2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第二章第6课时　新情境下氧化还原反应方程式的书写

第6课时新情境下氧化还原反应方程式的书写1.掌握氧化还原反应的配平方法。2.整合有效信息书写氧化还原反应方程式。氧化还原反应方程式的配平1.配平原则2.配平步骤3.配平实例配平下列反应的离子方程式:MnO(OH)2+I-+H+Mn2++I2+H2O[理解辨析]做一做结合上述配平离子方程式的步骤,完成下列化学方程式的配平。H2S+HNO3S↓+NO↑+H2O

解析:配平步骤如下第一步:标变价。H2S-2+HN+5O3S0↓+第二步:列得失。H2S-2失去2e-↓ ↓得到(5-2)e- S0 N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。H2S-2+HN 失去2e-×3↓ ↓得到3e-×2 S0 N故H2S的化学计量数为3,HNO3的化学计量数为2。第四步:配化学计量数,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,其他原子在配平时相等,最后利用O原子守恒来进行验证。答案:323241.NaNO2是一种食品添加剂,它能致癌。酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式为MnO4-+NO2-+□Mn2++NOA.该反应中NO2B.反应过程中溶液的pH减小C.生成1molNaNO3需消耗0.4molKMnO4D.□中的粒子是OH-解析:NO2-中N元素的化合价由+3价升至+5价,NO2-被氧化,MnO4-中Mn元素的化合价由+7价降至+2价,根据得失电子守恒和原子守恒可知反应的离子方程式为2MnO4-+5NO2-+6H+2.由硫可制得多硫化钠Na2Sx,x值一般为2～6,已知Na2Sx与NaClO反应的化学方程式如下:Na2Sx+NaClO+NaOHNa2SO4+NaCl+H2O

(1)试配平上述化学方程式:

。

(2)若某多硫化钠在反应中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2∶1,试以求得的x值写出该多硫化钠的化学式:。

解析:(1)NaClO→NaCl,Cl化合价降低2,Na2Sx→xNa2SO4,x个S化合价升高6x+2,则(3x+1)NaClO→(3x+1)NaCl,Na2Sx→xNa2SO4,根据原子守恒依次配平NaOH、H2O,配平后化学方程式为Na2Sx+(3x+1)NaClO+(2x-2)NaOHxNa2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O。(2)若某多硫化钠在反应中消耗的NaClO和NaOH的物质的量之比为2∶1,则(3x+1)∶(2x-2)=2∶1,解得x=5,即该多硫化钠的化学式为Na2S5。答案:(1)Na2Sx+(3x+1)NaClO+(2x-2)NaOHxNa2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O(2)Na2S5配平的常用技巧(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价是全变的,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:先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物一边缺正电荷,一般加H+,生成物一边加水;若反应物一边缺负电荷,一般加OH-,生成物一边加水,然后根据两边电荷数配平。(4)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。(5)在有机物参与的氧化还原反应方程式的配平中,一般有机物中H显+1价,O显-2价,根据物质中元素化合价代数和为零的原则,确定碳元素的平均价态,然后进行配平。新情境下氧化还原反应方程式的书写1.根据信息“四步”书写氧化还原反应方程式2.书写实例一定条件下,向硫酸亚铁溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH4-(B元素化合价为+3价)与Fe2+反应生成纳米Fe、H2和[B(OH)4][理解辨析]做一做1.KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式是。

解析:①依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。②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:MnO4-+C2O42-Mn2++CO2↑。由MnO4-Mn2+,锰元素降低5价,由C2O42-CO2,碳元素升高1价,1molC2O42-共失去2mole-,故在C2O42-前配5,在氧化产物CO2前配10,在MnO4③反应在硫酸中进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,即2MnO4-+5C2O42-+□H+2Mn2++10CO④依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO答案:2MnO4-+5C2O42-+16H+2Mn2++10CO2.以低品位铜矿砂(主要成分为CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下:写出酸溶1发生反应的化学方程式:

。

解析:①“瞻前”确定反应物根据进料确定反应物:CuS+MnO2+H2SO4。②“顾后”确定生成物根据出料中含有S,后续除锰生成MnCO3,说明酸溶1生成的是S和MnSO4。③根据得失电子守恒配平发生氧化还原反应的物质:CuS+MnO2+H2SO4MnSO4+S。④根据质量守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质:CuS+MnO2+2H2SO4MnSO4+S+2H2O+CuSO4。⑤检查质量、得失电子是否守恒。答案:CuS+MnO2+2H2SO4MnSO4+S+2H2O+CuSO4根据题干信息书写方程式1.按要求完成下列方程式。(1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O72-与FeSO4(2)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为。

