證據(jù)推理與模型認(rèn)知：通過分析、推理等方法認(rèn)識氧化還原反應(yīng)的特征和實(shí)質(zhì)，建立氧化還原反應(yīng)書寫的思維模型；
科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：認(rèn)識科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動；
變化觀念與平衡思想：從元素建立物質(zhì)轉(zhuǎn)化，能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)兩個角度理解物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，從氧化還原反應(yīng)的角度，進(jìn)行陌生情境下化學(xué)方程式的書寫和配平。
【必備知識解讀】
一、信息型氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)方程式書寫方法
1.根據(jù)題目所給信息準(zhǔn)確確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)式。
2.利用得失電子數(shù)守恒確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的系數(shù)。（化合價升降法）
3.利用題目所給的酸性或堿性條件并結(jié)合電荷守恒配平等號兩邊離子數(shù)目，若題目沒有明確酸性或堿性環(huán)境，一般通過在反應(yīng)物中增加H2O生成H＋或OH－配平。
4.最后利用質(zhì)量守恒配平其它物質(zhì)。
5. “補(bǔ)缺”的技巧——缺項(xiàng)化學(xué)（離子）方程式的配平：配平化學(xué)（離子）方程式時，有時要用H+、OH-、H2O來使化學(xué)方程式兩邊電荷及原子守恒，總的原則是酸性溶液中不能出現(xiàn)OH-，堿性溶液中不能出現(xiàn)H+，具體方法如下：
例1．I.氮是動植物生長不可缺少的元素，含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如下氮的循環(huán)過程，工業(yè)上也可通過一系列的化學(xué)反應(yīng)模擬該過程，實(shí)現(xiàn)氮的轉(zhuǎn)化。

(1)寫出氨氣結(jié)構(gòu)式_______，氮?dú)怆娮邮絖______。
(2)自然界中反硝化過程指的是圖中_______過程(選填Ⅰ~Ⅴ)。
Ⅱ.大氣固氮是在放電或高溫下，空氣中的N2轉(zhuǎn)化為HNO3的過程。固氮過程中也會產(chǎn)生上述含氮化合物。
N2①NO2HNO3
(3)①為_______(填寫化學(xué)式)。
(4)上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中四種含氮物質(zhì)中，屬于共價化合物的有_______種，含共價鍵的有_______種。
(5)寫出過程②的反應(yīng)方程式_______，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為_______。
Ⅲ.含氮量是衡量肥效的指標(biāo)之一，常見氮肥：CO(NH2)2(尿素)、NH4NO3和(NH4)2SO4
(6)NH4NO3中含有的化學(xué)鍵包括_______。
(7)等物質(zhì)的量NH4NO3和(NH4)2SO4的混合物，與足量氫氧化鈉加熱，產(chǎn)生氣體10.08L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，發(fā)生的離子方程式為_______，固體混合物質(zhì)量為_______g。
(8)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)上述化肥樣品混合物中的硫酸根_______。
(9)寫出銨態(tài)氮肥保存或施用時注意事項(xiàng)(任寫一點(diǎn))_______。
Ⅳ.土壤中的硝酸鹽會被細(xì)菌分解。有一種脫氧硫桿菌能夠利用土壤中的硫化物來分解硝酸鹽，其主要化學(xué)原理如下：_______K2S+_______KNO3+_______H2O_______N2↑+_______K2SO4+_______KOH
(10)配平上述反應(yīng)方程式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目_______。
(11)被氧化的元素是_______。
【答案】(1)
(2)Ⅴ
(3)NO
(4) 3種 4種
(5)3NO2+H2O＝2HNO3+NO 1：2
(6)離子鍵和共價鍵
(7)NH4++OH-NH3↑+H2O 31.8g
(8)取化肥樣品溶于水，加入足量稀鹽酸后，無沉淀，再加入氯化鋇，若產(chǎn)生白色沉淀，證明固體樣品中含有硫酸根
(9)保存：避光避熱；施用：不與堿性物質(zhì)一同使用，深施蓋土
(10)
(11)K2S中-2價的硫元素
【解析】（1）氨氣的分子式為NH3，結(jié)構(gòu)式為，氮?dú)怆娮邮綖椤?br>（2）反硝化作用也稱脫氮作用，反硝化細(xì)菌在缺氧條件下還原硝酸鹽釋放出N2等的過程，因此自然界中反硝化過程指的是圖中過程Ⅴ。
（3）氮?dú)夂脱鯕饣仙蒒O，則①為NO。
（4）分子中只存在共價鍵的化合物是共價化合物，則上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中四種含氮物質(zhì)中，屬于共價化合物的有NO、NO2、HNO3，共計(jì)是三種，氮?dú)庵写嬖诠矁r鍵，所以含共價鍵的有四種。
（5）過程②是NO2溶于水生成硝酸和NO，反應(yīng)的反應(yīng)方程式為3NO2+H2O＝2HNO3+NO，該反應(yīng)中既是氧化劑也是還原劑，NO是還原產(chǎn)物，硝酸是氧化產(chǎn)物，所以氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1:2。
