鲁科版高考化学一轮总复习第2章第3节素养提升6特定情况下氧化还原方程式的书写课时学案

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[知识对接]
缺项氧化还原反应方程式的配平
缺项反应方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出，一般为水、酸(一般为H2SO4)或碱(一般为NaOH或KOH)。
(1)方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。
(2)补项原则
(3)组合方式
[应用体验]
1．在某强酸性混合稀溶液中加入H2O2，调节pH≈3，Ce3＋通过下列反应形成Ce(OH)4沉淀而分离。完成下列反应的离子方程式：
eq \x( )Ce3＋＋eq \x( )H2O2＋eq \x( )H2O===eq \x( )Ce(OH)4↓＋eq \x( )________
答案：2 1 6 2 6 H＋
2．完成NaClO3氧化酸性FeCl2的离子方程式：
eq \x( )ClOeq \\al(－,3)＋eq \x( )Fe2＋＋eq \x( )________===eq \x( )Cl－＋eq \x( )Fe3＋＋eq \x( )________
答案：1 6 6 H＋ 1 6 3 H2O
[知识对接]
“信息给予型”陌生方程式书写与配平
(1)步骤
(2)推断突破口——常见物质对应的产物及现象汇总
①常见氧化剂对应的还原产物及变化现象
②常见还原剂对应的氧化产物及变化现象
[应用体验]
3．Mg(ClO3)2加入含有KSCN的FeSO4酸性溶液中立即出现红色，写出相关反应的离子方程式：____________________________。
解析：显红色，说明ClOeq \\al(－,3)在酸性条件下把Fe2＋氧化成了Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe(SCN)3。
答案：ClOeq \\al(－,3)＋6Fe2＋＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
4．(2020·邯郸模拟)我国的铜主要取自黄铜矿(CuFeS2)，随着矿石质量的降低和环保要求的提高，湿法炼铜的优势日益突出。氧化浸出法是主要方法之一，在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化，测得有SOeq \\al(2－,4)生成。
(1)该反应的离子方程式为______________________________。
(2)该反应在25～50 ℃下进行，实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因为_____________________________。
解析：(1)黄铜矿的主要成分为CuFeS2，被双氧水氧化成SOeq \\al(2－,4)，硫离子及亚铁离子都会被氧化，故反应的离子方程式为2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋===2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SOeq \\al(2－,4)＋18H2O。(2)H2O2不稳定受热易分解，且产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解，都使双氧水的消耗量要远远高于理论值。
答案：(1)2CuFeS2＋17H2O2＋2H＋===2Cu2＋＋2Fe3＋＋4SOeq \\al(2－,4)＋18H2O
(2)H2O2受热分解；产物Cu2＋、Fe3＋催化H2O2分解等(合理即可)
[知识对接]
“流程题”中陌生方程式的书写
根据工艺流程书写陌生氧化还原反应，应看清箭头的方向，确定主要的反应物和产物，根据元素守恒确定未注明的物质，运用氧化还原反应的规律进行反应方程式的配平。
[应用体验]
5．利用太阳能由CO2制取C的原理如图所示，若重整系统发生的反应中eq \f(nFeO,nCO2)＝4，则重整系统中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________。
解析：根据图中信息，二氧化碳和氧化亚铁为反应物，而另一铁的氧化物和碳为生成物，且eq \f(nFeO,nCO2)＝4，则4FeO＋CO2eq \(=====,\s\up10(700 K))2FexOy＋C，根据质量守恒得：x＝2，y＝3，故化学方程式为4FeO＋CO2eq \(=====,\s\up10(700 K))2Fe2O3＋C。
答案：4FeO＋CO2eq \(=====,\s\up10(700 K))2Fe2O3＋C
1．含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重，用金属铝可将水中的NOeq \\al(－,3)还原成N2，从而消除氮污染，请配平离子反应方程式：
eq \x( )NOeq \\al(－,3)＋eq \x( )Al＋eq \x( )H2O===eq \x( )N2↑＋eq \x( )Al(OH)3＋eq \x( )________
答案：6 10 18 3 10 6 OH－
2．亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液中发生以下反应：
