(共40张PPT)
第5讲 氧化还原反应的配平与计算
1. 掌握氧化还原反应方程式的配平方法及书写技巧。
2．掌握氧化还原反应的相关计算。
考点一
考点二
考点一
1.配平依据
2．配平步骤
第三步：求总数。从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
故H2S的化学计量数为3，NO的化学计量数为2。
第四步：配系数。先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步：查守恒。其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
【师说·延伸】 配平步骤概括为：标变价→列得失→求总数→配系数。
4
1
1
1
2
5
1
3
3
3
3
2
16
10
2
5
8
3
6
2
1
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3
5
2
1
2
2
2
2
2
5
12
18
6
12
10
33
答案：(1) 2 1 1
(2)1 (3x＋1) (2x－2) x (3x＋1) (x－1)
3
2
4
OH－
3
2
5
2
5
6 H＋
2
5
8
Al2O3
3C
N2
2
3CO
归纳总结
补项原则
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O，少O补OH－
【模型构建】
步骤 要求及解析
第1步：列物质 氧化剂＋还原剂→氧化产物＋还原产物
第1步中只写出氧化还原反应方程式中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物；除了教材中要求学生掌握的常见物质变化外，陌生氧化还原方程式总会在题中给出相应信息推出产物：如化合价变化、物质变化等
第2步：平电子 根据电子得失守恒配平所列物质
第3步：平电荷 根据电荷守恒配平所列物质，当电荷量不相等时，酸性环境补充氢离子，碱性环境补充氢氧根离子，总的原则是只能补充电解质中含有的离子
第4步：平原子 根据原子守恒配平方程式
【对点演练】
1．直给信息型氧化还原方程式的书写
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3价铬。写出Cr2与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：_______________________________________。
(2)用NaClO NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：______________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为____________________________________。
＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
2．循环转化关系图型氧化还原方程式的书写
(1)某催化转化过程如图所示：
过程1：Ni2O3＋ClO－===2NiO2＋Cl－，
过程2的离子方程式：____________________________________。
2NiO2＋ClO－===Ni2O3＋Cl－＋2O
(2)NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)：
NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为
___________________________________________________。
2NH3 ＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
3．工艺流程型氧化还原方程式的书写
(1)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：
①“酸浸”后，钛主要以TiO形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________________________________。
②写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_________________________________________________________。
＋2H2O
2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4 2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑
（2）利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为_______________________________________。
5H2O
考点二
1.计算依据
氧化剂得到的电子总数＝还原剂失去的电子总数，即得、失电子守恒。
2．电子守恒法计算的流程
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子数×化合价变化值。
【教考衔接】
典例 某废水中含有Cr2，为了处理有毒的Cr2，需要先测定其浓度：取20 mL废水，加入适量稀硫酸，再加入过量的V1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液，充分反应(还原产物为Cr3＋)。用c2 mol ·L－1 KMnO4溶液滴定过量的Fe2＋至终点，消耗KMnO4溶液V2 mL。则原废水中c(Cr2)为____________________________________________。
答案： mol·L－1
6Fe2＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。根据得失电子数相等有c1 mol·L－1×V1 mL×10－3 L ·mL－1＝10－3 L·mL－1)＋5c2 mol·L－1×V2 mL×10－3 L·mL－1，解得：)＝ mol·L－1。
【师说·延伸】
得失电子守恒等式中，化合价变化值＝高价－低价。
【对点演练】
考向一 两种元素之间得失电子守恒问题
1．24 mL浓度为0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为________。
＋3
解析：由题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6，而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024 L×0.05 mol·L－1×(6－4)＝0.02 L×0.02 mol·L－1×2×(6－n)，解得n＝3。
