高三化学一轮复习-29-氧化还原反应的配平及计算教学设计.doc

第二章 化学物质及其变化
第九课时 氧化还原反应的配平及计算
〖复习目标〗
（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。
〖教学重点〗 常见氧化还原反应的配平和相关计算
〖教学难点〗 利用得失电子守恒原理进行相关计算
〖教学过程〗

【知识精讲】
1、氧化还原方程式的书写及配平
（1）推断反应物和产物
根据氧化还原反应的原理，即氧化反应和还原反应同时发生，以及归中原理判断氧化剂和还原剂，氧化产物和还原产物。
（2）配平
氧化还原反应的实质是反应过程中发生了电子转移，而氧化剂得电子总数(或元素化合价降低总数)必然等于还原剂失电子总数(或元素化合价升高总数)，根据这一原则可以对氧化还原反应的化学方程式进行配平。氧化还原反应化学方程式的配平步骤为：
①标好价：正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价。
②列变化：列出元素化合价升高和降低的数值。
③求总数：求元素化合价升高和降低的总数，确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
④配系数：用观察法配平其他各物质的化学计量数。
⑤细检查：利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，逐项检查配平的方程式是否正确。
（3）缺项补项
在配平中缺项，一般通过质量守恒可以判断，更多时候考查H和O的缺项，如左边O多，可以采用O+2H+→H2O或O+H2O→2OH-；左边少O，可以H2O→2H++O或2OH-→H2O+O。
（4）抓住一个关键，掌握三个原则
①一个关键
准确判断并标出变价元素的化合价，求出化合价升降数及其最小公倍数，进而求得氧化剂、还原剂的化学计量数。
②三个原则
a、反应前后各元素的原子个数相等。
b、氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。
c、反应前后各带电微粒所带电荷总数相等（离子反应）
（5）配平的基本方法
①全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。
②自变从右边配：自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。
③缺项配平法：先使得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加(H＋)，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加(OH－)，生成物一边加水。然后进行两边电荷数配平。
2、氧化还原反应相关计算——守恒法的应用
对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到电子总数与还原剂失去电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为初态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速获得正确结果。
（1）守恒法解题的基本步骤：
①找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②找准一个原子或离子得失电子数。(注意化学式中粒子的个数)
③根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
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)。
（2）多步反应得失电子守恒问题
有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。

【方法精讲】
1、未知氧化还原反应方程式的书写技巧
（1）熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物
氧化剂
Cl2
O2
浓H2SO4
HNO3
KMnO4(H＋)、MnO2
Fe3＋
KClO3
H2O2
还原产物
Cl－
O2－
SO2
NO\NO2
Mn2＋
Fe2＋
Cl－
H2O
还原剂
I－(HI)
S2－(H2S)
CO、C
H2
NH3
SO2\SO
H2O2

氧化产物
I2
S
CO2
H＋
NO
SO
O2

（2）书写未知氧化还原反应方程式的步骤(3步法)
第1步：根据氧化还原顺序规律确定氧化性最强的为氧化剂，还原性最强的为还原剂；根据化合价规律及题给信息和已知元素化合物性质确定相应的还原产物、氧化产物；根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第2步：根据溶液的酸碱性，通过在反应方程式的两端添加H＋或OH－的形式使方程式两端的电荷守恒。
第3步：根据原子守恒，通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
（3）配平四技巧
①正向配平法
适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应，配平按以下五步进行。
标明反应前后化合价有变化的元素的化合价

