2025屆高考化學大一輪復習講義第二章第5講氧化還原反應的計算及方程式的配平導學案學習目標1.深化對氧化還原反應本質(zhì)的理解，能熟練運用電子守恒思想解決氧化還原反應的相關(guān)計算。2.掌握氧化還原反應方程式（包括離子方程式）配平的基本方法和技巧，能準確配平常見的氧化還原反應方程式。3.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，提升化學計算的規(guī)范性和準確性。復習回顧在進入本講內(nèi)容之前，請同學們快速回顧以下氧化還原反應的基本概念：*氧化還原反應的特征：_________________________。*氧化還原反應的本質(zhì)：_________________________。*氧化劑：在反應中______電子（或電子對______），所含元素化合價______，發(fā)生______反應。*還原劑：在反應中______電子（或電子對______），所含元素化合價______，發(fā)生______反應。*化合價規(guī)則：在化合物中，各元素正負化合價的代數(shù)和為______；單質(zhì)中元素的化合價為______。一、氧化還原反應的計算氧化還原反應的計算核心是電子守恒，即氧化劑得電子總數(shù)等于還原劑失電子總數(shù)。這是解決氧化還原反應相關(guān)計算題的根本依據(jù)和常用方法。1.1電子守恒思想的應用在氧化還原反應中，氧化劑得到的電子總數(shù)=還原劑失去的電子總數(shù)。可表示為：n(氧化劑)×每個氧化劑分子得電子數(shù)=n(還原劑)×每個還原劑分子失電子數(shù)關(guān)鍵步驟：1.找出氧化劑、還原劑及其對應的還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物。2.確定它們在反應前后的化合價變化，從而得出每個氧化劑分子得電子數(shù)和每個還原劑分子失電子數(shù)。3.根據(jù)電子守恒列出關(guān)系式進行計算。常見計算類型：*計算氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比或質(zhì)量比。*計算反應中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目。*確定氧化產(chǎn)物或還原產(chǎn)物中元素的化合價。*結(jié)合化學方程式進行有關(guān)物質(zhì)的量的綜合計算。1.2典型例題分析例題1：在一定條件下，RO???和氟氣可發(fā)生如下反應：RO???+F?+2OH?=RO??+2F?+H?O。從而可知在RO???中，元素R的化合價是（）A.+4B.+5C.+6D.+7解析：本題可從電荷守恒和化合價變化兩個角度入手。方法一（電荷守恒）：根據(jù)反應前后離子所帶電荷總數(shù)相等。左邊：RO???所帶電荷為-n，F(xiàn)?不帶電，2OH?所帶電荷為-2，總電荷為-n-2。右邊：RO??所帶電荷為-1，2F?所帶電荷為-2，H?O不帶電，總電荷為-3。因此：-n-2=-3，解得n=1。設(shè)RO??中R的化合價為x，則x+(-2)×3=-1，解得x=+5。方法二（化合價升降）：F?是氧化劑，化合價由0降為-1，每個F?分子得2個電子（每個F原子得1個）。RO???是還原劑，R的化合價升高到RO??中的+7價。設(shè)RO???中R的化合價為x，則升高的價數(shù)為(7-x)。根據(jù)電子守恒：1×(7-x)=2×1（每個F?得2e?，參與反應的F?為1分子），解得x=+5。答案：B例題2：將16g銅與100mL一定濃度的硝酸反應，銅完全溶解，產(chǎn)生的NO和NO?混合氣體在標準狀況下的體積為5.6L。請計算：（1）混合氣體中NO和NO?的體積各為多少升？（2）待產(chǎn)生的氣體全部釋放后，向溶液中加入100mL5mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu2?全部轉(zhuǎn)化成沉淀，求原硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度。解析：（1）Cu與硝酸反應，Cu被氧化為Cu2?，失去電子；HNO?被還原為NO和NO?，得到電子。