4-2-2-氧化还原反应方程式的配平(教师版)-高一化学同步讲义(苏教2019必修第一册-).docx

第2课时 氧化还原反应方程式的配平
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课程标准
课标解读
能书写常见的氧化还原反应方程式并能进行配平。
1．能从从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。（宏观辨识与微观探析）
2．能有意识运用所学知识或寻求相关证据参与社会议题。（科学态度与社会责任）

知识点01 氧化还原反应方程式的配平
1．配平原理
化合价升降法（即化合价升降总数相等），电子守恒原理。
2．基本步骤：(以浓硫酸与碳反应生成二氧化碳、二氧化硫和水为例)
(1)标变价
＋ H2O4(浓) —— O2↑ ＋ O2↑ ＋ H2O
(2)求一分子氧化剂和还原剂的降升价数
＋ H2O4(浓) —— O2↑ ＋ O2↑ ＋ H2O
↑4　 ↓2
(3)求升降数的最小公倍数，确定氧化剂和还原剂化学计量数
＋ H2O4(浓)——O2↑＋O2↑＋H2O
↑4×1　 ↓2×2
C＋2H2SO4(浓)——SO2↑＋CO2↑＋H2O
(4)观察配平其他计量数
C＋2H2SO4(浓)2SO2↑＋CO2↑＋2H2O
(5)检查反应前后的原子是否守恒，电子是否守恒，电荷是否守恒。
3．氧化剂和还原剂的判断
有多种价态的元素，其高价态的化合物可能具有氧化性，在氧化还原反应中可作氧化剂；其低价态的化合物可能具有还原性，在氧化还原反应中可作还原剂；其中间价态的化合物，在不同的化学反应中可能表现出氧化性，也可能表现出还原性。
【即学即练1】完成下列化学方程式的书写并配平。
(1)二氧化硫和硫化氢(H2S)气体混合，反应生成硫和水。

(2)二氧化硫和氯气同时通入少量水中，反应生成硫酸和盐酸。

答案：(1)SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O。
(2)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
【即学即练2】配平氧化还原反应下列方程式
(1)________MnO2＋________HCl(浓)________MnCl2＋________Cl2↑＋________H2O
(2)_____NO2＋________H2O===________HNO3＋________NO
(3)________Fe＋________HNO3===________Fe(NO3)3＋________NO↑＋________H2O
(4)________CO＋________Fe2O3________Fe＋________CO2
答案：(1)1　4　1　1　2　(2)3　1　2　1
(3)1　4　1　1　2　(4)3　1　2　3

能力拓展

考法01 氧化还原反应方程式的配平技巧
1．正向配平
(1)氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，以反应物为基准从左边配平。
(2)归中反应(变价元素只有一种，“高价＋低价→中间价”)以反应物为基准从左边配平。
2．逆向配平
(1)适用对象：氧化剂、还原剂中某元素化合价部分变的；自身氧化还原反应；歧化反应(变价元素只有一种，中间价→高价＋低价)。
(2)方法：从右边生成物着手配平，即：选择氧化产物、还原产物为基准物质
3．缺项配平
缺项方程式：某些反应物或生成物的分子式未写出(缺项)，它们一般为水、酸、碱。
(1)先根据化合价变化找出氧化剂、还原剂及还原产物、氧化产物；
(2)再根据质量守恒、电荷守恒确定所缺的物质的化学式(分子或离子)，若反应物缺正电荷，一般加H＋，生成物加水；若反应物缺负电荷，一般加OH－生成物加水。
(3)最后观察配平其他物质系数。
【典例1】用化合价升降法配平下列氧化还原反应方程式。
(1)________Cl2＋________KOH===________KCl＋________KClO3＋________H2O
(2)______Mn2＋＋______ClO＋______H2O===______MnO2↓＋______Cl2＋_____
答案(1)3　6　5　1　3 (2)5　2　4　5　1　8H＋

