高考專題氧化還原反應(yīng)考點四電子守恒思想巧解氧化還原反應(yīng)相關(guān)計算講義高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)

高考專題：氧化還原反應(yīng)[考綱要求]1.了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。2.了解常見的氧化還原反應(yīng)。3.掌握常見氧化還原反應(yīng)的配平和有關(guān)計算。考點四電子守恒思想巧解氧化還原反應(yīng)相關(guān)計算[要點細化]1．氧化還原反應(yīng)中：氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。利用守恒思想，可以拋開繁瑣的反應(yīng)過程，可不寫化學(xué)方程式，不追究中間反應(yīng)過程，只要把物質(zhì)分為始態(tài)和終態(tài)，從得電子與失電子兩個方面進行整體思維，便可迅速獲得正確結(jié)果。注意：解這類試題時，注意不要遺漏某個氧化還原反應(yīng)。2．電子守恒法解題模板（1）n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)。（2）多步反應(yīng)得失電子守恒問題，涉及的氧化還原反應(yīng)也多，數(shù)量關(guān)系較為復(fù)雜，始終抓住失電子總數(shù)等于得電子總數(shù)這一關(guān)系[例題引領(lǐng)]【例題呈現(xiàn)1】現(xiàn)有24

mL濃度為0.05

mol·L－1的Na2SO3溶液恰好與20

mL濃度為0.02

mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化為Na2SO4，則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價為(

)A．＋2

B．＋3

C．＋4

D．＋5【解析】設(shè)元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價為＋n【套模板】n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)0.02

mol·L－1×0.020

L×2×(6－n)＝0.05

mol·L－1×0.024

L×(6－4)，解得n＝3。答案：B【鞏固練1】向含有1molFeCl2的溶液中通入0.2molCl2，再加入0.1molX2O72-酸性溶液，使溶液中的Fe2+全部恰好氧化，并使X2O72-還原為Xn+，則n的值為（

）A．2

B．3

C．4

D．0【解析】得失電子守恒思想?！咎啄０濉縩(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)n(e-)得=0.2mol×2×1+0.1mol×2×(6-n)；n(e-)失=1mol×1×1，即：0.2mol×2×1+0.1mol×2×(6-n)=1mol×1×1。

得：n=3答案：B【鞏固練2】Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4，而NaClO被還原為NaCl，若反應(yīng)中Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16，則x的值為（

