氧化還原反應(yīng)的計(jì)算和配平

氧化還原反應(yīng)的計(jì)算和配平適用學(xué)科化學(xué)適用年級(jí)高一適用區(qū)域新課標(biāo)本講時(shí)長(zhǎng)（分鐘）60知識(shí)點(diǎn)氧化還原反應(yīng)的概念、本質(zhì)與特征氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念及其關(guān)系氧化還原反應(yīng)的重要規(guī)律及其應(yīng)用氧化還原反應(yīng)的計(jì)算依據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能１.認(rèn)識(shí)幾種典型的氧化還原反應(yīng)。2.理解氧化還原反應(yīng)的電子守恒規(guī)律，進(jìn)行簡(jiǎn)單得失電子數(shù)目的計(jì)算。3.了解雙線橋和單線橋。4.了解氧化性還原性強(qiáng)弱的一些比較方法。過程與方法2.培養(yǎng)學(xué)生用概念去分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力和分析問題的能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀對(duì)學(xué)生進(jìn)行對(duì)立統(tǒng)一等辯證唯物主義觀點(diǎn)的教育，使學(xué)生形成勇于創(chuàng)新的習(xí)慣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。教學(xué)重難點(diǎn)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算依據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)1.氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)；特征是反應(yīng)前后元素的化合價(jià)發(fā)生變化。判斷方法為標(biāo)明元素的化合價(jià)，分析元素的化合價(jià)是否變化。2.有單質(zhì)參加的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)；置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)；復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)。3.氧化還原反應(yīng)中各種概念之間關(guān)系如圖二、知識(shí)講解考點(diǎn)1：氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)的計(jì)算和電子守恒及應(yīng)用1.得失電子數(shù)目的計(jì)算方法：氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)表達(dá)為a×be-,b為一個(gè)原子發(fā)生變化時(shí)得（失）電子個(gè)數(shù)，表現(xiàn)為反應(yīng)前后該元素的化合價(jià)差；a為對(duì)應(yīng)化合價(jià)變化的元素原子個(gè)數(shù)或物質(zhì)的量。2.電子守恒規(guī)律內(nèi)容：還原劑失電子總數(shù)＝氧化劑得電子總數(shù)氧化劑化合價(jià)降低的總數(shù)＝還原劑化合價(jià)升高的總數(shù)。3.計(jì)算步驟：①找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。②找準(zhǔn)一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)。(注意化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù))③根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)－低價(jià))＝n(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)－低價(jià))。考點(diǎn)2：氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的表示方法---單線橋和雙線橋1.雙線橋法表示反應(yīng)前后同一元素原子間電子的轉(zhuǎn)移情況。(1)雙線橋法的基本寫法思路：(2)注意事項(xiàng)：①箭頭、箭尾對(duì)應(yīng)化合價(jià)變化的同種元素。②在線上要標(biāo)明“失去”或“得到”電子總數(shù)，化合價(jià)的升降以及該元素“被氧化”或“被還原”。③還原劑失去電子總數(shù)與氧化劑得到電子總數(shù)相等。線橋上得失電子的寫法a×be-的形式=4\*GB3④線條可能兩條或大于兩條2．單線橋法表示反應(yīng)前后不同元素原子間電子的轉(zhuǎn)移情況。