文档文本内容
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第05 讲 氧化还原反应方程式的配平与计算
目录
01 考情解码·命题预警.........................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................3
考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平.............................................................................3
知识点1 氧化还原反应方程式的配平................................................................................................................3
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写.......................................................................7
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平............................................................................................................8
思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写.................................................................................10
考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用..........................................................12
知识点1 计算原理.......................................................................................................................................................12
知识点2 守恒法解题的思维模型...........................................................................................................................12
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用.................................................................................12
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题.................................................................................................13
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用......................................................................................14
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................17
考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
氧化还原反应方程式的
书写与配平
选择题
安徽卷T6,3 分
安徽卷T12(B 项),3 分
1
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非选择题
安徽卷T15(3),3 分
氧化还原反应的计算方
法——电子守恒法
选择题
非选择题
安徽卷T6(C 项),3 分
安徽卷T11(D 项),3 分
安徽卷T15(6 项),3 分
考情分析:
1.从命
型和内容上看,
部分仍
安徽高考
点,因
是
穿整个高中化学的工具模型之一。
以
题题
题
这
为
热
为这
贯
试
形式考
基本概念原理及
算;以非
形式考
化学方程式
写与配平及在定量
中的数据
题
查
计
题
查
书
选择
选择
实验
理。
处
2.从命
思路上看,
题
(1)以
生活和生
中的化学反
背景
行考
,体
了化学知
在
中的
用,增
了考生
化学
实际
产
应为
进
查
现
识
实际
应
强
对
与生活
系的
;
识
联
认
(2)与
和化工流程
合
密:多在化工流程
或
合
中考
,如要求考生根据工
流程中的反
,
实验
结
紧
题
实验综
题
查
艺
应
写出相关的氧化
原反
方程式并
行配平,同
可能涉及相关
算,注重考
考生在具体情境中运用氧化
还
应
计
查
进
时
原反
原理分析和解决
的能力;
还
应
问题
(3)
合性增
:考
形式更加多
化,除
的配平
目外,
出
了如根据
目所
信息,判断反
中氧
综
强
查
样
传统
题
还
现
题
给
应
化
、
原
及其物
的量之比等
新
型,且与元素化合物、化学
等知
合更加
密,要求考生具
剂还
剂
质
创
题
实验
识结
紧
扎
的基
知
和
合运用能力。
备
实
础
识
综
随着新高考改革的推
,
更加注重
考生核心素养的考
。氧化
原反
方程式的配平与
算
目
预计
题
查
还
应
计
