2021高三化学鲁科版教师用书-第7讲氧化还原反应方程式的配平、书写及计算-含解析

第7讲 氧化还原反应方程式的配平、书写及计算

[考纲要求] 1.掌握常见氧化还原反应方程式的配平。2.掌握常见氧化还原反应的相关计算。3.理解质量守恒定律。

考点一 氧化还原反应方程式的配平方法

类型一 直接型氧化还原反应方程式的配平

配平化学方程式：

H 2S ＋HNO 3―→S ↓＋NO ↑＋H 2O

分析：配平步骤如下

第一步：标变价

H 2S －2＋H N ＋5O 3―→S 0↓＋N ＋2

O ↑＋H 2O

第二步：列得失

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，NO 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。

[题组训练·解题探究]

1．(1) HCl(浓)＋ MnO 2=====△ Cl 2↑＋ MnCl 2＋ H 2O

(2) KI ＋ KIO 3＋ H 2SO 4=== I 2＋ K 2SO 4＋ H 2O

(3)MnO－4＋H＋＋Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋H2O

答案：(1)4111 2

(2)51333 3

(3)21610258

2．(1)S＋KOH===K2S＋K2SO3＋H2O

(2)P4＋KOH＋H2O===K3PO4＋PH3

答案：(1)3621 3

(2)2933 5

类型二缺项型氧化还原反应方程式的配平

缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱。

(1)配平方法

先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。

(2)补项原则

条件补项原则

酸性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O(氧)补H2O(水)

碱性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－

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：

NaBiO3＋Mn2＋＋______―→Na＋＋Bi3＋＋______＋______。

分析：(1)由溶液显紫色可推知有MnO－4生成，确定变价元素物质的化学计量数：

化合价分析如下：

Bi(＋5→＋3)2× 5(化学计量数5配在NaBiO3和Bi3＋前)

Mn(＋2→＋7)5×2(化学计量数2配在Mn2＋和MnO－4前)

(2)利用原子守恒确定缺项物质及其他物质的化学计量数。

5NaBiO3＋2Mn2＋＋______―→5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO－4＋______。

(3)据补项原则，在酸性条件下，方程式左边多O，故应补H＋，而方程式右边少O，故应补H2O，再根据原子守恒配平H＋和H2O之前的化学计量数：

5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO－4＋7H2O。

[题组训练·解题探究]

3．(1)ClO－＋Fe(OH)3＋________===Cl－＋FeO2－4＋

H2O

(2)MnO－4＋H2O2＋________===Mn2＋＋O2↑＋H2O

(3)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：Al2O3、C、N2、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。

＋＋―→AlN＋

答案：(1)324OH－32 5

(2)256H＋258

(3)Al2O33C N223CO

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：先使得失电子数配平，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。

“四步模型法”突破信息型氧化还原反应方程式的书写

[建立模型]

步骤要求，解析

第1步：列物质

氧化剂＋还原剂→氧化产物＋还原产物

第1步中只写出氧化还原方程式中氧化剂，还原剂，氧化产物，还原

产物；除了教材中要求学生掌握的常见物质变化外，陌生氧化还原方

程式总会在题中给出相应信息推出产物：如化合价变化、物质变化等第2步：平电子根据电子得失守恒配平所列物质

第3步：平电荷

根据电荷守恒配平所列物质，当电荷量不相等时，酸性环境补充氢离

子，碱性环境补充氢氧根离子，总的原则是只能补充电解质中含有的

离子

第4步：平原子根据原子守恒配平方程式

写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应，该反应的离子方程式是__________________。

解析：第1步：MnO2＋HSO－3―→Mn2＋＋SO2－4

第2步：Mn 降低2价，S 升高2价故在MnO 2，HSO －3前系数均为1：

MnO 2＋HSO －3―→Mn 2＋＋SO 2－4

第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H ＋使电荷守恒：MnO 2＋HSO －3＋H ＋―→Mn 2＋＋SO 2－4

第4步：根据原子守恒在方程式右边加1个H 2O ：MnO 2＋HSO －3＋H ＋===Mn 2＋＋SO 2－4＋

H 2O

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

________________________________________________________________________。 解析： 第1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↑。

第2步：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前面配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3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4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 。 [集训] (1)[2017·全国卷Ⅰ，27(2)(6)]Li 4Ti 5O 12和LiFePO 4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO 3，还含有少量MgO 、SiO 2等杂质)来制备。工艺流程如下：

