必修 第一册第一章 物质及其变化第三节 氧化还原反应第3课时导学案及答案

第3课时　氧化还原反应方程式的配平及计算

一、氧化还原反应方程式的配平

1．氧化还原反应方程式配平的基本原则

(1)得失电子守恒：氧化剂和还原剂得失电子总数相等，化合价升高总数＝化合价降低总数。

(2)质量守恒：反应前后原子的种类和个数不变。

(3)电荷守恒：离子反应前后，阴、阳离子所带电荷总数相等。

2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤

(1)标变价：写出反应物和生成物的化学式，标出反应前后变价元素的化合价。

＋HO3(浓)——O2↑＋O2↑＋H2O

(2)列变化：标出反应前后元素化合价的变化值。

(3)求总数：通过求最小公倍数使化合价升降总数相等。

(4)配系数：确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，观察法配平其他物质的化学计量数。

C＋4HNO3(浓)——4NO2↑＋CO2↑＋2H2O

(5)查守恒：检查电荷是否守恒，原子个数是否守恒，配平后，把单线改成等号，标注反应条件。

C＋4HNO3(浓)4NO2↑＋CO2↑＋2H2O

例1　配平下列氧化还原反应的化学方程式

①__HCl(浓)＋__MnO2__Cl2↑＋__MnCl2＋__H2O

②__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4===__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2(SO4)3＋__H2O

③____Na2SO3＋____KIO3＋____H2SO4===____Na2SO4＋____K2SO4＋____I2＋____H2O

答案　①4　1　1　1　2

②2　10　8　1　2　5　8

③5　2　1　5　1　1　1

3．配平氧化还原反应方程式的常用技巧

(1)逆向配平法：分解反应、歧化反应、部分氧化还原反应，一般使用逆向配平法，即先从氧化产物和还原产物开始配平。

例2　配平下列方程式

①__S＋__KOH__K2S＋__K2SO3＋__H2O

②__KClO3__KCl＋__O2↑

③__Fe＋__HNO3(浓)__Fe(NO3)3＋__NO2↑＋__H2O

答案　①3　6　2　1　3

②2　2　3

③1　6　1　3　3

(2)氧化还原型离子方程式的配平

首先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，在此基础上根据电荷守恒，配平两边离子所带电荷数，最后根据质量守恒配平其余物质的化学计量数。

例3　配平下列离子方程式

①__Fe3＋＋__SO2＋__H2O===__Fe2＋＋__SO＋__H＋

②__C2O＋__MnO＋__H＋===__CO2↑＋__Mn2＋＋__H2O

答案　①2　1　2　2　1　4

②5　2　16　10　2　8

(3)缺项配平类[一般缺的为酸(H＋)、碱(OH－)、水]

①先将得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加H＋，生成物一般加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一般加水，然后两边电荷数进行配平。

②当化学方程式中有多个缺项时，应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

例4　配平下列离子方程式

①__MnO＋__H2O2＋__===__Mn2＋＋__O2↑＋__H2O

②__ClO－＋__Fe(OH)3＋__===__Cl－＋__FeO＋__H2O

③__Mn2＋＋__ClO＋__H2O===__MnO2↓＋__Cl2↑＋__

答案　①2　5　6H＋　2　5　8　②3　2　4OH－

3　2　5　③5　2　4　5　1　8H＋

(4)信息型氧化还原反应方程式的书写及配平

书写步骤：

①一判：根据题给信息，联想所学知识，判断主要的反应物、生成物。

若反应物、生成物中主要元素化合价不一致的，要考虑是否为氧化还原反应，就要写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。

②二平：根据质量守恒定律和氧化还原反应规律配平主要物质的化学计量数。

③三补：根据溶液的介质条件以及电荷守恒补足反应物或生成物，一般酸性环境可以消耗或生成酸，碱性环境可以消耗或生成碱。

例5　(1)某反应的反应物与生成物有K2Cr2O7、KCl、CrCl3、Cl2、HCl、H2O，已知氧化性：K2Cr2O7＞Cl2，写出并配平该化学方程式：____________________________________

________________________________________________________________________。

(2)＋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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)在稀盐酸中，NaNO2会与Fe2＋反应生成一种无色气体M，气体M对该反应有催化作用，其催化反应过程如图所示：

①反应过程 Ⅱ 中，铁元素的化合价未发生变化，则M的化学式为__________，过程 Ⅱ 的离子方程式为___________________________________________________________。

