氧化还原反应(上)

氧化还原反应一、氧化还原反应方程式的配平 根据实验事实配平氧化还原反应的方程式。配平可按两步讨论，即首先是电子得失总数相等，和 而后按物质守恒凑平。举例如下：【例 1】配平K CrO + FeSO + H SO K SO + Cr (SO ) +Fe(SO ) +H O 方程式。2 2 7 4 2 4 2 4 2 4 3 4 3 2【例2】在中性条件下，K MnO + H O KMnO + MnO + KOH反应方程式的配平。2 4 2 4 2许多在水溶液中的氧化还原反应，在按得失电子总数相等后，可按反应物和生成物比较02一有余 或缺来凑平。表2-1氧化剂、还原剂及其产物间02一多或少的配平原则反应物方面多“ O2-”实例酸性 近中性碱性“ O2- + 2H+ = H O2“ O2- + H O = 2OH-2“ O2- + H O = 2OH-MnO- + 5Fe2+ + 8H + = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H O422MnO- + 3SO2- + H O = 2MnO + 3SO2- + 2OH-432242MnO2- + ClO- + H O = 2MnO- + Cl- + 2OH-反应物方面缺“O2- ”424实例酸性 近中性碱性H O = “ O2- +2H+2H O = “ O2- +2H+22OH-= “ O2- + H O6MnO- + 10Cr3+ + 11H O = 6Mn2+ + 5Cr O2- + 22H+42272MnO- + 3Mn2+ + 2H O = 5MnO + 4H+4223Cl + 6OH- = ClO- + 5C1- + 3H O*水液中的H+、H O能和“O2- ”结合；水液中H O、OH-能提供“O2- ”。22【例3】配平P + CuSO + H O CuP + H PO + H SO 方程式。 4233424二、氧化还原反应方程式的推断 自主招生中氧化还原方程式配平的原理与中学化学的完全相同，但难度较大，这是由于自主招生 中的化学方程式经常是“缺胳膊断腿”的给出的反应物和生成物常常不完整要求应试人利用 试题的信息和中学化学里学到的元素化合物知识“填空补缺”，可见，自主招生方程式配平难就难在： 应试者必须很好的掌握中学化学学过的元素化合物的基础知识和有关氧化还原的基本概念及概念体 系，还必须能够灵活应用中学化学知识理解试题给出的信息。例 4】将高锰酸钾溶液滴入 NaOH 溶液微热，得到透明的绿色溶液，可写出怎样的化学方程式？分析与归纳】解此题最好先做实验，观察现象，取得经验。此题用现象得到绿色透明溶液来暗示反应产物之一一一MnO2-，可见锰酸根呈绿色是本题的必备知识基础。锰酸根呈绿4色在中学化学中是出现过的：初中化学中通过加热高锰酸钾固体制取氧气，产物之一 是锰酸根，若读者确实做过该实验，实验后洗涤试管时可看到溶解锰酸根的洗涤水呈 绿色。当然，这只是化学课程中的一个细节，读都不一定记得住。但此题可以考察读 者是否做过实验，对实验中发生的现象是否注意。作为一个优秀中学生，应该有做实 验并对实验中出现的未知现象十分好奇并通过询问留下美好印象的素质。在此基础上， 我们就必然要问：还原高锰酸根的还原剂是什么？从溶液的组成看，除了 02-别无它 物。又根据基本知识可以得知，02-在反应中将被高锰酸根氧化，氧化产物除氧气外 别无它物（为什么不会是过氧化氢？ ）。因此可以写出：4MnO - + 202- 4MnO 2- + 0 f442考虑到02-在水中不能大量存在，应改写为0H-或H2O，由于该反应是在碱性溶液里 发生的，若反应物为水，产物中将出现H +，与碱性溶液矛盾，因此只能取反应物为0H-。4MnO - + 40H 4MnO2- + 2H 0 + 0 f4422此题是“缺胳膊断腿”的自主招生方程式试题的典型例子。“填空补齐”需要灵活应用中学化学的 知识。若无绿色物质是锰酸根，又不知道如何根据溶液的组成寻找还原剂，此题将不得解。又需指出 通常这类反应写成离子方程式较好，除非试题特别注明需要写“化学方程式”。若此式写“化学方程式”， 将麻烦得多，因为加入溶液的是氢氧化钠不是氢氧化钾，化学方程式需写成：4KMn0 + 4NaOH 2K Mn0 + 2Na Mn0 + 2H 0 + 0 f4 2 4 2 4 2 2【你5】(2010.