2025版高考化学一轮总复习提升训练第1章化学物质及其变化第5讲氧化还原反应方程式的配平和计算考点二氧化还原反应的计算微考点2多步相关氧化还原反应的计算

微考点2多步相关氧化还原反应的计算1．(2024·江苏苏州模拟)一定量的金属Cu完全溶于适量浓硝酸中，收集到混合气体(含NO、N2O4、NO2)共1.8mol。将上述气体平均分为两份，一份与标准状况下8.96LO2混合后，用水吸收，无气体剩余；另一份恰好能被500mL2mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，则其中NaNO3的物质的量为(B)A．0.1mol B.0.2molC．0.25mol D.0.4mol[解析]一份气体恰好能被500mL2mol·L－1NaOH溶液完全吸收，生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液，根据元素守恒，则可知每份气体含有N元素的物质的量是1mol；一份气体与标准状况下8.96LO2混合后，用水吸收，无气体剩余，则完全生成硝酸，转移电子的物质的量n(e－)＝4n(O2)＝4×eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)＝1.6mol，若将NaNO2全部氧化为NaNO3，转移电子的物质的量为1.6mol，根据得失电子守恒：n(NaNO2)＝eq\f(1,2)n(e－)＝eq\f(1,2)×1.6mol＝0.8mol，根据Na原子守恒，n(NaNO3)＝1mol－n(NaNO2)＝1mol－0.8mol＝0.2mol，故B正确。2．(2024·山东临沂模拟)制备的K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(M＝491g·mol－1)中可能含有H2C2O4·2H2O，采用KMnO4滴定法测定产品纯度，实验步骤如下。Ⅰ.取ag样品置于锥形瓶中，加入稀硫酸溶解，水浴加热至75℃。用cmol·L－1的KMnO4溶液趁热滴定，消耗KMnO4溶液V1mL。Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3＋完全还原为Fe2＋，加入稀硫酸酸化后，在75℃继续用KMnO4溶液滴定，又消耗KMnO4溶液V2mL。(1)若省略步骤Ⅱ，能否测定K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数eq\f(491a－0.315cV1,113a)×100%(若能，写出表达式；若不能，说明原因)；(2)若样品中不含H2C2O4·2H2O，则V1与V2的关系为V1＝6V2。[解析](1)步骤Ⅰ加入标准KMnO4溶液与K3[Fe(C2O4)3]·3H2O和H2C2O4·2H2O发生氧化还原反应生成Mn2＋和CO2，设ag样品中K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的物质的量为xmol，H2C2O4·2H2O的物质的量为ymol，则有491x＋126y＝ag。K3[Fe(C2O4)3]·3H2O和H2C2O4·2H2O中所有C2Oeq\o\al(2－,4)的物质的量3x＋y＝eq\f(5,2)×cV1×10－3mol，联立两个方程式解得x＝eq\f(a－0.315cV1,113)mol，故K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的质量分数为eq\f(491a－0.315cV1,113a)×100%。因此省略步骤Ⅱ，也能测定K3[Fe(C2O4)3]的质量分数。(2)若样品中不含H2C2O4·2H2O，步骤Ⅰ中由Fe元素守恒可得n(Fe2＋)＝n(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O)＝eq\f(1,3)×eq\f(5,2)×cV1×10－3mol＝eq\f(5,6)×cV1×10－3mol，则有5cV2×10－3mol＝eq\f(5,6)×cV1×10－3mol，可得V1与V2的关系为V1＝6V2。归纳拓展：复杂氧化还原反应的计算对于连续(或多个并列)氧化还原反应的计算，可以通过分析反应前后，“始态”“终态”涉及的所有物质，找出所有“始态”物质到“终态”物质中化合价发生变化的元素，建立关系式，列式求解，简化解题步骤。【对点训练】1．(2024·上海高三检测)在100mLFeBr2溶液中通入标准状况下2.24LCl2，溶液中有eq\f(1,4)的Br－被氧化成单质Br2，则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为(C)A．4mol·L－1 B．eq\f(8,5)mol·L－1C．eq\f(4,3)mol·L－1 D．