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高中化学竞赛辅导《氧化还原反应》导学


高中化学竞赛辅导材料 氧化还原反应导学
【竞赛大纲】 : 1.掌握氧化还原的基本概念和氧化数的概念。 2.会判断一些化合物中元素的氧化数 3.掌握氧化还原反应方程式的书写与配平方法

一、知识整合
1.概念、知识网络 (1)氧化还原反应的基本规律网络图:

氧 化 剂

具有

化 性

发生

还 原 反 应

得 电 子

价 降 低

被 还 原

生成 还 原 产物

物质 具有

性质 发生

反应
氧 化 反 应

转移电子

变价

过程

还 原 剂

还 原 性

失 电 子

价 升 高

被 氧 化

生成 氧 化 产 物

(2)氧化性、还原性强弱的判断 如何判断氧化剂的氧化性强弱或还原剂的还原性强弱? ①根据得失电子的难易程度来判断氧化性和还原性的相对强弱, 而并非根据得失电子的多少 来判断。 Ⅰ、金属单质的还原性强弱顺序: K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>Cu>Hg>Ag>Pt>Au 对应金属阳离子氧化性强弱顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ Ⅱ、非金属单质的氧化性强弱顺序:F2>O2>Cl2>Br2>I2>S 相应其阴离子的还原性强弱顺序:S2->I->Br->Cl->F②根据氧化还原反应进行的难易程度、发生反应条件难易等进行判断 氧化剂的氧化性大于氧化产物,还原剂的还原性大于还原产物。 ③根据元素在周期表中位置判断:一般说来,同周期元素从左到右,单质及同价态化合物的 氧化性依次增大。如最高价含氧酸的氧化性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO4(同浓度下)。 ④同一元素不同价态比较:最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,中间价态既有氧化

1

性又有还原性。 ⑤外界因素对氧化剂的氧化性,还原剂的还原性的影响 浓度:增大氧化剂或还原剂浓度,其氧化性或还原性也增大。 酸碱性:一般氧化物、含氧酸、含氧酸盐的氧化性随溶液酸性增大而氧化性增强。 温度:升温一般有利于反应的进行。如:热浓 H2SO4 氧化性比冷浓 H2SO4 氧化性强。 产物:如产生沉淀或气体等,一般也有利于氧化还原反应的进行。 2.中学化学涉及物质中元素的化合价 常见元素化合价 K :+1, H :+1,-1 Na :+1, F: -1, Ag: +1 Mg: +2, S:-2, Si:+4, Cu: +1,

Cl: -1,+1,+3,+5,+7 , Ca: +2, +4,+6 、-1 等 Ba :+2, Mn +2,+4,+6,+7。 常见元素化合价与电子层电子数的关系: +2, N :-3,+1,+2,+3,+4,+5 ,

O :-2、-1、+2 等

C :-4,+2,+4 , Zn:+2,

Fe: +2,+3,+6 P:-3,+3,+5, Al: +3

主族元素的最高正价一般等于原子最外层的电子数(F、O 除外),最低负价等于达到 8 电 子稳定结构需要的电子数。副族元素的最高化合价一般等于族序数即最外层电子数+次外层 d 电子数。副族元素和主族的非金属元素一般都有变价。 3.氧化数 氧化数概念可这样定义:在单质或化合物中,假设把每个化学键中的电子指定给 所连接的两原子中电负性较大的一个原子,这样所得的某元素一个原子的电荷数就是 该元素的氧化数。可见,氧化数是一个有一定人为性的,经验性的概念,它是按一定 规则指定了的数字,用来表征元素在化合状态时的形式电荷数(或表观电荷数)。这 种形式电荷,正象它的名称所指出的那样,只有形式上的意义。 日本化学教授桐山良一(在 1952 年)和美国著名化学家鲍林(1975 年)等人分 别发表论说,对确定元素氧化数的方法制定了一些规则。现在化学界普遍接受的规则 是: (1)在单质中,元素的氧化数为零。 (2)在离子化合物中,元素原子的氧化数等于该元素单原子离子的电荷数。 用+m、—n 来表示。而离子电荷用 m +、n -来表示。如:F-的氧化数为-1。复杂离子中, 所有原子的氧化数的代数和等于离子的电荷数,如:CN-、SCN-、C5H4-、NO2-、NO3-、OH等的氧化数均为-1。 (3)在结构已知的共价化合物中,把属于两原子的共用电子对指定给两原子中 电负性较大的原子时,分别在两原子上留下的表观电荷数就是它们的氧化数。例如, 在 H 2 O 中,氧原子的氧化数为-Ⅱ,氢的为+Ⅰ。对于同种元素两个原子之间的共价 键,该元素的氧化数为零。如该化合物中某一元素有二或二以上个共价键,则该元素

