第5講氧化還原反應(yīng)方程式的配平和計(jì)算1.(2023·北京卷，12,3分)離子化合物Na2O2和CaH2與水的反應(yīng)分別為①2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；②CaH2＋2H2O=Ca(OH)2＋2H2↑。下列說法正確的是()A．Na2O2、CaH2中均有非極性共價(jià)鍵B．①中水發(fā)生氧化反應(yīng)，②中水發(fā)生還原反應(yīng)C．Na2O2中陰、陽離子個(gè)數(shù)比為1∶2，CaH2中陰、陽離子個(gè)數(shù)比為2∶1D．當(dāng)反應(yīng)①和②中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同時(shí)，產(chǎn)生的O2和H2的物質(zhì)的量相同[答案]C[解析]Na2O2的電子式為，含有離子鍵和O—O非極性共價(jià)鍵，陰、陽離子個(gè)數(shù)比為1∶2；CaH2的電子式為[H∶]－Ca2＋[∶H]－，只含有離子鍵，陰、陽離子個(gè)數(shù)比為2∶1，A錯(cuò)誤，C正確；①中過氧化鈉既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)，水中各元素的化合價(jià)不發(fā)生變化；②中水中氫元素的化合價(jià)從＋1→0，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；反應(yīng)①中轉(zhuǎn)移2mole－生成1molO2，反應(yīng)②中轉(zhuǎn)移2mole－生成2molH2，故①和②中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同時(shí)，產(chǎn)生O2和H2的物質(zhì)的量不相同，D錯(cuò)誤。2．(2023·湖南卷，10,3分)油畫創(chuàng)作通常需要用到多種無機(jī)顏料。研究發(fā)現(xiàn)，在不同的空氣濕度和光照條件下，顏料雌黃(As2S3)褪色的主要原因是發(fā)生了以下兩種化學(xué)反應(yīng)：下列說法正確的是()A．S2Oeq\o\al(2－,3)和SOeq\o\al(2－,4)的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形B．反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ中，元素As和S都被氧化C．反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ中，參加反應(yīng)的eq\f(nO2,nH2O)：Ⅰ<ⅡD．反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ中，氧化1molAs2S3轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為3∶7[答案]D[解析]SOeq\o\al(2－,4)中S原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為eq\f(1,2)×(6＋2－2×4)＝0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4＋0＝4，故SOeq\o\al(2－,4)的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，而S2Oeq\o\al(2－,3)相當(dāng)于是將SOeq\o\al(2－,4)中的1個(gè)O原子替換為1個(gè)S原子，故其空間結(jié)構(gòu)為四面體形，而非正四面體形，A不正確；反應(yīng)Ⅰ中只有S元素被氧化，B不正確；反應(yīng)Ⅰ為2As2S3＋6O2＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(紫外光))2As2O3＋3H2S2O3，反應(yīng)Ⅱ?yàn)锳s2S3＋7O2＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(自然光))2H3AsO4＋3H2SO4，參加反應(yīng)的eq\f(nO2,nH2O)：Ⅰ>Ⅱ，C不正確；氧化1molAs2S3，反應(yīng)Ⅰ轉(zhuǎn)移12mole－，反應(yīng)Ⅱ轉(zhuǎn)移28mole－，轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比為3∶7，D正確。3．(2022·山東卷，8,2分)實(shí)驗(yàn)室制備KMnO4過程為①高溫下在熔融強(qiáng)堿性介質(zhì)中用KClO3氧化MnO2制備K2MnO4；②水溶后冷卻，調(diào)溶液pH至弱堿性，K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2；③減壓過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，再減壓過濾得KMnO4。下列說法正確的是()A．①中用瓷坩堝作反應(yīng)器B．①中用NaOH作強(qiáng)堿性介質(zhì)C．②中K2MnO4只體現(xiàn)氧化性D．MnO2轉(zhuǎn)化為KMnO4的理論轉(zhuǎn)化率約為66.7%[答案]D[解析]在熔融狀態(tài)下強(qiáng)堿性介質(zhì)會(huì)與瓷坩堝中的成分(SiO2)反應(yīng)，不能用瓷坩堝作反應(yīng)器；用NaOH作強(qiáng)堿性介質(zhì)，產(chǎn)物中會(huì)混有NaMnO4，應(yīng)用KOH作強(qiáng)堿性介質(zhì)；K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成KMnO4和MnO2，既體現(xiàn)氧化性又體現(xiàn)還原性；根據(jù)得失電子守恒，K2MnO4發(fā)生歧化反應(yīng)生成的KMnO4和MnO2物質(zhì)的量之比為2∶1，①中MnO2中Mn元素全部轉(zhuǎn)化為K2MnO4，由②可得①中MnO2中的Mn元素有eq\f(2,3)轉(zhuǎn)化為KMnO4，則MnO2轉(zhuǎn)化為KMnO4的理論轉(zhuǎn)化率約為66.7%；綜上所述可知選D。