近幾年高考化學(xué)試題的主觀題中,新情境下陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫 與配平是最常見的考查方式。除了已知反應(yīng)物和生成物,利用氧化還原反應(yīng) 方程式的配平方法書寫方程式外,有時還會出現(xiàn)缺項方程式的配平。該類氧 化還原反應(yīng)方程式一般結(jié)合實際情境或化工流程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化判定所缺物 質(zhì),同時結(jié)合離子反應(yīng)進行考查,題目綜合性強,難度較大。備考過程中要結(jié) 合實例,確定解題流程,分類突破。
一、氧化還原方程式的配平類型一　直接型氧化還原反應(yīng)方程式的配平
如配平下列反應(yīng)的離子方程式:MnO(OH)2+I-+H+?Mn2++I2+H2O[流程應(yīng)用]
類型三　信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫信息型氧化還原反應(yīng)方程式是指用文字描述的方式,敘述一個化學(xué)反應(yīng) 的過程,需要從文字信息中找出反應(yīng)物、生成物,進而分析反應(yīng)中得失電子情 況,其流程如下:
如+6價Cr的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的Cr2?還原成Cr3+,該反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　????。[流程應(yīng)用]?
二、競爭型離子反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)如果溶液中存在多種離子,則相互之間發(fā)生的反應(yīng)可能有多種,此時溶液中可能發(fā)生“平行反應(yīng)”,也可能發(fā)生“競爭反應(yīng)”。“平行反應(yīng)”是指離子之間同時反應(yīng)互不影響,而“競爭反應(yīng)”是指各個反應(yīng)要按照一定的順序完成。“競爭反應(yīng)”的常見類型如下:
1.一種氧化劑(還原劑)與多種還原劑(氧化劑)反應(yīng),如把Cl2通入含有I-、Br-、 Fe2+的溶液中,按照還原能力由強到弱的順序,I-優(yōu)先反應(yīng),其次是Fe2+,最后是Br-。
2.一種酸(堿)與多種堿性(酸性)物質(zhì)反應(yīng),如把鹽酸逐滴加入含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中,按照堿性由強到弱的順序,NaOH優(yōu)先反應(yīng),其次 是Na2CO3,最后是NaHCO3。3.若某一溶液中同時存在幾種能與所加試劑形成類型相似的沉淀的離子,則 溶解度(嚴(yán)格來說應(yīng)為溶度積)小的物質(zhì)先沉淀。如向AlCl3、FeCl3的混合溶 液中逐滴加入氫氧化鈉溶液,應(yīng)優(yōu)先生成Fe(OH)3沉淀,而不是Al(OH)3沉淀。4.互相促進水解的反應(yīng)與復(fù)分解反應(yīng)如果既符合發(fā)生互相促進水解反應(yīng)的條件,又符合直接發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)的條 件,究竟發(fā)生哪個反應(yīng),要具體情況具體分析。
1.易錯易混辨析(正確的畫“√”,錯誤的畫“?”)。(1)向水中加入一小塊鈉:Na+2H2O? NaOH+H2↑?(　　)(2)向FeCl2溶液中通入Cl2:FeCl2+Cl2? FeCl3?(　　)(3)MnO2和濃鹽酸混合加熱:MnO2+4H++4Cl-? Mn2++2Cl2↑+2H2O?(　　)(4)向稀硝酸中加入銅片:Cu+2H++N?? Cu2++NO↑+H2O(　　)
3.某高溫還原法制備新型氮化鋁(AlN)陶瓷的反應(yīng)體系中的物質(zhì)有Al2O3、C、N2、AlN、CO。請將AlN之外的反應(yīng)物與生成物分別填入以下空格 內(nèi),并配平?！????
4.(1)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā) 生反應(yīng)的離子方程式為　2Fe2++H2O2+2H+?2Fe3++2H2O????。(2)已知Fe3S4能與稀硫酸反應(yīng),生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為1.518 g·L-1),寫出該反應(yīng)的離子方程式:　Fe3S4+6H+?3H2S↑+3Fe2++S????。(3)一定條件下,向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液,溶液中B?(B元素的化合價為+3價)與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B(OH?,其離子方程式為　2Fe2++B?+4OH-?2Fe+2H2↑+B(OH?????。
考點一　氧化還原反應(yīng)方程式的配平與書寫
題組一　氧化還原反應(yīng)方程式的配平
1.配平下列方程式。(1)?? ??Mn?+??? ?Fe2++????　　????? ? ???Mn2++?? ??Fe3++???? 　　????(2)?? ??Cl?+???? Fe2++??? ?　　????? ? ???Cl-+??? ?Fe3++???? 　　????(3)?? ??NaBO2+??? ?SiO2+?? ??Na+?? ??H2? ??? ?NaBH4+?? ??Na2SiO3(4)?? ??LiCO2+???? H2SO4+??? ?H2O2? ??? ?Li2SO4+???? CSO4+???? O2↑+?? ?? 　　????