2

的氧化数为其各个键所表现的氧化数的代数和。在共价化合物中,元素的氧化数等于一 个原子共用电子对的偏移数。 (4)在结构未知的共价化合物中,某元素的氧化数可按下述规定由该化合物其 他元素的氧化数算出,这个规定是:分子或复杂离子的总电荷数等于其中各元素氧化 数的代数和。 (5)对几种元素的氧化数有下列规定: ①除金属氢化物(如 LiH、CaH 2 )中氢的氧化数为-Ⅰ外,其余氢的化合物中氢 的氧化数都是+Ⅰ。 ②氧的氧化数一般为-Ⅱ,例外的有:H 2 O 2 及过氧化物中氧以氧化数是-Ⅰ;超氧 化物中为 -

1 1 1 ,O3-中为 - ,O2+中为+ ,OF 2 中是+Ⅱ,HOF 中为零。 3 2 2

③氟在其所有化合物中氧化数该都为-Ⅰ;其他卤素,除了与电负性更大的卤素结 合时(如 ClF、ICl 3 )或与氧结合时具有正的氧化数外,氧化数都为-Ⅰ。 (6)配合物中元素氧化数的确定: 提供偶数个电子的配体,其氧化数为零,如:H2O,CO,NH3,C6H6,1,3-丁二烯, , 吡啶等作配体氧化数为零。 提供奇数个电子的配体,如 NO 为奇电子配体,在 Fe(CO)2(NO)2 中 NO 为+1、CO 为 0、 Fe 为-2。

对于某一化合物或单质,只要按照上述规则就可确定其中元素的氧化数,不必考 虑分子的结构和键的类型。因此,对于氧化还原反应用氧化数比用化合价方便得多。 现在氧化数已成为化学中的一个基本概念,用来定义与氧化还原反应有关的概念和配 平氧化还原反应方程式。 (7) 氧化数和化合价两个概念的区别 如前所述,氧化数概念是从正负化合价概念分化发展产生的,这既说明它们有历 史联系,又表明氧化数和化合价是两个不同的概念。化合价的原意是某种元素的原子 与其他元素的原子相化合时两种元素的原子数目之间一定的比例关系,所以化合价不 应为非整数。例如,在 Fe 3 O 4 中,Fe 实际上存在两种价态:+2 和+3 价,氧化数是 形式电荷数,所以可以为分数。引入氧化数概念后,化合价概念可保持原来原子个数 比的意义,而不必使用“平均化合价”等容易使化合价概念模糊的术语了。这也正是氧 化数概念在正负化合价概念的基础上区分出来的理由之一。 引入氧化数的意义:可以方便、快捷的判断氧化还原反应 (8)表观氧化数 - - - 例一、I2+2S2O32 =2I +S4O62 中 I 的氧化数由 0 降低为-1,S 的平均氧化数由+2 升高为
3

+2.5。 - - 而 S2O32 、S4O62 中 S 的实际氧化数分别为:

由于在考查物质中的实际氧化数太麻烦,所以引入平均氧化数或者称为表观氧化数。 - 如:S4O62 中 S 的平均氧化数设为 x。 则有: 4 x ? (?2) ? 6 ? ?2

? 4 x ? ?10

x??

5 2

Fe3O4 中 Fe 的平均氧化数为 ?

8 ,实际氧化数是+2、+3 3

S4N4 中 S、N 的氧化数分别为: N:-3 S:+3 或者 S:-2 N:+2 但一般认为:N:-3 S:+3 +5 +7 Cl2O6 中 O2Cl-O-ClO3 Cl 的平均氧化数为+6 Na0.35COO2 中 CO 的平均氧化数+3.65 9.氧化还原反应中元素氧化数的变化。 例如:酸脱 —OH 后氧化数降低。如:下列转化时,P 的氧化数由+5 变为+4.

