微专题08新情景中氧化还原反应方程式的配平与书写-备战2022年高考化学考点微专题（解析版）_05高考化学_新高考复习资料_2022年新高考资料_备战2022年高考化学考点微专题

失 2e－ 微专题 08 新情景中氧化还原反应方程式的 配平与书写 氧化还原反应方程式的书写一般在填空题中出现较多，常结合化工生产流程及实验 探究中考查，越来越注重结合新信息书写陌生的化学方程式（离子方程式）。要求考生 要有效地接受、吸收、整合题目的信息，推断物质，利用守恒规律加以书写，充分体现 出学科核心素养：电子得失——变化观念与守恒思想；方程式配平——模型认知；而氧 化性（还原性）体现宏观辨识与微观探析。具体解题可用以下方法： “四步法”突破新情景下氧化还原方程式的书写 第一步：根据题干信息或流程图，判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。 第二步：按“氧化剂+还原剂——氧化产物+还原产物”写出方程式，根据得失电子守恒 对方程式进行配平。 第三步：根据电荷守恒和反应物的酸碱性，在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等。 第四步：根据质量守恒配平反应方程式。 【典例精析】 KMnO4能与热的硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应，生成Mn2+和CO2，该反应的离子方程 式为 分析第一步：依题意，锰元素的化合价降低，故 KMnO4是氧化剂，Mn2+是还原产物； 碳元素的化合价升高，故Na2C2O4（碳元素化合价为+3价）是还原剂，CO2是氧化产物。 第二步：按“氧化剂+还原剂——氧化产物+还原产物”把离子方程式初步写成： ,由MnO － 2＋，锰元素降了5价，由C O2－ 4 Mn 2 4 CO ，碳元素升了1价，1molC O2－共失去2mole－，故在C O2－前配5，在氧化产物 2 2 4 2 4 CO 前 配 10 ， 在 MnO － 前 配 2 ， 在 还 原 产 物 Mn2 ＋ 前 配 2 ， 即 2 4 。 第三步：反应在硫酸中进行，故在左边补充H＋，右边补充HO，2MnO －＋5C O2－＋H＋ 2 4 2 4 2Mn2＋＋10CO↑＋HO 2 2第四步：依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下： 2MnO －＋5C O2－＋16H＋ △ 2Mn2＋＋10CO↑＋8HO 4 2 4 2 2 一、工艺流程中的氧化还原方程式的书写 1．某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污 染。流程如下： 回答下列问题： （2）写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式__________________， 【答案】（2） 2FeTiO+7 Cl +6C 2FeCl +2TiCl +6CO 3 2 3 4 【解析】 （2）钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛，根据元素守恒及流程图可知，同时有氯 化铁、CO生成，化学方程式为2FeTiO+7Cl+6C 2FeCl +2TiCl +6CO； 3 2 3 4 2．2020年5月课题组公布了提取钒铬的工艺流程：已知： ①钒铬渣中含有 ，及 等； ② 时， 的溶度积常数为 ； 。 回答下列问题： (4)写出“煅烧”时反应的化学方程式______(已知“沉钒”时析出正五价钒的含氧酸铵盐)。 (5)“还原”溶液中的 时发生反应的离子方程式为______， 【答案】 (4) (5) 【解析】 (4)由分析可知，正五价钒的含氧酸铵盐为 ，“煅烧”时反应的化学方程式为 ，故答案为： ； (5) 由 分 析 可 知 ， “ 还 原 ” 溶 液 中 的 时 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为； 3．Cr(Ⅵ)对A体具有致癌、致突变作用。铁氧体法(铁氧体是组成类似于Fe O 的复合氧 3 4 化物，其中部分Fe(Ⅲ)可被Cr(Ⅲ)等所代换)是目前处理Cr(Ⅵ)废水的常见方法之一，其工 艺流程如下： (2)铁氧体法处理含Cr O 废水的工艺流程中： 2 ①“反应槽”中发生反应的离子方程式为______。 【答案】Cr O +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O 2 2 【解析】 (2)①反应槽中，Cr O 在酸性条件下氧化Fe2+，生成Fe3+和Cr3+，根据Fe和Cr得失电子 2 守恒，用H+平衡电荷，则离子方程式为Cr O +6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H O。 