(1)單線橋法的基本寫法思路：(2)注意事項(xiàng)：①單線橋表示反應(yīng)物中變價(jià)元素原子得失電子的情況；②不需標(biāo)明“得”或“失”，只標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移數(shù)目：ae-；③箭頭標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向；④單線橋箭頭從失電子的元素原子指向得電子的元素原子?？键c(diǎn)3：氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的配平配平方法——化合價(jià)升降法：例：配平反應(yīng)C+HNO3(濃)→CO2↑+NO2↑+H2O1標(biāo)價(jià)分析0+5+4+40+5+4+4C+HNO3(濃)===CO2↑+NO2↑+H2O2根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等，配平氧化劑和還原劑1C+4HNO3(濃)===CO2↑+NO2↑+H2O↑4×1↓1×43根據(jù)原子守恒，配平氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物1C+4HNO3(濃)===1CO2↑+4NO2↑+H2O4根據(jù)原子守恒，配平其它物質(zhì)1C+4HNO3(濃)===1CO2↑+4NO2↑+2H2O考點(diǎn)4：典型計(jì)算（1）確定氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比例:(NH4)2PtCl6晶體受熱完全分解，生成氮?dú)?、氯氣氫氣體、氯化銨和金屬鉑。在此分解反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為（）A．1∶2B．1∶3C．2∶3D．3∶2選C。（2）確定氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物中元素的化合價(jià)例:用Na2SO3還原MnO4-，如果還原含有2.4×10-3molMnO4-的溶液時(shí)，消耗0.2mol/L的Na2SO3溶液30mL，則錳元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)是（）A．+1B．+2C．+4D．+50.2mol/L×30×10-3L×2=2.4×10-3mol×(7-n)，得n=2，選B。三、例題精析【例題1】(1)分析下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，是氧化還原反應(yīng)的用雙線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出被氧化和被還原的元素。①2Na＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2NaCl________________________________________________；②NaOH＋HCl=NaCl＋H2O___________________________________________。(2)分析下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，是氧化還原反應(yīng)的用單線橋法標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。①BaCl2＋Na2SO4=BaSO4↓＋2NaCl____________________________________；②Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑_____________________________________________?！敬鸢浮竣诜茄趸€原反應(yīng)(2)①非氧化還原反應(yīng)【解析】首先分析各個(gè)反應(yīng)中元素的化合價(jià)的變化，根據(jù)化合價(jià)升高的元素，失去電子，被氧化；化合價(jià)降低的元素，得到電子，被還原；用箭頭標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的情況時(shí)，要注意單、雙線橋的表示方法的特點(diǎn)及各自的注意事項(xiàng)?！纠}2】配平反應(yīng)Cu+HNO3(濃)→Cu(NO3)2+NO2↑+H2O和H2S＋SO2→S＋H2O的方程式【解析】配平反應(yīng)Cu+HNO3(濃)→Cu(NO3)2+NO2↑+H2O1標(biāo)價(jià)分析0+5+2+5+40+5+2+5+4Cu+HNO3(濃)=Cu(NO3)2+NO2↑+H2O2根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等，配平氧化劑和還原劑1Cu+2HNO3(濃)===Cu(NO3)2+NO2↑+H2O↑2×1↓1×23根據(jù)原子守恒，配平氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物1Cu+2HNO3(濃)===1Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O4根據(jù)原子守恒（電荷守恒），配平其它物質(zhì)分析：由于HNO3有變價(jià)的，有不變價(jià)的，所以它的系數(shù)2僅是變價(jià)的，從Cu(NO3)2可知硝酸還有2份為不變價(jià)的，所以HNO3的系數(shù)為2+2=41Cu+4HNO3(濃)===1Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O【例題3】(1)在一定條件下，NH4NO3受熱分解的未配平化學(xué)方程式是：NH4NO3eq\o(→,\s\up7(△))HNO3＋N2↑＋H2O。