高考化学一轮复习 专题2-3 氧化还原反应教学案 30页

1 / 30 【2019 最新】精选高考化学一轮复习 专题 2-3 氧化还原反应教学案 1.了解氧化还原反应的本质是电子转移； 2. 能正确理解氧化还原反应的概念及概念间的相互关系； 3.能用单、双线桥正确表示氧化还原反应中电子转移的方向和数目； 4.能正确判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。 5.掌握氧化还原反应方程式的配平方法和技巧； 6.灵活运用电子转移守恒法进行氧化还原反应的相关计算。 一、氧化还原反应的相关概念 1．本质和特征 2．有关概念及其相互关系 例如： 反应 4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 中，氧化剂是 MnO2，氧化产物是 Cl2，还原剂是 HCl，还原产物是 MnCl2；生成 1 mol Cl2 时转移电子的物质的量 为 2_mol，被氧化的 HCl 的物质的量是 2_mol。 3．氧化还原反应中电子转移的表示方法 (1)双线桥法 请标出 Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目： (2)单线桥法 请标出 Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目： 4．常见的氧化剂和还原剂 (1)常见氧化剂 常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。 如： 2 / 30 (2)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、非 金属离子及低价态化合物、低价金属阳离 子、非金属单质及其氢化物等。如： (3)具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性 其中：Fe2＋、SO 主要表现还原性，H2O2 主要表现氧化性。 二、物质氧化性、还原性强弱的比较 1．氧化性、还原性的判断 (1)氧化性是指物质得电子的性质(或能力)；还原性是指物质失电子的性质 (或能力)。 (2)氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度，与得、失电 子数目的多少无关。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动 性顺序表，Na比 Al 活泼，更易失去电子，所以 Na比 Al 的还原性强。 (3)从元素的价态考虑：最高价态——只有氧化性，如 Fe3＋、H2SO4、KMnO4 等；最低价态——只有还原性，如金属单质、Cl－、S2－等；中间价态——既有 氧化性又有还原性，如 Fe2＋、S、Cl2 等。 2．氧化性、还原性的强弱判断方法 方法一：依据反应原理判断 氧化性：氧化剂>氧化产物 还原性：还原剂>还原产物 可总结为：比什么性，找什么剂，产物之性小于剂。 方法二：据“三表”判断 (1)根据元素周期表判断。 (2)根据金属活动性顺序表判断。 (3)根据非金属活动性顺序表判断。 具有中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe 2＋ Fe 3＋ Fe SO2－3 SO2－4 S H2O2 O2 H2O 3 / 30 方法三：根据“两池”判断 (1)根据原电池原理判断：一般情况下，两种不同的金属构成原电池的两极， 其还原性：负极>正极。 (2)根据电解池原理判断 用惰性电极电解混合溶液时，若混合溶液中存在多种金属阳离子，则在阴极 先得到电子的阳离子的氧化性较强(对应金属单质的还原性较弱)；若混合溶液中 存在多种阴离子，则在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强(对应非金属单质 的氧化性较弱)。 方法四：根据“三度”(浓度、温度、酸碱度)判断 (1)浓度 一般来说，氧化剂的浓度越大，其氧化性越强。如浓硝酸的氧化性强于稀硝 酸，浓硫酸有强氧化性(指 SO)而稀硫酸只有弱氧化性(H＋)。还原剂的浓度越大， 其还原性越强，如浓盐酸的还原性强于稀盐酸，因此在实验室制取 Cl2 时用浓盐 酸与 MnO2 共热。 (2)温度 许多氧化还原反应是在加热条件下进行的。可见升高温度可增强氧化剂的氧 化性、还原剂的还原性。 (3)酸碱度 HNO3 的氧化性与 H＋的浓度有关，H＋的浓度越大，HNO3 的氧化性越强，KMnO4 酸化后氧化性增强。 方法五：根据反应条件来判断 当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时，反应越易进 行，则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强，反之越弱。如： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 4 / 30 氧化性：KMnO4>MnO2 方法六：根据反应的剧烈程度判断 (1)金属单质与水反应的剧烈程度：如 Na、Mg、Al 分别与水反应时，Na剧烈， Mg 加热才明显，Al加热条件下也不明显。故还原性：Na>Mg>Al。 (2)非金属单质与 H2化合的难易程度：如 F2、Cl2、Br2、I2 分别与 H2 反应， F2 在冷暗处剧烈反应而爆炸，Cl2 在光照条件下剧烈反应而爆炸，Br2 加热至 500 ℃时才能发生反应，I2在不断加热的条件下才能缓慢进行，且为可逆反应。故氧 化性：F2>Cl2>Br2>I2。 方法七：根据同一物质被氧化或被还原的程度(根据产物价态的高低)判断 (1)同一物质被氧化的程度越大(把还原剂氧化到的价态越高)，则氧化剂的 氧化性越强。 如 2Fe＋3Cl22FeCl3(其中铁的化合价为＋3 价)、Fe＋SFeS(其中铁的化合价 为＋2 价)，则氧化性：Cl2>S。 (2)同一物质被还原的程度越大(把氧化剂还原到的价态越低)，则还原剂的 还原性越强。 如 HCl＋H2SO4(浓)→不反应、2HBr＋H2SO4(浓)===Br2＋SO2↑＋2H2O、8HI ＋H2SO4(浓)===4I2＋H2S↑＋4H2O，从化学反应方程式看，HCl 不能还原浓硫酸， 而 HBr、HI 却能把浓硫酸中＋6 价的硫分别还原成＋4 价、－2 价，故还原性： HI>HBr>HCl。 三、氧化还原反应中的四大规律及其应用 1．氧化还原反应规律 (1)守恒规律 化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合 价升降总数相等，电子得失总数相等。 (2)强弱规律 5 / 30 具有较强氧化性的氧化剂跟具有较强还原性的还原剂反应，生成具有较弱还 原性的还原产物和具有较弱氧化性的氧化产物。 (3)转化规律 氧化还原反应中，以元素相邻价态间的转化最易；同种元素不同价态之间若 发生反应，元素的化合价只靠近而不交叉；同种元素相邻价态间不发生氧化还原 反应。 (4)先后规律 一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时，优先与还原性最强的还原剂发生反 应；同理，一种还原剂遇到多种氧化剂时，优先与氧化性最强的氧化剂反应。 四、氧化还原反应方程式的配平 （1）常规配平 其关键是确定还原剂（或氧化剂）化合价升高（或降低）总数，这就必须弄 清还原剂（或氧化剂）中有几种元素发生化合价变化，每一种元素有几个变价原 子。 配平的原则是：化合价升降总数相等。 下面以 NH3 + O2 — NO + H2O 为例例来说明配平的步骤：氧化还原反应方 程式的配平步骤： ①写出反应物和生成物的化学式，并标出反应前后变价元素的化合价。 -3 N H3 + 2 — + H2 ②列出元素化合价升高和降低的数值 N：-3 → +2 升高 5 O：0 → -2 降低 2，O2 中含有 2个氧原子，则降低 2×2 = 4 ③求出最小公倍数，使化合价升高和降低总价数相等 6 / 30 5 与 4 的最小公倍数为 20，则 N：-3 → +2 升高 5×4 O：0 → -2 降低 2，O2 中含有 2个氧原子，则降低 2×2 = 4×5 则 4和 5 即是 NH3 与 O2 前的系数，但不一定是最终系数。 即 4 NH3 + 5 O2 — NO + H2O ④用观察法配平其他物质的系数 由 NH3 的系数可以确定 NO的系数为 4，H2O 的系数为 6，检查 O 的原子数， 反应物中为 5×2=10，生成物中 O 原子个数为 4+6=10。则 4 NH3 + 5 O2 — 4 NO + 6 H2O ⑤．将“—”写为“=”，给定条件的写明条件 4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O （2）缺项配平： 一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数，再通过比 较反应物和生成物，确定缺项。缺项的物质一般为 H2O 、酸或碱，然后用观察法 配平。 五、氧化还原反应的计算： (1)题型：计算氧化剂与还原剂的物质的量之比或质量比，参加反应的氧化 剂或还原剂的量，氧化产物或还原产物的量及确定反应前后某一元素的价态等。 (2)关键：依据电子守恒，列出守恒关系式求解。 (3)步骤 ①找出氧化剂、还原剂及相应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)。 7 / 30 ③根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式： 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) 高频考点一 氧化还原反应及基本概念判断 例 1. 被称为万能还原剂的 NaBH4 溶于水并和水反应：NaBH4＋2H2O===NaBO2 ＋4H2↑，下列说法中正确的是(NaBH4 中 H为－1价)( ) A．NaBH4 既是氧化剂又是还原剂 B．NaBH4 是氧化剂，H2O 是还原剂 C．硼元素被氧化，氢元素被还原 D．被氧化的元素与被还原的元素质量之比为 1∶1 答案 D 【变式探究】下列应用不涉及氧化还原反应的是( ) A.酸雨的形成 B.根瘤菌固氮 C.氨碱法制纯碱 D.电池放电 答案 C 解析 有电子转移的反应是氧化还原反应，酸雨的形成是燃烧含硫、氮化合 物引起的，是氧化还原反应；根瘤菌固氮是将氮气转化为化合态的氮；电池放电 是氧化还原反应；氨碱法制纯碱的反应是 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋ NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，选 C。 【举一反三】某种飞船以N2H4和 N2O4为动力源发生反应：2N2H4＋N2O4===3N2 ＋4H2O，反应温度可高达 2700 ℃，对于该反应，下列说法中正确的是( ) A．该反应属于置换反应 8 / 30 B．N2H4 是氧化剂 C．N2O4 是还原剂 D．N2 既是氧化产物又是还原产物 答案 D 高频考点二 依据方程式判断氧化性、还原性强弱 例 2.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应： Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋ Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋ 由此可以确定 Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是 ( ) A.Sn2＋、Fe2＋、Ce3＋ B.Sn2＋、Ce3＋、Fe2＋ C.Ce3＋、Fe2＋、Sn2＋ D.Fe2＋、Sn2＋、Ce3＋ 答案 A 解析 在氧化还原反应中还原剂的还原性比还原产物的还原性强。由方程式 可知，还原性：Fe2＋ ＞Ce3＋；Sn2＋＞Fe2＋。 【感悟提升】 1．物质氧化性、还原性强弱判断的常用方法 (1)根据化学方程式 氧化性：氧化剂＞氧化产物； 还原性：还原剂＞还原产物。 (2)依据反应条件来判断 当不同的氧化剂作用于同一还原剂时，若氧化产物价态相同，可依据反应条 9 / 30 件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱，一般来说反应条件越苛刻，说明 反应越难发生(即氧化剂得电子越困难)，则对应氧化剂的氧化性越弱，例如： Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 氧化性：浓硝酸＞浓硫酸。 (3)根据元素周期表判断 (4)根据金属活动性顺序表判断 2．根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法 (1)浓度：同一种物质浓度越大，氧化性(或还原性)越强。 如氧化性：浓 H2SO4＞稀 H2SO4，浓 HNO3＞稀 HNO3， 还原性：浓 HCl＞稀 HCl。 (2)温度：同一种物质，温度越高其氧化性越强，如热的浓硫酸的氧化性比 冷的浓硫酸的氧化性强。 (3)酸碱性：同一种物质，所处环境酸(碱)性越强其氧化性(还原性)越强。 如 KMnO4 在酸性条件下具有较强的氧化性，常温下即可和浓盐酸反应制取 Cl2。 