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2022高考化学一轮专题复习 第7讲 氧化还原反应方程式的配平及计算
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这是一份2022高考化学一轮专题复习 第7讲 氧化还原反应方程式的配平及计算，共26页。
第7讲 氧化还原反应方程式的配平及计算
目标要求
核心素养
1.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
1.宏观辨识与微观探析：能正确辨别氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。能灵活运用氧化还原反应的相关规律配方程式。
2.变化观念与平衡思想：能根据得失电子守恒思想进行相应计算。
考点1 氧化还原反应方程式的配平
授课提示：对应学生用书第37页
1．氧化还原反应方程式配平的基本原则
2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤
配平化学方程式：H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O。
模型构建：
第一步：标变价，H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
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。
故H2S的化学计量数为3，NO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。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O。
第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
题组一 正向配平
1．
答案：(1)4 1 1 1 2 (2)5 1 3 3 3 3 (3)2 16 10 2 5 8
题组二 逆向配平
2．
答案：(1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
题组三 缺项配平
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－
3.(1)____MnO＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O。
(2)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有Al2O3、C、N2、AlN、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。
＋＋===AlN＋。
解析：(2)根据氮元素、碳元素的化合价变化，N2是氧化剂，C是还原剂，AlN为还原产物，CO为氧化产物。
答案：(1)2 5 6H＋ 2 5 8 (2)Al2O3 3C N2 2 3CO
四步模型法书写信息型氧化还原反应方程式
授课提示：对应学生用书第38页
“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
[典例1] 写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应的离子方程式。
[解析] 第1步：MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO。
第2步：Mn降低2价，S升高2价，故在MnO2、HSO前的系数均为1：
MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO。
第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H＋使电荷守恒：MnO2＋HSO＋H＋―→Mn2＋＋SO。
第4步：根据原子守恒在方程式右边加1个H2O：MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O。
[答案] MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O
[典例2] 高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。Fe(OH)3和KClO在强碱性条件下反应可以制取K2FeO4，写出其反应的离子方程式。
[解析] 第1步：Fe(OH)3＋ClO－―→FeO＋Cl－。
第2步：Cl降低2价，Fe升高3价，故在Fe(OH)3、ClO－前的系数分别为2、3：
2Fe(OH)3＋3ClO－―→2FeO＋3Cl－。
第3步：方程式左边带3个负电荷，右边带7个负电荷，溶液显碱性，故在方程式左边添加4个OH－使电荷守恒：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－―→2FeO＋3Cl－。
第4步：根据原子守恒在方程式右边加5个H2O：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
[答案] 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
[考能突破练]
1．按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3 价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用NaClO NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为________________________。
答案：(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(2)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
(3)3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
2．SCR(选择性催化还原)工作原理如图：
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)CO(NH2)2＋H2OCO2↑＋2NH3↑
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O
3．(1)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如图：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。如图为该法工艺原理示意图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。发生器中生成ClO2的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O
(2)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
(3)4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O
4．工业制备PH3的流程如图所示。
(1)黄磷和烧碱溶液反应的化学方程式为_____________________________________
________________________________________，次磷酸属于________(填“一”“二”或“三”)元酸。
(2)若起始时有1 mol P4参加反应，则整个工业流程中共生成________mol PH3(不考虑产物的损失)。
答案：(1)P4＋3NaOH＋3H2O===PH3↑＋3NaH2PO2 一 (2)2.5
考点2 氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
授课提示：对应学生用书第39页
1．氧化还原反应计算的基本方法：电子守恒法。
2．守恒法解题思维流程
题组一 两元素之间得失电子守恒问题
1．24 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，则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A．＋2 B．＋3 C．＋4 D．＋5
解析：题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024 L×0.05 mol·L－1×(6－4)＝0.02 L×0.02 mol·L－1×2×(6－n)，解得n＝3。
答案：B
题组二 多元素之间得失电子守恒问题
2．在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为________ mol。生成1 mol Cu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。
解析：设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x，生成1 mol Cu3P 时，被氧化的P的物质的量为y。
根据得失电子守恒得：7.5 mol×(2－1)＝x×(5－0)，
解得x＝1.5 mol。
1 mol×3×(2－1)＋1 mol×[0－(－3)]＝y×(5－0)，
解得y＝1.2 mol。
所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol＋1 mol＝2.2 mol。
答案：1.5 2.2
题组三 多步反应得失电子守恒问题
始态物质得(失)电子总数＝终态物质失(得)电子总数，如a mol铜与足量的浓HNO3反应，将产生的NO2气体与b mol O2混合作用于水，气体完全被吸收。
3．14 g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合，通入水中恰好全部被吸收。则合金中铜的质量为( )
A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．1.6 g
解析：根据得失电子守恒规律可直接找出已知量(O2)与未知量(Cu、Ag)之间的物质的量关系。HNO3中的元素相当于电子的“二传手”，先得到Cu、Ag失去的电子，再传给O2，最后恢复原貌，Cu、Ag失去的电子最终传给了O2，所以根据得失电子守恒规律，得×2＋＝×4，解得：m(Cu)＝3.2 g。
答案：C
4．U常见化合价有＋4价和＋6价，硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生分解：UO2(NO3)2―→UxOy＋NO2↑＋O2↑(未配平)，将气体产物收集到试管中并倒扣在盛水的水槽中，气体全部被吸收，水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是( )
A．UO2 B．2UO2·UO3
C．UO3 D．UO2·2UO3
解析：气体被吸收，说明二氧化氮、氧气和水发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以二氧化氮和氧气的计量数之比是4∶1，根据氧化还原反应中得失电子总数相等知，U元素的化合价不变，所以生成物是UO3，故选C。
答案：C
题组四 新素材命题
5．亚铁氰化钾别名黄血盐，化学式：K4Fe(CN)6·3H2O。为浅黄色单斜体结晶或粉末，无臭，略有咸味，常温下稳定。具有抗结性能，可用于防止细粉、结晶性食品板结。例如，食盐长久堆放易发生板结，加入亚铁氰化钾后食盐的正六面体结晶转变为星状结晶，从而不易发生结块。亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]在爆炸中可分解成一种剧毒盐KCN。
阅读上述材料，回答下列问题：
问题1：已知爆竹爆炸后，K4[Fe(CN)6]会发生分解，除生成剧毒盐KCN外，还生成三种稳定的单质。试写出反应的化学方程式。(素养角度——变化观念与平衡思想)
问题2：含CN－的污水危害很大，处理污水时，可在催化剂TiO2作用下用NaClO将CN－氧化成CNO－。CNO－在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2和CO2。试写出上述两步反应的离子方程式。(素养角度——科学态度与社会责任)
问题1 提示：由题给描述和元素守恒可知三种稳定的单质应为Fe、C、N2，据此可写出对应的化学方程式：K4[Fe(CN)6]4KCN＋Fe＋2C＋N2↑。
问题2 提示：由题给描述可知，CN－与ClO－在催化剂TiO2作用下反应生成CNO－和Cl－，对应的离子方程式为CN－＋ClO－CNO－＋Cl－；CNO－在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2和CO2，对应的离子方程式为2CNO－＋3ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl－＋H2O。
氧化还原反应方程式
1.方程式配平步骤：标变价、列变化、求总数、配系数、查守恒。
2.方程式的计算：根本原则就是利用电子守恒建立物质之间的比例关系，写出守恒式：n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。
授课提示：对应学生用书第40页
1．(2020·高考全国卷Ⅱ节选)(1)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为_________________________________。
(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_________(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
解析：(1)由新制的HgO和Cl2反应制备Cl2O，由于该反应为歧化反应，所以只有氯元素的化合价发生变化，由0价变为＋1价和－1价，所以反应的化学方程式为2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O。(2)由题意知，在NaClO2生成ClO2的过程中，发生歧化反应，NaClO2既是氧化剂，又是还原剂，4NaO24O2，NaO2Na，每生成4 mol ClO2，需消耗5 mol NaClO2，所以每生成1 mol ClO2，需消耗 mol(即1.25 mol)NaClO2。产生的气泡的成分为CO2，反应的化学方程式为NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O。(3)“84消毒液”遇到酸性清洁剂能发生氧化还原反应：ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，Cl2有毒，故“84消毒液”不能和酸性清洁剂混用。1 000 kg溶液中NaOH溶液的质量为m(NaOH)＝1 000 kg×1%＝10 kg，设反应中消耗Cl2的质量为x kg，则：
2NaOH ＋ Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