在該反應(yīng)中，被氧化與被還原的N原子數(shù)之比是________。(2)24mL濃度為0.05mol/L的Na2SO3溶液恰好與20mL濃度為0.02mol/L的K2R2O7溶液反應(yīng)，則元素R在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)是________?！敬鸢浮?1)5∶3(2)＋3【解析】(1)在反應(yīng)中，eq\o(N,\s\up6(－3))被氧化，eq\o(N,\s\up6(＋5))被還原，前者升高3價(jià)，后者降低5價(jià)，根據(jù)守恒規(guī)律，被氧化與被還原的N原子數(shù)之比為5∶3。(2)設(shè)R元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為x，由得失電子守恒可列式為：20mL×0.02mol/L×2×(6－x)＝↑↑2個(gè)R降價(jià)24mL×0.05mol/L×(6－4)↑升價(jià)解得x＝3?！纠}4】在KI和H2SO4溶液中加入H2O2，放出大量不溶于水的無色氣體(氣泡從溶液內(nèi)部放出)，同時(shí)溶液呈紫紅色，且可使淀粉變藍(lán)，寫出化學(xué)方程式.【答案】H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O2H2O2=2H2O+O2↑【解析】這是一道頗為簡(jiǎn)單但卻很容易出錯(cuò)的化學(xué)題，錯(cuò)誤的原因大多是把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看成只是一個(gè)反應(yīng)的現(xiàn)象，其實(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往是若干個(gè)反應(yīng)共同體現(xiàn)出來的，該題就是如此.有的同學(xué)認(rèn)為產(chǎn)物中有I2和O2，這沒有錯(cuò)，但如果認(rèn)為這兩種物質(zhì)均是由一個(gè)反應(yīng)得到的話，這就錯(cuò)了，因?yàn)樵谶@個(gè)反應(yīng)中，這兩種物質(zhì)均是氧化產(chǎn)物，哪么還原劑是什么呢?如果還原劑是H2SO4，則應(yīng)該有SO2生成，與題意不符，而且稀H2SO4也沒有這么強(qiáng)的氧化性.H2O2+2KI+H2SO4=I2+K2SO4+2H2O2H2O2=2H2O+O2↑點(diǎn)評(píng)：解此類題方法是：先依據(jù)題意設(shè)法找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，根據(jù)元素化合價(jià)變化總數(shù)守恒配平其系數(shù)，再根據(jù)電荷、元素守恒配平找出并其它物質(zhì)。四、課堂運(yùn)用【基礎(chǔ)】1.在2Mg＋O22MgO的化學(xué)反應(yīng)中，氧元素的化合價(jià)由0價(jià)降低為_________________價(jià)，降低了___________________價(jià)；氧原子得到電子的總數(shù)為___________________，則鎂原子失去電子的總數(shù)為___________________，1molMg反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為___________________。2.下列電子轉(zhuǎn)移的表示方法中正確的是()答案及解析：1.－22442mol解析：在該反應(yīng)中氧元素化合價(jià)降低為-2價(jià)，化合價(jià)降低了2；氧原子得電子數(shù)是2，得電子總數(shù)是2×2＝4；鎂原子失電子數(shù)是2，失電子總數(shù)是2×2＝4。2.D解析：A項(xiàng)Fe2O3被還原；B項(xiàng)不用“＋、－”號(hào)表示；C項(xiàng)得到2×3e－，失去3×2e－，標(biāo)注錯(cuò)誤?！眷柟獭?．若司機(jī)酒后駕車，可通過對(duì)其呼出的氣體進(jìn)行檢驗(yàn)而查出，所利用的化學(xué)反應(yīng)如下：2CrO3(紅色)＋3C2H5OH＋3H2SO4=Cr2(SO4)3(綠色)＋3CH3CHO＋6H2O被檢驗(yàn)的氣體成分是________，上述反應(yīng)中的氧化劑是________，1mol氧化劑完全反應(yīng)得到________mol電子。2.