（6）NH4NO3中含有的化學(xué)鍵包括離子鍵和共價鍵。
（7）產(chǎn)生的氣體是氨氣，反應(yīng)的離子方程式為NH+OH-NH3↑+H2O，標(biāo)況下10.08L氨氣的物質(zhì)的量是10.08L÷22.4L/ml＝0.45ml，設(shè)NH4NO3和(NH4)2SO4的物質(zhì)的量均是xml，則x+2x＝0.45，解得x＝0.15，所以固體混合物質(zhì)量為0.15ml×80g/ml+0.15ml×132g/ml＝31.8g。
（8）硫酸鋇不溶于水也不溶于酸，所以檢驗(yàn)上述化肥樣品混合物中的硫酸根的實(shí)驗(yàn)方案為取化肥樣品溶于水，加入足量稀鹽酸后，無沉淀，再加入氯化鋇，若產(chǎn)生白色沉淀，證明固體樣品中含有硫酸根。
（9）銨鹽受熱易分解，且能與堿反應(yīng)放出氨氣，所以銨態(tài)氮肥保存或施用時注意事項(xiàng)為，保存：避光避熱；施用：不與堿性物質(zhì)一同使用，深施蓋土。
（10）硫元素化合價從－2價升高到+6價，失去8個電子，氮元素化合價從+5價降低到0價，得到5個電子，依據(jù)電子得失守恒可知反應(yīng)中轉(zhuǎn)移40個電子，因此配平后的方程式為；
（11）根據(jù)以上分析可知被氧化的元素是K2S中-2價的硫元素。
二、原電池、電解池電極反應(yīng)式
近年來氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)原理結(jié)合的題型比較多，我們只要抓住氧化還原反的本質(zhì)以及原電池或電解池中兩極的放電情況，就會迎刃而解。書寫電極反應(yīng)方程式的一般方法：
第一步：確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。
第二步：原電池負(fù)極或電解池陽極的電極反應(yīng)式，按“還原劑－ne-=氧化產(chǎn)物”書寫；原電池正極或電解池陰極的電極反應(yīng)式，按“氧化劑＋ne-=還原產(chǎn)物”書寫。
【特別提醒】負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式，如Al－Cu－NaHCO3溶液構(gòu)成的原電池中，因Al失去電子生成的Al3+能與HCO3－反應(yīng)：Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故鋁件（負(fù)極）上發(fā)生的反應(yīng)為：Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是僅僅寫為：Al－3e－=Al3+。
第三步：根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)混合物的酸堿性，補(bǔ)充H+、OH-或H2O等，并配平電極反應(yīng)。
【特別提醒】若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+，且水必須寫入正極反應(yīng)式中，與O2結(jié)合生成OH-，若電解質(zhì)溶液為酸性，電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，且H+必須寫入正極反應(yīng)式中，與O2結(jié)合生成水。
第四步：正負(fù)極反應(yīng)式相加（電子守恒）得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的電極反應(yīng)式。
【特別提醒】
（1）根據(jù)“電池充電時，原電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連作電解池的陰極，原電池的正極與外接電源的正極相連作電解池的陽極”知，可充電電池充電時陰極的電極反應(yīng)是其放電時負(fù)極反應(yīng)的逆過程，充電時陽極的電極反應(yīng)是其放電時正極反應(yīng)的逆過程。
（2）電解池中的陽極有最強(qiáng)的氧化能力，陰極有最強(qiáng)的還原能力，所以可以發(fā)生平常不能發(fā)生的一些氧化還原反應(yīng)。電解液中氧化性的離子可以在陰極得電子，還原性離子則可以在陽極失電子。同時考慮得失電子產(chǎn)物與電解液可能發(fā)生的反應(yīng)。
（3）書寫電極反應(yīng)式經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與分享：巧妙結(jié)合新情境題目信息，先確定部分反應(yīng)物和產(chǎn)物，然后遵循“電荷守恒，查氧補(bǔ)水，差幾個氧原子補(bǔ)幾分子水”。
例2．已知廢舊酸性干電池可通過酸浸、過濾等操作形成、的混合溶液，為了實(shí)現(xiàn)廢舊普通氯化銨干電池中鋅與的同時回收，某研究小組設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)探究裝置：
回答下列問題：
(1)甲池是將_______能轉(zhuǎn)化_______能的裝置。
(2)乙池中石墨電極_______電子(填“得”或“失”)，發(fā)生_______反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。
(3)寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式_______。
(4)寫出乙池回收鋅與的總反應(yīng)的離子方程式為_______。
(5)若消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且無能量損失，電解池中回收制得19.5g單質(zhì)Zn，計(jì)算乙池中電流效率_______。(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100％)。
【答案】(1)化學(xué) 電
(2) 失 氧化
(3)
(4)
(5)75％