拓展 为了提高 KMnO4 的氧化性，需酸化处理，所加入的酸为稀 H2SO4。 【变式探究】铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为 A 级危险品。已知下列反应在 一定条件下能够发生：①Tl3＋＋2Ag===Tl＋＋2Ag＋，②Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3 ＋，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列离子氧化性比较顺序正确的是( ) A.Tl3＋>Fe3＋>Ag＋ B.Fe3＋>Ag＋>Tl3＋ C.Tl＋>Ag＋>Fe2＋ D.Tl3＋>Ag＋>Fe3＋ 答案 D 10 / 30 解析 在氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。 高频考点三 依据氧化性、还原性强弱判断氧化还原反应能否发生 例 3.已知 Co2O3 在酸性溶液中易被还原成 Co2＋，Co2O3、Cl2、FeCl3、I2 的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( ) A.3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3 B.Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2 C.Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O D.2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 答案 A 【变式探究】已知 I－、Fe2＋、SO2 和 H2O2 均有还原性，它们在酸性溶液 中还原性的强弱顺序为 Fe2＋＜H2O2＜I－＜SO2，则下列反应不能发生的是 ( ) A.2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ B.I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI C.H2O2＋H2SO4===SO2↑＋O2↑＋2H2O D.2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋ 答案 C 解析 A 项，还原性：SO2＞Fe2＋，符合题意；B项，还原性：SO2＞I－， 符合题意；C 项，还原性：H2O2＞SO2，与题意矛盾；D 项，还原性：H2O2＞Fe2 ＋，符合题意。 高频考点四 氧化还原反应三条规律的应用 例 4.现有下列三个氧化还原反应： 11 / 30 ①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2 ②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 ③2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 若某溶液中含有 Fe2＋、Cl－和 I－，要除去 I－而不氧化 Fe2＋和 Cl－，可 以加入的试剂是( ) A.Cl2B.KMnO4C.FeCl3D.HCl 答案 C 解析 本题是寻找一种氧化剂，其氧化性应大于 I2的氧化性，而小于 Cl2 和 Fe3＋的氧化性(也可等于 Fe3＋的氧化性)。由①知氧化性：Fe3＋>I2，还原 性：I－>Fe2＋；由②知氧化性：Cl2>Fe3＋，还原性：Fe2＋>Cl－；由③知氧化 性：MnO>Cl2，还原性：Cl－>Mn2＋；由此推知氧化性强弱顺序为 KMnO4>Cl2>FeCl3>I2，还原性强弱顺序为 I－>Fe2＋>Cl－>Mn2＋。所以 KMnO4 可氧化 Cl－、Fe2＋及 I－，Cl2 可氧化 Fe2＋及 I－，FeCl3 只能氧化 I－。 【变式探究】已知 G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有 下列转化关系(未配平)： ①G―→Q＋NaCl ②Q＋H2OX＋H2 ③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O ④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O 这五种化合物中 Cl元素化合价由低到高的顺序是( ) A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X 12 / 30 答案 A 【举一反三】氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：Cl2＋KOH― →KX＋KY(未配平)，KX 在一定条件下能自身反应：KX―→KY＋KZ(未配平，KY 与 KZ 关系比为 1∶3)，以上 KX、KY、KZ 均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在 KX 中氯的化合价是( ) A.＋1 B.＋3 C.＋5 D.＋7 答案 C 高频考点五、氧化还原反应的配平 例 5.(1)H3PO2 的工业制法是：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 ： _____________________________________________________________________ _________。 (2)①PbO2 与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为 _______________________________________。 ②PbO2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 _______________________________________________________________。 (3)[(2014·天津，9(7)]Na2S2O3 还原性较强，在溶液中易被 Cl2 氧化成 SO， 常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为_________________________ _________________________________________________________________ _______。 