2024届高考化学一轮复习专题2第9讲氧化还原反应方程式的书写与计算能力学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题2第9讲氧化还原反应方程式的书写与计算能力学案，共25页。
氧化还原反应方程式的配平
1．三大配平原则
2．化合价升降法配平五步骤
[示例] __C＋__H2SO4(浓)——__CO2↑＋__SO2↑＋__H2O
步骤：
①标变价：eq \(C,\s\up6(0))＋H2eq \(S,\s\up6(＋6))O4(浓)——eq \(C,\s\up6(＋4))O2↑＋eq \(S,\s\up6(＋4))O2↑＋H2O
②列变化，求总数：＋H2O4(浓)——eq \(C,\s\up6(＋4))O2↑＋eq \(S,\s\up6(＋4))O2↑＋H2O
③配系数：C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
④查守恒：C＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up9(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
3．四种配平技巧
(1)倒配法：适用于氧化剂与还原剂为同一物质时，可以由生成物―→反应物方向配平。如：
(2)补加法：适用于部分被氧化或被还原的物质反应，配平主物质后把未被氧化或未被还原的物质补进，确定最终系数。如：
(3)整体配平法：适合当一种物质中有两种元素化合价升高或降低，需求整个物质的化合价升降数，然后配平。如：
(4)电荷守恒法：适用于离子方程式，当主要物质配平后，利用电荷守恒配平其他物质。如：
给定反应的配平
1．(1)____NaBO2＋____SiO2＋____Na＋____H2===____NaBH4＋____ Na2SiO3
(2)____Fe3O4＋____HNO3(稀)===____Fe(NO3)3＋____NO↑＋____H2O
(3)____MnOeq \\al(－,4)＋____C2Oeq \\al(2－,4)＋____H＋===____Mn2＋＋____CO2↑＋____H2O
(4)____FeS＋____HNO3===____Fe(NO3)3＋____H2SO4＋____NO↑＋____H2O
(5)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3↑
(6)____Fe2＋＋____Cr2Oeq \\al(2－,7)＋____H＋===____Fe3＋＋____Cr3＋＋____H2O
[答案] (1)1 2 4 2 1 2 (2)3 28 9 1 14 (3)2 5 16 2 10 8 (4)1 6 1 1 3 2 (5)2 9 3 3 5 (6)6 1 14 6 2 7
缺项配平
2．(1)eq \x( )LiCO2＋eq \x( )H2SO4＋eq \x( )H2O2===eq \x( )Li2SO4＋eq \x( )CSO4＋eq \x( )O2↑＋eq \x( )____。
(2)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色( Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：
eq \x( )NaBiO3＋eq \x( )Mn2＋＋eq \x( )________===eq \x( )Na＋＋eq \x( )Bi3＋＋eq \x( )______＋eq \x( )______。
(3)将Cu投入一定量的浓硝酸中发生如下反应，生成的NO2与NO的物质的量之比为2∶1。请完成化学方程式：
eq \x( )Cu＋eq \x( )HNO3(浓)===eq \x( )Cu(NO3)2＋eq \x( )NO2↑＋eq \x( )NO↑＋eq \x( )________。
(4)eq \x( )ClO－＋eq \x( )Fe(OH)3＋eq \x( )________===eq \x( )Cl－＋eq \x( )FeOeq \\al(2－,4)＋eq \x( )H2O。
(5)将高锰酸钾逐滴加入硫化钾溶液中发生如下反应，其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。请完成下列化学方程式：
eq \x( )KMnO4＋eq \x( )K2S＋eq \x( )________===eq \x( )K2MnO4＋eq \x( )K2SO4＋eq \x( )S↓＋eq \x( )________。
(6)酸性KMnO4溶液氧化乙醇为乙酸
eq \x( )MnOeq \\al(－,4)＋eq \x( )CH3CH2OH＋eq \x( )____―→eq \x( )Mn2＋＋eq \x( )CH3COOH＋eq \x( )____。
[答案] (1)2 3 1 1 2 1 4 H2O
(2)5 2 14 H＋ 5 5 2 MnOeq \\al(－,4) 7 H2O
(3)5 16 5 4 2 8 H2O
(4)3 2 4 OH－ 3 2 5
(5)28 5 24 KOH 28 3 2 12 H2O
(6)4 5 12 H＋ 4 5 11 H2O
氧化还原反应方程式的配平技巧
(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：
注意：当方程式中主物质缺项时，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。
