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氧化还原反应的配平专题讲解及答案详解


高一化学

教师:邓老师

宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。 氧化还原反应的配平及简单计算 一、考点、热点回顾
氧化还原反应的配平及简单计算 (1)奇数配偶法: 此法适用于简单的氧化还原反应方程式的配平,其步骤为“一看、二找、三定、四平、五查”(内容略)。例如: Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O。 (2)逆向配平

法: 对于歧化反应方程式的配平可用化合价升降法在反应式右边进行配平。 例如:3Cl2+6KOH=5KCl+KClO3+3H2O (3)合一配平法: 当三种物质参与氧化还原反应或分解反应的氧化和还原产物有三种时,应将其中两种合并作为一种来看,这样 配平就显得简单了。例如:KNO3+S+C — K2S+N2+CO2。 因为右边的 K2S 中,K 与 S 分别来自左边的 KNO3 和 S,故左边 KNO3 与 S 的系数比必须满足 2∶1,所以先在 KNO3 前添上系数 2,然后将 2KNO3 和 S 看作一个整体来配平: 2KNO3+ S +3C = K2S+3CO2+N2。 (4)平均化合价法: 此法适用于有机氧化还原方程式的配平,步骤为:先根据氢 +1 价,氧 -2 价来确定碳原子平均化合价,再用 化合价升降法配平。例如: 5C2H4O+2KMnO4+3H2SO4=5C2H4O2+K2SO4+2MnSO4+3H2O (5)离子方程式配平法: 此法适用于较复杂的氧化还原反应方程式的配平。例如 FeS2+CuSO4+H2O——FeSO4+Cu2S+H2SO4 中元素化合 价变化错综复杂,给配平带来了麻烦,若将其改写为离子方程式,化合价变化情况就清楚了,即: 5FeS2+14Cu2++12H2O=5Fe2+ +3SO42-+7Cu2S+24H+ 然后,将离子方程式改写为化学方程式,即: 5FeS2+14CuSO4+12H2O = 5FeSO4+7Cu2S+12H2SO4。 (6)零价配平法: 对于如 Fe3C 的复杂化合物,可假定 Fe、C 均为零价,然后用化合价升降法配平。例如:

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3 Fe3C+ 40 HNO3 = 9Fe(NO3)3+3 CO2+13NO+20H2O。

二、典型例题
【1】下列变化过程需要加入还原剂的是( A. KClO3→KCl C. H+→H2 【答案】C 【解析】根据题意, “要加入还原剂实现”此变化,则说明各选项变化 为氧化剂的变化,即变化中有元素化合 价降低的情况,判断各项知 A、C 项符合这一点;但对于 A 项还要注意,实现 KClO3→KCl 的变化有多种方式,如 KClO3 受热分解也能得到 KCl,即实现 A 项转化不一定要加入还原剂。故答案为 C 项。 【易错点点睛】 选 A、C 项。错因是对 K ClO3→KCl 的多种变化方式没有把握好。 【延伸题】标准状况下,往 100mL 0.2mol/L 的 FeBr2 溶液中通入一定体积的 Cl2,充分反应后,溶液中有 50% 的 Br-被氧化。则通入的氯气的体积是( A、0.2 24L 【答案】C 【解析】由于 Fe2+还原性比 Br-强,当往 FeBr2 中通入氯气,发生的反应依次为:1)Cl2+2Fe2+=2Cl +2Fe3+;2) Cl2+2Br =2Cl +Br2。 因此溶液反应中反应的情况应该是: 2+被完全氧化并有 50% Br 被氧化。 Fe 根据电子得失关系, Fe2+、Br 离子失去的电子总数(0.02mol+0.02mol=0.04mol)等于 Cl2 得到的电子总数。由于每个 Cl2 在反应中得到 2 个电子,因此 Cl2 的物质的量为 0.02mol,其体积为 0.448L。本题正确答案为 C。 (注:分析多种离子共存的溶液 体系的电解问题时,也必须考虑离子反应次序——对于氧化性或还原性越强的离子,电解过程中一般优先放电。 ) 【易错点点睛】忽略离子还原性强弱。在氧化还原反应中,还原性(氧化性)越强的物质(或微粒)优先参与 氧化还原反应。由于 2Br- + Cl2=Br2 + 2Cl-,根据题意,有 50%的 Br-被氧化,即有 0.02mol 被氧化,因此通入的氯 气的体积为 0.224L。错选 A。 【2】取 17.4 g MnO2 固体粉末与一定体积的浓盐酸(含溶质 0.4mol)共热制取氯气(假设 HCl 挥发损失不计) , 下列叙述中正确的是( ) B、盐酸未完全反应 D、反应产生 2.24L 氯气(标况)
— — — — —



