高考一轮复习第四课第3讲:氧化还原反应方程式的配平学案
展开氧化还原反应方程式的配平
1.配平原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤
(1)一般方法:从左向右配。
(2)步骤:即
3.氧化还原反应配平的特殊技巧
(1)从右向左配平法
适用范围:此法最适用于某些物质(如硝酸、浓硫酸的反应)部分参加氧化还原反应的类型。
例如:Cu + HNO3(浓)— Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
分析:由于HNO3在反应中有两个作用即酸性和氧化性,因此如按照一般的方法从左向右配的话比较麻烦,但如采用从右向左配平法的方法,这个问题显得很简单。
(2)整体总价法(零价法)
适用范围:在氧化还原反应中,一种反应物中有两种或两种以上的元素化合价发生变化,或几种不同物质中的元素化合价经变化后同存在于一种产物中,把该物质当成一个“整体”来考虑,可令该物质中各元素的化合价均为零,然后计算出各元素化合价的升降值,利用化合价升降相等进行配平。
例如:FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2
分析:在FeS2 中Fe的化合价由+2变到+3,S的化合价由−1变到+4,即同一种物质中有两种元素的化合价同时在改变,我们可以用整体总价法,把FeS2当成一个“整体”来考虑。
(3)歧化归一法
适用范围:同种元素之间的歧化反应或归一反应。
技巧:第三种价态元素之前的系数等于另两种元素价态的差值与该价态原子数目的比值。
例如:Cl2 + KOH — KCl + KClO3 + H2O
分析:该反应中,电子转移只发生在氯元素之间,属于歧化反应。Cl的化合价由0变为−1和+5,因此Cl2 的系数为6/2=3,KCl的系数为5,KClO3的系数为1。
(4)单质后配法
适用范围:反应物或生成物中有单质参加或单质生成,如有机物的燃烧都可用此法。
技巧:把游离态的那种元素放在最后来配。
例如:FeS2 + O2 — Fe2O3 + SO2
分析:反应物中有单质O2,我们可以把O元素放在最后来配。首先假定Fe2O3的系数为1,则FeS2的系数为2,那么SO2的系数为4,因此O2的系数为11/2,然后把每种物质前的系数都扩大2倍,即可配平。
(5)待定系数法
技巧:将各种物质的系数分别设为不同的未知数,然后根据质量守恒定律列方程求解最后配平。
总结:从以上示例我们发现,对于同一氧化还原反应,有时可采用不同的方法来配平,也有时用几种方法综合应用。总之,只要我们能掌握以上技巧,配平氧化还原反应方程式会得心应手。
分清氧化还原反应的常见类型
(1)完全氧化还原型
此类反应的特点是还原剂和氧化剂分别为不同的物质,参加反应的氧化剂(或还原剂)全部被还原(或被氧化),有关元素的化合价全部发生变化,例如:4NH3+5O24NO+ 6H2O。
(2)部分氧化还原型
此类反应的特点是还原剂(或氧化剂)只有部分被氧化(或被还原),有关元素的化合价只有部分发生变化,例如:MnO2+ 4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)自身氧化还原型
自身氧化还原反应可以发生在同一物质的不同元素之间,即同一种物质中的一种元素被氧化,另一种元素被还原,该物质既是氧化剂,又是还原剂;也可以发生在同一物质的同种元素之间,即同一种物质中的同一种元素既被氧化又被还原。例如:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O。
(4)归中反应型
此类反应的特点是同一种元素在不同的反应物中有不同的价态(高价、低价),反应后转化成中间价态。例如:
探究讨论
1.U常见化合价有+4和+6。硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生如下分解:
[UO2(NO3)2]―→UxOy+NO2↑+O2↑(未配平)
将气体产物收集于试管中并倒扣于盛水的水槽中,气体全部被吸收,水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是
A.UO2 B.2UO2·UO3
C.UO3 D.UO2·2UO3
【解析】由题意知气体产物全部被吸收,即二者与水完全反应生成HNO3,发生反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3,根据原子守恒及NO2与O2的物质的量之间的关系,将[UO2(NO3)2]改写成UO3·2NO2·eq \f(1,2)O2,故生成的铀的氧化物为UO3。
【答案】C
2.已知:Ⅰ.高锰酸钾在不同条件下发生的反应如下:
+5e−+8H+Mn2++4H2O
+3e−+2H2OMnO2↓+ 4OH−
+e− (溶液呈绿色)
Ⅱ.在下列反应中,产物K2SO4和S的物质的量之比为3∶2
_______KMnO4+_______K2S+______ _______K2MnO4 +_______K2SO4+_______S↓+_______
下列说法不正确的是
A.高锰酸根离子被还原的产物受溶液酸碱性的影响
B.化学方程式中反应物缺项为H2SO4,配平后系数为12
C.化学方程式中产物缺项为H2O,配平后系数为12
D.用石墨电极电解中性高锰酸钾溶液,在阴极可以得到MnO2
【答案】B
【解析】A.H元素化合价由+1价降低到0价,被还原,故A错误;B.生成氢气,H元素化合价降低,H2为还原产物,在HCN中碳为+2价,CO中的碳也为+2价,则CaCN2中的碳为+4价,故CaCN2为氧化产物,故B正确;C.因HCN中的碳元素化合价升高,氢元素的化合价降低,则HCN既是氧化剂又是还原剂,故C错误;D.HCN中碳为+2价,CO中的碳也为+2价,则CO不是氧化产物,故D错误;故选B。