80 71
x kg x kg
需要NaOH溶液的质量为÷30%＝kg。溶液的质量＝NaOH溶液的质量＋Cl2的质量，1 000 kg＝kg＋x kg，解得x≈203。
答案：(1)2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O (2)1.25 NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O (3)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O 203
2．(2020·高考全国卷Ⅲ节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_________________________________。
(2)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式____________________________________________________。
解析：(1)因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素只有铝元素，铝元素以[Al(OH)4]－(AlO)的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓。
(2)根据信息书写反应方程式，反应物为Ni2＋、ClO－、OH－，产物为NiOOH、Cl－和H2O，利用得失电子守恒和电荷守恒书写反应的离子方程式：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O。
答案：(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓
(2)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如图工艺生产立德粉：
在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为
________________________________________________________________________。
回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________________________________。
解析：由流程图中的原料重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)与焦炭粉反应生成BaS和有毒气体CO，根据电子守恒法可配平氧化还原反应方程式：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑；CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2，另一种产物为CO2，则CO与水蒸气反应的化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2。
答案：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑ CO＋H2O===CO2＋H2
4．(2019·高考全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________________。
解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。
(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。
答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
课时作业 单独成册 对应学生用书第317页
[A组 基础题组]
1．已知在碱性溶液中可发生反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O。则RO中R的化合价是( )
A．＋3 B．＋4 C．＋5 D．＋6
解析：根据离子反应中反应前后电荷守恒，可得3＋4＝2n＋3，解得n＝2。所以RO中R元素的化合价为＋6价。
答案：D
2．在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应，生成一种棕黄色气体X。则X为( )
A．Cl2 B．Cl2O C．ClO2 D．Cl2O5
解析：Na2SO3被氧化为Na2SO4，S元素化合价由＋4价升高为＋6价；NaClO3中Cl元素的化合价降低，设Cl元素在还原产物中的化合价为x，根据得失电子守恒有1×(6－4)＝2×(5－x)，解得x＝＋4，故棕黄色气体X的化学式为ClO2。
答案：C
3．NaNO2是一种食品添加剂，它能致癌。酸性高锰酸钾溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式是MnO＋NO＋―→Mn2＋＋NO＋H2O。下列叙述正确的是( )
A．该反应中NO被还原
B．反应过程中溶液的pH变小
C．生成1 mol NaNO3需要消耗0.4 mol KMnO4
D．中的粒子是OH－
解析：反应中氮元素的化合价从＋3价升高到＋5价，失去2个电子，被氧化，做还原剂，A不正确；Mn元素的化合价从＋7价降低到＋2价，得到5个电子，根据电子得失守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶5，所以选项C正确；再根据电荷守恒可知，反应前消耗氢离子，所以B和D都是错误的。
答案：C
4．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1 mol Au2O3完全反应时，转移电子8 mol
解析：Au2O3是反应物，则Au2O一定是生成物，其中Au元素的化合价由＋3价变成＋1价，化合价降低，则必然有化合价升高的元素，即Na2S2O3(硫元素为＋2价)是反应物，Na2S4O6(硫元素为＋2.5价)是生成物。根据反应前后硫元素守恒有2Na2S2O3―→Na2S4O6，根据钠元素守恒，可知生成物中缺少钠元素，所以NaOH是生成物，再根据氢元素守恒，可知水是反应物。由关系式：Au2O3～Au2O～4e－，所以当1 mol Au2O3完全反应时，转移电子的物质的量为4 mol。
答案：C
5．已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生变化：H2O2―→H2O；IO―→I2；MnO―→Mn2＋；HNO2―→NO。
如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是( )
A．H2O2 B．IO C．MnO D．HNO2
解析：KI被氧化得到I2,1 mol KI在反应中失去 1 mol 电子，再据题中所给信息：H2O2―→H2O，1 mol H2O2得 2 mol e－；IO―→I2,1 mol IO得5 mol e－；MnO―→Mn2＋，1 mol MnO得 5 mol e－；HNO2―→NO,1 mol HNO2得 1 mol e－。虽然B、C项中的1 mol IO、MnO均可得 5 mol e－，但B中生成物I2可来自IO和I－，故得I2最多者应是IO与I－的反应。
答案：B
6．向含有1 mol FeCl2的溶液中通入 0.2 mol Cl2，再加入含0.1 mol X2O的酸性溶液，使溶液中Fe2＋全部恰好被氧化，并使X2O被还原为Xn＋，则n值为( )
A．2 B．3 C．4 D．5
解析：被0.2 mol Cl2氧化的Fe2＋物质的量是0.4 mol，被0.1 mol X2O氧化的Fe2＋物质的量为0.6 mol，则 1 mol X2O在反应中得到6 mol e－，1个X2O降低6价，1个X降低3价，则反应后X为＋3价的离子。
答案：B
7．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值是( )
A．6 B．5 C．4 D．3
解析：NaClO被还原为NaCl时，Cl的化合价降低了2价，根据反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，可知Cl的化合价共降低了32。Na2Sx转化为Na2SO4的过程中S的化合价必然也升高了32，Na2Sx中S的化合价为－，反应后升高到＋6价，每个S升高了(＋6)价，共有x mol这样的S，因此(＋6)x＝32，得出x＝5，B正确。
答案：B
8．以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如图，下列说法错误的是( )
A．NaClO3在发生器中作氧化剂
B．吸收塔中1 mol H2O2得到2 mol电子
C．吸收塔中温度不宜过高，否则会导致H2O2分解
D．从“母液”中可回收的主要物质是Na2SO4
解析：根据流程图知，NaClO3与SO2发生氧化还原反应，化学方程式为2NaClO3＋SO2===Na2SO4＋2ClO2，其中NaClO3作氧化剂，母液中溶质主要为Na2SO4，A、D项正确；吸收塔中发生的反应为2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2↑，1 mol H2O2失去2 mol电子，B项错误；H2O2在高温下易分解，故吸收塔的温度不能太高，C项正确。
答案：B
9．(1)请将下列5种物质：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，组成一个化学方程式并配平。
________＋________===________＋________＋________＋________H2O。
(2)反应物中发生氧化反应的物质为________，被还原的元素是________。
(3)反应中1 mol氧化剂得到________ mol电子。
答案：(1)24FeSO4 30HNO3 8Fe(NO3)3
8Fe2(SO4)3 3N2O↑ 15 (2)FeSO4 N (3)4
10．焊接钢铁时常用的焊药为氯化铵，其作用是消除焊接处的铁锈。发生的反应体系中共有六种物质：NH4Cl、FeCl3、N2、Fe2O3、Fe和X。
(1)根据题意，可判断出X是______________________________________(写化学式)。
(2)写出并配平该反应的化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)发生氧化反应的物质是________，反应中4 mol的氧化剂能________(填“失去”或“得到”)________ mol电子。
(4)反应中产生了11.2 L(标准状况)的气体时，被还原的物质的质量为________。
答案：(1)H2O (2)6NH4Cl＋4Fe2O3===6Fe＋2FeCl3＋3N2↑＋12H2O (3)NH4Cl 得到 18 (4)80 g
11．“钢是虎，钒是翼，钢含钒犹如虎添翼”，钒是“现代工业的味精”。钒对稀酸是稳定的，但室温下能溶解于浓硝酸中生成VO。
(1)请写出金属钒与浓硝酸反应的离子方程式：________________________________
________________________________________________________________________。
(2)灼烧NH4VO3时可生成钒的氧化物V2O5，请写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气，其中钒元素被还原为蓝色的VO2＋，请写出该反应的离子方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)V2O5是两性氧化物，与强碱反应生成钒酸盐(阴离子为VO)，溶于强酸生成含钒氧离子(VO)的盐。请写出V2O5分别与烧碱溶液和稀硫酸反应生成的盐的化学式：________、________。
(5)工业上用接触法制硫酸时要用到V2O5。在氧化SO2的过程中，450 ℃时发生V2O5与VO2之间的转化：V2O5＋SO2===2VO2＋SO3、4VO2＋O2===2V2O5，说明V2O5在接触法制硫酸过程中所起的作用是________________。
解析：(1)金属钒与浓硝酸反应的离子方程式为V＋6H＋＋5NO===VO＋5NO2↑＋3H2O；(2)灼烧NH4VO3反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O；(3)沸腾的浓盐酸与V2O5反应产生氯气，氯元素的化合价升高，钒元素被还原为蓝色的VO2＋，反应的离子方程式为V2O5＋6H＋＋2Cl－2VO2＋＋Cl2↑＋3H2O；(4)V2O5与烧碱溶液反应生成Na3VO4，V2O5与稀硫酸反应生成(VO2)2SO4；(5)V2O5在接触法制硫酸过程中起催化作用。
答案：(1)V＋6H＋＋5NO===VO＋5NO2↑＋3H2O
(2)2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O
(3)V2O5＋6H＋＋2Cl－2VO2＋＋Cl2↑＋3H2O
(4)Na3VO4 (VO2)2SO4
(5)催化作用
12．高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液，难溶于有机溶剂；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中紫色快速褪去并产生O2，在碱性溶液中较稳定。某实验小组探究K2FeO4的性质如下：
(1)K2FeO4可以将废水中的CN－氧化为CNO－，实验表明，pH＝9时CN－去除效果最佳。配平该反应的离子方程式：____FeO＋____CN－＋____H2O===____Fe(OH)3↓＋____CNO－＋____OH－。
现处理含CN－浓度为13 mg/L的废水1 m3，至少需要K2FeO4________g。
(2)资料表明，酸性溶液中氧化性：FeO>MnO。验证实验：将少量K2FeO4溶解在过量KOH溶液中，溶液呈浅紫色，取该溶液滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，振荡，溶液颜色仍然呈浅紫色。请设计实验证明最后所得浅紫色溶液中含有MnO：___________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由得失电子守恒、电荷守恒及质量守恒可知离子方程式为2FeO＋3CN－＋5H2O===2Fe(OH)3↓＋3CNO－＋4OH－；处理含CN－浓度为13 mg/L的废水1 m3，至少需要K2FeO4为××198 g/mol＝66 g。
答案：(1)2 3 5 2 3 4 66
(2)向最后的浅紫色溶液中滴加过量稀硫酸，振荡，溶液浅紫色未褪去，说明溶液中含有MnO
[B组 提升题组]
13．含氰化物的废液乱倒或与酸混合，均易生成有剧毒且易挥发的氰化氢。工业上常采用碱性氯化法来处理高浓度氰化物污水，发生的主要反应为CN－＋OH－＋Cl2―→CO2＋N2＋Cl－＋H2O(未配平)。下列说法错误的是(其中NA表示阿伏加德罗常数的值) ( )
A．Cl2是氧化剂，CO2和N2是氧化产物
B．上述离子方程式配平后，氧化剂、还原剂的化学计量数之比为2∶5
C．该反应中，若有1 mol CN－发生反应，则有5NA个电子发生转移