例:Na2[Fe(CN)5(NO)]是反磁性的物质,问 Fe 的氧化数是多少? +1 +4 Na2[Fe(CN)5(NO)] 奇电子顺磁性,偶电子可能是顺磁,也可能是反磁性。 【练习】1.试确定下列物种中硫元素的平均氧化数 - H2S5 Na2S4 Na2S2O4 Na2S3O6 S2O (NH4)2S2O8 S 4 O62 2. 试确定下列物种中磷元素的平均氧化数 P4 P2H4 H3PO2 H3PO3 H4P2O6 HPO3 Hn+2PnO3n+1 3. 2HFO=2HF+O2 是不是氧化还原反应? Cr2O72- + 4H2O2 +2H+ ==== 2CrO5 + 5H2O 是不是氧化还原反应? - 4. SeOF6 中 Se 与 O 的氧化数分别是多少?试写出 SeOF6 与 OH 反应的化学方程式 【参考答案】1.

-

2 1 10 5 , - , + 3, + , + 1, + 6 ,+ 5 2 3 2

2. 0, - 2, + 1, + 3, + 4, + 5, + 5 3. 2HFO=2HF+O2 不是氧化还原反应。在 HOF 中 O 的氧化数是 0,反应前后 O 及 H、F 的 氧化数不变,故不是氧化还原反应。 Cr2O72- + 4H2O2 +2H+ ==== 2CrO5 + 5H2O 也不是氧化还原反应。在 Cr2O72-中 Cr 的氧化数 是+6,CrO5 中 Cr 的氧化数不是+10,是+6,Cr 的氧化数不变,故不是氧化还原反应。

4

4.SeOF6 中 Se 与 O 的氧化数分别是+6、0。F 为-1,Se 的最高价为+6,所以 O 为 0。 - 2SeOF6 +16OH =2SeO42-+O2+12F- +8H2O 4.氧化还原反应的类型

⑴置换反应。例如:CuCl2+Fe=Cu+FeCl2 2H2O+2F2=4HF+O2 ⑵某些化合反应。例如:2Na2O+O2 ⑶某些分解反应。例如:
△ △

2Na2O2

2KMnO4

K2MnO4+MnO2+O2↑

⑷溶液中的某些离子反应。例如:2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ⑸其它。例如:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 CO+CuO=Cu+CO2

5.常见的氧化剂和还原剂 氧化剂 还原剂 活泼金属单质:Na、Mg、Al、Zn、Fe 活泼非金属单质:X2、O2、S 某些非金属单质: C、H2、S 低价金属离子:Fe2+、Sn2+ 非金属的阴离子及其低价的化合物: S2-、H2S、 I -、HI、NH3、Cl-、HCl、Br-、HBr

高价金属离子:Fe3+、Sn4+ 不活泼金属离子:Cu2+、Ag+ 其它: [Ag(NH3)2]+、新制 Cu(OH)2

含氧化合物: 2、 2O5、 NO N MnO2、 2O2、 低价含氧化合物: Na NO、 CO、 2、 2SO3、 2SO3、 SO H Na H2O2 、 HClO、 HNO3、 H2SO4、 浓 NaClO、 Na2S2O3、NaNO2、H2C2O4、含-CHO 的有机物: Ca(ClO)2、KClO3、KMnO4、王水、 醛、甲酸、甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖

5

K2Cr2O7、过氧乙酸、过氧硫酸等

既作氧化剂又作还原剂的有:S、SO32-、HSO3-、H2SO3、SO2、NO2-、Fe2+等 6.氧化还原反应的配平 ①配平原则:电子守恒、质量守恒 ②配平步骤: (1)写出反应物和生成物的化学式,列出发生氧化反应和还原反应的元素氧化数; (2)列出氧化数变化情况; (3)使氧化数升高和降低的总数相等; (4)配平系数。 ③对于复杂的氧化还原反应,可以运用一些技巧 (1)分别处理法:将同种化合物中的同种元素作不同价态的处理,把方程式配平; (2)零价处理法:对于二元化合物中两种元素都被氧化时,我们可将各元素作零价处理, 简化配平顺序。例如:Fe3C+HNO3→Fe(NO3)3+NO+H2O+CO2 ,可将 Fe3C 中的 Fe 和 C 分 别做零价处理;Fe 化合价由 0 增大为+3,C 由 0 增大为+4,共增大 13,硝酸中的 N 由+5 减小为+2,减小 3,二者的最小公倍数为 39,则配平后为: 3Fe3C+40HNO3=9Fe(NO3)3+13NO+20H2O+3CO2 练习:配平 P4+CuSO4+H2O →Cu3P+H2SO4+H3PO4 提示:配平的关键是确定 Cu3P 中各元素的氧化数,实际分别为:+1、-3,可以按+2、-6 做, 也可以按 0、0 做。 (3)平均值法:直接用分子式计算平均氧化数,把方程式配平。见例 8; (4)待定系数法

