1、1氧化还原反应规律在配平及在定量测定中的应用【教学目标】1进一步巩固氧化还原反应各概念，掌握其内在联系。2了解氧化还原反应规律，理解氧化还原反应中的得失电子守恒。3通过对氧化还原反应规律应用的学习，增强科学的态度、探索精神，提高归纳推理能力。【教学重、难点】 氧化还原反应的配平；氧化还原反应在卷计算及定量测定中的应用。【考情分析】命题点 五年考情 分析解读氧化还原反应规律2017课标全国，T 82016课标全国，T 8氧化还原反应方程式的书写(配平)2017课标全国，T 27(6)2017课标全国，T 28(2)2016课标全国，T 28(2)氧化还原反应定量计算2017课标全国，T 26(4
2、)2015课标全国，T 28(3)氧化还原反应规律及应用是课标卷每年的必考内容，但一般不单独命题，而是分散在选择题的某个选项或非选择题的某些设问中，选择题往往与阿伏加德罗常数或化学计算相结合，非选择题则可能与基本理论、元素化合物、化学实验及工艺流程题相结合，分值一般占 46 分；从考查的内容上看。侧重氧化还原反应的规律及氧化还原反应方程式的书写、配平及相关计算的考查，尤其是陌生反应方程式的书写，近几年来更是常考不衰，随着新课标对考生能力要求的提高，这种趋势将会有增无减。1氧化还原反应规律(1)价态规律升降规律：氧化还原反应中，化合价有升必有降，升降总值相等。2价态归中规律含不同价态的同种元素的
3、物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“高价低价 中间价” 。而不会出现交叉现象。简记为“两相靠，不相交” 。例如，不同价态硫之间可以发生的氧化还原反应是注：中不会出现 H2S 转化为 SO2而 H2SO4转化为 S 的情况。歧化反应规律“中间价 高价低价” 。具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应，如：Cl22NaOH= =NaClNaClOH 2O。(2)强弱规律自发进行的氧化还原反应，一般遵循强氧化剂制弱氧化剂，强还原剂制弱还原剂，即“由强制弱” 。(3)先后规律同时含有几种还原剂时 将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如： 加 入 氧 化 剂 在 Fe
4、Br2溶液中通入少量 Cl2时，因为还原性 Fe2 Br ，所以 Fe2 先与 Cl2反应。同时含有几种氧化剂时 将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如 加 入 还 原 剂 在含有 Fe3 、Cu 2 、H 的溶液中加入铁粉，因为氧化性 Fe3 Cu2 H ，所以铁粉先与Fe3 反应，然后依次为 Cu2 、H 。(4)电子守恒规律氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。2氧化还原配平(1)氧化还原反应配平原则“一般”配平原则3“缺项”配平原则对于化学反应方程式，所缺物质往往是酸、碱或水、补项的两原则条件 补项原则酸性条件下 缺 H(氢)或多 O(氧)补 H ，少 O(氧)补 H2
5、O(水)碱性条件下 缺 H(氢)或多 O(氧)补 H2O(水)，少 O(氧)补 OH(2)氧化还原方程式配平流程【配平模板】(2016天津高考)配平下列反应的化学方程式：MnO(OH)2I H Mn 2 I 2H 2O43氧化还原反应定量测定(1)滴定氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定分析方法。利用氧化还原滴定法可以直接或间接测定许多具有氧化性或还原性的物质，也可以用氧化还原滴定法间接测定。因此，它的应用非常广泛。在氧化还原滴定中，要使分析反应定量地进行完全，常常用强氧化剂和较强的还原剂作为标准溶液。根据所用标准溶液的不同，氧化还原滴定法可分为高锰酸钾法、重铬酸钾法等。(2)计算对于氧
6、化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为始态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。5考点指导 1 信息型方程式的书写指导 新情景下氧化还原方程式书写步骤【典例 1】 2016课标全国，27(4)6 价铬的化合物毒性较大，常用 NaHSO3将废液中的 Cr2O 还原成 Cr3 ，该反应的离子方程式为27_。师生互动6【对点训练】1(1)(2017课标全国，28 节选)砷(As)是第四周期A 族元素，可以形成