(4)在有机化合物参与的氧化还原反应方程式的配平中，一般有机化合物中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。
新情境下的氧化还原反应方程式书写
新情境下的氧化还原反应的方程式书写流程
KMnO4能与热的硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式是____________________________________________________
__________________________________________________________________。
[思维流程]
[答案] 2MnOeq \\al(－,4)＋5C2Oeq \\al(2－,4)＋16H＋eq \(=====,\s\up9(△))2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
根据有关情境信息书写
1．根据有关信息，完成下列方程式。
(1)皮革厂的废水中含有一定量的氨氮(以NH3、NHeq \\al(＋,4)形式存在)，NaClO将废水中的NHeq \\al(＋,4)转化为N2，反应的离子方程式为_____________________________
____________________________________________________________________。
(2)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法可用于治理水中硝酸盐的污染。催化反硝化法中，H2能将NOeq \\al(－,3)还原为N2。
上述反应的离子方程式为_________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)Fe的一种含氧酸根FeOeq \\al(2－,4)具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生。该反应的离子方程式是_______________
___________________________________________________________________。
(4)工业上常用硫化碱法制备Na2S2O3。其原理是向碳酸钠和硫化钠物质的量之比为1∶2的混合溶液中通入过量的二氧化硫，经蒸发、结晶，即得硫代硫酸钠。该反应的化学方程式为____________________________________________
___________________________________________________________________。
[答案] (1)3ClO－＋2NHeq \\al(＋,4)===N2↑＋3Cl－＋3H2O＋2H＋
(2)2NOeq \\al(－,3)＋5H2eq \(=======,\s\up9(催化剂))N2＋2OH－＋4H2O
(3)4FeOeq \\al(2－,4)＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O
(4)2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2
2．某反应体系中的物质有：NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。
(1)请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填入以下空格内：
Au2O3＋ ________ ＋ ________→________ ＋ ________ ＋ ________。
(2)反应中，被还原的元素是________，还原剂是________。
(3)当有1ml氧化剂参加反应时，得到氧化产物物质的量是________ml，电子转移数目是________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(4)纺织工业中常用氯气作漂白剂，Na2S2O3可作为漂白后布匹的“脱氯剂”，Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4、NaCl和HCl，则还原剂与氧化剂物质的量之比为________。
[解析] (1)Au2O3为反应物，其产物为Au2O，Au的化合价由＋3价转化成＋1价，可知Au2O3作氧化剂， 则Na2S4O6、Na2S2O3中S元素化合价分别为＋2.5、＋2价，则Na2S2O3为反应物，Na2S4O6为生成物，结合得失电子守恒得反应方程式：Au2O3＋ 4Na2S2O3＋2H2O===2Na2S4O6＋ Au2O＋4NaOH；(2)反应中，Au的化合价由＋3价转化成＋1价被还原，Na2S2O3中S元素化合价由＋2价到产物中＋2.5价，作还原剂；(3)由反应方程式可知1 ml Au2O3反应消耗4 ml Na2S2O3，生成2 ml Na2S4O6，转移电子数为4NA；(4)Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4、NaCl和HCl，根据价态可知氧化剂为氯气，1 ml氯气转化为氯离子得2 ml电子，1 ml Na2S2O3转化为硫酸根离子失去8 ml电子，根据得失电子守恒可知还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶4。
[答案] (1)Na2S2O3 H2O Na2S4O6 Au2O NaOH