题
进试
对
可能会更加突出化学学科的特点,与
生
生活、科学研究等情境相
合,考
考生运用化学知
解决
实际
产
结
查
识
实
的能力,以及科学探究与
新意
等核心素养。
问题
识
际
创
复
程中要深入理解氧化
原反
的核心概念,包括氧化
、
原
、化合价升降、
子得失等之
的关
习过
还
应
剂还
剂
电
间
系,通
制概念
、表格等形式,梳理清楚
些概念及其相互
系;关注氧化
原反
与其他知
点的
还
应
识
过绘
图
这
联
综
合
用,如与化学平衡、
化学、
化学等的
合,通
,提高
合运用知
解决复
化学
的能
应
电
题
识
问题
热
结
过专
训练
综
杂
力。
复习目标:
1.掌握常
氧化
原反
见
还
应方程式的
写、
书
配平,能
合新情境
写“信息型”
结
书
氧化
原反
还
应方程式;
2.能利用得失
子守恒原理
行相关
算
电
进
计
。
2
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考点一 氧化还原反应方程式的书写与配平
知识点1 氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则
2.“五步骤”配平氧化还原反应方程式
氧化剂
还原剂
升高
种类
数目
总数
3
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得分速记
记住元素的价态
(1)记住元素的常见价态
氢H
物质
金属氢化物、NaBH4、LiAlH4
H2
H2O
价态
-1
0
+1
氧O
H2O
H2O2、Na2O2等
O2
OF2
-2
-1
0
+2
碳C
物质
CH4
C2H2
C
CO、HCN
H2C2O4
CO2、CO3
2-
价态
-4
-1
0
+2
+3
+4
硫S
物质
H2S
FeS2
S
S2O3
2-
SO2、SO3
2-
SO3、SO4
2-、S2O
价态
-2
-1
0
+2
+4
+6
氮N
物质
NH3、Li2NH、HCN、
CO(NH2)2
N2H4
N2
HNO
NO
HNO2
NO2
HNO3
价态
-3
-2
0
+1
+2
+3
+4
+5
氯Cl
物质
Cl-
Cl2
HClO
ClO
HClO2
ClO2
HClO3
HClO4
化合价
相等
质量
电荷
电子
4
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价态
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+7
碘I
物质
I-
I2
HIO
HIO2
I4O9
HIO3
HIO4、H5IO6
价态
-1
0
+1
+3
+3(1/4)
、
+5(3/4)
+5
+7
铜Cu
物质
Cu
Cu2O、Cu2S
Cu2O、Cu2+
价态
0
+1
+2
铁Fe
物质
Fe
FeO、Fe2+
Fe3O4
Fe2O3、Fe3+、CuFeS2
K2FeO4
价态
0
+2
+2
(
1/3
)、
+3
(
2/3
)
+3
+6
铬Cr
物质
Cr
Cr3+
K2CrO4、K2Cr2O7
价态
0
+3
+6
锰Mn
物质
Mn
Mn2+、
MnO
MnO(OH)
MnO2
K2MnO4
KMnO4
价态
0
+2
+3
+4
+6
+7
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价:
①CuFeS2:Cu
、
Fe
、
S ;②K2FeO4:Fe;③Li2NH、LiNH2、AlN:N;④Na2S2O3:S;⑤MO:M;
⑥C2O:C; ⑦HCN:C 、
N ;⑧CuH:Cu
、
H ;⑨FeO:Fe;⑩Si3N4:Si
、
N 。
3.常见配平方法
(1)正向配平法
适用范围:完全氧化还原反应或归中反应。
配平技巧:选择氧化剂、还原剂作为基准物质,从反应物手配平。
例如:配平化学方程式 H 2S + HN O3→S↓+ NO↑+ H 2O
第一步:标变价,
第二步:列得失,
第三步:求总数,从而确定氧化剂(或还原产物)和还原剂(或氧化产物)的化学计量数。
5
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故 H 2S的化学计量数为3, HN O3的化学计量数为2。
第四步:配系数,先配平变价元素,再利用原子守恒配平其他元素。
3 H 2S+2 HN O3=3 S↓+2 NO↑+ 4 H 2O
第五步:查守恒,其他原子在配平时相等,最后利用原子守恒来进行验证。
(2)逆向配平法
适用范围:部分氧化还原反应、分解反应、歧化反应。
配平技巧:选择氧化产物、还原产物作为基准物质,从生成物着手配平。
例如:配平化学方程式 S + KOH →K 2S + K 2SO3+ H 2O
第一步:先根据化合价升降总数相等确定生成物 K 2S和 K 2SO3的化学计量数为2 和1:
第二步:再根据一般步骤配平其他物质的化学计量数并检查:
(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平法
适用范围:某些反应物或生成物的化学式未写出(缺项),一般为水、酸或碱。。
配平技巧:根据质量,电荷,电子身三大守恒以及溶液酸碱性来
补充相应
的
物质
。
例如:配平化学方程式
第一步:根据一般步骤确定氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的化学计量数:
第二步:根据电荷守恒或溶液酸碱性确定未知物及其化学计量数:
得分速记
缺项型氧化还原反应方程式的配平补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
知识点2 “信息型”氧化还原反应(离子)方程式的书写
1.运用“证据→推理+表征→符号”思路书写信息型方程式的基本过程
6
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“读”信息证据
显性信息:文字或流程图明确给出的原料或产物
隐性信息:根据物质性质或信息推测出来的原料或产物
初步配平
推理
+
表征
写出主要反应物和生成物,根据守恒法配平