n(Cu)=16g÷64g/mol=0.25mol，Cu失去電子總數(shù)=0.25mol×2=0.5mol。設(shè)混合氣體中NO的物質(zhì)的量為amol，NO?的物質(zhì)的量為bmol。則有：a+b=5.6L÷22.4L/mol=0.25mol（氣體總物質(zhì)的量）NO??→NO，N化合價從+5降為+2，得3e?/mol；NO??→NO?，N化合價從+5降為+4，得1e?/mol。根據(jù)電子守恒：3a+b=0.5mol聯(lián)立方程解得：a=0.125mol，b=0.125mol。因此，V(NO)=0.125mol×22.4L/mol=2.8L，V(NO?)=2.8L。（2）原硝酸在反應中起兩個作用：酸性和氧化性。起酸性作用的HNO?轉(zhuǎn)化為Cu(NO?)?，其物質(zhì)的量=2n(Cu)=0.5mol。起氧化性作用的HNO?轉(zhuǎn)化為NO和NO?，其物質(zhì)的量=n(NO)+n(NO?)=0.25mol。反應后溶液中加入NaOH，恰好使Cu2?全部沉淀，此時溶液為NaNO?溶液。n(NaNO?)=n(NaOH)=0.1L×5mol/L=0.5mol。這部分NO??也是原硝酸中的一部分，且未參與氧化還原反應。因此，n(HNO?)總=起酸性作用的+起氧化性作用的=0.5mol+0.25mol=0.75mol？（思考：此處是否有更簡潔的方法？提示：利用N元素守恒。）另解（N元素守恒）：原硝酸中的N元素最終存在于NaNO?、NO和NO?中。n(HNO?)總=n(NaNO?)+n(NO)+n(NO?)=0.5mol+0.25mol=0.75mol。c(HNO?)=0.75mol÷0.1L=7.5mol/L。答案：（1）均為2.8L；（2）7.5mol/L。小結(jié)：得失電子守恒法解題步驟：1.找出氧化劑、還原劑及相應的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。2.找準一個原子或離子得失電子數(shù)（注意化學式中粒子的個數(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)×變價原子個數(shù)×化合價降低值=n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價升高值1.3課堂練習1.硫酸銨在強熱條件下分解，生成氨、二氧化硫、氮氣和水。反應中生成的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是（）A.1:3B.2:3C.1:1D.4:3二、氧化還原反應方程式的配平正確配平氧化還原反應方程式，是進行氧化還原反應相關(guān)計算的基礎(chǔ)。配平的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律和電子守恒定律（即化合價升降總數(shù)相等）。2.1配平原則1.電子守恒：氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)（即化合價升高總數(shù)=化合價降低總數(shù)）。2.質(zhì)量守恒：反應前后各元素的原子個數(shù)相等。3.電荷守恒：對于離子反應，反應前后離子所帶的總電荷數(shù)相等。2.2配平步驟（化合價升降法/電子得失法）以“一標、二找、三定、四平、五查”為主要步驟：1.“一標”——標化合價：標出反應前后變價元素的化合價。2.“二找”——找變化：找出反應前后元素化合價的變化值（升高值和降低值）。3.“三定”——定系數(shù)（關(guān)鍵）：根據(jù)化合價升降總數(shù)相等（電子守恒），確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學計量數(shù)。4.“四平”——配其他：用觀察法配平其他物質(zhì)的化學計量數(shù)，先配平除H、O以外的元素，再考慮H、O。對于離子方程式，還需考慮電荷守恒。5.“五查”——查守恒：檢查是否符合質(zhì)量守恒、電子守恒（化合價升降總數(shù)相等），若是離子反應還需檢查電荷守恒。2.3配平技巧與實例技巧1：基本型配平（元素化合價部分變化）例：配平Cu+HNO?(稀)—Cu(NO?)?