②根据图示信息，写出反应过程 Ⅰ 的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③写出在酸性条件下，O2氧化Fe2＋的离子方程式：

________________________________________________________________________。

答案　(1)K2Cr2O7＋14HCl===3Cl2↑＋2KCl＋2CrCl3＋7H2O

(2)Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O

(3)①NO　Fe2＋＋NO===Fe(NO)2＋

②O2＋4Fe(NO)2＋＋4H＋===4Fe3＋＋4NO＋2H2O

③4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O

二、氧化还原反应的计算

计算依据：①守恒规律即电子守恒、电荷守恒、质量守恒。②化学方程式中计量系数之比等于物质个数之比。

例　(1)在氧化还原反应：3S＋6KOH===K2SO3＋2K2S＋3H2O中，被氧化与被还原的硫原子数目之比是______。

(2)在反应2H2O＋Cl2＋SO2===H2SO4＋2HCl中，氧化产物和还原产物的质量之比为________。

(3)在反应2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O中，氧化剂与还原剂个数之比为______，浓HCl表现出的性质是________(填字母)。

A．还原性  B．酸性  C．氧化性

答案　(1)1∶2　(2)98∶73　(3)1∶5　AB

1．已知OCN－中氮元素显－3价，在反应OCN－＋OH－＋Cl2―→CO2＋N2＋Cl－＋H2O(未配平)中，如果有6个Cl2完全反应，则被氧化的OCN－的微粒数是(　　)

A．2  B．3  C．4  D．6

答案　C

解析　OCN－中C显＋4价，N显－3价，反应中只有N和Cl的化合价改变，根据OCN－N2、Cl22Cl－，由得失电子守恒可知6个Cl2完全反应，有4个OCN－被氧化，故选C。

2．在焊接铜器时可用NH4Cl溶液除去铜器表面的氧化铜以便焊接，其反应为CuO＋NH4ClCu＋CuCl2＋N2↑＋H2O(未配平)。下列说法正确的是(　　)

A．反应中被氧化和被还原的元素分别为Cu和N

B．配平后，CuO和NH4Cl的化学计量数之比为1∶2

C．反应中生成2个N2分子时，转移电子数为6

D．该反应中被还原的CuO占参与反应的CuO的

答案　D

解析　部分Cu元素由＋2价降低到0价，N元素由－3价升高到0价，则Cu元素被还原，N元素被氧化，A错误；根据得失电子守恒和原子守恒配平可得4CuO＋2NH4Cl3Cu＋CuCl2＋N2↑＋4H2O，则CuO和NH4Cl的化学计量数之比为2∶1，B错误；N元素的化合价由－3价升高到0价，则生成2个N2分子时，转移电子数为12，C错误；根据配平后的化学方程式可知，4个CuO参与反应时，有3个CuO被还原为Cu，故被还原的CuO占参与反应的CuO的，D正确。

3．一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO32HNO3＋4N2↑＋9H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为(　　)

A．5∶3  B．5∶4

C．1∶1   D．3∶5

答案　A

解析　设被氧化的氮原子数为x，被还原的氮原子数为y，根据得失电子守恒列式x×|－3－0|＝y×|＋5－0|，得＝。

1．已知反应： Co2O3＋HCl(浓)―→CoCl2＋Cl2↑＋H2O(未配平)。下列说法正确的是(　　)

A．每生成1个Cl2，转移6个电子

B．Cl2被氧化，发生氧化反应

C．配平后HCl的系数为4

D．该反应生成35.5 g Cl2，被氧化的HCl为36.5 g

答案　D

2．配平下列氧化还原反应方程式

(1)____Au2O3＋____Na2S2O3＋____NaOH===____Au2O＋____Na2SO4＋____H2O

(2)____FeS＋____O2===____Fe2O3＋____SO2

(3)____KI＋____KIO3＋____H2SO4===____I2＋____K2SO4＋____H2O

(4)__Cl2＋__NaOH__NaCl＋__NaClO3＋__H2O

(5)__(NH4)2SO4===__NH3↑＋__SO2↑＋__N2↑＋__H2O

答案　(1)2　1　2　2　2　1

(2)4　7　2　4

(3)5　1　3　3　3　3

(4)3　6　5　1　3

(5)3　4　3　1　6

3．(2022·贵州赫章县高一检测)回答下列问题。

(1)高铁酸钾K2FeO4是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂，且无二次污染。K2FeO4中Fe为_______价，盐酸中加入少量K2FeO4固体，产生Cl2，K2FeO4被还原成FeCl3，该反应的化学方程式是_____________________________________________。