补充缺失并
配平方程式
从元素守恒角度分析缺失的元素,写出可能物质;从电荷守恒角度和环境可提供
的离子分析缺失的离子,并配平电荷
写方程式
符号写出规范的方程式
3.新情境下氧化还原反应方程式的书写步骤
【易错易混】离子方程式先使电荷守恒,一般用H+或者OH-调平电荷;补充H+或OH-总的原则是酸性溶液
中不能出现OH
- ,碱性溶液中不能出现H + (这也是离子方程式正误判断中的常设陷阱),具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,
右边加H+
左边加OH-,
右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,
右边加H2O
左边加H2O,
右边加OH-
得分速记
1)常见氧化剂及其还原产物
氧化剂
还原产物
氧化剂
还原产物
Cl2(X2)
Cl-(X-)
Fe3+
Fe2+
O2
H2O/ O2-
/ OH-
HNO3
NO2(浓)、
NO(稀)
酸性KMnO4
Mn2+
浓H2SO4
SO2
MnO2
Mn2+
H2O2(H+)
H2O
酸性K2Cr2O7
Cr3+
PbO2
Pb2+
HClO
Cl-
FeO4
2−(H+)
Fe3+
ClO3
-
Cl-
NaBiO3
Bi3+
7
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2)常见还原剂及其氧化产物
还原剂
氧化产物
还原剂
氧化产物
金属单质
金属离子
H2C2O4
CO2
Fe2+
Fe3+
H2S/S2-
S、SO2
SO2/SO3
2−
SO3、SO4
2−
HI/I-
I2
NH3
N2、NO
N2H4
N2
CO
CO2
H2O2
O2
考向1 考查考查氧化还原方程式的配平
例1 某反应体系中的物质有 NaOH、 Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。 下列方框中对应的物质
或有关叙述正确的是
A. Na2S4O6、H2O、Na2S2O3、Au2O、NaOH
B. Na2S2O3、NaOH、Na2S4O6、Au2O、H2O
C. Na2S2O3、H2O、Na2S4O6、Au2O、NaOH
D . 当1mol Au2O3 完全反应时,转移电子8 mol
【答案】C
【解析】Au2O3为反应物,则反应中Au2O3→Au2O,Au 的化合价由+3 变为+1 ,化合价总共降低2×2=4 价,
Na2S4O6中硫元素平均化合价为+2.5,Na2S2O3中硫元素平均化合价为+2,所以Na2S2O3为反应物,Na2S4O6
为生成物,由于2Na2S2O3→Na2S4O6 ,根据钠元素守恒可知 NaOH 是生成物,由氢元素守恒可知水是反
应
物
,
根
据
得
失
电
子
守
恒
配
平
反
应
的
化
学
方
程
式
:
A u2O3+ 4 N a2S2O3+2 H 2O = A u2O+2 N a2S4O6+ 4 NaOH,当 1mol Au2O3完全反应时,转移电子的
物质的量为4 mol,A、B、D 错误,C 正确。
【变式训练1·变载体】(2025·安徽·合肥·一模)五氧化二钒(V2O5)被广泛应用于钒电池、激
光晶体等行业。一种由钒渣(主要化学成分包括V2O5、FeO·V2O3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等)制备V2O5的流程
如下:
(2) “焙烧”时,FeO·V2O3转化为Fe2O3和Ca(VO3)2,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为
8
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。
【答案】4:5。
【解析】“焙烧”过程中Fe 元素化合价由+2 价变为+3 价、V 元素化合价由+3 价变为+5 价、O 元素化合价
由0 价变为-2 价,所以还原剂是FeO·V2O3、氧化剂是O2,每个FeO·V2O3失5 个电子而每个O2得4 个电
子,故还原剂与氧化剂的物质的量之比为4:5。
【变式训练2·变载体】配平下列方程式:
Ⅰ.正向配平类
(1)________HCl(浓)+________MnO2=====________Cl2↑+________MnCl2+________H2O
(2)__________Cu+__________HNO3(稀)===__________Cu(NO3)2+__________NO↑+________H2O
(3)________KI+________KIO3+________H2SO4===__________I2+__________K2SO4+________H2O
(4)________MnO+________H++________Cl-===__________Mn2++__________Cl2↑+________H2O
【答案】 (1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4 (3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2
5 8
Ⅱ.逆向配平类
(1)________S+________KOH===________K2S+________K2SO3+________H2O
(2)________P4+________KOH+________H2O===________K3PO4+________PH3↑
【答案】 (1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
Ⅲ.整体配平类
(1)________FeS2+________O2=====________Fe2O3+________SO2
(2)________P+________CuSO4+________H2O===________Cu3P+________H3PO4+________H2SO4
【答案】 (1)4 11 2 8 (2)11 15 24 5 6 15
Ⅳ.涉及有机物参与反应的配平。