D．若将该反应设计成原电池，则CN－在负极区发生反应
解析：反应中Cl元素化合价降低，N、C元素化合价升高，则Cl2是氧化剂，CO2和N2是氧化产物，故A正确；配平的离子方程式为2CN－＋8OH－＋5Cl2===2CO2＋N2＋10Cl－＋4H2O，氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5∶2，故B错误；C元素化合价由＋2升高为＋4，N元素化合价由－3升高为0，所以若有 1 mol CN－发生反应，则有5NA个电子发生转移，故C正确；若将该反应设计成原电池，则CN－在负极区发生氧化反应，故D正确。
答案：B
14．为测定某草酸晶体(H2C2O4·2H2O)样品的纯度，现称取一定质量的该样品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加适量稀硫酸，用0.100 mol/L 的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程，当称取的样品的质量为某数值时，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为 ( )
A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g
解析：H2C2O4与KMnO4反应的化学方程式为5H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，设样品中草酸晶体的质量分数为x，滴定所用KMnO4溶液为100x mL，则[×]∶(0.100 mol/L×100x×10－3 L)＝5∶2，解得m(样品)＝12.6 g。
答案：D
15．黄铁矿(主要成分为FeS2)的有效利用对环境具有重要意义。
(1)在酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图1所示。
①图1转化过程的总反应中，FeS2作________(填“催化剂”“氧化剂”或“还原剂”，下同)。该转化过程中NO的作用是___________________________________________________________________________________________________________________。
②写出图1中Fe3＋与FeS2反应的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)FeS2氧化为Fe3＋的过程中，控制起始时Fe2＋的浓度、溶液体积和通入O2的速率不变，改变其他条件时，Fe2＋被氧化的转化率随时间的变化如图2所示。
①加入NaNO2发生反应：2H＋＋3NO===NO＋2NO↑＋H2O。该反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为________mol。
②加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O。解释图2中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2＋转化率的原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①转化过程中FeS2中S元素被氧化为SO，FeS2是还原剂；反应前后NO没有改变，所以NO是催化剂。②反应的离子方程式是14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋。(2)①根据化学方程式可知，反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为4 mol。②NO 是该反应的催化剂，加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O，生成的NO更多，加快了反应速率。
答案：(1)①还原剂 催化剂 ②14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋
(2)①4 ②生成的催化剂NO更多，加快了反应速率
16．高铁酸(H2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂，投入水中会迅速发生反应。
(1)H2FeO4中Fe的化合价为________。
(2)已知：常温下高铁酸为紫黑色固体，将H2FeO4投入水中，有气体生成，同时有红褐色沉淀产生，则H2FeO4与水反应的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在工业上制备Na2FeO4的方法有多种。
Ⅰ.干法制备的反应原理：2FeSO4＋6Na2O2===xNa2FeO4＋M↑＋2Na2O＋2Na2SO4。
①x＝____________。
Ⅱ.湿法制备的工艺流程如图：
已知：Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。
②反应a中，生成物除了Na2FeO4外，另一种盐的化学式为________。
③一系列操作包括过滤、________、________。
解析：(2)生成物中气体为氧气，红褐色沉淀为氢氧化铁，则H2FeO4与水反应的化学方程式为4H2FeO4＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑。(3)①M气体不含有钠元素，由钠原子守恒可得x＝2。②反应a中，生成物除了Na2FeO4外，另一种盐的化学式为NaCl。③一系列操作包括过滤、洗涤、(低温)干燥。
答案：(1)＋6 (2)4H2FeO4＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑ (3)①2 ②NaCl ③洗涤 (低温)干燥
核心素养 专项提能
核心素养提升(二) 利用“变化观”和“平衡思想”为两种化学方程式的书写建模
授课提示：对应学生用书第41页
一 书写新信息型离子方程式的思维建模
[典例1] Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图：
“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
[解析] 第一步：依据题意写出主要反应物及生成物。用盐酸溶解FeTiO3，反应后钛主要以TiOCl形式存在，则O3―→OCl。
第二步：依据质量守恒和电荷守恒完成方程式。
①经分析，反应物中有氯元素，产物中有铁元素，且钛元素的价态未变化，可知左边应加上Cl－右边生成Fe2＋：FeTiO3＋Cl－―→TiOCl＋Fe2＋。
②左边比右边多两个氧原子，且左边电荷数为－1，右边电荷数为0，题中加了盐酸，可知左边还应补充H＋，右边生成H2O：FeTiO3＋H＋＋Cl－―→Fe2＋＋TiOCl＋H2O。
依据右边有4个氯原子，可知左边Cl－前的系数为4，铁原子与钛原子个数相等，右边电荷数为0，可知H＋的系数为4，H2O前的系数为2：FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O。
[答案] FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
小结：对于新信息型的非氧化还原反应方程式，在根据题意写出主要反应物及生成物之后，再依据质量守恒(离子反应还有电荷守恒)，即可轻松写出相关反应方程式。
二 新信息下氧化还原型离子方程式的思维建模
[典例2] ＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3＋，该反应的离子方程式为__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 第一步：写，根据题意和已掌握的知识很容易找到氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物：
Cr2O＋HSO——Cr3＋＋SO；
第二步：平，标出变价元素的化合价，分析化合价升降情况并求出化合价升降的最小公倍数：
Cr的化合价从＋6降低到＋3，两个铬原子一共降低6价，S的化合价从＋4升高到＋6，升高2价，6与2的最小公倍数为6，为使化合价升降守恒，HSO前要配系数3，再根据原子守恒配出产物的化学计量数。
第三步：补，根据已配平的部分可以算出反应前16个氧原子，反应后只有12个氧原子，反应前比反应后多出4个氧原子，再结合反应环境应该呈酸性，那么在反应物中补H＋，多出4个O应该补8个H＋生成4个H2O，但是3个HSO中已经含有3个H，所以最终只要补5个H＋，即：Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O。
[答案] Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
[思维建模] “写”“平”“补”三步书写模型
第一步：写，根据所学知识或题目信息找出氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物，然后大致书写出：氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物。
第二步：平，根据化合价升降守恒(求化合价升降的最小公倍数)配平好上面写的四种物质。
第三步：补，根据反应环境(酸碱介质)及电荷守恒、原子守恒补齐没有参与氧化还原的物质或离子。
补项时先考虑反应前跟反应后的物质对比是氧原子变多还是减少，再考虑酸碱介质，具体情况如图甲和图乙。
[素养专项练]
1．根据题设要求完成离子方程式书写。
(1)Na2CO3溶液能和HCN反应：Na2CO3＋HCN===NaHCO3＋NaCN，则向NaCN溶液中通入少量CO2时反应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成，写出CH3MgCl水解的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)将NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2，试写出该反应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
在用ClO2进行水处理时，除了杀菌消毒外，还能除去水中的Fe2＋和Mn2＋。试写出用ClO2氧化除去Mn2＋生成MnO2的离子方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________
(ClO2反应后的产物为ClO)。
答案：(1)CN－＋H2O＋CO2===HCO＋HCN
(2)2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋Mg(OH)2↓＋Mg2＋＋2Cl－
(3)NCl3＋6ClO＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－
Mn2＋＋2ClO2＋2H2O===MnO2↓＋2ClO＋4H＋
2．(1)(判断未知产物)铬会造成环境污染。某酸性废水中含有Cr2O，处理时可用焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，再调节pH至8，使铬元素沉降，分离出污泥后测得废水中Cr3＋浓度为0.52 mg·L－1，达到排放标准。
①Na2S2O5参加反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
②处理后的废水中Cr3＋的物质的量浓度为________mol·L－1。
(2)(固定配比)硫代硫酸钠可以作容量分析的基准物质。
①向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液，可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
②实际生产中，一般将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可得到硫代硫酸钠。反应的离子方程式为______________________
________________________________________________________________________。
(3)(工艺流程除杂)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋等杂质)的流程如图：
工业ZnO浸出液 滤液 滤饼ZnO
[提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2]
回答下列问题：
①反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为______________
________________________________________________________________________；
在加入高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，对除杂的影响是___________________
________________________________________________________________________。
②反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。
解析：(1)①焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，同时焦亚硫酸钠被氧化为硫酸钠，其反应的离子方程式为3S2O＋2Cr2O＋10H＋===6SO＋4Cr3＋＋5H2O。②分离出污泥后测得废水中Cr3＋浓度为0.52 mg·L－1，c(Cr3＋)＝＝1×10－5 mol·L－1。
(2)①Na2S2O3与硫酸反应生成S、二氧化硫和硫酸钠，所以向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液，可观察到的现象是产生淡黄色沉淀，同时有刺激性气味气体产生。②将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可得到硫代硫酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，故离子方程式为2S2－＋4SO2＋CO===3S2O＋CO2。
(3)①经反应①所得浸出液中含有Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋。经反应②，Fe2＋被氧化为Fe3＋，进而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2＋被氧化为MnO2，发生反应的离子方程式分别为MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。在加入高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。②反应③为Zn＋Ni2＋===Zn2＋＋Ni，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有被置换出来的镍。
