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第5講　氧化還原反應方程式的配平與計算
【備考目標】　1.掌握氧化還原反應方程式的配平方法。2.掌握氧化還原反應的常用計算方法。3.能夠根據情境信息書寫指定條件的氧化還原反應方程式。
考點1　氧化還原反應方程式的配平
1．氧化還原反應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相等，化合價升高總數＝化合價降低總數。
(2)元素守恒：反應前后原子的種類和數目不變。
(3)電荷守恒：離子反應前后，陰、陽離子所帶電荷總數相等。
2．氧化還原反應方程式配平的一般步驟
第(1)步——標變價：標明反應前后變價元素的化合價。
第(2)步——列得失：根據化合價的變化值，列出變價元素得失電子數。
第(3)步——求總數：通過求最小公倍數使得失電子總數相等。
第(4)步——配系數：確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數，觀察法配平其他物質的化學計量數。
第(5)步——查守恒：檢查元素、電荷、電子是否守恒。
題組練習
一、正向配平
【示例】 配平化學方程式：____H2S＋____HNO3===____S↓＋____NO↑＋____H2O。
第一步——標變價。H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
第二步——列得失。H2 ；HO3O
第三步——求總數，從而確定氧化劑(或還原產物)和還原劑(或氧化產物)的化學計量數。
H2 ；HO3O，故H2S、HNO3的化學計量數分別為3、2。
第四步——配系數，先配平變價元素，再利用原子守恒配平其他元素。3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步——查守恒，檢查方程式兩邊原子是否守恒，電荷是否守恒。
【對點練】 1.配平下列化學方程式。
(1)____H2S＋____KMnO4＋____H2SO4===____K2SO4＋____MnSO4＋____S↓＋____H2O
(2)____Fe2＋＋____Cr2O＋____H＋===____Fe3＋＋____Cr3＋＋____H2O
(3)____C2H6O＋____KMnO4＋____H2SO4===____K2SO4＋____MnSO4＋____CO2↑＋____H2O
(4)____KClO3＋____H2C2O4＋____H2SO4===____ClO2↑＋____CO2↑＋____KHSO4＋____H2O
答案：(1)5　2　3　1　2　5　8(2)6　1　14　6　2　7(3)5　12　18　6　12　10　33(4)2　1　2　2　2　2　2
[關鍵點撥]
1．正向配平的原則
(1)氧化劑、還原劑易于區分時，一般從左邊反應物著手配平。正向配平時將氧化劑、還原劑作為研究對象，根據得失電子守恒首先給氧化劑、還原劑確定系數。
(2)正向配平適用于某種物質只作氧化劑或只作還原劑，而且涉及化合價變化的元素的化合價要全部發生改變而不能只改變一部分。
2．有機化合物中碳元素化合價的確定
在有機物參與的氧化還原反應方程式的配平中，一般有機物中H顯＋1價，O顯－2價，根據物質中元素化合價代數和為零的原則，確定碳元素的平均價態，然后進行配平。
二、逆向配平
【對點練】 2.配平下列化學方程式。
(1)____I2＋____NaOH===____NaI＋____NaIO3＋____H2O
(2)____(NH4)2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O
(3)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3
答案：(1)3　6　5　1　3　(2)1　1　1　4　(3)2　9　3　3　5
[關鍵點撥]
逆向配平的原則
自身氧化還原反應(包括分解、歧化)中，氧化產物、還原產物容易區分，一般從右邊著手配平。逆向配平時將氧化產物、還原產物作為研究對象，根據得失電子守恒首先給氧化產物、還原產物確定系數。
三、缺項配平
【示例】 完成以下氧化還原反應的離子方程式：
(　　)MnO＋(　　)C2O＋________===(　　)Mn2＋＋(　　)CO2↑＋________
【對點練】 3.(1)（ ）ClO＋（ ）Fe2＋＋（ ）________===（ ）Cl－＋（ ）Fe3＋＋（ ）________
(2)(人教必修第一冊P28T12改編) （ ）ClO－＋（ ）Fe(OH)3＋（ ）________===（ ）Cl－＋（ ）FeO＋（ ）H2O
(3) （ ）MnO＋（ ）H2O2＋（ ）________===（ ）Mn2＋＋（ ）________＋（ ）H2O
(4)將高錳酸鉀逐滴加入硫化鉀溶液中發生如下反應，其中K2SO4和S的物質的量之比為3∶2。完成下列化學方程式：
（ ）KMnO4＋（ ）K2S＋（ ）________===（ ）K2MnO4＋（ ）K2SO4＋（ ）S↓＋（ ）________
答案：(1)1　6　6　H＋　1　6　3　H2O(2)3　2　4　OH－　3　2　5
(3)2　5　6　H＋　2　5　O2↑　8(4)28　5　24　KOH　28　3　2　12　H2O
[關鍵點撥]
1．缺項配平原則
缺項方程式是指某些反應物或生成物在方程式中沒有寫出來，它們一般為水、酸(H＋)或堿(OH－)。
2．缺項配平氧化還原反應方程式的流程
第一步：找出變價元素，利用氧化還原反應方程式的配平方法確定含變價元素物質的化學計量數
第二步：利用原子守恒確定缺項物質是H2O、H＋或OH－；在酸性條件下缺H或多O補H＋，少O補H2O，在堿性條件下缺H或多O補H2O，少O補OH－
第三步：利用原子守恒和電荷守恒確定缺項物質的化學計量數
考點2　氧化還原反應的計算
1．計算依據
對于氧化還原反應的計算，要根據氧化還原反應的實質——反應中氧化劑得到的電子總數與還原劑失去的電子總數相等，即得失電子守恒。利用守恒思想，可以拋開多步的反應過程，可不寫化學方程式，不追究中間反應過程，只要把物質分為初態和終態，從得電子與失電子兩個方面進行整體思考，便可迅速獲得正確結果。
2．守恒法解題的思維流程
題組練習
一、確定元素的化合價或物質組成、物質的量
1．已知某強氧化劑RO(OH)中的R元素被Na2SO3還原到較低價態。如果還原2.4×10－3 mol RO(OH)至較低價態，需要60 mL 0.1 mol·L－1的Na2SO3溶液。那么，R元素被還原成的價態是________。
解析：設RO(OH)中的R的化合價從＋5還原(降低)至x價，亞硫酸鈉中的S元素的化合價從＋4升高到＋6，根據氧化還原反應中的得失電子守恒、化合價升降相同的原理，有2.4×10－3×(5－x)＝6×10－3×(6－4)，解得x＝0。
答案：0
2．將Cl2通入400 mL 0.5 mol·L－1 KOH溶液中，二者恰好完全反應得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液，經測定ClO－與ClO的物質的量之比是1∶2，則所得混合液中n(KClO3)等于________mol。
解析：Cl2通入KOH溶液中，恰好完全反應生成KCl、KClO、KClO3，根據元素守恒，反應后的混合液中n(KCl)＋n(KClO)＋n(KClO3)＝n(KOH)＝0.4 L×0.5 mol/L＝0.2 mol；又知ClO－與ClO的物質的量之比是1∶2，設n(KClO)＝x mol，推知n(KClO3)＝2x mol，n(KCl)＝(0.2－3x) mol，據得失電子守恒可得：n(KCl)×e－＝n(KClO)×e－＋n(KClO3)×5e－，即(0.2－3x)mol＝x mol＋2x mol×5，解得x≈0.014 3 mol，從而推知n(KClO3)＝2×0.014 3 mol＝0.028 6 mol。
答案：0.028 6
二、多步反應中應用得失電子守恒快速解答
3．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：
(1)NO的體積為__________L，NO2的體積為__________L。
(2)參加反應的HNO3的物質的量是____________。
(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為______________mol·L－1。
(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________ g。
解析：(1)n(Cu)＝＝0.51 mol，設混合氣體中NO的物質的量為x，NO2的物質的量為y。根據氣體在標準狀況下的總體積為11.2 L，有x＋y＝0.5 mol，根據得失電子守恒，有3x＋y＝0.51×2 mol。解得x＝0.26 mol，y＝0.24 mol。則V(NO)＝0.26 mol×22.4 L·mol－1＝5.824 L，V(NO2)＝11.2 L－5.824 L＝5.376 L。(2)參加反應的HNO3分兩部分：一部分沒有被還原，顯酸性，生成Cu(NO3)2；另一部分被還原成NO2和NO，所以參加反應的HNO3的物質的量為0.51 mol×2＋0.5 mol＝1.52 mol。(3)HNO3在反應中一部分變成氣體，一部分以NO的形式留在溶液中。變成氣體的HNO3的物質的量為0.5 mol。加入NaOH溶液至恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化為沉淀，則溶液中只有NaNO3，其物質的量為10－3aV mol，也就是以NO形式留在溶液中的HNO3的物質的量為10－3aV mol。所以，c(HNO3)＝ mol·L－1。(4)由得失電子守恒得2×n(Cu)＝2×n(H2O2)，×2＝n(H2O2)×2，n(H2O2)＝0.51 mol，則m(H2O2)＝17.34 g。需30%的雙氧水：＝57.8 g。
