高考化学一轮复习通用版讲义第二章第7课时追根知反应（3）氧化还原反应的配平与计算

第7课时追根知反应(3)——氧化还原反应的配平与计算题型一氧化还原反应方程式的配平与书写新情景条件下的化学方程式的书写(涉及氧化还原反应)在高考中经久不衰，考生在面对这类问题时，由于题给信息较新，涉及内容不是教材中的化学方程式，往往感觉难以下手。对于这一类化学方程式，只要抓住反应本质“得失电子守恒”，利用氧化还原反应配平的方法，书写就会变得简单。考法一传统型氧化还原反应方程式的配平[典例1]配平化学方程式[配平流程]第一步：标变价eq\o(Fe,\s\up6(＋2))O·eq\o(Cr,\s\up6(＋3))2O3＋Na2CO3＋eq\o(NaNO3,\s\up6(＋5))eq\o(→,\s\up7(高温))eq\o(Na2CrO4,\s\up6(＋6))＋eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2O3＋CO2＋eq\o(NaNO2,\s\up6(＋3))第二步：列得失第三步：求总数从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。FeO·Cr2O3的化学计量数为2，NaNO3的化学计量数为7,Na2CrO4的化学计量数为4，NaNO2的化学计量数为7。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。2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO3eq\o(=,\s\up7(高温))4Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2＋7NaNO2第五步：查守恒检查剩余元素Na、C和O是否守恒。[答案]2474147[备考方略]“五步骤”配平氧化还原反应方程式考法二缺项型氧化还原反应方程式的配平[典例2]完成以下氧化还原反应的离子方程式：()MnOeq\o\al(－,4)＋()C2Oeq\o\al(2－,4)＋________=()Mn2＋＋()CO2↑＋________。[配平流程][答案]2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O[备考方略]缺项型氧化还原反应方程式的配平方法(1)配平流程缺项方程式是指某些反应物或生成物在方程式中没有写出来，它们一般为水、酸(H＋)或碱(OH－)，其配平流程为(2)补项原则条件补项原则酸性条件下缺H或多O补H＋，少O补H2O碱性条件下缺H或多O补H2O，少O补OH－(3)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考法三信息型氧化还原反应方程式的书写[典例3](2016·全国卷Ⅰ)＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)还原成Cr3＋，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________。[配平流程][答案]Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋3HSOeq\o\al(－,3)＋5H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O[备考方略]信息型氧化还原反应方程式是指用文字描述的方式，叙述一个化学反应的过程，需要从文字信息中提炼反应物、生成物，进而分析反应中电子得失情况，其流程为[综合训练]1．配平下列反应的方程式。(1)(2017·北京高考)在有氧条件下，15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：________________________eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5())eq\x()15NNO＋eq\x()H2O(2)(2015·天津高考)eq\x()ClOeq\o\al(－,3)＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()____=eq\x()Cl－＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()____(3)(2015·安徽高考)eq\x()NaBO2＋eq\x()SiO2＋eq\x()Na＋eq\x()H2=eq\x()NaBH4＋eq\x()Na2SiO3(4)(2013·全国卷Ⅰ)eq\x()LiCoO2＋eq\x()H2SO4＋eq\x()H2O2=eq\x()Li2SO4＋eq\x()CoSO4＋eq\x()O2↑＋eq\x()____(5)(2013·北京高考)eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()Fe2＋＋eq\x()____=eq\x()Mn2＋＋eq\x()Fe3＋＋eq\x()____答案：(1)415NO＋4NH3＋3O2eq\o(=,\s\up7(催化剂))415NNO＋6H2O(2)166H＋163H2O(3)124212(4)2311214H2O(5)158H＋154H2O2．书写下列反应的方程式。(1)(2018·全国卷Ⅰ)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品的抗氧化剂，在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，用碘标准溶液进行滴定，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)(2018·天津高考)NO被H2O2氧化为NOeq\o\al(－,3)的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)(2017·全国卷Ⅰ)写出高温煅烧中FePO4与Li2CO3、H2C2O4反应制备LiFePO4的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)(2017·全国卷Ⅲ)写出硫酸亚铁高温分解生成SO2、SO3的化学方程式：________________________________________________________________________。