(3)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,反应的离子方程式:。

(4)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)—炭粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:

。

(5)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式:

。

(6)H3PO2的工业制法:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式:

。

答案:(1)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H(2)3Mn2++2MnO4-+2H2O5MnO2↓+4H(3)3NO2-+2H+NO3-(4)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO↑+4CO2↑(5)SO32-+I2+H2O2I-+SO(6)2P4+3Ba(OH)2+6H2O3Ba(H2PO2)2+2PH3↑2.二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱的杀菌消毒剂。已知ClO2为橙黄色气体,极易溶于水,在混合气体中浓度过高时易发生爆炸。请回答下列问题。(1)“二氧化氯泡腾片”的有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3,能快速溶于水,生成的ClO2溶于水得到ClO2溶液,同时生成另一种气体而放出大量气泡。产生另一种气体的离子方程式为

。

(2)在处理废水时,ClO2可与水中的有毒离子(如CN-)反应生成两种无毒气体,反应的离子方程式为。

(3)利用NaClO3还原法可制备ClO2,实验装置如图:装置A中生成ClO2的化学方程式为

。

解析:(1)由二氧化氯泡腾片的有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3,能快速溶于水,生成的ClO2溶于水得到ClO2溶液,同时生成另一种气体而放出大量气泡可知,溶于水时发生的反应为NaClO2与NaHSO4发生氧化还原反应生成NaCl、Na2SO4、ClO2和H2O,NaHSO4与NaHCO3反应生成Na2SO4、CO2和H2O,反应的化学方程式分别为5NaClO2+4NaHSO4NaCl+4Na2SO4+4ClO2↑+2H2O、NaHSO4+NaHCO3Na2SO4+CO2↑+H2O,生成二氧化碳的离子方程式为HCO3-+H+H2O+CO2↑。(2)反应的离子方程式为2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-。(3)装置A中发生的反应为NaClO3、H2O2和H2SO4反应生成ClO2、Na2SO4、O2和H2O,反应的化学方程式为2NaClO3+H2O2+H2SO4Na2SO4+2ClO2↑+O2↑+2H2O。答案:(1)HCO3-+H+H2O+CO2(2)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-(3)2NaClO3+H2O2+H2SO4Na2SO4+2ClO2↑+O2↑+2H2O根据图示信息书写方程式3.从分金渣(主要成分为AgCl、Ag2S、PbSO4、BaSO4)中获取高纯银的流程如图所示:已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(Ag2S)=6.3×10-50。(1)“预处理”时主要反应的化学方程式为

。

(2)“分银”时AgCl与Na2SO3反应生成Ag(SO3)23-的离子方程式为(3)“还原”时HCHO转化为HCOOH,其化学方程式为

。

解析:由题给流程可知,向分金渣中加入氯化铁溶液进行预处理时,氯化铁溶液与硫化银反应生成氯化亚铁、单质硫、氯化银,过滤得到含有氯化银、硫、硫酸铅、硫酸钡的滤渣和含有氯化亚铁的滤液a;向滤渣中加入亚硫酸钠溶液,氯化银与亚硫酸钠溶液反应生成Ag(SO3)23-,硫、硫酸铅、硫酸钡与亚硫酸钠溶液不反应,过滤得到含有硫、硫酸铅、硫酸钡的分银渣和Ag(SO3)23(1)加入氯化铁溶液预处理时发生的反应为氯化铁溶液与硫化银反应生成氯化亚铁、单质硫、氯化银,反应的化学方程式为2FeCl3+Ag2S2FeCl2+S+2AgCl。(2)分银时发生的反应为氯化银与亚硫酸钠溶液反应生成Na3[Ag(SO3)2]和氯化钠,反应的离子方程式为AgCl+2SO32-Ag(SO3)2(3)还原时发生的反应为氯化银与甲醛溶液反应生成甲酸、盐酸和单质银,反应的化学方程式为2AgCl+HCHO+H2O2Ag+HCOOH+2HCl。答案:(1)2FeCl3+Ag2S2FeCl2+S+2AgCl(2)AgCl+2SO32-Ag(SO3)(3)2AgCl+HCHO+H2O2Ag+HCOOH+2HCl4.(2021·河北沧州二模节选)用含铬不锈钢废渣(含SiO2、Cr2O3、Fe2O3、Al2O3等)制取Cr2O3(铬绿)的工艺流程如图所示:回答下列问题:(1)Cr2O3、KOH、O2反应生成K2CrO4的化学方程式为