答案：(1)5.824　5.376　(2)1.52 mol(3)　(4)57.8
4．足量銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68 L O2(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5 mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是________mL。
解析：由題意可知，HNO3，則Cu失去的電子數與O2得到的電子數相等，即n(Cu)＝2n(O2)＝2×＝0.15 mol。根據元素守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反應可得關系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，則V(NaOH)＝＝0.06 L＝60 mL。
答案：60
高考真題
1．(2024·北京卷，14，3分)不同條件下，當KMnO4與KI按照反應①②的化學計量比恰好反應，結果如下。
反應序號 起始酸堿性 KI KMnO4 還原產物 氧化產物
物質的量/mol 物質的量/mol
① 酸性 0.001 n Mn2+ I2
② 中性 0.001 10n MnO2
已知：MnO4-的氧化性隨酸性減弱而減弱。
下列說法正確的是( )
A．反應①，n(Mn2+)∶n(I2)=1∶5
B．對比反應①和②，
C．對比反應①和②，的還原性隨酸性減弱而減弱
D．隨反應進行，體系變化：①增大，②不變
答案：B
解析：A項，反應①中Mn元素的化合價由+7價降至+2價，I元素的化合價由-1價升至0價，根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應①的離子方程式是：10I-+2 MnO4-+16H+=2Mn2++5I2+8H2O，故n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5，A項錯誤；B項，根據反應①可得關系式10I-~2 MnO4-，可以求得n=0.0002，則反應②的n(I-)∶n(MnO4-)=0.001∶(10×0.0002)=1∶2，反應②中Mn元素的化合價由+7價降至+4價，反應②對應的關系式為I-~2 MnO4-~MnO2~ IOx -~6e-，IOx -中I元素的化合價為+5價，根據離子所帶電荷數等于正負化合價的代數和知x=3，反應②的離子方程式是：I-+2 MnO4-+H2O=2MnO2↓+IO3- +2OH-，B項正確；C項，已知MnO4-的氧化性隨酸性減弱而減弱，對比反應①和②的產物，I-的還原性隨酸性減弱而增強，C項錯誤；D項，根據反應①和②的離子方程式知，反應①消耗H+、產生水、pH增大，反應②產生OH-、消耗水、pH增大，D項錯誤；故選B。
2．(2024·上海卷)回答下列問題：
(1)氟單質常溫下能腐蝕Fe、Ag等金屬，但工業上卻可用Cu制容器儲存，其原因是 。
PtF6是極強的氧化劑，用Xe和PtF6可制備稀有氣體離子化合物，六氟合鉑氙[XeF]+[Pt2F11]-的制備方式如圖所示
(2)上述反應中的催化劑為_______。
A．PtF6 B．PtF7- C．F- D．XeF+
(3)上述過程中屬于氧化還原反應的是_______。
A．② B．③ C．④ D．⑤
(4)氟氣通入氙(Xe)會產生XeF2、XeF4、XeF6三種氟化物氣體?，F將的Xe和的F2同時通入的容器中，反應后，測得容器內共有氣體，且三種氟化物的比例為XeF2：XeF4：XeF6=1：6：3，則內XeF4的速率v(XeF4)= 。
答案：(1)氟單質與銅制容器表面的銅反應形成一層保護性的氯化銅薄膜，可阻止氟與銅進一步反應
(2)A (3)AB (4) 0.0004 mol·L-1·min-1
解析：(1)氟單質常溫下能腐蝕Fe、Ag等金屬，但工業上卻可用Cu制容器儲存。類比鋁在空氣中不易被腐蝕的原理，可用Cu制容器儲存氟單質的原因是氟單質與銅制容器表面的銅反應形成一層保護性的氯化銅薄膜，可阻止氟與銅進一步反應。(2)由圖中信息可知，PtF6參與了反應過程，但最后又生成了PtF6，因此上述反應中的催化劑為PtF6，故選A。(3)由圖中信息可知，反應②的化學方程式為PtF7-+Xe→PtF6-+ XeF，反應③的化學方程式為PtF6-+XeF→PtF6+ XeF+，這兩步反應中Xe和Pt的化合價都發生了變化，因此，上述過程中屬于氧化還原反應的是②和③；反應④的化學方程式為PtF6-→PtF5+ F-，反應⑤的化學方程式為PtF6-+PtF5=[Pt2F11]-，這兩步反應中元素的化合價沒有變化，因此，這兩個反應不是氧化還原反應，故選AB。(4)氟氣通入氙(Xe)會產生XeF2、XeF4、XeF6三種氟化物氣體。現將1 mol的Xe和9 mol的F2同時通入50L的容器中，反應10 min后，測得容器內共有8.9 mol氣體，且三種氟化物的比例為XeF2：XeF4：XeF6=1：6：3。假設XeF2、XeF4、XeF6的物質的量分別為x、6x、3x，則1 mol +9 mol +10x-10x-x--=8.9 mol，解之得，10 min內XeF4的速率。
3．(2023·新課標卷節選)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態含氧酸鹽形式存在，主要雜質為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。
已知：最高價鉻酸根在酸性介質中以Cr2O存在，在堿性介質中以CrO存在。
回答下列問題：
(1)煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為____________(填化學式)。
(2)“水浸渣”中主要有SiO2和________。
(3)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
解析：(1)根據已知條件可知，最高價鉻酸根在堿性介質中以CrO存在，故煅燒后含鉻化合物主要為Na2CrO4。(2)煅燒時通入空氣，含鐵化合物轉化為Fe2O3，且Fe2O3不溶于水，故“水浸渣”中還含有Fe2O3。(3)分離釩后溶液呈酸性，Cr元素以Cr2O存在，還原過程中Cr2O被S2O還原為Cr3＋，S2O轉化為SO，因此反應的離子方程式為2Cr2O＋3S2O＋10H＋===4Cr3＋＋6SO＋5H2O，之后調pH，Cr3＋轉化為Cr(OH)3。
答案：(1)Na2CrO4　(2)Fe2O3　(3)3S2O＋2Cr2O＋10H＋===6SO＋4Cr3＋＋5H2O
4．(2022·全國卷甲節選)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
回答下列問題：
(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_____________________________________________。
(2)向80～90 ℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為______________________________________________________。
答案：(1)ZnCO3ZnO＋CO2↑(2)3Fe2＋＋MnO＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．(2023·遼寧實驗中學模擬)R2O在一定條件下可以將Mn2＋氧化為MnO，若反應后R2O變為RO，又知反應中氧化劑與還原劑的離子數之比為5∶2，則n的值是(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
解析：選B。R2O中R元素的化合價為(16－n)/2，分析題意可知，Mn由＋2價升高到＋7價，R元素由(16－n)/2價降低到＋6價，則R2O是氧化劑，Mn2＋是還原劑。又知N(R2O)∶N(Mn2＋)＝5∶2，則有n(R2O)∶n(Mn2＋)＝5∶2，根據氧化還原反應中得失電子守恒的規律列式：n(R2O)×2×[(16－n)/2－6]＝n(Mn2＋)×(7－2)，綜合上述兩式解得n＝2。
2．一定條件下，硝酸銨受熱分解的化學方程式為NH4NO3―→HNO3＋N2↑＋H2O(未配平)，下列說法錯誤的是(　　)
A．配平后H2O的化學計量數為6 B．NH4NO3既是氧化劑又是還原劑
C．該反應既是分解反應也是氧化還原反應 D．氧化產物和還原產物的物質的量之比為5∶3
解析：選A。由配平后的化學方程式可知，H2O的化學計量數為9，A錯誤；NH4NO3中NH所含N元素價態升高，部分NO所含N元素價態降低，則NH4NO3既是氧化劑又是還原劑，B正確；該反應中反應物只有一種，則屬于分解反應，該反應中含有變價元素，則屬于氧化還原反應，C正確；氧化產物(5H→2)和還原產物(3O→2)的物質的量之比為∶＝5∶3，D正確。