(5)(2017·江苏高考)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)(2017·江苏高考)在45～50℃时向CuCl悬浊液中持续通入空气，得到碱式氯化铜[Cu2(OH)2Cl2·3H2O]，该反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________。(7)(2017·海南高考)CaH2与水反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________。(8)(2016·全国卷Ⅱ)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。(9)(2016·全国卷Ⅲ)烟气中含有SO2和NO，写出用NaClO2溶液将烟气中NO转化成NOeq\o\al(－,3)的离子方程式：______________________________________________________________。(10)(2016·江苏高考)一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BHeq\o\al(－,4)(B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)eq\o\al(－,4)，其离子方程式为________________________________________________________________________。答案：(1)S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋(2)2NO＋3H2O2=2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2H2O(3)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高温))2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O(4)2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑(5)4Ag＋4NaClO＋2H2O=4AgCl＋4NaOH＋O2↑(6)4CuCl＋O2＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(45～50℃))2[Cu2(OH)2Cl2·3H2O](7)CaH2＋2H2O=Ca(OH)2＋2H2↑(8)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O(9)4NO＋3ClOeq\o\al(－,2)＋4OH－=4NOeq\o\al(－,3)＋3Cl－＋2H2O(10)2Fe2＋＋BHeq\o\al(－,4)＋4OH－=2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq\o\al(－,4)题型二氧化还原反应的相关计算——电子守恒法电子守恒是氧化还原滴定实验数据处理、电化学及氧化还原反应计算的依据，是历年高考考查的重点，利用氧化还原反应中得失电子守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，不写化学方程式，不追究中间反应过程，只需找出反应过程中的始态物质和终态物质，从得电子与失电子两方面进行整体思维，建立二者之间的电子守恒关系，即可快速正确求解。考法一确定元素的价态或产物组成[典例1]现有24mL浓度为0.05mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20mL浓度为0.02mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为()A．＋2 B．＋3C．＋4 D．＋5[解析]题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设化合价为＋n)。根据氧化还原反应中得失电子守恒规律，有0.05mol·L－1×0.024L×(6－4)＝0.02mol·L－1×0.020L×2×(6－n)，解得n＝3。[答案]B[典例2]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的物质的量之比为1∶16，则x的值为()A．2 B．3C．4 D．5[解析]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。Na2eq\o(S,\s\up6(－2/x))x→xNa2eq\o(S,\s\up6(＋6))O4Naeq\o(Cl,\s\up6(＋1))O→Naeq\o(Cl,\s\up6(－1))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，x＝5。[答案]D考法二多步氧化还原反应中的电子守恒[典例3]取质量为x的铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生0.4mol的NO2气体和0.03mol的N2O4气体，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀质量为17.02g。则x等于()A．8.64g B．9.20gC．9.00g D．9.44g[解析]反应流程为eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up7(浓HNO3))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up7(NaOH))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,CuOH2)),NO2、N2O4))可知x＝17.02g－m(OH－)，而OH－的物质的量等于镁、铜失电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：n(OH－)＝0.4mol×1＋0.03mol×2×1＝0.46mol，所以x＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。