B. KCl→AgCl D. C→CO2

) D、0.672L

B、0.336L

C、0.448L

A、反应过程中 MnO2 作催化剂 C、参加反应的盐酸有一半被氧化 【答案】C

【解析】随反应的进行,盐酸的浓度逐渐减小,对应的还原性逐渐减弱,直至发生的氧化还原反应被停止。因 此该反应过程中,虽然 MnO2 过量,盐酸也不可能完全反应,同样的,收集到的气体也不可能是 2.24L。但是不论

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如何,参与反应的盐酸一定有一半被氧化(对应的量一定少于 0.2mol) 。因此正确选项为 C。 (注:许多物质的氧化 (还原)性会受浓度变化的影响,并在一些具体的反应中表现出来。例如,浓硫酸具有氧化性,在加热的条件下与 铜能够发生反应,随反应的进行,硫酸浓度变小,氧化性逐渐减弱,最终反应将停止;若参加反应的金属为 Zn 等 活泼金属,则当浓度降低到一定程度(转化为稀硫酸)时,又会有 H2 产生。又如,浓硝酸具有强氧化性,与铜反 应生成 NO2,随反应进行,浓度减小,氧化性将有所减弱。当浓度减小到一定程度,反应产物变为 NO。在解此类 问题时,必须要打破常规, “动态”地考虑反应进行问题。这类问题也常在化学计算中出现。 ) 【易错点点睛】静态考虑反应问题,忽略盐酸浓度变化引起还原性变化的事实。错选 C、D。根据该反应中量 的关系:MnO2——4HCl 可知,该反应中 MnO2 过量,因此 HCl 完全反应。又因该反应中只有一半的 HCl 作还原剂 (另一半为起到酸的作用) ,因此参加反应的盐酸有一半被氧化(0.2mol) ,得到 2.24L 的氯气。 【延伸题】 在反应 3Cu ? 8HNO3 ( 稀) ? 3Cu( NO3 ) 2 ? 2 NO ? ?4 H2 O 中,有 19.2g Cu 被氧化,则被还原 的 HNO3 的质量为多少? 【解析】根据元素化合价变化情况可知,题设反应中 HNO3 有一部分是作酸,转化为 Cu(NO3)2,另一部分被还 原 , 转 化 为 NO , 则 被 氧 化 的 Cu 与 被 还 原 的 HNO3 的 关 系 式 为 3Cu ~ 2HNO3 , 则

