氧化还原反应有关计算中的守恒与方法-学生.doc

2014年高一化学培优专题
氧化还原反应的基本规律和氧化还原反应有关计算中的守恒与方法
一、氧化还原反应的基本规律
1.遵循三大守恒原 2.价态规律 3.邻位变化规律 4.强弱规律
5.优先规律
I.遵循三大守恒原则
(1)电子守恒：氧化剂得电子总数＝还原剂失电子总数。
(2)原子守恒：某元素的原子的种类及个数在反应前后保持不变。
(3)电荷守恒：离子反应中，反应前后离子所带总电荷相等
例题：
下面的离子方程式 ：xR2＋＋yH＋＋O2 →mR3＋＋nH2O，下列R3＋、R2＋和化学计量数m、n的判断错误的是（ ）
(A)m＝4，R3＋是氧化产物 (B)m＝y，R2＋显还原性
(C)x＝3，R3＋是氧化产物 (D)x＝y，R2＋显还原性
2、价态规律
（1）当元素具有可变化合价时，一般处于最高价态时只具有氧化性，处于最低价态时只具有还原性，处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。
如：浓硫酸的S只具有氧化性，H2S中的S只具有还原性，单质S具有氧化性又具有还原性。
(2)价态归中规律：
不同价态的同种元素之间发生氧化还原反应时遵循“高价＋低价→中间价”的规律；而不会出现价态交错现象
如：用双线桥法分析以下两个方程式的电子的转移：

S+2H2SO4(浓)=3SO2↑+2H2O 6HCl+KClO=3Cl2↑+KCl+6H2O

（3）歧化反应规律
发生在同一物质分子内、同一价态的同一元素之间的氧化还原反应，叫做歧化反应。
反应规律：所得产物中，该元素一部分价态升高，一部分价态降低，即“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：用双线桥法分析以下方程式的电子的转移：

Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

3、邻位变化规律：
不同价态的同种元素之间发生氧化还原反应时（不会在相邻价态间进行），向邻价位转化。

如：用双线桥法分析以下方程式的电子的转移：
H2S+H2SO4=S↓+SO2↑+2H2O

浓H2SO4与SO2会反应吗？

4、强弱的规律：
强氧化剂＋强还原剂→弱还原剂(还原产物)＋弱氧化剂(氧化产物)
（1）氧化剂 →还原产物， 还原剂→氧化产物；
（2）氧化性：氧化剂＞氧化产物，
（3）还原性：还原剂＞还原产物。
如：2Fe3+＋2I－→2Fe2++I2
氧化性：Fe3+＞I2 还原性：I－＞Fe2+
例题：已知：①2Fe3+＋2I-=2Fe2++I2 　　 ②2Fe2+＋Br2 =2Fe3++2Br－。则离子的还原性从强到弱的顺序正确的是（　　）
(A)Br－＞Fe2+＞I－ (B)I－＞Fe2+＞Br－
(C)Br－＞I－＞Fe2+　 (D)Fe2+＞I－＞Br-
5、优先规律：
当一种氧化剂同时氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂，待最强还原剂完全氧化后，多余的氧化剂再依次氧化次强还原剂；当然一种还原剂同时还原几种氧化剂时，也是如此。
如：将金属Zn投入含Cu2+、Fe2+和Mg2+的溶液中，因氧化性Cu2+＞Fe2+＞Zn2 + ＞ Mg2+
，故首先置换出Cu，待Cu被完全置换出来后，再置换出Fe，但不能置换出Mg。
二、氧化还原反应有关计算中的守恒与方法
一、守恒
“守恒”是化学中的一个永恒规律，在氧化还原反应中常涉及的守恒有：
（1）电子守恒：
电子守恒是指氧化剂得到的物质的量（或个数）和还原剂失去电子的物质的量（或个数）相等，即反应前后氧化剂得到电子的总数等于还原剂失去电子的总数。
（2）质量守恒;
质量守恒是指氧化还原反应中反应前后各元素的种类和相应的原子个数不变。
（3）电荷守恒
电荷守恒是指在离子反应中，所有阳离子所带正电荷总数等于所有阴离子所带的负电荷总数，即溶液呈电中性。
二、方法
对氧化还原反应的有关计算应根据化合价的变化，理清氧化和还原两条线索，以得失电子守恒为切入点，并结合化学方程式和质量守恒列式求解。
对于过程相对复杂的氧化还原反应，（连续反应或多个反应并列发生）的计算，可以通过分析反应前后，始终两态涉及的所有物质，找出所有起始物质到终了物质中化合价发生变化的元素，根据化合价升高总数和化合价降低总数相等列式求解，简化解题步骤。
【例题1】在一定条件下的硝酸铵受热分解的未配平的化学方程式为（ ）
NH4NO3 HNO3+ N2↑+ H2O，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
解析：分析题意，根据化合价概念，被氧化与被还原的分别是NH4NO3中的NH4+中的N原子和NO3－中的氮原子，设被氧化的N原子数为x，则失去电子为3x，设被还原的N原子数为y，则得到电子为5y，那么3x ＝ 5y，x : y ＝ 5 : 3
答案：A
【例题2】12 mL浓度为0.1 mol//L的Na2SO3溶液，恰好与10 mL浓度为0.04 mol//L的K2Cr2O7溶液，完全反应，通过计算确定Cr元素在还原产物中的化合价。
解析：在Na2SO3溶液与K2Cr2O7溶液发生的氧化还原反应中，Na2SO3充当还原剂，1 mol Na2SO3失2 mol电子，K2Cr2O7充当氧化剂得到电子，两者得失电子的物质的量相等，即：12×10－3 L×0.1 mol//L×2 ＝ 10×10－3 L×0.04 mol//L×2×(6－x)，解得：x ＝ +3价。
答案：+3
练习：
1、某金属与稀硝酸均恰好完全反应生成NO，消耗金属和HNO3的物质的量之比为1：3，则该金属可能是（ ）

A、Cu B、Ag C、Fe D、Al

2、 锌和某浓度的HNO3反应时，若参加反应的锌与HNO3的物质的量之比为2：5，则HNO3的还原产物可能是（ ） 

A、NH4NO3 B、N2O C、NO D、NO2

3、15 g 镁铁合金，溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中，当金属完全反应后，收集到标准状况下5.6 L NO气体（假设硝酸的还原产物只有NO），在反应后的溶液中加入足量的氢氧化钠溶液，可得多少克沉淀？

4、某反应中反应物与生成物有：AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。
（1）已知KBrO3在反应中得到电子，则该反应的还原剂是 。
（2）已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1mol电子生成X，则X的化学式为 。
（3）根据上述反应可推知 。
a．氧化性：KBrO3＞H3AsO4 b．氧化性：H3AsO4＞KBrO3
c．还原性：AsH3＞X d．还原性：AsH3＞X
（4）将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列方框中，并标出电子转移的方向和数目：

5、2.24(g)铁粉与50mL稀硝酸恰好完全反应(硝酸的还原产物是NO)，向反应后的溶液中加入50mL0.2mol/L的KI溶液，I－恰好被完全氧化成单质碘，求硝酸的物质的量浓度。