2019版高考化学二轮复习 突破全国卷专题讲座(一)氧化还原反应的综合应用课堂练习

2019版高考化学二轮复习突破全国卷专题讲座（一）氧化还原反应的综合应用课堂练习氧化还原反应方程式的配平及相关计算，是高考化学部分的难点，经常与离子反应、原电池、电解池综合在一起考查，并渗透到综合实验(如滴定实验)、工业制备中，在非选择题中，常把这一重要知识融合于填空、推断及实验中进行综合考查，注重考查新型氧化还原反应方程式的书写。

对氧化还原反应的相关计算，全国卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都有可能出现，在计算时要充分利用得失电子守恒法及关系式法等，简化多步反应带来的计算困难。

[突破策略]这类题目的解题原则是运用守恒思想，遵循化学中的三大规律：(1)质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。

(2)电子守恒：氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数，这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。

在多步计算中，电子守恒法可以大大简化计算量。

例如：1.92 g铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到气体672 mL(标准状况)，将盛有此气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升，再通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，计算通入的氧气的体积。

解析：生成气体颜色越来越浅，说明气体中有NO2，也有NO。

溶于水通入氧气后，气体完全转化为硝酸。

这说明铜所失去的电子，最终传递给了氧气，因此根据电子的得失守恒可知，氧气的体积是1.92 g64 g/mol ×24×22.4 L/mol＝0.336 L＝336 mL。

(3)电荷守恒：离子方程式中，反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。

[突破训练]题型一在电化学中的应用1．(2017·石家庄冲刺模考)丙烷(C3H8)熔融盐燃料电池和锌蓄电池均为用途广泛的直流电源，放电时二者的总反应分别为C3H8＋5O2===3CO2＋4H2O，2Zn＋O2===2ZnO。

用丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示，下列说法不正确的是( )A．物质M为CO2B．燃料电池消耗1 mol O2时，理论上有4 mol OH－透过b膜向P电极移动C．a膜、b膜均适宜选择阴离子交换膜D ．该装置中，锌蓄电池的负极反应式为Zn ＋2OH －－2e －===ZnO ＋H 2O解析：选D 。

A.燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠，则氧气在正极得到电子结合CO 2转化为碳酸根，则物质M 为CO 2，A 正确；B.燃料电池消耗1 mol O 2时转移4 mol 电子，电解池中阴离子向阳极移动，因此理论上有4 mol OH －透过b 膜向P 电极移动，B 正确；C.燃料电池中正极产生碳酸根，负极丙烷需要结合碳酸根，则a 膜、b 膜均适宜选择阴离子交换膜，C 正确；D.该装置中，锌蓄电池的负极此时变为阴极，反应式为ZnO ＋H 2O ＋2e －===Zn ＋2OH －，D 错误。

题型二 在综合实验中的应用2．工业上为了测定辉铜矿(主要成分是Cu 2S)中Cu 2S 的质量分数，设计了如图所示装置。

实验原理：Cu 2S ＋O 2=====△SO 2 ＋2Cu ，通过测定SO 2的量来确定Cu 2S 的质量分数。

实验时按如下步骤操作：A ．连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性。

B ．称取研细的辉铜矿样品1.000 g 。

C ．将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中。

D ．以每分钟1 L 的速率鼓入空气。

E ．将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度，发生反应为Cu 2S ＋O 2=====△SO 2＋2Cu 。

F ．移取25.00 mL 含SO 2的水溶液于250 mL 锥形瓶中，用0.010 0 mol/L KMnO 4标准溶液滴定至终点。

按上述操作方法重复滴定2～3次。

试回答下列问题：(1)装置①的作用是_______________________________；装置②的作用是___________________________________。

(2)假定辉铜矿中的硫全部转化为SO 2，并且全部被水吸收，则操作F 中所发生反应的离子方程式为_____________________________________。

(3)若操作F 的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中Cu 2S 的质量分数是________。

(4) _______________________________________________(写一种即可)。

解析：(1)装置①中的溶液是高锰酸钾溶液与氢氧化钾溶液的混合溶液，目的是为了吸收空气中可能含有的还原性气体与酸性气体，避免对测定结果产生误差，装置②干燥管中的碱石灰可除去空气中混有的水蒸气。

(2)高锰酸钾具有强氧化性，可以将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，高锰酸钾被还原为硫酸锰，离子方程式为2MnO －4＋5H 2SO 3===2Mn 2＋＋5SO 2－4＋4H ＋＋3H 2O 或2MnO －4＋5SO 2＋2H 2O===2Mn 2＋＋5SO 2－4＋4H ＋。