通过求最小公倍数使化合价升降总数相等

确定氧化剂与还原剂的化学计量数

用观察法配平其他物质的化学计量数

检查质量、电荷、电子是否分别守恒
② 逆向配平法
适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。
先确定生成物的化学计量数，然后再确定反应物的化学计量数。
如：
由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3，即3S＋6KOH(浓)2K2S＋K2SO3＋3H2O。
③奇数配偶法
适用于物质种类少且分子组成简单的氧化还原反应。
如S＋C＋KNO3——CO2↑＋N2↑＋K2S，反应物KNO3中三种元素原子数均为奇数，而生成物中三种元素的原子数均为偶数，故可将KNO3乘以2，然后用观察法配平得：
S＋3C＋2KNO3===3CO2↑＋N2↑＋K2S
④缺项配平
对于反应的化学方程式，所缺物质往往是酸、碱或水；如果是离子方程式，所缺物质往往是H＋、OH－或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质，再用其他守恒法配平。如果无法确定所缺物质，可先依据元素化合价的升降相等原则将已知的物质配平，然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及化学计量数。
2、根据电子守恒进行计算
理解概念抓实质，解题应用靠特征，即从氧化还原反应的实质——电子转移去分析理解有关的概念，而在实际解题过程中，应从分析元素化合价有无变化这一氧化还原反应的特征入手。具体方法是找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况。
步骤1　找物质
找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物；
步骤2　定得失
确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)；
步骤3　列等式
根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式；
步骤4　找关系
对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，删去中间产物，建立二者之间的电子守恒关系，快速求解。

【典例精讲】
【例1】已知氧化性Br2＞Fe3+。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为：
a Fe2++b Br-+c Cl2→d Fe3++ e Br2+ f Cl-
下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应，其中不符合反应实际的是 （ ）
A、2 4 3 2 2 6 B、0 2 1 0 1 2
C、2 0 1 2 0 2 D、2 2 2 2 1 4
【答案】B
【解析】A、氯气过量，亚铁离子和溴离子都被氧化，正确，不选A；B、亚铁离子的还原性大于溴离子，亚铁离子先反应，不可能只氧化溴离子不氧化亚铁离子，错误，选B；C、加入的氯气的物质的量与亚铁离子的物质的量比为1:2时，发生的反应，正确，不选C；D、当加入的氯气把亚铁离子完全氧化成铁离子，还有部分剩余时，可以发生此反应，正确，不选D。
【例2】已知：还原性强弱：I－＞Fe2＋。往100 mL碘化亚铁溶液中缓慢通入3.36 L(标准状况)氯气，反应完成后溶液中有一半的Fe2+被氧化成Fe3+。则原碘化亚铁溶液的物质的量浓度为 （ ）
A．1.1 mol·L－1 B．1.5 mol·L－1 C．1.2 mol·L－1 D．1.0 mol·L－1
【答案】C
【解析】3.36升氯气的物质的量为0.15摩尔，假设碘化亚铁的物质的量 为xmol/L，则根据电子守恒分析：0.15×2=0.1x×2+0.1x/2 解x=1.2mol/L，选C。
【考题精练】
1．已知离子方程式：As2S3+H2O+NO3-→AsO43—＋SO42—＋NO↑＋_____ (未配平)，下列说法错误的是 （ ）
A．配平后水的化学计量数为4
B．反应后溶液呈酸性
C．配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶28
D．氧化产物为AsO43—和SO42—
【答案】C
【解析】根据氧化还原反应中得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得：3As2S3＋4H2O＋28NO3—===6AsO43—＋9SO42—＋28NO↑＋8H＋，据此可知A、B、D均正确。氧化剂和还原剂的物质的量之比为28∶3，故C错误。
2．a mol FeS与b mol FeO投入到v L、c mol•L－1的硝酸溶液中充分反应，产生NO气体，所得澄清溶液的成分可看作是Fe(NO3)3、H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸可能为 （ ）
①(a+b)×63g ②(a+b)×189g ③(a+b)mol ④[cV－(9a+b)/3 ]mol
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
【答案】D
【解析】当硝酸恰好反应时，a摩尔硫化亚铁与b摩尔氧化亚铁被氧化成硝酸铁，根据铁原子守恒找出铁原子和硝酸的关系式分析：amolFeS+bmolFeO-----(a+b)molFe-------(a+b)mol Fe(NO3)3、----3HNO3，所以未被还原的硝酸的质量为3（a+b）×63=189(a+b)，所以②正确。当硝酸过量是，a摩尔硫化亚铁和b摩尔氧化亚铁生成硝酸铁和硫酸，失去的电子数=a[(3-2)+(6-(12)]+b(3-2)=(9a+b)mol，杨欢还原反应中得失电子数相等，所以硝酸得到（9a+b）摩尔电子生成一氧化氮，一个硝酸分子得到3个电子生成一氧化氮，所以被还原的硝酸 的物质的量为(9a+b)/3，未被还原的硝酸的物质的量为[cV－(9a+b)/3 ]mol。所以选D。