(2)Cl2是一种有毒气体，如果泄漏会造成严重的环境污染。化工厂可用浓氨水来检验Cl2是否泄漏，有关反应的化学方程式为3Cl2＋8NH3===6NH4Cl＋N2。反应中被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量之比为____________________________________。

(3)已知常温下在溶液中可发生如下反应：Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋。由此可以确定Ce4＋、Sn4＋、Fe3＋三种离子的氧化性由强到弱的顺序是________________。

答案　(1)＋6　2K2FeO4＋16HCl===4KCl＋2FeCl3＋3Cl2↑＋8H2O　(2)1∶3　(3)Ce4＋＞Fe3＋＞Sn4＋

解析　(1)高铁酸钾中钾元素化合价为＋1价，氧元素化合价为－2价，依据化合物正、负化合价代数和为零，可知铁元素化合价为＋6价；依据题意可知，高铁酸钾与盐酸发生氧化还原反应生成氯化铁和氯气，根据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为2K2FeO4＋16HCl===4KCl＋2FeCl3＋3Cl2↑＋8H2O。(2)从化学方程式的计量系数可看出，参与反应的NH3有8个，其中有2个NH3被氧化成N2,6个未被氧化生成NH4Cl。(3)氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，反应Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋中，Ce4＋是氧化剂、Fe3＋是氧化产物，氧化性：Ce4＋>Fe3＋，反应Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋中，Fe3＋是氧化剂，Sn4＋是氧化产物，氧化性：Fe3＋＞Sn4＋，则氧化性：Ce4＋＞Fe3＋＞Sn4＋。

题组一　配平氧化还原反应方程式的基础——判断化合价

1．戴维在研究气体对人体的作用时发现了“笑气”(N2O)，N2O中氮元素的化合价为(　　)

A．0  B．－1  C．＋1  D．＋2

答案　C

解析　化合物中各元素的正、负化合价代数和为0，设氮元素的化合价为x,2x＋(－2)＝0，得x＝＋1。

2．NH4HP2O4可用作木材阻燃剂和森林灭火剂，其中P元素的化合价为(　　)

A．＋2  B．＋3  C．＋4  D．＋5

答案　B

解析　NH4HP2O4由NH和HP2O构成，设P的化合价为x，则有：1＋2x－8＝－1，解得x＝＋3。

题组二　氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的判断

3．对于反应3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O，下列叙述正确的是(　　)

A．Cl2是氧化剂，NaOH是还原剂

B．被氧化的Cl原子和被还原的Cl原子的个数之比为5∶1

C．Cl2既是氧化剂又是还原剂

D．每生成1个氧化产物转移6个电子

答案　C

解析　在反应中，Cl2→NaCl，化合价降低，被还原；Cl2→NaClO3，化合价升高，被氧化；该反应中Cl2既是氧化剂又是还原剂，A错误、C正确；被氧化的Cl原子和被还原的Cl原子的个数之比为1∶5，B错误；NaCl是还原产物，NaClO3是氧化产物，每生成1个NaClO3转移5个电子，D错误。

4．氮氧化铝(AlON)是一种透明高硬度防弹材料，其中氧的化合价为－2价，可以由反应Al2O3＋C＋N22AlON＋CO合成，下列有关说法正确的是(　　)

A．氮氧化铝中氮的化合价是－3价

B．反应中氮气做氧化剂

C．反应中每生成5.7 g AlON同时生成2.8 g CO

D．反应中Al2O3做还原剂

答案　B

解析　由各元素正、负化合价代数和为0可知，氮氧化铝中铝元素的化合价为＋3价，氧元素的化合价为－2价，氮元素的化合价为－1价，故A错误；N元素化合价降低，N2为氧化剂，故B正确；根据化学方程式计算，生成5.7 g AlON，同时生成1.4 g CO，故C错误；Al2O3中没有元素发生化合价变化，D项错误。

题组三　氧化还原反应方程式的配平

5．若锌与稀硝酸反应时，其反应的化学方程式为4Zn＋10HNO3===aZn(NO3)2＋bM＋cH2O，则a、b、c、M可能分别为(　　)