2.(2020浙江舟山模擬)已知氧化性:Br2>Fe3+。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2, 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為aFe2++bBr-+cCl2? dFe3++eBr2+fCl-,下列選項中的數(shù)字與離子方程式中的a、b、c、d、e、f一一對應(yīng),其中不符合反應(yīng)實際的 是?(　　)A.2　4　3　2　2　6　　　　B.0　2　1　0　1　2C.2　0　1　2　0　2　　　　D.2　2　2　2　1　4
解析　根據(jù)題意,Cl2先氧化Fe2+,不可能先氧化Br-,B選項錯誤。
方法技巧氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧(1)全變從左邊配:氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的,一般從左邊反應(yīng) 物著手配平。(2)自變從右邊配:自身氧化還原反應(yīng)(包括分解反應(yīng)、歧化反應(yīng))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(yīng)物一側(cè)缺 正電荷,一般加H+,生成物一邊加水;若反應(yīng)物一側(cè)缺負電荷,一般加OH-,生成 物一邊加水,然后將兩邊電荷數(shù)配平。(4)當(dāng)化學(xué)方程式中有多個缺項時,應(yīng)根據(jù)化合價的變化找準(zhǔn)氧化劑、還原 劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物。
題組二　氧化還原反應(yīng)方程式的書寫
4.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種易溶于水、高效的多功能水處理劑。工業(yè)上通常 先制得高鐵酸鈉,然后在一定溫度下,向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和,從 而使高鐵酸鉀析出。(1)高鐵酸鉀中鐵元素的化合價為　+6價????,推測其具有的化學(xué)性質(zhì)是　強氧化性????。(2)高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH。①該反應(yīng)的離子方程式為　4Fe?+10H2O? 4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑???。②高鐵酸鉀作為水處理劑起到的作用是　殺菌消毒、凈水????。
(3)①在無水條件下制備高鐵酸鈉的主要反應(yīng)為2FeSO4+aNa2O2? 2Na2FeO4+bX+2Na2SO4+cO2↑,該反應(yīng)中物質(zhì)X的化學(xué)式為　Na2O????,b與c的關(guān)系是????b=2c????。②一定溫度下,向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀,原因是 　相同條件下高鐵酸鉀的溶解度小于高鐵酸鈉的溶解度????。(4)在堿性條件下,由氯化鐵、氯氣可制備高鐵酸鉀,寫出該反應(yīng)的離子方程 式:　2Fe3++3Cl2+16OH-? 2Fe?+6Cl-+8H2O????。
解析　(1)根據(jù)化合物中各元素正、負化合價的代數(shù)和為零,可得K2FeO4中鐵 元素的化合價為+6價;高鐵酸鉀中鐵元素處于高價態(tài),因此高鐵酸鉀具有強氧 化性。(2)①高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH,反應(yīng)的離子方程式為 4Fe?+10H2O? 4Fe(OH)3(膠體)+8OH-+3O2↑。②高鐵酸鉀具有強氧化性,作為水處理劑能起到殺菌消毒的作用,同時其還原產(chǎn)物為Fe(OH)3膠體,又 能起到凈水的作用。(3)①根據(jù)元素守恒和得失電子守恒可知,X應(yīng)是Na2O,根據(jù)鈉元素守恒有2a=8+2b,根據(jù)氧元素守恒有2a=8+b+2c,兩式聯(lián)立,可得b=2c。②一定溫度下,向高
鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀,原因是相同條件下高鐵酸鉀 的溶解度小于高鐵酸鈉的溶解度。(4)用氯氣在堿性條件下氧化氯化鐵可制備高鐵酸鉀,根據(jù)得失電子守恒、原 子守恒及電荷守恒,反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++3Cl2+16OH-? 2Fe?+6Cl-+8H2O。
考點二　氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計算
1.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
2.(2020江蘇第二次大聯(lián)考)某三價鐵配合物的化學(xué)式可表示為Ka[Feb(C2O4)c]· xH2O,為測定其組成,進行如下實驗:步驟1:稱取1.964 0 g該配合物晶體,配制成250.00 mL溶液。步驟2:取25.00 mL所配溶液于錐形瓶中,加入5.0 mL 1 ml·L-1硫酸,加熱到70~ 85 ℃,用0.010 0 ml·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液48.00 mL。步驟3:向反應(yīng)后的溶液中加入一定量鋅粉。加熱至黃色恰好消失,過濾,洗滌, 將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中,此時溶液仍呈酸性。步驟4:繼續(xù)用0.010 0 ml·L-1 KMnO4溶液滴定步驟3所得溶液至終點,消耗 KMnO4溶液8.00 mL。
