高中化學(xué)必修1：微專題五　“守恒思想”在氧化還原反應(yīng)中的兩大應(yīng)用

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE1一、氧化還原反應(yīng)方程式的配平1.氧化還原反應(yīng)方程式配平的基本原則(1)得失電子守恒：氧化劑和還原劑得失電子總數(shù)相等，化合價(jià)升高總數(shù)＝化合價(jià)降低總數(shù)。(2)質(zhì)量守恒：反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變。(3)電荷守恒：離子反應(yīng)前后，陰、陽離子所帶電荷總數(shù)相等。2.氧化還原反應(yīng)方程式配平的一般步驟(1)標(biāo)價(jià)態(tài)：寫出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，標(biāo)出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的元素化合價(jià)。eq\o(C,\s\up6(0))＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3(濃)→eq\o(N,\s\up6(＋4))O2↑＋eq\o(C,\s\up6(＋4))O2↑＋H2O(2)列變化：標(biāo)出反應(yīng)前后元素化合價(jià)的變化。(3)求總數(shù)：依據(jù)得失電子守恒，使化合價(jià)升高和降低的總數(shù)相等。(4)配化學(xué)計(jì)量數(shù)：用觀察法配平其他物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。C＋4HNO3(濃)→4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(5)查守恒：檢查電荷是否守恒，原子個(gè)數(shù)是否守恒，配平后，把箭頭改成雙線，標(biāo)注反應(yīng)條件。C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up7(△))4NO2↑＋CO2↑＋2H2O(1)配平氧化還原反應(yīng)方程式的關(guān)鍵是正確標(biāo)出元素化合價(jià)，找準(zhǔn)“1分子”氧化劑中元素化合價(jià)降低總數(shù)，“1分子”還原劑中元素化合價(jià)升高總數(shù)，在計(jì)算時(shí)，切記不要忽略氧化劑、還原劑中變價(jià)原子的個(gè)數(shù)。(2)對(duì)于一種元素的化合價(jià)既升高又降低的反應(yīng)和分解反應(yīng)中的氧化還原反應(yīng)可采用逆向配平法，即先確定生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，再確定反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。(3)對(duì)于殘缺方程式，即某些反應(yīng)物或生成物(一般為化合價(jià)不發(fā)生變化的水、酸、堿等)的化學(xué)式未寫出，配平時(shí)不僅要配平化學(xué)計(jì)量數(shù)，還要寫出未知物質(zhì)的化學(xué)式，其方法是先配平含變價(jià)元素物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，再通過比較反應(yīng)物和生成物，觀察增、減的原子或離子數(shù)，從而確定未知物并配平。1.配平下列氧化還原反應(yīng)方程式：(1)__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4=__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2(SO4)3＋__H2O。(2)__NaNO2＋__HI=__NO↑＋__I2＋__NaI＋__H2O。(3)__KClO3＋__HCl(濃)=__KCl＋__ClO2↑＋__Cl2↑＋__H2O。(4)__S＋__KOH(濃)eq\o(=,\s\up7(△))__K2S＋__K2SO3＋__H2O。(5)__NHeq\o\al(＋,4)＋__O2=__NOeq\o\al(－,2)＋__H2O＋__eq\x()。[答案](1)21081258(2)242122(3)242212(4)36213(5)23224H＋2.配平下列氧化還原反應(yīng)方程式：(1)__LiCoO2＋__H2SO4＋__H2O2=__Li2SO4＋__CoSO4＋__O2↑＋__H2O。(2)__NaClO＋__Ag＋__eq\x()=__AgCl＋__NaOH＋__O2↑。(3)__ClOeq\o\al(－,3)＋__Fe2＋＋__H＋=__Cl－＋__Fe3＋＋__H2O。(4)__MnOeq\o\al(－,4)＋__C2Oeq\o\al(2－,4)＋__H＋=__Mn2＋＋__CO2↑＋__H2O。[答案](1)2311214(2)442H2O441(3)166163(4)251621083.亞硫酸鈉和碘酸鉀在酸性溶液中發(fā)生以下反應(yīng)：__Na2SO3＋__KIO3＋__H2SO4=__Na2SO4＋__K2SO4＋__I2＋__H2O(1)配平上面的氧化還原反應(yīng)方程式。(2)若反應(yīng)中有5mol電子轉(zhuǎn)移，則生成的碘單質(zhì)是____mol。[答案](1)5215111(2)0.5[解析](1)反應(yīng)中各元素化合價(jià)的變化：S元素由Na2SO3中的＋4價(jià)升高為SOeq\o\al(2－,4)中的＋6價(jià)，共升高2，I元素由KIO3中的＋5價(jià)降低為I2中的0價(jià)，共降低10，化合價(jià)變化值的最小公倍數(shù)為10，故Na2SO3的化學(xué)計(jì)量數(shù)為5，I2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1，再由質(zhì)量守恒配平方程式：5Na2SO3＋2KIO3＋H2SO4=5Na2SO4＋K2SO4＋I(xiàn)2＋H2O。