【解析】（1）甲池是甲烷燃料電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
（2）乙池電解、的混合溶液，甲烷為負(fù)極，則鋁為陰極，石墨為陽極，陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽極發(fā)生反應(yīng)。
（3）甲池是甲烷燃料電池，堿性介質(zhì)中，電池負(fù)極為甲烷反應(yīng)生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式：。
（4）乙池中陰極上鋅離子和錳離子得電子轉(zhuǎn)化成鋅單質(zhì)和二氧化錳，結(jié)合小問2中陽極反應(yīng)，可知回收鋅與的總反應(yīng)的離子方程式為。
（5）2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4，物質(zhì)的量為0.1ml，根據(jù)反應(yīng)：，可知理論失去電子的物質(zhì)的量為：0.8ml；回收制得19.5g單質(zhì)Zn，鋅的物質(zhì)的量為0.3ml，結(jié)合電極反應(yīng)：Zn2++2e-=Zn，則生成目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移的電子為：0.6ml，。
【核心題型例解】
高頻考點(diǎn)一 氧化還原方程式書寫
例1．過氧化氫俗名雙氧水，醫(yī)療上利用它有殺菌消毒的作用來清洗傷口。有時可作為礦業(yè)廢液消毒劑，有“綠色氧化劑”的美稱。
(1)配平下列化學(xué)反應(yīng)，并用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：___________。
______H2O2+_____Cr2(SO4)3+______KOH——______K2CrO4+______K2SO4+_______H2O
(2)如消除采礦業(yè)膠液中的氰化物(如KCN，C為+2價)，經(jīng)以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)：KCN+H2O2+H2O=A+NH3↑(已配平)。試指出A的化學(xué)式________，如此反應(yīng)中有6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體生成，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為________(用NA表示)。
(3)高錳酸鉀也可用于醫(yī)學(xué)殺菌消毒。根據(jù)反應(yīng)條件可判斷氧化劑的氧化能力的強(qiáng)弱：
例如：MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O；
2KMnO4+16HCl(濃)=2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
則氧化性MnO2___________KMnO4(填“強(qiáng)于”或“弱于”或“等于”)
某強(qiáng)酸反應(yīng)體系中，反應(yīng)物和生成物共六種物質(zhì)或離子：O2、、H2O、Mn2+、H2O2、H+。已知該反應(yīng)中H2O2只發(fā)生了如下過程：H2O2→O2。則該反應(yīng)中發(fā)生還原反應(yīng)的過程是：___________→___________，該反應(yīng)應(yīng)選擇的酸是：___________(填序號)。
A．鹽酸 B．稀硫酸 C．醋酸
(4)用0.2ml/LNa2SO3溶液32mL，還原含4×10-3mlXO的溶液，過量的Na2SO3用0.2ml/LKMnO4酸性溶液氧化(其中KMnO4被還原成Mn2+)，共消耗KMnO4溶液0.8mL，則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價是___________(填序號)。
A．+1B．+2C．+3D．+4
【答案】(1)
(2) KHCO3 0.6NA
(3) 弱于 Mn2+ B
(4)C
【解析】（1）H2O2中O元素化合價由－1變到－2，得電子化合價降低，Cr元素化合價由+3變到+6，失電子化合價升高。根據(jù)得失電子數(shù)相等，n(H2O2)：n(Cr2(SO4)3)=3：1，其他根據(jù)原子守恒配平，方程式為：3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O。單線橋的表示方法為：由還原劑指向氧化劑，在箭頭上標(biāo)出轉(zhuǎn)移電子數(shù)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=得電子數(shù)=失電子數(shù)，單線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為；
（2）已知KCN+H2O2+H2O＝A+NH3↑(已配平)，要想推測A的化學(xué)式根據(jù)原子守恒即可，得A的化學(xué)式為KHCO3，氨氣前的系數(shù)為1，方程式中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，根據(jù)比例關(guān)系反應(yīng)中有6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體生成，即n(NH3)==0.3ml，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為N=nNA=0.6NA；
（3）根據(jù)反應(yīng)條件可判斷氧化劑的氧化能力的強(qiáng)弱，反應(yīng)條件越簡單說明物質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)需要加熱，而高錳酸鉀與濃鹽酸不需要加熱，所以二氧化錳的氧化性弱于高錳酸鉀。過氧化氫失電子化合價升高，由－1價變?yōu)?價，氧化還原反應(yīng)中有化合價升高也有化合價降低，根據(jù)已知的幾種離子，具有氧化性得電子化合價降低發(fā)生還原反應(yīng)的為MnO。該反應(yīng)的酸應(yīng)選擇硫酸，原因有：1.已知為強(qiáng)酸體系，C中的醋酸為弱酸，2.若為鹽酸，根據(jù)已知條件高錳酸鉀和濃鹽酸是會反應(yīng)生成氯氣，與題目所述的六種物質(zhì)類型不符；
