2019届一轮复习人教版 氧化还原反应方程式的配平及计算 学案

基础课5氧化还原反应方程式的配平及计算
明确考纲理清主干
1.掌握氧化还原反应方程式的配平方法。

2．能够利用电子守恒规律进行相关计算。

考点一氧化还原反应方程式的配平
1．配平原则
2．配平步骤
3．示例
H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O
分析配平步骤如下
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H 2S 的化学计量数为3，HNO 3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。

3H 2S ＋2HNO 3===3S ↓＋2NO ↑＋4H 2O 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。

题组一 正向配平类 1．(1)____HCl(浓)＋____MnO 2=====△____Cl 2↑＋____MnCl 2＋____H 2O
(2)____Cu ＋____HNO 3(稀)===____Cu(NO 3)2＋____NO ↑＋____H 2O
(3)____KI ＋____KIO 3＋____H 2SO 4===____I 2＋____K 2SO 4＋____H 2O
(4)____MnO －4＋____H ＋＋____Cl －===____Mn 2＋＋____Cl 2↑＋____H 2O
答案：(1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4
(3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2 5 8
题组二 逆向配平类
2．(1)____S ＋____KOH=====△____K 2S ＋____K 2SO 3＋____H 2O
(2)____P 4＋____KOH ＋____H 2O===____K 3PO 4＋____PH 3
(3)____Cl 2＋____Ca(OH)2===____CaCl 2＋____Ca(ClO)2＋____H 2O
(4)2KMnO 4=====△____K 2MnO 4＋____MnO 2＋____O 2↑
(5)____HNO 3=====△
____NO 2↑＋____O 2＋____H 2O
答案：(1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
(3)2 2 1 1 2 (4)1 1 1 (5)4 4 1 2
题组三 缺项配平类
3．(1)____ClO －＋____Fe(OH)3＋________===____Cl －＋____FeO 2－4＋____H 2O
(2)____MnO －4＋____H 2O 2＋________===____Mn 2＋＋____O 2↑＋____H 2O
(3)____ClO －3＋____Cl －＋________===____ClO 2↑＋____Cl 2↑＋____H 2O
(4)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：Al 2O 3、C 、N 2、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。

答案：(1)3 2 4OH － 3 2 5
(2)2 5 6H ＋ 2 5 8
(3)2 2 4H ＋ 2 1 2
(4)Al 2O 3 3C N 2 2 3CO
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：先将得失电子数配平，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。

(4)当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。

考点二电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——得失电子守恒，即反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等进行计算。

利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。

1．应用得失电子守恒解题的一般步骤
(1)“一找物质”
找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。

(2)“二定得失”
确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。

(3)“三列关系”
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。

n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值2．多步连续进行的氧化还原反应的有关计算
对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。

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________。

解析：题目中指出被还原的物质是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0.05 mol·L－1×0.024 L×(6－4)＝0.02 mol·L－1×0.020 L×2×(6－n)，解得n＝3。

答案：＋3
题组一 两种元素之间的电子守恒问题
1．(2018·哈师大附中月考)某强氧化剂XO(OH)＋2被Na 2SO 3还原。

如果还原2.4×10－3 mol XO(OH)＋2，需用30 mL 0.2 mol·L
－1的Na 2SO 3溶液，那么X 元素被还原后的价态是( ) A ．＋2
B ．＋1
C ．0
D ．－1 解析：选C XO(OH)＋2中X 的化合价是＋5，Na 2SO 3中S 的化合价从＋4升高到＋6，
设X 元素被还原后的化合价为a ，根据氧化还原反应中化合价升降必相等：2.4×10－
3×(5－a )＝0.2×0.03×(6－4)，解得a ＝0。

2．已知3.25 g 某金属X 跟过量稀硝酸反应，在反应过程中未见有气体生成，反应后在所得溶液中加入热碱溶液可放出一种气体，其体积为280 mL(标准状况)，则X 为( )
A ．Zn
B ．Fe
C ．Cu
D ．Ag 解析：选A 求解时首先分析得出HNO 3的还原产物是NH 4NO 3，其次根据得失电子守恒列出守恒关系，再次讨论金属化合价的升高情况和相对原子质量的关系，最后确定元素种类。