。

(2)“还原”时发生反应的离子方程式为

。

解析:含铬不锈钢废渣(含SiO2、Cr2O3、Fe2O3、Al2O3等)经过碱熔,生成了K2CrO4、K2SiO3、KAlO2、KFeO2,加水溶解,KFeO2与H2O反应生成Fe(OH)3沉淀和KOH,可以把不溶的固体通过过滤除去,调pH,KAlO2转化为Al(OH)3沉淀,K2SiO3转化为H2SiO3沉淀,K2CrO4转化为K2Cr2O7,K2Cr2O7与Na2SO3、H2SO4反应生成Cr3+,加入NaOH使Cr3+转化为Cr(OH)3,通过加热煅烧得到Cr2O3。(1)Cr2O3→2K2CrO4失去6e-,O2→K2CrO4、H2O得到4e-,依据得失电子数相等,配平得2Cr2O3+8KOH+3O24K2CrO4+4H2O。(2)Cr2O72-→2Cr3+得到6e-,SO32-→SO42-失去2e-,依据得失电子数相等,配平得Cr2O72-答案:(1)2Cr2O3+8KOH+3O24K2CrO4+4H2O(2)Cr2O72-+3SO32-+8H+2Cr3++3S1.工艺流程中的氧化还原反应方程式的书写方法(1)细读题干寻找提纯对象,结合工艺流程示意图分析被提纯元素的存在形式及杂质的去除情况。(2)确定未知反应的反应物和生成物,根据题意分析溶液环境,配平氧化还原反应方程式。2.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变化,找出发生氧化还原反应的微粒。(2)正确预测产物: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:根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:通过观察法确定所有物质的化学计量数。(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。1.(2021·河北卷,15节选)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料,不产生废弃物,实现了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如图:回答下列问题:(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是(填元素符号)。

(2)工序③中发生反应的离子方程式为

。

(3)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为

,

可代替NaOH的化学试剂还有(填化学式)。

解析:由题给流程可知,铬铁矿、氢氧化钠和空气在高温下连续氧化反应,在熔融氢氧化钠作用下,Fe(CrO2)2被氧气高温氧化生成铬酸钠和氧化铁,氧化铝与熔融氢氧化钠反应转化为偏铝酸钠,氧化镁不反应;将氧化后的固体加水溶解,过滤得到含有氧化镁、氧化铁的滤渣Ⅰ和含有过量氢氧化钠、铬酸钠、偏铝酸钠的滤液;滤液经介稳态相分离得到铬酸钠溶液、氢氧化钠溶液和偏铝酸钠溶液;向铬酸钠溶液中通入过量的二氧化碳得到重铬酸钠溶液和碳酸氢钠沉淀;向偏铝酸钠溶液中通入过量的二氧化碳气体得到氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液;向滤渣Ⅰ中通入二氧化碳和水蒸气,氧化镁与二氧化碳和水蒸气反应转化为碳酸氢镁溶液;碳酸氢镁溶液受热分解得到碳酸镁固体和二氧化碳、水蒸气,二氧化碳、水蒸气可以在工序②循环使用;碳酸镁高温煅烧得到氧化镁。(1)由分析可知,高温连续氧化工序中被氧化的元素是铁元素和铬元素。(2)工序③中发生的反应为铬酸钠溶液与过量的二氧化碳反应生成重铬酸钠溶液和碳酸氢钠沉淀,反应的离子方程式为2Na++2CrO42CO2+H2OCr2O72-+2NaHCO(3)碳酸氢钠代替高温连续氧化工序中的氢氧化钠发生的主要反应为高温下,Fe(CrO2)2与氧气和碳酸氢钠反应生成铬酸钠、氧化铁、二氧化碳和水,反应的化学方程式为4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O;若将碳酸氢钠换为碳酸钠也能发生类似的反应。答案:(1)Fe、Cr(2)2Na++2CrO42-+2CO2+H2OCr2O7(3)4Fe(CrO2)2+7O2+16NaHCO38Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2ONa2CO32.(2020·全国Ⅱ卷,26节选)(1)Cl2O为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为。

(2)ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,逸出大量气泡,得到ClO2溶液。上述过程中,生成ClO2的反应属于歧化反应,每生成1molClO2消耗NaClO2的量为mol;产生“气泡”的化学方程式为。

(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO,不可与酸性清洁剂混用的原因是(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%,则生产1000kg该溶液需消耗氯气的质量为kg(保留整数)。

