2024高考化学一轮复习第7讲氧化还原反应方程式的配平书写及计算教案鲁科版

PAGE9-第7讲氧化还原反应方程式的配平、书写及计算[考纲要求]1.驾驭常见氧化还原反应方程式的配平。2.驾驭常见氧化还原反应的相关计算。3.理解质量守恒定律。考点一氧化还原反应方程式的配平方法类型一干脆型氧化还原反应方程式的配平配平化学方程式：H2S＋HNO3→S↓＋NO↑＋H2O分析：配平步骤如下第一步：标变价H2eq\o(S,\s\up6(－2))＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(S,\s\up6(0))↓＋eq\o(N,\s\up6(＋2))O↑＋H2O其次步：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。故H2S的化学计量数为3，NO的化学计量数为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＋2HNO3=3S↓＋2NO↑＋4H2O第五步：查守恒其他原子在配平常相等，最终利用O原子守恒来进行验证。[题组训练·解题探究]1．(1)eq\x()HCl(浓)＋eq\x()MnO2eq\o(=,\s\up7(△))eq\x()Cl2↑＋eq\x()MnCl2＋eq\x()H2O(2)eq\x()KI＋eq\x()KIO3＋eq\x()H2SO4=eq\x()I2＋eq\x()K2SO4＋eq\x()H2O(3)eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()H＋＋eq\x()Cl－=eq\x()Mn2＋＋eq\x()Cl2↑＋eq\x()H2O答案：(1)41112(2)513333(3)216102582．(1)eq\x()S＋eq\x()KOH=eq\x()K2S＋eq\x()K2SO3＋eq\x()H2O(2)eq\x()P4＋eq\x()KOH＋eq\x()H2O=eq\x()K3PO4＋eq\x()PH3答案：(1)36213(2)29335类型二缺项型氧化还原反应方程式的配平缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱。(1)配平方法先用“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，再依据原子守恒进行配平。(2)补项原则条件补项原则酸性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水)碱性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：eq\x()NaBiO3＋eq\x()Mn2＋＋eq\x()______→eq\x()Na＋＋eq\x()Bi3＋＋eq\x()______＋eq\x()______。分析：(1)由溶液显紫色可推知有MnOeq\o\al(－,4)生成，确定变价元素物质的化学计量数：化合价分析如下：Bi(＋5→＋3)2×5(化学计量数5配在NaBiO3和Bi3＋前)Mn(＋2→＋7)5×2(化学计量数2配在Mn2＋和MnOeq\o\al(－,4)前)(2)利用原子守恒确定缺项物质及其他物质的化学计量数。5NaBiO3＋2Mn2＋＋eq\x()______→5Na＋＋5Bi3＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()______。(3)据补项原则，在酸性条件下，方程式左边多O，故应补H＋，而方程式右边少O，故应补H2O，再依据原子守恒配平H＋和H2O之前的化学计量数：5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋=5Na＋＋5Bi3＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋7H2O。[题组训练·解题探究]3．(1)eq\x()ClO－＋eq\x()Fe(OH)3＋eq\x()________=eq\x()Cl－＋eq\x()FeOeq\o\al(2－,4)＋eq\x()H2O(2)eq\x()MnOeq\o\al(－,4)＋eq\x()H2O2＋eq\x()________=eq\x()Mn2＋＋eq\x()O2↑＋eq\x()H2O(3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO。请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。eq\x()＋eq\x()＋eq\x()→eq\x()AlN＋eq\x()答案：(1)324OH－325(2)256H＋258(3)Al2O33CN223CO配平的基本技能(1)全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。(2)自变从右边配：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：先使得失电子数配平，再视察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加H＋，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一边加水。然后进行两边电荷数配平。(4)当方程式中有多个缺项时，应依据化合价的改变找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。“四步模型法”突破信息型氧化还原反应方程式的书写[建立模型]步骤要求，解析第1步：列物质氧化剂＋还原剂→氧化产物＋还原产物第1步中只写出氧化还原方程式中氧化剂，还原剂，氧化产物，还原产物；除了教材中要求学生驾驭的常见物质改变外，生疏氧化还原方程式总会在题中给出相应信息推出产物：如化合价改变、物质改变等第2步：平电子依据电子得失守恒配平所列物质第3步：平电荷依据电荷守恒配平所列物质，当电荷量不相等时，酸性环境补充氢离子，碱性环境补充氢氧根离子，总的原则是只能补充电解质中含有的离子第4步：平原子依据原子守恒配平方程式[模型展示]写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应，该反应的离子方程式是__________________。解析：第1步：MnO2＋HSOeq\o\al(－,3)→Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)第2步：Mn降低2价，S上升2价故在MnO2，HSOeq\o\al(－,3)前系数均为1：MnO2＋HSOeq\o\al(－,3)→Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H＋使电荷守恒：MnO2＋HSOeq\o\al(－,3)＋H＋→Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)第4步：依据原子守恒在方程式右边加1个H2O：MnO2＋HSOeq\o\al(－,3)＋H＋=Mn2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2OKMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________。