3．NaNO2是一種食品添加劑，但食用過量可能致癌。酸性KMnO4溶液與NaNO2反應的化學方程式為MnO＋NO＋（ ）―→Mn2＋＋NO＋H2O(未配平)。下列敘述中正確的是(　　)
A.該反應中NO被還原 B．反應過程中溶液的pH減小
C．生成1 mol NaNO3需消耗0.4 mol KMnO4 D．（ ）中的粒子是OH－
解析：選C。NO中N元素的化合價升高，NO被氧化，A項錯誤；根據元素化合價升降總數相等、電荷守恒和元素守恒可知，反應的離子方程式為2MnO＋5NO＋6H＋===2Mn2＋＋5NO＋3H2O，據此可知B、D項錯誤，C項正確。
4．(2023·山東淄博二模聯考)用FeS、Cu2S處理酸性廢水中的Cr2O，發生的反應如下：
反應Ⅰ：FeS＋Cr2O＋H＋―→Fe3＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平)
反應Ⅱ：Cu2S＋Cr2O＋H＋―→Cu2＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平)
下列說法錯誤的是(　　)
A．反應Ⅰ中還原劑與還原產物[Cr2(SO4)3]的物質的量之比為1∶3
B．處理等物質的量Cr2O時，消耗FeS的物質的量更多
C．處理等物質的量Cr2O時，反應Ⅱ中消耗H＋更多
D．用FeS除去廢水中Cr2O的同時，還有利于吸附懸浮雜質
解析：選A。反應Ⅰ配平化學方程式為2FeS＋3Cr2O＋26H＋===2Fe3＋＋2SO＋6Cr3＋＋13H2O。反應Ⅱ配平得3Cu2S＋5Cr2O＋46H＋===6Cu2＋＋3SO＋10Cr3＋＋23H2O。反應Ⅰ中還原劑(FeS)與還原產物[Cr2(SO4)3]的物質的量之比為2∶3，A錯誤；反應Ⅰ處理1 mol Cr2O需要消耗FeS為 mol，反應Ⅱ處理1 mol Cr2O需要消耗Cu2S為 mol＝0.6 mol，所以消耗的FeS更多，B正確；反應Ⅰ處理1 mol Cr2O需要消耗H＋為 mol≈8.7 mol，反應Ⅱ處理1 mol Cr2O需要消耗H＋為 mol＝9.2 mol，所以反應Ⅱ消耗更多H＋，C正確；反應Ⅰ中產生的Fe3＋易水解為Fe(OH)3膠體，膠體能吸附懸浮雜質，D正確。
5．已知反應：①SO2＋2Fe3＋＋2H2O―→SO＋2Fe2＋＋W；
②Cr2O＋aFe2＋＋bH＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O (未配平)。
下列有關說法正確的是(　　)
A．方程式①中W為4OH－ B．還原性強弱：SO2>Fe2＋
C．a＝6，b＝7 D．反應Cr2O＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO＋H2O不能發生
解析：選B。根據原子守恒并結合離子方程式兩邊離子所帶電荷總數相等可知，反應①為SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋，W為4H＋，A錯誤；還原劑的還原性強于還原產物，由反應①可知，還原性：SO2>Fe2＋，B正確；反應②中，Cr元素的化合價由＋6降到＋3，Fe元素化合價由＋2升高到＋3，根據得失電子守恒可得，Cr2O和Cr3＋對應的化學計量數分別為1、2，Fe2＋和Fe3＋對應的化學計量數均為6，則a＝6，再結合離子方程式兩邊離子所帶電荷總數相等可得b＝14，C錯誤；Cr2O具有強氧化性，SO2具有還原性，且由①、②可知氧化性：Cr2O>SO，則Cr2O能將SO2氧化為SO，即反應Cr2O＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO＋H2O能發生，D錯誤。
6．(2023·湖南衡陽三模)為探究“2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O”碘離子氧化過程進行如下實驗：
編號 1 2
實驗內容
實驗現象 隨著液體不斷滴入，產生大量氣體；溶液變黃并不斷加深至棕黃色后又變淺 隨著液體不斷滴入，溶液變黃，搖勻后又褪色，不斷重復直至析出紫色沉淀
下列說法不正確的是(　　)
A．實驗1中溶液變淺是因為I2＋5H2O2===2HIO3＋4H2O
B．實驗2中出現紫色沉淀是因為HIO3＋5HI===3I2↓＋3H2O
C．實驗1中產生大量氣體的原因是I－被氧化的過程大量放熱
D．實驗2相較于實驗1，可節約H2O2的用量且有利于反應終點的觀察
解析：選C。溶液變黃說明生成碘單質，黃色不斷加深至棕黃色后又變淺，說明生成的碘單質又和過氧化氫反應轉化為高價態的碘酸，導致溶液顏色變淺，A正確；碘單質為紫黑色固體，溶液變黃，搖勻后又褪色，說明生成了碘酸，再加入過量的碘離子，碘離子具有還原性，和碘酸發生氧化還原反應生成碘單質，B正確；過氧化氫不穩定，在碘離子的催化作用下會生成氧氣，故產生大量氣體的原因是過氧化氫在碘離子催化下生成了氧氣，C錯誤；實驗1中開始時過氧化氫分解生成氧氣，導致過氧化氫沒有和碘離子反應，且實驗2中生成紫色沉淀現象明顯，故實驗2相較于實驗1，可節約H2O2的用量且有利于反應終點的觀察，D正確。
7．一定量的某磁黃鐵礦(主要成分FexS，S為－2價)與100 mL鹽酸恰好完全反應(礦石中其他成分不與鹽酸反應)，生成3.2 g硫單質、0.4 mol FeCl2和一定量H2S氣體，且溶液中無Fe3＋。則下列說法正確的是(　　)
A．該鹽酸的物質的量濃度為4.0 mol·L－1
B．該磁黃鐵礦FexS中，Fe2＋與Fe3＋的物質的量之比為2∶1
C．生成的H2S氣體在標準狀況下的體積為8.96 L
D．該磁黃鐵礦中FexS的x＝0.85
解析：選C。鹽酸恰好反應生成FeCl2的物質的量為0.4 mol，根據Cl原子守恒可得c(HCl)＝ ＝8.0 mol·L－1，A錯誤；該反應中只有S和Fe的化合價發生變化，FexS中S為－2價，生成3.2 g (0.1 mol)硫單質，轉移電子0.1×2＝0.2 mol，溶液中無Fe3＋，即Fe3＋都轉化為Fe2＋，則Fe3＋的物質的量為0.2 mol，故該磁黃鐵礦FexS中，Fe2＋與Fe3＋的物質的量之比n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝1∶1，B錯誤；根據氫原子、氯原子守恒得n(H2S)＝ n(HCl)＝n(FeCl2)＝0.4 mol，V(H2S)＝0.4 mol×22.4 L·mol－1＝8.96 L，C正確；FexS中n(S)＝0.1 mol＋0.4 mol＝0.5 mol，n(Fe)＝0.4 mol，所以n(Fe)∶n(S)＝0.4 mol∶0.5 mol＝0.8，所以x＝0.8，D錯誤。
8．(2023·河北名校聯考)亞氯酸鈉(NaClO2)具有強氧化性，受熱易分解，可作漂白劑、食品消毒劑等，以氯酸鈉等為原料制備亞氯酸鈉的工藝流程如下圖所示。
已知：消毒能力即每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。
下列說法錯誤的是(　　)
A．“母液”中溶質的主要成分是Na2SO4
B．相同質量ClO2的消毒能力是Cl2的2.5倍
C．“反應2”中氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1
D．“減壓蒸發”可以降低蒸發時的溫度，提高產品產率
解析：選B。由題給流程可知，反應1為二氧化硫與稀硫酸、氯酸鈉反應生成硫酸鈉、二氧化氯和水，反應2為二氧化氯與過氧化氫、氫氧化鈉混合溶液反應生成亞氯酸鈉、氧氣和水，反應得到的亞氯酸鈉在55 ℃條件下減壓蒸發、冷卻結晶、過濾得到亞氯酸鈉粗產品。根據元素轉化分析可知“母液”中溶質的主要成分是Na2SO4，A項正確； 1 mol Cl2完全反應轉移2 mol e－，1 mol ClO2完全反應轉移5 mol e－，所以等物質的量的ClO2的消毒能力是Cl2的2.5倍，B項錯誤；“反應2”中發生反應的化學方程式為H2O2＋2ClO2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2，氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1，C項正確；溫度過高，NaClO2會分解，采用“減壓蒸發”可以降低蒸發時的溫度，提高產品產率，D項正確。
9．(2023·四川攀枝花統考三模)發藍工藝是將鋼鐵浸入熱的NaNO2堿性溶液中，在鋼鐵表面形成一層四氧化三鐵薄膜，其中鐵經歷了如下轉化(假設NaNO2的還原產物均為NH3)：
下列說法中，不正確的是(　　)
A.反應①為3Fe＋NaNO2＋5NaOH3Na2FeO2＋NH3↑＋H2O
B．當反應②轉移的電子數目為3NA時，生成34 g NH3
C．反應③中Na2FeO2與Na2Fe2O4的物質的量之比為1∶1
D．發藍工藝的總反應可以表示為：9Fe＋4NaNO2＋8H2O3Fe3O4＋4NaOH＋4NH3↑
解析：選B。反應①中Fe和NaNO2堿性溶液反應生成Na2FeO2，Fe元素化合價由0價上升到＋2價，根據氧化還原反應規律可知N元素由＋3價下降到－3價生成NH3，化學方程式為：3Fe＋NaNO2＋5NaOH3Na2FeO2＋NH3↑＋H2O，A正確；反應②中Na2FeO2和NaNO2溶液反應生成Na2Fe2O4和NH3，Fe元素化合價由＋2價上升到＋3價，NaNO2中N由＋3價降為－3價，當轉移的電子數目為3NA時，生成0.5 mol NH3，質量為8.5 g，B錯誤；反應③中Na2FeO2與Na2Fe2O4反應生成Fe3O4，Na2FeO2中Fe由＋2價升為＋價，Na2Fe2O4中Fe由＋3價降為＋價，根據得失電子守恒可知，Na2FeO2與Na2Fe2O4的物質的量之比為1∶1，C正確；由圖可知，發藍工藝中Fe和NaNO2堿性溶液反應生成Fe3O4和NH3，根據得失電子守恒和原子守恒配平化學方程式為：9Fe＋4NaNO2＋8H2O3Fe3O4＋4NaOH＋4NH3↑，D正確。