? 例如:⑴ KMnO4+HCl ?? Cl2↑+MnCl2+KCl+H2O
因为锰元素和氯元素的化合价变化,故将 Cl2 和 MnCl2 的计量数配平,分别设为 x、y ,再 根据质量守恒将其他物质配平,即配平为: yKMnO4+(3y+2x)HCl=xCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ,最后根据氢元素守恒,列出 x 和 y 的关系式:3y+2x=8y,得出 2.5y=x,把方程式中的 x 都换成 y ,即: yKMnO4+8yHCl=2.5yCl2+yMnCl2+yKCl+4yH2O ,将 y 约掉,并将计量数变为整数,故 最终的配平结果为 2KMnO4+16HCl =5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O。

6

(5)电子守恒法

? 例如: KMnO4+HCl ?? Cl2+MnCl2+KCl+H2O 标出化合价,因该反应是部分氧化还
原反应,故确定先配平生成物 Cl2 和 MnCl2,同时列出化合价升降情况,配平化合价变化的 物质 Cl2 和 MnCl2 的计量数。

? 所以先配平为 KMnO4+HCl ?? 5Cl2↑+2MnCl2+KCl+H2O
再根据质量守恒配平剩余的物质,并根据质量守恒检查配平无误。最终配平结果为 2KMnO4+16HCl =5Cl2↑+2MnCl2+2KCl+8H2O

(7)离子电子法 1. Zn+NO3 +H2O+OH -Zn(OH)42 +NH3 问 H2O 前的系数多少? 【解析】把一个氧化还原反应分成两个半反应,一个是氧化反应,另一个是还原反应。 - - - 半反应: NO3 +6H2O+8e → NH3+9OH - 4Zn+16OH— -8e— → 4Zn(OH)42 - - - 两式相加得:4Zn+NO3 +6H2O+7OH == 4Zn(OH)42 +NH3 - - - 2. 用离子电子法配平 MoS2+O2+OH -MoO42 +SO42 +H2O - - - - 【解析】MoS2+24OH —18e =MoO42 +2SO42 +12H2O 18ⅹ2=36 - - O2+2H2O+4e =4OH 4 ? 9 =36 - 2- 2- 2MoS2+9O2+12OH -2MoO4 +4SO4 +6H2O 利用电荷守恒配氢氧根
- - -

3. 配平 CN +OCl -HCO3 +N2+Cl - 【解析】C 元素的氧化数由+2 变为+4,N 的氧化数由-3 变为 0。1mol 的 CN 失去 5mol 电 - - 子。OCl 中 Cl 的氧化数由+1 变为-1,1mol OCl 得到 2mol 电子。 - - - - 则半反应为:2CN +10OH -10e =N2+2HCO3 +4H2O 10ⅹ1=10 - - - - OCl +H2O+2e =Cl +2OH 2ⅹ5=10 2 - - - - 2CN +5OCl +H2O=2HCO3 +N2+5Cl 0 二、解题方法指导 0 1.根据已知条件写化学反应方程式 9 0 【例 1】将高锰酸钾溶液滴入氢氧化钠溶液中,得到绿色的透明液体可写出怎样的化学方 3 1 程式? 8
- - - -

7

解析:此题用现象得到绿色的透明液体暗示反应产物之一是 MnO42-,可见锰酸根呈绿色是 本题的必备知识基础。 在此基础上我们还要问: 还原高锰酸根的还原剂是什么?从溶液的组 成看,除了 O2-别无它物。有根据基础知识,O2-在反应中将被高锰酸根氧化,氧化产物除氧 气外别无他物(为什么不会是过氧化氢?) 。因此可以写出:4MnO4-+2O2-=4MnO42-+O2↑ 考虑到 O2-在水中不能大量存在,应改写为 OH-或 H2O,由于该溶液是在碱性溶液中发生的, 因此:只能取反应物为 OH-。 化学方程式:4KMnO4+4NaOH=2K2MnO4+Na2MnO4+2H2O+O2↑ 【例 2】1962 年,N.Bartlett 用 PtF6 与 Xe 在一定条件下,制得了一种稀有气体化合物,这 种化合物含 F 的质量分数为 0.259。它极易与水反应,0.440g 该化合物与水反应时,可得 标准状况下氙与氧气物质的量比为 2:1 的混合气体 33.6mL。 请根据上述条件,写出该化合物与水反应的化学方程式。 解析:本题要求写出有关反应的化学方程式。由于部分反应物与生成物未知,有一定的难 度。其中稀有气体化合物的化学式可通过如下方程式得: 0.440g 该化合物,含 F 为 0.114g,含 Xe:

33.6 ?10?3 ?
M(Xe)=

22.4

2 3 mol ?131.3g / mol ? 0.131g

含 Pt 质量:m(Pt)=0.440-(0.114+0.131)=0.195g n(Xe) :n(Pt) :n(F)=

0.131 0.195 0.114 : : =1:1:6 131.3 195 19

则稀有气体化合物的化学式为 XePtF6。 XePtF6 水解方程式的书写方法: 方法一:氧化数法。 在 XePtF6 的水解反应中由于有氧气生成,则 XePtF6 是强氧化剂,问题是 XePtF6 被还原 成何物?由题意知 Xe 元素转化为单质 Xe,Pt 是否被还原?产物是什么?我们可以分析氧 化数的变化(注意:F 的氧化数不可能变化) 。 XePt F6 +

? H2O ??

Xe

+

Pt

+ 1/2 O2

+

HF

氧化数:+6

-6

-2

0

x

0

XePt 氧化数变化为(6-x)

O 的氧化数变化为:2

所以 6-x=2,x=4,即反应后 Pt 的氧化数为+4,因为是水解产物,可写成 PtO2。所以反应
8

式为: 2 XePtF6 ? 6H2O ?? 2 Xe ? ?O2 ? ?2PtO2 ? 12HF 当然仅从氧化数考虑,将 PtO2 写成 PtF4 也可以,但实际上 PtF4 遇水也会强烈水解。 方法二:观察法。 如果我们用观察法来配平,首先可以得出如下关系:

XePtF6 水解后,Pt 生成氧化物或氢氧化物,F 只能生成 HF。利用原子守恒,则可得出下列 方程式: 2 XePtF6 ? 6H2O ?? 2 Xe ? ?O2 ? ?2PtO2 ? 12HF 2.氧化还原反应方程式的分析和书写 【例 3】从某些方面看,氨和水相当,NH4+和 H3O+相当,NH2-和 OH-相当,NH2-和 O2-相 当。 (1) 已知在液氨中能发生下列两个反应: NH4Cl+KNH2=KCl+2NH3; 2NH4I+PbNH=PbI2+3NH3 请写出能在水溶液发生的与上述两个反应相当的反应方程式。

(2)完成并配平下列反应方程式 M+NH3→ MO+NH4Cl→ M(NH2)2→

解析:类比法。解题的关键在于四个相当的理解,其外延很广。应该选择平时熟悉的氨和 水、NH4+和 H3O+作为某些方面相当的突破口。事实上,氨分子和水分子都是极性分子, 都能生成分子间氢键而易于液化;而 NH4+和 H3O+都能与 OH-发的生反应且生成氨和水。 由此可以得出:与(1)中两个反应相当的反应方程式为: HCl+KOH=KCl+H2O 2HI+PbO=PbI2+H2O

至于(2)中 M+NH3→,则可以看成金属和水的反应,可得反应的方程式: M+2NH3=M(NH2)2+H2↑; MO+NH4Cl 可以理解为金属氧化物与酸的反应, 故可以得出: MO+2NH4Cl=MCl2+2NH3↑+H2O;而 M(NH2)2 可以类比活泼金属的氢氧化物受热分解。 其方程式为: M(NH2)2


MNH+NH3↑。

【例 4】市场上出现过一种 CO 检测器,其外观像一张塑料信用卡,正中有一个直径不到 2cm 的小窗口,露出橙红色固态物质。若发现橙红色变为黑色而且在短时间不复原,表明 CO 浓度超标,有中毒危险。CO 不超标时,橙红色虽然会变但会很快复原。已知检测器的 化学成分:亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸 H8[Si(Mo2O7)6]·28H2O、CuCl2 ·2H2O 和 PdCl2·2H2O