（4）由n(Na2SO3)=0.2ml/L×32×10﹣3L=6.4×10﹣3ml，n(XO)=4×10﹣3ml，n(KMnO4)=0.8×10﹣3L×0.2ml/L=1.6×10﹣4ml，Na2SO3被氧化為Na2SO4，S元素化合價由+4價升高為+6價；KMnO4發(fā)生還原反應(yīng)，Mn元素化合價由+7價降低到+2價，XO中X元素發(fā)生還原反應(yīng)，令X元素在產(chǎn)物中的化合價為a價，由電子守恒可知6.4×10﹣3ml×(6﹣4)=1.6×10﹣4ml×(7﹣2)+4×10﹣3ml×(6﹣a)，解得a=3，故答案為：C。
【變式探究】硫、氮元素是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的兩種重要非金屬元素，其價-類二維圖分別如圖。
(1)圖中物質(zhì)“d”的化學(xué)式是___________；若不加任何其它試劑完成轉(zhuǎn)化過程⑤，則⑤的反應(yīng)為___________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
(2)將一定量的a氣體通入下列溶液中，能觀察到白色沉淀現(xiàn)象的是___________(填標(biāo)號)。
A．Ba(NO3)2溶液B．CaCl2溶液C．H2O2溶液D．Na2CO3溶液
(3)寫出反應(yīng)③的離子方程式___________。
(4)a的水溶液與H2S發(fā)生反應(yīng)可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________。
(5)若e為鉀元素的正鹽，能被硫酸酸化的K2Cr2O7氧化為K2SO4，Cr2O被還原為Cr3+，請配平化學(xué)方程式：_____K2SO3+____K2Cr2O7+_______H2SO4=_____Cr2(SO4)3+________K2SO4+_____H2O
(6)如圖為合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意圖：
已知：用NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理時的化學(xué)反應(yīng)為：，。
為了防止環(huán)境污染，用NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理，若尾氣能完全被吸收，則尾氣中NO2與NO的體積必須滿足的條件是：___________。
【答案】(1) H2SO3 吸熱 (2)A
(3)3NO2+H2O=2H++2+NO
(4)溶液變渾濁，產(chǎn)生淡黃色沉淀
(5)3K2SO3+K2Cr2O7+4H2SO4=Cr2(SO4)3+4K2SO4+4H2O
(6)≥1
【解析】（1）由題干圖示硫的價類二維圖可知，圖中物質(zhì)“d”為+4價的含硫的酸，則其化學(xué)式是H2SO3；由題干圖示氮的價類二維圖可知，若不加任何其它試劑完成轉(zhuǎn)化過程⑤，即NH4ClNH3↑+HCl↑，則⑤的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（2）由題干圖示硫的價類二維圖可知，a氣體為SO2，據(jù)此分析解題：
A. 將一定量的a即SO2氣體通入到Ba(NO3)2溶液，由SO2與H2O反應(yīng)生成H2SO3，溶液顯酸性，則Ba(NO3)2電離的硝酸根形成稀硝酸，將亞硫酸氧化為硫酸，則可得到BaSO4白色沉淀，A符合題意；
B. 將一定量的a即SO2氣體通入CaCl2溶液，由于HCl的酸性強(qiáng)于H2SO3，二者不反應(yīng)，得不到CaSO3沉淀，B不合題意；
C. 將一定量的a即SO2氣體通入H2O2溶液，發(fā)生反應(yīng)H2O2+SO2=H2SO4，得不到白色沉淀，C不合題意；
D. 將一定量的a即SO2氣體通入Na2CO3溶液，發(fā)生反應(yīng)Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2，也得不到白色沉淀，D不合題意；
故答案為：A；
（3）由題干圖示氮的價類二維圖可知，X為NO，反應(yīng)③的化學(xué)方程式為：3NO2+H2O=2HNO3+NO，故反應(yīng)③的離子方程式為3NO2+H2O=2H++2NO3-+NO；
（4）由題干圖示硫的價類二維圖可知，a氣體為SO2，a的水溶液與H2S發(fā)生反應(yīng)的方程式為：SO2+2H2S=3S↓+2H2O，故可觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液變渾濁，產(chǎn)生淡黃色沉淀，故答案為：溶液變渾濁，產(chǎn)生淡黃色沉淀；
（5）若e為鉀元素的正鹽，能被硫酸酸化的K2Cr2O7氧化為K2SO4，Cr2O被還原為Cr3+，由此可知Cr的化合價由+6價變?yōu)?3價，降低3個單位，而S的化合價由+4價升高到+6價，升高2個單位，根據(jù)得失電子總數(shù)相等的最小公倍數(shù)法進(jìn)行氧化還原反應(yīng)配平可得，該反應(yīng)方程式為：3K2SO3+K2Cr2O7+4H2SO4=Cr2(SO4)3+4K2SO4+4H2O，故答案為：3K2SO3+K2Cr2O7+4H2SO4=Cr2(SO4)3+4K2SO4+4H2O；
（6）只有NO2時發(fā)生反應(yīng)NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，只有NO時，不能與NaOH反應(yīng)，但NO、NO2混合可以發(fā)生反應(yīng)NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，若尾氣能完全被吸收，則尾氣中≥1，故答案為：≥1。