10．(2023·河北石家莊模擬)造紙、印刷等工業廢水中含有大量的硫化物(主要成分為Na2S)，可用如圖轉化方式除去，則下列說法錯誤的是(　　)
A．Na2S溶液中存在n(OH－)＝n(H＋)＋n(HS－)＋2n(H2S)
B．反應Ⅰ和Ⅱ的轉移電子數相等時，還原劑之比為2∶1
C．在廢水處理過程中，CoPc為催化劑，O2為氧化劑
D．反應Ⅲ中Na2S與Na2SO3等物質的量反應，反應的化學方程式為Na2S＋Na2SO3＋(CoPc)O＋H2O 2NaOH＋Na2S2O3＋CoPc
解析：選B。Na2S溶液的質子守恒式成立，A正確；反應Ⅰ中還原劑Na2S被氧化成Na2SO3，化合價升高6，而反應Ⅱ中還原劑Na2SO3被氧化成Na2SO4，化合價升高2，當反應Ⅰ和Ⅱ轉移電子數相等時，還原劑之比為1∶3，B錯誤；在廢水處理過程中，CoPc參與反應且反應前后不變，為催化劑，O2參與反應且反應后化合價降低，為氧化劑，C正確；反應Ⅲ中Na2S與Na2SO3等物質的量反應，反應的化學方程式為Na2S＋Na2SO3＋(CoPc)O＋H2O 2NaOH＋Na2S2O3＋CoPc，D正確。
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(15分)工業上以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料，通過液相法生產KMnO4，即在堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4，分離后得到K2MnO4，再以惰性材料為電極電解K2MnO4溶液得到KMnO4，其生產工藝簡略如下：
(1)反應器中反應的化學方程式為_____________________________________________。(2分)
(2)生產過程中最好使用含MnO2 80%以上的富礦，因為MnO2含量最低的貧礦中Al、Si的氧化物含量較高，會導致KOH消耗量________(填“偏高”或“偏低”)。(2分)
(3)電解槽中總反應的離子方程式為_____________________________________________。(2分)
(4)在傳統工藝中得到K2MnO4后，向其中通入適量CO2反應生成黑色固體、KMnO4等，反應的化學方程式為
________________________________________________________________________。
上述反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。與該傳統工藝相比，電解法的優勢是
________________________________________________________________________。(6分)
(5)用高錳酸鉀測定草酸結晶水合物的純度：稱草酸晶體樣品0.500 g溶于水配制成100 mL溶液，取出20.00 mL，用0.020 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定(雜質不反應)，至溶液呈淺粉紅色且半分鐘內不褪色，消耗KMnO4溶液14.80 mL，則該草酸晶體的純度為____________。[結果保留三位有效數字；已知該草酸結晶水合物(H2C2O4·2H2O)的相對分子質量為126](3分)
解析：(1)根據題給流程和信息知，反應器中KOH、MnO2和O2反應生成K2MnO4和H2O，利用化合價升降法配平，反應的化學方程式為4KOH＋2MnO2＋O2===2K2MnO4＋2H2O。(2)貧礦中Al、Si的氧化物含量較高，發生反應：Al2O3＋2KOH＋3H2O===2K[Al(OH)4]、SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O，會導致KOH消耗量偏高。(3)電解錳酸鉀溶液制備高錳酸鉀，電解槽中陽極發生氧化反應，MnO失電子轉化為MnO，電極反應式為2MnO－2e－===2MnO，陰極發生還原反應，電極反應式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，兩式相加得總反應的離子方程式為2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑。(4)向K2MnO4溶液中通入適量CO2，二者反應生成黑色固體MnO2、KMnO4，利用化合價升降法配平，該反應的化學方程式為3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2＋2K2CO3，反應中3 mol K2MnO4中有1 mol錳原子化合價由＋6價降為＋4價，作氧化劑，有2 mol錳原子化合價由＋6價升高到＋7價，作還原劑，氧化劑與還原劑的質量比為1∶2。電解法的優勢是產率更高、KOH可循環利用。(5)酸性高錳酸鉀溶液與草酸反應的離子方程式是6H＋＋2MnO＋5H2C2O4===2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑，則樣品中n(H2C2O4·2H2O)＝5×14.80×10－3×0.020 0× mol＝3.7×10－3 mol，草酸晶體的質量為3.7×10－3 mol×126 g·mol－1＝0.466 2 g，則該草酸晶體的純度為×100%≈93.2%。
答案：(1)4KOH＋2MnO2＋O2===2K2MnO4＋2H2O　(2)偏高(3)2MnO＋2H2O2MnO＋2OH－＋H2↑
(4)3K2MnO4＋2CO2===2KMnO4＋MnO2＋2K2CO3　1∶2　產率更高、KOH可循環利用　(5)93.2%
12．(20分)(2023·山西名校聯考模擬)以廢釩電池負極電解液(主要化學成分是V3＋、V2＋、H2SO4)為原料，回收其中的釩制備V2O5的工藝流程如圖所示：
已知：氯酸濃度較高或受熱時易發生分解。
回答下列問題：
(1)在“氧化”中低價態釩都轉化為VO，其中V3＋轉化反應的離子方程式為
________________________________________________________________________，
實際生產中的氧化劑不選擇HClO3的原因是__________________________________________。(5分)
(2)“濃縮”至釩溶液質量濃度(折合為V2O5的質量濃度)為27.3 g·L－1時，則溶液中c(VO)＝______________ mol·L－1(結果保留1位小數)。(3分)
(3)pH對沉釩率(η)的影響如圖所示，則沉釩時控制釩液合適的pH范圍是______，沉淀產物為2NH4V3O8·H2O，則加(NH4)2SO4沉釩的化學方程式是________________________________________________。(4分)
(4)“過濾”后對沉淀進行洗滌，采用稀(NH4)2SO4作洗滌液的目的是___________________________。
檢驗沉淀已洗滌干凈的操作是_________________________________________________。(6分)
(5)“煅燒”需要在通風或氧化氣氛下進行，其目的是__________________________________________。(2分)
解析：廢釩電池負極電解液(主要化學成分是V3＋、V2＋、H2SO4)，加入NaClO3氧化，生成VO，再加入硫酸銨得到沉淀2NH4V3O8·H2O，過濾后煅燒得到五氧化二釩。
(1)酸性條件下，V3＋轉化為VO的離子方程式為：3V3＋＋ClO＋3H2O===3VO＋Cl－＋6H＋；由于氯酸濃度較高或受熱時易發生分解，不及NaClO3穩定，不利于儲存運輸，同時HClO3是酸，會增大溶液的酸性，從而增加后續NaOH的用量，所以實際生產中的氧化劑不選擇HClO3。
(2)“濃縮”至釩溶液質量濃度(折合為V2O5的質量濃度)為27.3 g·L－1時，即c(V2O5)＝27.3 g·L－1÷182 g/mol＝0.15 mol/L，根據釩元素守恒，則溶液中c(VO)＝2c(V2O5)＝0.15 mol/L×2＝0.3 mol/L。
(3)根據圖示， pH范圍是2.0～2.5時，沉釩率(η)最高；沉釩時的反應物是(NH4)2SO4和(VO2)2SO4，沉淀產物為2NH4V3O8·H2O，則反應的化學方程式為(NH4)2SO4＋3(VO2)2SO4＋5H2O===2NH4V3O8·H2O↓＋4H2SO4。
(4)用稀(NH4)2SO4作洗滌液的目的是為了降低2NH4V3O8·H2O的溶解度，減少洗滌時的損耗；檢驗沉淀已洗滌干凈即檢驗是否含有Cl－，操作是取少量最后一次的洗滌液于試管中，加過量Ba(NO3)2溶液，充分反應后靜置，向上層清液中繼續加AgNO3溶液，不出現渾濁，則證明沉淀已洗滌干凈。
(5)煅燒時2NH4V3O8·H2O受熱分解產生NH3，氨氣具有較強的還原性，容易將V2O5還原，導致產品純度降低，所以需要在通風或氧化氣氛下進行。