）

A．2

B．3

C．4

D．5本題考查在氧化還原反應(yīng)中利用得失電子守恒進行相關(guān)的計算?！咎啄０濉縩(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)16×1×2＝1×x×eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(6－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,x)))))，x＝5。【鞏固練3】某強氧化劑XO(OH)eq\o\al(＋,2)可被Na2SO3還原。如果還原1.2×10－3molXO(OH)eq\o\al(＋,2)需用30mL0.1mol·L－1的Na2SO3溶液，那么X元素被還原后的物質(zhì)可能是()A．XOB．X2O3C．X2OD．X【解析】由題意知，S元素由＋4價→＋6價，假設(shè)反應(yīng)后X的化合價為＋x價，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)目相等?！咎啄０濉縩(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)＝n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價－低價)1.2×10－3mol×1×(5－x)＝0.03L×0.1mol·L－1×1×(6－4)，解得x＝0，所以X元素被還原后的物質(zhì)是X。答案D【例題呈現(xiàn)2】取xg銅鎂合金完全溶于濃硝酸中，反應(yīng)過程中硝酸被還原只產(chǎn)生8960mL的NO2氣體和672mL的N2O4氣體(均已折算為標準狀況)，在反應(yīng)后的溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液，生成沉淀質(zhì)量為17.02g。則x等于()A．8.64B．9.20C．9.00D．9.44【解析】反應(yīng)流程為eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Mg,Cu))eq\o(→,\s\up7(濃HNO3))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Mg2＋、Cu2＋\o(→,\s\up7(NaOH))\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(MgOH2,CuOH2)),NO2、N2O4))一個鎂原子失去2e-，會結(jié)合2個OH-生成Mg(OH)2，銅亦如此。因此OH－的物質(zhì)的量等于鎂、銅失去電子的物質(zhì)的量，等于濃HNO3得電子的物質(zhì)的量，即：n(OH－)＝eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)×1＋eq\f(0.672L,22.4L·mol－1)×2×1＝0.46mol所以xg＝17.02g－0.46mol×17g·mol－1＝9.20g。答案：B【鞏固練1】足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68LO2(標準狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是()A．60mLB．45mLC．30mLD．15mL【解析】由題意可知，Cu失去的電子數(shù)與O2得到的電子數(shù)相等。即答案A[典題演練]1．(2019·北京，10)下列除雜試劑選用正確且除雜過程不涉及氧化還原反應(yīng)的是()選項物質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))除雜試劑AFeCl2溶液(FeCl3)Fe粉BNaCl溶液(MgCl2)NaOH溶液、稀HClCCl2(HCl)H2O、濃H2SO4DNO(NO2)H2O、無水CaCl2[解析]A項，F(xiàn)e粉將溶液中的Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，涉及氧化還原反應(yīng)；B項，Mg2＋與NaOH溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀，多余的NaOH用稀鹽酸中和，兩個反應(yīng)均不涉及氧化還原反應(yīng)；C項，Cl2能溶于水并與水發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能用水除去Cl2中的HCl；D項，NO2與水反應(yīng)生成HNO3和NO，涉及氧化還原反應(yīng)。答案B2．(2017·天津理綜，3)下列能量轉(zhuǎn)化過程與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是()A．硅太陽能電池工作時，光能轉(zhuǎn)化成電能B．鋰離子電池放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能C．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時，電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能D．葡萄糖為人類生命活動提供能量時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能[解析]A項，硅太陽能電池工作時，發(fā)生光電效應(yīng)，使光能轉(zhuǎn)化成電能，與氧化還原反應(yīng)無關(guān)；B項，鋰離子電池放電時，正極和負極分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能；C項，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時，陰極和陽極分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，使電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能；D項，葡萄糖在酶的作用下發(fā)生氧化還原等一系列反應(yīng)的同時為人類生命活動提供能量，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。答案A3．(2019·浙江4月選考，6)反應(yīng)8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl，被氧化的NH3與被還原的Cl2的物質(zhì)的量之比為()A．2∶3B．8∶3C．6∶3D．3∶2[解析]該氧化還原反應(yīng)用雙線橋法表示為，可知實際升價的N原子為2個，所以2個NH3被氧化，同時Cl2全部被還原，觀察計量數(shù)，Cl2為3個，因而被氧化的NH3與被還原的Cl2的物質(zhì)的量之比為2∶3。答案A4．氧化還原反應(yīng)中，水的作用可以是氧化劑、還原劑、既是氧化劑又是還原劑、既非氧化劑又非還原劑等。下列反應(yīng)與Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr相比較，水的作用不相同的是()A．2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑B．4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3C．BrCl＋H2O=HCl＋HBrOD．2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑[解析]已知B、C、D項反應(yīng)中，水既不是氧化劑也不是還原劑，A中水是氧化劑。答案A5．根據(jù)表中信息判斷，下列選項正確的是()序號反應(yīng)物產(chǎn)物①KMnO4、H2O2、H2SO4K2SO4、MnSO4……②Cl2、FeBr2FeCl3、FeBr3③MnOeq\o\al(－,4)……Cl2、Mn2＋……A.