7、As2S3、As 2O5、H 3AsO3、H 3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：画出砷的原子结构示意图_。工业上常将含砷废渣(主要成分为 As2S3)制成浆状，通入 O2氧化，生成 H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_。该反应需要在加压下进行，原因是_。(2)2016课标全国，26(2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为_。(3)制备 Na2S2O3的实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式7表示其原因：_。Na 2S2O3还原性较强，在溶液中易被 Cl2氧化成 SO ，常用作脱氯剂，该反应的离子方24程式为_。(4)N
8、aBH4与 H2O 反应生成 NaBO2和 H2。该反应的化学方程式是_。答案 (1)2As 2S35O 26H 2O 4H3AsO46S 加压可以增加反应物 O2的浓度，提高 As2S3的转化率(2)NaClO2NH 3=N2H4NaClH 2O(3)S 2O 2H =SSO 2H 2O23S 2O 4Cl 25H 2O=2SO 8Cl 10H 23 24(4)NaBH42H 2O=NaBO24H 2考点指导 2 氧化还原反应计算指导 计算流程【典例 2】 2017北京理综 27(2)NSR(NOx储存还原)工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图 a 所示。8(1)通过 BaO
9、 和 Ba(NO3)2的相互转化实现 NOx的储存和还原。储存 NOx的物质是_。(2)用 H2模拟尾气中还原性气体研究了 Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b 表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的 H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比是_。(3)还原过程中，有时会产生笑气(N 2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与 NO 有关。在有氧条件下 15NO 与 NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是 15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：解析 (1)由图示可知 BaO 和 NOx作用生成 Ba(NO3)2，Ba(NO 3)2再还原为 N2，则储存
10、 NOx的物质是 BaO；(2)由图示可知，第一步反应为 H2与 Ba(NO3)2作用生成 NH3，每摩 Ba(NO3)2作用生成 NH3共转移 16 mol 电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为 16 mol28 mol，则消耗的 H2与 Ba(NO3)2的物质的量之比是 81；(3)在有氧条件下 15NO与 NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是 15NNO。可知 15NO 与 NH3的比例为 11，根据化合价的变化以及 15NO 与 NH3的比例可知，还需要 O2做氧化剂，结合电子守恒和原子守恒可得化学方程式：4 15NO4NH 33O 2 415NNO6H 2O。= =
11、= = =催 化 剂 答案 (1)BaO (2)81(3)415NO4NH 33O 2 415NNO6H 2O= = = = =催 化 剂 【对点训练】2某硫酸厂为测定沸腾炉中所得气体中 SO2的体积分数，取 280 mL(已折算成标准状况)气9体样品与足量 Fe2(SO4)溶液完全反应后，用 0.020 00 mol/L K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗 K2Cr2O7溶液 25.00 mL。已知：Cr 2O Fe 2 H Cr 3 Fe 3 H 2O(未配平)。27(1)SO2通入 Fe2(SO4)3溶液中，发生反应离子方程式为_。(2)沸腾炉中所得气体中 SO2的体积分数为_。解析
12、 (1)SO 2中 S 为4 价，被氧化成6 价，产物为 SO ，Fe 3 被还原成24Fe2 ，产物中氧原子数增多，表明反应物中有水，产物中有 H ，仍须用得失电子守恒来配平离子方程式；(2)根据得失电子守恒可知： n(SO2)2 n(Cr2O )60.020 00 27mol/L0.025 L60.003 mol， n(SO2)0.001 5 mol，体积分数为 12.00%。答案 (1)SO 22Fe 3 2H 2O=SO 2Fe 2 4H 24(2)12.00%【指导】 多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各反应过程中电子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间