答案：(1)①3S2O＋2Cr2O＋10H＋===6SO＋4Cr3＋＋5H2O ②1×10－5
(2)①产生淡黄色沉淀，同时有刺激性气味气体产生
②2S2－＋4SO2＋CO===3S2O＋CO2
(3)①Fe2＋和Mn2＋ MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 ②置换反应 镍
易错题重练与新素材命题(二)
授课提示：对应学生用书第42页
01
章末排查练
1.物质组成、性质及应用类判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)由同种元素组成的物质一定是纯净物。(×)
(2)蓝色硫酸铜晶体上滴浓硫酸，会发生化学变化。(√)
(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(×)
(4)金属氧化物均为碱性氧化物。(×)
(5)石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物。(×)
(6)232Th转化为233U是化学变化。(×)
(7)SO2、SiO2、CO均为酸性氧化物。(×)
(8)直径为20 nm的纳米级碳酸钙属于胶体。(×)
(9)化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒和能量守恒定律。(√)
(10)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。(×)
(11)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学变化。(√)
(12)用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果，没有发生化学变化。(×)
2．氧化还原反应概念判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)置换反应全部属于氧化还原反应。因为有单质参加和生成，化合价发生了变化。(√)
(2)复分解反应全部属于非氧化还原反应。因为反应前后元素的化合价没有变化。(√)
(3)有单质生成的分解反应属于氧化还原反应。因为单质中元素化合价必然发生变化。(√)
(4)元素从化合态变为游离态，该元素不一定被还原。(√)
(5)失电子越多，还原性越强，得电子越多，氧化性越强。(×)
(6)金属元素被还原，不一定得到金属单质。(√)
(7)含氧酸的价态越高，氧化性一定越强。(×)
(8)不容易得到电子的物质，肯定容易失去电子。(×)
02
常考易错的12个离子方程式书写
1.CuSO4溶液与过量Ba(OH)2反应：_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Cu2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓＋BaSO4↓
2．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液：_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：2AgCl(s)＋S2－(aq)Ag2S(s)＋2Cl－(aq)
3．向NaHCO3溶液中加入过量澄清石灰水：_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O
4．向NH4HCO3溶液中加少量NaOH溶液并加热：____________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋OH－CO＋H2O
5．向NaAlO2溶液中通入过量CO2：________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
6．等体积、等浓度的Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液混合：_____________________
________________________________________________________________________。
答案：Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O
7．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O
8．小苏打与NaOH溶液混合：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋OH－===CO＋H2O
9．等体积、等浓度的Ba(OH)2溶液与NH4HCO3溶液混合：____________________
________________________________________________________________________。
答案：Ba2＋＋2OH－＋NH＋HCO===BaCO3↓＋H2O＋NH3·H2O
10．淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝：_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－
11．FeSO4溶液中加入用H2SO4酸化的H2O2溶液：
________________________________________________________________________。
答案：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
12．在强碱溶液中NaClO与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4：______________________
________________________________________________________________________。
答案：3ClO－＋4OH－＋2Fe(OH)3===3Cl－＋5H2O＋2FeO
03
推导型氧化还原反应方程式的书写
1.将适量的SO2通入Fe(NO3)3溶液中，溶液逐渐由棕黄色变为浅绿色，但又立即变为棕黄色，请写出该过程中的离子方程式：__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋、3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
2．研究表明，Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，应用前景广阔，可用FeSO4和Na2O2反应制备，在反应中，FeSO4与Na2O2的物质的量之比为1∶3，其中Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，已知产物中，除Na2FeO4外，还有Na2O、Na2SO4等，试写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：FeSO4被氧化成Na2FeO4,1 mol FeSO4失去4 mol e－，设3 mol Na2O2中被氧化的氧为x mol，依据电子守恒得：4＋x＝6－x，x＝1，即生成 mol O2，反应方程式为FeSO4＋3Na2O2===Na2FeO4＋O2↑＋Na2O＋Na2SO4，即：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。
答案：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑
3．某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物X。已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol e－生成X，则X的化学式：____________，试写出该反应的化学方程式：__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Br2 4H2SO4＋5AsH3＋8KBrO3===5H3AsO4＋4Br2＋4K2SO4＋4H2O
4．已知在过量的FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液，并加入过量H2SO4，溶液立即变黄，试写出该反应的离子方程式：______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Fe2＋被氧化成Fe3＋，因为Fe2＋过量，所以ClO－的还原产物只能是Cl－，而不是Cl2，因为Fe2＋和Cl2不能共存。
答案：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
5．溶解在水中的O2在碱性条件下可以将Mn2＋氧化成MnO(OH)2，反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
而I－可以将MnO(OH)2还原成Mn2＋，I－被氧化成I2，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2
MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O
6．NaClO可以将MnSO4氧化成MnO2沉淀，试写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－
7．尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)是一种环保绿色能源新型材料。实验室通过下列方法制取：将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5小时，然后升温至600～750 ℃，保温24小时，自然冷却到室温得产品，写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：因为MnO2为氧化剂，失电子的只能为－2价的氧离子，设生成O2为x mol，则4×(4－3.5)＝4x，x＝。
答案：8MnO2＋2Li2CO34LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
8．联氨(N2H4)是航天飞船常用的高能燃料，联氨可以用尿素[CO(NH2)2]为原料制取，方法是在KMnO4催化剂存在下，尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、NaOH溶液反应生成联氨、Na2CO3、另一种钠盐和水，写出其反应的化学方程式：____________________________
________________________________________________________________________。
解析：在CO(NH2)2中，N元素的化合价为－3价，化合价升高1价，NaClO中Cl元素的化合价为＋1价，它应该被还原成Cl－，所以另一种钠盐为NaCl，根据化合价升降总数相等即可配平。
答案：CO(NH2)2＋NaClO＋2NaOHN2H4＋Na2CO3＋NaCl＋H2O
04
新素材命题
水污染及其防治
我国人均水资源占有量居世界121位，被列为世界13个贫水国家之一，而水污染进一步使局面恶化，严重影响我们的日常生活及工业生产。
污水治理总体方法：
(1)减少和消除污染源。杜绝工业废水、城市污水的任意排放。
(2)全面规划、合理布局。将同行业废水或相关废水集中处理，减少污染源。
(3)废水资源化再循环利用。
污水处理具体方法：
①物理方法。如混凝法。
②化学方法。如氧化法、沉淀法。
③物理化学法。如吸附法、离子交换法、膜分离法。
④微生物法。
阅读上述材料，完成下列各题。
1．(沉淀法：离子反应方向)某冶金厂排镉导致水污染。该厂废水经测pH＝4.5，含Cd2＋浓度超标10倍，为使废水达到排放标准，可加入熟石灰调节pH至11.0使Cd2＋沉淀。写出相关反应的离子方程式：______________________________________________。
答案：Ca(OH)2＋Cd2＋===Ca2＋＋Cd(OH)2↓
2．(氧化法：化学平衡方向、沉淀溶解平衡方向)工业废水中含有Cr2O、CrO严重超出排放标准，可用还原沉淀法处理：CrOCr2OCr3＋Cr(OH)3↓，其中第①步存在平衡：＋2H＋＋H2O。
(1)能说明①转化反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a．Cr2O、CrO浓度相同
b．溶液颜色不变
c．2v(Cr2O)＝v(CrO)
d．pH不变
(2)已知Ksp[Cr(OH)3]＝10－32，要使Cr3＋浓度降至10－5 mol/L完全沉淀，溶液的pH应调至________。
答案：(1)bd (2)≥5
3．(混凝法：胶体方向)明矾可用于净水，去除水中的悬浮物、色素。
(1)其净水原理为___________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)明矾净水的适宜pH范围为5～8，如pH过高或过低去污效果较差，理由是
________________________________________________________________________。
答案：(1)Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋
(2)Al(OH)3为两性氢氧化物，溶于酸或碱
4．(微生物法：热效应方向)水体中N、P含量过高会导致水华，严重破坏水质。水体中的NH可在微生物的条件下经两步反应转化为NO然后除去。两步反应的能量变化如图：
1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式为___________________________
________________________________________________________________________。
答案：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1
第7讲 氧化还原反应方程式的配平及计算
目标要求
核心素养
1.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
2.能利用得失电子守恒原理进行相关计算。
1.宏观辨识与微观探析：能正确辨别氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。能灵活运用氧化还原反应的相关规律配方程式。
2.变化观念与平衡思想：能根据得失电子守恒思想进行相应计算。
考点1 氧化还原反应方程式的配平
授课提示：对应学生用书第37页
1．氧化还原反应方程式配平的基本原则
2．氧化还原反应方程式配平的一般步骤
配平化学方程式：H2S＋HNO3―→S↓＋NO↑＋H2O。
模型构建：
第一步：标变价，H2＋HO3―→↓＋O↑＋H2O
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。
