高中化學(xué) 第二章 物質(zhì)變化及其分類 重難點(diǎn)13 氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算（含解析）新人教版必修11

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重難點(diǎn)13 氧化還原反應(yīng)的有關(guān)計(jì)算 用電子守恒法解題的一般步驟 （1）找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物； （2）找準(zhǔn)一個(gè)原子或一個(gè)離子得失電子數(shù)(注意化學(xué)式中的粒子個(gè)數(shù))。 （3）根據(jù)題中給出物質(zhì)的物質(zhì)的量和電子守恒列等式： n(氧化劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)化合價(jià)變化值(高價(jià)－低價(jià))＝n(還原劑)變價(jià)原子個(gè)數(shù)化合價(jià)變化值(高價(jià)－低價(jià))。 ★★★★ 【重難點(diǎn)考向一】電子守恒規(guī)律的應(yīng)用 【例1】足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng)，得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體與1.68LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸．若向所得硝酸銅溶液中加入6mol?L-1 NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，則消耗NaOH溶液的體積是(　　) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．50 mL 【答案】D 【解析】生成NO2、NO的混合氣體與1.68L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸，縱觀整個(gè)過程，由電子轉(zhuǎn)移守恒，可知Cu提供電子等于氧氣獲得的電子，即Cu提供電子為2=0.15mol，向所得硝酸銅溶液中加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，沉淀為Cu(OH)2，由電荷守恒可知，Cu提供電子物質(zhì)的量等于氫氧化銅中氫氧根的物質(zhì)的量，故n(NaOH)=0.15mol2=0.3mol，故消耗氫氧化鈉溶液體積為=0.05L=50mL，故選D。 【名師點(diǎn)睛】向所得硝酸銅溶液中加入NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，沉淀為Cu(OH)2，由電荷守恒可知，Cu提供電子物質(zhì)的量等于氫氧化銅中氫氧根的物質(zhì)的量，生成NO2、NO的混合氣體與1.68L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中，所有氣體完全被水吸收生成硝酸，縱觀整個(gè)過程，由電子轉(zhuǎn)移守恒，可知Cu提供電子等于氧氣獲得的電子，據(jù)此計(jì)算n(NaOH)，進(jìn)而計(jì)算消耗氫氧化鈉溶液體積。 【重難點(diǎn)考向二】電子守恒與原子守恒綜合應(yīng)用 【例2】Cu2S與一定濃度的HNO3反應(yīng)，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，當(dāng)NO2和NO的物質(zhì)的量之比為2：1時(shí)，實(shí)際參加反應(yīng)的Cu2S與HNO3的物質(zhì)的量之比為(　　) A．1：10 B．1：8 C．1：6 D．1：5 【答案】B n(Cu2S)6-(-2)+ 12]=2mol(5-4)+1mol(5-2)，解得n(Cu2S)=0.5mol． 由硫元素守恒可知n(CuSO4)=n(Cu2S)=0.5mol， 根據(jù)銅元素守恒可知溶液中nCu(NO3)2]=2n(Cu2S)-n(CuSO4)=20.5mol-0.5mol=0.5mol． 由氮元素守恒可知參加反應(yīng)的硝酸 n(HNO3)=2nCu(NO3)2]+n(NO2)+n(NO)=20.5mol+2mol+1mol=4mol． 所以實(shí)際參加反應(yīng)的Cu2S與HNO3的物質(zhì)的量之比為n(Cu2S)：n(HNO3)=0.5mol：4mol=1：8；故選B。 【名師點(diǎn)睛】Cu2S與一定濃度的HNO3反應(yīng)中，Cu2S中銅元素由+1價(jià)被氧化為+2價(jià)、硫元素由-2價(jià)被氧化為+6價(jià)，硝酸起氧化劑與酸的作用，起氧化劑作用HNO3中氮元素被還原為NO2和NO，起酸作用的硝酸生成Cu(NO3) 2．令NO2和NO的物質(zhì)的量分別為2mol、1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算參加反應(yīng)的Cu2S的物質(zhì)的量，由氮元素守恒可知參加反應(yīng)的硝酸n(HNO3)=2nCu(NO3)2]+n(NO2)+n(NO)，根據(jù)銅元素守恒可知溶液中nCu(NO3)2]=2n(Cu2S)-n(CuSO4)，由硫元素守恒可知n(Cu2S)=n(CuSO4)，據(jù)此計(jì)算參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量．據(jù)此計(jì)算判斷。 