【解析】(1)根据题意可知反应物和生成物，然后根据得失电子守恒和质量 13 / 30 守恒配平，即可得到白磷与 Ba(OH)2 溶液反应的化学方程式：6H2O＋2P4＋ 3Ba(OH)2===2PH3↑＋3Ba(H2PO2)2。 (2)①由题意知：该反应中，Cl元素的化合价升高，则可推出 Pb元素化合价 降低，又由于＋2价 Pb 较稳定，因此 PbO2 还原产物为 Pb2＋，其化学方程式为： PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O。 ②由题意知：PbO＋ClO－―→PbO2，铅元素化合价升高，则 Cl 元素化合价 应降低，故有 PbO＋ClO－―→PbO2＋Cl－，利用化合价升降法配平，得反应的离 子方程式为 PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－。 (3)S2O 被 Cl2 氧化成 SO，Cl2 被还原为 Cl－，首先根据化合价升降总值相 等写出 S2O＋4Cl2―→2SO＋8Cl－，然后根据电子守恒、电荷守恒配平：S2O＋4Cl2 ＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋。 【答案】(1)6H2O＋2P4＋3Ba(OH)2===2PH3↑＋3Ba(H2PO2)2 (2)①PbO2＋4HCl(浓)PbCl2＋Cl2↑＋2H2O ②PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－ (3)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋ 【变式探究】 1．(1)ZnSO4 溶液中含有少量 Fe2＋和 Mn2＋，为了除去这两种离子，调节溶 液 pH为 5，然后加入高锰酸钾溶液，使之生成沉淀。已知高锰酸钾的还原产物是 MnO2 。 请 写 出 该 过 程 中 两 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ___________________________________________________________________。 (2) 用 HNO3 清 洗 试 管 壁 上 的 Ag ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ___________________________________。 14 / 30 (3)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中，产生黄绿色气体，而溶液的紫红色 褪去。在一氧化还原反应的体系中，共有 KCl、Cl2、浓 H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、 K2SO4 七种物质。 ①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式，并配平 _____________________________。 ②在反应后的溶液中加入 NaBiO3(不溶于冷水)，溶液又变为紫红色，BiO 反 应后变为无色的 Bi3＋。写出该实验中涉及反应的离子方程式 _________________________________________________________________ _______。 (4)＋6 价铬的毒性很强，制取红矾钠后的废水中含有的 Cr2O，可以用绿矾 除去。测得反应后的溶液中含 Cr3＋、Fe2＋、Fe3＋、H＋等阳离子。写出该反应 的离子方程式__________________ _____________________________________________________________________ ________。 (5)已知：①MnO＋e－―→MnO(绿色)(强碱性条件) ②MnO＋8H＋＋5e－―→Mn2＋(无色)＋4H2O(强酸性条件)将KMnO4溶液滴入 NaOH 溶液中 微热，得到透 明的绿色溶 液，写出反 应的离子方程 式 ____________________________________________ _________________________________________________________________ _____。 【答案】(1)MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2 ＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 15 / 30 (2)Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O (3)①2KMnO4＋10KCl＋8H2SO4(浓)===6K2SO4＋2MnSO4＋5Cl2↑＋8H2O ②2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋===2MnO＋5Na＋＋5Bi3＋＋7H2O (4)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (5)4MnO＋4OH－4MnO＋2H2O＋O2↑ 【方法技巧】 1．正向配平法：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．逆向配平法：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：先用得失电子数相等配平，再观察两边电荷。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。 高频考点六 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用 例 6.现有 24 mL 浓度为 0.05 mol·L－1 的 Na2SO3 溶液恰好与 20 mL 浓度为 0.02 mol·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.＋3 C.＋4 D.＋5 答案 B 【变式探究】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.3 C.4 D.5 答案 D 16 / 30 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。 Na2x―→xNa2O4 NaO―→Na Cl －1 得关系式 1×·x＝16×2，x＝5。 