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(1)CO 与 PdCl2·2H2O 的反应方程式:_______________。 (2) (1)的产物之一与 CuCl2·2H2O 反应而复原,化学方程式:___________________。 (3) (2)的产物之一复原的化学方程式:__________________。 解析:假设法。运用题目暗示的方法,正确判断出第一反应的产物是解题的关键。很多学 生一味的记住的是 CO 和 H2 只有在高温下才具有还原性,而排除 CO 与 PdCl2·2H2O 的 氧化还原反应。CO 做还原剂,将 PdCl2·2H2O 还原为单质 Pd;CuCl2·2H2O 氧化 Pd 生 成 PdCl2·2H2O 而复原; (2)CuCl2·2H2O 氧化 Pd 后的还原产物是什么呢?可能是 CuCl 也可能是单质 Cu,但单 质 Cu 在题给试剂中不会再复原为 CuCl2·2H2O。再说 Pd 属于还原性较弱的铂系金属,也 不能将 CuCl2·2H2O 还原为 Cu。 (3)怎样使 CuCl 复原?从检测器的检测方法进行联系:检测器既然能测空气中的 CO, 能否利用空气中的 O2 做氧化剂使 CuCl 复原呢,继而得出: (1)CO+PdCl2·2H2O=CO2+Pd+2HCl+H2O (2)Pd+2CuCl2·2H2O=PdCl2·2H2O+2CuCl+2H2O (3)4CuCl+4HCl+6H2O+O2=4CuCl2·2H2O 3.氧化还原反应的基本规律 【例 5】单质 X 和 Y 反应生成化合物 X2+Y2-。有下列叙述:①X 被氧化;②X 是氧化剂; ③X 具有氧化性;④XY 既是氧化产物又是还原产物;⑤XY 中的 Y2-具有还原性;⑥XY 中的 X2+具有氧化性; 的氧化性比 XY 中的 X2+的氧化性强。 ⑦Y 以上叙述正确的是 ( A.①④⑤⑥⑦ C.①②③④⑤ B.①②③④⑤ D.①②⑤⑥⑦ )

解析:考查氧化还原的基本定义和规律。答案:A。 4.氧化还原反应的配平 【例 6】煤中的 FeS2 可被浓的 Fe2(SO4)3 溶液洗掉出去,以防止煤燃烧形成酸雨。洗涤液经 过简单处理又可以循环利用,用离子方程式说明之。 【解析】书写的关键是 FeS2 中的 S 被氧化为什么物质,由题意知肯定生成易溶于水的物质, 即不可能生成 S,由于 Fe3+能氧化 SO2 或 SO32-,所以产物只能是 SO42-。 方法一: - + - + FeS2+8H2O-14e =Fe2 +2SO42 +16H + - + Fe3 +e =Fe2 + + - + FeS2+14Fe3 +8H2O=15Fe2 +2SO42 +16H +2 -1 +3 +2 +6
10

FeS2 + Fe3 + =Fe2 +SO42 + ↑ ↓ 氧化数变化 14 1ⅹ14 利用氧化数配平后,再利用电荷守恒添入 H+和 H2O 并配平即可。 洗涤液中 Fe3+已变为 Fe2+,经过简单处理又可以循环利用,即 Fe2+又变为 Fe3+,从而循 + + + 环利用。最简单的方法就是用空气氧化,反应的离子方程式为:4Fe2 +O2+4H =4Fe3 + 2H2O 方法二: 【例 7】Na2Sx+NaClO+NaOH→Na2SO4+NaCl+H2O 解析:氧化数法。将 Sx2-变式为 S2-·Sx-1,把多硫离子分别看成是负价硫和零价硫。 Sx2-→S2-·Sx-1→xS+6↑ S 元素氧化数升高 6(x-1)+8=2(3x+1) Cl+1→Cl-↓ Cl 氧化数减小 2,最小公倍数为 2(3x+1),所以配平得:







Na2Sx+(3x+1)NaClO+2(x-1)NaOH=xNa2SO4+(3x+1)NaCl+(x-1)H2O 分析 S 元素的变化也可以这样分析:反应前 x 个 S 的氧化数和为-2,反应后 x 个 S 的 氧化数共+6x,则升高 6x+2。 【例 8】CH2OH(CHOH)4CHO+K2Cr2O7+H2SO4→K2SO4+Cr2(SO4)3+CO2↑+H2O 解析:葡萄糖分子中碳有三种化合价,若用对应法比较费时,用平均价简便的多。将葡萄 糖作碳水化合物处理,即 C6(H2O)6,碳平均价为零价。配平如下: 6C0→6C+4↑4×6,2Cr+6→2Cr+3↓3×2×4 CH2OH(CHOH)4CHO+4K2Cr2O7+16H2SO4→4K2SO4+4Cr2(SO4)3+6CO2↑+22H2O 【例 9】____Zn+___H++___NO3-→____Zn2++___NH4++_____( 解析:配平时请严格按照电子转移→电荷→原子个数的程序进行。 N 氧化数降 8,得到 8e,Zn 失去 8e,则 4Zn+NO3-→4Zn2++NH4+ 该式右边有九个单位正电荷,左边有一个单位的负电荷,那么左边也必须净余 9 个正 电荷,故在 H+前配上 10。 NO3-→NH4+丢失 3 个 O,必然生成 3 分子水,故在括号前配 3,在括号内写上水即可。 【例 10】金属铜能被氯化铁溶液腐蚀,其化学反应式为:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,现 有铜的印刷线路板,浸入 120mLFeCl3 溶液中,经充分反应后,有 9.6g 铜被腐蚀掉。取出 印刷线路板, 向溶液中加入 8.4g 铁粉, 经充分反应后, 溶液中还存在 4.8g 不溶物, (1) 则, 溶液中还有哪些离子? (2)存在的离子浓度是多少?(假设反应后溶液的体积不变) 解析:首先要进行质的分析,再进行量的分析。 4.8g 不溶物肯定是铜,加入 Fe 后,可以肯定的是发生了 2Fe3++Fe=3Fe2+反应,当溶
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)

液中的 Fe3+被还原完,又发生 Cu2++Fe=Cu+Fe2+的反应。从对前后量的分析中不难发现, 铜离子还有剩余(9.6g>4.8g) 。则: (1)溶液中必有 Fe2+、Cu2+; (2) 溶液中 n(Cu2+)=(9.6g-4.8g)/64g·mol-1=0.075mol, 9.6gCu 物质的量为 0.15mol,8.4gFe 的物质的量为 0.15mol,4.8gCu 的物质的量为 0.075mol。 Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 0.15mol 2Fe3+ + Fe = 0.15mol 3Fe2+ 0.225mol Cu2+ + Fe = Cu + Fe 2+ 0.075mol

0.075mol

0.075mol

0.075mol

n(Fe2+)=0.15mol+0.075mol+0.225mol =0.6mol C(Cu2+)=

0.075mol =0.625mol/L;C(Fe2+)=5mol/L。 0.12 L

答案:C(Cu2+)=0.625mol/L;C(Fe2+)=5mol/L。

达标测试题
45 分钟,100 分 1. (10 分)氯磺酸是一种强酸,它能与甲酸反应:HCOOH+ClSO3H H2SO4 (1) 甲酸中 C 的氧化数是________,氯磺酸中 S 的氧化数是__________。 (2) 该反应是否是氧化还原反应_______(是或否) 。 (3) 反应后溶液的酸性_________(增强、不变、减弱) (4) 氯磺酸与氢氧化钠反应的化学方程式是_________________________________。 2. (8 分)在硫酸酸化的 KI 溶液中加入过量的过氧化氢溶液,不久就有无色小气泡从溶 液 中 逸 出 , 且 溶 液 变 棕 色 , 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ____________________ 、 ______________________________ 。 生 成 的 气 体 是 ____________ , KI 的 作 用 是 __________________。在反应后的溶液中加入淀粉溶液,溶液变______色。 3.(12 分) 有一种稀有气体化合物六氟合铂酸氙 XePtF6。研究报告指出:“关于 XePtF6 的电价有 Xe2+[PtF6]2-、Xe+[PtF6]-两种可能。巴特列用不可能参加氧化还原反应的五氟化碘 作溶剂, XePtF6 溶解, 将 然后在此溶液中加入 RbF 可得到 RbPtF6; 加入 CsF 可得到 CsPtF6, 这些化合物都不溶于 CCl4 等非极性溶剂。”试回答:
12