________Na2SO3＋________KIO3＋________H2SO4=== ________Na2SO4＋________K2SO4＋________I2＋________H2O
(1)配平题干中的氧化还原反应的化学方程式。
(2)若反应中有5 ml电子转移，则生成的碘单质是________ ml。
答案：(1)5 2 1 5 1 1 1 (2)0.5
3．(2021·深圳模拟)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图所示：
(1)SCR技术中的氧化剂为________。
(2)当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时，与足量氨气在一定条件下发生反应。该反应的化学方程式为____________________。
当有3 ml电子发生转移时，则参与反应的NO的物质的量为________。
解析：(1)根据反应原理：NO、NO2中N的化合价降低，做氧化剂，NH3中N的化合价升高，做还原剂。(2)当NO2与NO的物质的量之比为1∶1时，共得到电子6 ml，1 ml NH3参加反应失去3 ml电子，根据得失电子数目守恒可知，应有2 ml NH3参加反应，故反应方程式为2NH3＋NO2＋NOeq \(=====,\s\up10(催化剂))2N2＋3H2O，当1 ml NO参加反应时共转移6 ml电子，若有3 ml电子发生转移时，则参与反应的NO的物质的量为eq \f(3,6) ml＝0.5 ml。
答案：(1)NO、NO2
(2)2NH3＋NO2＋NOeq \(=====,\s\up10(催化剂))2N2＋3H2O 0.5 ml
4．硫酸亚铁是生产钛白的副产品，价格低，以硫酸亚铁为原料制备高效净水剂高铁酸钾(K2FeO4)可大大降低成本。其生产工艺如下：
已知：NaNO2是在空气中将Fe2＋氧化为铁黄(FeOOH)的催化剂；铁黄微溶于酸。
请回答下列问题：
(1)铁黄(FeOOH)中铁元素的化合价是________。写出反应①生成铁黄(FeOOH)的离子方程式：________________，在通入O2“氧化”FeSO4的过程中，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)写出反应③的化学方程式：___________________________。
(3)K2FeO4可作为新型多功能水处理剂的原因是________________________________________。
(4)该工艺每消耗标准状况下112 L Cl2理论上得到________g K2FeO4。
解析：(1)由图示知反应物为O2、FeSO4，生成物为FeOOH，由已知条件知NaNO2做催化剂，故反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋6H2Oeq \(=====,\s\up10(NaNO2))4FeOOH↓＋8H＋；由离子方程式知反应中生成H＋，故溶液pH减小。(4)n(Cl2)＝eq \f(112 L,22.4 L·ml－1)＝5 ml，由Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O,3KClO＋2FeOOH＋4KOH===2K2FeO4＋3H2O＋3KCl可知3Cl2～2K2FeO4。故得到K2FeO4的质量为m(K2FeO4)＝eq \f(5 ml×2,3)×198 g·ml－1＝660 g。
答案：(1)＋3 4Fe2＋＋O2＋6H2Oeq \(=====,\s\up10(NaNO2))4FeOOH↓＋8H＋ 减小
(2)2FeOOH＋3KClO＋4KOH===2K2FeO4＋3H2O＋3KCl
(3)K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒；消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降(答案合理均可)
(4)660
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H＋，少O (氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－
组合
反应物
生成物
使用条件
一
H＋
H2O
酸性溶液
二
H2O
H＋
酸性或中性溶液
三
OH－
H2O
碱性溶液
四
H2O
OH－
碱性或中性溶液
氧化剂
还原产物
对应现象
Cl2
Cl－
黄绿色气体变淡直至消失
浓硫酸
SO2
有刺激性气味并能使澄清石灰水变浑浊的气体产生
HNO3
NO、NO2
有遇空气变为红棕色的无色气体产生、有红棕色气体产生
KMnO4(H＋)
Mn2＋
紫红色的溶液褪色
Fe3＋
Fe2＋
溶液由棕黄色变为浅绿色
Cr2Oeq \\al(2－,7)(H＋)
Cr3＋
溶液由橙色变为绿色
还原剂
氧化产物
对应现象
CO
CO2
有无色无味并使澄清石灰水变浑浊的气体产生
S2－(H2S)
S
有淡黄色固体产生
Fe2＋
Fe3＋
溶液由浅绿色变为棕黄色
SO2、SOeq \\al(2－,3)
SOeq \\al(2－,4)
加入盐酸酸化的氯化钡，有白色沉淀产生
H2O2
O2
有能使带火星的木条复燃的气体产生
I－
I2
淀粉溶液变蓝色