【举一反三】在反应 3BrF3＋5H2O===9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有 5 mol H2O 参加反应，被水还原的溴元素为( ) A.1 mol B. mol C. mol D.2 mol 答案 C 解析 设被水还原的溴元素(BrF3)的物质的量为 x，5 mol H2O 参加反应， 失去电子 4 mol，根据电子守恒得：3x＝4 mol，x＝ mol。 高频考点七 多步反应得失电子守恒问题 例7.取x g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8 960 mL 的 NO2 气体和 672 mL 的 N2O4 气体(都已折算到标准状态)，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 17.02 g。则 x 等于( ) A.8.64 B.9.20 C.9.00 D.9.44 答案 B 【变式探究】足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和 NO2、N2O4、 NO 的混合气体，将这些气体与 1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体 完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入 5 mol·L－1 NaOH 溶液至 Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗 NaOH 溶液的体积是( ) A. 60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL 答案 A 解析 由题意可知，HNO3，则 Cu 失去的电子数与 O2得到的电子数相等。即 17 / 30 n(Cu)＝2n(O2)＝2×＝0.15 mol。根据质量守恒及 NaOH 和 Cu(NO3)2 的反应可得 关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，则 V(NaOH)＝＝0.06 L＝ 60 mL。 高频考点八 氧化还原反应在综合实验中的应用 例 8、过氧化钙可以用于改善地表水质，处理含重金属粒子的废水和治理赤 潮，也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下： CaCl2 固体 30%的 H2O2 ↓ ↓ 溶解 ―→―→―→―→―→ 烘烤 ↑ ↓ ↓ NH3 副产品 产品 已知 CaO2·8H2O 呈白色，微溶于水，加热至 350℃左右开始分解放出氧气。 (1)用上述方法制取 CaO2·8H2O 的化学方程式是 _____________________________。 (2)检验“水洗”是否合格的方法是 _______________________________________。 (3)沉淀时常用冰水控制温度在 0 ℃左右，其可能原因是 _________________________________________________________________ _______ _________________________________________________________________ _______。 (4)测定产品中 CaO2 的含量的实验步骤： 第一步：准确称取 a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的 b g KI 晶体，再滴入少量 2 mol·L－1的 H2SO4 溶液，充分反应。 第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。 18 / 30 第三步：逐滴加入浓度为 c mol·L－1的 Na2S2O3 溶液至反应完全，消耗 Na2S2O3 溶液 V mL。 [已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O] ①第一步发生反应的化学方程式为 ___________________________________________； CaO2 的质量分数为____________(用字母表示)。 ②某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的 CaO2 的质量分数可能________(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”)，原因是 __________________。 答案 (1)CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl (2)取最后一次洗涤液少许于试管中，再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，看 是否产生白色沉淀 (3)温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率 (4)①CaO2＋2KI＋2H2SO4===I2＋CaSO4＋K2SO4＋2H2O ②偏高 S2O 在 滴定过程中被氧气氧化 解析 (1)本实验的目的是制备 CaO2·8H2O 固体，则流程中的沉淀应为 CaO2·8H2O，根据质量守恒判断还应有 NH4Cl 生成，故可写出反应的化学方程式 为 CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl。 (2)滤液中含有大量的 Cl－，为将沉淀洗涤干净，应充分洗涤，根据检验 Cl －的方法，可用稀硝酸酸化的硝酸银溶液检验。 (3)温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率。 (4)①CaO2 将 KI 氧化成碘单质：CaO2＋2KI＋2H2SO4===I2＋CaSO4＋K2SO4 ＋2H2O 根据反应的离子方程式：CaO2＋4H＋＋2I－===Ca2＋＋2H2O＋I2，I2＋ 2S2O===2I－＋S4O，可得关系式： 19 / 30 CaO2～2S2O 72 g 2 mol mcV×10－3mol 解得：m＝0.036cV，CaO2 的质量分数为。②S2O 有还原性，由于滴速太慢， S2O 在滴定过程中被氧气氧化导致消耗体积偏大，从 CaO2 的质量分数的表达式可 知使计算结果偏高。 1. （2018 年北京卷）下列实验中的颜色变化，与氧化还原反应无关的是 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 1．