考法02 电子守恒法在化学计算中的应用
电子守恒法解题的步骤是：首先找出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量，然后根据电子守恒列出等式。计算公式如下：n(氧化剂)×得电子原子数×原子降价数＝n(还原剂)×失电子原子数×原子升价数。
【典例2】24 mL浓度为0.05 mol/L的Na2SO3溶液恰好与20 mL浓度为0.02 mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3被K2Cr2O7氧化为Na2SO4，则元素Cr在还原产物中的化合价为(　　)
A．＋2 B．＋3 C．＋4 D．＋5
答案：B
解析：设元素Cr在还原产物中的化合价为n，则根据电子得失守恒可知24×0.05×(6－4)＝20×0.02×2×(6－n)，解得n＝3，B项正确。

分层提分

题组A 基础过关练
1．下列各组微粒中，各物质均既有氧化性又有还原性的一组是(　　)
A．I2、Br－、H＋ B．S、Na＋、K
C．I2、NO2、H2O D．I－、Fe3＋、HCl
答案：C
解析：根据氧化还原反应的规律，元素处于最高价时，只有氧化性，没有还原性；元素处于最低价时，只有还原性，没有氧化性；元素处于中间价态时，既有氧化性，又有还原性。A中只有I2中I元素处于中间价态；B中Na元素是最高价，K元素是最低价；D中I元素处于最低价，A、B、D均不符合要求；C中I、N元素均处于中间价态，H2O既有氧化性，又有还原性。
2．下列氧化还原反应方程式正确的是(　　)
A．Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
B．Fe3＋＋Fe===2Fe2＋
C.
D．2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O
答案：D
解析：A中电荷不守恒，错；B中电荷不守恒，错；C中不同价态的氯元素只能价态相互靠拢，不能交叉，错。
3．在实验室中，常用KMnO4代替MnO2与浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式为KMnO4＋HCl(浓)―→MnCl2＋Cl2↑＋KCl＋H2O(未配平)，下列叙述中正确的是(　　)
A．反应中KMnO4被氧化
B．HCl发生还原反应
C．每消耗2 mol HCl时，反应中转移的电子为2 mol
D．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5
答案：D
4．高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，离子方程式如下(未配平)：
MnO＋________Fe2＋＋________H＋===________Mn2＋＋________Fe3＋＋________H2O
下列说法正确的是(　　)
A．MnO是氧化剂，Fe3＋是还原产物
B．Mn2＋的还原性强于Fe2＋
C．离子方程式中按物质顺序的化学计量数是：1、5、8、1、5、4
D．生成1 mol 水时，转移2.5 mol电子
答案：C
解析：A项，在该反应中，MnO中Mn元素的化合价为＋7价，反应后变为Mn2＋中的＋2价，化合价降低，得到电子，被还原，作氧化剂；Fe2＋中的Fe化合价为＋2价，反应后变为Fe3＋中的＋3价，化合价升高，失去电子，被氧化，作还原剂，Fe3＋是氧化产物，错误；B项，根据在氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性，可知还原性Fe2＋的强于Mn2＋，错误；C项，在氧化还原反应中电子得失数目相等，同时还符合电荷守恒及原子守恒，则相应的离子方程式是MnO＋5Fe2＋＋8H＋=== Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，所以离子方程式中按物质顺序的化学计量数是1、5、8、1、5、4，正确；D项，根据C选项的离子方程式可知，每产生4 mol的水，转移电子的物质的量是5 mol，则生成1 mol 水时，转移1.25 mol电子，错误。
5．配平以下氧化还原反应方程式。
