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文檔簡介
第5講氧化還原反應方程式的配平和計算【課標指引】
1.能從物質類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質的轉化路徑。2.能利用得失電子守恒法進行氧化還原反應方程式的配平和計算。3.掌握質量守恒定律及其應用。考點一氧化還原反應方程式的配平考點二氧化還原反應的計算目錄索引
素養(yǎng)發(fā)展進階考點一氧化還原反應方程式的配平必備知識?梳理1.配平氧化還原反應方程式的三個“基本原則”氧化劑
還原劑
升高
降低
種類
個數(shù)
總數(shù)
2.配平氧化還原反應方程式的五個“關鍵步驟”化合價
相等
電荷
【應用示例】實驗室中常用KMnO4固體與濃鹽酸反應制取Cl2,配平該反應的離子方程式:第二步(列得失):5e-e-×2第三步(求總數(shù)):第五步(查守恒):符合原子守恒、電荷守恒和得失電子守恒。
第四步(配系數(shù)):5e-×2e-×2×55e-×2e-×2×5關鍵能力?提升考向1常規(guī)類型方程式的配平例1(高考題節(jié)選)(1)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質。制備過程第一步如下:該步驟的主要反應為FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2↑+NaNO2。上述反應配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的化學計量數(shù)之比為__________。
2∶7(2)酸性條件下,MnO(OH)2將I-氧化為I2:MnO(OH)2+I-+H+→Mn2++I2+H2O(未配平)。配平后的離子方程式為________________________________。MnO(OH)2+2I-+4H+═Mn2++I2+3H2O解析
(1)根據(jù)得失電子守恒和質量守恒,配平可得:2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+7NaNO2,故FeO·Cr2O3與NaNO3的化學計量數(shù)之比為2∶7。(2)I元素由-1價升高到0價,Mn元素由+4價降低到+2價,根據(jù)得失電子守恒可得MnO(OH)2與I-的化學計量數(shù)之比為1∶2,再結合原子守恒和電荷守恒配平:MnO(OH)2+2I-+4H+═Mn2++I2+3H2O。[對點訓練1]
配平下列氧化還原反應方程式。
51333321610258293352122222考向2缺項型方程式的配平例2(1)(2023·北京卷,節(jié)選)“浸銀”時,使用過量FeCl3、HCl和CaCl2的混合溶液作為浸出劑,將Ag2S中的銀以[AgCl2]-形式浸出。將“浸銀”反應的離子方程式補充完整:24Cl-2Fe2+1313H2↑解析
(1)Ag2S中S元素化合價升高,Fe元素化合價降低,根據(jù)得失電子守恒、元素守恒可得,該離子方程式為2Fe3++Ag2S+4Cl-
2Fe2++2[AgCl2]-+S。(2)反應Ⅰ中,Cl元素由-1價升高到+5價,反應物中Cl和O元素的化合價均處于最低價,不能被還原,據(jù)此推知H2O中+1價H元素被還原,則未知產(chǎn)物為H2,結合得失電子守恒和原子守恒配平:NaCl+3H2O
NaClO3+3H2↑。[對點訓練2](高考題節(jié)選)(1)完成NaClO3氧化FeCl2的離子方程式:166H+63H2O2516H+2108H2O考點二氧化還原反應的計算必備知識?梳理1.氧化還原反應的計算——電子守恒法氧化還原反應計算的基本依據(jù)是________得到電子總數(shù)=________失去電子總數(shù)。
氧化劑
還原劑
2.“三步法”巧解氧化還原反應的計算題還原產(chǎn)物
氧化產(chǎn)物
化合價
化合價
【應用示例】實驗室中可用Na2SO3溶液吸收Cl2尾氣,發(fā)生反應:Na2SO3+Cl2+H2O═Na2SO4+2HCl。現(xiàn)有500mL1.0mol·L-1Na2SO3溶液,則最多吸收Cl2的體積為________L(標準狀況)。
11.2解析
第一步:根據(jù)化合價變化,找出“兩劑”“兩產(chǎn)物”:Na2SO3→Na2SO4,S元素化合價升高,則Na2SO3是還原劑,Na2SO4是氧化產(chǎn)物。Cl2→HCl,Cl元素化合價降低,則Cl2是氧化劑,HCl是還原產(chǎn)物。第二步:確定單個粒子得失電子數(shù):Na2SO3→Na2SO4~2e-,Cl2→2HCl~2e-。第三步:根據(jù)得失電子守恒列出關系式:n(Na2SO3)×(6-4)=n(Cl2)×2,代入數(shù)據(jù):0.5
L×1.0
mol·L-1×2=n(Cl2)×2,n(Cl2)=0.5
mol,在標準狀況下的體積為0.5
mol×22.4
L·mol-1=11.2
L。關鍵能力?提升考向1多步相關氧化還原反應的計算例1(2021·山東卷,13改編)實驗室中利用固體KMnO4進行如圖實驗,下列說法錯誤的是(
