高中化學(xué)高考備考策略 化學(xué)復(fù)習(xí)難點(diǎn)6-氧化還原反應(yīng)及計(jì)算

一輪復(fù)習(xí)——突破難點(diǎn)化學(xué)復(fù)習(xí)難點(diǎn)6——氧化還原反應(yīng)及計(jì)算

氧化還原反應(yīng)考查的內(nèi)容主要有四大類：一是定性分析氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念；二是有關(guān)氧化還原反應(yīng)的定量計(jì)算；三是配平與書寫氧化還原反應(yīng)方程式；四是在電化學(xué)中的應(yīng)用。后兩類分別在化學(xué)用語與電化學(xué)的難點(diǎn)專題分述訓(xùn)練。本專題重點(diǎn)突破前兩類問題。

一、價(jià)態(tài)分析法解決定性問題——請看上海高考題：

例1．(2023·上海高考21)工業(yè)上將Na2CO3和Na2S以1∶2的物質(zhì)的量之比配成溶液，再通入SO2，可制取Na2S2O3，同時(shí)放出CO2。在該反應(yīng)中(

)

A．硫元素既被氧化又被還原

B．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2

C．每生成1molNa2S2O3，轉(zhuǎn)移4mol電子

D．相同條件下，每吸收10m3SO2就會(huì)放出2.5m3CO2

解析：這是一道以定性分析為主結(jié)合簡單定量計(jì)算的氧化還原反應(yīng)知識(shí)的判斷題，確定各元素的變價(jià)情況是解題關(guān)鍵。由制取Na2S2O3的反應(yīng)原理知：Na2CO3+2Na2S+4SO2==3Na2S2O3+CO2，硫元素顯－2價(jià)的Na2S與顯+4價(jià)的SO2發(fā)生反應(yīng)生成顯+2價(jià)的Na2S2O3，硫元素既被氧化又被還原，選項(xiàng)A正確。氧化劑SO2與還原劑Na2S的物質(zhì)的量之比為2∶1，選項(xiàng)B錯(cuò)。該反應(yīng)生成3molNa2S2O3，轉(zhuǎn)移8mol電子，故每生成1molNa2S2O3，轉(zhuǎn)移8/3mol電子，選項(xiàng)C錯(cuò)。該反應(yīng)中4molSO2參加反應(yīng)會(huì)生成1molCO2，但由于SO2在水中的溶解度遠(yuǎn)大于CO2在水中的溶解度，故相同條件下吸收SO2與放出CO2的體積比應(yīng)大于4∶1，即每吸收10m3SO2后放出CO2的體積應(yīng)小于2.5m3，選項(xiàng)D錯(cuò)。正確答案為A。

例2．(2023·上海高考8)下列反應(yīng)中的氨與反應(yīng)4NH3+5O2→4NO+6H2O中的氨作用相同的是(

)

A．2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑

B．2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2O

C．4NH3+6NO→5N2+6H2O

D．3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

解析：分析題設(shè)反應(yīng)中氮元素的價(jià)態(tài)知NH3是被氧化，選項(xiàng)A與D中的NH3均是從+1價(jià)H變?yōu)?價(jià)H，均被還原，不選。選項(xiàng)B與C中的NH3均是從﹣3價(jià)N變?yōu)?價(jià)N，均被氧化，故正確答案為BC。

二、電子守恒法速解定量計(jì)算——請看上海高考題：

例1．(2023·上海高考22)將O2和NH3的混合氣體448mL通過加熱的三氧化二鉻，充分反應(yīng)后，再通過足量的水，最終收集到44.8mL氣體。原混合氣體中O2的體積可能是(假設(shè)氨全部被氧化；氣體體積均已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)(

)

A．231.5mL

B．268.8mL

C．287.5mL

D．313.6mL

解析：這是一道難度較大的混合物計(jì)算，確定剩余氣體的組成是解題關(guān)鍵。由于涉及氧化還原反應(yīng)原理，所以可以根據(jù)以下化學(xué)方程式計(jì)算，4NH3+5O24NO+6H2O，4NO+3O2+2H2O==4HNO3；也可以根據(jù)電子守恒計(jì)算。由氧化還原反應(yīng)原理知：剩余氣體可能是O2也可能是NO?；旌蠚怏w448mL，即0.02mol(其中O2設(shè)為xmol，NH3設(shè)為ymol)，剩余氣體44.8mL，即0.002mol。

若剩余氣體為O2，氮元素顯－3價(jià)的NH3全部被氧化HNO3，則根據(jù)電子守恒有：(x－0.002)×4=y×8，x+y=0.02，解得x=0.014，y=0.006，V(O2)=313.6mL。