(2)由方程式可知，5molNa2SO3反應(yīng)轉(zhuǎn)移10mol電子，生成1molI2，故若反應(yīng)中有5mol電子轉(zhuǎn)移，則生成的碘單質(zhì)是0.5mol?；蜻@樣解：碘元素的化合價(jià)由＋5價(jià)變?yōu)?價(jià)，生成1mol碘單質(zhì)時(shí)轉(zhuǎn)移10mol電子，若反應(yīng)中有5mol電子轉(zhuǎn)移，則生成的碘的物質(zhì)的量＝eq\f(5mol,10)＝0.5mol。4.某一反應(yīng)體系中有N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3五種物質(zhì)：(1)將上述物質(zhì)分別填入下面對(duì)應(yīng)的橫線上，組成一個(gè)未配平的化學(xué)方程式：＋____→____＋____＋____＋H2O(2)反應(yīng)物中發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)是____________，被還原的元素是__________。(3)反應(yīng)中1mol氧化劑________(填“得到”或“失去”)______mol電子。(4)請(qǐng)將反應(yīng)物的化學(xué)式及配平后的系數(shù)填入下列相應(yīng)的位置中：eq\x()________＋eq\x()________＋→……[答案](1)FeSO4HNO3Fe(NO3)3Fe2(SO4)3N2O↑(2)FeSO4N(3)得到4(4)24FeSO430HNO3[解析](1)所給的物質(zhì)組合中，HNO3中氮元素化合價(jià)位于最高價(jià)，具有強(qiáng)氧化性，可知HNO3為反應(yīng)物中的一種，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物為N2O，另一反應(yīng)物應(yīng)具有還原性，分析可知為FeSO4，對(duì)應(yīng)生成物為Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3，故發(fā)生的反應(yīng)為HNO3＋FeSO4→N2O↑＋Fe2(SO4)3＋Fe(NO3)3＋H2O。(2)還原劑FeSO4發(fā)生氧化反應(yīng)，HNO3中化合價(jià)降低的為N元素，被還原。(3)反應(yīng)物FeSO4中鐵元素的化合價(jià)從＋2→＋3，HNO3中氮元素化合價(jià)從＋5→＋1，HNO3是氧化劑，故1mol氧化劑參加反應(yīng)，得到4mol電子。(4)配平步驟標(biāo)出反應(yīng)前后化合價(jià)發(fā)生變化的元素的化合價(jià)：eq\o(Fe,\s\up6(＋2))SO4＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(Fe,\s\up6(＋3))2(SO4)3＋eq\o(Fe,\s\up6(＋3))(NO3)3＋eq\o(N,\s\up6(＋1))2O↑＋H2O。根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等及硫原子守恒，確定氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的系數(shù)：FeSO4＋HNO3→8Fe2(SO4)3＋8Fe(NO3)3＋3N2O↑＋H2O。配平其他物質(zhì)：24FeSO4＋30HNO3=8Fe2(SO4)3＋8Fe(NO3)3＋3N2O↑＋15H2O。5.(2019·菏澤調(diào)研)雙氧水是一種高效綠色消毒劑，在生活中常用作人體消毒，下列是有關(guān)雙氧水的性質(zhì)的描述，請(qǐng)回答：針對(duì)以下A～D四個(gè)涉及H2O2的反應(yīng)(未配平)，填寫下列空白：A.Na2O2＋HCl→H2O2＋NaClB.Ag2O＋H2O2→Ag＋O2↑＋H2OC.H2O2→O2↑＋H2OD.H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH→K2CrO4＋K2SO4＋H2O(1)H2O2僅體現(xiàn)氧化性的反應(yīng)是______(填字母)，該反應(yīng)的配平方程式系數(shù)為：____________。(2)H2O2既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性的反應(yīng)是________(填字母)。[答案](1)D3、1、10、2、3、8(2)C相關(guān)鏈接由氧化還原反應(yīng)體系中的物質(zhì)書寫反應(yīng)方程式的步驟解題步驟解題注意事項(xiàng)第一步：分析物質(zhì)的氧化性及還原性根據(jù)化合價(jià)把元素化合價(jià)高的微粒及元素化合價(jià)低的微粒分成兩類，并比較氧化性微粒的氧化性強(qiáng)弱及還原性微粒的還原性強(qiáng)弱第二步：書寫反應(yīng)的主體反應(yīng)物及產(chǎn)物依據(jù)“兩強(qiáng)生兩弱原理”，把氧化性強(qiáng)的微粒與還原性強(qiáng)的微粒作為反應(yīng)物，把氧化性弱的微粒與還原性弱的微粒作為生成物第三步：配平反應(yīng)主體物質(zhì)的系數(shù)根據(jù)得失電子守恒配平主體物質(zhì)的系數(shù)第四步：配平其他物質(zhì)的系數(shù)根據(jù)原子守恒、電荷守恒配平其他物質(zhì)的系數(shù)二、氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算1.計(jì)算依據(jù)(1)化合價(jià)升高總數(shù)＝化合價(jià)降低總數(shù)(得失電子守恒)(2)各元素原子個(gè)數(shù)相等(質(zhì)量守恒)(3)對(duì)于離子反應(yīng)，反應(yīng)前后電荷相等(電荷守恒)(4)氧化劑得到電子總數(shù)＝還原劑失去電子總數(shù)2.計(jì)算步驟(1)找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(2)找準(zhǔn)元素化合價(jià)變化值。