4．(2022·遼寧卷，17節(jié)選)取2.50gH2O2產(chǎn)品，加蒸餾水定容至100mL搖勻，取20.00mL置于錐形瓶中，用0.0500mol·L－1酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。平行滴定三次，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積分別為19.98mL、20.90mL、20.02mL。假設(shè)其他雜質(zhì)不干擾結(jié)果，產(chǎn)品中H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。[答案]17%[解析]滴定反應(yīng)中，MnOeq\o\al(－,4)→Mn2＋，Mn元素由＋7價(jià)降低到＋2價(jià)，H2O2→O2，O元素由－1價(jià)升高到0價(jià)，根據(jù)得失電子守恒可得關(guān)系式：2KMnO4～5H2O2。三組數(shù)據(jù)中20.90mL偏差較大，應(yīng)舍去，故消耗酸性KMnO4溶液的平均體積為20.00mL，則H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(20.00×10－3L×0.0500mol·L－1×\f(5,2)×\f(100mL,20.00mL)×34g·mol－1,2.50g)×100%＝17%。5．(2022·山東卷，18節(jié)選)現(xiàn)有含少量雜質(zhì)的FeCl2·nH2O，為測定n值進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)Ⅰ：稱取m1g樣品，用足量稀硫酸溶解后，用cmol·L－1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2＋達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗VmL(滴定過程中Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋，Cl－不反應(yīng))。實(shí)驗(yàn)Ⅱ：另取m1g樣品，利用上述裝置與足量SOCl2反應(yīng)后(已知SOCl2遇水極易反應(yīng)生成兩種酸性氣體)，固體質(zhì)量為m2g。則n＝____________；下列情況會(huì)導(dǎo)致n測量值偏小的是________(填字母)。A．樣品中含少量FeO雜質(zhì)B．樣品與SOCl2反應(yīng)時(shí)失水不充分C．實(shí)驗(yàn)Ⅰ中，稱重后樣品發(fā)生了潮解D．滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成[答案]eq\f(1000m1－m2,108cV)AB[解析]滴定過程中Cr2Oeq\o\al(2－,7)將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被還原成Cr3＋，根據(jù)得失電子守恒可知，m1g樣品中n(FeCl2)＝6n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝6cV×10－3mol。m1g樣品中結(jié)晶水的質(zhì)量為(m1－m2)g，結(jié)晶水的物質(zhì)的量為eq\f(m1－m2,18)mol，則有n(FeCl2)∶n(H2O)＝1∶n＝(6cV×10－3mol)∶eq\f(m1－m2,18)mol，解得n＝eq\f(1000m1－m2,108cV)。樣品中含少量FeO雜質(zhì)，溶于稀硫酸后生成Fe2＋，導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏大，使n的測量值偏小，A正確；樣品與SOCl2反應(yīng)時(shí)失水不充分，則m2偏大，使n的測量值偏小，B正確；實(shí)驗(yàn)Ⅰ稱重后樣品發(fā)生了潮解，樣品的質(zhì)量不變，消耗的K2Cr2O7溶液的體積V不變，使n的測量值不變，C錯(cuò)誤；滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡生成，導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積V偏小，使n的測量值偏大，D錯(cuò)誤。本講要點(diǎn)速記：1．易混的三個(gè)守恒關(guān)系氧化還原反應(yīng)中離子方程式的配平，先得失電子守恒，再電荷守恒，最后質(zhì)量守恒。2．方程式配平步驟：標(biāo)變價(jià)、列變化、求總數(shù)、配系數(shù)、查守恒。3．配平氧化還原反應(yīng)方程式的兩種常用方法4．競爭型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫步驟例：將Cl2緩緩?fù)ㄈ隖eBr2溶液中5．氧化還原反應(yīng)型離子方程式的書寫流程(1)找出反應(yīng)粒子：通過氧化還原反應(yīng)中元素價(jià)態(tài)的變化，找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的微粒。(2)正確預(yù)測產(chǎn)物：依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律確定氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。(3)配平變價(jià)微粒：應(yīng)用最小公倍數(shù)法確定得失電子的數(shù)目，配平含變價(jià)元素的相關(guān)物質(zhì)。(4)確定缺項(xiàng)物質(zhì)：根據(jù)溶液酸堿性及電荷守恒確定缺項(xiàng)物質(zhì)是H2O、OH－還是H＋。(5)整體元素配平：通過觀察法確定所有物質(zhì)的化學(xué)計(jì)