(1)__________KClO3+__________H2C2O4+__________H2SO4===__________ClO2↑+________CO2↑+
________KHSO4+________H2O
(2)__________C2H6O+__________KMnO4+__________H2SO4===__________K2SO4+________MnSO4+
________CO2↑+________H2O
【答案】 (1)2 1 2 2 2 2 2 (2)5 12 18 6 12 10 33
Ⅴ.缺项配平类
(1)__________ClO-+__________Fe(OH)3+________===________Cl-+________FeO+________H2O
(2)________MnO+________H2O2+________===____________Mn2++____________O2↑+________H2O
(3)将NaBiO3固体(黄色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加热,溶液显紫色(Bi3+无色)。配平
该反应的离子方程式:
NaBiO3+Mn2++________===Na++Bi3++________+________
【答案】 (1)3 2 4OH- 3 2 5 (2)2 5 6H+ 2 5 8
(3)5 2 14 H+ 5 5 2 MnO 7 H2O
9
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思维建模 从氧化还原反应的配平技巧
①全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应物着手配平。
②自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。
③缺项配平法:先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷,一般加H+,生成物一
边加水;若反应物这边缺负电荷,一般加OH-,生成物一边加水,然后将两边电荷数配平。
④当方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
⑤当某反应物或生成物中同时有两种元素的化合价升高或降低时,以有两种元素化合价升高或降低的物质
为着手点,将化合价升降总数作为一个整体,再用一般方法进行配平。
考向2 考查“信息型”氧化还原反应方程式的书写
例2 (2024·安徽滁州·一模)稀土金属已成为发展尖端科学技术不可缺少的材料,我国稀土资源丰富,其
中铈(Ce)是稀土中丰度最高的元素,其在电子材料、催化剂等方面的应用非常广泛。以氟碳铈矿石(含
)为原料制备
的工艺流程可表示为:
【答案】(3)
2
【解析】氟碳铈矿CeFCO3 焙烧时和氧气反应生成CeO2、CeF4 和气体X 是CO2,化学方程式为:
,然后加入稀硫酸形成含Ce4+、
的溶液,加入有机萃取剂
萃取分液,取有机相用过氧化氢将Ce4+还原为
后反萃取得
,最终得
;据此解答小问3:
加入硫脲(
),将+4 价的Ce 还原为+3 价,硫脲和
反应的离子方程式为:
2
;
【变式训练1·变载体】(2025·安徽滁州·一模)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等
方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物)中富集回收得
到含锰高钴成品的工艺如下:
10
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(3)加入MnO2这一步反应的离子方程式为___________。
【答案】MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O
【解析】由题给信息可知,用硫酸处理湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物),
得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、SO4
2-等离子的溶液,Pb 的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4。过滤
后,滤液中加入MnO2,将Fe2+氧化为Fe3+。然后加入ZnO,调节溶液pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3。再
次过滤后,滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+;最后“氧化沉钴”加入强氧化剂KMnO4,将溶液
中的Co2+氧化为Co3+,Co3+形成Co(OH)3沉淀,而KMnO4被还原为MnO2。KMnO4还会与溶液中的Mn2+发
生归中反应生成MnO2,得到Co(OH)3和MnO2的混合物,“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4。
据此解答小问3:加入MnO2,MnO2将Fe2+ 氧化为Fe3+而MnO2被还原为Mn2+;结合溶液呈酸性得离子方
程式为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·淮北、淮南·一模)①VA 族元素及其化合物在生产生活中有着重要地
位,回答下列问题:(6)将难溶性的
加入到硫酸和硫酸锰的混合溶液中,溶液由无色变成紫红
色,同时得到
,写出该过程的离子反应方程式___________。
② 废催化剂中金属资源的回收利用可以降低生产成本。从某废催化剂(主要成分为
、
、
等)中回收
和
的流程如下:
回答下列问题:(5)“氧化”过程发生
离子反应方程式为___________。
【答案】①(6)
②
【解析】①溶液由无色变成紫红色,可知生成
,
转化为Bi3+,Mn 元素由+2 价上升到+7
