[步步高] 第二章 第5讲 氧化还原反应的计算及方程式的配平导学案(2)

2019-03-22 15:28

?Mg?OH?2

++NaOH?

Mg?浓HNO3Mg2、Cu2――→?

?Cu?OH?2?―?―→

Cu?

NO2、N2O4???

x g=17.02 g-m(OH),

而OH的物质的量等于镁、铜失去电子的物质的量,等于浓HNO3得电子的物质的量,即:

8.96 L0.672 L-

n(OH)=-1×1+-×2×1=0.46 mol

22.4 L·mol22.4 L·mol1所以x g=17.02 g-0.46 mol×17 g·mol1=9.20 g。

题组四 微粒先后反应的得失电子守恒问题

当一种物质同时氧化两种或两种以上的微粒时,强还原剂先被氧化。一种物质同时还原两种或两种以上微粒时,强氧化剂先被还原。被氧化和被还原到何种程度,要以还原剂和氧化剂的物质的量多少来决定,具体计算时用电子守恒规律,但是对氧化还原反应过程中对应的每个阶段要分析清楚,电子守恒在对应的阶段同样适用。

6. 下列微粒在溶液中的还原性和氧化性强弱顺序如下:还原性HSO3>I,氧化性

IO3>I2>SO24。向含有x mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液,加入KIO3和析出I2

的物质的量的关系曲线如图所示,则x=________mol。

答案 3

解析 开始加入KIO3溶液时,最先与IO3反应的微粒是HSO3,还原产物为I,氧化产物为SO2当HSO3反应完后,b点到c点发生反应的离子方程式为IO3+5I+6H===3I24;

+3H2O。所以0点到b点参加反应的HSO3的物质的量可利用电子守恒求解:n(HSO3)×2e=n(IO3)×6e,即x mol×2=1 mol×6,所以x=3。

考点三 氧化还原反应原理的综合应用

题组一 从定性和定量两个角度探究有关氧化还原反应的实验 (一)关于物质氧化性、还原性强弱的实验

1. 某小组同学为探究H2O2、H2SO3、Br2的氧化性强弱,设计如下实验(夹持仪器已略去,

装置的气密性已检验)。

6

实验记录如下:

Ⅰ 实验操作 打开活塞a,滴加 氯水,关闭活塞a 实验现象 A中溶液变为红棕色 A中红棕色明显变浅;B中有气泡,Ⅱ 吹入热空气 产生大量白色沉淀,混合液颜色无明显变化 停止吹入空气,打开活塞b,逐滴加入H2O2溶液 开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色 Ⅲ 请回答下列问题: (1)A中反应的离子方程式是_____________________________________________。 (2)实验操作Ⅱ吹入热空气的目的是________________________________________。 (3)装置C的作用是__________,C中盛放的药品是______________________。

(4)实验操作Ⅲ,混合液逐渐变成红棕色,其对应的离子方程式是________________________________________________________________________。 (5)由上述实验得出的结论是_____________________________________________。 (6)实验反思:

①有同学认为实验操作Ⅱ吹入的热空气,会干扰(5)中结论的得出,你认为是否干扰,理由是____________________________________________________________________。 ②实验操作Ⅲ,开始时颜色无明显变化的原因是(写出一条即可)_____________________________________________________________________ 答案 (1)2Br+Cl2===Br2+2Cl (2)吹出单质Br2

(3)吸收尾气 NaOH溶液

(4)H2O2+2Br+2H===Br2+2H2O (5)氧化性:H2O2>Br2>H2SO3

(6)①不干扰,无论热空气是否参加氧化H2SO3,只要观察到产生白色沉淀的同时混合液颜色无明显变化,即能证明Br2氧化了H2SO3

7

②H2SO3有剩余(H2O2浓度小或Br与H2O2反应慢等因素都可)

解析 操作Ⅰ的反应为Cl2+2Br===Br2+2Cl;操作Ⅱ,吹入热空气的目的是吹出Br2,然后在B中,Br2把H2SO3氧化成H2SO4,H2SO4和BaCl2反应生成BaSO4沉淀;操作Ⅲ,H2O2把Br氧化成Br2而使溶液变成红棕色。综上所述,氧化性H2O2>Br2>H2SO3。(6)①若是O2氧化H2SO3,则溶液颜色有变化(变为红棕色)。 (二)氧化还原反应滴定时指示剂的选择方法

中学中氧化还原反应滴定时指示剂的选择常见的有两类:(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MnO4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。如滴定前溶液中无单质碘,滴定后有单质碘生成等,可用淀粉等作为指示剂。 2. (1)配平氧化还原反应方程式:

2C2O24+____MnO4+____H===____CO2↑+____Mn+____H2O

(2)称取6.0 g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解,配成250 mL溶液。量取两份此溶液各25.00 mL,分别置于两个锥形瓶中。

①第一份溶液中加入酚酞试液,滴加0.25 mol·L1 NaOH溶液至20.00 mL时,溶液由无

色变为浅红色。该溶液被中和的H的总物质的量为________mol。 ②第二份溶液中滴加0.10 mol·L

-1

的酸性高锰酸钾溶液。

A.KMnO4溶液在滴定过程中作________(填“氧化剂”或“还原剂”),该滴定过程________(填“需要”或“不需要”)另加指示剂。滴至16.00 mL时反应完全,此时溶液颜色由________变为__________。