①“酸浸”后，钛主要以TiOCl 2－4形式存在，写出相应反应的离子方程式

________________________________________________________________________。 ②写出“高温煅烧②”中由FePO 4制备LiFePO 4的化学方程式

________________________________________________________________________。

(2)[2016·全国卷Ⅰ，27(4)]＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO 3将废液中的Cr 2O 2－7还

原成Cr 3＋，该反应的离子方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)[2016·全国卷Ⅱ，26(2)]联氨(又称肼，N 2H 4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。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)(2015·全国卷Ⅱ)将ClO2通入KI和H2SO4的混合液中，发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(5)(2016·浙江高考)向无色酸性H2SO3溶液中加入I2的KI溶液(棕红色)，得到无色溶液(酸性变强)，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

(6)(2016·四川高考)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，铬元素被还原为＋3，该反应的化学方程式是

________________________________________________________________________。

(7)(2016·江苏高考)一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH－4(B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)－4，其离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(8)(2015·山东高考)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

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(9)(2014·全国卷Ⅱ)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，该反应的离子方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案：(1)①FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl2－4＋2H2O②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4高温,2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑

(2)Cr2O2－7＋3HSO－3＋5H＋===2Cr3＋＋3SO2－4＋4H2O

(3)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O

(4)2ClO2＋10I－＋8H＋===5I2＋4H2O＋2Cl－

(5)H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI

(6)K2Cr2O7＋3H2O2＋4H2SO4===Cr2(SO4)3＋3O2↑＋K2SO4(7)2Fe2＋＋BH－4＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B(OH)－4

(8)2Co(OH)3＋4H＋＋SO2－3===SO2－4＋2Co2＋＋5H2O

(9)PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－

氧化还原反应型离子方程式的书写流程

(1)找出反应粒子：通过氧化还原反应中元素价态的变化，找出发生氧化还原反应的微粒。

(2)正确预测产物：依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。

(3)配平变价微粒：应用最小公倍数法确定得失电子的数目，配平含变价元素的相关物质。

(4)确定缺项物质：根据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是H2O、OH－还是H＋。

(5)整体元素配平：通过观察法确定所有物质的化学计量数。

(6)三查检验验证：检查物质拆分是否正确，电荷、质量是否守恒。

考点二氧化还原反应的计算方法——电子守恒法

题组一两元素之间得失电子守恒问题

1．24 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．＋2B．＋3

C．＋4D．＋5

B[由题目中指出被还原的元素是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＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024 L×0.05 mol·L－1×(6－4)＝0.02 L×0.02 mol·L－1×2×(6－n)解得n＝3。]

题组二多元素之间得失电子守恒问题

2．Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物中n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法不正确的是()

A．反应中Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物

B．参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7

C．产物n[Cu(NO3)2]∶n(CuSO4)＝1∶2

D．1 mol Cu2S参加反应时有10 mol电子转移

C[分析反应可知，Cu2S中Cu、S化合价均升高，Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物，A项正确；1 mol Cu2S失去10 mol电子，D项正确；设参加反应的Cu2S为1 mol，生成的NO为x mol，根据电子守恒：x＋3x＝10，x＝2.5，n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶(2.5＋2.5＋2)＝1∶7，B项正确；根据铜守恒，n[Cu(NO3)2]∶n(CuSO4)＝1∶1，C项错误。] 题组三氧化还原滴定中的计算

3．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。

准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，

用0.100 0 mol·L－1碘的标准溶液滴定。反应原理为：2S2O2－3＋I2===S4O2－6＋2I－

(1)滴定至终点时，溶液颜色的变化：__________。

(2)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为____________mL 。

产品的纯度为(设Na 2S 2O 3·

5H 2O 相对分子质量为M )__________。 解析： (1)用淀粉作指示剂，用碘的标准溶液滴定，终点时碘稍过量点，则溶液变蓝。

(2)滴定管内液面由0.00 mL 至18.10 mL ，则消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL 。 根据关

系式：2S 2O 2－3～I 2得，n (S 2O 2－3)＝2×18.10×10－3 L ×0.1 000 mol·

L －1＝3.620×10－3 mol ，故产品的纯度为 3.620×10－3 mol ×M g·mol －1W g ×100%＝3.620×10－3M

W

×100% 。 答案： (1)由无色变蓝色，半分钟内不褪色

(2)18.10 3.620×10－3M

W

×100% 4．某硫酸厂为测定沸腾炉中所得气体中SO 2的体积分数，取280 mL(已折算成标准状况)气体样品与足量Fe 2(SO 4)3溶液完全反应后，用0.020 00 mol/L K 2Cr 2O 7标准溶液滴定至终点，