3.物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸反应,若HNO3被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是
A.1∶4B.1∶5C.2∶3D.2∶5
【解析】根据得失电子守恒法求解。设锌的物质的量为2 ml,HNO3的物质的量为5 ml ,生成N2O的物质的量为x(被还原的HNO3的物质的量为2x)。该反应中化合价变化情况:Zn→Zn2+ (价差为2),2→N2O(价差为8),则由化合价升降相等,可得 x× 8 =2 ml ×2,解得x=0.5 ml,则被还原的HNO3的物质的量(2x)为1 ml,未被还原的HNO3的物质的量为4 ml。故反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比是1∶4。
【答案】A
好题精做
1.(2020·沈阳城郊重点中学联合体高一质检)下列氧化还原反应所标出的电子转移情况中没有错误的是( )
A.+2H2O
B.+2HNO3+9H2O
C.
D.+3H2O+KCl
答案 A
解析 Mn元素的化合价由+4降低为+2价,得到2e-,Cl元素的化合价由-1升高为0价,失去2×e-,故A正确;硝酸铵中铵根的N元素的化合价由-3升高为0价,失去5×3e-,硝酸铵中硝酸根的N元素的化合价由+5降低为0,得到3×5e-,故B错误;I元素的化合价由0降低为-1价,得到2×e-,S元素的化合价由+4升高为+6,失去2e-,不是O元素失电子,故C错误;氯酸钾中的Cl元素的化合价由+5降低为0价,得到5e-,HCl中Cl元素的化合价由-1升高为0价,失去5×e-,故D错误。
【考点】 氧化还原反应电子转移的表示方法
【题点】 氧化还原反应电子转移的表示方法正误判断
2.(2019·西安市长安区一中调研)下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )
A.
B.===2NaOH+H2↑
C.
D.
答案 C
解析
【考点】 氧化还原反应电子转移的表示方法
【题点】 氧化还原反应电子转移的表示方法正误判断
3.已知铜在常温下能被稀HNO3溶解,反应为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(1)请将上述反应改写成离子方程式:_______________________________________________。
(2)上述反应中,被还原的物质是_____________________________________(填化学式,下同),元素化合价升高被氧化生成的产物是_______________________________________________。
(3)用双线桥法标出该反应的电子转移情况:_________________________________________。
答案 (1)3Cu+8H++2NOeq \\al(-,3)===3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)HNO3 Cu(NO3)2
(3)+4H2O
解析 在3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O反应中,HNO3和Cu(NO3)2溶于水且电离,应写成离子形式,故改写后的离子方程式为3Cu+8H++2NOeq \\al(-,3)===3Cu2++2NO↑+4H2O。(2)反应中N元素的化合价降低,HNO3被还原,还原产物为NO,Cu元素的化合价升高,Cu被氧化为Cu2+,即氧化产物是Cu(NO3)2。(3)根据化合价升高总数=化合价降低总数=转移电子总数=6,可知电子转移情况如下:
+4H2O。
4.(2019·北京东城区期末)下列变化过程发生还原反应的是( )
A.SO2→H2SO3
B.HCl→Cl2
C.N2→NH3
D.Fe(OH)2→Fe(OH)3
答案 C
解析 SO2→H2SO3,元素的化合价不变,不发生氧化还原反应,故A错误;HCl→Cl2,Cl元素的化合价升高,发生氧化反应,故B错误;N2→NH3,N元素的化合价降低,发生还原反应,故C正确;Fe(OH)2→Fe(OH)3,Fe元素的化合价升高,发生氧化反应,故D错误。
5.下列关于氧化还原反应的说法正确的是( )
A.肯定有一种元素被氧化,另一种元素被还原
B.某元素从化合态变成游离态,该元素一定被还原
C.在反应中不一定所有元素的化合价都发生变化
D.在氧化还原反应中非金属单质一定是被还原
答案 C
解析 氧化还原反应可能发生在同种元素之间,A项错误;元素从化合态变成游离态,化合价可能升高也可能降低,B项错误;只要有元素化合价发生变化,即发生了氧化还原反应,不一定所有元素的化合价都发生变化,C项正确;非金属元素既有正价又有负价,单质在反应过程中化合价可能升高也可能降低,不能确定被氧化还是被还原,D项错误。
【考点】 氧化还原反应
【题点】 氧化还原反应的理解
6.在反应中,X元素的原子将电子转移给Y元素的原子,则下列说法正确的是( )
①元素X被氧化 ②元素Y被氧化 ③元素X发生还原反应 ④元素Y发生还原反应
A.①② B.③④ C.②③ D.①④
答案 D
解析 根据题意知,X元素的原子失去电子,X元素化合价升高,被氧化,发生氧化反应;而Y元素的原子得到电子,Y元素化合价降低,被还原,发生还原反应。
【考点】 氧化还原反应
【题点】 氧化还原反应的理解
7.(2020·淄博一中高一调研)化学实验中若使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,则可不再向环境排放该种有害物质。在如图所示有编号的反应中,属于氧化还原反应的有( )