(2)Au Na2S2O3
(3)2 4NA
(4)1∶4
根据化工流程书写
3．(2022·宿迁调研)钒能使钢的硬度、耐腐蚀性等性能显著提升。工业上以富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)为原料提取五氧化二钒的工艺流程如下：
(1)在操作①焙烧过程中V2O5转化为可溶性NaVO3，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)焙烧炉中可用Na2CO3代替NaCl与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠。用Na2CO3代替NaCl的优点是____________________________________________。
(3)操作①应控制焙烧温度，若温度过高杂质SiO2不易除去，原因是___________________________________________________________________。
(4)以上流程中应用过滤操作的有________(填操作序号)，操作③后需要加入过量的NH4Cl，从溶解平衡角度分析原因_______________________________。
(5)产品纯度测定：将m g产品溶于足量稀硫酸配成100 mL (VO2)2SO4溶液。取20.00 mL该溶液于锥形瓶中，用a ml·L－1 H2C2O4标准溶液进行滴定，经过三次滴定，达到滴定终点时平均消耗标准溶液的体积为20.00 mL。
资料：VOeq \\al(＋,2)溶液为黄色，VO2＋溶液为蓝色，而五氧化二钒则是红色的。
①完成下列滴定过程的离子方程式：
________VOeq \\al(＋,2)＋H2C2O4＋________===________VO2＋ ＋________CO2↑＋________；
②该滴定实验不需要另外加入指示剂，达到滴定终点的现象是__________________________________________________________________；
③产品的纯度为________(用质量分数表示，已知相对分子质量：V2O5 182)。
[解析] 富钒炉渣(主要成分为V2O5、Fe2O3和SiO2等)中加入NaCl并通入O2焙烧，生成NaVO3、Cl2等，水浸后过滤，滤渣为SiO2、Fe2O3，滤液为NaVO3；往滤液中加入NH4Cl和H2SO4，经过 滤可分离出NH4VO3，高温灼烧，即可获得V2O5。(1)在操作①焙烧过程中，V2O5与NaCl、O2反应，转化为可溶性NaVO3，同时生成Cl2等，该反应的化学方程式为2V2O5＋O2＋4NaCleq \(=====,\s\up9(焙烧))4NaVO3＋2Cl2。(2)焙烧炉中可用Na2CO3代替NaCl，与富钒炉渣焙烧制得偏钒酸钠，反应中不含有氯元素，不会生成氯气，则优点是：不会产生污染环境的氯气。(3)操作①应控制焙烧温度，若温度过高，杂质SiO2会转化为Na2SiO3进入操作③的滤液中并在④中生成硅酸等沉淀。(4)由分析可知，以上流程中应用过滤操作的有③和④，操作③后需要加入过量的NH4Cl，从溶解平衡角度分析原因：NH4VO3 (s)NHeq \\al(＋,4)(aq)＋ VOeq \\al(－,3)(aq)，增大NHeq \\al(＋,4)浓度，促进平衡逆向移动，提高VOeq \\al(－,3)沉淀转化率，从而提高产品产率。(5)①VOeq \\al(＋,2)转化为VO2＋ 时，V元素化合价降低1价，H2C2O4转化为CO2时，C元素化合价升高1价，则依据得失电子守恒，可得出关系式：2VOeq \\al(＋,2)～H2C2O4，再依据质量守恒，便可配平，则滴定过程的离子方程式：2VOeq \\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋===2VO2＋ ＋2CO2↑＋2H2O；②该滴定实验前，溶液呈黄色，滴定终点时，溶液呈蓝色，则达到滴定终点的现象是：当滴入最后半滴标准液后，溶液由黄色变为蓝色，且半分钟内不恢复；③由反应可建立关系式：V2O5～2 VOeq \\al(＋,2)～H2C2O4，产品的纯度为eq \f(a ml·L－1×0.02 L×182 g·ml－1,m g×\f(20 mL,100 mL))×100%＝eq \f(1 820a,m)%。
[答案] (1)2V2O5＋O2＋4NaCleq \(=====,\s\up9(焙烧))4NaVO3＋2Cl2
(2)不会产生污染环境的氯气
(3)杂质SiO2会转化成Na2SiO3进入操作③的滤液中并在④中生成硅酸等沉淀
(4)③④ NH4VO3 (s)NHeq \\al(＋,4)＋VOeq \\al(－,3)，增大NHeq \\al(＋,4)浓度，促进平衡逆向移动，提高VOeq \\al(－,3)沉淀转化率，从而提高产品产率
(5)2 2H＋ 2 2 2H2O 当滴入最后半滴标准液后，溶液由黄色变为蓝色，且半分钟内不恢复 eq \f(1 820 a,m)%
电子守恒在化学计算中的应用
1．计算依据
氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得、失电子守恒。
2．守恒法解题的思维流程
在反应3BrF3＋5H2O===9HF＋Br2＋HBrO3＋O2↑中，若有5 ml H2O参加反应，被水还原的溴为 ( )
A．1 ml B．eq \f(2,3) ml
C．eq \f(4,3) ml D．2 ml
[思路点拨]
[答案] C
电子守恒的基本计算