B.若在接近终点时,用少量蒸馏水将锥形瓶冲洗一下,再继续滴定至终点,则所测结果__________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

C.若在达到滴定终点时俯视读数,则所得结果________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

③原试样中H2C2O4·2H2O的质量分数为________,KHC2O4的质量分数为__________。 答案 (1)5 2 16 10 2 8

(2)①0.005 ②A.氧化剂 不需要 无色 浅紫红色 B.无影响 C.偏小 ③21% 64%

解析 (1)C:+3―→+4,改变量(4-3)×2=2,Mn:+7―→+2,改变量(7-2)×1=5,根据化合价升降总数相等,所以在C2O2MnO4前配2,根据C和Mn原子守恒,4前配5,

分别在CO2和Mn2前配10和2,再由电荷守恒在H前配16,最后根据离子方程式两

8

边的H原子个数相等在H2O前面配8,经检验离子方程式的氧原子个数相等。 (2)①由H+OH===H2O知,n(H)=n(OH)=0.25 mol·L1×0.02 L=0.005 mol。②原

溶液无色,而KMnO4为紫红色,所以当溶液中的H2C2O4和KHC2O4反应完全时,溶液呈浅紫红色。由电子守恒得n(还)×2=0.10 mol·L1×0.016 L×5,n(还)=0.004 mol。③

设6.0 g 试样中H2C2O4·2H2O、KHC2O4的物质的量分别为n(H2C2O4·2H2O)、n(KHC2O4),由①得:2n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=0.05 mol,由②得:n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=0.04 mol,解上述两个方程式得:n(H2C2O4·2H2O)=0.01 mol,n(KHC2O4)=0.03 mol,0.01 mol×126 g·mol1H2C2O4·2H2O的质量分数为×100%=21%,KHC2O4的质量分数为

6.0 g

0.03 mol×128 g·mol1

×100%=64%。

6.0 g

题组二 氧化还原反应原理在化学工艺流程中的应用

3. 目前,新能源不断被应用到现代的汽车中,高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个

方向。

(1)高铁酸钾-锌电池(碱性介质)是一种典型的高铁电池,则该种电池负极材料是________。

(2)工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾(K2FeO4),K2FeO4在碱性环境中稳定,在中性和酸性条件下不稳定。反应原理为

Ⅰ.在碱性条件下,利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4

3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH===2Na2FeO4↓+3NaCl+6NaNO3+5H2O Ⅱ.Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4 Na2FeO4+2KOH===K2FeO4↓+2NaOH 主要的生产流程如下:

①写出反应①的离子方程式_________________________________________________。 ②流程图中“转化”(反应③)是在某低温下进行的,且此温度无NaOH析出,说明此温度下Ksp(K2FeO4)____Ksp(Na2FeO4)(填“>”、“<”或“=”)。 (3)已知K2FeO4在水溶液中可以发生:__FeO24+__H2O

__Fe(OH)3↓+__OH+

__O2↑,配平上述方程式K2FeO4在水处理中的作用是__________________。 (4)FeO24在水溶液中的存在形态如图所示:

9

①若向pH=10的这种溶液中加硫酸至pH=2,HFeO4的分布分数的变化情况是________。

②若向pH=6的这种溶液中滴加KOH溶液,则溶液中含铁元素的微粒中,________转化为____________(填化学式)。 答案 (1)Zn

(2)①Cl2+2OH===Cl+ClO+H2O ②< (3)4 10 4 8 3 作净水剂和消毒剂 (4)①先增大后减小 ②HFeO4 FeO24

解析 (1)负极失去电子,应为Zn。(2)①Cl2和NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O;

+6

②根据Ⅱ中方程式判断,Ksp前者小。(3)Fe

+3

2-

O4+H2O―→Fe

(OH)3+OH+O2↑

0

采用倒配法:氧化合价降低4,铁化合价升高3,Fe(OH)3系数为4,O2系数为3,根据电荷守恒、元素守恒再配其他物质的系数。(4)根据变化图判断。 命题展望

氧化还原反应命题的4大趋向

氧化还原反应是高中化学的核心内容,是高考考查的重点和热点。命题的趋向:(1)以社会实际问题或典型实例为载体,考查对氧化还原反应有关概念的理解与应用;(2)将氧化还原反应与物质的推断结合在一起,考查学科内知识的综合应用能力;(3)将氧化还原反应与酸碱中和滴定相结合进行考查;(4)将氧化还原反应与电化学原理、新型绿色能源的开发相结合的综合性题目。

探究高考 明确考向

1. (2013·上海,22)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体V L(标

准状况),向反应后的溶液中(存在Cu2和SO24)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,

洗涤,灼烧,得到CuO 12.0 g,若上述气体为NO和NO2的混合物,且体积比为1∶1,则V可能为 A.9.0 L C.15.7 L 答案 A

解析 若混合物全是CuS,其物质的量为

12.0 g

-=0.15 mol,电子转移数0.15×(6+

80 g·mol110

( )

B.13.5 L D.16.8 L


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