2．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而 NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，计算x的值为________。
5
解析：Na2Sx中S元素的化合价为－，根据题意及得失电子守恒有：x＝16×[1－(－1)]，解得x＝5。
考向二 多种元素之间得失电子守恒问题
3．在反应14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4中，被还原的S和被氧化的S的质量之比为________。
7∶3
解析：方程式中的化合价变化：14 mol CuSO4中＋2价的铜得电子化合价降低，转化为7 mol Cu2S中的14 mol ＋1价Cu；5 mol FeS2中10 mol －1价的S有7 mol 化合价降低，转化为7 mol Cu2S中的－2价S，有3mol化合价升高，转化为的＋6价S(生成物中有，其中有14mol来自反应物的硫酸铜中)。10 mol －1价的S有7 mol 化合价降低，有3 mol化合价升高，所以被还原的S和被氧化的S的质量之比为7∶3。
4．用酸性KMnO4溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时，发生反应Ⅰ：Mn＋Cu2S＋H＋→Cu2＋＋S＋Mn2＋＋H2O(未配平)和反应Ⅱ：Mn＋FeS2＋H＋→Fe3＋＋S＋Mn2＋＋H2O(未配平)。
(1)反应Ⅰ中每生成1 mol S，转移电子的物质的量为________。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同，则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为________。
10 mol
3∶2
解析：(1)反应Ⅰ中每生成，2mol Cu＋失去2 mol电子，1 mol S2－失去8mol电子，总共转移电子的物质的量为10 mol电子。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同，则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为3∶2。
考向三 多步反应得失电子守恒问题
5．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(均已折算为标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02 g。则x＝________。
9.20
解析：反应流程为
x g＝17.02 g－m(OH－)，
而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：
n(OH－)＝×1＋×2×1＝0.46 mol，
所以x g＝17.02 g－0.46 mol×17 g·mol－1＝9.20 g。
6．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。
准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L－1碘的标准溶液滴定。反应原理为：2S2＋I2===S4＋2I－
(1)滴定至终点时，溶液颜色的变化：__________________________。
(2)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为________ mL。
产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)________________。
由无色变蓝色，半分钟内不褪色
18.10
×100%
解析：(1)用淀粉作指示剂，用碘的标准溶液滴定，终点时碘稍过量点，则溶液变蓝。(2)滴定管内液面由0.00 mL至18.10 mL，则消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL。根据关系式：～I2得)＝2×18.10×10－3 L×0.100 0 mol·L－1＝3.620×10－3 mol，故产品的纯度为×100%＝×100%。第5讲 氧化还原反应的配平与计算
1. 掌握氧化还原反应方程式的配平方法及书写技巧。
2．掌握氧化还原反应的相关计算。
考点一 氧化还原反应方程式的配平
1.配平依据
感悟：
2．配平步骤
类型1 直接配平类
【教考衔接】
典例 配平化学方程式：H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O。
配平步骤如下：
第一步：标变价。H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
第二步：列得失。
第三步：求总数。从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
故H2S的化学计量数为3，NO的化学计量数为2。
第四步：配系数。先配平变价元素，再利用原子守恒配平其他元素。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O
第五步：查守恒。其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
听课笔记
【师说·延伸】 配平步骤概括为：标变价→列得失→求总数→配系数。
【对点演练】
考向一 一般配平类
1．(1)HCl(浓)＋MnO2Cl2↑＋MnCl2＋H2O
(2)KI＋KIO3＋H2SO4===I2＋K2SO4＋H2O
(3)MnO＋H＋＋Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋H2O
2．(1)S＋KOH===K2S＋K2SO3＋H2O
(2)P4＋KOH＋H2O===K3PO4＋PH3
3．(1)KClO3＋H2C2O4＋H2SO4===ClO2↑＋CO2↑＋KHSO4＋H2O
(2)C2H6O＋KMnO4＋H2SO4===K2SO4＋MnSO4＋CO2↑＋H2O
考向二 含未知数方程式的配平
4．(1)FexS＋HCl===S＋FeCl2＋H2S
(2)Na2Sx＋NaClO＋NaOH===Na2SO4＋NaCl＋H2O
类型2 缺项配平类
【教考衔接】
典例 将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式：
NaBiO3＋Mn2＋＋________―→Na＋＋Bi3＋＋________＋________。
配平步骤如下：
(1)由溶液显紫色可推知有MnO生成，确定变价元素物质的化学计量数。
化合价分析如下：
Bi(＋5→＋3)↓2× 5(化学计量数5配在NaBiO3和Bi3＋前)
Mn(＋2→＋7)↑5×2(化学计量数2配在Mn2＋和MnO前)