1．(2022·扬州模拟)已知常温下可用C2O3制备Cl2，其反应方程式为C2O3＋HCl―→CCl2＋Cl2↑＋H2O (未配平)，下列叙述错误的是( )
A．氧化产物为Cl2，氧化性：C2O3>Cl2
B．H2O前面的计量数为3
C．HCl在该反应中只表现还原性
D．标准状况下，反应生成22.4 L Cl2时，转移2 ml电子
C [结合得失电子守恒、质量守恒将该反应配平：C2O3＋6HCl===2CCl2＋Cl2↑＋3H2O其中C2O3为氧化剂，HCl为还原剂，CCl2是还原产物，Cl2是氧化产物。A.Cl2是氧化产物，结合氧化还原反应中，氧化剂氧化性>氧化产物氧化性得知，氧化性：C2O3>Cl2，故A正确；B.根据配平的化学反应方程式得知，H2O前面的计量数为3，故B正确；C.只有一部分HCl中的氯离子转化成Cl2，所以HCl还表现出酸性，故C错误；D.生成22.4L Cl2也就是1ml，结合反应方程式得知，转移了2ml电子，故D正确。]
2．(2022·无锡模拟)高铜酸钠(NaCuO2)是黑色难溶于水的固体，具有强氧化性，在中性或碱性环境中稳定，一种制备高铜酸钠的原理为Cu＋NaClO＋NaOH,NaCuO2＋NaCl＋H2O(未配平)。下列说法错误的是( )
A．NaCuO2中铜的化合价为＋3价
B．1 ml ClO－参加反应转移2 ml电子
C．反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶3
D．NaCuO2与稀硫酸反应的离子方程式为CuOeq \\al(－,2)＋4H＋===Cu3＋ ＋2H2O
D [A.NaCuO2中Na为＋1价、O为－2价，则铜的化合价为＋3价，A正确；B.ClO－→ Cl－，氯元素的化合价由＋1价下降到－1价，所以1 ml ClO－参加反应转移2 ml电子，B正确；C.制备高铜酸钠的反应为2Cu＋3NaClO＋2NaOH===2NaCuO2 ＋3NaCl＋H2O，该反应中Cu元素化合价升高，则NaCuO2为氧化产物，Cl元素化合价降低，则NaCl为还原产物，二者的物质的量之比为2∶3，C正确；D.NaCuO2中铜的化合价为＋3价，具有强氧化性，在酸性环境中不稳定，离子方程式为4NaCuO2＋12H＋===4Na＋ ＋ 4Cu2＋＋O2↑＋6H2O，D错误。]
电子守恒在多步反应中的应用
3．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 ml·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
A [根据得失电子守恒可知n(Cu)＝2n(O2)＝2×eq \f(1.68,22.4) ml＝0.15 ml，故n(NaOH)＝2n(Cu)＝0.30 ml，V(NaOH)＝eq \f(0.30,5) L＝60 mL。]
4．某硫酸厂为测定沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数，取280 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用0.020 00 ml/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL。 已知：Cr2Oeq \\al(2－,7)＋Fe2＋＋H＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)。
(1)SO2通入Fe2(SO4)3溶液中，发生反应离子方程式为____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)沸腾炉中所得气体中SO2的体积分数为________(小数点后保留两位)。
[解析] (1)SO2中S为＋4价，被氧化成＋6价，产物为SOeq \\al(2－,4)，Fe3＋被还原成Fe2＋，产物中氧原子数增多，表明反应物中有水，产物中有H＋，仍须用得失电子守恒来配平离子方程式；(2)根据得失电子守恒可知：n(SO2)×2＝n(Cr2Oeq \\al(2－,7))×6＝0.020 00 ml/L×0.025 L×6＝0.003 ml，n(SO2)＝0.001 5 ml，体积分数为12.00%。
[答案] (1)SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋
(2)12.00%
1．(2022·山东等级考，T8)实验室制备KMnO4过程为：①高温下在熔融强碱性介质中用KClO3氧化MnO2制备K2MnO4；②水溶后冷却，调溶液pH至弱碱性，K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2；③减压过滤，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，再减压过滤得KMnO4。下列说法正确的是( )
A．①中用瓷坩埚作反应器
B．①中用NaOH作强碱性介质
C．②中K2MnO4只体现氧化性
D．MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%
D [①由于瓷坩埚易被强碱腐蚀，故不能用瓷坩埚作反应器，A说法不正确；制备KMnO4时为防止引入杂质离子，①中用KOH作强碱性介质，不能用NaOH，B说法不正确；②中K2MnO4既体现氧化性又体现还原性，C说法不正确；根据化合价的变化分析，K2MnO4发生歧化反应生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1，根据Mn元素守恒可知，MnO2中的Mn元素只有eq \f(2,3)转化为KMnO4，因此，MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%，D说法正确。]