若剩余氣體為NO，氮元素顯－3價(jià)的NH3全部被氧化最終變成顯+5價(jià)的HNO3與顯+2價(jià)的NO，則根據(jù)電子守恒有x×4=(y－0.002)×8+0.002×5，x+y=0.02，解得x=0.01283，y=0.00717，V(O2)=287.5mL。正確答案為CD。

例2．(2023·上海高考16)含有砒霜(As2O3)的試樣和鋅、鹽酸混合反應(yīng)，生成的砷化氫(AsH3)在熱玻璃管中完全分解成單質(zhì)砷和氫氣。若砷的質(zhì)量為1.50mg，則(

)

A．被氧化的砒霜為1.98mg

B．分解產(chǎn)生的氫氣為0.672mL

C．和砒霜反應(yīng)的鋅為3.90mg

D．轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為6×10-3NA

解析：在砒霜和鋅、鹽酸混合反應(yīng)中，As2O3轉(zhuǎn)化為AsH3砷元素的化合價(jià)從+3價(jià)降低﹣3價(jià)，砒霜發(fā)生還原反應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)。由于溫度、壓強(qiáng)未告知，無法準(zhǔn)確求氫氣體積，選項(xiàng)B錯(cuò)。砷的質(zhì)量為1.50mg，n(As)=2×10-5mol，由電子守恒知，n(Zn)×2=2×10-5mol×6，n(Zn)=6×10-5mol，m(Zn)=3.90mg，選項(xiàng)C正確。整個(gè)過程中，砷元素從+3價(jià)降低到﹣3價(jià)，又從﹣3價(jià)升高到0價(jià)，故1molAs轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為2×10-5mol×9=1.8×10-4mol，選項(xiàng)D錯(cuò)。正確答案為C。

感悟：正確分析元素化合價(jià)的變化情況是答好氧化還原反應(yīng)試題的關(guān)鍵。凡是氧化還原反應(yīng)的定性分析題，均與氧化還原反應(yīng)的特征“反應(yīng)前后元素化合價(jià)變化”有關(guān)，離不開元素化合價(jià)升降的分析，然后依據(jù)“升、失、氧；降、得、還”判斷有關(guān)概念的正確與否。凡是氧化還原反應(yīng)的定量計(jì)算題，均與氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)“反應(yīng)過程中有電子轉(zhuǎn)移且電子守恒”有關(guān)，由于電子是微觀的，化合價(jià)變化是直觀的，元素化合價(jià)的升降總數(shù)又與還原劑、氧化劑失得的電子總數(shù)相等，所以仍然離不開元素化合價(jià)升降的分析。計(jì)算時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確判斷元素變價(jià)情況，然后利用電子守恒規(guī)律列出恒等式進(jìn)行正確運(yùn)算。

三、現(xiàn)場體驗(yàn)強(qiáng)化訓(xùn)練近3年各省市高考題：

1．(2023·上海高考18)汽車劇烈碰撞時(shí)，安全氣囊中發(fā)生反應(yīng)10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多1.75mol，則下列判斷正確的是(

)

A．生成40.0LN2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

B．有0.250molKNO3被氧化

C．轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.25mol

D．被氧化的N原子的物質(zhì)的量為3.75mol

2．(2023·上海高考22)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到氣體VL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，過濾，洗滌，灼燒，得到CuO12.0g，若上述氣體為NO和NO2的混合物，且體積比為1﹕1，則V可能為(

)

A．9.0L

B．13.5L

C．15.7L

D．16.8L

3．(2023·福建高考25節(jié)選)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計(jì)算)的方案如下：

(已知：滴定時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2O==H2SO4+2HI)按上述方案實(shí)驗(yàn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)I2溶液25.00mL，該次實(shí)驗(yàn)測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計(jì)算)為

g·L-1。

4．(2023·福建理綜24節(jié)選)二氧化氯(ClO2)是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的CN－氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl－。處理含CN－相同量得電鍍廢水，所需Cl2的物質(zhì)的量是ClO2的____倍。

5．(2023·海南高考6)己知在堿性溶液中可發(fā)生如下反應(yīng)：2R(OH)3+3ClO－+4OH－==2RO4n－+3Cl－+5H2O。則RO4n－中R的化合價(jià)是(

)

A．+3

B．+4

C．+5

D．+6

6．(2023·海南高考16節(jié)選)MnO2可與KOH和KClO3在高溫條件下反應(yīng)，生成K2MnO4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為_____。

7．(2023·海南高考6)將0.195g鋅粉加入到20.0mL的0.100mol·L-1MO2+溶液中，恰好完全反應(yīng)，則還原產(chǎn)物可能是(

)

A．M

B．M2+

C．M3+

D．MO2+

8．(2023·江蘇高考3)下列說法正確的是(

)