解析:(1)根据Cl2与HgO的反应为歧化反应,且一种生成物为Cl2O,可知该反应的化学方程式为2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O。(2)结合题中信息制备ClO2时发生歧化反应,可知反应的化学方程式为5NaClO2+4NaHSO4NaCl+4Na2SO4+4ClO2↑+2H2O,即生成1molClO2时消耗1.25molNaClO2;溶液中逸出大量气泡是NaHCO3与NaHSO4反应产生的CO2气体。(3)酸性清洁剂的主要成分为HCl,与NaClO溶液发生氧化还原反应生成Cl2,即ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O,故两者不能混用。Cl2和NaOH溶液生成NaClO的反应为Cl2+2NaOHNaClO+NaCl+H2O,设反应中消耗Cl2和NaOH溶液的质量分别为xkg和ykg,则x+y=1000,依据题意有等量关系71x=8030%答案:(1)2Cl2+HgOHgCl2+Cl2O(2)1.25NaHCO3+NaHSO4CO2↑+Na2SO4+H2O(3)ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O203题号知识易中难氧化还原反应方程式的配平1,2,35新情境下氧化还原反应方程式的书写467一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.(2021·广东汕头三模)某离子反应涉及H+、Bi3+、MnO4-、BiO3-、Mn2+、HA.氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶5B.氧化性:BiO3-C.反应后溶液的pH增大D.若有1mol还原剂参加反应,转移电子的物质的量为5mol解析:c(MnO4-)随反应进行逐渐增大,MnO4-应是生成物,则Mn2+为反应物,Mn元素化合价升高,具有氧化性的BiO3-为反应物,由Bi元素守恒可知Bi3+是生成物,则反应的离子方程式应为5BiO3-+2Mn2++14H+5Bi3++2MnO4-+7H2O。锰元素的化合价升高,则Mn2+为还原剂,铋元素的化合价降低,则BiO3-为氧化剂,所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2,故A错误;由上述反应的离子方程式知,氧化剂是BiO32.已知酸性高锰酸钾溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式为MnO4NO2-+H+Mn2++NO3-A.该反应中NO3B.还原剂和氧化剂的物质的量之比为2∶5C.生成2molMn2+时有10mol电子发生转移D.在中性或碱性条件下MnO4-解析:该反应中N元素化合价由+3价变为+5价,所以NO2-失电子被氧化,则NO3-是氧化产物,故A错误;MnO4-是氧化剂,NO23.(2021·山东潍坊三模)中国科学家研究在Pd/SVG催化剂上H2还原NO生成N2和NH3的路径,各基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示,下列说法错误的是(D)A.生成NH3的各基元反应中,氮元素均被还原B.生成NH3的总反应化学方程式为2NO+5H22NH3+2H2OC.决定NO生成NH3速率的基元反应为NH2O+HNH2OHD.在Pd/SVG催化剂上,NO更容易被H2还原为N2解析:由图示知,生成NH3的过程为N+2OHN+1ON0H2ON-1H2OHNH2-2N-3H3,每步反应中氮元素化合价均被还原,A正确;根据A选项分析知,NO与H2反应生成NH3和H2O,对应总反应化学方程式为2NO+5H22NH3+2H2O,B正确;由图示知,生成NH3的基元反应中,NH2O+HNH2OH这一步活化能最大,相同条件下反应速率最慢,C正确;由图示知,NO被还原为N4.(2021·辽宁朝阳模拟)一种处理强酸性高浓度砷(AsO43-)铜废液并回收As2下列说法不正确的是(C)A.操作①②③均为过滤B.除砷反应的离子方程式为AsO43-+HSO3-+2H+SO4C.试剂X可以是FeOD.达标废液中含有的溶质主要为Na2SO4解析:操作①②③均为分出滤液和滤渣,为过滤操作,选项A正确;除砷反应是砷铜废液中加入亚硫酸氢钠,反应生成硫酸钠、HAsO2和水,反应的离子方程式为AsO43-+HSO3-+2H+SO42-+HAsO2二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)5.工业上用发烟HClO4将潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2]来除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法错误的是(AD)A.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+4价B.HClO4属于强酸,该反应还生成了另一种强酸C.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8D.该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++8OH-8CrO2(ClO4)23Cl-+4H2O解析:CrO2(ClO4)2中O为-2价、Cl为+7价,则根据化合物中元素化合价代数和等于0,可知铬元素化合价为+6价,A错误;氯元素非金属性较强,HClO4属于强酸,HClO4将CrCl3氧化为棕色的CrO2(ClO4)2,部分HClO4被还原生成HCl,HCl也属于强酸,B正确;根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++4H2O8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,化合价降低的为氧化剂,即ClO4-,其中有3mol氯元素发生变化,化合价升高的为还原剂,对应的产物为氧化产物,故CrO2(ClO46.在酸性环境中,纳米Fe/Ni复合材料去除污染水体的NO3下列表达反应过程或现象的方程式错误的是(D)A.反应步骤Ⅰ:NO3-+Fe+2H+=NO2-+FeB.反