故H2S的化学计量数为3，NO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。
3H2S＋2HNO3===3S↓＋2NO↑＋4H2O。
第五步：查守恒，其他原子在配平时相等，最后利用O原子守恒来进行验证。
题组一 正向配平
1．
答案：(1)4 1 1 1 2 (2)5 1 3 3 3 3 (3)2 16 10 2 5 8
题组二 逆向配平
2．
答案：(1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
题组三 缺项配平
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－
3.(1)____MnO＋____H2O2＋____===____Mn2＋＋____O2↑＋____H2O。
(2)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有Al2O3、C、N2、AlN、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内，并配平。
＋＋===AlN＋。
解析：(2)根据氮元素、碳元素的化合价变化，N2是氧化剂，C是还原剂，AlN为还原产物，CO为氧化产物。
答案：(1)2 5 6H＋ 2 5 8 (2)Al2O3 3C N2 2 3CO
四步模型法书写信息型氧化还原反应方程式
授课提示：对应学生用书第38页
“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
[典例1] 写出MnO2在酸性条件下与NaHSO3溶液反应的离子方程式。
[解析] 第1步：MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO。
第2步：Mn降低2价，S升高2价，故在MnO2、HSO前的系数均为1：
MnO2＋HSO―→Mn2＋＋SO。
第3步：方程式左边带1个负电荷，右边不带电荷，溶液显酸性，故在方程式左边添加1个H＋使电荷守恒：MnO2＋HSO＋H＋―→Mn2＋＋SO。
第4步：根据原子守恒在方程式右边加1个H2O：MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O。
[答案] MnO2＋HSO＋H＋===Mn2＋＋SO＋H2O
[典例2] 高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。Fe(OH)3和KClO在强碱性条件下反应可以制取K2FeO4，写出其反应的离子方程式。
[解析] 第1步：Fe(OH)3＋ClO－―→FeO＋Cl－。
第2步：Cl降低2价，Fe升高3价，故在Fe(OH)3、ClO－前的系数分别为2、3：
2Fe(OH)3＋3ClO－―→2FeO＋3Cl－。
第3步：方程式左边带3个负电荷，右边带7个负电荷，溶液显碱性，故在方程式左边添加4个OH－使电荷守恒：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－―→2FeO＋3Cl－。
第4步：根据原子守恒在方程式右边加5个H2O：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
[答案] 2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
[考能突破练]
1．按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将＋6价铬还原成＋3 价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式：________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用NaClO NaOH溶液氧化AgNO3，制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2＋生成MnO2的离子方程式为________________________。
答案：(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
(2)2Ag＋＋ClO－＋2OH－===Ag2O2↓＋Cl－＋H2O
(3)3Mn2＋＋2MnO＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋
2．SCR(选择性催化还原)工作原理如图：
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)CO(NH2)2＋H2OCO2↑＋2NH3↑
(2)8NH3＋6NO27N2＋12H2O
3．(1)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如图：
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为______________________________________
________________________________________________________________________。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。如图为该法工艺原理示意图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。发生器中生成ClO2的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)2Co(OH)3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋5H2O
(2)2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O
(3)4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O
4．工业制备PH3的流程如图所示。
(1)黄磷和烧碱溶液反应的化学方程式为_____________________________________
________________________________________，次磷酸属于________(填“一”“二”或“三”)元酸。
(2)若起始时有1 mol P4参加反应，则整个工业流程中共生成________mol PH3(不考虑产物的损失)。
答案：(1)P4＋3NaOH＋3H2O===PH3↑＋3NaH2PO2 一 (2)2.5
考点2 氧化还原反应的计算方法——电子守恒法
授课提示：对应学生用书第39页
1．氧化还原反应计算的基本方法：电子守恒法。
2．守恒法解题思维流程
题组一 两元素之间得失电子守恒问题
1．24 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，则元素Cr在还原产物中的化合价为( )
A．＋2 B．＋3 C．＋4 D．＋5
解析：题目中指出被还原的元素是Cr，则得电子的物质必是K2Cr2O7，失电子的物质一定是Na2SO3，其中S元素的化合价从＋4→＋6；而Cr元素的化合价将从＋6→＋n(设＋n为生成物中Cr元素的化合价)，根据得失电子数目相等，有0.024 L×0.05 mol·L－1×(6－4)＝0.02 L×0.02 mol·L－1×2×(6－n)，解得n＝3。
答案：B
题组二 多元素之间得失电子守恒问题
2．在P＋CuSO4＋H2O―→Cu3P＋H3PO4＋H2SO4(未配平)的反应中，7.5 mol CuSO4可氧化P的物质的量为________ mol。生成1 mol Cu3P时，参加反应的P的物质的量为________mol。
解析：设7.5 mol CuSO4氧化P的物质的量为x，生成1 mol Cu3P 时，被氧化的P的物质的量为y。
根据得失电子守恒得：7.5 mol×(2－1)＝x×(5－0)，
解得x＝1.5 mol。
1 mol×3×(2－1)＋1 mol×[0－(－3)]＝y×(5－0)，
解得y＝1.2 mol。
所以参加反应的P的物质的量为1.2 mol＋1 mol＝2.2 mol。
答案：1.5 2.2
题组三 多步反应得失电子守恒问题
始态物质得(失)电子总数＝终态物质失(得)电子总数，如a mol铜与足量的浓HNO3反应，将产生的NO2气体与b mol O2混合作用于水，气体完全被吸收。
3．14 g铜银合金与足量的某浓度的硝酸反应，将放出的气体与1.12 L(标准状况下)氧气混合，通入水中恰好全部被吸收。则合金中铜的质量为( )
A．9.6 g B．6.4 g C．3.2 g D．1.6 g
解析：根据得失电子守恒规律可直接找出已知量(O2)与未知量(Cu、Ag)之间的物质的量关系。HNO3中的元素相当于电子的“二传手”，先得到Cu、Ag失去的电子，再传给O2，最后恢复原貌，Cu、Ag失去的电子最终传给了O2，所以根据得失电子守恒规律，得×2＋＝×4，解得：m(Cu)＝3.2 g。
答案：C
4．U常见化合价有＋4价和＋6价，硝酸铀酰[UO2(NO3)2]加热可发生分解：UO2(NO3)2―→UxOy＋NO2↑＋O2↑(未配平)，将气体产物收集到试管中并倒扣在盛水的水槽中，气体全部被吸收，水充满试管。则生成的铀的氧化物化学式是( )
A．UO2 B．2UO2·UO3
C．UO3 D．UO2·2UO3
解析：气体被吸收，说明二氧化氮、氧气和水发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，所以二氧化氮和氧气的计量数之比是4∶1，根据氧化还原反应中得失电子总数相等知，U元素的化合价不变，所以生成物是UO3，故选C。
答案：C
题组四 新素材命题
5．亚铁氰化钾别名黄血盐，化学式：K4Fe(CN)6·3H2O。为浅黄色单斜体结晶或粉末，无臭，略有咸味，常温下稳定。具有抗结性能，可用于防止细粉、结晶性食品板结。例如，食盐长久堆放易发生板结，加入亚铁氰化钾后食盐的正六面体结晶转变为星状结晶，从而不易发生结块。亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]在爆炸中可分解成一种剧毒盐KCN。
阅读上述材料，回答下列问题：
问题1：已知爆竹爆炸后，K4[Fe(CN)6]会发生分解，除生成剧毒盐KCN外，还生成三种稳定的单质。试写出反应的化学方程式。(素养角度——变化观念与平衡思想)
问题2：含CN－的污水危害很大，处理污水时，可在催化剂TiO2作用下用NaClO将CN－氧化成CNO－。CNO－在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2和CO2。试写出上述两步反应的离子方程式。(素养角度——科学态度与社会责任)
问题1 提示：由题给描述和元素守恒可知三种稳定的单质应为Fe、C、N2，据此可写出对应的化学方程式：K4[Fe(CN)6]4KCN＋Fe＋2C＋N2↑。
问题2 提示：由题给描述可知，CN－与ClO－在催化剂TiO2作用下反应生成CNO－和Cl－，对应的离子方程式为CN－＋ClO－CNO－＋Cl－；CNO－在酸性条件下继续被NaClO氧化生成N2和CO2，对应的离子方程式为2CNO－＋3ClO－＋2H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl－＋H2O。
氧化还原反应方程式
1.方程式配平步骤：标变价、列变化、求总数、配系数、查守恒。
2.方程式的计算：根本原则就是利用电子守恒建立物质之间的比例关系，写出守恒式：n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。
授课提示：对应学生用书第40页
1．(2020·高考全国卷Ⅱ节选)(1)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为_________________________________。
(3)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_________(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1 000 kg该溶液需消耗氯气的质量为________kg(保留整数)。
解析：(1)由新制的HgO和Cl2反应制备Cl2O，由于该反应为歧化反应，所以只有氯元素的化合价发生变化，由0价变为＋1价和－1价，所以反应的化学方程式为2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O。(2)由题意知，在NaClO2生成ClO2的过程中，发生歧化反应，NaClO2既是氧化剂，又是还原剂，4NaO24O2，NaO2Na，每生成4 mol ClO2，需消耗5 mol NaClO2，所以每生成1 mol ClO2，需消耗 mol(即1.25 mol)NaClO2。产生的气泡的成分为CO2，反应的化学方程式为NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O。(3)“84消毒液”遇到酸性清洁剂能发生氧化还原反应：ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，Cl2有毒，故“84消毒液”不能和酸性清洁剂混用。1 000 kg溶液中NaOH溶液的质量为m(NaOH)＝1 000 kg×1%＝10 kg，设反应中消耗Cl2的质量为x kg，则：
2NaOH ＋ Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
80 71
x kg x kg
需要NaOH溶液的质量为÷30%＝kg。溶液的质量＝NaOH溶液的质量＋Cl2的质量，1 000 kg＝kg＋x kg，解得x≈203。
答案：(1)2Cl2＋HgO===HgCl2＋Cl2O (2)1.25 NaHCO3＋NaHSO4===CO2↑＋Na2SO4＋H2O (3)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O 203
2．(2020·高考全国卷Ⅲ节选)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金属离子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
开始沉淀时(c＝0.01 mol·L－1)的pH
7.2
3.7
2.2
7.5
沉淀完全时(c＝1.0×10－5 mol·L－1)的pH
8.7
4.7
3.2
9.0
回答下列问题：
(1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是________。为回收金属，用稀硫酸将“滤液①”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_________________________________。
(2)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式____________________________________________________。