2 2 4．氧锰八面体纳米棒(OMS-2)是一种新型的环保催化剂。用软锰矿和黄铁矿(主要成分分 别为MnO 、FeS)合成OMS-2的工艺流程如下： 2 2 金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Mn2＋ 开始沉淀的pH 2.2 7.5 8.8 完全沉淀的pH 3.2 9.O 10.8(3)生产过程中的原料KMnO 、KSO、MnSO ·H O按物质的量比1︰1︰5反应，产物中 4 2 2 8 4 2 硫元素全部以 的形式存在，该反应的离子方程式为___________。 【答案】 【解析】 (3)生产过程中的原料KMnO 、KSO、MnSO ▪H O按物质的量比1:1:5反应，产物中硫 4 2 2 8 4 2 元素全部以 的形式存在，Mn全部转化为Mn O ，根据质量守恒和电荷守恒，可写 12 19 出反应的化学方程式为2 +2 +10Mn2++11H O=Mn O ↓+4 +22H+。 2 12 19 5．草酸钴是一种重要的化工材料，广泛应用于有机合成。一种以铜钴矿粉(主要成分为 ，还含一定量 )为原料，生产草酸钴晶体( )的工艺流程 如下： 已知：①“浸出”液含有的离子主要有 、 、 、 、 ； ②草酸钴晶体难溶于水。 回答下列问题： (3)“氧化”过程中发生的主要反应的离子方程式为____________________。 【答案】 【解析】 (3)由流程梳理可知，“氧化”过程中，过氧化氢与亚铁离子发生氧化还原反应生成2Fe2 H O 2H O 2FeOOH4H 2 2 2 FeOOH ，反应的离子方程式为 ；“ 6．三氧化二镍是一种重要的电子元件材料、蓄电池材料。工业上利用含镍废料(以镍、铁、 钙、镁合金为主)制取草酸镍(NiC O·2H O)，再高温煅烧草酸镍制取三氧化二镍。已知草 2 4 2 酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。根据下列工艺流程示意图回答问题。 (5)NiC O·2H O高温煅烧制取三氧化二镍时会产生CO、CO、水蒸气等混合气体，发生 2 4 2 2 反应的化学方程式为___________。 【答案】2NiC O·2H O Ni O＋3CO↑＋CO↑＋4HO 2 4 2 2 3 2 2 【解析】 (5)NiC O·2H O高温煅烧生成三氧化二镍、CO、CO、水蒸气，根据得失电子守恒，发 2 4 2 2 生反应的化学方程式为2NiC O·2H O Ni O＋3CO↑＋CO↑＋4HO； 2 4 2 2 3 2 2 7．三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料，利用铜钴矿石制备 的工艺流程如 图所示。已知：铜钴矿石主要含有 、 、 ，其中还含有一定量的 、 和 等。请回答下列问题： (4)向“沉铜”后的滤液中加入 溶液，写出滤液中的金属离子与 反应的 离子方程式_______。 (6) 在空气中高温煅烧得到 的化学方程式是_______。 【答案】(4) (6) 【解析】 (4) “沉铜”后的滤液中含有Fe2+，向其中加入NaClO 溶液，NaClO 会将Fe2+氧化为 3 3 Fe3+，则根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可知滤液中的Fe2+与NaClO 反应的离子方 3 程式为：ClO -+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H O； 3 2 (6) 由题中可知CoC O•2H O在空气中高温煅烧得到Co O，CoC O 中Co的化合价为+2 2 4 2 2 3 2 4 价，生成Co O(Co的化合价为+3价)，化合价升高，说明空气中的O 作为氧化剂参与了 2 3 2 反应，而C O2-具有一定还原性也被O 氧化成CO，故产物分别为Co O 和CO，根据元 2 4 2 2 2 3 2素守恒，可推测出产物中还有HO生成。在根据电子守恒和原子守恒法，最终可得知反 2 应方程式为4CoC O·2H O+3O 2Co O+8CO +8H O； 2 4 2 2 2 3 2 2 【归纳总结】 工艺流程中的氧化还原方程式的书写方法 （1）细读题干寻找提纯对象，结合工艺流程示意图分析被提纯元素的存在形式及杂质的 去除情况。 （2）确定未知反应的反应物和生成物，根据题意分析溶液环境，配平氧化还原方程式。 