【2017 北京卷】下列变化中，气体被还原的是 A．二氧化碳使 Na2O2 固体变白 B．氯气使 KBr 溶液变黄 C．乙烯使 Br2 的四氯化碳溶液褪色 D．氨气使 AlCl3 溶液产生白色 沉淀 【答案】B 【解析】二氧化碳使 Na2O2 固体变白，发生反应 2CO2+2Na2O2=O2+2Na2CO3， CO2 的化合价没有发生改变，过氧化钠既是氧化剂，也是还原剂，A错误；氯气 使 KBr 溶液变黄，发生反应 2KBr+Cl2=2KCl+Br2，Cl 元素化合价降低，被还原， A B C D 实验 NaOH 溶液滴入 FeSO4溶液中 石蕊溶液滴入 氯水中 Na2S 溶液滴入 AgCl 浊液中 热铜丝插入稀 硝酸中 现象 产生白色沉淀， 随后变为红褐色 溶液变红，随后 迅速褪色 沉淀由白色逐 渐变为黑色 产生无色气体， 随后变为红棕色 20 / 30 B 正确；乙烯使 Br2 的四氯化碳溶液褪色，是乙烯与溴发生了加成反应，Br元素 化合价降低，Br2 被还原，乙烯被氧化，C错误；氨气使 AlCl3 溶液产生白色沉 淀氢氧化铝，反应过程中 NH3 化合价没有改变，不是氧化还原反应，D错误。 2．【2017 天津卷】下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是 A．硅太阳能电池工作时，光能转化成电能 B．锂离子电池放电时，化学能转化成电能 C．电解质溶液导电时，电能转化成化学能 D．葡萄糖为人类生命活动提供能量时，化学能转化成热能 【答案】A 3．【2017 海南】在酸性条件下，可发生如下反应： +2M3++4H2O=+Cl－+8H+， 中 M的化合价是 （ ） 3ClO 2 7M On 2 7M On A. +4 B. +5 C. +6 D. +7 【答案】C 【解析】根据离子反应方程式中，反应前后所带电荷数相等，即 6－1=8－n －1，解得 n=2，从而得出 M2O7n－中 M的化合价为+6价，故 C 正确。 1．【2016 年高考上海卷】下列化工生产过程中，未涉及氧化还原反应的是 （ ） A．海带提碘 B．氯碱工业 C．氨碱法制碱 D．海水提溴 【答案】C 【解析】海带提碘是将 KI变为 I2，有元素化合价的变化，属于氧化还原反 应，A错误；氯碱工业是由 NaCl 的水溶液在通电时反应产生 NaOH、Cl2、H2，有 21 / 30 元素化合价的变化，属于氧化还原反应，B错误；氨碱法制取碱的过程中没有元 素化合价的变化，是非氧化还原反应，C 正确；海水提溴是由溴元素的化合物变 为溴元素的单质，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，D错误。 2．【2016 年高考上海卷】一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示 意图如下，其中和代表不同元素的原子。  关于此反应说法错误的是（ ） A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应 C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应 【答案】A 【解析】根据图示可知该反应反应物是一种，生成物是两种且其中一种是单 质。该物质属于分解反应， 一般的分解反应是吸热反应，但也有的分解反应如 2H2O2=2H2O+O2↑的反应是放 热反应，A 错误；根据图示 可知有一部分反应物未参加反应，属于该反应是可逆反应，B 正确；该反应中化 合物发生分解反应有单质生 成，所以有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，C 正确；反应物是一种，生 成物是两种，因此属于分解 反应，D正确。 3．【2016 年高考上海卷】O2F2 可以发生反应：H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2， 下列说法正确的是（ ） A．氧气是氧化产物 B．O2F2 既是氧化剂又是还原剂 22 / 30 C．若生成 4.48 L HF，则转移 0.8 mol 电子 D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为 1：4 【答案】D 4．【2016 年高考上海卷】某铁的氧化物（FexO）1.52g 溶于足量盐酸中， 向所得溶液中通入标准状况下 112mlCl2，恰好将 Fe2+完全氧化。x 值为 A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93 【答案】A 【解析】根据电子守恒可知，FexO 被氧化为 Fe3+转移的电子数和 Cl2 转移 的电子数相等。标准状况下 112mL Cl2 转移电子数为 0.01mol。则有：，解得 x=0.8。故选项 A 正确。 5．【2016 年高考上海卷】（本题共 12分） NaCN 超标的电镀废水可用两段氧化法处理： （1）NaCN 与 NaClO 反应，生成 NaOCN 和 NaCl （2）NaOCN 与 NaClO 反应，生成 Na2CO3、CO2、NaCl 和 N2 已知 HCN（Ki=6.3×10-10）有剧毒；HCN、HOCN 中 N 元素的化合价相同。 完成下列填空： （1）第一次氧化时，溶液的 pH应调节为____________（选填“酸性”、 “碱性”或“中性”）；原因是______________________。 （2）写出第二次氧化时发生反应的离子方程式。 _______________________________________ （3）处理 100 m3 含 NaCN 10.3 mg/L 的废水，实际至少需 NaClO___g（实 际用量应为理论值的 4 倍），才能使 NaCN 含量低于 0.5 mg/L，达到排放标准。 23 / 30 （4）（CN）2 与 Cl2 的化学性质相似。（CN）2与 NaOH 溶液反应生成 _________、__________和 H2O。 【答案】（1）碱性；防止生成 HCN，造成人员中毒或污染空气。 （2）2OCN－+3ClO－＝CO32－+CO2↑+3Cl－+N2↑ （3）14 900 （4）NaOCN、NaCN （3）参加反应的 NaCN 是，反应中 C 由＋2 价升高到＋4 价，N元素化合价 从－3 价升高到 0价，即 1molNaCN 失去 5mol 电子，1mol 次氯酸钠得到 2mol 电 子，所以处理 100 m3 含 NaCN 10.3 mg/L 的废水，实际至少需 NaClO 的质量为 g。 