資源簡介

4.2 第2課時　氧化還原反應方程式的配平
【學習目標】
1.掌握氧化還原反應方程式配平的一般方法。
2.根據(jù)化合價變化分析、判斷、理解氧化還原反應的本質。
3.理解氧化還原反應中的電子守恒,能從宏觀與微觀相結合的角度分析與解決實際問題,能正確認識氧化還原反應的價值。
【合作探究】
任務1　氧化還原反應方程式的配平
【新知生成】
1.配平化學方程式:H2S+HNO3S↓+NO↑+H2O,并總結在氧化還原反應方程式配平的過程中應遵循的原則。
步驟 操作 結果
第一步 標變價
第二步 列得失
第三步 求總數(shù)
第四步 配系數(shù)
第五步 查守恒
【答案】H2+↓+O↑+H2O
H2　　+　　HO3
失去2e-↓　　　　　 ↓得到(5-2)e-
　　　　　　　　　　　O
　　　H2　　+　　O3
失去2e-×3↓　　　　　 ↓得到3e-×2
　　　　　　　　　　　　　O
3H2S+2HNO33S↓+2NO↑+4H2O
在氧化還原反應方程式配平的過程中,應遵循以下原則:(1)得失電子守恒。氧化劑和還原劑得失電子總數(shù)相等,化合價升高總數(shù)=化合價降低總數(shù);(2)質量守恒。反應前后原子的種類和個數(shù)不變;(3)電荷守恒。離子反應前后,所帶電荷總數(shù)相等。
歸納總結
配平氧化還原反應方程式的一般步驟
【核心突破】
典例1　配平下列方程式:
①　　　　KI+　　　　KIO3+　　　　H2SO4　　　　I2+　　　　K2SO4+　　　　H2O
②　　　　S+　　　　KOH　　　　K2S+　　　　K2SO3+　　　　H2O
【答案】①5　1　3　3　3　3?、?　6　2　1　3
典例2　完成并配平如下離子方程式:
　　　　ClO-+　　　　Fe(OH)3+　　　　　　　Cl-+　　　　Fe+　　　　H2O
【答案】3　2　4OH-　3　2　5
歸納總結
配平的基本技能
(1)全變從左邊配:氧化劑、還原劑中某元素化合價是全變的,一般從左邊反應物著手配平。
(2)自變從右邊配:自身氧化還原反應(包括分解、歧化)一般從右邊著手配平。
(3)缺項配平法:先將得失電子數(shù)配平,再觀察兩邊電荷。若反應物這邊缺正電荷,一般加H+,生成物一邊加水;若反應物這邊缺負電荷,一般加OH-,生成物一邊加水,然后進行兩邊電荷數(shù)配平。當方程式中有多個缺項時,應根據(jù)化合價的變化找準氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物。
　　訓練1　配平化學方程式:KMnO4+HClKCl+MnCl2+Cl2↑+H2O
【答案】2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
【解析】①標變價:寫出反應物和生成物的化學式,標出有化合價變化的元素的化合價。
KO4+H——KCl+Cl2+↑+H2O
②列得失:列出物質反應前后元素化合價的變化值。
KO4+H——KCl+Cl2+↑+H2O
↓5　　　　　　　　　　　 　↑2
③求總數(shù),配系數(shù):將化合價升高總數(shù)和化合價降低總數(shù)的最小公倍數(shù)定為電子轉移總數(shù)。依據(jù)電子守恒,確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的系數(shù)。
2KO4+H——KCl+2Cl2+5↑+H2O
　↓5×2　　　　　　　　　　　　↑2×5
④觀察法,最后定:用觀察法配平其他物質的化學計量數(shù),配平后,把單線改成等號。
2KO4+16H2KCl+2Cl2+5↑+8H2O
⑤查個數(shù),遵守恒:利用守恒三原則,檢查是否配平。
訓練2　配平下列氧化還原反應方程式:
(1)　　　　P4+　　　　KOH+　　　　H2O　　　　K3PO4+　　　　PH3↑
(2)　　　　Mn+　　　　H2O2+　　　　　　　Mn2++　　　　O2↑+　　　　H2O
【答案】(1)2　9　3　3　5　(2)2　5　6H+　2　5　8
任務2　利用電子守恒進行氧化還原反應的計算
【新知生成】
1.溶液中氧化劑X的物質的量為1.5×10-2mol,與300mL 0.1mol·L-1亞硫酸鈉(Na2SO3)溶液恰好反應完全,已知Na2SO3被氧化為Na2SO4,則還原產物中元素X的化合價是(　　)。
A.+2 B.-2 C.+1 D.0
【答案】C
【解析】n(Na2SO3)=0.3L×0.1mol·L-1=0.03mol,Na2SO3被氧化為Na2SO4,S失電子為[+6-(+4)]×0.03mol;設X被還原的價態(tài)為y,則X得電子為(+5-y)×1.5×10-2mol,由得失電子數(shù)相等得(6-4)×0.03=(5-y)×1.5×10-2,y=+1。
2.在一定條件下,PbO2與Cr3+反應,產物是Cr2和Pb2+,則與1mol Cr3+反應所需PbO2的物質的量為(　　)。
A.3.0mol　 B.1.5mol　 C.1.0mol　 D.0.75mol
【答案】B