2．(2021·山东等级考，T13改编)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验，下列说法错误的是( )
A．G与H均为氧化产物
B．实验中KMnO4只作氧化剂
C．Mn元素至少参与了3个氧化还原反应
D．G与H的物质的量之和不可能为0.25 ml
B [KMnO4固体受热分解生成K2MnO4、MnO2、O2，K2MnO4、MnO2均具有氧化性，在加热条件下能与浓盐酸发生氧化还原反应，反应过程中Cl－被氧化为Cl2，K2MnO4、MnO2被还原为MnCl2，因此气体单质G为O2，气体单质H为Cl2。加热KMnO4固体的反应中，氧元素化合价由－2升高至0被氧化，加热K2MnO4、MnO2与浓盐酸的反应中，氯元素化合价由－1升高至0被氧化，因此O2和Cl2均为氧化产物，故A正确；KMnO4固体受热分解过程中，锰元素化合价降低被还原，部分氧元素化合价升高被氧化，因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂，故B错误；锰元素在反应过程中物质及化合价变化为
，Mn元素至少参加了3个氧化还原反应，故C正确；根据发生的反应：2KMnO4eq \(=====,\s\up9(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑，MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up9(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，K2MnO4＋8HCl(浓)eq \(=====,\s\up9(△))MnCl2＋2KCl＋2Cl2↑＋4H2O,0.1 ml KMnO4最多产生0.05 ml O2、0.15 ml Cl2，所以G与H的物质的量之和不可能为0.25 ml，故D正确。]
3．(2022·江苏选择性考试，T14节选)硫铁化合物(FeS、FeS2等)应用广泛。在弱碱性溶液中，FeS与CrOeq \\al(2－,4)反应生成Fe(OH)3、Cr(OH)3和单质S，其离子方程式为____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[答案] FeS＋CrOeq \\al(2－,4)＋4H2O===Fe(OH)3＋Cr(OH)3＋S＋2OH－
4．(2021·广东选择性考试，T18节选)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示，图中所示致密保护膜为一种氧化物，可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
(1)该氧化物为________。
(2)已知：Ga和Al同族，As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中，As元素的化合价变为＋5价，则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
[解析] (1)由题给芯片制造的刻蚀过程示意图可知，加入H2O2刻蚀液，GaAs逐渐溶解，当H2O2刻蚀液接触AlAs时，反应生成一种致密的氧化膜，由此可知，Ga、As均可溶于H2O2刻蚀液，AlAs中的铝被氧化为致密的Al2O3膜。(2)GaAs与H2O2反应时，As由－3价变为＋5价，O由－1价变为－2价，由氧化还原反应中得失电子守恒规律可知，氧化剂(H2O2)与还原剂(GaAs)的物质的量之比为4∶1。
[答案] (1)Al2O3 (2)4∶1
二氧化氯(ClO2)是一种安全高效的消毒剂，可在极低的浓度下杀灭病毒。ClO2易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐。
自来水用ClO2处理后，有少量ClO2残留在水中，可用碘量法做如下检测(已知ClO2存在于pH为4～6的溶液中，ClOeq \\al(－,2)存在于中性溶液中)：
①取0.50 L水样，加入一定量的碘化钾，用氢氧化钠溶液调至中性，再加入淀粉溶液，溶液变蓝。
②已知：2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI，向①所得溶液中滴加5.00×
10－4 ml·L－1的Na2S2O3溶液至恰好反应，消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
请探究下列问题：
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸，利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠，可较安全地生成ClO2，反应的离子方程式为_______________________________________。
(2)写出①中主要反应的化学方程式为________________________________
_______________________________________________________________。
(3)所取水样中ClO2的浓度为________ mg·L－1。