13、的电子守恒关系，快速求解。考点指导 3 氧化还原滴定【典例 3】 某小组以 CoCl26H2O、NH 4Cl、H 2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体 X。为确定其组成，进行如下实验。氨的测定：精确称取 w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量 10% NaOH 溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用 V1 mL c1 molL1 的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用 c2 molL1 NaOH 标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗 V2 mL NaOH 溶液。氯的测定：准确称取样品 X，配成溶液后用 AgNO3标准溶液滴定，K 2C
14、rO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag 2CrO4为砖红色)。10回答下列问题：(1)用 NaOH 标准溶液滴定过剩的 HCl 时，应使用_式滴定管，可使用的指示剂为_。(2)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好，测定结果将_(填“偏高”或“偏低”)。(3)样品中氨的质量分数表达式为_。(4)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是_。(5)经测定，样品 X 中钴、氨和氯的物质的量之比为 163，钴的化合价为_。 制备 X 的化学方程式为_；X 的制备过程中温度不能过高的原因是_。解析 第一步：审读题干信息有什么某小组用 CoCl26H2O、NH 4Cl、H 2O2、
15、浓氨水为原料合成橙黄色晶体 X，第(6)问中确定 X中钴、氨、氯的物质的量之比为 163，则 X 的化学式为Co(NH 3)6Cl3；制备 X 的化学方程式为：2CoCl 22NH 4Cl10NH 3H 2O2 2Co(NH3)6Cl32H 2O，制取 X 的= = = = =催 化 剂 反应物中有 H2O2，而 H2O2具有热不稳定性，故制取 X 的过程中温度不能过高。第二步：审读图示信息有什么装置 B 三颈瓶中加入足量 NaOH 溶液并加热，产生的 NH3用 C 装置中盐酸标准溶液吸收，过量的盐酸再用 c2 molL1 NaOH 溶液滴定，依据装置 C 锥形瓶中发生的反应：NH3HCl=
16、=NH4Cl、NaOHHCl= =NaClH 2O。第三步：审读设问信息有什么第(3)问中盐酸的总物质的量为 c1V1103 mol，参与 NH3HCl= =NH4Cl 反应后，剩余的盐酸的物质的量为 c2V2103 mol，则样品 X 中 n(NH3)( c1V1 c2V2)103 mol。氨的质量分数为 100%。（ c1V1 c2V2） 10 3 mol17 gmol 1w g第(4)问中若装置漏气，造成氨的测定实验中氨气外逸损失，消耗的盐酸量减小，结果偏低。答案 (1)碱 酚酞或甲基橙 (2)偏低(3) 100%（ c1V1 c2V2） 10 3 mol17 gmol 1w g(4)防
17、止硝酸银见光分解 (5)3 2CoCl 22NH 4Cl10NH 3H 2O2 2Co(NH3)= = = = =催 化 剂 116Cl32H 2O 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出【对点训练】3(2015课标全国，28)二氧化氯(ClO 2，黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题：(1)工业上可用 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制得 ClO2，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_。(2)实验室用 NH4Cl、盐酸、NaClO 2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备 ClO2：电解时发生反应的化学方程式为_。溶液 X 中大量存在的阴离子有_。除去 ClO2中的