從礦物學(xué)資料查得，一定條件下自然界存在如下反應(yīng)：14CuSO4＋5FeS2＋12H2O=7Cu2S＋5FeSO4＋12H2SO4，下列說法正確的是()A．Cu2S既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物B．5molFeS2發(fā)生反應(yīng)，有10mol電子轉(zhuǎn)移C．產(chǎn)物中的SOeq\o\al(2－,4)有一部分是氧化產(chǎn)物D．FeS2只作還原劑答案及解析：1.C2H5OHCrO33解析：交警利用該氧化還原反應(yīng)前后顏色的變化，來檢驗(yàn)司機(jī)是否酒后駕車，故被檢驗(yàn)的氣體為C2H5OH，氧化劑(Cr化合價(jià)：＋6價(jià)→＋3價(jià))是CrO3。當(dāng)1molCrO3完全反應(yīng)時(shí)，得到3mol電子。2.C解析：分析元素價(jià)態(tài)變化，得：eq\o(Cu,\s\up6(＋2))SO4→eq\o(Cu2,\s\up6(＋1))S，Cu得電子，被還原；Feeq\o(S2,\s\up6(－1))→Cu2eq\o(S,\s\up6(－2))，S得電子，被還原；Feeq\o(S2,\s\up6(－1))→Feeq\o(S,\s\up6(＋6))O4，S失電子，被氧化。5molFeS2和14molCuSO4正好反應(yīng)，反應(yīng)過程中Cu得電子：14×1mol＝14mol，S得電子：7×1mol＝7mol，S失電子：3×7mol＝21mol，反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移了21mol，B不正確。部分SOeq\o\al(2－,4)是由FeS2中的S元素失電子形成的，是氧化產(chǎn)物，C正確。FeS2既作氧化劑又作還原劑，D不正確。【拔高】1.已知下列分子或離子在酸性條件下都能氧化KI，自身發(fā)生如下變化：H2O2→H2OIOeq\o\al(－,3)→I2MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋HNO2→NO如果分別用等物質(zhì)的量的這些物質(zhì)氧化足量的KI，得到I2最多的是()A．H2O2 B．IOeq\o\al(－,3)C．MnOeq\o\al(－,4) D．HNO22.氫化鈉(NaH)是一種生氫劑，可發(fā)生反應(yīng)：NaH＋H2O=NaOH＋H2↑，對(duì)這一反應(yīng)的描述正確的是()A．NaH是氧化劑B．生成1molH2轉(zhuǎn)移2mol電子C．NaOH是還原產(chǎn)物D．氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量比是1:1答案及解析：1.B解析：等物質(zhì)的量的四種物質(zhì)得到的電子都來自KI，得到的電子越多，需要KI和生成I2越多。H2O2～2H2O～2e－，IOeq\o\al(－,3)～eq\f(1,2)I2～5e－，MnOeq\o\al(－,4)～Mn2＋～5e－，HNO2～NO～e－，故應(yīng)選IOeq\o\al(－,3)，因?yàn)樗旧硪采蒊2。2.D解析：標(biāo)出反應(yīng)情況：再由各反應(yīng)物及生成物價(jià)態(tài)可知，氫由反應(yīng)前NaH中的－1價(jià)升為反應(yīng)后H2中的0價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，相應(yīng)生成物為氧化產(chǎn)物，H2O中的一個(gè)氫由反應(yīng)前的＋1價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后H2中的0價(jià)，化合價(jià)降低，被還原，相應(yīng)生成物為還原產(chǎn)物。從圖示很明顯看出生成1molH2應(yīng)轉(zhuǎn)移1mol電子。課程小結(jié)1.得失電子數(shù)目的計(jì)算方法：氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)表達(dá)為a×be-,b為一個(gè)原子發(fā)生變化時(shí)得（失）電子個(gè)數(shù)，表現(xiàn)為反應(yīng)前后該元素的化合價(jià)差；a為對(duì)應(yīng)化合價(jià)變化的元素原子個(gè)數(shù)或物質(zhì)的量。2.電子守恒規(guī)律內(nèi)容：還原劑失電子總數(shù)＝氧化劑得電子總數(shù)氧化劑化合價(jià)降低的總數(shù)＝還原劑化合價(jià)升高的總數(shù)。3.氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的配平配平方法——化合價(jià)升降法：六、課后作業(yè)【基礎(chǔ)】1.已知以下兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式：①2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑②2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))Al2O3＋2Fe(1)用單線橋法表示反應(yīng)②中的電子轉(zhuǎn)移情況。