北大)在发烟硝酸H2S04S03中，2mol I2和3mol I205生成I2(S04)3, I2(S04)3溶于水生成 【2和I204，写出以上两个方程式。【例6】（2010.北大）测定溶液中厂的方法，当厂太少时可用增大倍数的方法，第一种：用氯气将厂氧化 为HI03，后除去多余氯气，用KI还原HI03后测定厂的量；第二种：用I04将厂氧化为I03, 加入一种物质阻止I04和厂反应，用KI还原I03-后测定厂的量。问以上两种方法分别将厂扩 大了多少倍？43例 7】 Na S0 受热发生歧化反应，若歧化完全，在产物的水溶液中加稀硫酸不会产生沉淀。歧化产23物的水溶液的碱性明显比Na SO强。写出该歧化反应方程式。23【例8】汞与次氯酸（摩尔比1：1）发生反应，得到2种反应产物，其一是水。该反应的方程式为;反应得到的含汞产物的中文名称为【例9】（09北大）已知NHA（A为酸根）受热分解是质子转移，若A为氧化性酸根，分解时还有氧化还 4原反应。试写出NH NO、（NH ） Cr O，NH MnO分解的化学方程式。4 2 4 2 2 7 4 4【例10】取两份固态KMnO加热，一份在180C时失重10.0%，另一份在200C时失重15.0%.请写出 4这两个温度下的热分解反应的方程式。【例11】保险粉是Na SO的工业俗名，它的年产量高达30万吨，是产量最大的人造无机盐之一，广2 2 4泛应用于矿物浮选、染料合成、造纸、医学等工业部门.生产保险粉的方法之一是：先将甲酸 与溶于甲醇的水的混合溶剂里的NaOH混合，再通入SO气体，就得到保险粉。请回答：2写出甲酸法生产保险粉的化学方程式。你认为此法中甲醇的作用是什么？保险粉的用途之一是除去中性或碱性废水里的CrO2-离子，请写出配平的离子方程式.4总结】物质在碱中发生歧化反应的机会要大一些，负价的中间价也可以发生自氧化还原反应（H OH O +丄。）。最高价只能当氧化剂；最低价只能当还原剂；中间价态既能当氧化剂,2 2 2 2 2 又能当还原剂，还能发生自氧化还原反应（注意反应条件：加热、碱中、酸中）。三、氧化性、还原性强弱的判断1根据金属活泼性判断；2根据非金属活泼性判断；3根据氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物判断4根据氧化同一物质得到的氧化产物价态高低判断；5根据反应条件的难易判断；6根据电极电势判断。【例 12】已知某温度时发生如下三个反应： C + CO 2CO ；2 C + H OCO + H ；22 CO + H OCO + H。2 2 2由此可以判断，在该温度下， CACOCH2C CH COCO、 H 的还原性强弱顺序是（2BCCOH2D COH C22例 13】工业上从含 Se 的废料中提取硒的方法，是用硫酸和硝酸钠处理废料，获得亚硒酸和少量硒酸，再与盐酸共热，硒酸转化为亚硒酸：2HC1 + H SeO H SeO + Cl + 2H O。最后通入足量 2 4 2 3 2 2 的二氧化硫，析出单质硒。据此判断正确的是()A.氧化性：H SeO ClB.氧化性：H SeO SOD.析出 lmolSe 需 ImolSO2 2 2练习：1.配平KMnO和HO 之间的化学反应方程式MnO -+ H O + H + Mn2 + O + H O4 2 2 4 2 2 2 22.最近我国某高校一研究小组将0.383 g AgCl、0.168 gSe和0.21g NaOH装入充满蒸馏水的反应釜中 加热到115C, 10小时后冷至室温，用水洗净可溶物后，得到难溶于水的金属色晶体A。现代物理 方法证实A由银和硒两种元素组成，Se的质量几近原料的2/3； A的理论产量为0.39 g。写出合成 A的化学方程式，标明A是什么？3. 舞台上产生烟幕的方法很多，其中一种方法是在硝酸铵上覆盖一些锌粉，温热之，再加几滴水，即 产生大量烟。已知参加反应的NH NO和Zn物质的量之比为1：1。43写出该反应的方程式。烟主要由组成。若不加水，是否有其他方法令反应进行？若有，写出方法。有趣的是，若硝酸铵和锌粉潮湿，或滴加的水过多，实验又会失败。分析原因。4. 