A．4、5、5、NO2↑   B．4、2、4、NO2↑

C．4、1、3、NH4NO3   D．4、3、5、NO↑

答案　C

解析　由反应可知，锌元素的化合价升高，则氮元素的化合价降低。若M为NO2，由得失电子守恒可知，b＝＝8，A、B错误；若M为NH4NO3，由得失电子守恒可知，b＝＝1，结合原子守恒可知，a＝4，c＝3，C正确；若M为NO，由得失电子守恒可知，b＝＝，D错误。

6．(2021·成都高一检测)用高铁酸钠(Na2FeO4)对河、湖水消毒是城市饮水处理的新技术。一种生成Na2FeO4的反应如下：Fe2O3＋Na2O2(O为－1价)―→Na2FeO4＋Na2O(未配平)，下列说法不正确的是(　　)

A．Na2O2既是氧化剂又是还原剂

B．Fe2O3在反应中失去电子

C．配平后反应为Fe2O3＋3Na2O2===2Na2FeO4＋Na2O

D．Na2FeO4能杀菌消毒是因其具有强氧化性

答案　A

解析　在反应Fe2O3＋Na2O2(O元素为－1价)―→Na2FeO4＋Na2O中，Fe2O3中的Fe元素失电子被氧化，化合价由＋3价升高到＋6价，故Fe2O3是还原剂，Na2O2中的O元素得电子被还原，化合价由－1价降低到－2价，故Na2O2是氧化剂；由得失电子守恒和原子守恒配平，反应为Fe2O3＋3Na2O2===2Na2FeO4＋Na2O；Na2FeO4中Fe元素处于高价态，具有强氧化性，所以能用于河、湖水的杀菌消毒。

题组四　氧化还原反应的计算

7．在酸性条件下，可发生如下反应：ClO＋2M3＋＋4H2O===M2O＋Cl－＋8H＋，M2O中M的化合价是(　　)

A．＋4  B．＋5  C．＋6  D．＋7

答案　C

解析　离子方程式中，反应前后离子所带电荷总数相等，即6－1＝8－n－1，解得n＝2，从而得出M2O中M的化合价为＋6价，也可根据得失电子守恒计算。

8．含有氧化剂XO的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好完全反应，Na2SO3被氧化为Na2SO4，XO、Na2SO3的个数比为1∶2，则还原产物中元素X的化合价是(　　)

A．＋2  B．－2  C．＋1  D．0

答案　C

解析　Na2SO3被氧化为Na2SO4，化合价升高＋6－(＋4)＝2；设X被还原后的化合价为y，则化合价降低总数为(＋5－y)，由化合价升高总数等于降低总数得(6－4)×2＝(5－y)×1，解得y＝＋1。

9．(2020·浙江7月选考，10改编)反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，氧化产物与还原产物的质量之比是(　　)

A．71∶(2×126)   B．71∶126

C．(2×71)∶126   D．(4×71)∶126

答案　B

解析　由化学方程式可知，反应物MnO2中的Mn元素的化合价为＋4价，生成物MnCl2中Mn元素的化合价为＋2价，反应物HCl中Cl元素的化合价为－1价，生成物Cl2中Cl元素的化合价为0价，故MnCl2是还原产物，Cl2是氧化产物，由氧化还原反应中得失电子守恒可知，Cl2与MnCl2的个数之比为1∶1，质量之比为71∶126，B符合题意。

10．检验加“碘”盐含“KIO3”可通过在酸性条件下，加入碘化钾溶液和淀粉来实现。反应原理如下：KIO3＋KI＋HCl―→I2＋KCl＋H2O(未配平)。下列有关说法正确的是(　　)

A．KI是氧化剂

B．KIO3被氧化

C．该反应配平后化学计量数依次为1、5、6、3、6、3

D．每生成3个I2分子，转移6个电子

答案　C

解析　反应中，KIO3中I元素的化合价从＋5价降低到0价，KI中I元素的化合价从－1价升高到0价，配平化学方程式为KIO3＋5KI＋6HCl===3I2＋6KCl＋3H2O；KI为还原剂，KIO3为氧化剂，反应中每生成3个I2分子，转移5个电子。

11．(2022·内蒙古呼和浩特高一检测)已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：Fe3＋→Fe2＋，Cl2→Cl－，MnO→Mn2＋，HNO3→NO，如果分别用相同数目的这些微粒氧化足量的KI，得到I2最多的是(　　)

A．Fe3＋   B．Cl2

C．MnO   D．HNO3

答案　C

解析　设各微粒数目均为2个，A项，2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，得到1个I2；B项，Cl2＋

