1、专题一专题一 基本概念基本概念 突破全国卷专题讲座突破全国卷专题讲座(一一) 氧化还原反应的综合应用氧化还原反应的综合应用 专题一专题一 基本概念基本概念 命题趋势命题趋势 氧化还原反应方程式的配平及相关计算氧化还原反应方程式的配平及相关计算，是高考化学部分是高考化学部分 的难点的难点，经常与离子反应、原电池、电解池综合在一起考经常与离子反应、原电池、电解池综合在一起考 查查，并渗透到综合实验并渗透到综合实验(如滴定实验如滴定实验)、工业制备中、工业制备中，在非选在非选 择题中择题中，常把这一重要知识常把这一重要知识融合于填空、推断及实验中进融合于填空、推断及实验中进 行综合考查行综合考查，注
2、重考查新型氧化还原反应方程式的书写。注重考查新型氧化还原反应方程式的书写。 对氧化还原反应的相关计算对氧化还原反应的相关计算，全国卷全国卷、都有可能都有可能 出现出现，在计算时要充分利用得失电子守恒法及关系式法等在计算时要充分利用得失电子守恒法及关系式法等， 简化多步反应带来的计算困难。简化多步反应带来的计算困难。 专题一专题一 基本概念基本概念 突破策略突破策略 这类题目的解题原则是运用守恒思想这类题目的解题原则是运用守恒思想，遵循化学中的三大遵循化学中的三大 规律：规律： (1)质量守恒：质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。反应前后元素的种类和质量不变。 (2)电子守恒：电子守恒：氧化
3、剂得电子的总数等于还原剂失氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总电子的总 数数，这是配平氧化还原反应方程式的依据这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化也是有关氧化 还原反应计算的依据。还原反应计算的依据。 在多步计算中在多步计算中，电子守恒法可以大大简化计算量。电子守恒法可以大大简化计算量。 例如：例如：1.92 g 铜投入一定量的浓硝酸中铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解铜完全溶解，生成生成 气体颜色越来越浅气体颜色越来越浅，共收集到气体共收集到气体 672 mL(标准状况标准状况)，将将 盛有此气体的容器倒扣在水中盛有此气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升容器内液面上升，再通入再通
4、入 标准状况下一定体积的氧气标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中恰好使气体完全溶于水中， 计算计算通入的氧气的体积。通入的氧气的体积。 解析：生成气体颜色越来越浅解析：生成气体颜色越来越浅，说明气体中有说明气体中有 NO2，也有也有 NO。溶于水通入氧气后。溶于水通入氧气后，气体完全转化为硝酸。这说明铜气体完全转化为硝酸。这说明铜 所失去的电子所失去的电子，最终传递给了氧气最终传递给了氧气，因因此根据电子的得失此根据电子的得失 守恒可知守恒可知， 氧气的体积是氧气的体积是 1.92 g 64 g/mol 2 4 22.4 L/mol0.336 L 336 mL。 (3)电荷守恒：离
5、子方程式中电荷守恒：离子方程式中，反应物中各离子的电荷总数反应物中各离子的电荷总数 与产物中各离子的电荷总数相等。与产物中各离子的电荷总数相等。 突破训练突破训练 题型一题型一 在电化学中的应用在电化学中的应用 1(2017 石家石家庄冲刺模考庄冲刺模考)丙烷丙烷(C3H8)熔融盐燃料电熔融盐燃料电池和锌池和锌 蓄电池均为用途广泛的直流电源蓄电池均为用途广泛的直流电源，放电时二者的总反应分放电时二者的总反应分 别为别为 C3H85O2=3CO24H2O，2ZnO2=2ZnO。用。用 丙烷丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示， 下列下列 说法不
6、正确的是说法不正确的是( ) A物质物质 M 为为 CO2 B燃料电池消耗燃料电池消耗 1 mol O2时时，理论上有理论上有 4 mol OH 透过 透过 b 膜向膜向 P 电极移动电极移动 Ca 膜、膜、b 膜均适宜选择阴离子交换膜膜均适宜选择阴离子交换膜 D该装置中该装置中，锌蓄电池的负极反应式为锌蓄电池的负极反应式为 Zn2OH 2e =ZnOH2O 解析：解析：选选 D。A.燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠，则则 氧气在正极得到电子结合氧气在正极得到电子结合 CO2转化为碳酸根转化为碳酸根， 则物质则物质 M 为为 CO2， A正确；正确； B.燃