第①組反應(yīng)的其余產(chǎn)物只有O2B．第②組反應(yīng)中Cl2與FeBr2的物質(zhì)的量之比可能為1∶2C．第③組反應(yīng)中生成1molCl2，轉(zhuǎn)移電子10molD．氧化性由強到弱的順序為MnOeq\o\al(－,4)＞Cl2＞Fe3＋＞Br2[解析]根據(jù)原子守恒，產(chǎn)物中還應(yīng)有H2O，故A錯誤；由MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋知，反應(yīng)③的另一反應(yīng)物為HCl，則生成1molCl2，轉(zhuǎn)移2mol電子，故C錯誤；在反應(yīng)②中Br－沒有被Cl2氧化，即Cl2先氧化Fe2＋，則氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3＋，故D錯誤。答案B6．向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至過量，觀察到有沉淀(CuI)生成，且溶液變?yōu)樽厣?。再向反?yīng)后的混合物中不斷通入SO2氣體，溶液逐漸變成無色。下列有關(guān)分析中正確的是()A．上述實驗條件下，物質(zhì)的氧化性：Cu2＋＞SO2＞I2B．在SO2與I2反應(yīng)中得到的還原產(chǎn)物為H2SO4C．通入SO2后溶液逐漸變成無色，體現(xiàn)了SO2的漂白性D．滴加KI溶液時，每轉(zhuǎn)移2mole－會生成2molCuI沉淀[解析]由題干信息可知，向CuSO4溶液中加入KI溶液時發(fā)生反應(yīng)：，當轉(zhuǎn)移2mole－時生成2molCuI沉淀，故D項正確；向反應(yīng)后的混合物中再通入SO2氣體，又發(fā)生反應(yīng)：I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI②，該反應(yīng)中SO2作還原劑，體現(xiàn)了SO2的還原性，得到的還原產(chǎn)物是HI，故B、C均不正確；根據(jù)氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性可知，反應(yīng)①中氧化性：Cu2＋＞I2，反應(yīng)②中I2將SO2氧化，說明氧化性：I2＞SO2，故A項錯誤。答案D7．工業(yè)廢水中含有的Cr2Oeq\o\al(2－,7)和CrOeq\o\al(2－,4)會對水體產(chǎn)生很大的危害，這種工業(yè)廢水必須凈化處理。一種處理含鉻廢水的工藝流程如下：CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(①酸化))Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)eq\o(→,\s\up7(Fe2＋),\s\do5(②還原))Cr3＋eq\o(→,\s\up7(調(diào)pH至4),\s\do5(③沉淀))Cr(OH)3↓下列說法不正確的是()A．①中，酸化后發(fā)生反應(yīng)為2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2OB．②中，反應(yīng)的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶1C．③中，所得沉淀Cr(OH)3中含有Fe(OH)3D．③中調(diào)pH所用物質(zhì)可以是NH3或Fe2O3[解析]酸化后，2CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O正向移動，橙色加深，A項正確；②中Cr元素的化合價降低，F(xiàn)e元素的化合價升高，反應(yīng)的離子方程式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，可知氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶6，B項錯誤；③中Fe3＋在pH＝4時會以氫氧化物形式沉淀，則③中所得沉淀Cr(OH)3中含有Fe(OH)3，C項正確；①中酸化后，溶液顯強酸性，③中可以選用NH3或Fe2O3與酸反應(yīng)調(diào)節(jié)pH，D項正8．按要求回答下列問題：(1)[2019·全國卷Ⅱ，26(2)①]重晶石在回轉(zhuǎn)爐中900～1200℃條件下，被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇，該過程的化學(xué)方程式為______________________________?；剞D(zhuǎn)爐尾氣中含有有毒氣體，生產(chǎn)上可通過水蒸氣變換反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為CO2和一種清潔能源氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________。(2)[2019·全國卷Ⅲ，26(1)]工業(yè)上可由天然二氧化錳粉和硫化錳礦用硫酸溶浸得硫單質(zhì)和硫酸錳，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。(3)2017·全國卷Ⅲ，27(1)]FeO·Cr2O3＋Na2CO3＋NaNO3eq\o(→,\s\up7(高溫))Na2CrO4＋Fe2O3＋CO2＋NaNO2；上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為________。該步驟不能使用陶瓷容器，原因是__________________________________________________________________。(4)[2017·全國卷Ⅰ，27(6)]已知eq\o(,\s\up7(FePO4),\s\do5(沉淀))eq\o(→,\s\up7(Li2CO3、H2C2O4),\s\do5(高溫煅燒))LiFePO4，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________________________________________________。(5)2016·全國卷Ⅱ，26(2)]實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨(N2H4)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________。[解析](3)首先標出變價元素的化合價，分析價態(tài)變化可知：1molFeO·Cr2O3失去7mol電子，1molNaNO3得到2mol電子，則由得失電子守恒可知二者系數(shù)比應(yīng)為2∶7；該步驟中主要反應(yīng)的反應(yīng)物中有Na2CO3，而陶瓷中含有二氧化硅，二者在熔融時反應(yīng)，故不能使用陶瓷容器。(4)反應(yīng)物為FePO4、Li2CO3、H2C2O4，生成物有LiFePO4，鐵元素的化合價降低，則H2C2O4中碳元素的化合價升高，產(chǎn)物為CO2，配平。(5)次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨的反應(yīng)中，氮元素的化合價由氨分子中的－3價升高到聯(lián)氨分子中－2價，氯元素的化合價由次氯酸鈉中的＋1價降低到－1價，根據(jù)化合價升高與降低總數(shù)相等和原子守恒配平化學(xué)方程式為NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O。答案(1)BaSO4＋4C=BaS＋4CO↑CO＋H2O=CO2＋H2(2)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O(3)2∶7陶瓷在高溫下會與Na2CO3反應(yīng)(4)2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4eq\o(=,\s\up7(高溫))2LiFePO4＋H2O↑＋3CO2↑(5)NaClO＋2NH3=N2H4＋NaCl＋H2O9．