价,Bi 元素由+5 价下降到+3 价,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为
。②“氧化”过程
将
氧化成
而自身被还原为
,根据化合价升降守恒、电荷守恒、元素守恒可确定反应的离子方程式为
。
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考点二 氧化还原反应的计算——电子守恒思想的应用
知识点1 计算原理
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的
电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开多步的反应过程,可不写化学方程式,不追究
中间反应过程,只要把物质分为初态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思考,便可迅速获得正
确结果。
知识点2 守恒法解题的思维模型
1.“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
2.“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的个数)。
3.“三列相等式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
知识点3 电子守恒在氧化还原反应计算中的常见应用
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失
电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产
物的有关计算等。
(1)直接计算反应物与产物或反应物与反应物之间的数量关系。
(2)对于多步连续的氧化还原反应则可根据“电子传递”,找出起始反应物与最终生成物之间的关系进
行计算,忽略反应过程。
(3)以转移电子守恒为核心,建立起“等价代换”,找出有关物质之间的关系进行计算等。
(4)多池串联时,流经各个电极上的电子数相等。
考向1 考查多元素之间得失电子守恒问题
例1
【环境保护与学科知识结合】(2025·安徽皖江名校)天然气因含有少量H₂S 等气体开采应
用受限,T.F 菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.8gCH₄ 中所含极性键数目为2NA
B.20gH₂¹⁶O 中所含质子数为10NA
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C.过程中每脱去1mol H₂S 转移电子的数目是2NA
D.总反应每消耗32gO₂ 理论上最多可生成32g S
【答案】D
【解析】A.8g CH₄ 的物质的量为0.5mol,1mol CH₄ 中含有4mol C—H 键,即含有极性键数目为2NA,故A 正
确;
B.20g H2
18O 的物质的量为1mol,1mol 中含有10mol 质子,即所含质子数为10NA,故B 正确;
C.过程1 中H₂S-S-2e-故过程1 中每脱去1mol H₂S 转移电子的数目是2NA,故C 正确;
D.该过程的总反应为:O₂+2H₂S=2S+2H₂O 因此每消耗32gO₂ 理论上最多可生成64g S,故D 错误;
【变式训练1·变考法】 现有24 mL 浓度为0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好与20 mL 浓度为0.02 mol·L-1
的K2Cr2O7溶液完全反应。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则Cr 元素在还原产物中的化合价
为( )
A.+2
B.+3
C.+4
D.+5
【答案】 B
【解析】题目中指出被还原的元素是Cr,则得电子的物质是K2Cr2O7,失电子的物质是Na2SO3,其中S 元
素的化合价从+4→+6,Cr 元素的化合价将从+6→+n。根据氧化还原反应中得失电子守恒可得0.05
mol·L-1×0.024 L×(6-4)=0.02 mol·L-1×0.020 L×2×(6-n),解得n=3。
【变式训练2·变载体】 Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO 氧化为Na2SO4,而NaClO 被还原为NaCl,若反
应中Na2Sx与NaClO 的物质的量之比为1∶16,则x 的值为 。
【答案】5
【解析】Na2 S
−2
x
x
→xNa2S
+6O4,NaCl
+1 O→NaCl
−1,由得失
子守恒得关系式
电
1×[6-(−2
x)]·x=16×2,解得x=5。
【结合实验设计】【变式训练3·变考法】(2025·安徽·黄山·模拟)下列实验方案设计、现象和
结论都正确的是
选项
方案设计
现象
结论
A
向30%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,加热一段时间后,再
加入银氨溶液
未出现银镜
蔗糖未水解
B
取少量菠菜叶研磨后加水搅拌,静置,取上层清液于试管
中,滴加
溶液
溶液未变红
菠菜叶中不含铁元
素
C
向等物质的量浓度的
和
混合溶液中滴加几滴
溶液,振荡
溶液颜色无明显
变化
结合
能力:
D
分别向盛有
酸性
和
酸性
的甲、乙两支试管中,加
乙试管中溶液紫
色消失快
反应物浓度越大,
反应速率越快
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入
溶液
【答案】C
【解析】A.蔗糖水解需在酸性条件下进行,水解产物为葡萄糖和果糖,但银镜反应需在碱性环境中进
行,未中和硫酸直接加入银氨溶液无法反应,因此未出现银镜不能证明蔗糖未水解,A 错误;
B.菠菜中的铁元素可能以Fe2+形式存在,而KSCN 仅能检测Fe3+,未变红只能说明不含Fe3+,不能推断铁
元素完全不存在,B 错误;
C.Fe3+与SCN-结合生成血红色Fe(SCN)3,若现象未显红色,说明Fe3+优先与F-结合形成更稳定
无色配
合物
,表明F-结合Fe3+的能力强于SCN-,现象与结论一致,C 正确;
D.