m( H N 3 ) ? 2 ? 63 ? O

19.2 g ? 12.6 g 。 3 ? 64 19.2 g ? 50.4 g 3 ? 64

【易错点点睛】 根据化学反应方程式列比例式,得

m( HNO3 ) ? 8 ? 63 ?
【答案】BC

【解析】 氧化还原反应过程中,氧化剂得到电子被还原,而还原剂失去电子被氧化;2)置换反应不仅有单质 参加,而且有新单质生成,反应过程中一定有电子转移,因此一定是氧化还原反应;3)电解质导电过程,实质就 是电解的过程,而电解反应一定是氧化还原反应;4)阳离子得到电子生成单质时,发生还原反应(被还原) ;而阴 离子转化为单质,因失去电子而被氧化。本题正确选项为 B、C。 【易错点点睛】对电解质溶液导电实质不理解以及对元素化合态形式存在时的化合价的理解不够全面。 【3】下列四类反应:①置换反应,②复分解反应,③没有单质参加的化合反应,④没有单质生成的分解反应。 其中一定不是氧化还原反应的是( A、只有② 【答案】A 【解析】本题只有 A 选项正确。根据置换反应的概念和实质可以推知它一定是氧化还原反应。对于化合反应和 分解反应,只要有单质参加或生成,则一定是氧化还原反应;而没有单质参加或生成的化合反应和分解反应,则有 B、只有②③ ) C、②③④ D、①②③④

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些是氧化还原反应,有些不是氧化还原反应。例如,这样的两个反应:Na2O2+SO2=Na2SO4、NH4NO3=N2O+2H2O,虽然没 有单质参加或生成,但它们仍然属于氧化还原反应。 【易错点点睛】对四种基本反应类型和氧化还原反应关系的理解不够深入 【延伸题】 X、Y、Z 为三种单质。已知:Y 能将 Z 从其化合物的水溶液中置换出来,而 Z 又能将 X 从其化合物 中置换出来。由此可以推断下列说法中可能正确的是( ) ①单质的氧化性:Y>Z>X; ③对应离子的氧化性:X>Z>Y; A、只有① 【答案】D 【解析】由于置换反应既可有金属间的置换、又可在非金属之间置换,因此 X、Y、Z 既可以是金属、也可以是 非金属。对于这两种情况,说法①②都可以是正确的;它们对应的离子,如果这些元素金属性(非金属)性越强, 则对应的离子的氧化性(还原性)也越弱,因此③④的说法也可以是正确的。 【易错点点睛】思维不够慎密、全面,只把 X、Y、Z 当作金属或非金属一种情况考虑。 【4】铁屑溶于过量的盐酸后,再加入下列物质,会有三价铁生成的是( ) A、硫酸 【答案】BC B、氯水
[来源:Zxxk.Com]

②单质的还原性:Y>Z>X; ④对应离子的还原性:X>Z >Y C、只有①④ D、①②③④

B、只有②③

C、硝酸锌

D、氯化钙

【解析】本题正确选项为 B、C。对于 B 的分析同上。解答本题时还应该注意的是:题干中指明盐酸过量,因 此反应后溶液呈酸性。再往溶液中添加硝酸锌时,由于溶液中存在 H ,硝酸根离子将显强氧化性,可以将亚铁离子 氧化,反应为: 4H +NO3 +2Fe =3Fe +NO↑+2H2O 因此选项 C 也是正确的。 (注意:在考虑离子共存问题时,一定不要忽视下列离子的氧化性(或在酸性条件下 具有氧化性) 3 、ClO 、MnO4 、Fe 等。 :NO ) 【易错点点睛】忽略酸性条件下 NO3 具有强氧化性而漏选。 【延伸题】化合物 A、B、C 都只含有两种元素,且 A、B 均含 X 元素。已知一定条件下可发生反应:A+B——X+C, X 是一种单质,由此可知 X 元素( ) A、一定是金属元素 C、可能是金属元素,也可能是非金属元素 【答案】B 【解析】根据题意:1)A、B、C 都是化合物;2)A、B 均含 X 元素;3)反应生成单质 X,可以 推知该反应为 B、一定是非金属元素 D、无法确定
— 3+ + — 2+ 3 +

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“归中型”氧化还原反应。即化合物 A、B 中 X 元素的化合价“一高一低” (一个高于 0 价、一个低于 0 价) ,两者 共同作用生成 X 单质(化合价为 0) 。由于金属元素在化合物中只呈现正价态,不可能有负价态,因此可以肯定 X 不是金属元素;只有非金属元素在化合物中才既可呈正价态,又可呈负价态,并在一定条件下可以发生归中反应。 例如:2H2S+SO2=3S+2H2O,4NH3+6NO==5N2+6H2O,所以 X 应该是非金属,即该题的答案为 B。 【易错点点睛】]对“归中型”氧化还原反应及元素性质的认识不够深入。错选 C 或 D。 【11】 下列关于氧化还原反应中的有关说法中正确的是( ) A、被氧化的物质是氧化剂 B、置换反应一定是氧化还原反应 C、电解质溶液导电过程发生氧化还原反应 D、元素由化合态转化为游离态时,该元素一定被还原