7、料电池消耗燃料电池消耗 1 mol O2时转移时转移 4 mol电子电子， 电解池中阴离子向阳极移动电解池中阴离子向阳极移动， 因此理论上有因此理论上有 4 mol OH 透过 透过 b膜向膜向P电极移动电极移动， B正确；正确； C.燃料电池中正极产生碳酸根燃料电池中正极产生碳酸根， 负极丙烷需要结合碳负极丙烷需要结合碳酸根酸根，则则 a 膜、膜、b 膜均适宜选择阴离子膜均适宜选择阴离子 交换膜交换膜，C 正确；正确；D.该装置中该装置中，锌蓄电池的负极此时变为阴锌蓄电池的负极此时变为阴 极极，反应式为反应式为 ZnOH2O2e =Zn 2OH ， ，D 错误。错误。 题型二题型二 在综合实
8、验中的应用在综合实验中的应用 2工业上为了测定辉铜矿工业上为了测定辉铜矿(主要成分是主要成分是 Cu2S)中中 Cu2S 的质的质 量分数量分数，设计了如图所示装置。设计了如图所示装置。 实验原理：实验原理： Cu2SO2= SO2 2Cu， 通过测定通过测定 SO2的量的量 来确定来确定 Cu2S 的质量分数。的质量分数。 实验时按如下步骤操作：实验时按如下步骤操作： A连接全部仪器连接全部仪器，使其成为如图装置使其成为如图装置，并检查装置的气密并检查装置的气密 性。性。 B称取研细的辉铜矿样品称取研细的辉铜矿样品 1.000 g。 C将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中。将称量好的样品小心
9、地放入硬质玻璃管中。 D以每分钟以每分钟 1 L 的速率鼓入空气。的速率鼓入空气。 E将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度，发生反发生反 应为应为 Cu2SO2= SO22Cu。 F 移取移取 25.00 mL 含含 SO2的水溶液于的水溶液于 250 mL 锥形瓶中锥形瓶中， 用用 0.010 0 mol/L KMnO4标准溶液滴定至终点。按上述操作方标准溶液滴定至终点。按上述操作方 法重复滴定法重复滴定 23 次。次。 试回答下列问题：试回答下列问题： (1)装置装置的作用是的作用是_； 装置装置的作用是的作用是_。 (2)假定辉铜矿中的硫全部转
10、化为假定辉铜矿中的硫全部转化为SO2， 并且全部被水吸收并且全部被水吸收， 则 操 作则 操 作F中 所 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为中 所 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _。 (3)若操作若操作 F 的滴定结果如下表所示的滴定结果如下表所示， 则辉铜矿样品中则辉铜矿样品中 Cu2S 的质量分数是的质量分数是_。 滴定次滴定次 数数 待测溶液的体积待测溶液的体积 /mL 标准溶液的体积标准溶液的体积 滴定前刻度滴定前刻度 /mL 滴定后刻度滴定后刻度 /mL 1 25.00 1.04 21.03 2 25.00 1.98 21.99 3 25.00 3.20 21.
11、24 (4)本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果果(不属不属 于操作失误于操作失误)，你认为是你认为是 _( 写写 一种即可一种即可)。 解析：解析：(1)装置装置中的溶液是高锰酸钾溶液与氢氧化钾溶液中的溶液是高锰酸钾溶液与氢氧化钾溶液 的混合溶液的混合溶液，目的是为了吸收空气中可能含有的还原性气目的是为了吸收空气中可能含有的还原性气 体与酸性气体体与酸性气体，避免对避免对测定结果产生误差测定结果产生误差，装置装置干燥管干燥管 中的碱石灰可除去空气中混有的水蒸气。中的碱石灰可除去空气中混有的水蒸气。(2)高锰酸钾具有高锰酸钾具有 强氧化性强氧化性，
12、可以将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子可以将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，高锰高锰 酸钾被还原为硫酸锰酸钾被还原为硫酸锰， 离子方程式为离子方程式为 2MnO 4 5H2SO3=2Mn2 5SO2 4 4H 3H2O 或或 2MnO 4 5SO22H2O=2Mn2 5SO2 4 4H 。 。(3)第第 3 组数据误差太大组数据误差太大，舍去舍去，前两组消耗高锰酸钾前两组消耗高锰酸钾 溶 液 平 均 体 积 为溶 液 平 均 体 积 为 (21.03 1.04) (21.99 1.98) 2 20.00(mL)，浓度为浓度为 0.010 0 mol/L，高锰酸钾的物质的量为高锰酸钾的物质的量为 0.