(3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和化合價(jià)變化值列出等式。n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值＝n(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值3.計(jì)算類型(1)計(jì)算參加反應(yīng)的氧化劑或還原劑的量。(2)求氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比。(3)確定反應(yīng)前后某一元素的價(jià)態(tài)變化。(4)求電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。6.(2018·周口市期末)化工廠常用濃氨水檢驗(yàn)管道是否漏氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cl2＋8NH3=6NH4Cl＋N2，當(dāng)有10.65gCl2消耗時(shí)，被氧化的氨的物質(zhì)的量為()A.0.1mol B.0.2molC.0.3mol D.0.4mol[答案]A[解析]n(N2)＝eq\f(1,3)n(Cl2)＝eq\f(1,3)×eq\f(10.65g,71g·mol－1)＝0.05mol。所以被氧化的氨的物質(zhì)的量n(NH3)＝2n(N2)＝2×0.05mol＝0.1mol。7.在一定條件下，PbO2與Cr3＋反應(yīng)，產(chǎn)物是Cr2Oeq\o\al(2－,7)和Pb2＋，則與1molPbO2反應(yīng)所需Cr3＋的物質(zhì)的量為()A.1.0mol B.0.75molC.eq\f(2,3)mol D.1.5mol[答案]C[解析]PbO2→Pb2＋，Pb元素的化合價(jià)從＋4價(jià)降低到＋2價(jià)，1molPbO2反應(yīng)時(shí)得到2mol電子，Cr3＋→Cr2Oeq\o\al(2－,7)，Cr元素的化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋6價(jià)，1molCr3＋反應(yīng)時(shí)失去3mol電子，設(shè)1molPbO2反應(yīng)所需Cr3＋的物質(zhì)的量為a，則根據(jù)得失電子守恒可知，a×3＝1mol×2，解得a＝eq\f(2,3)mol。8.一定條件下硝酸銨受熱分解的化學(xué)方程式為5NH4NO3=2HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反應(yīng)中被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為()A.5∶3B.5∶4C.1∶1D.3∶5[答案]A[解析]NHeq\o\al(＋,4)中的氮元素的化合價(jià)由－3價(jià)升高到0價(jià)被氧化，NOeq\o\al(－,3)中的氮元素的化合價(jià)由＋5價(jià)降低到0價(jià)被還原，化學(xué)方程式中4個(gè)N2中有5個(gè)N是由－3價(jià)的N化合價(jià)升高得到的，有3個(gè)N是由＋5價(jià)的N化合價(jià)降低得到的，被氧化與被還原的氮原子數(shù)之比為5∶3。9.(2019·四川鄰水實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)已知在堿性溶液中可發(fā)生如下反應(yīng)：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2ROeq\o\al(n－,4)＋3Cl－＋5H2O。則ROeq\o\al(n－,4)中R的化合價(jià)是()A.＋3B.＋4C.＋5D.＋6[答案]D(化學(xué)計(jì)量數(shù)為3)，因此R元素的化合價(jià)由＋3升高到＋6價(jià)(化學(xué)計(jì)量數(shù)為2)，由此判斷D正確(另解可以根據(jù)電荷守恒快速判斷n＝2，進(jìn)而確定R的化合價(jià)為＋6價(jià))。10.硫代硫酸鈉可作為脫氯劑，已知25.0mL0.100mol·L－1的Na2S2O3溶液恰好把224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl2完全轉(zhuǎn)化為Cl－，則S2Oeq\o\al(2－,3)將轉(zhuǎn)化為()A.S2－B.SC.SOeq\o\al(2－,3)D.SOeq\o\al(2－,4)[答案]D[解析]設(shè)Na2S2O3中硫元素的化合價(jià)由＋2價(jià)升高到m，根據(jù)得失電子守恒得eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)×2×1＝0.025L×0.100mol·L－1×2×(m－2)，解得m＝＋6。11.水熱法制備納米顆粒Y(化合物)的反應(yīng)為3Fe2＋＋2S2Oeq\o\al(2－,3)＋O2＋aOH－=Y＋S4Oeq\o\al(2－,6)＋2H2O，下列有關(guān)說法不正確的是()A.a＝4B.Y的化學(xué)式為Fe2O3C.S2Oeq\o\al(2－,3)是還原劑D.每32gO2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol[答案]B[解析]Y為化合物，根據(jù)電荷守恒可知，6－4－a＝－2，解得a＝4，故A正確；根據(jù)原子守恒可知，Y為Fe3O4，故B錯(cuò)誤；因S2Oeq\o\al(2－,3)中S元素的化合價(jià)升高，則S2Oeq\o\al(2－,3)是還原劑，故C正確；32gO2的物質(zhì)的量為1mol，每有1molO2參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol×2×2＝4mol，故D正確。12.將磁性氧化鐵放入稀硝酸中可發(fā)生如下反應(yīng)：3Fe3O4＋28HNO3(稀)=9Fe(NO3)x＋NO↑＋14H2O，下