二、实验探究中的氧化还原方程式的书写 1． （2018年全国Ⅰ卷）醋酸亚铬[(CH COO) Cr·H O］为砖红色晶体，难溶于冷水，易 3 2 2 溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作 还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验 装置如图所示，回答下列问题： （2）将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开 K1、K2，关闭K3。 ①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_________。 【答案】（2）①Zn＋2Cr3＋＝Zn2+＋2Cr2+ 【解析】（2）①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明Cr3＋被锌还原为Cr2＋，反应的离子方程式为Zn+2Cr3＋＝ Zn2＋+2Cr2＋；过量锌将CrCl全部还原成CrCl； 3 2 2．（2018年江苏卷）以Cl 、NaOH、(NH )CO（尿素）和SO 为原料可制备NH·H O 2 2 2 2 2 4 2 （水合肼）和无水NaSO ，其主要实验流程如下： 2 3 已知：①Cl+2OH− ClO−+Cl−+H O是放热反应。 2 2 ②NH·H O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N。 2 4 2 2 （1）步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl 与NaOH溶液反应生成NaClO 2 3 和NaCl，其离子方程式为____________________________________； 【答案】（1）3Cl+6OH− 5Cl−+ClO −+3H O 2 3 2 【解析】 （1）温度超过40℃，Cl 与NaOH溶液发生歧化反应生成NaClO、NaCl和HO，反应的化学方程式为 2 3 2 3Cl+6NaOH 5NaCl+NaClO+3HO，离子方程式为3Cl+6OH- 5Cl-+ClO-+3HO。 2 3 2 2 3 2 3． 和 是高中阶段最常见的两种氧化剂，经查阅资料 氧化能力强于 ， 能将 氧化。为了验证该结论，某学生设计了如下图所示的实验装置进行实验（夹持 装置略去），该学生利用高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气。请回答下列问题：（1）圆底烧瓶A中发生反应的化学方程式是_______________。 【答案】（1） 【解析】 （1）A是制取氯气的装置，其中高锰酸钾被还原为 。 4．（2）氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的 充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入 （两 端用夹子 夹好）。在一定温度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开 ,推动注射器活塞，使X中 ②反应的化学方程式为 ①Y管中 。 的气体缓慢充入Y管中 。将 注 射 器 活 塞 退 回 原处并同 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝 聚 定，待装置恢复到室温 打开 ③ 。 ④ 。 【答案】（2）①红棕色气体慢慢变浅 ② ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界大气压 【解析】 （2）由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用 将 还原生成 ，结合 实验条件可知反应为 ， 为红棕色气体，发生反应后变 成无色气体，因此现象为红棕色气体逐渐变浅。反应后气体分子数减少，Y管中的压强小 于外界大气压，因此产生倒吸现象。 5．（2019年北京卷）化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量（废水中不 含干扰测定的物质）。 Ⅰ．用已准确称量的KBrO 固体配制一定体积的a mol·L−1 KBrO 标准溶液； 3 3 Ⅱ．取v mL上述溶液，加入过量KBr，加HSO 酸化，溶液颜色呈棕黄色； 1 2 4 Ⅲ．向Ⅱ所得溶液中加入v mL废水； 2 Ⅳ．向Ⅲ中加入过量KI； Ⅴ．用b mol·L−1 NaSO标准溶液滴定Ⅳ中溶液至浅黄色时，滴加2滴淀粉溶液，继续滴定 2 2 3 至终点，共消耗NaSO溶液v mL。 2 2 3 3 已知：I+2Na SO=2NaI+ Na SO 2 2 2 3 2 4 6 NaSO和NaSO溶液颜色均为无色 2 2 3 2 4 6 （2）Ⅱ中发生反应的离子方程式是_______________________________。