解析：(1)因为废镍催化剂表面沾有油脂，所以“碱浸”的目的是除去油脂，同时还可以溶解催化剂中混有的铝及氧化铝杂质。滤液①中存在的金属元素只有铝元素，铝元素以[Al(OH)4]－(AlO)的形式存在，当加酸调到中性时，发生反应的离子方程式为[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓。
(2)根据信息书写反应方程式，反应物为Ni2＋、ClO－、OH－，产物为NiOOH、Cl－和H2O，利用得失电子守恒和电荷守恒书写反应的离子方程式：2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O。
答案：(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物
[Al(OH)4]－＋H＋===Al(OH)3↓＋H2O或AlO＋H2O＋H＋===Al(OH)3↓
(2)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－===2NiOOH↓＋Cl－＋H2O
3．(2019·高考全国卷Ⅱ)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如图工艺生产立德粉：
在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡，该过程的化学方程式为
________________________________________________________________________。
回转炉尾气中含有有毒气体，生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体，该反应的化学方程式为______________________________________________。
解析：由流程图中的原料重晶石和焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)与焦炭粉反应生成BaS和有毒气体CO，根据电子守恒法可配平氧化还原反应方程式：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑；CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2，另一种产物为CO2，则CO与水蒸气反应的化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2。
答案：BaSO4＋4CBaS＋4CO↑ CO＋H2O===CO2＋H2
4．(2019·高考全国卷Ⅲ)高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)制备，工艺如图所示。回答下列问题：
(1)“滤渣1”含有S和________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“氧化”中添加适量的MnO2的作用是________________________________。
解析：(1)硫化锰矿及二氧化锰粉末中加入硫酸后，发生氧化还原反应：MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O，故“滤渣1”的主要成分为S和SiO2(不溶性硅酸盐)。
(2)Fe2＋沉淀完全时，Mn2＋已经开始沉淀，故加入MnO2是为了将溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，便于除去。
答案：(1)SiO2(不溶性硅酸盐) MnO2＋MnS＋2H2SO4===2MnSO4＋S＋2H2O (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋
课时作业 单独成册 对应学生用书第317页
[A组 基础题组]
1．已知在碱性溶液中可发生反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2RO＋3Cl－＋5H2O。则RO中R的化合价是( )
A．＋3 B．＋4 C．＋5 D．＋6
解析：根据离子反应中反应前后电荷守恒，可得3＋4＝2n＋3，解得n＝2。所以RO中R元素的化合价为＋6价。
答案：D
2．在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应，生成一种棕黄色气体X。则X为( )
A．Cl2 B．Cl2O C．ClO2 D．Cl2O5
解析：Na2SO3被氧化为Na2SO4，S元素化合价由＋4价升高为＋6价；NaClO3中Cl元素的化合价降低，设Cl元素在还原产物中的化合价为x，根据得失电子守恒有1×(6－4)＝2×(5－x)，解得x＝＋4，故棕黄色气体X的化学式为ClO2。
答案：C
3．NaNO2是一种食品添加剂，它能致癌。酸性高锰酸钾溶液与亚硝酸钠反应的离子方程式是MnO＋NO＋―→Mn2＋＋NO＋H2O。下列叙述正确的是( )
A．该反应中NO被还原
B．反应过程中溶液的pH变小
C．生成1 mol NaNO3需要消耗0.4 mol KMnO4
D．中的粒子是OH－
解析：反应中氮元素的化合价从＋3价升高到＋5价，失去2个电子，被氧化，做还原剂，A不正确；Mn元素的化合价从＋7价降低到＋2价，得到5个电子，根据电子得失守恒可知，氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶5，所以选项C正确；再根据电荷守恒可知，反应前消耗氢离子，所以B和D都是错误的。
答案：C
4．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1 mol Au2O3完全反应时，转移电子8 mol
解析：Au2O3是反应物，则Au2O一定是生成物，其中Au元素的化合价由＋3价变成＋1价，化合价降低，则必然有化合价升高的元素，即Na2S2O3(硫元素为＋2价)是反应物，Na2S4O6(硫元素为＋2.5价)是生成物。根据反应前后硫元素守恒有2Na2S2O3―→Na2S4O6，根据钠元素守恒，可知生成物中缺少钠元素，所以NaOH是生成物，再根据氢元素守恒，可知水是反应物。由关系式：Au2O3～Au2O～4e－，所以当1 mol Au2O3完全反应时，转移电子的物质的量为4 mol。
答案：C
5．已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生变化：H2O2―→H2O；IO―→I2；MnO―→Mn2＋；HNO2―→NO。
如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是( )
A．H2O2 B．IO C．MnO D．HNO2
解析：KI被氧化得到I2,1 mol KI在反应中失去 1 mol 电子，再据题中所给信息：H2O2―→H2O，1 mol H2O2得 2 mol e－；IO―→I2,1 mol IO得5 mol e－；MnO―→Mn2＋，1 mol MnO得 5 mol e－；HNO2―→NO,1 mol HNO2得 1 mol e－。虽然B、C项中的1 mol IO、MnO均可得 5 mol e－，但B中生成物I2可来自IO和I－，故得I2最多者应是IO与I－的反应。
答案：B
6．向含有1 mol FeCl2的溶液中通入 0.2 mol Cl2，再加入含0.1 mol X2O的酸性溶液，使溶液中Fe2＋全部恰好被氧化，并使X2O被还原为Xn＋，则n值为( )
A．2 B．3 C．4 D．5
解析：被0.2 mol Cl2氧化的Fe2＋物质的量是0.4 mol，被0.1 mol X2O氧化的Fe2＋物质的量为0.6 mol，则 1 mol X2O在反应中得到6 mol e－，1个X2O降低6价，1个X降低3价，则反应后X为＋3价的离子。
答案：B
7．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值是( )
A．6 B．5 C．4 D．3
解析：NaClO被还原为NaCl时，Cl的化合价降低了2价，根据反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16，可知Cl的化合价共降低了32。Na2Sx转化为Na2SO4的过程中S的化合价必然也升高了32，Na2Sx中S的化合价为－，反应后升高到＋6价，每个S升高了(＋6)价，共有x mol这样的S，因此(＋6)x＝32，得出x＝5，B正确。
答案：B
8．以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如图，下列说法错误的是( )
A．NaClO3在发生器中作氧化剂
B．吸收塔中1 mol H2O2得到2 mol电子
C．吸收塔中温度不宜过高，否则会导致H2O2分解
D．从“母液”中可回收的主要物质是Na2SO4
解析：根据流程图知，NaClO3与SO2发生氧化还原反应，化学方程式为2NaClO3＋SO2===Na2SO4＋2ClO2，其中NaClO3作氧化剂，母液中溶质主要为Na2SO4，A、D项正确；吸收塔中发生的反应为2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2↑，1 mol H2O2失去2 mol电子，B项错误；H2O2在高温下易分解，故吸收塔的温度不能太高，C项正确。
答案：B
9．(1)请将下列5种物质：N2O、FeSO4、Fe(NO3)3、HNO3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上，组成一个化学方程式并配平。
________＋________===________＋________＋________＋________H2O。
(2)反应物中发生氧化反应的物质为________，被还原的元素是________。
(3)反应中1 mol氧化剂得到________ mol电子。
答案：(1)24FeSO4 30HNO3 8Fe(NO3)3
8Fe2(SO4)3 3N2O↑ 15 (2)FeSO4 N (3)4
10．焊接钢铁时常用的焊药为氯化铵，其作用是消除焊接处的铁锈。发生的反应体系中共有六种物质：NH4Cl、FeCl3、N2、Fe2O3、Fe和X。
(1)根据题意，可判断出X是______________________________________(写化学式)。
(2)写出并配平该反应的化学方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)发生氧化反应的物质是________，反应中4 mol的氧化剂能________(填“失去”或“得到”)________ mol电子。
(4)反应中产生了11.2 L(标准状况)的气体时，被还原的物质的质量为________。
答案：(1)H2O (2)6NH4Cl＋4Fe2O3===6Fe＋2FeCl3＋3N2↑＋12H2O (3)NH4Cl 得到 18 (4)80 g
11．“钢是虎，钒是翼，钢含钒犹如虎添翼”，钒是“现代工业的味精”。钒对稀酸是稳定的，但室温下能溶解于浓硝酸中生成VO。
(1)请写出金属钒与浓硝酸反应的离子方程式：________________________________
________________________________________________________________________。
(2)灼烧NH4VO3时可生成钒的氧化物V2O5，请写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气，其中钒元素被还原为蓝色的VO2＋，请写出该反应的离子方程式：_________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)V2O5是两性氧化物，与强碱反应生成钒酸盐(阴离子为VO)，溶于强酸生成含钒氧离子(VO)的盐。请写出V2O5分别与烧碱溶液和稀硫酸反应生成的盐的化学式：________、________。
(5)工业上用接触法制硫酸时要用到V2O5。在氧化SO2的过程中，450 ℃时发生V2O5与VO2之间的转化：V2O5＋SO2===2VO2＋SO3、4VO2＋O2===2V2O5，说明V2O5在接触法制硫酸过程中所起的作用是________________。
解析：(1)金属钒与浓硝酸反应的离子方程式为V＋6H＋＋5NO===VO＋5NO2↑＋3H2O；(2)灼烧NH4VO3反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O；(3)沸腾的浓盐酸与V2O5反应产生氯气，氯元素的化合价升高，钒元素被还原为蓝色的VO2＋，反应的离子方程式为V2O5＋6H＋＋2Cl－2VO2＋＋Cl2↑＋3H2O；(4)V2O5与烧碱溶液反应生成Na3VO4，V2O5与稀硫酸反应生成(VO2)2SO4；(5)V2O5在接触法制硫酸过程中起催化作用。
答案：(1)V＋6H＋＋5NO===VO＋5NO2↑＋3H2O
(2)2NH4VO3V2O5＋2NH3↑＋H2O
(3)V2O5＋6H＋＋2Cl－2VO2＋＋Cl2↑＋3H2O
(4)Na3VO4 (VO2)2SO4
(5)催化作用
12．高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液，难溶于有机溶剂；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中紫色快速褪去并产生O2，在碱性溶液中较稳定。某实验小组探究K2FeO4的性质如下：
(1)K2FeO4可以将废水中的CN－氧化为CNO－，实验表明，pH＝9时CN－去除效果最佳。配平该反应的离子方程式：____FeO＋____CN－＋____H2O===____Fe(OH)3↓＋____CNO－＋____OH－。
现处理含CN－浓度为13 mg/L的废水1 m3，至少需要K2FeO4________g。
(2)资料表明，酸性溶液中氧化性：FeO>MnO。验证实验：将少量K2FeO4溶解在过量KOH溶液中，溶液呈浅紫色，取该溶液滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，振荡，溶液颜色仍然呈浅紫色。请设计实验证明最后所得浅紫色溶液中含有MnO：___________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由得失电子守恒、电荷守恒及质量守恒可知离子方程式为2FeO＋3CN－＋5H2O===2Fe(OH)3↓＋3CNO－＋4OH－；处理含CN－浓度为13 mg/L的废水1 m3，至少需要K2FeO4为××198 g/mol＝66 g。
答案：(1)2 3 5 2 3 4 66
(2)向最后的浅紫色溶液中滴加过量稀硫酸，振荡，溶液浅紫色未褪去，说明溶液中含有MnO
[B组 提升题组]
13．含氰化物的废液乱倒或与酸混合，均易生成有剧毒且易挥发的氰化氢。工业上常采用碱性氯化法来处理高浓度氰化物污水，发生的主要反应为CN－＋OH－＋Cl2―→CO2＋N2＋Cl－＋H2O(未配平)。下列说法错误的是(其中NA表示阿伏加德罗常数的值) ( )
A．Cl2是氧化剂，CO2和N2是氧化产物
B．上述离子方程式配平后，氧化剂、还原剂的化学计量数之比为2∶5
C．该反应中，若有1 mol CN－发生反应，则有5NA个电子发生转移
D．若将该反应设计成原电池，则CN－在负极区发生反应