三、过关训练
1.下列试剂的浓溶液在空气中久置都 会变质。在变质过程中既发生了氧化还原反应,又发生了非氧化还原反应的是 ( ) A.氢氧化钠 B.硫化氢 C.次氯酸钙 D.硫酸亚铁

解析:A 项:2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O,为非氧化还原反应;B 项:2H2S+O2====2S↓+2H2O,为氧化还 原反应;C 项:Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO2↓+2HClO 为非氧化还原反应,2HClO 氧化还原反应;D 项:Fe2+被氧化为 Fe3+,氧化还原反应。 答案:C 2.下列反应中硫酸既表现了氧化性,又表现了酸性的是(


2HCl+O2↑为



A.2H2SO4(浓)+Cu


CuSO4+2H2O+SO2↑ CO2↑+2H2O+2SO2↑

[来源:学&科&网 Z&X&X&K]

B.2H2SO4(浓)+C C.H2SO4(浓)+NaCl




NaHSO4+HCl↑ Na2SO4+H2O+SO2↑

D.H2SO4+Na2SO3

解析:本题通过硫酸的性质,考查了氧化性、酸性与主要化合价的关系。硫酸既表现氧化性,又表现酸性,这 说明硫酸中 S 元素化合价部分降低而表现氧化性,部分不变生成硫酸盐而表现酸性。 答案:A 3.已知 Co2O3 在酸性溶液中易被还原成 Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2 的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中

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不可能发生的是( )

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A.3Cl2+6FeI2====2FeCl3+4FeI3 B.Cl2+FeI2====FeCl2+I2 C.Co2O3+6HCl====2CoCl2+Cl2↑+3H2O D.2Fe3++2I-====2Fe2++I2 解析:由于氧化性 Cl2>Fe3+>I2,还原性 I->Fe2+>Cl-,Cl2 能把 Fe2+氧化为 Fe3+,就一定能把 I-氧化为 I2;少 量 Cl2 通入 FeI2 溶液中,可以只氧化 I-而不氧化 Fe2+;又因氧化性 Co2O3>Cl2,所以 Co2O3 可以氧化 HCl 生成 Cl2。 答案:A 4. 金 属 铜 的 提 炼 多 从 黄 铜 矿 开 始 。 黄 铜 矿 在 焙 烧 过 程 中 主 要 反 应 之 一 的 化 学 方 程 式 为 :


2CuFeS2+O2

Cu2S+2FeS+SO2,下列说法不正确的是(



A.O2 只作氧化剂 B.CuFeS2 既是氧化剂又是还原剂 C.SO2 既是氧化产物又是还原产物 D.若有 1 mol O2 参加反应,则反应中共有 4 mol 电子转移

答案:D 5.已知氧化还原反应:2Cu(IO3)2+24KI+12 H2SO4====2CuI↓+13I2+12K2SO4+12H2O 其中 1 mol 氧化剂在反应中得到的电子为( A.10 mol B.11 mol C.12 mol ) D.13 mol

解析:根据氧化剂的概念,由





Cu ( IO3 )

2

化 合 价 降 低 , 为 氧 化 剂 , 又 由

得 1e-I2 得 5e-× 知 1 mol Cu(IO3)2 参加反应时,转移电子的物质 2 的量为 11 mol。

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答案:B

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6.(2009 山东德州期中,7)在一定条件下,分别以高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢(H2O2)为原料制取氧气, 当制得同温、同压下相同体积的 O2 时,三个反应中转移的电子数之比为( A.1∶1∶1 B.2∶2∶1 C.2∶3∶1 D.4∶3∶2 )

