－4>Cl2>Br2>Fe3＋，D项错误。【答案】 D【解析】 反应的离子方程式为 3Fe2＋ ＋ 2S2O32－ ＋ O2＋ 4OH－===Fe3O4＋ S4O62－ ＋ 2H2O，则 x＝ 4， A项错误；反应中 3Fe2＋→Fe3O4，当 3molFe2＋参加反应时，有 2molFe2＋化合价升高， B项错误；反应 3Fe2＋＋2S2O23－＋O2＋4OH－===Fe3O4＋S4O26－＋2H2O中，Fe和S元素的化合价升高，被氧化， O2为氧化剂，每生成 1molFe3O4，反应转移的电子总数为 4mol，其中被 S2O32－还原的O2为0.5mol，被 Fe2＋还原的O2也为0.5mol，C项正确； Fe3O4纳米颗粒直径为 20nm，Fe3O4纳米颗粒分散到分散剂中可以形成胶体， D项错误。TOC\o"1-5"\h\z【答案】 C【解析】 反应方程式为 3ClO－＋2NH＋4===N2↑＋3H2O＋3Cl－＋2H＋，该反应的还原剂为 NH＋4，故 A错误；N元素化合价由－ 3升高到0，则消耗 1mol还原剂，转移 3mol电子，故 B错误；由方程式可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为 3∶2，故