(1)步驟2中,KMnO4將C2?氧化為CO2,該滴定反應(yīng)的離子方程式為?? 5C2?+2Mn?+16H+? 10CO2↑+2Mn2++8H2O ?。(2)步驟3中黃色消失的原因是　 2Fe3++Zn? 2Fe2++Zn2+ ???(用離子 方程式表示)。(3)配制配合物溶液的過程中,若定容時俯視容量瓶的刻度線,則最終所得晶 體組成中水的含量　偏小???(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。(4)通過計算確定該三價鐵配合物的化學(xué)式(寫出計算過程)。
答案 (4)根據(jù)滴定反應(yīng)5C2?+2Mn?+16H+? 10CO2↑+2Mn2++8H2O和5Fe2++Mn?+8H+? 5Fe3++Mn2++4H2O,可知250.00 mL溶液中各微粒的物質(zhì)的量分別為n(C2?)=?n(Mn?)×10=?×0.010 0 ml·L-1×48.00 mL×10-3 L·mL-1×10=0.012 mln(Fe3+)=n(Fe2+)=5n(Mn?)×10=5×0.010 0 ml·L-1×8.00 mL×10-3 L·mL-1×10=0.004 ml據(jù)電荷守恒得:n(K+)=2×0.012 ml-3×0.004 ml=0.012 ml
名師總結(jié)應(yīng)用得失電子守恒解題的一般步驟(1)“一找各物質(zhì)”: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)“二定得失數(shù)”:確定一個原子或離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中原子的 個數(shù))。(3)“三列關(guān)系式”:根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。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。
題組二　多步氧化還原反應(yīng)的計算
4.將足量Cl2緩緩?fù)ㄈ牒?.02 ml H2SO3和0.02 ml HBr的混合溶液中。在此 過程中溶液的pH與Cl2通入量的關(guān)系示意圖是(溶液體積變化忽略不計,且不 考慮Cl2與水反應(yīng))?(　　)?
名師總結(jié)抓住“始態(tài)”與“終態(tài)”突破多步氧化還原反應(yīng)的計算在多步連續(xù)進行的氧化還原反應(yīng)中,只要中間各步反應(yīng)過程中電子沒有損耗, 則可以利用反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目相等,找出“始態(tài)物質(zhì)”與“終態(tài)物 質(zhì)”化合價發(fā)生變化的元素,再根據(jù)化合價升高總數(shù)和化合價降低總數(shù)相等, 建立兩者之間物質(zhì)的量的關(guān)系而進行快速求解。例如:a ml的銅與足量的濃HNO3反應(yīng),將產(chǎn)生的NO2氣體與b ml的O2混合通 入水中,氣體完全被吸收。則“始態(tài)物質(zhì)Cu”? Cu2+,
“中間物質(zhì)HNO3”? NO2↑,?故“始態(tài)物質(zhì)Cu”與“終態(tài)物質(zhì)O2”之間物質(zhì)的量的關(guān)系為2Cu～O2,即a=2b。?
1.(2020江蘇單科,20節(jié)選)(1)CO2催化加氫。在密閉容器中,向含有催化劑的 KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應(yīng)制得)中通入H2生成HCOO-,其離子方程式 為　 HC?+H2? HCOO-+H2O ????。
2.(2019江蘇單科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮 氧化物的尾氣需處理后才能排放。(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為　 2NH3+2O2? N2O+3H2O ???。(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應(yīng) 為NO+NO2+2OH-? 2N?+H2O2NO2+2OH-? N?+N?+H2O
①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有　 BC ???(填字母)。A.加快通入尾氣的速率B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣C.吸收尾氣過程中定期補加適量NaOH溶液②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì) 是　 NaNO3 ???(填化學(xué)式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是　 NO ????(填化學(xué)式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣,可提高尾氣中NO的去除 率。其他條件相同,NO轉(zhuǎn)化為N?的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH(用稀鹽酸
調(diào)節(jié))的變化如圖所示。①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N?,其離子方程式為?? 3HClO+2NO+H2O? 3Cl-+2N?+5H+ ??。②NaClO溶液的初始pH越小,NO轉(zhuǎn)化率越高。其原因是　溶液pH越小,溶液中HClO的濃度越大,氧化NO的能力越強???。

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