[解析] (1)H2C2O4被强氧化剂氧化时一般被氧化成CO2，CO2和ClO2同时生成，CO2对ClO2起到稀释作用，符合“安全地生成ClO2”的要求，因此该反应的离子方程式是H2C2O4＋2ClOeq \\al(－,3)＋2H＋===2CO2↑＋2ClO2↑＋2H2O。(2)由题中信息可知，ClOeq \\al(－,2)存在于中性溶液中，所以在中性溶液中ClO2将KI氧化为I2，本身被还原为ClOeq \\al(－,2)，反应的化学方程式是2ClO2＋2KI===2KClO2＋I2。(3)由关系式2ClO2～I2～2Na2S2O3有n(ClO2)＝n(Na2S2O3)＝5.00×10－4 ml·L－1×0.020 0 L＝1.00×10－5 ml，m(ClO2)＝1.00×10－5 ml×67.5 g·ml－1＝6.75×
10－4 g＝0.675 mg，所以在该水样中ClO2的浓度是eq \f(0.675 mg,0.50 L)＝1.35 mg·L－1。
[答案] (1)H2C2O4＋2ClOeq \\al(－,3)＋2H＋===2CO2↑＋2ClO2↑＋2H2O
(2)2ClO2＋2KI===2KClO2＋I2
(3)1.35
课时分层作业(九) 氧化还原反应方程式的书写与计算
1．在酸性条件下，黄铁矿(FeS2)催化氧化的反应方程式为2FeS2＋7O2＋2H2Oeq \(======,\s\up9(催化剂))2Fe2＋＋4SOeq \\al(2－,4)＋4H＋，该反应的物质间转化如图所示。下列分析正确的是( )
A．反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O，Fe(NO)2＋作氧化剂
B．反应Ⅱ中Fe3＋作氧化剂，FeS2被还原
C．酸性条件下，黄铁矿催化氧化中NO作催化剂
D．反应Ⅲ的离子方程式为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋，该反应是氧化还原反应
C [反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O，铁元素的化合价由＋2价到＋3价，化合价升高，Fe(NO)2＋作还原剂，A项错误；反应Ⅱ中Fe3＋作氧化剂，硫元素的化合价升高，FeS2被氧化，B项错误；由题图可以看出，在酸性条件下，黄铁矿催化氧化中NO作催化剂，C项正确；反应Ⅲ的离子方程式为Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋，所含元素的化合价没有发生变化，该反应是非氧化还原反应，D项错误。]
2．废水脱氮工艺中有一种方法是在废水中加入过量NaClO使NHeq \\al(＋,4)完全转化为N2，该反应可表示为2NHeq \\al(＋,4)＋3ClO－===N2＋3Cl－＋2H＋＋3H2O。下列说法中不正确的是( )
A．反应中氮元素被氧化，氯元素被还原
B．还原性NHeq \\al(＋ ,4)> Cl－
C．反应中每生成1个N2，转移3个电子
D．经此法处理过的废水不可以直接排放
C [A.根据反应2NHeq \\al(＋,4)＋3ClO－===N2＋3Cl－＋2H＋＋3H2O，其中N元素化合价从－3价升高到0价，被氧化，Cl元素化合价从＋1价降到－1价，被还原，故A正确；B.根据相关规律，还原性：还原剂>还原产物，反应中，NHeq \\al(＋,4)被氧化，作还原剂，NaClO被还原，其还原产物为Cl－，所以有还原性：NHeq \\al(＋,4)>Cl－，故B正确；C.根据化合价变化，该反应每生成1个N2，转移1×3×2＝6个电子，故C错误；D.该方法处理过的废水含有大量氢离子，呈酸性，需要再处理才能排放，故D正确。]
3．NaNO2是一种食品添加剂，但食用过量可能致癌。酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式为MnOeq \\al(－,4)＋NOeq \\al(－,2)＋―→Mn2＋＋NOeq \\al(－,3)＋H2O(未配平)。下列叙述中正确的是 ( )
A．该反应中NOeq \\al(－,2)被还原
B．反应过程中溶液的pH减小
C．生成1 ml NaNO3需消耗0.4 ml KMnO4
D．中的粒子是OH－
C [配平后的离子方程式为2MnOeq \\al(－,4)＋5NOeq \\al(－,2)＋6H＋===2Mn2＋＋5NOeq \\al(－,3)＋3H2O，由配平的离子方程式可知，A、B、D项错误。]
4．(2022·泰州模拟)实验室模拟工业处理含铬废水，操作及现象如图甲所示，反应过程中铬元素的化合价变化如图乙。已知：深蓝色溶液中生成了CrO3。

下列说法正确的是( )
A．0～5 s过程中，Cr2Oeq \\al(2－,7)发生了氧化还原反应
B．实验开始至30 s，溶液中发生的总反应离子方程式为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋3H2O2＋H2O===2Cr3＋＋3O2↑＋8OH－
C．30～80 s过程中，Cr元素被氧化，可能是溶解的氧气和剩余的H2O2所致
D．80 s时，溶液中含铬微粒主要为Cr2Oeq \\al(2－,7)