(1)_______KI＋_______KIO3＋_______H2SO4===_______I2＋_______K2SO4＋_______H2O
(2)_______MnO＋_______H＋＋_______Cl－===_______Mn2＋＋_______Cl2↑＋______H2O
(3)________S＋________KOH===________K2S＋____K2SO3＋________H2O
(4)________P4＋________KOH＋________H2O=K3PO4＋________PH3
(5)_______ClO－＋_______Fe(OH)3＋_______===_______Cl－＋_______FeO＋_______H2O
(6)_______Mn2＋＋_______ClO＋_______H2O===_______MnO2↓＋_______Cl2↑＋_______
答案：(1)5　1　3　3　3　3
(2)2　16　10　2　5　8
(3)3　6　2　1　3
(4)2　9　3　3　5
(5)3　2　4OH－　3　2　5
(6)5　2　4　5　1　8H＋
6．(1)写出Fe在O2中燃烧的化学方程式：判断该反应的氧化剂是__________，还原剂是_________。氧化产物是________，还原产物是______。
(2)写出Mg在O2中燃烧的化学方程式：__________________________，判断该反应反应前Mg元素的化合价是______价，O元素的化合价是__________价。反应后Mg元素的化合价是______价，O元素的化合价是______价，反应中氧化剂是________，还原剂是_______，当生成1 mol产物时，氧化剂得电子数为________，还原剂失电子数为________。
答案：(1)3Fe＋2O2Fe3O4　O2　Fe　Fe3O4　Fe3O4
(2)2Mg＋O22MgO　0　0　＋2　－2　O2　Mg　2NA　2NA
7．(1)配平氧化还原反应方程式。
_______S＋_______NaOH_______Na2S＋_______Na2SO3＋________H2O。
(2)指出被氧化的元素是________，被还原的元素是______，氧化产物________，还原产物________，氧化剂与还原剂的质量比是________。
答案：(1)3　6　2　1　3　
(2)S　S　Na2SO3　Na2S　2∶1　
8．请配平以下化学方程式，并回答下列问题：
(1)________KClO3＋________HCl===________Cl2↑＋________KCl＋________H2O
(2)发生氧化反应的物质是________，被还原的元素是________。
(3)反应中1 mol氧化剂________(填“得到”或“失去”)________mol电子。
(4)氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
答案：(1)1　6　3　1　3　(2)HCl　KClO3中的氯元素　(3)得到　5　(4)5∶1
解析：(1)反应中KClO3→Cl2，氯元素化合价由＋5价降低为0价，共降低5价，HCl→Cl2，氯元素化合价由－1价升高为0价，共升高1价，化合价升降最小公倍数为5，故KClO3系数为1，故HCl系数为5，但HCl部分被氧化，根据K元素守恒可知KCl系数为1，所以HCl系数为6，根据Cl元素守恒可知Cl2系数为3，根据H元素可知H2O的系数为3，配平后方程式为KClO3＋6HCl===3Cl2↑＋KCl＋3H2O。
(2)HCl中氯元素化合价升高，是还原剂，HCl被氧化生成得到氧化产物Cl2；KClO3中氯元素的化合价降低，被还原。
(3)KClO3中氯元素的化合价降低，是氧化剂，1个KClO3氯元素化合价由＋5价降低为0价，所以得到5个电子，则1 mol KClO3得到5 mol电子。
(4)KClO3→Cl2，1个氯原子的化合价降低，氯气为还原产物，HCl→Cl2，5个氯原子化合价升高，氯气为氧化产物，所以氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶1。

题组B 能力提升练
1．把图乙中的物质补充到图甲中，可得到一个完整的氧化还原反应型离子方程式(未配平)