A．分子式為C2H6O的有機(jī)化合物性質(zhì)相同

B．相同條件下，等質(zhì)量的碳按a、b兩種途徑完全轉(zhuǎn)化，途徑a比途徑b放出更多熱能

途徑a：CCO+H2CO2+H2O

途徑b：C

CO2

C．在氧化還原反應(yīng)中，還原劑失去電子總數(shù)等于氧化劑得到電子的總數(shù)

D．通過化學(xué)變化可以直接將水轉(zhuǎn)變?yōu)槠?/p>

9．(2023·江蘇高考18節(jié)選)軟錳礦(主要成分MnO2，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣中SO2反應(yīng)可制備MnSO4·H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+SO2=MnSO4

(1)質(zhì)量為17.40g純凈MnO2最多能氧化_____L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)SO2。

(4)準(zhǔn)確稱取0.1710gMnSO4·H2O樣品置于錐形瓶中，加入適量H3PO4和NH4NO3溶液，加熱使Mn2+全部氧化成Mn3+，用c(Fe2+)=0.0500mol·L－1的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(滴定過程中Mn3+被還原為Mn2+)，消耗Fe2+溶液20.00mL。計(jì)算MnSO4·H2O樣品的純度(請給出計(jì)算過程)。

10．(2023·江蘇高考20節(jié)選)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化學(xué)方程式表示：

11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4。60molCuSO4能氧化白磷的物質(zhì)的量是

。

11．(2023·山東高考9)等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應(yīng)，放出NO物質(zhì)的量最多的是(

)

A．FeO

B．Fe2O3

C.FeSO4

D．Fe3O4

12．(2023·山東卷30)離子液體是一種室溫熔融鹽，為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cl7－和AlCl4－組成的離子液體作電解液時(shí)，可在鋼制品上電鍍鋁。

(1)鋼制品接電源的________極，已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)，陰極電極反應(yīng)式為__________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液，則陰極產(chǎn)物為________。

(2)為測定鍍層厚度，用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層，當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子時(shí)，所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。

(3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有________。a．KCl

b．KClO3

c．MnO2

d．Mg

取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物，將其溶于足量稀H2SO4，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3，理由是_______

_(用離子方程式說明)。

13．(2023·全國卷13)已知：將Cl2通人適量KOH溶液，產(chǎn)物中可能有KC1、KClO、KC1O3，且c(Cl－)/c(ClO－)的值與溫度高低有關(guān)。當(dāng)n(KOH)=amol時(shí)，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)

A．若某溫度下，反應(yīng)后c(Cl－)/c(ClO－)=11，則溶液中c(ClO－)/c(ClO3－)=1/2

B．參加反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量等于1/2amol

C．改變溫度，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量ne－的范圍：1/2amol≤ne－≤5/6amol

D．改變溫度，產(chǎn)物中KC1O3的最大理論產(chǎn)量為1/7amol

14．(2023·四川高考7)1.52g銅鎂合金完全溶解于50mL密度為1.40g·mL-1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中，得到NO2和N2O4

的混合氣體1120mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，向反應(yīng)后的溶液中加入1.0mol·L-1NaOH溶液，當(dāng)金屬離子全部沉淀時(shí)，得到2.54g沉淀，下列說法不正確的是(

)

A．該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2︰1

B．該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0mol·L-1

C．NO2和N2O4的混合氣體中，NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%

D．得到2.54沉淀時(shí)，加入NaOH溶液的體積是600mL

15．(2023·重慶高考11節(jié)選)氫能是最重要的新能源。儲(chǔ)氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。(2)NaBH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體，能與水反應(yīng)生成NaBO2，且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，反應(yīng)消耗1molNaBH4時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為

。

(4)一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫(忽略其它有機(jī)物)。

①導(dǎo)線中電子轉(zhuǎn)移方向?yàn)?/p>

。(用A、D表示)

②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為

。

③該儲(chǔ)氫裝置的電流效率η＝

。(η＝生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100%，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位。)

16．(2023·全國I卷)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途?；卮鹣铝袉栴}：

(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后濃縮，再向濃縮液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為____________。

(2)上述濃縮液中含有I－、Cl－等離子，取一定量的濃縮液，向其中滴加AgNO3溶液，當(dāng)AgCl開始沉淀時(shí)，溶液中c(I－)/c(Cl－)為：_____________，已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17。

(3)已知反應(yīng)2HI(g)==H2(g)+I2(g)的△H=+11kJ·mol-1，1molH2(g)、1molI2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收436KJ、151KJ的能量，則1molHI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為________kJ。

(4)Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g)

H2(g)+I2(g)在716K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784

①根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為：___________。

②上述反應(yīng)中，正反