由题意可知金属与硝酸的反应过程中，硝酸的还原产物为NH 4NO 3，物质的量为0.012 5 mol ，设未知金属的摩尔质量为M ，氧化后金属离子的化合价为＋x ，根据氧化还原反应中
得失电子守恒可知3.25 g M
×x ＝0.012 5 mol ×[5－(－3)]，讨论得当x ＝2时，M ＝65 g·mol －1比较合理，故该金属为锌。

题组二 多元素之间得失电子守恒问题
3．在反应3BrF 3＋5H 2O===9HF ＋Br 2＋HBrO 3＋O 2↑中，若有5 mol H 2O 参加反应，被水还原的溴为( )
A ．1 mol
B ．23 mol
C ．43 mol
D ．2 mol
解析：选C 设被水还原的溴(BrF 3)的物质的量为x ，5 mol H 2O 参加反应，失去电子4
mol ，根据电子守恒得：3x ＝4 mol ，x ＝43
mol 。

4．FeS 与一定浓度的HNO 3反应，生成Fe(NO 3)3、Fe 2(SO 4)3、NO 2、N 2O 4、NO 和H 2O ，当NO 2、N 2O 4、NO 的物质的量之比为1∶1∶1时，实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为( )
A ．1∶6
B ．1∶7
C ．2∶11
D ．16∶25
解析：选B 设参加反应的
FeS 的物质的量为a
mol ，被还原的HNO 3的物质的量为b
mol ，根据得失电子守恒有：a ×(1＋8)＝b 4×1＋b 4×2＋b 4
×3，b ＝6a ，又因为起酸性作用的HNO 3的物质的量为3n [Fe(NO 3)3]＝3×⎝⎛⎭
⎫a －a 3×2mol ＝a mol ，故实际参加反应的FeS 与HNO 3的物质的量之比为a ∶(a ＋b )＝1∶7。

题组三 多步反应的电子守恒问题
5．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NO 2气体和672 mL 的N 2O 4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
解析：选B 反应流程为 ⎭⎬⎫Mg Cu ――→浓HNO 3⎩⎨⎧ Mg 2＋、Cu 2＋――→NaOH ⎩⎪⎨⎪⎧ Mg (OH )2Cu (OH )2NO 2、N 2O 4
x ＝17.02 g －m (OH －
)，
而OH －的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO 3得电子的物质的量，
即：n (OH －)＝8.96 L 22.4 L·mol －1×1＋0.672 L 22.4 L·mol －1
×2×1＝0.46 mol ，所以x ＝17.02 g －0.46 mol ×17 g·mol －1＝9.20 g 。

新情景下氧化还原反应方程式的书写
“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
[示例] KMnO 4能与热的经硫酸酸化的Na 2C 2O 4反应，生成Mn 2＋
和CO 2，该反应的离子方程式是____________________________________________________________________。

分析 第一步：依题意，锰元素的化合价降低，故KMnO 4是氧化剂，Mn 2＋是还原产物；碳元素的化合价升高，故Na 2C 2O 4(碳元素化合价为＋3价)是还原剂，CO 2是氧化产物。

第二步：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：MnO －
4
＋C 2O 2－4——Mn 2＋＋CO 2↑。

由MnO －4→Mn 2＋，锰元素降了5价；由C 2O 2－4→CO 2，碳元素升了1价，1 mol C 2O 2－
4共失去2 mol e －，故在C 2O 2－4前配5，在氧化产物CO 2前配10；在MnO －
4前配2，在还原产物
Mn 2＋前配2，即2MnO －4＋5C 2O 2－4——2Mn 2＋＋10CO 2↑。