100 (10.3 0.5)g 20mol 49g/mol    20mol 5 74.5g/mol 4 14900 2     （4）（CN）2 与 Cl2 的化学性质相似，则根据氯气与氢氧化钠反应的方程式 可知，(CN)2 与 NaOH 溶液反应生成 NaOCN、NaCN 和 H2O。 6．【2016 年高考新课标Ⅰ卷】(14 分)NaClO2 是一种重要的杀菌消毒剂，也 常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下： 回答下列问题： （1）NaClO2 中 Cl 的化合价为_______。 （2）写出“反应”步骤中生成 ClO2 的化学方程式_______。 （3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 Mg2+和 Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产 物是______。 （4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量 ClO2。此吸收反应中， 24 / 30 氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_________。 （5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克 含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克 Cl2 的氧化能力。NaClO2 的有效氯含量为 ____。(计算结果保留两位小数) 【答案】(1)+3 价；(2)2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4； (3)NaOH 溶液 ；Na2CO3 溶液 ；ClO2-(或 NaClO2)； (4)2:1； O2； (5)1.57g。 还原剂的物质的量之比为 2:1，该反应中氧化产物为 O2。（5）每克 NaClO2 的物质的量 n(NaClO2)=1g÷90.5 g/mol= mol，其获得电子的物质的量是 n(e−)= mol×4=4/90.5 mol，1 mol Cl2 获得电子的物质的量是 2 mol，根据电子转移数 目相等，可知其相对于氯气的物质的量为 n=mol×4÷2=mol，则氯气的质量为 mol ×71 g/mol=1.57 g。 1 90.5 1 90.5 1 90.5 2 90.5 2 90.5 1.(2015·海南，1)化学与生活密切相关。下列应用中利用了物质氧化性的 是( ) A.明矾净化水 B.纯碱去油污 C.食醋除水垢 D.漂白粉漂白织物 答案 D 解析 A 项，明矾净水是利用 Al3＋水解生成的氢氧化铝胶体具有吸附能力， 错误；B 项，纯碱去油污是利用碳酸钠水解，溶液呈碱性，错误；C 项，食醋除 水垢是利用醋酸的酸性，能与碳酸钙反应而除去，错误；D 项，因漂白粉具有强 氧化性而用于漂白织物，正确。 2.(2015·四川理综，1)下列物质在生活中应用时，起还原作用的是( ) 25 / 30 A.明矾作净水剂 B.甘油作护肤保湿剂 C.漂粉精作消毒剂 D.铁粉作食品袋内的脱氧剂 答案 D 3.(2015·上海，21 改编)工业上将 Na2CO3 和 Na2S 以 1∶2 的物质的量之比 配成溶液，再通入 SO2，可制取 Na2S2O3，同时放出 CO2。在该反应中( ) A.硫元素只被氧化 B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1∶2 C.每生成 1 mol Na2S2O3，转移 4 mol 电子 D.相同条件下，每吸收 10 m3 SO2 就会放出 2.5 m3 CO2 答案 D 解析 A 项，在反应物 Na2S 中 S 元素的化合价为－2价，在 SO2 中 S元素的 化合价为＋4 价，反应后产生的物质 Na2S2O3 中，S元素的化合价为＋2价，介于 －2 价与＋4价之间，因此硫元素既被氧化又被还原，错误；B 项，根据题意可得， 在溶液中发生反应的方程式是 Na2CO3＋2Na2S＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，在反应 中氧化剂 SO2 与还原剂 Na2S 的物质的量之比为 4∶2＝2∶1，错误；C 项，根据 反应的化学方程式可知，每生成 3 mol Na2S2O3，转移 8 mol 电子，则产生 1 mol Na2S2O3，转移 8/3 mol 电子，错误；D 项，根据反应方程式可知，消耗的 SO2 与产生的 CO2 的物质的量的比是 4∶1，由于在相同条件下，气体的物质的量的比 等于气体的体积比，所以在相同条件下，每吸收 10 m3 SO2 放出 CO2 的体积为 2.5 m3，正确。 4.[2015·山东理综，29(2)]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 ____________________________________。铁渣中铁元素的化合价为________。 在空气中煅烧 CoC2O4 生成钴氧化物和 CO2，测得充分煅烧后固体质量为 2.41 g， 26 / 30 CO2 的体积为 1.344 L(标准状况)，则钴氧化物的化学式为________。 答案 2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O[或 Co(OH)3 ＋3H＋ ===Co3＋ ＋3H2O,2Co3＋ ＋SO＋H2O===2Co2＋＋SO＋2H＋] ＋3 Co3O4 解析 Co(OH)3 首先被 H2SO4 溶解生成 Co3＋，Co3＋具有氧化性，可将 SO 氧化为 SO，同时自身被还原为 Co2＋，写出离子方程式并配平即可。铁渣中 Fe 元 素的化合价为＋3 价。CO2 的物质的量为 n(CO2)＝＝0.06 mol，根据 CoC2O4 的组 成可知 Co物质的量为 0.03 mol，其质量为 m(Co)＝0.03 mol×59 g·mol－1＝ 1.77 g，设钴氧化物的化学式为 CoxOy，根据元素的质量比可得 59x∶16y＝1.77 g∶(2.41 g－1.77 g)，解得 x∶y＝3∶4，所以钴氧化物的化学式为 Co3O4。 5.(2015·海南，6)已知在碱性溶液中可发生如下反应： 2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O，则 RO 中 R的化合价是 ( ) A.＋3 B.＋4 C.＋5 D.＋6 答案 D 解析 根据反应前后电荷守恒，可得：3＋4＝2n＋3，解得 n＝2，则 RO 中 R 的化合价为＋6价，即选 D。 1．【2014 年高考上海卷第 2 题】下列试剂不会因为空气中的氧气而变质的是 A．