世界环保联盟全面禁止在自来水中加氯，取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂ClO。ClO是一种 22黄绿色有刺激性气味的气体，熔点-59C，沸点11.0C。少量的ClO可用饱和草酸(HCO )溶液与22 2 4KClO粉末在60C时反应制得。3画出实验装置(制备、收集、尾气处理)简图。 写出制备和尾气处理中的反应方程式。ClO为高效低毒的消毒剂，其消毒的效率是等物质的量Cl的倍。 22新型自来水消毒剂ClO可由KClO在HSO存在下与甲醇反应制备。写出化学反应方程式。2 324欧洲一些国家用NaClO氧化浓盐酸来制取ClO，同时有Cl生成，且Cl的体积为ClO的1。3 22224写出化学反应方程式。5.（1）航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料。加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促 使混合物中另一种燃料分解。m mol高氯酸铵分解时除产生2m mol水蒸气和m mol氧气外，其他 组成元素均以单质形式放出，因而产生巨大的推动力。写出其中涉及的化学方程式。作为火箭燃料的重要氧载体，高氯酸铵在高压、450C的条件下迅速分解生成水蒸气、氮气、氯 化氢和氧气。 写出此反应的化学方程式。 反应中生成的氧化物与还原产物的物质的量之比是，每分解1 mol高氯酸铵，转移的电子数目 是。6.据报道， 2002年某市一辆满载砒霜的大货车翻下山坡，少量砒霜散落河水中。有关部门紧急采取措施。已知砒霜的化学式为As O，剧毒，在低温下微溶于水，溶于水后生成亚砷酸，亚砷酸为三元 23弱酸。请回答下列问题： 1有关部门采取措施中加入一种物质，这种物质是（写名称），写出与亚砷酸在水中反应的化学方程 式。古时候确定人是否是砒霜中毒死亡。常用马氏试砷法，其原理是：在含砒霜的物质中加入Zn和 稀HSO，得到一种气体A；加热A,在试管中得到砷镜。写出上述反应的化学方程式。24砒霜与面粉、淀粉、味精及小苏打极其相似，容易误食中毒，急救方法之一：立即将中毒者移离 现场，灌服氢氧化铁胶体或悬浊液（12%硫酸亚铁溶液与 20%氧化镁等量混合）并进行催吐，再进 一步药物处理，即可得救。写出制备氢氧化铁胶体或悬浊液的反应原理（用化学方程式表示）。例题答案】例 1 】【解析 】K Cr O+6e Cr (SO )，2FeSO 2e Fe (SO )，由得失电子总数相等得2 2724 3424 3K Cr O + 6FeSO +H SOK SO +Cr (SO ) +3Fe (SO ) +H O 。而后按物质守恒凑2 2 74242424 324 32平，在酸性条件下，1 molKCrO被还原时必有14molH+和其中7 mol O2-原子结合成HO ,2 2 72所以配平的反应方程式为：K Cr O + 6FeSO + 7H SO = K SO + Cr (SO ) + 3Fe (SO ) + 7H O22 74242424 324 32例 2】【解析 】由 Mn 的氧化态知，这是 K MnO 的自氧化还原反应， （ 作为还原剂的 ）K MnO 被氧化成 2 4 2 4KMnO失1个电子，（作为氧化剂的）KMnO被还原为MnO得2个电子，由得失电子总数4 2 4 2相等得：K MnO + 2K MnO + H OMnO + 2KMnO + KOH。而后按物质守恒凑平，由2 4 2 4 2 2 43 mol K MnO 得 2 mol KMnO、1 mol MnO，尚余 2 mol O2-，在近中性溶液中必和 2 mol H O 2 4 4 2 2 生成4 mol OH- ，所以配平的反应方程式为：3K MnO + 2H O = 2KMnO + MnO + 4KOH24242例 3】【解析 】反应中P即是还原剂又是氧化剂，配平过程先写2个P。