第三步：反应在硫酸中进行，故在左边补充H ＋，右边补充H 2O,2MnO －4＋5C 2O 2－4＋H ＋——2Mn 2＋＋10CO 2↑＋H 2O 。

第四步：依据电荷守恒及H 、O 原子守恒配平如下：
2MnO －4＋5C 2O 2－4＋16H ＋=====△2Mn 2＋
＋10CO 2↑＋8H 2O 。

题组一 根据题干信息书写方程式
1．按要求完成下列方程式。

(1)ZnSO 4溶液中含有少量Fe 2＋和Mn 2＋
，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MnO 2。

请写出该过程中两反应的离子方程式：______________________________________________________。

(2)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 、Cl 2、浓H 2SO 4、H 2O 、KMnO 4、MnSO 4、K 2SO 4七种物质。

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NaBiO 3(不溶于冷水)，溶液又变为紫红色，BiO －3反应后变为无色的Bi 3＋。

写出该实验中涉及反应的离子方程式______________________________。

(3)已知在酸性介质中FeSO 4能将＋6价铬还原成＋3价铬。

写出Cr 2O 2－7与FeSO 4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：____________________________________________。

(4)用NaClO —NaOH 溶液氧化AgNO 3，制得高纯度的纳米级Ag 2O 2。

写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________。

(5)温度高于200℃时，硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1)，该反应的化学方程式：__________________________________________________________。

答案：(1)MnO －4＋3Fe 2＋＋7H 2O===3Fe(OH)3↓＋MnO 2↓＋5H ＋，2MnO －4＋3Mn 2＋＋2H 2O===5MnO 2↓＋4H ＋
(2)①2KMnO 4＋10KCl ＋8H 2SO 4(浓)===6K 2SO 4＋2MnSO 4＋5Cl 2↑＋8H 2O
②2Mn 2＋＋5NaBiO 3＋14H ＋===2MnO －4＋5Na ＋＋5Bi 3＋＋7H 2O
(3)Cr 2O 2－7＋6Fe 2＋＋14H ＋===2Cr 3＋＋6Fe 3＋＋7H 2O (4)2Ag ＋＋ClO －＋2OH －===Ag 2O 2↓＋Cl －
＋H 2O
(5)4Al(NO 3)3=====高温12NO 2↑＋3O 2↑＋2Al 2O 3
题组二根据图示信息书写方程式
2．(1)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。

其反应过程如下图所示：
反应Ⅰ的化学方程式：_________________________________________________。

(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___________________________________。

(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。

该法工艺原理示意图如下。

其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。

发生器中生成ClO2的化学方程式为______________________。

答案：(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI
(2)2Co(OH)3＋SO2－3＋4H＋===2Co2＋＋SO2－4＋5H2O
(3)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
1．氧化还原反应方程式的配平
(1)[2015·天津卷，10(2)②]完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：
ClO－3＋Fe2＋＋________===Cl－＋Fe3＋＋________
(2)[2015·安徽卷，27(2)]请配平下列反应的化学方程式：
NaBO2＋SiO2＋Na＋H2——NaBH4＋Na2SiO3
(3)[2015·浙江卷，27(4)]MnO－4＋C2O2－4＋______===Mn2＋＋CO2↑＋
______
(4)[2013·全国卷Ⅰ，27(3)]LiCoO2＋H2SO4＋H2O2===Li2SO4＋
CoSO 4＋ O 2↑＋ ______
答案：(1)1 6 6 H ＋ 1 6 3 H 2O
(2)1 2 4 2 1 2
(3)2 5 16H ＋ 2 10 8H 2O
(4)2 3 1 1 2 1 4H 2O
2．氧化还原方程式的书写
按要求完成下列氧化还原反应的方程式
(1)[2017·江苏卷，18(1)①]45～50℃时，向CuCl 悬浊液中持续通入空气得到Cu 2(OH)2Cl 2·3H 2O ，该反应的化学方程式为____________________________________。

(2)[2017·全国卷Ⅰ，27(6)]在高温煅烧条件下由FePO 4、Li 2CO 3和H 2C 2O 4制取LiFePO 4的化学方程式为____________________________________________________________。