(2)利用原子守恒确定缺项物质及其他物质的化学计量数。
5NaBiO3＋2Mn2＋＋________―→5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋________。
(3)据补项原则，在酸性条件下，方程式左边多O，故应补H＋，而方程式右边少O，故应补H2O，再根据原子守恒配平H＋和H2O之前的化学计量数。
5NaBiO3＋2Mn2＋＋14H＋===5Na＋＋5Bi3＋＋2MnO＋7H2O。
【师说·延伸】 缺项配平的思路
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据电荷守恒进行配平。
【对点演练】
5．(1)ClO－＋Fe(OH)3＋________===Cl－＋FeO＋H2O
(2)MnO＋H2O2＋________===Mn2＋＋O2↑＋H2O
(3)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有：Al2O3、C、N2、AlN、CO。请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。
＋＋―→AlN＋
归纳总结
补项原则
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H＋，少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O，少O补OH－
微专题5 信息型氧化还原反应方程式的书写——“四步模型法”
【典题示例】
典例 写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第1步：MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO
第2步：Mn降低2价，S升高2价，故在MnO2、HSO前系数均为1：
MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO
第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H＋使电荷守恒：MnO2＋HSO＋H＋―→Mn2＋＋SO
第4步：根据原子守恒在方程式右边加1个H2O：MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O。
听课笔记
【模型构建】
步骤 要求及解析
第1步：列物质 氧化剂＋还原剂→氧化产物＋还原产物 第1步中只写出氧化还原反应方程式中的氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物；除了教材中要求学生掌握的常见物质变化外，陌生氧化还原方程式总会在题中给出相应信息推出产物：如化合价变化、物质变化等
第2步：平电子 根据电子得失守恒配平所列物质
第3步：平电荷 根据电荷守恒配平所列物质，当电荷量不相等时，酸性环境补充氢离子，碱性环境补充氢氧根离子，总的原则是只能补充电解质中含有的离子
第4步：平原子 根据原子守恒配平方程式
【对点演练】
1．直给信息型氧化还原方程式的书写
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用NaClO NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为________________________________________________________________________。
2．循环转化关系图型氧化还原方程式的书写
(1)某催化转化过程如图所示：
过程1：Ni2O3＋ClO－===2NiO2＋Cl－，
过程2的离子方程式：________________________________________________________________________。
(2)NaClO氧化可除去氨氮，反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)：
NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
3．工艺流程型氧化还原方程式的书写
(1)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：
①“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式________________________________________________________________________,________________________________________________________________________。
②写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式________________________________________________________________________,________________________________________________________________________。
（2）利用钴渣[含Co（OH）3、Fe（OH）3等]制备钴氧化物的工艺流程如下：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考点二 氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
1.计算依据
氧化剂得到的电子总数＝还原剂失去的电子总数，即得、失电子守恒。
2．电子守恒法计算的流程
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子数×化合价变化值。
【教考衔接】
典例 某废水中含有Cr2O，为了处理有毒的Cr2O，需要先测定其浓度：取20 mL废水，加入适量稀硫酸，再加入过量的V1 mL c1 mol·L－1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液，充分反应(还原产物为Cr3＋)。用c2 mol ·L－1 KMnO4溶液滴定过量的Fe2＋至终点，消耗KMnO4溶液V2 mL。则原废水中c(Cr2O)为________________________________________________________________________。
听课笔记
【师说·延伸】 得失电子守恒等式中，化合价变化值＝高价－低价。
【对点演练】
考向一 两种元素之间得失电子守恒问题
1．24 mL浓度为0.05 mol·L－1的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol·L－1的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为________。