对该氧化还原反应型离子方程式说法不正确的是(　　)
A．IO作氧化剂
B．氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2
C．若有2 mol Mn2＋参加反应时则转移10 mol电子
D．配平后Mn2＋、H＋的化学计量数分别为2、3
答案：D
解析：根据氧化还原反应规律知该反应方程式为2Mn2＋＋5IO＋3H2O===2MnO＋5IO＋6H＋。IO在反应中得电子作氧化剂，故A正确；氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2，故B正确；若有1 mol Mn2＋参加反应时则转移1 mol×(7－2)＝5 mol电子，则有2 mol Mn2＋参加反应时转移10 mol电子，故C正确；配平后Mn2＋、H＋的化学计量数分别为2、6，故D错误。
2．做实验时不小心使皮肤上沾了一些高锰酸钾，形成的黑斑很久才能消除，如果用草酸(H2C2O4乙二酸)的稀溶液洗涤，黑斑可以迅速褪去，其离子方程式为
MnO＋C2O＋H＋―→CO2↑＋Mn2＋＋
下列有关叙述不正确的是(　　)
A．该反应的氧化剂为KMnO4
B．发生还原反应的是C2O
C．该离子方程式右侧方框内的产物是H2O
D．16 mol H＋参加反应时，电子转移10 mol
答案：B
解析：锰元素的化合价降低，碳元素的化合价升高，则KMnO4为氧化剂，C2O发生氧化反应，A正确、B错误；由电子、电荷及原子守恒可知，离子方程式为2MnO＋5C2O＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，C正确；16 mol H＋参加反应时，2 mol MnO得电子，则电子转移10 mol，正确。
3．我国政府为了消除碘缺乏病，规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘，可利用如下反应：
_______KIO3＋______KI＋______H2SO4===______K2SO4＋______I2＋______H2O
(1)配平该化学方程式。
(2)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_________________。
(3)如果反应中转移0.5 mol电子，则生成I2的物质的量为__________。
答案　(1)1 5 3 3 3 3 (2)1∶5 (3)0.3 mol
解析：(1)IO中I的化合价由＋5价变为0价，化合价降低，KI中I的化合价由－1价变为0价，化合价升高，计算可知最小公倍数为5，然后配平其他元素，得到的化学方程式为KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O。
(2)KIO3中I的化合价降低，KIO3作氧化剂，KI中I的化合价升高，KI作还原剂，即氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶5。
(3)根据(1)的分析，转移5 mol电子时，生成3 mol I2，因此转移0.5 mol e－时，生成I2的物质的量为0.3 mol。
4．NaNO2是一种食品添加剂，它能致癌。酸性高锰酸钾溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式是MnO＋NO＋―→Mn2＋＋NO＋H2O。下列叙述正确的是(　　)
A．该反应中NO被还原
B．反应过程中溶液的pH变小
C．生成1 mol NaNO3需要消耗0.4 mol KMnO4
D.中的粒子是OH－
答案：C
解析：反应中氮元素的化合价从＋3价升高到＋5价，失去2个电子，被氧化，作还原剂，A不正确；Mn元素的化合价从＋7价降低到＋2价，得到5个电子，根据电子得失守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶5，所以选项C正确；再根据电荷守恒可知，反应前消耗氢离子，所以B和D都是错误的。
5．按要求填空。
(1)在S2－、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、S、I－、H＋中
①只有氧化性的是________；
②只有还原性的是________；
③既有氧化性又有还原性的是________。
(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平)。
①NO＋HNO3―→N2O3＋H2O
②NH3＋NO―→HNO2＋H2O
③N2O4＋H2O―→HNO3＋HNO2
其中你认为一定不可能实现的是________(填序号)。
答案：(1)Fe3＋、Mg2＋、H＋　 S2－、I－　 Fe2＋、S　(2)②
解析：(1)元素处于最高价态时，只能得电子而只具有氧化性；当元素处于最低价态时，只能失电子而只具有还原性；而当该元素处于中间价态时，既可以得电子又可以失电子，故既具有氧化性又具有还原性。
(2)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应时，生成物中该元素的价态应介于两种反应物价态之间。②式反应物中的氮元素为－3、＋2价，生成物中为＋3价，－3与＋2之间的价态应为0价或＋1价，不可能出现＋3价的氮，所以②式不能实现。