________________________________________________________________________。(2)反應(yīng)①中每生成1molO2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是________。2.氮化鋁(AlN,Al和N的相對(duì)原子質(zhì)量分別為27和14)廣泛應(yīng)用于電子陶瓷等工業(yè)領(lǐng)域。在一定條件下,AlN可通過反應(yīng):Al2O3+N2+3C=2AlN+3CO合成。下列敘述中正確的是()。A.上述反應(yīng)中,N2是還原劑,Al2O3是氧化劑B.上述反應(yīng)中,每生成1molAlN需轉(zhuǎn)移3mol電子C.AlN中氮的化合價(jià)為+3D.AlN的摩爾質(zhì)量為41g答案及解析：1.(1)(2)4mol解析：根據(jù)元素化合價(jià)的變化標(biāo)出反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。從上式中看出，每生成1molO2轉(zhuǎn)移4mol電子。2.B解析：反應(yīng)中化合價(jià)發(fā)生變化的元素是N和C,Al和O元素的化合價(jià)沒有變化,所以A錯(cuò)。生成1molAlN時(shí)需要1molN元素從0價(jià)降低到-3價(jià),所以B正確,C錯(cuò)誤。摩爾質(zhì)量的單位是g/mol,所以D錯(cuò)?！眷柟獭?.按要求填空。(1)在Fe、Fe2＋、Fe3＋、H＋中，①只有氧化性的是______________________________________，②只有還原性的是______________________________________，③既有氧化性又有還原性的是____________________________。(2)某同學(xué)寫出以下三個(gè)化學(xué)方程式(未配平)：①NO＋HNO3→N2O3＋H2O②NH3＋NO→HNO2＋H2O③N2O4＋H2O→HNO3＋HNO2在②、③反應(yīng)中一定不可能實(shí)現(xiàn)的是________；在反應(yīng)①中氧化劑是________，還原性最強(qiáng)的是________，若該物質(zhì)消耗30g，轉(zhuǎn)移電子________mol。2.反應(yīng)2KMnO4＋16HCl=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O中，(1)氧化劑是________，氧化產(chǎn)物是________(填化學(xué)式)。(2)若生成71gCl2，則消耗的HCl是________mol，被氧化的HCl是________mol，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量是________。答案及解析：1.(1)①Fe3＋、H＋②Fe③Fe2＋(2)②HNO3NO1解析：(1)元素處于最高價(jià)態(tài)時(shí)，只能得電子而只具有氧化性；當(dāng)元素處于最低價(jià)態(tài)時(shí)，只能失電子而只具有還原性；而當(dāng)該元素處于中間價(jià)態(tài)時(shí)，既可以得電子又可以失電子，既具有氧化性又具有還原性。(2)若含有同種元素不同價(jià)態(tài)的兩種物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時(shí)，生成物中該元素的價(jià)態(tài)應(yīng)介于兩種反應(yīng)物價(jià)態(tài)之間。②式反應(yīng)物中的氮元素為－3價(jià)和＋2價(jià)，生成物中為＋3價(jià)，－3與＋2之間的價(jià)態(tài)應(yīng)為0價(jià)或＋1價(jià)，不可能出現(xiàn)＋3價(jià)的氮，所以②式不能實(shí)現(xiàn)。在反應(yīng)①eq\o(N,\s\up6(＋2))O＋Heq\o(N,\s\up6(＋5))O3→eq\o(N,\s\up6(＋3))2O3＋H2O中，據(jù)化合價(jià)變化可知HNO3為氧化劑，NO為還原劑(還原性最強(qiáng))，當(dāng)有30gNO(即1mol)消耗時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol×1＝1mol。2.(1)KMnO4Cl2(3)3.222mol解析：判斷氧化劑和還原劑及產(chǎn)物，應(yīng)利用反應(yīng)中元素化合價(jià)的變化，反應(yīng)物化合價(jià)升高作還原劑，對(duì)應(yīng)氧化產(chǎn)物，反應(yīng)物化合價(jià)降低作氧化劑，對(duì)應(yīng)還原產(chǎn)物。在反應(yīng)中元素化合價(jià)升降情況為2Keq\o(Mn,\s\up6(＋7))O4＋16Heq\o(Cl,\s\up6(－1))=2eq\o(Mn,\s\up6(＋2))Cl2＋2