C [A.对照图甲和图乙，0～5s过程中Cr元素的化合价仍为＋6价；5～30s过程中Cr元素的化合价由＋6价降为＋3价；30～80 s过程中Cr元素的化合价又由＋3价升高为＋6价。A.0～5 s过程中， Cr2Oeq \\al(2－,7)发生反应生成CrO3，Cr元素都呈＋6价，发生非氧化还原反应，A错误；B.由图乙可知，实验开始至30 s时，K2Cr2O7被还原为Cr3＋，H2O2被氧化生成O2，总反应的离子方程式为Cr2Oeq \\al(2－,7)＋ 3H2O2＋8H＋===2Cr3＋＋7H2O＋3O2↑，B错误；C.30 s时，绿色溶液中主要含有Cr3＋，80 s时黄色溶液中主要含有CrOeq \\al(2－,4)，所以30～80 s过程中，Cr元素被氧化，可能是溶解的氧气和剩余的H2O2所致，C正确；D.Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋，80 s时，在碱性条件下，平衡正向移动，溶液中含铬微粒主要为CrOeq \\al(2－,4)，D错误。]
5．(2022·盐城一模)工业上除去电石渣浆(含CaO)上层清液中的S2－，并制取石膏CaSO4·2H2O的流程如图如下：
下列说法正确的是( )
A．上述流程中，每步转化均涉及氧化还原反应
B．由上述转化过程知，还原性：O2>MnOeq \\al(2－,3)>S2Oeq \\al(2－,3)
C．将0.1 ml上层清液中的S2－转化为SOeq \\al(2－,4)，理论上共需要0.2 ml的O2
D．过程Ⅰ中，反应的离子方程式为2Mn(OH)2＋O2===2MnOeq \\al(2－,3)＋4H＋
C [A.反应中元素的化合价发生改变的反应为氧化还原反应，故上述流程中，MnSO4转化为Mn(OH)2和SOeq \\al(2－,4)转化为CaSO4·2H2O均为非氧化还原反应，即不是每步转化都涉及氧化还原反应，A错误；B.由上述转化过程知， O2可将Mn(OH)2氧化为MnOeq \\al(2－,3)，MnOeq \\al(2－,3)能将S2－氧化为S2Oeq \\al(2－,3)，则有：氧化性：O2>MnOeq \\al(2－,3)>S2Oeq \\al(2－,3)，B错误；C.将0.1 ml上层清液中的S2－转化为SOeq \\al(2－,4)，该过程中S元素失去了0.1 ml×8＝0.8 ml电子，而1 ml O2在反应中需要得到4 ml电子，故理论上共需要eq \f(0.8 ml,4)＝0.2 ml的O2，C正确；D.由于CaO与水反应生成Ca(OH)2，使溶液呈碱性，且Mn(OH)2也需在碱性环境中存在，故过程Ⅰ中，反应的离子方程式为2Mn(OH)2＋O2＋4OH－===2MnOeq \\al(2－,3)＋4H2O，D错误。]
6．以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，含有少量Al2O3)为原料制备铬的工艺流程如图所示：
下列说法错误的是( )
A．焙烧时氧化剂与还原剂的物质的量之比为7∶4
B．滤渣1的主要成分为Fe2O3
C．酸浸时应加入足量稀硫酸
D．转化时发生反应的化学方程式为4Na2CrO4＋6S＋7H2O===4Cr(OH)3＋3Na2S2O3＋2NaOH
C [焙烧时FeO·Cr2O3―→Na2CrO4、Fe2O3，1 ml FeO·Cr2O3失去7 ml电子，1 ml O2得到4 ml电子，根据得失电子守恒知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为7∶4，A项正确；滤渣1为Fe2O3，B项正确；酸浸时加入稀硫酸的目的是除去铝元素，由于Al(OH)3能溶于硫酸，故不能加入足量稀硫酸，C项错误；由流程梳理和得失电子守恒、原子守恒知，D项正确。]
7．(1)过二硫酸H2S2O8及其盐是氧化性比KMnO4还强的氧化剂。有人认为S在其中的化合价为＋7，有人反对。反对的理由是_________________________
____________________________________________________________________，
H2S2O8的结构式可能为_______________________________________________。
过二硫酸铵在酸性溶液中氧化Mn2＋的离子方程式为___________________________________________________________________。
(2)已知二甲肼(C2H8N2)是一种火箭燃料，氧化剂为N2O4，充分燃烧产物无毒。二甲肼在N2O4中完全燃烧的化学方程式为_____________________________
____________________________________________________________________，
46 g N2O4氧化二甲肼的质量为________g。
[答案] (1)S的最高价为＋6价，H2S2O8中有过氧基
5S2Oeq \\al(2－,8)＋2Mn2＋＋8H2O===10SOeq \\al(2－,4)＋2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋
(2)C2H8N2＋2N2O4eq \(=====,\s\up9(点燃))2CO2＋3N2＋4H2O 15
8．五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼用的催化剂等。为回收利用含钒催化剂，研制了一种利用废催化剂(含有V2O5、VOSO4、不溶性硅酸盐)回收V2O5的新工艺流程如下：
已知：①部分含钒物质常温下在水中的溶解性如下表所示：
②VOeq \\al(＋,2)＋2OH－VOeq \\al(－,3)＋H2O
根据有关信息，回答下列问题：
(1)滤液1和滤液2中钒的存在形式相同，其存在形式为_______________________________________________________(填离子符号)。