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
答案 A
解析 ①Na2Cr2O7中Cr显+6价,CrCl3中Cr显+3价,Cr的化合价降低,反应①属于氧化还原反应;②中Cr的化合价都显+3价,化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应;③中Cr的化合价都显+3价,没有化合价的改变,不属于氧化还原反应;④CrCl3中Cr显+3价,Na2CrO4中Cr显+6价,化合价发生改变,属于氧化还原反应;⑤Cr的价态都是+6价,没有化合价发生变化,不属于氧化还原反应;⑥Cr的化合价由+6价―→+3价,化合价降低,属于氧化还原反应,因此属于氧化还原反应的是①④⑥,故选项A正确。
【考点】 氧化还原反应
【题点】 氧化还原反应的判断
8.下列氧化还原反应中电子转移数目及方向都正确的是( )
A.eq \(=====,\s\up7(MnO2))2KCl+3O2↑
B.
C.
D.+2H2O===H2SO4+2HBr
答案 B
解析 A项,Cl得到电子,O失去电子,该反应转移12e-,图中转移电子数目不正确,错误;B项,Fe得到电子,I失去电子,该反应转移2e-,正确;C项,F得到电子,O失去电子,该反应转移4e-,图中箭头的方向标反了,错误;D项,Br得到电子,S失去电子,该反应转移2e-,图中箭头的方向标反了,错误。
【考点】 氧化还原反应电子转移的表示方法
【题点】 氧化还原反应电子转移的表示方法正误判断
9.(2020·哈三中第一模块考试)下列化学反应中溴元素仅被氧化的是( )
A.2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
B.Br2+2NaI===2NaBr+I2
C.3Br2+6NaOHeq \(=====,\s\up7(△))5NaBr+NaBrO3+3H2O
D.HBr+NaOH===NaBr+H2O
答案 A
解析 溴化钠中溴元素化合价升高被氧化,选项A符合;溴单质中溴元素化合价降低被还原,选项B不符合;溴单质既被氧化生成溴酸钠,又被还原生成溴化钠,选项C不符合;反应属于中和反应,各元素化合价不变,不属于氧化还原反应,选项D不符合。
10.化学反应按照不同的分类方法,可以分为化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应,也可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。有下列反应:
①CO2+Ceq \(=====,\s\up7(高温))2CO
②Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up7(△))2CuO+H2O+CO2↑
③2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O
④2CO+O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2
⑤3Fe+4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4+4H2
⑥CuO+COeq \(=====,\s\up7(△))Cu+CO2
⑦2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2H2↑+O2↑
⑧CO2+H2O===H2CO3
(1)其中属于化合反应的有________(填序号,下同),属于置换反应的有____。
(2)在化学反应前后元素的化合价没有变化的是______。
(3)上述反应中,既是分解反应,又是氧化还原反应的是____。
(4)上述反应中,既是溶液中的离子反应,又是氧化还原反应的是____。
(5)根据你的理解,氧化还原反应的实质是__________。
答案 (1)①④⑧ ⑤ (2)②⑧ (3)⑦ (4)③ (5)电子转移
解析 化学反应的基本类型中,复分解反应不是氧化还原反应;置换反应一定是氧化还原反应;化合反应和分解反应,若元素化合价有变化则是氧化还原反应,若元素化合价无变化则是非氧化还原反应。离子反应是否属于氧化还原反应也是根据元素的化合价在反应前后是否发生改变来判断。
【考点】 氧化还原反应的判断
【题点】 氧化还原反应的判断、氧化还原反应与四个基本反应类型的关系
11.用双线桥法标出下列(1)~(4)反应电子转移的方向和数目,用单线桥法标出下列(5)~(6)反应电子转移的方向和数目。
(1)2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl+3O2↑
(2)Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O
(3)2H2O2eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2H2O+O2↑
(4)S+2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))3SO2↑+2H2O
(5)4NH3+6NOeq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))6H2O+5N2
(6)C+2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))CO2↑+2SO2↑+2H2O
答案
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
【考点】 氧化还原反应电子转移的表示方法
【题点】 氧化还原反应电子转移的表示方法
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