18、NH3可选用的试剂是_(填标号)。a水 b碱石灰c浓硫酸 D饱和食盐水(3)用右图装置可以测定混合气中 ClO2的含量：.在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用 50 mL 水溶解后，再加入 3 mL 稀硫酸；.在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；.用 0.100 0 molL1 硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I22S 2O =2I S 4O )，指示剂显示终点时共用去 20.00 mL 硫代硫酸钠溶液。在此23 26过程中：锥形瓶内 ClO2与碘化钾反应的离子方程式为_。玻璃液封装置的作用是_。中加入的
19、指示剂通常为_，滴定至终点的现象是_。12测得混合气中 ClO2的质量为_g。解析 (1)由 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制取 ClO2的反应中，KC O3C O2，则l 5 l 4 KClO3作氧化剂；Na 2 O3Na 2 O4，则 Na2SO3作还原剂，根据电子守恒， n(KClO3)S 4 S 6 n(Na2SO3)21。(2)由制备 ClO2的流程图可知， 电解 NH4Cl 溶液和盐酸的混合物得到NCl3溶液和 H2，根据电子守恒和质量守恒可写出该反应的化学方程式。由制备 ClO2的流程图可知，NaClO 2和 NCl3两溶液反应生成 NH3，说明溶液呈碱性；C O
20、 C O2， Cl 3 2 l 4 N 3 3 H3C ，因此溶液 X 中大量存在的阴离子有 OH 和 Cl 。ClO 2和 NH3均是易l 1 N 3 l 1 溶于水的气体，a 项错误，d 项错误；b 项，碱石灰与 NH3不反应，错误；c 项，浓硫酸易吸收 NH3，而与 ClO2不反应，正确。(3)ClO 2与 KI 溶液反应时，C O2C ，2I I 2，反应环境为酸性，从而可写出该l 4 l 1 反应的离子方程式。玻璃液封装置的作用是防止残余的 ClO2气体挥发到空气中，污染空气。步骤 V 反应中，I 22I ，I 2使淀粉溶液显蓝色，故可选用淀粉溶液作指示剂，滴定至终点时溶液由蓝色变为
21、无色。由反应2ClO210I 8H =2Cl 5I 24H 2O、I 22S 2O =2I S 4O 可得关系式：23 262ClO25I 210S 2O ， n(S2O )0.100 0 molL1 20.00 mL103 L/mL210 3 23 23mol，则 n(ClO2)210 3 mol2/10410 4 mol， m(ClO2)410 4 mol67.5 gmol1 0.027 00 g。答案 (1) 21(2)NH 4Cl2HCl 3H2NCl 3 Cl 、OH c= = = = =电 解 (3)2ClO 210I 8H =2Cl 5I 24H 2O 吸收残余的二氧化氯气体(其
22、他合理答案也可) 淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色且 30 s 内不恢复原色0.027 00【指导】 氧化还原反应滴定指示剂的选择1自身指示剂：有些标准溶液或被滴定物质本身有颜色，而滴定产物为无色，则滴定时就无需另加指示剂，自身颜色变化可以起指示剂的作用，此类指示剂称为自身指示剂。如MnO 本身在溶液中显紫红色，还原后的产物 Mn2 为无色，所以用高锰酸钾溶液滴定时， 4不需要另加指示剂。132显色指示剂：有些物质本身并没有颜色，但它能与滴定剂或被测物质反应产生特殊的颜色，或开始有特殊颜色，滴定后变为无色，因而可指示滴定终点。如滴定前溶液中无单质碘，滴定后有单质碘生成等，可用淀粉等作为指示剂。1(
23、全国卷)次磷酸(H 3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：(1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：_。(2)H3PO2及 NaH2PO2均可将溶液中的 Ag 还原为银，从而可用于化学镀银。H 3PO2 中，P 元素的化合价为_。利用 H3PO2进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 41，则氧化产物为_(填化学式)。NaH 2PO2 为_(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显 _(填“弱酸性” 、“中性”或“弱碱性”)。(3)H3PO2的工业制法是：将白磷(P 4)与 Ba(OH)2溶液反应生成 PH3气体和 Ba(H2PO2)2，后者再与 H2SO4
24、反应。写出白磷与 Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：_。解析 (1)由于 H3PO2为一元中强酸，故属于弱电解质，只有部分发生电离，其电离方程式为 H3PO2 H H 2PO 。(2)设 P 的化合价为 x，根据化合价的代数和为零，则有 213 x22， x1；反应中氧化剂为 Ag ，其还原产物为 Ag；还原剂为 H3PO2，设其氧化产物中 P 的化合价为 y，根据题意有：411( y1)， y5，故其氧化产物为H3PO4；由于 H3PO2为一元酸，故 NaH2PO2为正盐；又由于 H3PO2为弱酸，故 H2PO 水解使 2溶液显弱碱性。(3)根据题意可知反应物和生成物，然后根据得失电子守恒
