浙江专用2022版高考化学总复习专题一认识物质世界学科核心素养提升3信息型氧化还原反应方程式的书写教案学案

学科核心素养提升3　信息型氧化还原反应方程式的书写

“四步法”突破信息型氧化还原反应方程式的书写

[示例]　KMnO4能与热的且经硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

　　分析　第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。

第二步:按“氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:Mn+C2 Mn2++CO2↑。由Mn→Mn2+可知,锰元素化合价降低了5价;由C2→CO2可知,碳元素化合价升高了1价。1 mol C2共失去2 mol e-,故在C2前配5,在氧化产物CO2前配10;在Mn前配2,在还原产物Mn2+前配2,即2Mn+5C2 2Mn2++10CO2↑。

第三步:反应在酸性条件下进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,2Mn+5C2+　H+ 2Mn2++10CO2↑+　 H2O。

第四步:依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:2Mn+5C2+16H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O。

1.研究表明,Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂,应用前景广泛,可用FeSO4和Na2O2反应制备。在反应中,FeSO4与Na2O2的物质的量之比为1∶3,其中Na2O2既是氧化剂,又是还原剂。已知产物中,除Na2FeO4外,还有Na2O、Na2SO4等,试写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　。 

答案　2FeSO4+6Na2O2 2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑

解析　FeSO4被氧化成Na2FeO4,1 mol FeSO4失去4 mol e-,设3 mol Na2O2中被氧化的氧元素为x mol,依据得失电子守恒得:4+x=6-x,x=1,即生成 mol O2,方程式为FeSO4+3Na2O2 Na2FeO4+O2↑+Na2O+Na2SO4,即:2FeSO4+6Na2O2 2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。

2.某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H2O、H3AsO4和一种未知物X。已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol e-生成X,则X的化学式:　　　　　,试写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　。 

答案　Br2　4H2SO4+5AsH3+8KBrO3 5H3AsO4+4Br2+4K2SO4+4H2O

解析　设X中Br元素的化合价为m,则0.2 mol×(5-m)=1 mol,m=0,所以KBrO3被还原成Br2。在该氧化还原反应中,KBrO3是氧化剂,其还原产物为Br2,AsH3为还原剂,其氧化产物为H3AsO4,H2SO4作为反应物提供酸性环境,根据化合价升降总数相等和原子守恒即可配平。

3.在FeSO4溶液中滴入少量NaClO溶液,并加入足量稀硫酸,溶液立即变黄,试写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案　2Fe2++ClO-+2H+ 2Fe3++Cl-+H2O

4.尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)是一种新型绿色能源材料。其实验室制取方法如下:将MnO2和Li2CO3按物质的量之比为4∶1配料,球磨3~5小时,然后升温至600~750 ℃,保温24小时,自然冷却到室温得产品。写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案　8MnO2+2Li2CO3 4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑

解析　因为MnO2为氧化剂,失电子的只能为-2价的氧元素,设生成O2 x mol,则4×(4-3.5)=4x,x=,根据元素守恒即可配平。

5.(2021浙江定海一中月考)三氟化氮(NF3)是一种新型的电子材料,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其生成物有:HF、NO、HNO3。请根据要求回答下列问题:

(1)写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。反应过程中,被氧化与被还原元素的物质的量之比为　　　　。 

(2)若反应中生成0.2 mol HNO3,转移电子的数目为　　　　。 

答案　(1)3NF3+5H2O 9HF+2NO+HNO3　1∶2

(2)2.408×1023

解析　氮元素的化合价既升高又降低,利用逆向配平法配平该化学方程式:

所以被氧化与被还原的氮元素的物质的量之比为1∶2,生成1 mol HNO3,转移2 mol e-,所以生成0.2 mol HNO3,转移电子的数目为2×0.2×6.02×1023=2.408×1023。

6.(2021浙江天台中学月考)氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程:N+4H++3e- NO↑+2H2O,已知KMnO4、Na2CO3、FeO、Fe2(SO4)3四种物质中的一种物质能使上述还原过程发生。

(1)写出并配平该氧化还原反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)反应中硝酸体现了　　　　　　　　性。 

(3)反应中若产生0.2 mol气体,则转移电子的物质的量是　　　　mol。 

答案　(1)3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+5H2O+NO↑

(2)酸性、氧化　

(3)0.6

解析　(1)反应中N得到电子,被还原,则另一种反应物是还原剂,应该是氧化亚铁。铁元素化合价从+2价升高到+3价,失去1个电子,因此根据得失电子守恒可知反应的化学方程式为3FeO+10HNO3 3Fe(NO3)3+5H2O+NO↑。

(2)反应中有硝酸盐和NO生成,所以体现了硝酸的酸性和氧化性。

(3)反应中N元素从+5价降低到+2价,得到3个电子,因此生成0.2 mol NO转移0.2 mol×3=0.6 mol电子。