高頻考點(diǎn)二 離子方程式的書寫
例2．元素化合物在化工生產(chǎn)和環(huán)境科學(xué)中有著重要的用途。
(1)向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入稀NaOH溶液至過量，反應(yīng)的離子方程式依次為__________。
(2)自然界中Cr主要以+3價和+6價形式存在。中的Cr能引起細(xì)胞的突變，可以用亞硫酸鈉在酸性條件下將還原。寫出該反應(yīng)的離子方程式：___________。
(3)常溫下，氰化鈉(NaCN)能與過氧化氫溶液反應(yīng)生成一種酸式鹽和一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變成藍(lán)色的氣體，大大降低其毒性。寫出該反應(yīng)的離子方程式：___________。
(4)向次氯酸鈣溶液中通入少量的二氧化硫。寫出該反應(yīng)的離子方程式：___________。
(5)溴化亞鐵與氯氣物質(zhì)的量之比1：1反應(yīng)的離子方程式：___________。
【答案】(1)；；Al(OH)3＋OH?=＋2H2O
(2)
(3)
(4)
(5)2Fe2＋＋2Br?＋2Cl2=2Fe3＋＋4Cl?＋Br2
【解析】（1）NH4Al(SO4)2溶液中存在、Al3＋和，向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入稀NaOH溶液，開始時發(fā)生的反應(yīng)是OH?和Al3＋的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：，若OH?先和反應(yīng)，則生成的NH3?H2O會和Al3＋反應(yīng)生成Al(OH)3沉淀和，所以Al3＋先和OH?反應(yīng)；當(dāng)Al3＋消耗完時，繼續(xù)和OH?反應(yīng)，離子方程式為：，若Al(OH)3先和OH?反應(yīng)，生成的會和發(fā)生完全雙水解反應(yīng)生成Al(OH)3和NH3，所以O(shè)H?先和反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，Al(OH)3繼續(xù)和OH?反應(yīng)，離子方程式為：Al(OH)3＋OH?=＋2H2O。
（2）酸性條件下，被還原為Cr3＋，被氧化為，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒寫出該反應(yīng)的離子方程式為：。
（3）能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變成藍(lán)色的氣體為氨氣，氰化鈉（NaCN）能與過氧化氫溶液反應(yīng)生成一種酸式鹽和氨氣，根據(jù)反應(yīng)物中的原子可知，酸式鹽為NaHCO3，則碳元素的化合價從＋2價升高到＋4價，則H2O2中O元素的化合價從?1價降低到?2價，根據(jù)電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒寫出該反應(yīng)的離子方程式為：。
（4）向次氯酸鈣溶液中通入少量的二氧化硫，離子方程式為。
（5）亞鐵離子的還原性強(qiáng)于溴離子，故亞鐵先被氧化，剩下的氯氣再氧化溴離子，等物質(zhì)的量的溴化亞鐵與氯氣反應(yīng)為：2Fe2＋＋2Br?＋2Cl2=2Fe3＋＋4Cl?＋Br2。
【變式探究】某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：
(1)為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性，生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式：___________
(2)硫酸鎳在強(qiáng)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(yīng)的離子方程式：___________
【答案】(1)AlO＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓
(2)2Ni2＋＋ClO-＋4OH-=2NiOOH↓＋Cl-＋H2O
【分析】廢棄鎳催化劑加入氫氧化鈉堿溶，鎳、鐵不反應(yīng)，鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉溶液，過濾濾餅加入稀硫酸酸浸得到鐵、鎳鹽溶液，過濾濾液加入過氧化氫將二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，將鐵轉(zhuǎn)化為沉淀除去，濾液結(jié)晶得到硫酸鎳晶體。
【解析】（1）“濾液①”中含有生成的偏鋁酸鈉，調(diào)為中性，偏鋁酸鈉和氫離子生成氫氧化鋁沉淀和水，AlO＋H＋＋H2O=Al(OH)3↓；
（2）硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化生成NiOOH，同時次氯酸根離子被還原為氯離子，2Ni2＋＋ClO-＋4OH-=2NiOOH↓＋Cl-＋H2O。
高頻考點(diǎn)三 電化學(xué)方程式的書寫
例3.Ⅰ．根據(jù)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的相關(guān)知識，回答下列問題：
(1)根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，下列化學(xué)(或離子)方程式正確且能設(shè)計(jì)成原電池的是___________(填字母，下同)。
A．B．
C．D．
Ⅱ.鉛蓄電池是常用的化學(xué)電源。
(2)鉛蓄電池屬于___________(填“一次”或“二次”)電池。已知硫酸鉛為不溶于水的白色固體，生成時附著在電極上。寫出該電池放電時，正極上的電極反應(yīng)式：___________。