按要求回答下列問題：(1)H2O。①寫出并配平濕法制高鐵酸鉀反應(yīng)的離子方程式：_________________________________。②每生成1molFeOeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)移__________mol電子，若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3mol電子，則還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀(K2FeO4)，原因是_____________________________________________________________________________。(2)工業(yè)上從海水中提取單質(zhì)溴可采用如下方法：①向海水中通入Cl2將海水中溴化物氧化，其離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________。②向上述混合液中吹入熱空氣，將生成的溴吹出，用純堿溶液吸收，其化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________________。③將②所得溶液用H2SO4酸化，使NaBr、NaBrO3中的溴轉(zhuǎn)化為單質(zhì)溴，再用有機溶劑提取溴后，還可得到副產(chǎn)品Na2SO4。這一過程可用化學(xué)方程式表示為__________________________________________________________________________________________________。[解析](1)①濕法制備高鐵酸鉀時，F(xiàn)e(OH)3失電子被氧化生成K2FeO4，則ClO－作氧化劑被還原生成Cl－，氫氧化鐵必須在堿性條件下存在，所以該反應(yīng)是在堿性條件下進行，離子方程式為2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O。②由反應(yīng)的離子方程式知每生成1molK2FeO4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為3mol。③低溫下，在高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀，說明相同條件下高鐵酸鉀的溶解度比高鐵酸鈉的溶解度小。(2)①Cl2將海水中的Br－氧化生成Br2。②純堿(Na2CO3)溶液顯堿性，類比Cl2與NaOH溶液的反應(yīng)，可推出Br2在純堿溶液中會發(fā)生歧化反應(yīng)生成溴化物，從③中的溴化物中可知另外生成的是溴酸鹽，COeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為CO2。③在酸性條件下，Br－和BrOeq\o\al(－,3)發(fā)生歸中反應(yīng)生成Br2。答案(1)①2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O②30.15③該溫度下K2FeO4比Na2FeO4的溶解度小(2)①Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－②3Na2CO3＋3Br2=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2(或6Na2CO3＋3Br2＋3H2O=5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3)③5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4=3Br2＋3Na2SO4＋3H2O10．HNO2是一種弱酸，且不穩(wěn)定，易分解生成NO和NO2；它能被常見的強氧化劑氧化；在酸性溶液中它也是一種氧化劑，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋。AgNO2是一種難溶于水、易溶于酸的化合物，試回答下列問題：(1)人體正常的血紅蛋白含有Fe2＋，若誤食亞硝酸鹽(如NaNO2)，則導(dǎo)致血紅蛋白中的Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋而中毒，服用維生素C可解毒。下列敘述不正確的是________________(填字母)。A．亞硝酸鹽被還原B．維生素C是還原劑C．維生素C將Fe3＋還原為Fe2＋D．亞硝酸鹽是還原劑(2)某同學(xué)把新制的氯水加到NaNO2溶液中，觀察到氯水褪色，同時生成NaNO3和HCl，請寫出反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________________。(3)Fe與過量稀硫酸反應(yīng)可以制取FeSO4，若將反應(yīng)所得的酸性溶液中的Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，要求產(chǎn)物純凈，可選用的最佳試劑是________(填字母)。a．Cl2b．Fec．H2O2d．HNO3(4)FeSO4可用于制備一種新型、高效、多功能綠色水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)，氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更強，主要反應(yīng)：2FeSO4＋6Na2O2=2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑①該反應(yīng)中的氧化劑是________，還原劑是_______________________________________。②簡要說明K2FeO4作為水處理劑時所起的作用____________________________________。[解析](1)服用維生素C可以解毒，說明在維生素C作用下Fe3＋又轉(zhuǎn)化為Fe2＋，F(xiàn)e元素化合價降低，被還原，則維生素C具有還原性，而亞硝酸鹽會導(dǎo)致Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，說明亞硝酸鹽具有氧化性，在反應(yīng)中亞硝酸鹽為氧化劑，維生素C是還原劑。(3)Cl2、HNO3都能氧化亞鐵離子，但能引入新的雜質(zhì)；鐵不能氧化亞鐵離子；雙氧水的還原產(chǎn)物是水，不引入雜質(zhì)，所以最佳試劑是雙氧水。(4)該反應(yīng)中Fe元素化合價由＋2價變?yōu)椋?價、O元素化合價由－1價變?yōu)?價、－2價。①得電子化合價降低的反應(yīng)物是氧化劑、失電子化合價升高的反應(yīng)物是還原劑，所以Na2O2是氧化劑，Na2O2、FeSO4是還原劑；②K2FeO4中Fe元素的化合價為＋6價，具有強氧化性，且還原產(chǎn)物鐵離子能水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附性，能吸附除去水中的懸浮雜質(zhì)。答案(1)D(2)NOeq\o\al(－,2)＋Cl2＋H2O=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2Cl－(3)c(4)①Na2O2Na2O2、FeSO4②高鐵酸鉀具有強氧化性，能殺菌消毒，消毒過程中自身被還原為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3膠體能吸附水中懸浮雜質(zhì)而沉降11．工業(yè)上采用酸性高濃度含砷廢水(砷主要以亞砷酸H3AsO3形式存在)提取中藥藥劑As2O3。工藝流程如下：回答下列問題：(1)“沉砷”中所用Na2S的電子式為______________________________________________。(2)已知：As2S3與過量的S2－存在以下反應(yīng)：As2S3(s)＋3S2－(aq)