答案：(1)3V3＋＋ClO＋3H2O===3VO＋Cl－＋6H＋　HClO3易分解，不及NaClO3穩定；HClO3會提高體系酸度，從而增加后續NaOH的用量
(2)0.3
(3)2.0～2.5　(NH4)2SO4＋3(VO2)2SO4＋5H2O===2NH4V3O8·H2O↓＋4H2SO4
(4)降低2NH4V3O8·H2O的溶解度，減少洗滌時的損耗　取少量最后一次的洗滌液于試管中，加過量Ba(NO3)2溶液，充分反應后靜置，向上層清液中繼續加AgNO3溶液，不出現渾濁，則證明沉淀已洗滌干凈
(5)防止NH3將V2O5還原，導致產品純度降低
熱點題型(二)　信息型氧化還原反應方程式的書寫
新情境下氧化還原反應方程式的書寫一般會出現在非選擇題部分的化工流程或實驗大題中，試題一般提供反應的相關信息，需要考生結合所學知識進行書寫。突破這類方程式的書寫，關鍵在于能夠從情境中提取信息，分析反應的氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物，然后利用氧化還原反應方程式配平的方法和技巧進行解答。
“四步法”突破新情境下氧化還原反應方程式的書寫
類型1　依據陳述信息書寫方程式
例1.(2020·全國卷Ⅲ)硫酸鎳在強堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程式：___________________________________________。
[解題流程] 根據題目信息確定反應物中的氧化劑和還原劑，然后依據氧化還原反應方程式的書寫與配平原則解答題目。
【對點練】 1.＋6價鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O還原成Cr3＋，該反應的離子方程式為______________________________________________________。
答案：Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
類型2　依據工藝流程信息書寫方程式
例2.(2023·全國卷乙節選)LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：
(2)加入少量MnO2的作用是_________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應的化學方程式是_______________________________________。
[解題流程] (6)根據流程圖，分析確定反應物與生成物，然后配平化學方程式。
①“瞻前”確定反應物：根據進料確定反應物為Li2CO3＋MnO2。
②“顧后”確定生成物：根據流程圖中物質的轉化情況，確定生成物為CO2↑＋O2↑＋LiMn2O4。
③根據得失電子守恒，逆向配平發生氧化還原反應的物質：
2Li2CO3＋8MnO2CO2↑＋O2↑＋4LiMn2O4。
④根據元素守恒補充并配平未發生氧化還原反應的物質：
2Li2CO3＋8MnO22CO2↑＋O2↑＋4LiMn2O4。
⑤檢查元素、得失電子是否守恒。
答案：(2)將Fe2＋氧化為Fe3＋　Mn2＋和生成的Fe3＋對H2O2的分解有催化作用，導致H2O2用量過大，造成資源浪費　(6)2Li2CO3＋8MnO22CO2↑＋O2↑＋4LiMn2O4
【對點練】 2.釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以＋3、＋4、＋5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。
“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同時還有________被氧化。寫出VO＋轉化為VO反應的離子方程式：___________________________________________________________________。
解析：Fe3O4與稀硫酸反應：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O，“酸浸氧化”過程中，Fe2＋具有還原性，也能被MnO2氧化生成Fe3＋。VO＋被氧化為VO，MnO2則被還原為Mn2＋，溶液呈酸性，結合守恒規律，寫出離子方程式：VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O。
答案：Fe2＋　VO＋＋MnO2＋2H＋===VO＋Mn2＋＋H2O
類型3　依據反應機理圖書寫方程式
例3.在酸性條件下，黃鐵礦(FeS2，其中S為－1價)催化氧化的反應轉化如圖所示?？偡磻?FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋
(1)分別寫出反應Ⅰ、Ⅱ的離子方程式：
①反應Ⅰ：_____________________________________。
②反應Ⅱ：____________________________________。
(2)NO在總反應中的作用是___________________________________________。
[解題流程] (1)根據示意圖中的箭頭方向分清反應物、生成物：箭頭進入的是反應物，箭頭出去的是生成物。
反應Ⅰ中反應物為Fe(NO)2＋、O2，生成物為Fe3＋、NO，反應為酸性條件。
反應Ⅱ中反應物為Fe3＋、FeS2，生成物為Fe2＋、SO，反應為酸性條件。
(2)若上一步反應生成某物質，下一步該物質又參加反應，則該物質為中間產物。若某物質參加反應，后又生成該物質，則該物質為催化劑。
答案：(1)①4Fe(NO)2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O
②14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋(2)作催化劑
【對點練】 3.BMO(Bi2MoO6)是一種高效光催化劑，可用于光催化降解苯酚，反應原理如圖所示。
苯酚被氧化的總反應：______________________________________________________________。
答案：C6H5OH＋7O26CO2＋3H2O
熱點題型(二)　信息型氧化還原反應方程式的書寫
1．(5分)我國科研人員發現，在鈣鈦礦活性層中引入稀土Eu3＋/Eu2＋離子對，通過循環反應可消除零價鉛和零價碘缺陷，大幅提高鈣鈦礦電池的使用壽命，其原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A.Eu3＋/Eu2＋離子對在反應過程中不斷損耗，需定時補充
B．消除零價碘的過程中，Eu3＋/Eu2＋離子對發生還原反應
C．消除零價鉛的反應為2Eu3＋＋Pb0===2Eu2＋＋Pb2＋
D．整個過程實質上將電子從I0轉移給Pb0
解析：選C。Eu3＋/Eu2＋離子對在反應過程中循環使用，不會損耗，A項錯誤；消除零價碘的過程中，發生反應：I0＋Eu2＋===Eu3＋＋I－，反應中Eu2＋失去電子發生氧化反應生成Eu3＋，B項錯誤；整個過程中，Pb0失去電子，I0得到電子，即電子從Pb0轉移給I0，D項錯誤。
2．(8分)(2023·湖北高考節選)銅與過量H2O2反應的探究如下：
實驗②中Cu溶解的離子方程式為_______________________________________________；產生的氣體為__________。比較實驗①和②，從氧化還原角度說明H＋的作用是_________________________________。
解析：銅片溶解，溶液變藍，說明Cu被氧化為Cu2＋：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。少量H2O2分解產生無色氣體O2。比較實驗①和②，說明H＋增強了H2O2的氧化性。
答案：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　O2　增強H2O2的氧化性
3．(3分)(2021·全國卷甲節選)以NaIO3為原料制備I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反應得到I2。上述制備I2的總反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
解析：先向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物，即含I－的物質；再向混合溶液(含I－)中加入NaIO3溶液，反應得到I2，上述制備I2的兩個反應中I－為中間產物，總反應為IO與HSO發生氧化還原反應生成SO和I2，根據得失電子守恒、電荷守恒及元素守恒即可得離子方程式：2IO＋5HSO===I2＋5SO＋3H＋＋H2O。
答案：2IO＋5HSO===I2＋5SO＋3H＋＋H2O
4．(3分)NaClO氧化可除去氨氮，反應機理如圖所示(其中H2O和NaCl略去)：
NaClO氧化NH3的總反應的化學方程式為_________________________________________________。
答案：2NH3＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