(3)甲烷(CH4)燃料電池以30%KOH溶液為電解質(zhì)溶液，該燃料電池放電時負(fù)極上的電極反應(yīng)式為___________；正極附近溶液的堿性___________(填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”)。
(4)銀鋅電池總反應(yīng)為：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。則該電池的正極電極反應(yīng)式：___________。
(5)如圖為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖。
①氧氣從___________(填“a”或“b”)口通入；電池工作時，OH-向___________(填“X”或“Y”)極移動。
②某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)可以傳導(dǎo)O2-，則電池工作時負(fù)極電極反應(yīng)式為___________。
【答案】(1)D
(2) 二次 PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O
(3) CH4-8e-+10OH-=+7H2O 增強(qiáng)
(4)
(5)b X
【解析】（1）原電池發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。
A．該反應(yīng)是中和反應(yīng)，反應(yīng)過程中元素化合價不變，因此不屬于氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，A不符合題意；
B．該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，但離子方程式書寫中，電子不守恒，電荷不守恒，B不符合題意；
C．該反應(yīng)基本類型是化合反應(yīng)，但反應(yīng)反應(yīng)過程中元素化合價不變，因此不屬于氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，C不符合題意；
D．該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中電子守恒，元素守恒，方程式書寫正確，因此能構(gòu)成原電池，D符合題意；
故合理選項(xiàng)是D。
（2）鉛蓄電池能夠反復(fù)放電和充電使用，因此屬于二次電池；
在鉛蓄電池放電時，負(fù)極材料是Pb，Pb失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Pb-2e-+=PbSO4；正極材料是PbO2，PbO2得到電子被還原產(chǎn)生Pb2+結(jié)合溶液中的生成PbSO4；O2-結(jié)合H+生成H2O，則正極的電極反應(yīng)式為：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O；
（3）在甲烷燃料電池中，通入燃料甲烷的電極為負(fù)極，CH4失去電子被氧化產(chǎn)生的CO2與溶液中的OH-結(jié)合形成，同時產(chǎn)生H2O，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=+7H2O；
在正極上O2得到電子，與溶液中的H2O結(jié)合形成OH-，故正極附近c(diǎn)(OH-)增大，故正極附近溶液的堿性增強(qiáng)；
（4）銀鋅電池中，Zn為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O為正極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式為：；
（5）①根據(jù)圖示可知：在X電極上有電子流出，則X電極為負(fù)極，a口通入的氣體為H2；在Y電極上有電子流入，則Y電極為正極，b口通入的氣體為O2。因此氧氣從b口通入；電池工作時，OH-向正電荷較多的負(fù)極區(qū)移動，因此OH-向X電極移動。
②某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)可以傳導(dǎo)O2-，則電池工作時負(fù)極上H2失去電子產(chǎn)生的H+結(jié)合O2-生成H2O，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為。
【變式探究】完成下列小題
(1)綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖如圖所示：
正極為___________(填“A電極”或“B電極”)，H+移動方向?yàn)橛蒧__________到___________(填“A”或“B”)，寫出A電極的電極反應(yīng)式：___________。
(2)SO2和NOx是主要大氣污染物，利用下圖裝置可同時吸收SO2和NO。
①a是直流電源的___________極。
②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，陰極的電極反應(yīng)為___________。
③用離子方程式表示吸收NO的原理___________。
(3)結(jié)合下圖所示的電解裝置可去除廢水中的氨氮(次氯酸氧化能力強(qiáng))。
①a極為___________。
②d極反應(yīng)式為___________。
(4)VB2-空氣電池是目前儲電能力最高的電池。以VB2-空氣電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液如圖所示，該電池工作時的反應(yīng)為4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，VB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為___________。