13、010 0 mol/L0.02 L0.000 2 mol，根据反应分析根据反应分析，得得 5Cu2S5SO25H2SO32KMnO4 5 2 n 0.000 2 mol 则则 n0.000 5 mol。辉铜矿样品中硫化亚铜的质量分数。辉铜矿样品中硫化亚铜的质量分数 0.000 5 mol160 g/mol250 25 1.000 g 100%80%。 (4)H2SO3具有还原性具有还原性，未反应完的未反应完的 O2与空气中的氧气会把与空气中的氧气会把 H2SO3部分氧化部分氧化，则滴定时与高锰酸钾反应的则滴定时与高锰酸钾反应的 H2SO3减少减少， 造成测定结果偏低。造成测定结果偏低。 答案：
14、答案：(1)除去空气中可能含有的还原性气体与酸性气体除去空气中可能含有的还原性气体与酸性气体 干燥空气干燥空气 (2)2MnO 4 5H2SO3=2Mn2 5SO2 4 4H 3H2O (或或 2MnO 4 5SO2 2H2O=2Mn2 5SO2 4 4H ) (3)80% (4)在用在用 KMnO4滴定前滴定前，未反应完的未反应完的 O2与空气中的与空气中的 O2也也 可将可将 H2SO3氧化氧化，造成测定结果偏低造成测定结果偏低(答案合理即可答案合理即可) 题型三题型三 在工业制备中的应用在工业制备中的应用 3NF3具有很高的蚀刻速率和选择性具有很高的蚀刻速率和选择性，因此因此 NF3是微
15、电子是微电子 工业中一种优良的等离子蚀刻气体。 在工业中一种优良的等离子蚀刻气体。 在 1 个标准大气压下个标准大气压下， NF3的沸点为的沸点为129.0 ， 能与空气中的水蒸气反能与空气中的水蒸气反应应生成生成 HF、 NO 和和 HNO3。NF3可通过如下方法制备：可通过如下方法制备： (1)气气气反应：在常温下将气反应：在常温下将 OF2与干燥的空气混合即得与干燥的空气混合即得 NO2和和 NF3。 原料原料 OF2中氧元素的化合价为中氧元素的化合价为_。 已知反应中每消耗已知反应中每消耗 1 mol N2转移转移 7 mol 电子电子，配平反应：配平反应： _OF2_N2_O2=_N
16、O2 _NF3。反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。 (2)气气固反应：由于气固反应：由于气气反应容易腐蚀设备气反应容易腐蚀设备，研究人员研究人员 提出用气提出用气固反应制备固反应制备 NF3。气。气固反应包括如下两个步固反应包括如下两个步 骤：骤： (NH4)3AlF66F2=2NF38HFNH4AlF4 NH4AlF43F2=NF34HFAlF3 气气固反应的总化学方程式为固反应的总化学方程式为_ _， 若有若有 0.5 mol (NH4)3AlF6完全氧化完全氧化， 则可制得则可制得 NF3_L(标准状况标准状况)。 若要制备若要制备 1.5
17、mol NF3，共有共有_mol 电子发生转移。电子发生转移。 (3)电解法：电解法：NF3的电解制备工艺已经比较成熟的电解制备工艺已经比较成熟，国外一些国外一些 公司均采用电解熔融公司均采用电解熔融 NH4FxHF 的方法制备的方法制备 NF3。 电解过程中阳极反应式为电解过程中阳极反应式为_。 阳极上的主要副产物为阳极上的主要副产物为_(不考虑产物与电极材料不考虑产物与电极材料 间的反应间的反应)。 解析：解析：(1)由于氟的非金属性强于氧由于氟的非金属性强于氧，氟和氧成氟和氧成键时共用键时共用 电子对偏向氟电子对偏向氟，因此因此 OF2中氧元素呈中氧元素呈2 价价，同理知同理知 NF3
18、中氮元素的化合价为中氮元素的化合价为3 价。价。根据题意知根据题意知 OF2N2O2 NO2NF3， 设当有设当有 1 mol N2反应时反应时， 生成生成 NO2 x mol， NF3 y mol，根据根据 N 原子守恒得原子守恒得 xy2，根据得失电子守根据得失电子守 恒得恒得 4x3y7，联立解得联立解得 xy1，由此可知反应的化学由此可知反应的化学 方程式为方程式为 6OF24N2O2=4NO24NF3，反应中氧化剂反应中氧化剂 是是 OF2和和 O2，还原剂是还原剂是 N2，两者的物质的量之比为两者的物质的量之比为 74。 (2)消去中间产物消去中间产物 NH4AlF4，将已知的两个
19、化学方程式相将已知的两个化学方程式相 加得总反应方程式为加得总反应方程式为(NH4)3AlF69F2=3NF312HF AlF3，当有当有 0.5 mol (NH4)3AlF6完全氧化可得完全氧化可得 1.5 mol NF3， 在标准状况下的体积为在标准状况下的体积为 33.6 L。 由总反应方程式可知由总反应方程式可知， 制制 备备 3 mol NF3， 共转移共转移 18 mol 电子电子， 因因此制备此制备 1.5 mol NF3， 共有共有 9 mol 电子发生转移。电子发生转移。 (3)阳极上发生氧化反应阳极上发生氧化反应，因此因此 NF3是是 NH 4在阳极被氧化 在阳极被氧化 所得所得，电极反应式为电极反应式为 NH 4 6e 3F =NF 3 4H 。 。 阳极上能发生氧化反应的微粒还有阳极上能发生氧化反应的微粒还有 F ， ，F 发生氧化反应后 发生氧化反应后 得得 F2。 答案：答案：(1)2 价价 6 4 1 4 4 74 (2)(NH4)3AlF69F2=3NF312HFAlF3 336 9 (3)NH 4 6e 3F =NF 3 4H F2