【解析】利用電子守恒,當1mol Cr3+被氧化成0.5mol Cr2時,失去的電子為3mol,而1mol PbO2被還原只能得到2mol電子,因此所需PbO2的物質的量為1.5mol。
【核心突破】
典例3　二氧化氯(ClO2)是一種在水處理等方面有廣泛應用的高效安全消毒劑,而且與Cl2相比不會產生對人體有潛在危害的有機氯代物。制備ClO2有下列兩種方法:
方法一:2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
方法二:2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O
(1)方法一的氧化劑是　　　　。
(2)方法二中被氧化的物質是　　　　,若反應中有0.1mol電子轉移,則產生的ClO2氣體在標準狀況下的體積為　　　　L。
【答案】(1)NaClO3　(2)H2O2　2.24
【解析】(1)方法一的反應中氧化劑是NaClO3。(2)2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O中,氧元素的化合價升高,則H2O2為還原劑,被氧化,氯元素的化合價由+5價降低為+4價,轉移1個電子,若反應中有0.1mol電子轉移,則產生的ClO2氣體在標準狀況下的體積為0.1mol×22.4L·mol-1=2.24L。
歸納總結
對于氧化還原反應的計算,關鍵是掌握氧化還原反應的實質——得失電子守恒,列出守恒關系求解,即n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值=n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值。
利用電子守恒解題的思維模板
訓練3　把圖b的碎紙片補充到圖a中,可得到一個完整的離子方程式。下列有關該離子方程式的說法正確的是(　　)。
A.配平后的化學計量數(shù)依次為3、1、2、6、3
B.若有1mol S被氧化,則生成2mol S2-
C.氧化劑與還原劑的物質的量之比為1∶2
D.2mol S參加反應有3mol電子發(fā)生轉移
【答案】B
【解析】題中的S元素的化合價有-2、0、+4,據(jù)圖可知S(0價)作反應物,根據(jù)氧化還原反應規(guī)律,該氧化還原反應為歧化反應,生成S(+4價)和S2-(-2價)。根據(jù)得失電子數(shù)和電荷守恒可推知反應的離子方程式為3S+6OH-2S2-+S+3H2O,A項錯誤;若有1mol S被氧化,則轉移4mol電子,則生成2mol還原產物S2-,B項正確;若有1mol S被氧化,則轉移4mol電子,有2mol S被還原,所以氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1,C項錯誤;由方程式可知3mol S參加反應轉移4mol電子,則2mol S參加反應有mol電子發(fā)生轉移,D項錯誤。
課堂小結
【隨堂檢測】
1.Zn+N+OH-+H2ONH3↑+Zn(OH配平后,離子方程式中H2O的化學計量數(shù)是(　　)。
A.2 B.4 C.6 D.8
【答案】C
【解析】在N+Zn+OH-+H2ONH3↑+Zn(OH中,Zn元素的化合價由0升高到+2,N元素的化合價由+5降低到-3,由電子守恒可知,Zn的化學計量數(shù)為4,N的化學計量數(shù)為1,則N+4Zn+OH-+H2ONH3↑+4Zn(OH,由電荷守恒得N+4Zn+7OH-+H2ONH3↑+4Zn(OH,再由H原子守恒可知,N+4Zn+7OH-+6H2ONH3↑+4Zn(OH,即離子方程式中H2O的化學計量數(shù)為6。
2.配平化學方程式:
　　Fe(OH)3+　　NaOH+　　NaClO　　Na2FeO4+　　NaCl+　　H2O
【答案】2　4　3　2　3　5
3.亞硫酸鈉和碘酸鉀在酸性溶液中發(fā)生以下發(fā)應:
　　Na2SO3+　　KIO3+　　H2SO4　　Na2SO4+　　K2SO4+　　I2+　　
(1)配平上面的方程式,在橫線上填入系數(shù),在方框內填上反應產物。
(2)其中氧化劑是　　　　,若反應中有2.5mol電子轉移,則生成的碘是　　　　mol。
【答案】(1)5　2　1　5　1　1　1　H2O　(2)KIO3
0.25
【解析】(1)Na2SO3中S元素化合價由+4升高為+6,1mol Na2SO3失去2mol電子,KIO3中I元素化合價由+5降低為0,1mol KIO3得到5mol電子,根據(jù)得失電子守恒,Na2SO3的系數(shù)為5,KIO3的系數(shù)為2,I2的系數(shù)為1,根據(jù)原子守恒知,未知的生成物是H2O,配平后的化學方程式為5Na2SO3+2KIO3+H2SO45Na2SO4+K2SO4+I2+H2O。(2)該反應中,碘元素的化合價由+5變?yōu)?,硫元素的化合價由+4變?yōu)?6,所以氧化劑是KIO3;反應生成1mol I2轉移10mol電子,若反應中有2.5mol電子轉移,則生成的碘的物質的量=×1mol=0.25mol。
2

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