5．(6分)(2023·遼寧高考節選)某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液(含Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋)，實現鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10－37.4 10－14.7 10－14.7 10－10.8
回答下列問題：
“氧化”中，用石灰乳調節pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，該反應的離子方程式為_____________________________________________________________________ (H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、________________(填化學式)。
解析：根據題干信息可知，“氧化”中Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，則H2SO5被還原為SO，結合H2SO5的電離第一步完全可知，反應的離子方程式為Mn2＋＋HSO＋H2O===MnO2↓＋SO＋3H＋；“氧化”中Fe2＋會被氧化為Fe3＋，用石灰乳調節pH＝4時Fe元素沉淀為Fe(OH)3，Ca2＋與SO結合生成CaSO4沉淀，故濾渣中還含有Fe(OH)3、CaSO4。
答案：Mn2＋＋HSO＋H2O===MnO2↓＋SO＋3H＋　Fe(OH)3、CaSO4
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第5講　氧化還原反應方程式的配平與計算
【備考目標】　1.掌握氧化還原反應方程式的配平方法。2.掌握氧化還原反應的常用計算方法。3.能夠根據情境信息書寫指定條件的氧化還原反應方程式。
考點1　氧化還原反應方程式的配平
1．氧化還原反應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相等，化合價升高總數＝化合價降低總數。
(2)元素守恒：反應前后原子的種類和數目不變。
(3)電荷守恒：離子反應前后，陰、陽離子所帶電荷總數相等。
2．氧化還原反應方程式配平的一般步驟
第(1)步——標變價：標明反應前后變價元素的化合價。
第(2)步——列得失：根據化合價的變化值，列出變價元素得失電子數。
第(3)步——求總數：通過求最小公倍數使得失電子總數相等。
第(4)步——配系數：確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數，觀察法配平其他物質的化學計量數。
第(5)步——查守恒：檢查元素、電荷、電子是否守恒。
題組練習
一、正向配平
【示例】 配平化學方程式：____H2S＋____HNO3===____S↓＋____NO↑＋____H2O。
第一步——標變價。H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
第二步——列得失。H2 ；HO3O
第三步——求總數，從而確定氧化劑(或還原產物)和還原劑(或氧化產物)的化學計量數。
H2 ；HO3O，故H2S、HNO3的化學計量數分別為3、2。
第四步——配系數，先配平變價元素，再利用原子守恒配平其他元素。3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步——查守恒，檢查方程式兩邊原子是否守恒，電荷是否守恒。
【對點練】 1.配平下列化學方程式。
(1)____H2S＋____KMnO4＋____H2SO4===____K2SO4＋____MnSO4＋____S↓＋____H2O
(2)____Fe2＋＋____Cr2O＋____H＋===____Fe3＋＋____Cr3＋＋____H2O
(3)____C2H6O＋____KMnO4＋____H2SO4===____K2SO4＋____MnSO4＋____CO2↑＋____H2O
(4)____KClO3＋____H2C2O4＋____H2SO4===____ClO2↑＋____CO2↑＋____KHSO4＋____H2O
[關鍵點撥]
1．正向配平的原則
(1)氧化劑、還原劑易于區分時，一般從左邊反應物著手配平。正向配平時將氧化劑、還原劑作為研究對象，根據得失電子守恒首先給氧化劑、還原劑確定系數。
(2)正向配平適用于某種物質只作氧化劑或只作還原劑，而且涉及化合價變化的元素的化合價要全部發生改變而不能只改變一部分。
2．有機化合物中碳元素化合價的確定
在有機物參與的氧化還原反應方程式的配平中，一般有機物中H顯＋1價，O顯－2價，根據物質中元素化合價代數和為零的原則，確定碳元素的平均價態，然后進行配平。
二、逆向配平
【對點練】 2.配平下列化學方程式。
(1)____I2＋____NaOH===____NaI＋____NaIO3＋____H2O
(2)____(NH4)2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O
(3)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3
[關鍵點撥]
逆向配平的原則
自身氧化還原反應(包括分解、歧化)中，氧化產物、還原產物容易區分，一般從右邊著手配平。逆向配平時將氧化產物、還原產物作為研究對象，根據得失電子守恒首先給氧化產物、還原產物確定系數。
三、缺項配平
【示例】 完成以下氧化還原反應的離子方程式：
(　　)MnO＋(　　)C2O＋________===(　　)Mn2＋＋(　　)CO2↑＋________
【對點練】 3.(1)（ ）ClO＋（ ）Fe2＋＋（ ）________===（ ）Cl－＋（ ）Fe3＋＋（ ）________
(2)(人教必修第一冊P28T12改編) （ ）ClO－＋（ ）Fe(OH)3＋（ ）________===（ ）Cl－＋（ ）FeO＋（ ）H2O
(3) （ ）MnO＋（ ）H2O2＋（ ）________===（ ）Mn2＋＋（ ）________＋（ ）H2O
(4)將高錳酸鉀逐滴加入硫化鉀溶液中發生如下反應，其中K2SO4和S的物質的量之比為3∶2。完成下列化學方程式：
（ ）KMnO4＋（ ）K2S＋（ ）________===（ ）K2MnO4＋（ ）K2SO4＋（ ）S↓＋（ ）________
[關鍵點撥]
1．缺項配平原則
缺項方程式是指某些反應物或生成物在方程式中沒有寫出來，它們一般為水、酸(H＋)或堿(OH－)。
2．缺項配平氧化還原反應方程式的流程
第一步：找出變價元素，利用氧化還原反應方程式的配平方法確定含變價元素物質的化學計量數
第二步：利用原子守恒確定缺項物質是H2O、H＋或OH－；在酸性條件下缺H或多O補H＋，少O補H2O，在堿性條件下缺H或多O補H2O，少O補OH－
第三步：利用原子守恒和電荷守恒確定缺項物質的化學計量數
考點2　氧化還原反應的計算
1．計算依據
對于氧化還原反應的計算，要根據氧化還原反應的實質——反應中氧化劑得到的電子總數與還原劑失去的電子總數相等，即得失電子守恒。利用守恒思想，可以拋開多步的反應過程，可不寫化學方程式，不追究中間反應過程，只要把物質分為初態和終態，從得電子與失電子兩個方面進行整體思考，便可迅速獲得正確結果。
2．守恒法解題的思維流程
題組練習
一、確定元素的化合價或物質組成、物質的量
1．已知某強氧化劑RO(OH)中的R元素被Na2SO3還原到較低價態。如果還原2.4×10－3 mol RO(OH)至較低價態，需要60 mL 0.1 mol·L－1的Na2SO3溶液。那么，R元素被還原成的價態是________。
2．將Cl2通入400 mL 0.5 mol·L－1 KOH溶液中，二者恰好完全反應得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液，經測定ClO－與ClO的物質的量之比是1∶2，則所得混合液中n(KClO3)等于________mol。
二、多步反應中應用得失電子守恒快速解答
3．將32.64 g銅與140 mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2 L。請回答下列問題：
(1)NO的體積為__________L，NO2的體積為__________L。
(2)參加反應的HNO3的物質的量是____________。
(3)待產生的氣體全部釋放后，向溶液中加入V mL a mol·L－1的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2＋全部轉化成沉淀，則原硝酸溶液的濃度為______________mol·L－1。
(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3，至少需要30%的雙氧水________ g。
4．足量銅與一定量濃硝酸反應，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，將這些氣體與1.68 L O2(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5 mol·L－1NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是________mL。
高考真題
1．(2024·北京卷，14，3分)不同條件下，當KMnO4與KI按照反應①②的化學計量比恰好反應，結果如下。
反應序號 起始酸堿性 KI KMnO4 還原產物 氧化產物