2．Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4，而 NaClO被还原为NaCl，若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，计算x的值为________。
考向二 多种元素之间得失电子守恒问题
3．在反应14CuSO4＋5FeS2＋12H2O===7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4中，被还原的S和被氧化的S的质量之比为________。
4．用酸性KMnO4溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时，发生反应Ⅰ：MnO＋Cu2S＋H＋→Cu2＋＋SO＋Mn2＋＋H2O(未配平)和反应Ⅱ：MnO＋FeS2＋H＋→Fe3＋＋SO＋Mn2＋＋H2O(未配平)。
(1)反应Ⅰ中每生成1 mol SO，转移电子的物质的量为________。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同，则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为________。
考向三 多步反应得失电子守恒问题
5．取x g铜镁合金完全溶于浓硝酸中，反应过程中硝酸被还原只产生8 960 mL的NO2气体和672 mL的N2O4气体(均已折算为标准状况)，在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为17.02 g。则x＝________。
6．Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。
准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L－1碘的标准溶液滴定。反应原理为：2S2O＋I2===S4O＋2I－
(1)滴定至终点时，溶液颜色的变化：________________________________________________________________________。
(2)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为________ mL。
产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)____________________________________。
第5讲 氧化还原反应的配平与计算
考点一
突破·关键能力
对点演练
1．答案：(1)4 1 1 1 2
(2)5 1 3 3 3 3
(3)2 16 10 2 5 8
2．答案：(1)3 6 2 1 3
(2)2 9 3 3 5
3．答案：(1)2 1 2 2 2 2 2 (2)5 12 18 6 12 10 33
4．答案：(1) 2 1 1
(2)1 (3x＋1) (2x－2) x (3x＋1) (x－1)
5．答案：(1)3 2 4OH－ 3 2 5
(2)2 5 6H＋ 2 5 8
(3)Al2O3 3C N2 2 3CO
微专题5
对点演练
1．答案：＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(2)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
2．答案：(1)2NiO2＋ClO－===Ni2O3＋Cl－＋2O
(2)2NH3 ＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl
3．答案：＋2H2O ②2FePO4＋Li2CO3＋H2C2O4 2LiFePO4＋3CO2↑＋H2O↑
5H2O
6Fe2＋14H＋2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。根据得失电子数相等有c1 mol·L－1×V1 mL×10－3 L ·mL－1＝10－3 L·mL－1)＋5c2 mol·L－1×V2 mL×10－3 L·mL－1，解得：)＝ mol·L－1。
答案： mol·L－1
对点演练
1．解析：由题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6，而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024 L×0.05 mol·L－1×(6－4)＝0.02 L×0.02 mol·L－1×2×(6－n)，解得n＝3。
答案：＋3
2．解析：Na2Sx中S元素的化合价为－，根据题意及得失电子守恒有：x＝16×[1－(－1)]，解得x＝5。
答案：5
3．解析：方程式中的化合价变化：14 mol CuSO4中＋2价的铜得电子化合价降低，转化为7 mol Cu2S中的14 mol ＋1价Cu；5 mol FeS2中10 mol －1价的S有7 mol 化合价降低，转化为7 mol Cu2S中的－2价S，有3mol化合价升高，转化为的＋6价S(生成物中有，其中有14mol来自反应物的硫酸铜中)。10 mol －1价的S有7 mol 化合价降低，有3 mol化合价升高，所以被还原的S和被氧化的S的质量之比为7∶3。
答案： 7∶3
4．解析：(1)反应Ⅰ中每生成，2mol Cu＋失去2 mol电子，1 mol S2－失去8mol电子，总共转移电子的物质的量为10 mol电子。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同，则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为3∶2。
答案： (1)10 mol (2)3∶2
5．解析：反应流程为
x g＝17.02 g－m(OH－)，
而OH－的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量，等于浓HNO3得电子的物质的量，即：
n(OH－)＝×1＋×2×1＝0.46 mol，
所以x g＝17.02 g－0.46 mol×17 g·mol－1＝9.20 g。
答案：9.20
6．解析：(1)用淀粉作指示剂，用碘的标准溶液滴定，终点时碘稍过量点，则溶液变蓝。(2)滴定管内液面由0.00 mL至18.10 mL，则消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL。根据关系式：～I2得)＝2×18.10×10－3 L×0.100 0 mol·L－1＝3.620×10－3 mol，故产品的纯度为×100%＝×100%。
答案：(1)由无色变蓝色，半分钟内不褪色
(2)18.10 ×100%