解析：反应中Cl元素化合价降低，N、C元素化合价升高，则Cl2是氧化剂，CO2和N2是氧化产物，故A正确；配平的离子方程式为2CN－＋8OH－＋5Cl2===2CO2＋N2＋10Cl－＋4H2O，氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5∶2，故B错误；C元素化合价由＋2升高为＋4，N元素化合价由－3升高为0，所以若有 1 mol CN－发生反应，则有5NA个电子发生转移，故C正确；若将该反应设计成原电池，则CN－在负极区发生氧化反应，故D正确。
答案：B
14．为测定某草酸晶体(H2C2O4·2H2O)样品的纯度，现称取一定质量的该样品，配制成100 mL溶液，取25.00 mL该溶液于锥形瓶中，加适量稀硫酸，用0.100 mol/L 的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程，当称取的样品的质量为某数值时，滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为 ( )
A．2.25 g B．3.15 g C．9.00 g D．12.6 g
解析：H2C2O4与KMnO4反应的化学方程式为5H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，设样品中草酸晶体的质量分数为x，滴定所用KMnO4溶液为100x mL，则[×]∶(0.100 mol/L×100x×10－3 L)＝5∶2，解得m(样品)＝12.6 g。
答案：D
15．黄铁矿(主要成分为FeS2)的有效利用对环境具有重要意义。
(1)在酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图1所示。
①图1转化过程的总反应中，FeS2作________(填“催化剂”“氧化剂”或“还原剂”，下同)。该转化过程中NO的作用是___________________________________________________________________________________________________________________。
②写出图1中Fe3＋与FeS2反应的离子方程式：_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)FeS2氧化为Fe3＋的过程中，控制起始时Fe2＋的浓度、溶液体积和通入O2的速率不变，改变其他条件时，Fe2＋被氧化的转化率随时间的变化如图2所示。
①加入NaNO2发生反应：2H＋＋3NO===NO＋2NO↑＋H2O。该反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为________mol。
②加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O。解释图2中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2＋转化率的原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①转化过程中FeS2中S元素被氧化为SO，FeS2是还原剂；反应前后NO没有改变，所以NO是催化剂。②反应的离子方程式是14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋。(2)①根据化学方程式可知，反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为4 mol。②NO 是该反应的催化剂，加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O，生成的NO更多，加快了反应速率。
答案：(1)①还原剂 催化剂 ②14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋
(2)①4 ②生成的催化剂NO更多，加快了反应速率
16．高铁酸(H2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂，投入水中会迅速发生反应。
(1)H2FeO4中Fe的化合价为________。
(2)已知：常温下高铁酸为紫黑色固体，将H2FeO4投入水中，有气体生成，同时有红褐色沉淀产生，则H2FeO4与水反应的化学方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在工业上制备Na2FeO4的方法有多种。
Ⅰ.干法制备的反应原理：2FeSO4＋6Na2O2===xNa2FeO4＋M↑＋2Na2O＋2Na2SO4。
①x＝____________。
Ⅱ.湿法制备的工艺流程如图：
已知：Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。
②反应a中，生成物除了Na2FeO4外，另一种盐的化学式为________。
③一系列操作包括过滤、________、________。
解析：(2)生成物中气体为氧气，红褐色沉淀为氢氧化铁，则H2FeO4与水反应的化学方程式为4H2FeO4＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑。(3)①M气体不含有钠元素，由钠原子守恒可得x＝2。②反应a中，生成物除了Na2FeO4外，另一种盐的化学式为NaCl。③一系列操作包括过滤、洗涤、(低温)干燥。
答案：(1)＋6 (2)4H2FeO4＋2H2O===4Fe(OH)3↓＋3O2↑ (3)①2 ②NaCl ③洗涤 (低温)干燥
核心素养 专项提能
核心素养提升(二) 利用“变化观”和“平衡思想”为两种化学方程式的书写建模
授课提示：对应学生用书第41页
一 书写新信息型离子方程式的思维建模
[典例1] Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，工艺流程如图：
“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式：
________________________________________________________________________。
[解析] 第一步：依据题意写出主要反应物及生成物。用盐酸溶解FeTiO3，反应后钛主要以TiOCl形式存在，则O3―→OCl。
第二步：依据质量守恒和电荷守恒完成方程式。
①经分析，反应物中有氯元素，产物中有铁元素，且钛元素的价态未变化，可知左边应加上Cl－右边生成Fe2＋：FeTiO3＋Cl－―→TiOCl＋Fe2＋。
②左边比右边多两个氧原子，且左边电荷数为－1，右边电荷数为0，题中加了盐酸，可知左边还应补充H＋，右边生成H2O：FeTiO3＋H＋＋Cl－―→Fe2＋＋TiOCl＋H2O。
依据右边有4个氯原子，可知左边Cl－前的系数为4，铁原子与钛原子个数相等，右边电荷数为0，可知H＋的系数为4，H2O前的系数为2：FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O。
[答案] FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O
小结：对于新信息型的非氧化还原反应方程式，在根据题意写出主要反应物及生成物之后，再依据质量守恒(离子反应还有电荷守恒)，即可轻松写出相关反应方程式。
二 新信息下氧化还原型离子方程式的思维建模
[典例2] ＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3＋，该反应的离子方程式为__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] 第一步：写，根据题意和已掌握的知识很容易找到氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物：
Cr2O＋HSO——Cr3＋＋SO；
第二步：平，标出变价元素的化合价，分析化合价升降情况并求出化合价升降的最小公倍数：
Cr的化合价从＋6降低到＋3，两个铬原子一共降低6价，S的化合价从＋4升高到＋6，升高2价，6与2的最小公倍数为6，为使化合价升降守恒，HSO前要配系数3，再根据原子守恒配出产物的化学计量数。
第三步：补，根据已配平的部分可以算出反应前16个氧原子，反应后只有12个氧原子，反应前比反应后多出4个氧原子，再结合反应环境应该呈酸性，那么在反应物中补H＋，多出4个O应该补8个H＋生成4个H2O，但是3个HSO中已经含有3个H，所以最终只要补5个H＋，即：Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O。
[答案] Cr2O＋3HSO＋5H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O
[思维建模] “写”“平”“补”三步书写模型
第一步：写，根据所学知识或题目信息找出氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物，然后大致书写出：氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物。
第二步：平，根据化合价升降守恒(求化合价升降的最小公倍数)配平好上面写的四种物质。
第三步：补，根据反应环境(酸碱介质)及电荷守恒、原子守恒补齐没有参与氧化还原的物质或离子。
补项时先考虑反应前跟反应后的物质对比是氧原子变多还是减少，再考虑酸碱介质，具体情况如图甲和图乙。
[素养专项练]
1．根据题设要求完成离子方程式书写。
(1)Na2CO3溶液能和HCN反应：Na2CO3＋HCN===NaHCO3＋NaCN，则向NaCN溶液中通入少量CO2时反应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________；
(2)金属Mg与CH3Cl在一定条件下反应可生成CH3MgCl，CH3MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体和沉淀生成，写出CH3MgCl水解的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)将NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比为1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2，试写出该反应的离子方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。
在用ClO2进行水处理时，除了杀菌消毒外，还能除去水中的Fe2＋和Mn2＋。试写出用ClO2氧化除去Mn2＋生成MnO2的离子方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________
(ClO2反应后的产物为ClO)。
答案：(1)CN－＋H2O＋CO2===HCO＋HCN
(2)2CH3MgCl＋2H2O===2CH4↑＋Mg(OH)2↓＋Mg2＋＋2Cl－
(3)NCl3＋6ClO＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－
Mn2＋＋2ClO2＋2H2O===MnO2↓＋2ClO＋4H＋
2．(1)(判断未知产物)铬会造成环境污染。某酸性废水中含有Cr2O，处理时可用焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，再调节pH至8，使铬元素沉降，分离出污泥后测得废水中Cr3＋浓度为0.52 mg·L－1，达到排放标准。
①Na2S2O5参加反应的离子方程式为_________________________________________
________________________________________________________________________。
②处理后的废水中Cr3＋的物质的量浓度为________mol·L－1。
(2)(固定配比)硫代硫酸钠可以作容量分析的基准物质。
①向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液，可观察到的现象是
________________________________________________________________________。
②实际生产中，一般将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可得到硫代硫酸钠。反应的离子方程式为______________________
________________________________________________________________________。
(3)(工艺流程除杂)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋等杂质)的流程如图：
工业ZnO浸出液 滤液 滤饼ZnO
[提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2]
回答下列问题：
①反应②中除掉的杂质离子是________，发生反应的离子方程式为______________
________________________________________________________________________；
在加入高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，对除杂的影响是___________________
________________________________________________________________________。
②反应③的反应类型为________，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有________。
解析：(1)①焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2O转化为毒性较低的Cr3＋，同时焦亚硫酸钠被氧化为硫酸钠，其反应的离子方程式为3S2O＋2Cr2O＋10H＋===6SO＋4Cr3＋＋5H2O。②分离出污泥后测得废水中Cr3＋浓度为0.52 mg·L－1，c(Cr3＋)＝＝1×10－5 mol·L－1。
(2)①Na2S2O3与硫酸反应生成S、二氧化硫和硫酸钠，所以向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液，可观察到的现象是产生淡黄色沉淀，同时有刺激性气味气体产生。②将Na2S和Na2CO3以物质的量之比为2∶1配成溶液后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可得到硫代硫酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2，故离子方程式为2S2－＋4SO2＋CO===3S2O＋CO2。