【答案】(1)B電極 A B
(2)負(fù)
(3)負(fù)
(4)
【解析】（1）氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極，故B電極為正極、A電極為負(fù)極，負(fù)極上二甲醚失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，；原電池中陽離子向正極遷移，故H+移動方向?yàn)橛葾到B；
（2）①由圖可知，左側(cè)亞硫酸氫根離子得到電子發(fā)生還原生成，為陰極區(qū)，則與其相連的a是直流電源的負(fù)極、b為正極。
②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間為酸性，陰極區(qū)亞硫酸氫根離子得到電子發(fā)生還原生成，電極反應(yīng)為。
③NO和發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂蛠喠蛩釟涓x子，氮元素化合價由+2變?yōu)?、硫元素化合價由+3變?yōu)?4，結(jié)合電子守恒可知，反應(yīng)為；
（3）圖所示的電解裝置可去除廢水中的氨氮(次氯酸氧化能力強(qiáng))，根據(jù)題意可知，d極氯離子失去電子反應(yīng)氧化反應(yīng)生成次氯酸：，次氯酸將氨氮氧化而除去，d極為陽極，c為陰極，與陰極相連的a為負(fù)極；
①由分析可知，a極為負(fù)極。
②由分析可知，d極反應(yīng)式為；
（4）由圖可知，空氣通入的a極為正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則VB2極為負(fù)極，VB2失去電子在堿性條件下發(fā)生氧化反應(yīng)生成B2O3、V2O5，反應(yīng)為。
高頻考點(diǎn)四 工藝流程陌生方程式的書寫
例4.（2023·全國乙卷） LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)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：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列問題：
（1）硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。為提高溶礦速率，可采取的措施_______(舉1例)。
（2）加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。
（3）溶礦反應(yīng)完成后，反應(yīng)器中溶液pH=4，此時c(Fe3+)=_______ml·L-1；用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7，除去的金屬離子是_______。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。
（5）在電解槽中，發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為_______。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行，為保持電解液成分穩(wěn)定，應(yīng)不斷_______。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。
（6）煅燒窯中，生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______。
【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱錳礦
（2）將Fe2+氧化為Fe3+ Fe3+可以催化H2O2分解
（3）2.8×10-9 Al3+ （4）BaSO4、NiS
（5）Mn2++2H2Oeq \(=====,\s\up8(電解))H2↑+MnO2↓+2H+ 加入MnSO4
（6）2Li2CO3+8MnO2eq \(=====,\s\up8(煅燒))4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解析】根據(jù)題給的流程，將菱錳礦置于反應(yīng)器中，加入硫酸和MnO2，可將固體溶解為離子，將雜質(zhì)中的Fe、Ni、Al等元素物質(zhì)也轉(zhuǎn)化為其離子形式，同時，加入的MnO2可以將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；隨后將溶液pH調(diào)至制約等于7，此時，根據(jù)已知條件給出的三種氫氧化物的溶度積可以將溶液中的Al3+沉淀出來；隨后加入BaS，可以將溶液中的Ni2+沉淀，得到相應(yīng)的濾渣；后溶液中含有大量的Mn2+，將此溶液置于電解槽中電解，得到MnO2，將MnO2與碳酸鋰共同煅燒得到最終產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4。
（1）菱錳礦中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以與其反應(yīng)，硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；為提高溶礦速率，可以將菱錳礦粉碎；
（2）根據(jù)分析，加入MnO2的作用是將酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化為Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+，因?yàn)檠趸笊傻腇e3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+；