消耗K 2Cr 2O 7溶液25.00 mL 。已知：Cr 2O 2－7＋Fe 2＋＋H ＋―

→Cr 3＋＋Fe 3＋＋H 2O(未配平)。 (1)SO 2通入Fe 2(SO 4)3溶液中，发生反应离子方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)沸腾炉中所得气体中SO 2的体积分数为__________。

解析： (1)SO 2中S 为＋4价，被氧化成＋6价，产物为SO 2－4，Fe 3＋被还原成Fe 2＋，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 (SO 2)×2＝n (Cr 2O 2－7)×6＝0.020 00 mol/L ×0.025 L ×6＝0.003

mol ，n (SO 2)＝0.001 5 mol ，体积分数为12.00%。

答案： (1)SO 2＋2Fe 3＋＋2H 2O===SO 2－4＋2Fe 2＋＋4H ＋ (2)12.00%

1．[2019·全国卷Ⅱ，26(2)]以重晶石(BaSO 4)为原料，可按如下工艺生产立德粉：

在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为________________________。回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将

其转化为CO 2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为________________。

解析： 由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS 溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知，在回转炉中BaSO 4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS 和CO ；生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO ，即CO 与H 2O 反应生成CO 2和H 2。

答案： BaSO 4＋4C =====900～1 200 ℃

BaS ＋4CO ↑

CO ＋H 2O===CO 2＋H 2

2．[2019·全国卷Ⅲ，26(1)(2)]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe 、Al 、Mg 、Zn 、Ni 、Si 等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：

(1)“滤渣1”含有S 和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________________。

(2)“氧化”中添加适量的MnO 2的作用是________。

解析： (1)硫化锰矿中硅元素主要以SiO 2或不溶性硅酸盐形式存在，则“滤渣1”的主要成分为S 和SiO 2(或不溶性硅酸盐)。结合“滤渣1”中含S ，可知“溶浸”时MnO 2与MnS 在酸性条件下发生氧化还原反应生成MnSO 4和S ，根据化合价升价法可配平该反应。(2)“溶浸”后溶液中含Fe 2＋，“氧化”中加入的适量MnO 2能将Fe 2＋氧化为Fe 3＋。

答案： (1)SiO 2(不溶性硅酸盐) MnO 2＋MnS ＋2H 2SO 4===2MnSO 4＋S ＋2H 2O

(2)将Fe 2＋氧化为Fe 3＋

3．[2017·全国卷Ⅰ，27(6)]已知FePO 4沉淀――→Li 2CO 3、H 2C 2O 4高温煅烧

LiFePO 4，写出该反应的化学方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析： 反应物为FePO 4、Li 2CO 3、H 2C 2O 4，生成物有LiFePO 4，铁元素的化合价降低，则H 2C 2O 4中碳元素的化合价升高，产物为CO 2，配平。

答案： 2FePO 4＋Li 2CO 3＋H 2C 2O 4=====高温

2LiFePO 4＋H 2O ↑＋3CO 2↑

4．(1)[2017·全国卷Ⅲ，27(1)]FeO·

Cr 2O 3＋Na 2CO 3＋NaNO 3高温,Na 2CrO 4＋Fe 2O 3＋CO 2↑＋NaNO 2

上述反应配平后FeO·

Cr 2O 3与NaNO 3的系数比为 ________________________________________________________________________。 该步骤不能使用陶瓷容器，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：首先标出变价元素的化合价，分析价态变化可知：1 mol FeO·Cr2O3失去7 mol 电子，1 mol NaNO3得到2 mol电子，则由得失电子守恒可知二者系数比应为2∶7，该步骤中主要反应的反应物中有Na2CO3，而陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融时反应，故不能使用陶瓷容器。

答案：2∶7陶瓷在高温下会与Na2CO3反应

5．[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(N2H4)，反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨的反应中，氮元素的化合价由氨分子中的－3价升高到联氨分子中－2价，氯元素的化合价由次氯酸钠中的＋1价降低到－1价，根据化合价升高与降低总数相等和原子守恒配平化学方程式为NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O。

答案：NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O