eq\f(2,3)mol·L－1[解析]标准状况下2.24L氯气的物质的量n(Cl2)＝eq\f(2.24L,22.4L·mol－1)＝0.1mol，由于还原性Fe2＋>Br－，氯气先氧化Fe2＋，Fe2＋反应完毕，再氧化Br－，假设原溶液中FeBr2的物质的量为xmol，根据得失电子守恒，xmol×(3－2)＋eq\f(1,4)×2xmol×[0－(－1)]＝0.1mol×2，解得x＝eq\f(2,15)，所以原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为eq\f(\f(2,15)mol,0.1L)＝eq\f(4,3)mol·L－1，C项正确。2．(2024·山东滨州高三检测)在热的稀H2SO4中溶解了11.4gFeSO4，当加入50mL0.5mol·L－1KNO3溶液后，其中的Fe2＋全部转化为Fe3＋，KNO3也反应完全，并有NxOy气体逸出。eq\x(6)FeSO4＋eq\x(2)KNO3＋eq\x(4)H2SO4=eq\x(1)K2SO4＋eq\x(3)Fe2(SO4)3＋eq\x(2)NxOy↑＋eq\x(4)H2O(1)推算出x＝1，y＝1。(2)配平该化学方程式(化学计量数填写在上式方框内)。(3)反应中氧化剂为KNO3。(4)用双线桥标出电子转移的方向和总数。[解析]n(FeSO4)＝eq\f(11.4g,152g·mol－1)＝0.075mol，n(KNO3)＝0.05L×0.5mol·L－1＝0.025mol。设NxOy中N元素的化合价为z。根据得失电子守恒有1×0.075＝0.025×(5－z)，解得z＝2，即NOeq\o\al(－,3)转化成了NO，故x＝1，y＝1。3．(2024·北京昌平区调研)四氧化三铅(化学式可以写为2PbO·PbO2)被广泛用作防锈漆成分。测定某样品中四氧化三铅含量的步骤如下(样品中杂质均不参与反应)：Ⅰ.称取ag样品，加酸溶解，滤去不溶物，所有的铅元素进入溶液中并得到含有Pb2＋的溶液；Ⅱ.加入过量K2Cr2O7溶液，加热，生成黄色沉淀(PbCrO4)，冷却，过滤；Ⅲ.将沉淀全部转移至仪器A中，加入浓HCl，沉淀溶解，溶液转为橙色；Ⅳ.加入过量KI溶液，置于暗处5～10min，溶液呈棕黄色；Ⅴ.加入cmol·L－1Na2S2O3溶液进行滴定，当溶液转为浅黄色时，加入淀粉，滴定至终点。进行3次平行实验，消耗Na2S2O3溶液的平均体积为VmL。已知：ⅰ.Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋；橙色黄色ⅱ.I2在水中溶解度小，易挥发；ⅲ.I2＋I－Ieq\o\al(－,3)；黄色无色棕黄色ⅳ.I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。无色无色(1)PbO2中Pb元素的化合价是＋4。(2)将Ⅳ中反应的离子方程式补全：eq\x(9)I－＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=eq\x(2)Cr3＋＋3Ieq\o\al(－,3)＋7H2O(或6Cr2Oeq\o\al(2－,7)14H＋23I27H2O)(3)Ⅴ中滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化。(4)样品中四氧化三铅的质量分数为eq\f(\f(1,9)cV×10－3×685,a)×100%(列出表达式即可，M四氧化三铅＝685g·mol－1)。[解析](2)Ⅳ中加入过量KI溶液，置于暗处5～10min，溶液呈棕黄色，是酸性条件下Cr2Oeq\o\al(2－,7)将I－氧化成I2，I2与I－反应生成Ieq\o\al(－,3)，同时自身被还原为Cr3＋，反应的离子方程式为9I－＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=3Ieq\o\al(－,3)＋2Cr3＋＋7H2O或6I－＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=3I2＋2Cr3＋＋7H2O。(3)以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的碘，故Ⅴ中滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化。(4)由方案可知，利用Na2S2O3标准溶液确定生成的I2，再根据化学反应方程式计算Pb2＋的物质的量，进而计算Pb3O4的质量，确定Pb3O4的质量分数，依据题意得到定量关系为eq\f(2,3)Pb3O4～2Pb2＋～Cr2Oeq\o\al(2－,7)～3I2～6S2Oeq\o\al(2－,3)，故样品中四氧化三铅的质量分数为eq\f(\f(1,9)