物質的量/mol 物質的量/mol
① 酸性 0.001 n Mn2+ I2
② 中性 0.001 10n MnO2
已知：MnO4-的氧化性隨酸性減弱而減弱。
下列說法正確的是( )
A．反應①，n(Mn2+)∶n(I2)=1∶5
B．對比反應①和②，
C．對比反應①和②，的還原性隨酸性減弱而減弱
D．隨反應進行，體系變化：①增大，②不變
2．(2024·上海卷)回答下列問題：
(1)氟單質常溫下能腐蝕Fe、Ag等金屬，但工業上卻可用Cu制容器儲存，其原因是 。
PtF6是極強的氧化劑，用Xe和PtF6可制備稀有氣體離子化合物，六氟合鉑氙[XeF]+[Pt2F11]-的制備方式如圖所示
(2)上述反應中的催化劑為_______。
A．PtF6 B．PtF7- C．F- D．XeF+
(3)上述過程中屬于氧化還原反應的是_______。
A．② B．③ C．④ D．⑤
(4)氟氣通入氙(Xe)會產生XeF2、XeF4、XeF6三種氟化物氣體。現將的Xe和的F2同時通入的容器中，反應后，測得容器內共有氣體，且三種氟化物的比例為XeF2：XeF4：XeF6=1：6：3，則內XeF4的速率v(XeF4)= 。
3．(2023·新課標卷節選)鉻和釩具有廣泛用途。鉻釩渣中鉻和釩以低價態含氧酸鹽形式存在，主要雜質為鐵、鋁、硅、磷等的化合物。從鉻釩渣中分離提取鉻和釩的一種流程如下圖所示。
已知：最高價鉻酸根在酸性介質中以Cr2O存在，在堿性介質中以CrO存在。
回答下列問題：
(1)煅燒過程中，釩和鉻被氧化為相應的最高價含氧酸鹽，其中含鉻化合物主要為____________(填化學式)。
(2)“水浸渣”中主要有SiO2和________。
(3)“還原”步驟中加入焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)溶液，反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
4．(2022·全國卷甲節選)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料，在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備。菱鋅礦的主要成分為ZnCO3，雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下：
回答下列問題：
(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_____________________________________________。
(2)向80～90 ℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液充分反應后過濾，濾渣②中有MnO2，該步反應的離子方程式為________________________________________________________________________。
鞏固練習
一、選擇題(每題5分，共10題，共50分)
1．(2023·遼寧實驗中學模擬)R2O在一定條件下可以將Mn2＋氧化為MnO，若反應后R2O變為RO，又知反應中氧化劑與還原劑的離子數之比為5∶2，則n的值是(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
2．一定條件下，硝酸銨受熱分解的化學方程式為NH4NO3―→HNO3＋N2↑＋H2O(未配平)，下列說法錯誤的是(　　)
A．配平后H2O的化學計量數為6 B．NH4NO3既是氧化劑又是還原劑
C．該反應既是分解反應也是氧化還原反應 D．氧化產物和還原產物的物質的量之比為5∶3
3．NaNO2是一種食品添加劑，但食用過量可能致癌。酸性KMnO4溶液與NaNO2反應的化學方程式為MnO＋NO＋（ ）―→Mn2＋＋NO＋H2O(未配平)。下列敘述中正確的是(　　)
A.該反應中NO被還原 B．反應過程中溶液的pH減小
C．生成1 mol NaNO3需消耗0.4 mol KMnO4 D．（ ）中的粒子是OH－
4．(2023·山東淄博二模聯考)用FeS、Cu2S處理酸性廢水中的Cr2O，發生的反應如下：
反應Ⅰ：FeS＋Cr2O＋H＋―→Fe3＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平)
反應Ⅱ：Cu2S＋Cr2O＋H＋―→Cu2＋＋SO＋Cr3＋＋H2O(未配平)
下列說法錯誤的是(　　)
A．反應Ⅰ中還原劑與還原產物[Cr2(SO4)3]的物質的量之比為1∶3
B．處理等物質的量Cr2O時，消耗FeS的物質的量更多
C．處理等物質的量Cr2O時，反應Ⅱ中消耗H＋更多
D．用FeS除去廢水中Cr2O的同時，還有利于吸附懸浮雜質
5．已知反應：①SO2＋2Fe3＋＋2H2O―→SO＋2Fe2＋＋W；
②Cr2O＋aFe2＋＋bH＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O (未配平)。
下列有關說法正確的是(　　)
A．方程式①中W為4OH－ B．還原性強弱：SO2>Fe2＋
C．a＝6，b＝7 D．反應Cr2O＋3SO2＋2H＋===2Cr3＋＋3SO＋H2O不能發生
6．(2023·湖南衡陽三模)為探究“2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O”碘離子氧化過程進行如下實驗：
編號 1 2
實驗內容
實驗現象 隨著液體不斷滴入，產生大量氣體；溶液變黃并不斷加深至棕黃色后又變淺 隨著液體不斷滴入，溶液變黃，搖勻后又褪色，不斷重復直至析出紫色沉淀
下列說法不正確的是(　　)
A．實驗1中溶液變淺是因為I2＋5H2O2===2HIO3＋4H2O
B．實驗2中出現紫色沉淀是因為HIO3＋5HI===3I2↓＋3H2O
C．實驗1中產生大量氣體的原因是I－被氧化的過程大量放熱
D．實驗2相較于實驗1，可節約H2O2的用量且有利于反應終點的觀察
7．一定量的某磁黃鐵礦(主要成分FexS，S為－2價)與100 mL鹽酸恰好完全反應(礦石中其他成分不與鹽酸反應)，生成3.2 g硫單質、0.4 mol FeCl2和一定量H2S氣體，且溶液中無Fe3＋。則下列說法正確的是(　　)
A．該鹽酸的物質的量濃度為4.0 mol·L－1 B．該磁黃鐵礦FexS中，Fe2＋與Fe3＋的物質的量之比為2∶1
C．生成的H2S氣體在標準狀況下的體積為8.96 L D．該磁黃鐵礦中FexS的x＝0.85
8．(2023·河北名校聯考)亞氯酸鈉(NaClO2)具有強氧化性，受熱易分解，可作漂白劑、食品消毒劑等，以氯酸鈉等為原料制備亞氯酸鈉的工藝流程如下圖所示。
已知：消毒能力即每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。
下列說法錯誤的是(　　)
A．“母液”中溶質的主要成分是Na2SO4 B．相同質量ClO2的消毒能力是Cl2的2.5倍
C．“反應2”中氧化劑與還原劑的物質的量之比為2∶1
D．“減壓蒸發”可以降低蒸發時的溫度，提高產品產率
9．(2023·四川攀枝花統考三模)發藍工藝是將鋼鐵浸入熱的NaNO2堿性溶液中，在鋼鐵表面形成一層四氧化三鐵薄膜，其中鐵經歷了如下轉化(假設NaNO2的還原產物均為NH3)：
下列說法中，不正確的是(　　)
A.反應①為3Fe＋NaNO2＋5NaOH3Na2FeO2＋NH3↑＋H2O
B．當反應②轉移的電子數目為3NA時，生成34 g NH3
C．反應③中Na2FeO2與Na2Fe2O4的物質的量之比為1∶1
D．發藍工藝的總反應可以表示為：9Fe＋4NaNO2＋8H2O3Fe3O4＋4NaOH＋4NH3↑
10．(2023·河北石家莊模擬)造紙、印刷等工業廢水中含有大量的硫化物(主要成分為Na2S)，可用如圖轉化方式除去，則下列說法錯誤的是(　　)
A．Na2S溶液中存在n(OH－)＝n(H＋)＋n(HS－)＋2n(H2S)
B．反應Ⅰ和Ⅱ的轉移電子數相等時，還原劑之比為2∶1
C．在廢水處理過程中，CoPc為催化劑，O2為氧化劑
D．反應Ⅲ中Na2S與Na2SO3等物質的量反應，反應的化學方程式為Na2S＋Na2SO3＋(CoPc)O＋H2O 2NaOH＋Na2S2O3＋CoPc
二、非選擇題(共2題，共35分)
11．(15分)工業上以軟錳礦(主要成分為MnO2)為原料，通過液相法生產KMnO4，即在堿性條件下用氧氣氧化MnO2得到K2MnO4，分離后得到K2MnO4，再以惰性材料為電極電解K2MnO4溶液得到KMnO4，其生產工藝簡略如下：
(1)反應器中反應的化學方程式為_____________________________________________。(2分)
(2)生產過程中最好使用含MnO2 80%以上的富礦，因為MnO2含量最低的貧礦中Al、Si的氧化物含量較高，會導致KOH消耗量________(填“偏高”或“偏低”)。(2分)
(3)電解槽中總反應的離子方程式為_____________________________________________。(2分)
(4)在傳統工藝中得到K2MnO4后，向其中通入適量CO2反應生成黑色固體、KMnO4等，反應的化學方程式為
________________________________________________________________________。
上述反應中氧化劑與還原劑的質量比為________。與該傳統工藝相比，電解法的優勢是