)A.G與H均為氧化產(chǎn)物B.實驗中KMnO4既是氧化劑也是還原劑C.Mn元素至少參與了3個氧化還原反應D.G與H的物質的量之和可能為0.25molD解析
KMnO4固體受熱分解生成K2MnO4、MnO2和O2,K2MnO4、MnO2均具有氧化性,在加熱條件下都能與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應,反應過程中Cl-被氧化為Cl2,K2MnO4、MnO2被還原為MnCl2,因此氣體單質G為O2,氣體單質H為Cl2,O2和Cl2均為氧化產(chǎn)物,A正確;KMnO4固體受熱分解過程中,Mn元素化合價降低被還原,部分O元素化合價升高被氧化,因此KMnO4既是氧化劑也是還原劑,B正確;含Mn物質的變化:KMnO4→K2MnO4+MnO2,K2MnO4→MnCl2,MnO2→MnCl2,Mn元素化合價均降低,故Mn元素至少參加3個氧化還原反應,C正確;生成1
mol
O2轉移4
mol電子,生成1
mol
Cl2轉移2
mol電子,若KMnO4轉化為MnCl2過程中得到的電子全部是Cl-生成Cl2所失去,則得到氣體的物質的量最大,由2KMnO4~5Cl2可知,n(氣體)max=0.25
mol,但該氣體中一定含有O2,故最終所得氣體的物質的量小于0.25
mol,D錯誤。[對點訓練1]
實驗室中利用潔凈的銅片和濃硫酸進行如圖實驗,經(jīng)檢測所得固體中含有Cu2S和白色物質X,下列說法正確的是(
)A.白色物質X為CuSO4B.NO和Y均為還原產(chǎn)物C.參加反應的濃硫酸中,表現(xiàn)氧化性的占75%D.NO與Y的物質的量之和可能為2molA考向2氧化還原滴定的計算例2(2022·重慶卷,15節(jié)選)電子印制工業(yè)產(chǎn)生的某退錫廢液含硝酸、錫化合物及少量Fe3+和Cu2+等,對其處理的流程如圖。(1)沉淀1的主要成分是SnO2,焙燒時,與NaOH反應的化學方程式為________________________________________。
(2)產(chǎn)品中錫含量的測定稱取產(chǎn)品1.500g,用大量鹽酸溶解,在CO2保護下,先用Al片將Sn4+還原為Sn2+,再用0.1000mol·L-1KIO3標準溶液滴定,以淀粉作指示劑滴定過程中
被還原為I-,終點時消耗KIO3溶液20.00mL。①終點時的現(xiàn)象為_______________________________________________,產(chǎn)生I2反應的離子方程式為______________________________。
②產(chǎn)品中Sn的質量分數(shù)為_______________%。
滴入最后半滴KIO3標準溶液,溶液由無色變?yōu)樗{色,且半分鐘內(nèi)不褪色47.6[對點訓練2](2020·山東卷,20節(jié)選)某FeC2O4·2H2O樣品中可能含有的雜質為Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O,采用KMnO4滴定法測定該樣品的組成,實驗步驟如下:Ⅰ.取mg樣品于錐形瓶中,加入稀硫酸溶解,水浴加熱至75℃。用cmol·L-1的KMnO4溶液趁熱滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色,消耗KMnO4溶液V1mL。Ⅱ.向上述溶液中加入適量還原劑將Fe3+完全還原為Fe2+,加入稀硫酸酸化后,在75℃繼續(xù)用KMnO4溶液滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色,又消耗KMnO4溶液V2mL。樣品中所含H2C2O4·2H2O(M=126g·mol-1)的質量分數(shù)表達式為________________________。
下列關于樣品組成分析的說法,正確的是_______________(填字母)。
A.=3時,樣品中一定不含雜質B.越大,樣品中H2C2O4·2H2O含量一定越高C.若步驟Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足,則測得樣品中Fe元素含量偏低D.若所用KMnO4溶液實際濃度偏低,則測得樣品中Fe元素含量偏高BD素養(yǎng)發(fā)展進階進階1練易錯·避陷阱D進階2練熱點·提素能C
B進階3研真題·明考向4.(2022·遼寧卷,17節(jié)選)取2.50gH2O2產(chǎn)品,加蒸餾水定容至100mL搖勻,取20.00mL置于錐形瓶中,用0.0500mol·L-1酸性KMnO4標準溶液滴定。平行滴定三次,消耗標準溶液體積分別為19.98mL、20.90mL、20.02mL。假設其他雜質不干擾結果,產(chǎn)品中H2O2質量分數(shù)為________。
17%5.(2022·山東卷,18節(jié)選)現(xiàn)有含少量雜質的FeCl2·nH2O,為測定n值進行如下實驗。實驗Ⅰ:稱取m1g樣品,用足量稀硫酸溶解后,用cmol·L-1K2Cr2O7標準溶液滴定Fe2+達終點時消耗VmL(
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