[答案]B[典例4](2017·全国卷Ⅱ)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：Ⅰ.取样、氧的固定用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。Ⅱ.酸化、滴定将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I－还原为Mn2＋，在暗处静置5min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))。回答下列问题：(1)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_________________________________。(2)取100.00mL水样经固氧、酸化后，用amol·L－1Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为__________；若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL，则水样中溶解氧的含量为________mg·L－1。[解析](1)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2。(2)由始态物质O2中氧元素化合价降低和终态物质Na2S2O3中硫元素化合价升高，再根据氧化还原反应中的得失电子守恒关系可得2×(2－0)×n(O2)＝b×10－3×a×2×(2.5－2)则n(O2)＝eq\f(ab×10－3,4)molm(O2)＝eq\f(ab×10－3,4)mol×32g·mol－1＝8ab×10－3g＝8abmg，故水样中溶解氧的含量为eq\f(8abmg,0.1L)＝80abmg·L－1。[答案](1)2Mn(OH)2＋O2=2MnO(OH)2(2)蓝色刚好褪去80ab[备考方略]抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算在多步连续进行的氧化还原反应中，只要中间各步反应过程中电子没有损耗，则可以利用反应过程中转移电子的数目相等，找出“始态物质”与“终态物质”化合价发生变化的元素，再根据化合价升高总数和化合价降低总数相等，建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。例如：amol的铜与足量的浓HNO3反应，将产生的NO2气体与bmol的O2混合作用于水，气体完全被吸收。则“始态物质Cu”eq\o(→,\s\up7(失去2e－),\s\do5())Cu2＋，“中间物质HNO3”eq\o(→,\s\up7(得1e－),\s\do5())NO2↑，故“始态物质Cu”与“终态物质O2”之间物质的量的关系为：2Cu～O2，即a＝2b。考法三粒子先后反应的得失电子守恒[典例5]下列粒子在溶液中的还原性和氧化性强弱顺序如下：还原性HSOeq\o\al(－,3)>I－，氧化性IOeq\o\al(－,3)>I2>SOeq\o\al(2－,4)。向含有xmolNaHSO3的溶液中逐滴加入NaIO3溶液。加入NaIO3的物质的量和析出的I2的物质的量的关系曲线如图所示，则x＝________mol。[解析]由还原性HSOeq\o\al(－,3)>I－，氧化性IOeq\o\al(－,3)>I2>SOeq\o\al(2－,4)再结合题给图像可知：O～b发生反应为IOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=I－＋3SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋b～c发生反应为IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O利用得失电子守恒可求解n(HSOeq\o\al(－,3))×2e－＝n(IOeq\o\al(－,3))×6e－，即xmol×2＝1mol×6，故x＝3。[答案]3[备考方略]当一种物质同时氧化两种或两种以上的粒子时强还原剂先被氧化，一种物质同时还原两种或两种以上的粒子时，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。[综合训练]1．羟氨(NH2OH)是一种还原剂。将16.00mL0.05mol·L－1的羟氨酸性溶液与足量硫酸铁在煮沸条件下反应，生成的Fe2＋又恰好被24.00mL0.02mol·L－1的酸性KMnO4溶液所氧化。在上述反应中，羟氨的氧化产物为()A．NO2 B．NOC．N2O D．N2解析：选B由题干信息可知，NH2OH失去电子数等于高锰酸钾得到电子数，设羟胺的氧化产物中N元素的化合价为x，由电子守恒可知，(16.00×10－3)L×0.05mol·L－1×(x＋1)＝(24.00×10－3)L×0.020mol·L－1×(7－2)，解得x＝2，故羟胺的氧化产物是NO。2．Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，应用前景十分看好。一种制备Na2FeO4的方法可用化学方程式表示：2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。对此反应下列说法中正确的是()A．2molFeSO4发生反应时，反应中共有10mol电子转移B．每生成16g氧气就有1molFe2＋被还原C．还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶3D．氧化产物只有Na2FeO4解析：选AA项，反应中化合价升高的元素有Fe元素，由＋2价升高到＋6价，化合价升高的元素还有O元素，由－1价升高到0价，2molFeSO4发生反应时，共有2mol×4＋1mol×2＝10mol电子转移；B项，已知反应中Fe元素的化合价由＋2价变为＋6价，每生成16g氧气就有1molFe2＋被氧化；C项，该反应中FeSO4为还原剂，2molFeSO4完全反应失去8mol电子，参与反应的6molNa2O2中有1mol被氧化成O2，则作氧化剂的Na2O2的物质的量为5mol，作还原剂的Na2O2的物质的量为1mol，还原剂的总物质的量＝2mol＋1mol＝3mol，所以还原剂与氧化剂物质的量之比＝3mol∶5mol＝3∶5；D项，该反应中氧化产物除Na2FeO4外还有O2。3．铬及其化合物常被应用于冶金、化工、电镀、制药、纺织等行业，但使用后的废水因其中含高价铬