+NO↑+H?O步驟：①標化合價：0價Cu→+2價Cu(NO?)?，升2價；+5價N→+2價NO，降3價。②找變化：Cu：0→+2，失2e?；N：+5→+2，得3e?。③定系數(shù)：最小公倍數(shù)為6。Cu失2e?×3，NO得3e?×2。因此，Cu、Cu(NO?)?前配3，NO前配2。3Cu+HNO?(稀)—3Cu(NO?)?+2NO↑+H?O④配其他：根據(jù)N守恒，HNO?一部分作氧化劑生成NO（2mol），一部分作酸生成Cu(NO?)?（3mol×2=6mol），共8molHNO?。再根據(jù)H守恒配H?O：8molHNO?含8molH，生成4molH?O。3Cu+8HNO?(稀)=3Cu(NO?)?+2NO↑+4H?O⑤查守恒：原子守恒、電子守恒（3×2=6，2×3=6）。技巧2：整體標價法（某些化合物中，多個同種原子的化合價同時變化，可整體考慮）例：配平S+KNO?+C—K?S+N?↑+CO?↑步驟：①標化合價：S(0)→K?S(-2)，降2價；N(+5)→N?(0)，每個N降5價，2個N共降10價；C(0)→CO?(+4)，升4價。②找變化：S和N的化合價均降低，可視為一個整體。S降2，2N降10，共降12價；C升4價。③定系數(shù)：升降最小公倍數(shù)12。因此，C升4×3，整體降12×1。故C、CO?前配3；S、KNO?、K?S、N?前配1、2、1、1（注意KNO?中N為2個）。S+2KNO?+3C—K?S+1N?↑+3CO?↑④配其他：觀察法，已配平。S+2KNO?+3C=K?S+N?↑+3CO?↑⑤查守恒：正確。技巧3：歧化反應與歸中反應的配平*歧化反應：同一元素的同一價態(tài)既升高又降低。如Cl?+NaOH—NaCl+NaClO+H?O*歸中反應：同一元素不同價態(tài)反應后變?yōu)橹虚g價態(tài)。如KClO?+HCl—KCl+Cl?↑+H?O配平關(guān)鍵：準確判斷化合價變化，找準氧化劑（化合價降低的）和還原劑（化合價升高的），再應用電子守恒。例（歸中反應）：配平KClO?+HCl—KCl+Cl?↑+H?O步驟：①標化合價：Cl：+5(KClO?)→0(Cl?)，降5價；Cl：-1(HCl)→0(Cl?)，升1價。②找變化：KClO?中Cl得5e?，HCl中Cl失1e?。③定系數(shù)：最小公倍數(shù)5。KClO?×1，HCl（作還原劑）×5。生成的Cl?中，5個Cl來自HCl（升價），1個Cl來自KClO?（降價），共6個Cl原子，即3分子Cl?。KClO?+5HCl(還原劑)+HCl(酸)—KCl+3Cl?↑+H?O④配其他：根據(jù)K守恒，KCl前配1。則HCl總數(shù)為5(還原劑)+1(酸)=6。根據(jù)H守恒，H?O前配3。KClO?+6HCl=KCl+3Cl?↑+3H?O⑤查守恒：正確。注意：HCl在此反應中既作還原劑又起酸的作用。技巧4：缺項配平通常缺項為H?O、H?、OH?等?？筛鶕?jù)質(zhì)量守恒（H、O原子守恒）和電荷守恒確定缺項物質(zhì)及其系數(shù)。例：配平MnO??+Fe2?+_____—Mn2?+Fe3?+_____步驟：①標化合價并分析：Mn：+7→+2，降5價；Fe：+2→+3，升1價。最小公倍數(shù)5，故MnO??配1，F(xiàn)e2?配5，Mn2?配1，F(xiàn)e3?配5。1MnO??+5Fe2?+_____—1Mn2?+5Fe3?+_____②電荷守恒初步判斷：左邊電荷：-1+5×(+2)+(缺項電荷)=+9+(缺項電荷)右邊電荷：+2+5×(+3)=+17假設(shè)溶液為酸性（常見MnO??作氧化劑的環(huán)境），缺項可能為H?（左邊）和H?O（右邊）。設(shè)左邊配xH?，右邊配yH?O。電荷守恒：+9+x=+17→x=8。H守恒：左邊8H?，右邊yH?O中有2yH，故2y=8→y=4。O守恒：左邊MnO??有4O，右邊H?O有4O，守恒。③寫出完整方程式：MnO??+5Fe2?+8H?=Mn2?+5Fe3?+4H?O④檢查：三守恒均滿足。2.4課堂練習2.配平下列化學方程式或離子方程式：（1）NH?+O?—NO+H?O（氨的催化氧化）（2）Cl?+NaOH—NaCl+NaClO?+H?O（歧化反應）（3）Cr?O?2?+I?+_____—Cr3?+I?+_____三、綜合應用與拓展氧化還原反應的計算與方程式配平是緊密相連的。許多計算題需