解析：第1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：MnOeq\o\al(－,4)＋C2Oeq\o\al(2－,4)——Mn2＋＋CO2↑。第2步：由MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋，锰元素降了5价；由C2Oeq\o\al(2－,4)→CO2，碳元素升了1价，1molC2Oeq\o\al(2－,4)共失去2mole－，故在C2Oeq\o\al(2－,4)前面配5，在氧化产物CO2前配10；在MnOeq\o\al(－,4)前配2，在还原产物Mn2＋前配2，即2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)——2Mn2＋＋10CO2↑。第3步：反应在硫酸中进行，故在左边补充H＋，右边补充H2O,2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋eq\x()H＋——2Mn2＋＋10CO2↑＋eq\x()H2O。第4步：依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋eq\o(=,\s\up7(△))2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。[集训](1)[2024·全国卷Ⅰ，27(2)(6)]Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：①“酸浸”后，钛主要以TiOCleq\o\al(2－,4)形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________________________________________________________。②写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式________________________________________________________________________。(2)[2024·全国卷Ⅰ，27(4)]＋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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)[2024·全国卷Ⅱ，26(2)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。试验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)(2015·全国卷Ⅱ)将ClO2通入KI和H2SO4的混合液中，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(5)(2024·浙江高考)向无色酸性H2SO3溶液中加入I2的KI溶液(棕红色)，得到无色溶液(酸性变强)，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(6)(2024·四川高考)在稀硫酸中，Cr的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化氧的一种氢化物，铬元素被还原为＋3，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(7)(2024·江苏高考)肯定条件下，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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(8)(2015·山东高考)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(9)(2014·全国卷Ⅱ)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)①FeTiO3＋4H＋＋4Cl－=Fe2＋＋TiOCleq\o\al(2－,4)＋2H2O②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4高温,2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋3HSOeq\o\al(－,3)＋5H＋=2Cr3＋＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H2O(3)2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O(4)2ClO2＋10I－＋8H＋=5I2＋4H2O＋2Cl－(5)H2SO3＋I2＋H2O=H2SO4＋2HI(6)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4=Cr2(SO4)3＋3O2↑＋K2SO4(7)2Fe2＋＋BHeq\o\al(－,4)＋4OH－=2Fe＋2H2↑＋B(OH)eq\o\al(－,4)(8)2Co(OH)3＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,3)=SOeq\o\al(2－,4)＋2Co2＋＋5H2O(9)PbO＋ClO－=PbO2＋Cl－氧化还原反应型离子方程式的书写流程(1)找出反应粒子：通过氧化还原反应中元素价态的改变，找动身生氧化还原反应的微粒。(2)正确预料产物：依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。(3)配平变价微粒：应用最小公倍数法确定得失电子的数目，配平含变价元素的相关物质。(4)确定缺项物质：依据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是H2O、OH－还是H＋。(5)整体元素配平：通过视察法确定全部物质的化学计量数。(6)三查检验验证：检查物质拆分是否正确，电荷、质量是否守恒。考点二氧化还原反应的计算方法——电子守恒法题组一两元素之间得失电子守恒问题1．24mL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．