过氧化钠 B．氢硫酸 C．硫酸亚铁 D．苯酚 【答案】A 2．【2014 年高考山东卷第 9 题】等质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出 NO物质的量最多的是 A．FeO B. Fe2O3 C. FeSO4 D、Fe3O4 【答案】A 【解析】根据化学式可算出四种物质中+2价 Fe 含量最大的是 FeO，所以等 27 / 30 质量的四种物质与足量稀硝酸反应，放出 NO物质的量最多的是 FeO，故 A 项正确。 3．【2014 年高考上海卷第 17题】用 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所 得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 A．若无固体剩余，则溶液中一定有 Fe3＋ B．若有固体存在，则 溶液中一定有 Fe2＋ C．若溶液中有 Cu2＋，则一定没有固体析出 D．若溶液中有 Fe2＋，则 一定有 Cu析出 【答案】B 4．【2014 年高考上海卷第 19题】下列反应与 Na2O2＋SO2→Na2SO4 相比较， Na2O2 的作用相同的是 A．2Na2O2＋2CO2→2Na2CO3＋O2 B．2Na2O2＋2SO3→2Na2SO4＋ O2 C．2Na2O2＋H2SO4→Na2SO4＋H2O2 D．3Na2O2＋Cr2O3→2Na2CrO4＋ Na2O 【答案】D 【解析】反应 Na2O2＋SO2→Na2SO4 中 SO2 是还原剂，过氧化钠是氧化剂， 则 A、反应 2Na2O2＋2CO2→2Na2CO3＋O2 中过氧化钠既是氧化剂，也还原剂，A 不正确；B、反应 2Na2O2＋2SO3→2Na2SO4＋O2 中过氧化钠既是氧化剂，也还原 剂，B 不正确；C、反应 2Na2O2＋H2SO4→Na2SO4＋H2O2 中元素的化合价均没有发 生变化，不是氧化还原反应，C 不正确；D、反应 3Na2O2＋Cr2O3→2Na2CrO4＋Na2O 中，过氧化钠是氧化剂，D 正确，答案选 D。 5.【2014·江苏化学，20(2)】将 H2S 和空气的混合气体通入 FeCl3 、FeCl2 、 28 / 30 CuCl2 的混合溶液中反应回收 S，其物质转化如图所示。 (1)在图示的转化中，化合价不变的元素是________。 (2)反应中当有 1 mol H2S 转化为硫单质时，保持溶液中 Fe3＋的物质的量不 变，需消耗 O2的物质的量为________。 【答案】(1)Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) (2)0.5 mol 6．【2014 年高考福建卷第 23题】(15 分)元素周期表中第 VIIA 族元素的单 质及其化合物的用途广泛。 （1）与氯元素同族的短周期元素的原子结构示意图 为 。 （2）能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依 据是 (填序号)。 a．Cl2、Br2、I2 的熔点 b． Cl2、Br2、I2 的氧化性 c．HCl、HBr、HI 的热稳定性 d． HCl、HBr、HI 的酸性 （3）工业上，通过如下转化可制得 KClO3 晶体： NaCl 溶液 NaClO3 溶液 KClO3 晶体 ①完成 I 中反应的总化学方程式：□NaCl＋□H2O＝□NaClO3＋□ 。 ②II 中转化的基本反应类型是 ，该反应过程能析出 KClO3 晶体而无其它晶体析出的原因是 。 （4）一定条件，在水溶液中 1 mol Cl－、ClO－(x＝1，2，3，4)的能量(KJ) 相对大小如右图所示。 ①D是 (填离子符号)。 ②B→A＋C反应的热化学方程式为 (用离子符号表 29 / 30 示)。 【答案】 ⑴ ⑵b、c ⑶①1NaCl＋3H2O＝1NaClO3＋3H2↑ ②复分解反应 室温下，氯酸钾在水中的溶解度明显小于其它晶体 ⑷①ClO4－ ②3ClO－(aq)＝ClO3－ (aq)＋2Cl－(aq)，ΔH＝－117KJ·mol－1 7. (2014·上海，16)含有砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应，生成的 砷化氢(AsH3)在热玻璃管中完全分解成单质砷和氢气。若砷的质量为 1.50 mg， 则( )。 A．被氧化的砒霜为 1.98 mg B．分解产生的氢气为 0.672 mL C．和砒霜反应的锌为 3.90 mg D．转移的电子总数为 6×10－5NA 【解析】本题考查氧化还原反应。砒霜(As2O3)的试样和锌、盐酸混合反应 的方程式为 As2O3＋6Zn＋12HCl―→2AsH3＋6ZnCl2＋3H2O。根据砷的相对原子质 量为 75，若砷的质量为 1.50 mg，物质的量为 0.02 mmol，被还原的砒霜为 0.02 mmol÷2×198 g·mol－1＝1.98 mg，和砒霜反应的锌为 3.90 mg。2AsH32As＋3H2 分解产生的氢气标准状态下为 0.03 mmol×22.4 L·mol－1＝0.672 mL；转移的 电子总数为 0.18×10－3NA。 【答案】C 30 / 30 8.磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添 加剂和锂离子电池的正极材料，实验室可通过下列实验制备磷酸铁。 (1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌， 反应一段时间后过滤。反应加热的目的是_______________________。 (2)向滤液中加入一定量 H2O2 氧化 Fe2＋ 。为确定加入 H2O2 的量，需先用 K2Cr2O7 标准溶液滴定滤液中 的 Fe2＋，离子方程式如下： Cr2O＋6Fe2＋＋14H ＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ① 在向滴定管注入 K2Cr2O7 标准溶液前，滴定管需要检漏、________和 ________。 ② 若滴定 x mL 滤液中的 Fe2＋，消耗 a mol·L－1 K2Cr2O7 标准溶液 b mL， 则滤液中 c(Fe2＋)＝________mol·L－1。 ③ 为使滤液中的 Fe2＋完全被 H2O2 氧化，下列实验条件控制正确的是 ________(填序号)。 A．加入适当过量的 H2O2 溶液 B．缓慢滴加 H2O2 溶液并搅拌 C．加热，使反应在较高温度下进行 D．用氨水调节溶液 pH＝7 【答案】(1)加快铁与稀硫酸反应速率 (2)①用蒸馏水洗净 用 K2Cr2O7 标准溶液润洗 2～3次 ② ③AB