解析:KMnO4 和 KClO3 中的氧都为-2 价,H2O2 中的氧为-1 价,故生成 1 mol O2,前二者转移 4 mol 电子,而 后者转移 2 mol 电子,因此三反应中转移电子数之比为 2∶2∶1。 答案:B 7.(10 分)由稀有气体元素 Xe(氙)形成的一种共价化合物 XeO3 极不稳定,易转化为单质而呈强氧化性。将 适量的 XeO3 投入 30 mL Mn2+浓度为 0.1 mol· -1 的水溶液中,刚好完全反应,放出的唯一气体是 Xe 单质,其在标 L 准状况下的体积为 56 mL,在反应过程中溶液的 pH 不断减小。 (1)已知 Mn2+在不同条件下,可被氧化为+4、+6、+7 等不同价态,依据题目所给出的数据推算氧化产物中 锰元素的化合价为____________。 (2)试写出有关的离子方程式:________________。 (3)若将反应后的溶液稀释至 90 mL,则稀释后溶液的 pH 为____________。 解析: (1)XeO3 Xe

设 Mn2+升高了 x 价,根据电子得失守恒

56m L? 10?3 L ? m L?1 30m L? 10 L ? m L ? 0.1m ol? L ? x ? 6 ? x?5 22.4 L ? m ol?1
?3 ?1 ?1

故升高到+7 价。 (2)溶液 pH 减小,有 H+生成,H2O 参加反应。
? (3)5XeO3+6Mn2++9H2O= ===5Xe+6 MnO4 +18H+

5

18

56 ? 10?3 m ol 22.4
90× -3· 10 c(H+) mol 所以 c(H+)=0.1 mol· -1, L pH=-lgc(H+)=1。 答案: (1)+7

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? (2)5XeO3+6Mn2++9H2O====5Xe+6 MnO4 +18H+

(3)1 8. (10 分) 新型纳米材料氧缺位铁酸盐 (MFe2Ox,3<x<4,M=Mn、 Ni 且均显+2 价, Zn、 下同) 由铁酸盐 (MFe2O4) 经高温还原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示:

(1)已知铁酸盐(MFe2O4)被 H2 高温还原时,发生反应的 MFe2O4 与 H2 的物质的量之比为 2∶1,则还原产 物 MFe2Ox 中 x=____________。 MFe2Ox 中,+2 价铁与+3 价铁的物质的量之比为____________。
2 (2)在酸性溶液中, Fe2 O4 ? 易转化为 Fe2+: 2 Fe2 O4 ? +2e +8H
+

2Fe2++4H2O

KMnO4、Na2CO3、Cu2O、Fe2(SO4)3 四种物质中的一种能使上述还原过程发生,写出该氧化还原反应的离子方 程式并配平:____________。 解析: (1)由 MFe2O4 被 H2 还原时物质的量之比为 2∶1 知,1 mol H2 失去的 2 mol 电子被 2 mol MFe2O4 得到, 即 1 mol MFe2O4 得到 1 mol 电子,由 M 为+2 价,Fe 为+3 价,且在产物中 M 化合价不变知,在产物 MFe2Ox 中 Fe2+ 与 Fe3+的物质的量之比为 1∶1,由化合价规则:2x=2+2+3,得 x=3.5;
2 2 (2) Fe2 O4 ? 转化为 Fe2+的过程中, Fe2 O4 ? 得到电子为氧化剂,应在所给物质中找一种还原剂,KMnO4 为强 2 氧化剂,Na2CO3 无还原性,Fe2(SO4)3 中铁元素的化合价与 Fe2 O4 ? 中相同,只有 Cu2O 中+1 价的铜元素能被氧 2 化成+2 价,故还原剂应为 Cu2O,转化关系应为: Fe2 O4 ? +Cu2O+H+

Fe2++Cu2++H2O,配平即可。

答案: (1)3.5 1∶1
2 (2) Fe2 O4 ? +Cu2O+10H+====2Fe2++2Cu2++5H2O

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