(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(2)]实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)[2016·天津卷，9(3)]MnO(OH)2＋I －＋H ＋―→Mn 2＋＋I 2＋H 2O(未配平)其化学计量数依次为______________________。

(5)[2016·四川卷，8(5)]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，Cr 被还原为＋3价，该反应的化学方程式是________________________________。

答案：(1)4CuCl ＋O 2＋8H 2O =====45～50℃2Cu 2(OH)2Cl 2·3H 2O
(2)2FePO 4＋Li 2CO 3＋H 2C 2O 4=====高温2LiFePO 4＋3CO 2↑＋H 2O
(3)NaClO ＋2NH 3===N 2H 4＋NaCl ＋H 2O
(4)1,2,4,1,1,3
(5)3H 2O 2＋K 2Cr 2O 7＋4H 2SO 4===3O 2↑＋K 2SO 4＋Cr 2(SO 4)3＋7H 2O
3．氧化还原反应的有关计算
(1)(2016·上海卷，17)某铁的氧化物(Fe x O)1.52 g 溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl 2，恰好将Fe 2＋完全氧化。

x 值为( )
A ．0.80
B ．0.85
C ．0.90
D ．0.93
解析：选A 根据电子守恒可知，Fe x O 被氧化为Fe 3＋转移的电子数和Cl 2转移的电子数
相等。

标准状况下112 mL Cl 2转移电子数为0.01 mol 。

则有： 1.5256x ＋16×⎝
⎛⎭⎫3－2x ×x ＝0.01，解得x ＝0.80。

(2)(2015·海南卷，6)已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO －＋4OH
－
===2RO n －4＋3Cl －＋5H 2O ，则RO n －4中R 的化合价是( ) A ．＋3
B ．＋4
C ．＋5
D ．＋6
(3)[2015·江苏卷，18(1)]已知：MnO 2＋SO 2===MnSO 4，则质量为17.40 g 纯净MnO 2最多能氧化________ L(标准状况)SO 2。

(4)[2015·全国卷Ⅱ，28(1)]工业上可用KClO 3与Na 2SO 3在H 2SO 4存在下制得ClO 2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。

答案：(2)D (3)4.48 (4)2∶1
4．氧化还原反应的综合应用
(2016·上海卷)NaCN 超标的电镀废水可用两段氧化法处理：
①NaCN 与NaClO 反应，生成NaOCN 和NaCl
②NaOCN 与NaClO 反应，生成Na 2CO 3、CO 2、NaCl 和N 2
已知HCN(K i ＝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 m 3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。

(4)(CN)2与Cl 2的化学性质相似。

(CN)2与NaOH 溶液反应生成________、________和H 2O 。

解析：(1)NaCN 易与酸反应生成HCN ，为防止生成HCN ，造成人员中毒或污染空气，因此第一次氧化时，溶液的pH 应调节为碱性。

(2)反应中氯元素的化合价从＋1价降低到－1价，得到2个电子。

N 元素化合价从－3价升高到0价，失去3个电子，则根据电子得失守恒可知还原剂和氧化剂的物质的量之比是2∶3，反应的离子方程式为2OCN －＋3ClO －===CO 2－3＋CO 2↑＋3Cl －＋N 2↑。

(3)参加反应的NaCN 是100×(10.3－0.5) g 49 g/mol
＝20 mol ，反应中C 元素由＋2价升高到＋4价，N 元素化合价从－3价升高到0价，即1 mol NaCN 失去5 mol 电子，1 mol 次氯酸钠得到2 mol 电子，所以处理100 m 3含NaCN 10.3 mg/L 的废水，实
际至少需NaClO 的质量为20 mol ×52
×74.5 g/mol ×4＝14 900 g 。

(4)(CN)2与Cl 2的化学性质相似，则根据氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式可知(CN)2与NaOH 溶液反应生成NaOCN 、NaCN 和H 2O 。

答案：(1)碱性 防止生成HCN ，造成人员中毒或污染空气
(2)2OCN －＋3ClO －===CO 2－3＋CO 2↑＋3Cl －
＋N 2↑
(3)14 900
(4)NaOCN NaCN。