2I－===2Cl－＋I2，得到2个I2；C项，16H＋＋2MnO＋10I－===2Mn2＋＋5I2＋8H2O，得到5个I2；D项，8H＋＋2NO＋6I－===2NO↑＋3I2＋4H2O，得到3个I2；由上述分析可知，高锰酸根离子氧化足量碘化钾得到的碘单质最多。

12．(1)配平下列反应的化学方程式。

①______Cu＋______HNO3(浓)===______Cu(NO3)2＋______NO2↑＋______H2O。

②______Na＋______H2O===______NaOH＋______H2↑。

(2)补全并配平下列化学方程式，并用单线桥标出此反应中电子转移的方向和数目：

______H2O2＋______Cr2(SO4)3＋______KOH===____K2CrO4＋______K2SO4＋______

反应中氧化剂是____________(填化学式)，被氧化的元素是____________(填元素符号)。

答案　(1)①1　4　1　2　2　②2　2　2　1

(2)3　1　10　2　3　8　H2O

===2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2O　H2O2　Cr

13．FeCl2、FeCl3和K2FeO4(高铁酸钾)都是铁的重要化合物。回答下列问题：

(1)K2FeO4所含铁元素的化合价是__________。

(2)FeCl2、FeCl3和K2FeO4的氧化性强弱顺序是______＞________＞________。

(3)在酸性溶液中，Fe2＋和FeO发生反应生成Fe3＋，该反应的离子方程式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)＋6　(2)K2FeO4　FeCl3　FeCl2　(3)3Fe2＋＋FeO＋8H＋===4Fe3＋＋4H2O

解析　(1)K2FeO4中K和O的化合价分别是＋1和－2，设Fe的化合价是x，根据化合物中各元素正、负化合价代数和等于零，得2×(＋1)＋x＋4×(－2)＝0，解得x＝＋6。(2)FeCl2、FeCl3和K2FeO4的氧化性都是铁元素的氧化性，FeCl2、FeCl3和K2FeO4所含铁元素的化合价依次升高，则氧化性强弱的顺序是K2FeO4＞FeCl3＞FeCl2。(3)Fe2＋＋FeO―→Fe3＋是在酸性溶液里发生的氧化还原反应，也是离子反应。根据铁元素化合价升降守恒，得3Fe2＋＋FeO―→4Fe3＋；根据电荷守恒和质量守恒，得3Fe2＋＋FeO＋8H＋===4Fe3＋＋4H2O。

14．(2021·新疆师范大学附属中学高一月考)下列是有水参与的反应：

①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

②2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑

③Na2O＋H2O===2NaOH

④2H2O2H2↑＋O2↑

⑤2F2＋2H2O===4HF＋O2

(1)其中不属于氧化还原反应的是____________(填序号)。

(2)在这些氧化还原反应中，水只做氧化剂的反应是__________(填序号，下同)；水只做还原剂的反应是__________。

(3)反应④中，氧化产物与还原产物分子个数之比为__________。

(4)在一定条件下，RO和Cl2可发生反应：RO＋Cl2＋2OH－RO＋2Cl－＋H2O，在上述过程中RO被__________(填“氧化”或“还原”)，RO中R的化合价是________价。

(5)Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===2Cl2↑＋CaCl2＋2H2O用双线桥表示反应电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)③　(2)①　⑤　(3)1∶2　(4)氧化　＋4

(5)

解析　(1)反应③中没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，故选③。(2)在反应①中，水中氢元素的化合价从＋1价降低到0价，氧元素的化合价没有变化，水只做氧化剂，故选①；在反应⑤中，水中氧元素的化合价从－2价升高到0价，氢元素的化合价没有变化，水只做还原剂，故选⑤。(3)在反应④中，水中的H的化合价从＋1价降低到0价，生成的氢气是还原产物，O的化合价从－2价升高到0价，生成的氧气是氧化产物，所以氧化产物与还原产物分子个数之比为1∶2。(4)根据电荷守恒：－n－2＝－2－2，所以n＝2；在RO中，氧元素的化合价为－2价，所以R的化合价为＋4价。(5)该反应中，Ca(ClO)2中Cl元素的化合价从＋1价降低到反应后Cl2中的0价，1个Ca(ClO)2得到2个电子，HCl中－1价的Cl也升高到Cl2中的0价，4个HCl中只有2个失去电子生成1个Cl2，用双线桥表示反应电子转移的方向和数目为。