＋5B[由题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质肯定是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＋n为生成物中Cr元素的化合价)，依据得失电子数目相等，有0.024L×0.05mol·L－1×(6－4)＝0.02L×0.02mol·L－1×2×(6－n)解得n＝3。]题组二多元素之间得失电子守恒问题2．Cu2S与肯定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物中n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法不正确的是()A．反应中Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物B．参与反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7C．产物n[Cu(NO3)2]∶n(CuSO4)＝1∶2D．1molCu2S参与反应时有10mol电子转移C[分析反应可知，Cu2S中Cu、S化合价均上升，Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物，A项正确；1molCu2S失去10mol电子，D项正确；设参与反应的Cu2S为1mol，生成的NO为xmol，依据电子守恒：x＋3x＝10，x＝2.5，n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶(2.5＋2.5＋2)＝1∶7，B项正确；依据铜守恒，n[Cu(NO3)2]∶n(CuSO4)＝1∶1，C项错误。]题组三氧化还原滴定中的计算3．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。精确称取Wg产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.1000mol·L－1碘的标准溶液滴定。反应原理为：2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－(1)滴定至终点时，溶液颜色的改变：__________。(2)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为____________mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)__________。解析：(1)用淀粉作指示剂，用碘的标准溶液滴定，终点时碘稍过量点，则溶液变蓝。(2)滴定管内液面由0.00mL至18.10mL，则消耗碘的标准溶液的体积为18.10mL。依据关系式：2S2Oeq\o\al(2－,3)～I2得，n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝2×18.10×10－3L×0.1000mol·L－1＝3.620×10－3mol，故产品的纯度为eq\f(3.620×10－3mol×Mg·mol－1,Wg)×100%＝eq\f(3.620×10－3M,W)×100%。答案：(1)由无色变蓝色，半分钟内不褪色(2)18.10eq\f(3.620×10－3M,W)×100%4．某硫酸厂为测定沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数，取280mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用0.02000mol/LK2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00mL。已知：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋Fe2＋＋H＋→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)。(1)SO2通入Fe2(SO4)3溶液中，发生反应离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数为__________。解析：(1)SO2中S为＋4价，被氧化成＋6价，产物为SOeq\o\al(2－,4)，Fe3＋被还原成Fe2＋，产物中氧原子数增多，表明反应物中有水，产物中有H＋，仍须用得失电子守恒来配平离子方程式；(2)依据得失电子守恒可知：n(SO2)×2＝n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))×6＝0.02000mol/L×0.025L×6＝0.003mol，n(SO2)＝0.0015mol，体积分数为12.00%。答案：(1)SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋(2)12.00%1．[2024·全国卷Ⅱ，26(2)]以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________。解析：由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO，即CO与H2O反应生成CO2和H2。答案：BaSO4＋4Ceq\o(=,\s\up7(900～1200℃))BaS＋4CO↑CO＋H2O=CO2＋H22．[2024·全国卷Ⅲ，26(1)(2)]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由自然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________。(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________。解析：(1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S，可知“溶浸”时MnO2与MnS在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO4和S，依据化合价升价法可配平该反应。(2)“溶浸”后溶液中含Fe2＋，“氧化”中加入的适量MnO2能将Fe2＋氧化为Fe3＋。答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(2)将Fe2＋氧化为Fe3＋3．[2024·全国卷Ⅰ，27(6)]已知eq\a\vs4\al(FePO4,沉淀)eq\o(→,\s\up7(Li2CO3、H2C2O4),\s\do5(高温煅烧))LiFePO4，写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：反应物为FePO4、Li2CO3、H2C2O4，生成物有LiFePO4，铁元素的化合价降低，则