（3）溶礦完成以后，反應(yīng)器中溶液pH=4，此時溶液中c(OH-)=1.0×10-10ml·L-1，此時體系中含有的c(Fe3+)==2.8×10-9ml·L-1，這時，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，認(rèn)為Fe3+已經(jīng)沉淀完全；用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7，這時溶液中c(OH-)=1.0×10-7ml·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12ml·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-4ml·L-1，c(Al3+)小于1.0×10-5，Al3+沉淀完全，這一階段除去的金屬離子是Al3+；
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，此時溶液中發(fā)生的離子方程式為BaS+Ni2++SO42-=BaSO4↓+NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
（5）在電解槽中，Mn2+發(fā)生反應(yīng)生成MnO2，反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2H2Oeq \(=====,\s\up8(電解))H2↑+MnO2↓+2H+；電解時電解液中Mn2+大量減少，需要加入MnSO4以保持電解液成分的穩(wěn)定。
（6）煅燒窯中MnO2與Li2CO3發(fā)生反應(yīng)生成LiMn2O4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Li2CO3+8MnO2eq \(=====,\s\up8(煅燒))4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
【變式探究】（2023·遼寧卷）某工廠采用如下工藝處理鎳鈷礦硫酸浸取液 (含)和)。實(shí)現(xiàn)鎳、鈷、鎂元素的回收。

已知：
回答下列問題：
（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，提高浸取速率的方法為_______(答出一條即可)。
（2）“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸(H2SO5)，1mlH2SO5中過氧鍵的數(shù)目為_______。
（3）“氧化”中，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)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(xué)式)。
（4）“氧化”中保持空氣通入速率不變，Mn(Ⅱ)氧化率與時間的關(guān)系如下。SO2體積分?jǐn)?shù)為_______時，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時，Mn(Ⅱ)氧化速率減小的原因是_______。

（5）“沉鉆鎳”中得到的C(Ⅱ)在空氣中可被氧化成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
（6）“沉鎂”中使沉淀完全，需控制pH不低于_______(精確至0.1)。
【答案】（1）適當(dāng)增大硫酸濃度或適當(dāng)升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
（2）NA （3） Fe(OH)3
（4）9.0% SO2有還原性，過多將會降低H2SO5的濃度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率
（5）
（6）11.1
【解析】在“氧化”中，混合氣在金屬離子的催化作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的過一硫酸(H2SO5)，用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)e3+水解同時生成氫氧化鐵，“沉鉆鎳”過程中，C2+變?yōu)镃(OH)2，在空氣中可被氧化成。
（1）用硫酸浸取鎳鈷礦時，為提高浸取速率可適當(dāng)增大硫酸濃度、升高溫度或?qū)㈡団挼V粉碎增大接觸面積
（2）H2SO5的結(jié)構(gòu)簡式為，所以1mlH2SO5中過氧鍵的數(shù)目為NA
（3）用石灰乳調(diào)節(jié)pH=4，Mn2+被H2SO5氧化為MnO2，該反應(yīng)的離子方程式為：；氫氧化鐵的Ksp=10-37.4，當(dāng)鐵離子完全沉淀時，溶液中c(Fe3+)=10-5ml/L，，c(OH-)=10-10.8ml/L，根據(jù)Kw=10-14，pH=3.2，此時溶液的pH=4，則鐵離子完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，故濾渣還有氫氧化鐵；
（4）根據(jù)圖示可知SO2體積分?jǐn)?shù)為0.9%時，Mn(Ⅱ)氧化速率最大；繼續(xù)增大SO2體積分?jǐn)?shù)時，由于SO2有還原性，過多將會降低H2SO5的濃度，降低Mn(Ⅱ)氧化速率
（5）“沉鉆鎳”中得到的C(OH)2，在空氣中可被氧化成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；
（6）氫氧化鎂的Ksp=10-10.8， 當(dāng)鎂離子完全沉淀時，c(Mg2+)=10-5ml/L，根據(jù)Ksp可計(jì)算c(OH-)=10-2.9ml/L，根據(jù)Kw=10-14，c(H+)=10-11.1ml/L，所以溶液的pH=11.1。
酸性環(huán)境
堿性環(huán)境
反應(yīng)物中少氧
左邊加H2O，右邊加H+
左邊加OH-，右邊加H2O
反應(yīng)物中多氧
左邊加H+，右邊加H2O
左邊加H2O，右邊加OH-
物質(zhì)

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