溶液和
溶液反应的化学方程式为:
,分别向盛有
酸
性
和
酸性
的甲、乙两支试管中,加入
溶液,
是过量的,溶液中颜色不会完全褪去,无法判断反应速率大小,D 错误;故选C
考向2 考查电子守恒法在多步反应计算中的应用
例1(2025·安徽·A10 联盟·高三摸底)硫是一种重要的非金属元素,硫元素主要以氢化物、硫化物、含氧
酸和含氧酸盐等形式广泛分布并循环于地球内部各圈层。硫及其化合物在工业生产中应用广泛,SO2可通
过黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧制备,也可通过加热无水硫酸钙、焦炭及二氧化硅来制取;SO2在V2O5催化
作用下与O₂ 反应生成SO3。利用空气催化氧化法可将电石浆(主要成分为CaO,含有S2-)转化为石膏
(CaSO4·2H2O),其过程如图:
关于“将电石浆转化为石膏”的过程及有关说法错误的是 ( )
A.沸点:H2O>H2S
B.CaSO4·2H2O 中含有离子键、共价键
C.过程I 中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
D.通过上述流程将0.15molS2-转化为
理论上共需要0.15molO₂
【答案】D
【解析】A.H₂O 分子能形成分子间氢键,H₂S 不能形成分子间氢键,则H₂O 的沸点高于H₂S,故A 正确;
B. CaSO₄·2H₂O 中钙离子和硫酸根之间为离子键,硫酸根、水分子中均含有共价键,CaSO₄·2H₂O 中含有
离子键、共价键,故B 正确;
C. 过程I 中氧化剂和还原剂分别是O₂、Mn(OH)₂ 对应的还原产物和氧化产物为H2O、MnO3
2-,根据氧化还
原反应得失电子守恒得氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2,故C 正确;
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D.硫元素的化合价由-2 价变成+6 价,S2-共失去0.15mol
8=1.2mol
✖
电子,转化为SO4
2-,理论上共需要O₂
的物质的量n(O₂)为1.2mol/4=0.3mol,故D 错误。
【多步骤反应流程机理图】【变式训练1·变载体】(2025·安徽·江南十校·联考)以铅精矿(含
PbS,Ag₂S 等)为主要原料可提取金属Pb 和Ag。
已知:①不同温度下PbCl₂ 的溶解度如下表所示:
PbCl
②
2为能溶于水的弱电解质,在含Cl-的溶液中存在平衡:
回答下列问题:
(2)”热浸”时,难溶的PbS 和Ag2S 转化为[PbCl4]2-和[AgCl2]-及单质硫。Ag2S“热浸”的离子方程式为
_____________________________________。消耗Fe3+的物质的量之比为2:3 时,溶解的PbS 和Ag2S 物质
的量之比为_________________________________________。
【答案】Ag2S+2Fe3++4Cl-=2[AgCl2]-+2Fe2++S; 2:3。
【解析】“热浸”时,Ag2S 和Fe3+发生氧化还原反应转化为[AgCl2]-及单质硫,反应中铁化合价由+3 变为
+2、硫化合价由-2 变为0,结合电子守恒,Ag2S“热浸”的离子方程式为Ag2S+2Fe3++4Cl-=2[AgCl2]-+2Fe2+
+S。
Ag2S 转化为[AgCl2]-及单质硫,PbS 转化为[PbCl4]2-及单质硫,都是-2 价硫被氧化为硫单质,结合电子守
恒、硫原子守恒,则消耗Fe3+的物质的量之比为2:3 时,溶解的PbS 和Ag2S 物质的量之比为2:3。
【变式训练2·变考法】(2025·安徽·黄山·毕业班质量检测)钛白粉(
)是一种性能优良、应用广泛的白
色颜料,工业上以钛铁矿精矿(主要成分为
,含少量
、
和
)为原料冶炼钛白粉的
流程如图所示。
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已知:酸解后,钛主要以
形式存在。室温条件下,在
的溶液中
会完全水解生成
沉淀。
回答下列问题:
(5)测定样品中
纯度:取
样品,在酸性条件下充分溶解,加入适量铝粉将
还原为
。过滤并洗涤,将所得滤液和洗涤液合并配制成
溶液。取
所配溶液于锥形瓶中,滴加几
滴
溶液,用
标准溶液滴定,将
转化成
,重复操作3 次,平
均消耗
标准溶液。
①该样品中
的质量分数是___________(保留2 位有效数字)。
【答案】 91%
【解析】钛铁矿精矿主要成分为
,含少量
、
和
。钛铁矿加碱溶浸,
、
和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠、硅酸钠,
和
与氢氧化钠不反应,过滤,滤渣中
含有
和
,用浓硫酸“酸解”滤渣,酸解液中主要含有
、Fe2+、Fe3+,加铁粉把Fe3+还原为
Fe2+,加纯碱调节pH 使
水解为
沉淀,过滤出
,
煅烧得
。
测定样品中
纯度:取
样品,在酸性条件下充分溶解,加入适量铝粉将
还原为
。过滤
并洗涤,将所得滤液和洗涤液合并配制成
溶液。取
所配溶液于锥形瓶中,滴加几滴
溶液,用
标准溶液滴定,将
转化成
,Ti 元素化合价由+3
升高为+4,Fe 元素化合价由+3 降低为+2,根据得失电子守恒得滴定关系式
~~
,根据
钛元素守恒,
~~
~~~
,n(
)=n[
]=
,
重复操作3 次,平均消耗
标准溶液。
①该样品中
的质量分数是
。