25、和质量守恒配平，即可得到白磷与 Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：6H 2O2P 43Ba(OH)2=2PH33Ba(H 2PO2)2。答案 (1)H 3PO2 H H 2PO 2(2)1 H 3PO4 正盐 弱碱性(3)6H2O2P 43Ba(OH) 2=2PH33Ba(H 2PO2)2142高铁酸钾(K 2FeO4)是一种可溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠，然后在低温下，向高铁酸钠溶液中加入 KOH 至饱和，从而使高铁酸钾析出。(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为_，推测它具有的化学性质是_。(2)高铁酸钾与水反应生成 O2、Fe(OH) 3(胶体)和 KOH。该反应的
26、离子方程式为_。高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是_。(3)在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为：2FeSO4 aNa2O2=2Na2FeO4 bX2Na 2SO4 cO2该反应中物质 X 应是_， b 与 c 的关系是_。低温下，在高铁酸钠溶液中加入 KOH 至饱和可析出高铁酸钾(K 2FeO4)，原因是_。(4)在碱性条件下，由氯化铁、氯气也可制备高铁酸钾，写出该反应的离子方程式_。(5)某同学配制一瓶 K2FeO4溶液但标签丢失了，测定该瓶 K2FeO4溶液浓度的实验步骤如下：步骤 1：准确量取 V mL K2FeO4溶液加入到锥形瓶中；步骤 2：在强碱性溶液中，用过量 CrO 与 FeO
27、 反应生成 Fe(OH)3和 CrO ； 2 24 24步骤 3：加足量稀硫酸，使 CrO 转化为 Cr2O ，CrO 转化为 Cr3 ，Fe(OH) 3转化为24 27 2Fe3 ；步骤 4：加入二苯胺碘酸钠作指示剂，用 c molL1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗(NH 4)2Fe(SO4)2标准溶液 V1 mL。滴定时发生反应的离子方程式为_。原溶液中 K2FeO4的浓度为_(用含字母的代数式表示)。解析 (1)高铁酸钾的化学式为 K2FeO4，根据化合物中各元素化合价的代数和为 0，可得 Fe元素的化合价为6；高铁酸钾中 Fe 元素处于最高价态，则高铁酸钾具有强
28、氧化性。(2)高铁酸钾溶于水生成氧气单质，同时它本身被还原生成氢氧化铁胶体，反应的离子方程式为 4FeO 10H 2O=4Fe(OH)3(胶体)8OH 3O 2。高铁酸钾具有强氧化性，作水处2415理剂时能起到杀菌消毒的作用，同时其还原产物 Fe(OH)3胶体又能起到净水的作用。(3)根据元素守恒、得失电子守恒，X 应是 Na2O，根据钠元素守恒，有 2a82 b，根据氧元素守恒，有 2a8 b2 c，两式联立，可得 b2 c。在低温下，向高铁酸钠溶液中加入KOH 至饱和可析出高铁酸钾，说明该温度下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。(4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁制备高铁酸钾，根据得失电
29、子守恒、原子守恒及电荷守恒，反应的离子方程式为 2Fe3 3Cl 216OH =2FeO 6Cl 8H 2O。(5)根据题意，步骤242 中发生反应：FeO CrO 2H 2O=CrO Fe(OH) 3OH ，步骤 3 中 CrO 在稀24 2 24 24硫酸作用下发生反应：2CrO 2H Cr2O H 2O，步骤 4 滴定时发生反应：Cr 2O24 276Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O，故可得关系式：FeO 3Fe 2 ， V mL K2FeO427 24溶液中 n(FeO ) ，故 c(K2FeO4) molL1 。24n（ Fe2 ）3 cV13V答案 (1)6 强氧化性(2)4FeO 10H 2O=4Fe(OH)3(胶体)8OH 3O 2 消毒、净水24(3)Na 2O b2 c 该温度下 K2FeO4比 Na2FeO4的溶解度小(4)2Fe3 3Cl 216OH =2FeO 6Cl 8H 2O24(5)6Fe 2 Cr 2O 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O molL127cV13V