________________________________________________________________________。(6分)
(5)用高錳酸鉀測定草酸結晶水合物的純度：稱草酸晶體樣品0.500 g溶于水配制成100 mL溶液，取出20.00 mL，用0.020 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定(雜質不反應)，至溶液呈淺粉紅色且半分鐘內不褪色，消耗KMnO4溶液14.80 mL，則該草酸晶體的純度為____________。[結果保留三位有效數字；已知該草酸結晶水合物(H2C2O4·2H2O)的相對分子質量為126](3分)
12．(20分)(2023·山西名校聯考模擬)以廢釩電池負極電解液(主要化學成分是V3＋、V2＋、H2SO4)為原料，回收其中的釩制備V2O5的工藝流程如圖所示：
已知：氯酸濃度較高或受熱時易發生分解。回答下列問題：
(1)在“氧化”中低價態釩都轉化為VO，其中V3＋轉化反應的離子方程式為_________________________________，實際生產中的氧化劑不選擇HClO3的原因是____________________。(5分)
(2)“濃縮”至釩溶液質量濃度(折合為V2O5的質量濃度)為27.3 g·L－1時，則溶液中c(VO)＝______________ mol·L－1(結果保留1位小數)。(3分)
(3)pH對沉釩率(η)的影響如圖所示，則沉釩時控制釩液合適的pH范圍是______，沉淀產物為2NH4V3O8·H2O，則加(NH4)2SO4沉釩的化學方程式是________________________________________________。(4分)
(4)“過濾”后對沉淀進行洗滌，采用稀(NH4)2SO4作洗滌液的目的是___________________________。
檢驗沉淀已洗滌干凈的操作是_________________________________________________。(6分)
(5)“煅燒”需要在通風或氧化氣氛下進行，其目的是__________________________________________。(2分)
熱點題型(二)　信息型氧化還原反應方程式的書寫
新情境下氧化還原反應方程式的書寫一般會出現在非選擇題部分的化工流程或實驗大題中，試題一般提供反應的相關信息，需要考生結合所學知識進行書寫。突破這類方程式的書寫，關鍵在于能夠從情境中提取信息，分析反應的氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物，然后利用氧化還原反應方程式配平的方法和技巧進行解答。
“四步法”突破新情境下氧化還原反應方程式的書寫
類型1　依據陳述信息書寫方程式
例1.(2020·全國卷Ⅲ)硫酸鎳在強堿溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程式：___________________________________________。
[解題流程] 根據題目信息確定反應物中的氧化劑和還原劑，然后依據氧化還原反應方程式的書寫與配平原則解答題目。
【對點練】 1.＋6價鉻的化合物毒性較大，常用NaHSO3將廢液中的Cr2O還原成Cr3＋，該反應的離子方程式為______________________________________________________。
類型2　依據工藝流程信息書寫方程式
例2.(2023·全國卷乙節選)LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下：
(2)加入少量MnO2的作用是_________________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_____________________。
(6)煅燒窯中，生成LiMn2O4反應的化學方程式是_______________________________________。
[解題流程] (6)根據流程圖，分析確定反應物與生成物，然后配平化學方程式。
①“瞻前”確定反應物：根據進料確定反應物為Li2CO3＋MnO2。
②“顧后”確定生成物：根據流程圖中物質的轉化情況，確定生成物為CO2↑＋O2↑＋LiMn2O4。
③根據得失電子守恒，逆向配平發生氧化還原反應的物質：
2Li2CO3＋8MnO2CO2↑＋O2↑＋4LiMn2O4。
④根據元素守恒補充并配平未發生氧化還原反應的物質：
2Li2CO3＋8MnO22CO2↑＋O2↑＋4LiMn2O4。
⑤檢查元素、得失電子是否守恒。
【對點練】 2.釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以＋3、＋4、＋5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。
“酸浸氧化”中，VO＋和VO2＋被氧化成VO，同時還有________被氧化。寫出VO＋轉化為VO反應的離子方程式：___________________________________________________________________。
類型3　依據反應機理圖書寫方程式
例3.在酸性條件下，黃鐵礦(FeS2，其中S為－1價)催化氧化的反應轉化如圖所示?？偡磻?FeS2＋7O2＋2H2O===2Fe2＋＋4SO＋4H＋
(1)分別寫出反應Ⅰ、Ⅱ的離子方程式：
①反應Ⅰ：_____________________________________。
②反應Ⅱ：____________________________________。
(2)NO在總反應中的作用是___________________________________________。
[解題流程] (1)根據示意圖中的箭頭方向分清反應物、生成物：箭頭進入的是反應物，箭頭出去的是生成物。
反應Ⅰ中反應物為Fe(NO)2＋、O2，生成物為Fe3＋、NO，反應為酸性條件。
反應Ⅱ中反應物為Fe3＋、FeS2，生成物為Fe2＋、SO，反應為酸性條件。
(2)若上一步反應生成某物質，下一步該物質又參加反應，則該物質為中間產物。若某物質參加反應，后又生成該物質，則該物質為催化劑。
【對點練】 3.BMO(Bi2MoO6)是一種高效光催化劑，可用于光催化降解苯酚，反應原理如圖所示。
苯酚被氧化的總反應：______________________________________________________________。
熱點題型(二)　信息型氧化還原反應方程式的書寫
1．(5分)我國科研人員發現，在鈣鈦礦活性層中引入稀土Eu3＋/Eu2＋離子對，通過循環反應可消除零價鉛和零價碘缺陷，大幅提高鈣鈦礦電池的使用壽命，其原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A.Eu3＋/Eu2＋離子對在反應過程中不斷損耗，需定時補充
B．消除零價碘的過程中，Eu3＋/Eu2＋離子對發生還原反應
C．消除零價鉛的反應為2Eu3＋＋Pb0===2Eu2＋＋Pb2＋
D．整個過程實質上將電子從I0轉移給Pb0
2．(8分)(2023·湖北高考節選)銅與過量H2O2反應的探究如下：
實驗②中Cu溶解的離子方程式為_______________________________________________；產生的氣體為__________。比較實驗①和②，從氧化還原角度說明H＋的作用是_________________________________。
3．(3分)(2021·全國卷甲節選)以NaIO3為原料制備I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入計量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反應得到I2。上述制備I2的總反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
4．(3分)NaClO氧化可除去氨氮，反應機理如圖所示(其中H2O和NaCl略去)：
NaClO氧化NH3的總反應的化學方程式為_________________________________________________。
5．(6分)(2023·遼寧高考節選)某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液(含Ni2＋、Co2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋和Mn2＋)，實現鎳、鈷、鎂元素的回收。
已知：
物質 Fe(OH)3 Co(OH)2 Ni(OH)2 Mg(OH)2
Ksp 10－37.4 10－14.7 10－14.7 10－10.8
回答下列問題：
“氧化”中，用石灰乳調節pH＝4，Mn2＋被H2SO5氧化為MnO2，該反應的離子方程式為_____________________________________________________________________ (H2SO5的電離第一步完全，第二步微弱)；濾渣的成分為MnO2、________________(填化學式)。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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