(2) 在滤渣1中加入Na2SO3和过量H2SO4溶液发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)生成VOeq \\al(＋,2)的反应中消耗1 ml KClO3时转移6 ml 电子，该反应的离子方程式为___________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)Ⅱ步反应的离子方程式为______________________________________
__________________________________________________________________。
[解析] 根据废催化剂的成分及溶解性和流程可知第Ⅰ步V2O5被Na2SO3还原为VO2＋；根据流程，加KClO3的目的是氧化VO2＋生成VOeq \\al(＋,2)；根据溶解性，加入氨水的目的是沉淀VOeq \\al(＋,2)为NH4VO3。
[答案] (1)VO2＋
(2)V2O5＋Na2SO3＋2H2SO4===2VOSO4＋Na2SO4＋2H2O
(3)6VO2＋＋ClOeq \\al(－,3)＋3H2O===6VOeq \\al(＋,2)＋Cl－＋6H＋
(4)VOeq \\al(＋,2)＋2NH3·H2O===NH4VO3↓＋NHeq \\al(＋,4)＋H2O
9．(2022·南京模拟)亚氯酸钠(NaClO2)是一种杀菌漂白剂，可用于棉纺漂白，食品消毒，水处理等，消毒时本身被还原成Cl－。亚氯酸钠晶体的一种生产工艺如下：
已知：①ClO2浓度过高时易发生分解爆炸；
②H2O2受热时易分解。
(1)在“ClO2发生器”中，NaClO3与SO2反应生成ClO2和Na2SO4，该反应的化学方程式为___________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)向“ClO2发生器”中鼓入空气的作用是___________________________
___________________________________________________________________。
(3)“吸收塔”的作用是将反应产生的ClO2转化为NaClO2，在此过程中加入的H2O2作________(填“氧化剂”或“还原剂”)。“吸收塔”中需要控制温度不超过20℃，其原因是_____________________________________________。
(4)若ClO2和NaClO在消毒时均被还原为Cl－，则等质量的ClO2得电子数目是NaClO的________倍(计算结果保留小数点后一位数字)。
(5)向NaOH和NaI溶液中缓慢通入0.28 ml ClO2恰好完全反应，测得反应后溶液中氯和碘的存在形式及物质的量分别为如表所示：
则a为________ml，原溶液中NaOH的物质的量为________ml。
[解析] NaClO3固体中加入稀硫酸溶解，向溶液中通入SO2和空气混合气，NaClO3被SO2还原生成ClO2，ClO2浓度过高时易发生分解爆炸，空气的作用是将ClO2稀释，防止发生爆炸，然后在碱性条件下用过氧化氢还原，过滤得到NaClO2溶液，最终得到NaClO2晶体。(1)在“ClO2发生器”中，NaClO3与SO2反应生成ClO2和Na2SO4，氯元素化合价从＋5价降低到＋4价、硫元素化合价从＋4价升高到＋6价，则该反应的化学方程式为2NaClO3＋SO2===2ClO2＋Na2SO4。(2)ClO2浓度过高时易发生分解爆炸，因此向“ClO2发生器”中通入空气的作用是稀释ClO2，防止爆炸。(3)“吸收塔” 中H2O2的作用是将反应产生的ClO2转化为NaClO2，氯元素化合价从＋4价降低到＋3价被还原，则加入的H2O2作还原剂。H2O2受热时易分解，则“吸收塔”中需要控制温度不超过20 ℃的原因是防止H2O2受热分解。(4)若ClO2和NaClO在消毒时均被还原为Cl－，设ClO2和NaClO质量都为1 g，则ClO2得到电子物质的量为eq \f(1 g,67.5 g/ml)×5＝eq \f(1,13.5) ml，NaClO得到电子物质的量为eq \f(1 g,74.5 g/ml)×2＝eq \f(1,37.25) ml，则等质量的ClO2得电子数目是NaClO的倍数为eq \f(1,13.5)÷eq \f(1,37.25)＝2.8。(5)向NaOH和NaI溶液中缓慢通入0.28 ml ClO2恰好完全反应，结合表中数据、根据得失电子守恒0.28 ml×5＝0.04 ml×2＋6a，a＝0.22 ml，根据电荷守恒，反应后的溶液中n(Na＋)＝0.28 ml＋0.22 ml＝0.5 ml；反应前NaI的物质的量为0.04 ml×2＋0.22＝0.3 ml，根据钠元素守恒，原NaOH的物质的量为0.5 ml－0.3 ml＝0.2 ml。
[答案] (1)2NaClO3＋SO2===2ClO2＋Na2SO4 (2)稀释ClO2，防止爆炸 (3)还原剂 防止H2O2受热分解 (4)2.8 (5)0.22 0.2条件
补项原则
酸性条
件下
反应物缺H(氢)或多O(氧)补H＋生成H2O，反应物少O(氧)补H2O(水)生成H＋
碱性条
件下
反应物缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)生成OH－，反应物少O(氧)补OH－生成H2O
物质
VOSO4
V2O5
NH4VO3
(VO2)2SO4
溶解性
可溶
难溶
难溶
易溶
粒子
Cl－
I2
IOeq \\al(－,3)
物质的量(ml)
0.28
0.04
a