(3)①经反应①所得浸出液中含有Zn2＋、Fe2＋、Mn2＋、Ni2＋。经反应②，Fe2＋被氧化为Fe3＋，进而形成Fe(OH)3沉淀，Mn2＋被氧化为MnO2，发生反应的离子方程式分别为MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋。在加入高锰酸钾溶液前，若溶液的pH较低，铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质。②反应③为Zn＋Ni2＋===Zn2＋＋Ni，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有被置换出来的镍。
答案：(1)①3S2O＋2Cr2O＋10H＋===6SO＋4Cr3＋＋5H2O ②1×10－5
(2)①产生淡黄色沉淀，同时有刺激性气味气体产生
②2S2－＋4SO2＋CO===3S2O＋CO2
(3)①Fe2＋和Mn2＋ MnO＋3Fe2＋＋7H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO2↓＋5H＋，2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ 铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质 ②置换反应 镍
易错题重练与新素材命题(二)
授课提示：对应学生用书第42页
01
章末排查练
1.物质组成、性质及应用类判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)由同种元素组成的物质一定是纯净物。(×)
(2)蓝色硫酸铜晶体上滴浓硫酸，会发生化学变化。(√)
(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应，所以是两性氧化物。(×)
(4)金属氧化物均为碱性氧化物。(×)
(5)石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物。(×)
(6)232Th转化为233U是化学变化。(×)
(7)SO2、SiO2、CO均为酸性氧化物。(×)
(8)直径为20 nm的纳米级碳酸钙属于胶体。(×)
(9)化学反应有新物质生成，并遵循质量守恒和能量守恒定律。(√)
(10)从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。(×)
(11)用活性炭去除冰箱中的异味，没有发生化学变化。(√)
(12)用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果，没有发生化学变化。(×)
2．氧化还原反应概念判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)置换反应全部属于氧化还原反应。因为有单质参加和生成，化合价发生了变化。(√)
(2)复分解反应全部属于非氧化还原反应。因为反应前后元素的化合价没有变化。(√)
(3)有单质生成的分解反应属于氧化还原反应。因为单质中元素化合价必然发生变化。(√)
(4)元素从化合态变为游离态，该元素不一定被还原。(√)
(5)失电子越多，还原性越强，得电子越多，氧化性越强。(×)
(6)金属元素被还原，不一定得到金属单质。(√)
(7)含氧酸的价态越高，氧化性一定越强。(×)
(8)不容易得到电子的物质，肯定容易失去电子。(×)
02
常考易错的12个离子方程式书写
1.CuSO4溶液与过量Ba(OH)2反应：_________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Cu2＋＋SO＋Ba2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓＋BaSO4↓
2．向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液：_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：2AgCl(s)＋S2－(aq)Ag2S(s)＋2Cl－(aq)
3．向NaHCO3溶液中加入过量澄清石灰水：_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋Ca2＋＋OH－===CaCO3↓＋H2O
4．向NH4HCO3溶液中加少量NaOH溶液并加热：____________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋OH－CO＋H2O
5．向NaAlO2溶液中通入过量CO2：________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
6．等体积、等浓度的Ca(HCO3)2溶液和NaOH溶液混合：_____________________
________________________________________________________________________。
答案：Ca2＋＋HCO＋OH－===CaCO3↓＋H2O
7．向明矾溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液：_________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Al3＋＋2SO＋2Ba2＋＋4OH－===AlO＋2BaSO4↓＋2H2O
8．小苏打与NaOH溶液混合：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：HCO＋OH－===CO＋H2O
9．等体积、等浓度的Ba(OH)2溶液与NH4HCO3溶液混合：____________________
________________________________________________________________________。
答案：Ba2＋＋2OH－＋NH＋HCO===BaCO3↓＋H2O＋NH3·H2O
10．淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝：_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案：4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－
11．FeSO4溶液中加入用H2SO4酸化的H2O2溶液：
________________________________________________________________________。
答案：2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
12．在强碱溶液中NaClO与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4：______________________
________________________________________________________________________。
答案：3ClO－＋4OH－＋2Fe(OH)3===3Cl－＋5H2O＋2FeO
03
推导型氧化还原反应方程式的书写
1.将适量的SO2通入Fe(NO3)3溶液中，溶液逐渐由棕黄色变为浅绿色，但又立即变为棕黄色，请写出该过程中的离子方程式：__________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SO＋2Fe2＋＋4H＋、3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
2．研究表明，Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，应用前景广阔，可用FeSO4和Na2O2反应制备，在反应中，FeSO4与Na2O2的物质的量之比为1∶3，其中Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，已知产物中，除Na2FeO4外，还有Na2O、Na2SO4等，试写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：FeSO4被氧化成Na2FeO4,1 mol FeSO4失去4 mol e－，设3 mol Na2O2中被氧化的氧为x mol，依据电子守恒得：4＋x＝6－x，x＝1，即生成 mol O2，反应方程式为FeSO4＋3Na2O2===Na2FeO4＋O2↑＋Na2O＋Na2SO4，即：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。
答案：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑
3．某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物X。已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol e－生成X，则X的化学式：____________，试写出该反应的化学方程式：__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Br2 4H2SO4＋5AsH3＋8KBrO3===5H3AsO4＋4Br2＋4K2SO4＋4H2O
4．已知在过量的FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液，并加入过量H2SO4，溶液立即变黄，试写出该反应的离子方程式：______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Fe2＋被氧化成Fe3＋，因为Fe2＋过量，所以ClO－的还原产物只能是Cl－，而不是Cl2，因为Fe2＋和Cl2不能共存。
答案：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
5．溶解在水中的O2在碱性条件下可以将Mn2＋氧化成MnO(OH)2，反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
而I－可以将MnO(OH)2还原成Mn2＋，I－被氧化成I2，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2
MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O
6．NaClO可以将MnSO4氧化成MnO2沉淀，试写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－
7．尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)是一种环保绿色能源新型材料。实验室通过下列方法制取：将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5小时，然后升温至600～750 ℃，保温24小时，自然冷却到室温得产品，写出该反应的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：因为MnO2为氧化剂，失电子的只能为－2价的氧离子，设生成O2为x mol，则4×(4－3.5)＝4x，x＝。
答案：8MnO2＋2Li2CO34LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
8．联氨(N2H4)是航天飞船常用的高能燃料，联氨可以用尿素[CO(NH2)2]为原料制取，方法是在KMnO4催化剂存在下，尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、NaOH溶液反应生成联氨、Na2CO3、另一种钠盐和水，写出其反应的化学方程式：____________________________
________________________________________________________________________。
解析：在CO(NH2)2中，N元素的化合价为－3价，化合价升高1价，NaClO中Cl元素的化合价为＋1价，它应该被还原成Cl－，所以另一种钠盐为NaCl，根据化合价升降总数相等即可配平。
答案：CO(NH2)2＋NaClO＋2NaOHN2H4＋Na2CO3＋NaCl＋H2O
04
新素材命题
水污染及其防治
我国人均水资源占有量居世界121位，被列为世界13个贫水国家之一，而水污染进一步使局面恶化，严重影响我们的日常生活及工业生产。
污水治理总体方法：
(1)减少和消除污染源。杜绝工业废水、城市污水的任意排放。
(2)全面规划、合理布局。将同行业废水或相关废水集中处理，减少污染源。
(3)废水资源化再循环利用。
污水处理具体方法：
①物理方法。如混凝法。
②化学方法。如氧化法、沉淀法。
③物理化学法。如吸附法、离子交换法、膜分离法。
④微生物法。
阅读上述材料，完成下列各题。
1．(沉淀法：离子反应方向)某冶金厂排镉导致水污染。该厂废水经测pH＝4.5，含Cd2＋浓度超标10倍，为使废水达到排放标准，可加入熟石灰调节pH至11.0使Cd2＋沉淀。写出相关反应的离子方程式：______________________________________________。
答案：Ca(OH)2＋Cd2＋===Ca2＋＋Cd(OH)2↓
2．(氧化法：化学平衡方向、沉淀溶解平衡方向)工业废水中含有Cr2O、CrO严重超出排放标准，可用还原沉淀法处理：CrOCr2OCr3＋Cr(OH)3↓，其中第①步存在平衡：＋2H＋＋H2O。
(1)能说明①转化反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a．Cr2O、CrO浓度相同
b．溶液颜色不变
c．2v(Cr2O)＝v(CrO)
d．pH不变
(2)已知Ksp[Cr(OH)3]＝10－32，要使Cr3＋浓度降至10－5 mol/L完全沉淀，溶液的pH应调至________。
答案：(1)bd (2)≥5
3．(混凝法：胶体方向)明矾可用于净水，去除水中的悬浮物、色素。
(1)其净水原理为___________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)明矾净水的适宜pH范围为5～8，如pH过高或过低去污效果较差，理由是
________________________________________________________________________。
答案：(1)Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋
(2)Al(OH)3为两性氢氧化物，溶于酸或碱
4．(微生物法：热效应方向)水体中N、P含量过高会导致水华，严重破坏水质。水体中的NH可在微生物的条件下经两步反应转化为NO然后除去。两步反应的能量变化如图：
1 mol NH(aq)全部氧化成NO(aq)的热化学方程式为___________________________
________________________________________________________________________。
答案：NH(aq)＋2O2(g)===NO(aq)＋2H＋(aq)＋H2O(l) ΔH＝－346 kJ·mol－1
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