1.(2024·新课标卷,10)对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是
( )
A.试管壁上的银镜用稀硝酸清洗:Ag+2H++N O3
−
Ag++NO2↑+H2O
B.工业废水中的Pb2+用FeS 去除:Pb2++S2-
PbS↓
C.海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔:Br2+SO2+2H2O
2Br-+SO4
2−+4H+
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D.用草酸标准溶液测定高锰酸钾溶液的浓度:2MnO4
−+5C2O4
2−+16H+
2Mn2++10CO2↑+8H2O
【答案】 C
【解析】银与稀硝酸反应生成硝酸银、一氧化氮和水,该反应的离子方程式为3Ag+4H++NO3
−
3Ag+
+NO↑+2H2O,A 错误;FeS 为难溶物,在离子方程式中不拆分,反应的离子方程式为Pb2++FeS
PbS+Fe2+,B 错误;SO2具有还原性,海水提溴过程中将溴吹入SO2吸收塔时,Br2被还原为Br-,该反应的
离子方程式为Br2+SO2+2H2O
2Br-+SO4
2−+4H+,C 正确;H2C2O4属于弱酸,在书写离子方程式时不能拆
分,反应的离子方程式为2 MnO4
−+5H2C2O4+6H+
2Mn2++10CO2↑+8H2O,D 错误。
2.(2025·安徽卷,18)有机化合物C 和F 是制造特种工程塑料的两种重要单体,均可以苯为起始原料按
下列路线合成(部分反应步骤和条件略去):
回答下列问题:
(2)已知A→B 反应中还生成
和
,写出A→B 的化学方程式_______。
【
答
案
】
【解析】A→B 还会生成硫酸铵和硫酸锰,根据原子守恒,配平反应为
3.(2024·安徽卷,15)精炼铜产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au 等多种元素。研究人员设计了一种从铜
阳极泥中分离回收金和银的流程,如下图所示。
(6)“还原”步骤中,被氧化的N2H4与产物Au 的物质的量之比为 。
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【答案】(6)3∶4
【解析】还原步骤中, HAuCl4被还原为Au,Au 化合价由+3 价变为0 价,一个HAuCl4得3 个电子,N2H4
被氧化为N2,N 的化合价由-2 价变为0 价,一个N2H4 失4 个电子,根据得失电子守恒可知,被氧化的
N2H4与产物Au 的物质的量之比为3 4∶。
4.(2025·北京卷,16)铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。
(1)十九世纪,铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。
铅酸电池工作原理:
②放电时,产生a 库仑电量,消耗
的物质的量为_______
。已知:转移
电子所产生的电
量为96500 库仑。
④铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:
电极在
作用下产生的
可将
电极氧
化。
氧化
发生反应的化学方程式为_______。
【答案】(1)②.
.
④
【解析】②根据放电时的反应,每消耗1molH2SO4,转移1mol 电子;产生a 库伦电量,转移的电子为
,故消耗H2SO4的物质的量为
;
④Pb 在H2SO4 作用下与氧气反应,会生成PbSO4 和水,反应的化学方程式为:
。
5.(2025·山东卷,17)采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿(要含
及
等元素的氧化物)分离提取
等元素,工艺流程如下:
已知:该工艺条件下,
低温分解生成
,高温则完全分解为气体;
在
完全分解,其他金属硫酸盐分解温度均高于
。
回答下列问题:
(1)“低温焙烧”时金属氧化物均转化为硫酸盐。
与
反应转化为
时有
生
成,该反应的化学方程式为_______。“高温焙烧”温度为
,“水浸”所得滤渣主要成分除
外
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还含有_______(填化学式)。
【答案】(1)
Fe2O3、CaSO4
【解析】采用两段焙烧—水浸法从铁锰氧化矿中分离提取
等元素,加入硫酸铵低温焙烧,
金属氧化物均转化为硫酸盐,如硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴、硫酸钙等,产生的气体有氨气,氮气等,氨气
用稀硫酸吸收,得到硫酸铵溶液,得到的硫酸盐经
高温焙烧,只有硫酸铁发生了分解,产生三氧化
硫气体和氧化铁。低温焙烧,金属氧化物均转化为硫酸盐,二氧化锰与硫酸氢铵反应,转化为硫酸锰和氮
气
,
根
据
电
子
得
失
守
恒
可
知
还
有
氨
气
生
成
,
化
学
方
程
式
为
:
;根据已知条件,高温焙烧的温度为
650℃,只有硫酸铁发生分解,生成三氧化硫气体和氧化铁,二氧化硅,氧化铁,硫酸钙等在水中溶解度
都较小,所以“水浸”所得滤渣的主要成分除了SiO2外还含有,Fe2O3、CaSO4;
6.(2025·河北卷,16) 铬盐产品广泛应用于化工、医药、印染等领域。通过闭环生产工艺将铬铁矿转化
为重铬酸钾同时回收利用钾资源,可实现绿色化学的目标。过程如下:
已知:铬铁矿主要成分是
。
回答下列问题:
(2)煅烧工序中
反应生成
的化学方程式:_______。
(6)补全还原、分离工序中发生反应的化学方程式_______。
【答案】(2)
(6)
【解析】
【分析】铬铁矿主要成分是
,与过量KOH 在空气中煅烧,生
成
、Fe2O3 、MgO ,
;通入
/CO2 浸取,生成
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,
、MgO 不反应,故滤渣Ⅰ为:
,
、MgO,通过蒸
发浓缩、冷却结晶、过滤分离出
固体,滤液Ⅰ中含有
;将
中加水溶解,并通入过
量CO2酸化,将
转化为
,同时副产物
生成,将
与
分离,滤
液Ⅱ的主要溶质为
;
做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的
还原为
,自身转化
为
进入滤渣Ⅱ,KOH 进一步处理得
,循环使用,据此分析;
煅烧工序中
与过量KOH、空气中氧气反应生成
、Fe2O3、
,根据得失电子守
恒,原子守恒,化学方程式:
;
做还原剂,将滤液Ⅰ中剩余的
还原为
,自身转化为
,铁元素由0 价升
高到+3 价,Cr 由+6 价降低到+3 价,根据得失电子守恒,原子守恒,化学方程式:
。
7.(2025·广东卷,16) 我国是金属材料生产大国,绿色生产是必由之路。一种从多金属精矿中提取
Fe、Cu、Ni 等并探究新型绿色冶铁方法的工艺如下。
已知:多金属精矿中主要含有Fe、Al、Cu、Ni、O 等元素。
氢氧化物
(2)“高压加热”时,生成
的离子方程式为:_______。
【答案】(2)4Fe2++O2+4H2O
2Fe2O3↓+8H+
【解析】由于通入
“酸浸”,故浸取液中不含有
,“高压加热”时,Fe2+在酸性条件下被氧化为
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,离子方程式为:4Fe2++O2+4H2O
2Fe2O3↓+8H+;
8.(2025·河南卷,15)一种从预处理得到的贵金属合金粉[主要成分为
、
(铑)、
,含有少量
]中尽可能回收铑的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)已知“酸溶2”中
转化为
,则生成该物质的化学方程式为_______;“滤渣”的主要成
分是_______(填化学式)。
(3)“沉铑”中得到的沉淀经“灼烧”后分解成铑单质,但夹杂少量
和
,则“高温还原”
中发生反应的化学方程式为_______。
【答案】(2)
SiO2
(3)
、
【解析】贵金属合金粉[主要成分为
、
(铑)、
,含有少量
]中尽可能回收铑的工艺流程中,
加入浓盐酸溶解其中Fe,过滤后实现分离,再向滤渣中加入王水(浓盐酸与浓硝酸混合酸)氧化溶解Rh,
转化为
,Pt 转化为相关可溶物,SiO2不溶,过滤后进行分离;煮沸滤液除去盐酸、硝酸,
再加入浓盐酸、DETA 将部分铑元素沉淀,过滤后,滤渣进行灼烧分解为Rh、
和
,再用H2
进行高温还原得到铑单质,向滤液中加入NH4Cl 将铂元素相关化合物转化为沉淀除去,加入SnCl2将
(III)转化为
,再加入Zn 进行还原,生成Rh,由于Zn 过量有剩余,加入浓盐酸溶解过量
的Zn,实现Zn 与Rh 分离,过滤获得铑粉,以此分析解答。
“酸溶2”中
转化为
,Rh 元素化合价由0 升高至+3,HNO3中N 元素化合价由+5 降低至
+3,结合化合价升降守恒以及原子守恒可知反应化学方程式为
;由上述分析可知该过程中滤渣的主要成分为SiO2。
“高温还原”过程中,
和
均被H2还原为Rh,Rh 元素化合价均由+3 降低至0,根据化合价
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升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为
、
。
9.(2023·全国乙卷,27)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3,含有少
量Si、Fe、Ni、Al 等元素)制备LiMn2O4的流程如下:
已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题:
(5)在电解槽中,发生电解反应的离子方程式为________________________________。
随着电解反应进行,为保持电解液成分稳定,应不断_________________。电解废液可在反应器中循环利
用。
(6)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是_____________________________。
【答案】(5)Mn2++2H2O=====H2↑+MnO2↓+2H+ 加水
(6)2Li2CO3+8MnO2=====4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解析】(5)在电解槽中,Mn2+发生反应生成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++2H2O=====H2↑+
MnO2↓+2H+;该反应中消耗水生成H2SO4,需要加入水以保持电解液成分的稳定。
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