（2） +5Br-+6H+=3Br +3H O 2 2 氯苯（ ）是重要的化工原料，某同学通过查阅资料后设计了如图所示的装置制备 粗氯苯。（夹持装置及加热装置已省略） （1）若试剂Ⅰ为紫黑色固体，写出装置 A 中发生反应的离子方程式： ___________________。 【答案】（1） 6．.某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中 A、F分别为氨气和氯气的发 生装置,C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。 请回答下列问题: 3.装置F中发生反应的化学方程式是__________ 5.装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一。请写 出反应的化学方程式:__________ 【答案】3.5.3Cl+8NH=N +6NHCl 2 3 2 4 【解析】 3.F装置中发生 5.C中的反应物是NH 与Cl,产生的白烟是固体NH Cl,另一生成物是空气的主要成分N,反 3 2 4 2 应方程式为3Cl+8NH=N +6NHCl 2 3 2 4 【归纳总结】 （1）细读题干寻找实验目的，通读题目中从实验步骤中了解操作步骤，结合装置分析实 验过程，与实验目的相对应。 （2）根据题意确定反应物和生成物，结合溶液环境配平方程式，注意质量守恒、电子守 恒、电荷守恒。 【实战演练】 1．( )是一种氧化剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓 或浓 反应生成 以回收 。在回收过程中涉及如下化学反应： ① ； ② 。 下列有关叙述不正确的是 A．反应①中 是还原产物， 是氧化产物 B． 、 (浓)、 的氧化性由强到弱的顺序是 (浓) C．反应②中浓 既体现其酸性又体现强氧化性 D．反应①中每有 生成，转移电子数目为【答案】C 【解析】 A．反应①中氧化剂是 ，还原剂是 ，则 是还原产物， 是氧化产物，A正确。 B．同一个氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，反应①中氧化剂是 ，氧化产物是 ，反应②中氧化剂是浓硫酸，氧化产物是 ，所以氧化性： (浓) ，B正确。 C．反应②中浓 只体现其强氧化性，而不体现酸性，C错误。 D．反应①中每生成 转移 电子，则每有 生成，转移电子 ， 即转移电子数目为 ，D正确。 故选：C。 2．用Cu S、FeS处理酸性废水中的Cr O ，发生的反应如下： 2 2 反应①：Cu S+Cr O +H+→Cu2++SO +Cr3++H O(未配平) 2 2 2 反应②：FeS+Cr O +H+→Fe3++SO +Cr3++H O(未配平) 2 2 下列判断错误的是 A．反应①中还原剂与氧化剂的物质的量之比为3：5 B．用相同物质的量的Cu S和FeS处理Cr O 时，Cu S消耗更多Cr O 2 2 2 2 C．处理等物质的量的Cr O 时，反应①和②中消耗H+的物质的量相等 2 D．用FeS处理废水不仅可以除去Cr O ，还可吸附悬浮杂质 2【答案】C 【分析】 根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平两个方程式如下：反应①：3Cu S+5 2 +46H+=6Cu2++3 +10Cr3++23H O；反应②：6FeS+9 +78H+=6Fe3++6 +18Cr3+ 2 +39H O。 2 【解析】 A． 由分析知，还原剂所含元素化合价升高，失电子，氧化剂所含元素化合价降低，得 电子，则Cu S为还原剂， 为氧化剂，则反应①中还原剂与氧化剂的物质的量之比 2 为3:5，A正确； B． 1molCu S参与反应失去10mol电子，1molFeS参与反应失去9mol电子，根据得失电 2 子守恒可知，用相同物质的量的Cu S和FeS处理 时，Cu S消耗更多 ，B正 2 2 确； C． 由分析知，处理等物质的量的 时，反应①②中消耗H+的物质的量不等，C错 误； D． 用FeS处理废水不仅可以除去Cr O ，且该反应还可以生成Fe3+，Fe3+能水解生成 2 氢氧化铁胶体，其具有吸附性，可吸附悬浮杂质，D正确； 故选C。 3．硫酸根自由基( )是具有较高氧化还原电位的自由基，可以氧化很多物质。通常 利用分解过硫酸盐的方式产生硫酸根自由基。碱性条件下，过硫酸钠( 硫元素为+6价)活化Fe得到 和 ( 和 为具有强氧化性的自由基)，去除水体中 As(V)的机理模型如图所示。下列有关说法中正确的是 A． 中氧元素显-2价 B．