2022年高考化学二轮复习专题二 氧化还原反应规律在配平及在定量测定中的应用及在定量测定中的应用 (含解析)

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专题二　氧化还原反应规律在配平及在定量测定中的应用【考情说明】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4～6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，随着新课标对考生学科素养的提高，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。价态归中规律含不同价态的同种元素的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”。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：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。(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)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.氧化还原反应配平原则(1)“一般”配平原则(2)“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H2O(水)碱性条件下缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)，少O(氧)补OH－ 3.氧化还原反应定量测定(1)滴定①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。②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。 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Ⅰ，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__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 [师生互动]  【对点训练】1.[2018·课标全国Ⅱ，26(1)(3)]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：   相关金属离子[c0(Mn＋)＝0.1 mol·L－1]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3＋Fe2＋Zn2＋Cd2＋开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)溶液中的Cd2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。答案　(1)2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2(2)Zn＋Cd2＋===Zn2＋＋Cd2.[2016·课标全国Ⅱ，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_______________________________________________________________________________________________________________________。答案　NaClO＋2NH3===N2H4＋NaCl＋H2O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。(1)通过BaO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(N2O)。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(NO3)2再还原为N2，则储存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 mol÷2＝8 mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1；(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1∶1，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：415NO＋4NH3＋3O2415NNO＋6H2O。答案　(1)BaO　(2)8∶1(3)415NO＋4NH3＋3O2415NNO＋6H2O【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，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。【对点训练】3.[2018·江苏化学，16(4)]Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝________。解析　Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2，反应的化学方程式为FeS2＋16Fe2O311Fe3O4＋2SO2↑，理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)＝1∶16。答案　1∶16考点指导3　氧化还原滴定【典例3】　(2015·课标全国Ⅱ，28)二氧化氯(ClO2，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、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过以下过程制备ClO2：①电解时发生反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________。②溶液X中大量存在的阴离子有________。③除去ClO2中的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)用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量：Ⅰ.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；Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；Ⅴ.用0.100 0 mol·L－1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2＋2S2O===2I－＋S4O)，指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②玻璃液封装置的作用是________________。③Ⅴ中加入的指示剂通常为________，滴定至终点的现象是________。④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，KCl，则Na2SO3作还原剂，根据电子守恒，n(KClO3)∶n(Na2SO3)＝2∶1。(2)①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。②由制备ClO2的流程图可知，NaClO2和NCl3两溶液反应生成NH3，说明溶液呈碱性；，，因此溶液X中大量存在的阴离子有OH－和Cl－。③ClO2和NH3均是易溶于水的气体，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)①ClO2与KI溶液反应时，，反应环境为酸性，从而可写出该反应的离子方程式。②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。③步骤V反应中，I2→2I－，I2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无色。④由反应2ClO2＋10I－＋8H＋===2Cl－＋5I2＋4H2O、I2＋2S2O===2I－＋S4O可得关系式：2ClO2～5I2～10S2O，n(S2O)＝0.100 0 mol·L－1×20.00 mL×10－3 L/mL＝2×10－3 mol，则n(ClO2)＝2×10－3 mol×2/10＝4×10－4 mol，m(ClO2)＝4×10－4 mol×67.5 g·mol－1＝0.027 00 g。答案　(1) 2∶1(2)①NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3　②Cl－、OH－　③c(3)①2ClO2＋10I－＋8H＋===2Cl－＋5I2＋4H2O ②吸收残余的二氧化氯气体(其他合理答案也可) ③淀粉溶液　溶液由蓝色变为无色且30 s内不恢复原色④0.027 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，不需要另加指示剂。2.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。如滴定前溶液中有单质碘，滴定后单质碘消失等，可用淀粉等作为指示剂。【对点训练】4.甲、乙、丙三位同学用铜和硫酸做原料，设计了两种制取硫酸铜的方案：方案①铜与浓硫酸加热直接反应，即Cu→CuSO4方案②由Cu→CuO→CuSO4方案③铜放入稀硫酸中，然后不断投入空气请回答下列问题：(1)“方案①”中铜和浓硫酸反应的化学方程式是________，该反应体现了浓硫酸的________性和________性。(2)这两种方案，你认为哪一种方案更合理？__________________________________________________________________(答编号)，理由是__________________________________________________。(3)写出方案③的发生反应的化学方程式_____________________________________________________________________，如果用此反应设计一个原电池，试写出电池的电极反应方程式，负极________，正极________。解析　(1)铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水，反应方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，反应中硫元素的化合价部分降低生成二氧化硫，部分不变存在与硫酸铜中，浓硫酸表现强氧化性与酸性。(2)方案①生成二氧化硫，污染空气，硫元素不能完全利用，方案②与方案①相比，没有污染产生且原料，故方案②更合理。(3)2Cu＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2H2O，负极Cu－2e－===Cu2＋正极O2＋4H＋＋4e－===2H2O答案　(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　强氧化　酸(2)②　方案②无污染产生，原料利用率高。(3)2Cu＋2H2SO4＋O2===2CuSO4＋2H2O，负极Cu－2e－===Cu2＋正极O2＋4H＋＋4e－===2H2O