HCl+CO+

(1)XePtF6 中各元素的氧化数分别是_______、_________、_________ (2)XePtF6 是____(离子\共价)化合物 (3)在 Xe 与 PtF6 合成 XePtF6 的反应中,1mol 的 Xe_____(得到、失去)____mol 电子。 4.(7 分)卤素的互化物 BrFn 按物质的量之比 3:5 与水反应,生成溴酸、氢氟酸、溴、氧 气。回答: (1)该卤素互化物的化学式是_______________,溴的氧化数是____________。 (2)上述反应的化学方程式是_________________________________。 (3)该互化物与氢气反应的方程式是__________。 5.(6分)已知高锰酸钾与浓盐酸反应可产生氯气:2KMn04+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑ +8H2O (1) 指出氧化剂、还原剂的分子数之比________________; (2) 求反应中被氧化和未被氧化的盐酸的质量比_____________; (3) 求氧化产物与还原产物的质量之比_________________。 6. (10分)已知AgF+Cl2+H2O AgCl+AgClO3+HF+O2(未配平)。

(1)若Cl2的化学计量数为a,则AgF的化学计量数为_____判断的依据是_______________ (2)若AgClO3的化学计量数是b,O2的化学计量数是c,则AgCl的化学计量数是________, 判断的依据是 ________________________________________________________________。 7. (12分)按要求写出反应的化学方程式,氧化还原反应中: (1)水做氧化剂________________________________、____________________________ (2)水做还原剂 _______________________________________ (3)水不做氧化剂也不做还原剂_______________________、_________________________ (4)水既是氧化剂又是还原剂________________________________。 8. (14分)完成下列氧化还原反应方程式: (1)___Cr(OH)4-+___H2O2+______====CrO42-+______H2O (2)___CuSO4+___FeS2+________====Cu2S↓+___FeSO4+___H2SO4 (3) _____P4+____P2I4+_____H2O====_____PH4I+_____H3PO4 (4)____P+____CuSO4+____H2O====____Cu3P+____H3PO4+____H2SO4 在反应(4)中,1mol CuSO4氧化P的物质的量是______mol 9.( 7分)多硫化钠Na2Sx与NaClO反应的化学方程式为:Na2Sx+NaClO+NaOH→Na2SO4+Na Cl+H2O 写出配平的反应方程式_________________________________________________________,
13

若反应方程式中NaOH和NaClO的系数比为1:2,则该氧化还原反应中电子转移数为_____。 10. (9)一个完整的氧化还原反应式可以拆写成两个“半反应式” ,一个是“氧化反应式” , 一个是“还原反应式” 。如:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+的结果是:氧化反应为:Cu-2e-=Cu2+; 还原反应为:2Fe3++2e-=2Fe2+。 ①请据此将反应:Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O拆写成两个“半反应式” :氧化反应为__ ________________________;还原反应为:_____________________ 。 ②已知某一氧化还原反应为:CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O;其中氧化反应的半反应为: CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,则还原反应的半反应为:______________________________。 11. (5分)某一反应体系中共有Pb3O4、NO、MnO2、Cr2O3、Cr(MnO4)2和Pb(N3)2(名称叠氮 化铅,其中Pb为+2价)六种物质,已知Pb(N3)2是反应物之一。根据你学过的有关化学定律和 知识,试写出并配平这个反应的化学方程式。 参考答案: 1.+2 +6 否 增强 NaOH+ClSO3H = ClSO3Na+H2O 2KI+H2O2=I2+2KOH O2 催化剂、还原剂 蓝

2.2H2O2

催化剂

2H2O+O2

3.(1)+1、+5、-1 4. BrF3 +3

(2)离子化合物(3)失去 1 3BrF3+5H2O = HBrO3+Br2+9HF+O2 (2)5:3; (3)355:252 BrF3+2H2=3HF+HBr

5.(1)5:2;

6. (1)2a;银元素守恒。 (2)5b+4c;化合价升高总数与降低总数相等。 7.(1)2Na+2H2O=2NaOH+H2 3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 H2O+C=CO+H2 3NO2+H2O=2HNO3+NO

(2)2F2+2H2O=4HF+O2 (3)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2 (4)2H2O
电解

2H2 +O2

8. 1;2;3;2;OH-;2;8。 2.14;5;12;H2O;7;5;12。 13;10;128;40;32. 11;15;24;5;6;15;1/5. 9. Na2Sx+(3x+1)NaClO+2(x-1)NaOH===xNa2SO4+(1+3x)NaCl+(x-1)H2O 10. ① Fe—3e-=Fe3+;NO3-+4H++3e-=NO↑+2H2O ② 2+4H2O+8e-=8OH2O 11. 15Pb(NO3)2+44Cr(MnO4)2=22Cr2O3+88MnO2+5Pb3O4+90NO↑
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