(3)第3组数据误差太大，舍去，前两组消耗高锰酸钾溶液平均体积为[(21.03－1.04)＋(21.99－1.98)]÷2＝20.00(mL)，浓度为0.010 0 mol/L ，高锰酸钾的物质的量为0.010 0 mol/L×0.02 L＝0.000 2 mol ，根据反应分析，得5Cu 2S ～5SO 2～5H 2SO 3～2KMnO 45 2 n 0.000 2 mol则n ＝0.000 5 mol 。

辉铜矿样品中硫化亚铜的质量分数＝0.000 5 mol×160 g/mol×250251.000 g×100%＝80%。

(4)H 2SO 3具有还原性，未反应完的O 2与空气中的氧气会把H 2SO 3部分氧化，则滴定时与高锰酸钾反应的H 2SO 3减少，造成测定结果偏低。

答案：(1)除去空气中可能含有的还原性气体与酸性气体 干燥空气(2)2MnO －4＋5H 2SO 3===2Mn 2＋＋5SO 2－4＋4H ＋＋3H 2O (或2MnO －4＋5SO 2 ＋2H 2O===2Mn 2＋＋5SO 2－4＋4H ＋ )(3)80%(4)在用KMnO 4滴定前，未反应完的O 2与空气中的O 2也可将H 2SO 3氧化，造成测定结果偏低(答案合理即可)题型三 在工业制备中的应用3．NF 3具有很高的蚀刻速率和选择性，因此NF 3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体。

在1个标准大气压下，NF 3的沸点为－129.0 ℃，能与空气中的水蒸气反应生成HF 、NO 和HNO 3。

NF 3可通过如下方法制备：(1)气—气反应：在常温下将OF 2与干燥的空气混合即得NO 2和NF 3。

①原料OF 2中氧元素的化合价为________。

②已知反应中每消耗1 mol N 2转移7 mol 电子，配平反应：________OF 2＋________N 2＋________O 2===________NO 2＋________NF 3。

反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(2)气—固反应：由于气—气反应容易腐蚀设备，研究人员提出用气—固反应制备NF 3。

气—固反应包括如下两个步骤：(NH 4)3AlF 6＋6F 2===2NF 3＋8HF ＋NH 4AlF 4NH 4AlF 4＋3F 2===NF 3＋4HF ＋AlF 3①气—固反应的总化学方程式为_______________________________________________________，若有0.5 mol (NH 4)3AlF 6完全氧化，则可制得NF 3________L(标准状况)。

②若要制备1.5 mol NF 3，共有________mol 电子发生转移。

(3)电解法：NF 3的电解制备工艺已经比较成熟，国外一些公司均采用电解熔融NH 4F ·x HF 的方法制备NF 3。

①电解过程中阳极反应式为___________________________。

②阳极上的主要副产物为________(不考虑产物与电极材料间的反应)。

解析：(1)①由于氟的非金属性强于氧，氟和氧成键时共用电子对偏向氟，因此OF 2中氧元素呈＋2价，同理知NF 3中氮元素的化合价为＋3价。

②根据题意知OF 2＋N 2＋O 2―→NO 2＋NF 3，设当有1 mol N 2反应时，生成 NO 2 x mol ，NF 3 y mol ，根据N 原子守恒得x ＋y ＝2，根据得失电子守恒得4x ＋3y ＝7，联立解得x ＝y ＝1，由此可知反应的化学方程式为6OF 2＋4N 2＋O 2===4NO 2＋4NF 3，反应中氧化剂是OF 2和O 2，还原剂是N 2，两者的物质的量之比为7∶4。

(2)①消去中间产物NH 4AlF 4，将已知的两个化学方程式相加得总反应方程式为(NH 4)3AlF 6＋9F 2===3NF 3＋12HF ＋AlF 3，当有0.5 mol (NH 4)3AlF 6完全氧化可得1.5 mol NF 3，在标准状况下的体积为33.6 L 。

②由总反应方程式可知，制备3 mol NF 3，共转移18 mol 电子，因此制备1.5 mol NF 3，共有9 mol 电子发生转移。

(3)①阳极上发生氧化反应，因此NF 3是NH ＋4在阳极被氧化所得，电极反应式为NH ＋4－6e －＋3F －===NF 3↑＋4H ＋。

②阳极上能发生氧化反应的微粒还有F －，F －发生氧化反应后得F 2。

答案：(1)①＋2价 ②6 4 1 4 4 7∶4(2)①(NH 4)3AlF 6＋9F 2===3NF 3＋12HF ＋AlF 333．6 ②9(3)①NH ＋4－6e －＋3F －===NF 3↑＋4H ＋ ②F 2。