【重難點(diǎn)考向三】還原產(chǎn)物或氧化產(chǎn)物的價(jià)態(tài)判斷 【例3】用0.1mol/L的Na2SO3溶液30mL，恰好將210-3molXO4-還原，則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)是(　　) A．+4 B．+3 C．+2 D．+1 【答案】A 1．某鐵的氧化物(FexO)1.52g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下112ml Cl2，恰好將Fe2+完全氧化，x值為(　　) A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93 【答案】A 【解析】FexO中Fe的平均化合價(jià)為+2/x，被氧化為Fe3+，根據(jù)電子守恒可知，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和Cl2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等．標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mL Cl2轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2=0.01mol．則有：(3-2/x)x=0.01mol，解得x=0.8，故選A。 2．將1.12g鐵粉加入25mL2mol?L-1的氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果是(　　). A．鐵粉有剩余，溶液呈淺綠色，Cl-基本保持不變 B．往溶液中滴入無色KSCN溶液，溶液變紅色 C．Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之比為5：1 D．氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2：5 【答案】B 【解析】n(Fe)==0.02mol，n(FeCl3)=2mol/L0.025L=0.05mol，二者反應(yīng)方程式為2FeCl3+Fe=3FeCl2，根據(jù)方程式知，0.02molFe完全反應(yīng)需要FeCl30.04mol＜0.05mol，所以FeCl3有剩余，剩余n(FeCl3)=0.05mol-0.04mol=0.01mol；A．根據(jù)以上分析知，氯化鐵有剩余，F(xiàn)e完全反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B．溶液中氯化鐵有剩余，所以加入KSCN溶液時(shí)會(huì)生成硫氰化鐵絡(luò)合物而使溶液呈血紅色，故B正確；C．根據(jù)Fe和氯化亞鐵的關(guān)系式知，生成n(FeCl2)=3n(Fe)=0.02mol3=0.06mol，溶液中n(FeCl3)=0.01mol，所以Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之比=0.06mol：0.01mol=6：1，故C錯(cuò)誤；D．該反應(yīng)中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物都是氯化亞鐵，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比=1：2，故D錯(cuò)誤；故選B。 3．將11.2g的Mg-Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反應(yīng)產(chǎn)生的x氣體．再向所得溶液中加入適量的NaOH溶液，產(chǎn)生21.4g沉淀．根據(jù)題意推斷氣體x的成分可能是(　　) A．0.3mol NO2 和0.3mol NO B．0.2mol NO2和0.1mol N2O4 C．0.1mol NO、0.2mol NO2和0.05mol N2O4 D．0.6mol NO 【答案】C 4．某強(qiáng)氧化劑XO(OH)2+能被Na2SO3還原到較低價(jià)態(tài)．如果還原含2.410-3molXO(OH)2+的溶液至較低價(jià)態(tài)，需要30mL0.2mol/L的Na2SO3溶液，那么X元素的最終價(jià)態(tài)是(　　) A．+2 B．+1 C．0 D．-1 【答案】C 【解析】Na2SO3還原2.410-3molXO(OH)2+到X元素的低價(jià)態(tài)，則Na2SO3被氧化為Na2SO4，反應(yīng)中S元素的化合價(jià)由+4價(jià)升高為+6價(jià)， 令X元素在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為a， 由電子守恒可知，2.410-3mol(5-a)=0.03L0.2mol?L-1(6-4)， 解得a=0，故選C。 5．已知：2Fe2++Br2═2Fe3++2Br-、2Fe3++2I-═2Fe2++I2，向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入適量氯氣，溶液中某些離子的物質(zhì)的量變化如圖所示．則下列有關(guān)說法中，不正確的是(　　). A．還原性：Fe2+＞I-＞Br- B．原溶液中：n(Fe2+)：n(I-)：n(Br-)=2：2：3 C．原混合溶液中FeBr2的物質(zhì)的量為6mol D．當(dāng)通入2molCl2時(shí)，溶液中已發(fā)生的離子反應(yīng)可表示為2Fe2++2I-+2Cl2═2Fe3++I2+4Cl- 【答案】D