因产物为Cu P，所以反应物中有 33CuSO ，反应式为：4 P + P + 3CuSO + H O H PO + Cu P + H SO4234324生成ImolHPO 失5 mol电子，生成1mol Cu P得6 mol电子，所以3 436P + 5P + 15CuSO + H O 6H PO + 5Cu P + H SO4 234324氧化剂还原剂发生反应后缺（指反应物方面）24“O2- ”，需加24H O并凑平得211P + 15CuSO + 24H O 二 6H PO + 5Cu P + 15H SO4234324例 4】【解析 】4KMnO + 4NaOH 2K MnO + 2Na MnO + 2H O + O f4242422例 5】【解析 】(1) 15 H2SO4.SO3 + 2I2 + 3I2O5 = 5I2(SO4)3 +15 H2SO4(2) 4I2(SO4)3 + 12H2O = I2 + 3 I2O4 +12 H2SO4例 6】【解析】6 倍；24 倍【例7】【解析】4Na SO 3Na SO + Na S23242【例8】【解析】2Hg + 2HClOHg OCl + H O碱式氯化汞（或氯氧化汞）2 2 2注：Hg OCl 也可写成HgOHgCl 或HgCl nHgO。22U22 口例 9】【解析】都是氧化还原反应，都有氮气放出。NH NO 亠 N f +2H O4 2 2 2(NH ) Cr O 亠 N f + Cr O + 4H O4 22722 322NH MnO 亠 2MnO + N f+2H O44222颂先高看培饥课程 www.edu 【例 10】【解析】2KMnO 180。 K MnO + MnO + O4 2 4 2 232KMnO 220 K Mn O + O4 2 2 5 2 2例 11】【解析】(1) HCOOH + NaOHHCOONa + HO ,2HCOONa + 2SO + NaO=Na S O + CO t+ H O，甲醇的作用是作溶液剂，降低保险粉在2 2 2 4 2 2 水中的溶解度(甲醇的极性小于水)，有利于产品结晶析出。 2CrO2- + 3S O2- + 4H O4SO2- + 2HSO- + 2Cr(OH) J (除铬)4242333例 12】【解析】 B例 13】【解析】 B【练习解答】1【解析】2MnO-+ 5H O + 6H + 2Mn2 + + 5O f+8H O4 2 2 2 22【解析】Ag与Se的化合物只有Ag2Se.4AgCl + 3Se + 6NaOH = 2Ag Se + Na SeO + 4NaCl + 3H O 2232Se和S同族，Se在OH-中的自氧还反应可类比S.S + OH- = S2- + SO2-33【 解析】根据氧化还原反应原理可得：(1) NH NO + Zn-H2ZnO + N f +2H O4322(2) 烟为固体颗粒，故只能为 ZnO(3) 只要能量达到了，就有可能发生反应。所以答案为：有，加热即可。(4) 水份过多不能达到反应要求的最低能量，从而不能反应，无法产生烟。 2KC10 + H C O 2KHC0 + 2C10 f3 2 2 4 3 2(或2KC1O + HCOKCO + 2C1O + CO f+ HO)3 2 2 4 2 3 2 2 22C1O + 2NaOHNaClO + NaClO + H O2 2 3 2CO + 2NaO=Na CO + H O2 2 3 22.5 6KC1O + CH OH + 3H SO6ClO t+ CO f +3K SO + 5H O3 32422242llNaClO + 18HC1llNaCl + 3Cl f+12ClO f+9H O32222NaClO + Cl 2NaCl + 2ClO对环境的污染较小生成的ClO中不含Cl杂质)2 2 2 2 25【解析】4Al + 3O亠2Al Ol ；2232NH ClO 亠N f +4H Of + Cl f +2O f。4 42222 4NH ClO 高圧 45ir6H O f +2N f +4HCl f +5O f ；4 42227：4 ； 8N 或8X6.02X1023。A6【解析】(1)石灰3Ca(OH) + 2H AsO 6H O + Ca (AsO )233233 2(2) 6Zn + 6H SO + As O 6ZnSO + 3H O + 2AsH242 3423 FeSO + MgO + H O Fe(OH) + MgSO4 2244Fe(OH) + O + 2H O4Fe(OH)2223