题组C 培优拔尖练
1．已知离子方程式：As2S3＋H2O＋NO―→AsO＋SO＋NO↑＋__(未配平)，下列说法错误的是(　　)
A．配平后水的化学计量数为4
B．反应后的溶液呈酸性
C．配平后氧化剂与还原剂的分子数之比为3∶28
D．氧化产物为AsO和SO
答案：C
解析：As2S3转化成AsO和SO，而NO转化为NO，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平后的离子方程式为3As2S3＋4H2O＋28NO===6AsO＋9SO＋28NO↑＋8H＋，则A、B、D项正确；氧化剂与还原剂的分子数之比为28∶3，则C项错误。
2．O3具有强氧化性，将O3通入KI溶液中发生反应：O3＋I－＋H＋―→I2＋O2＋H2O(未配平)，下列说法正确的是(　　)
A．配平后的离子方程式为2O3＋2I－＋4H＋===I2＋2O2＋H2O
B．每生成1 mol I2转移电子2 mol
C．O2是还原产物之一
D．该反应能说明O2的氧化性大于I2的
答案：B
解析：选项中离子方程式电荷不守恒，电子转移不守恒，配平后的方程式为O3＋2I－＋2H＋===I2＋O2＋H2O，A错误；反应中氧气和臭氧中氧元素的化合价相同为0价，氧元素化合价由O3中0价降低为H2O中－2价，配平后的方程式为O3＋2I－＋2H＋===I2＋O2＋H2O，每生成1 mol I2转移电子2 mol，B正确；反应中氧气和臭氧中氧元素的化合价相同为0价，氧气不是还原产物，氧元素化合价由O3中0价降低为H2O中－2价，还原产物是H2O，C错误；根据反应方程式进行的氧化性大小比较是指氧化剂与氧化产物之间的比较，在该反应中不能比较二者的氧化性强弱，D错误。
3．根据下表信息，下列叙述中正确的是(　　)
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeBr2

Cl－
②
KMnO4
H2O2
H2SO4
O2
Mn2＋
③
KClO3
浓盐酸

Cl2
Cl2
④
KMnO4
浓盐酸

Cl2
Mn2＋
A.第①组反应中的氧化产物一定只有FeCl3
B．氧化性强弱比较：KMnO4>O2>Fe3＋>Cl2>Fe2＋
C．还原性强弱比较：H2O2>Mn2＋>Cl－
D．④的离子方程式配平后，H＋的化学计量数为16
答案：D
解析：氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性。A项错误，Cl2过量时，还可能有Br2；B项错误，据反应①可知Cl2的氧化性大于Fe3＋；C项错误，据反应④，Cl－的还原性大于Mn2＋。
4．有时候，将氧化还原反应方程式拆开写成两个“半反应”。下面是一个“半反应”式：
________MnO＋________H＋＋________e－===________Mn2＋＋________H2O
该反应方程式的配平化学计量数是(　　)
A．1，8，4，1，4 B．2，16，5，2，8
C．1，6，5，1，3 D．1，8，5，1，4
答案：D
5．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题。
(1) NaClO2中Cl的化合价为_____________。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式：_________________________________。
(3)所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为__________、__________。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2，此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________，该反应中氧化产物是_________________。
答案：(1)＋3　(2)2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2　(3)NaOH溶液　Na2CO3溶液　(4)2∶1　O2
解析：(1)在NaClO2中Na为＋1价，O为－2价，根据化合物中元素正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为＋3价。(2) NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO3是氧化剂，还原产物为ClO2，回收产物为NaHSO4，说明生成硫酸氢钠，且产生ClO2，根据电子守恒可知，此反应的化学方程式为2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2。(3)食盐溶液中混有Mg2＋和Ca2＋，可以利用过量NaOH溶液除去Mg2＋，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2＋。(4)依据图示可知，利用含过氧化氢的氢氧化钠溶液吸收ClO2，产物为ClO，则此反应中ClO2为氧化剂，还原产物为ClO，化合价从＋4价降为＋3价，H2O2为还原剂，氧化产物为O2，1 mol H2O2得到2 mol电子，依据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1。