与As(V)共沉淀时发生了氧化还原反应 C． 和Fe发生的反应为 D．强碱性条件下,溶液中的自由基主要为 【答案】D 【解析】 A． 中含过氧键，氧元素价态有-1价，选项A错误； B．与As(V)共沉淀时，没有元素发生化合价变化，选项B错误； C． 和Fe发生反应生成 和 ，反应为 ， 和 发生反应生成 和 ，反应为 ，选项C错 误； D．根据图示可知，强碱性条件下， ，故强碱性条件下，溶液中的自由基主要是 ，选项D正确。 答案选D。 4．实验室模拟工业回收碘水中的碘，其操作流程如下： 下列判断正确的是 A． 在 中的溶解度小于在 中的 B．②、③中涉及的分离操作分别为分液和过滤 C．②中 与足量 完全反应转移了 D．②中反应消耗的 和③中反应消耗的 的物质的量之比为 【答案】B 【分析】 根据已知，②中发生的反应是 ，③中发生的反应是 ； 【解析】 A．卤素在四氯化碳中溶解度大于水中溶解度，A错误； B．②是将四氯化碳与水溶液分离，二者互不相容，且为液态混合物，故是分液；③是将 固体与液体分离，故为过滤，B正确； C．由方程式可以看出，每 与足量 完全反应转移了 ，故 与足量 完全反应转移了 ，C错误； D．设②中消耗6mol氢氧化钠，则③中硫酸的物质的量为3mol（含有6mol氢离子），二 者之比是2:1，D错误； 答案选B。 5．五氟化锑( )是非常强的路易斯酸其酸性是纯硫酸的1500万倍。以某矿(主要成分 为 ，含有少量CuO、PbO、 等杂质)为原料制备 的工艺流程如图。 已知：I.CuS、PbS的 分别为 、 ； Ⅱ. 微溶于水、 难溶于水，它们均为两性氧化物；SbOCl难溶于水。 回答下列问题： (1)浸出时少量 转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化 为 ，该反应的离子方程式为___________， (3)“除砷”时， 转化为 ，该反应的离子方程式为___________ (5) 与 反应，首次实现了用化学方法制取 ，同时生成 和 ，化学反应方程式为___________， 【答案】 【解析】 (1)浸出时少量 转化为SbOCl，为“滤渣Ⅰ”的成分，加入氨水对其“除氯”转化 为 ，该反应的离子方程式为 ， (3)“除砷”时， 转化为 ，As3+被还原为As单质，则该反应的离子方程式为 。 (5) 与 反应制取 ，同时生成 和 ，根据得失电子守恒、元素守 恒配平该化学反应方程式为 ， 6．用含铬不锈钢废渣(含 、 、 、 等)制取 (铬绿)的工艺流 程如图所示： 回答下列问题：(2) 、KOH、 反应生成 的化学方程式为___________。 (5)“还原”时发生反应的离子方程式为___________。 【答案】 【解析】 (2) 失去 ， 、 得到 ，依据得失电子 数相等，配平得 ； (5) 得到 ， 失去 ，依据得失电子数相等，配 平得 ； 7．自然界中锰是含量较高的元素，分布在海洋深处与地壳中，它有多种化合价，如 KMnO (Ⅶ)、KMnO (Ⅵ)、MnO (Ⅳ)等具有氧化性，MnSO (Ⅱ)等具有还原性。 4 2 4 2 4 (1)工业上常用锰酸钾溶液电解制备高锰酸钾，写出离子方程式___。 【答案】2MnO +2H O 2MnO +2OH-+H ↑ 2 2 【解析】 (1)根据题意，电解锰酸钾溶液制备高锰酸钾，则阳极锰酸根失电子转化为高锰酸根，阴极水电离的氢离子得电子转化为氢气，反应的离子方程式为2MnO +2H O 2MnO 2 +2OH-+H ↑； 2 8．活性自由基HO 可有效除去废水中的苯酚等有机污染物。 (1)H O 在Fe O 催化剂表面产生HO 除去废水中的苯酚的原理如图-1所示。 2 2 3 4 ①酸性条件下，该催化过程中产生HO 的反应的离子方程式为___________。 (2)掺杂了Cr3+的Fe O 催化剂催化氧化原理如图-2所示。在Fe O 催化剂中掺杂少量 3 4 3 4 Cr3+，可提高催化效率，但浓度太高，反而会降低催化效率，其原因是___________。 (3)光催化氧化技术也可生成HO 降解有机污染物。其原理如图-3.光照时，价带失去电子 产生有强氧化性的空穴。价带上生成HO 的电极反应式为___________。 【答案】H+ +HO +Fe2+ = H O+Fe3+ + HO• H O−e− = H+ + HO• 2 2 2 2 【解析】 (1)①据图可知酸性环境中Fe2+被氧化为Fe3+，同时得到HO•，根据电子守恒和元素守恒可 得离子方程式为H+ +HO +Fe2+ = H O+Fe3+ + HO•； 2 2 2 (3)据图可知水分子在价带上失电子发生氧化反应，电极反应为HO−e− = H+ + HO•；光照 2 时，电子从价带跃迁至导带，O 在导带获得电子生成HO 或O •，最终转化为HO•。 2 2 2