1、专题一 基本概念突破全国卷专题讲座(一)氧化还原反应的综合应用专题一 基本概念命题趋势氧化还原反应方程式的配平及相关计算，是高考化学部分的难点，经常与离子反应、原电池、电解池综合在一起考查，并渗透到综合实验(如滴定实验)、工业制备中，在非选择题中，常把这一重要知识融合于填空、推断及实验中进行综合考查，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，全国卷、都有可能出现，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。专题一 基本概念突破策略这类题目的解题原则是运用守恒思想，遵循化学中的三大规律：(1)质量守恒：反应前后元素的种类和质量不变。(2)电子守
2、恒：氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数，这是配平氧化还原反应方程式的依据，也是有关氧化还原反应计算的依据。在多步计算中，电子守恒法可以大大简化计算量。例如：1.92 g 铜投入一定量的浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到气体 672 mL(标准状况)，将盛有此气体的容器倒扣在水中，容器内液面上升，再通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水中，计算通入的氧气的体积。解析：生成气体颜色越来越浅，说明气体中有 NO2，也有NO。溶于水通入氧气后，气体完全转化为硝酸。这说明铜所失去的电子，最终传递给了氧气，因此根据电子的得失守恒可知，氧气的体积是 1.92 g64 g/
3、mol2422.4 L/mol0.336 L336 mL。(3)电荷守恒：离子方程式中，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。突破训练题型一 在电化学中的应用1(2017石家庄冲刺模考)丙烷(C3H8)熔融盐燃料电池和锌蓄电池均为用途广泛的直流电源，放电时二者的总反应分别为 C3H85O2=3CO24H2O，2ZnO2=2ZnO。用丙烷(C3H8)燃料电池为锌蓄电池充电的装置如图所示，下列说法不正确的是()A物质 M 为 CO2B燃料电池消耗 1 mol O2 时，理论上有 4 mol OH透过 b膜向 P 电极移动Ca 膜、b 膜均适宜选择阴离子交换膜D该装置中，锌蓄电池的负
4、极反应式为 Zn2OH2e=ZnOH2O解析：选 D。A.燃料电池中由于电解质是熔融的碳酸钠，则氧气在正极得到电子结合 CO2 转化为碳酸根，则物质 M 为CO2，A 正确；B.燃料电池消耗 1 mol O2 时转移 4 mol 电子，电解池中阴离子向阳极移动，因此理论上有 4 mol OH透过b 膜向 P 电极移动，B 正确；C.燃料电池中正极产生碳酸根，负极丙烷需要结合碳酸根，则 a 膜、b 膜均适宜选择阴离子交换膜，C 正确；D.该装置中，锌蓄电池的负极此时变为阴极，反应式为 ZnOH2O2e=Zn2OH，D 错误。题型二 在综合实验中的应用2工业上为了测定辉铜矿(主要成分是 Cu2S)
5、中 Cu2S 的质量分数，设计了如图所示装置。实验原理：Cu2SO2=SO2 2Cu，通过测定 SO2 的量来确定 Cu2S 的质量分数。实验时按如下步骤操作：A连接全部仪器，使其成为如图装置，并检查装置的气密性。B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。D以每分钟 1 L 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，发生反应为 Cu2SO2=SO22Cu。F移取 25.00 mL 含 SO2 的水溶液于 250 mL 锥形瓶中，用0.010 0 mol/L KMnO4 标准溶液滴定至终点。按上述操作方法重复滴定 23 次。试回答下列问题：
6、(1)装置的作用是_；装置的作用是_。(2)假定辉铜矿中的硫全部转化为 SO2，并且全部被水吸收，则 操 作F中 所 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为_。(3)若操作 F 的滴定结果如下表所示，则辉铜矿样品中 Cu2S的质量分数是_。滴定次数待测溶液的体积/mL标准溶液的体积滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL125.001.0421.03 225.001.9821.99 325.003.2021.24(4)本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果(不属于操作失误)，你认为是_(写一种即可)。解析：(1)装置中的溶液是高锰酸钾溶液与氢氧化钾溶液的混合溶液，目的是为了吸收空气中可能含有的
7、还原性气体与酸性气体，避免对测定结果产生误差，装置干燥管中的碱石灰可除去空气中混有的水蒸气。(2)高锰酸钾具有强氧化性，可以将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，高锰酸钾被还原为硫酸锰，离子方程式为 2MnO4 5H2SO3=2Mn25SO24 4H3H2O 或 2MnO4 5SO22H2O=2Mn25SO24 4H。(3)第 3 组数据误差太大，舍去，前两组消耗高锰酸钾溶 液 平 均 体 积 为(21.03 1.04)(21.99 1.98)2 20.00(mL)，浓度为 0.010 0 mol/L，高锰酸钾的物质的量为0.010 0 mol/L0.02 L0.000 2 mol，根据反应分析，得
8、 5Cu2S5SO25H2SO32KMnO4 5 2 n0.000 2 mol 则 n0.000 5 mol。辉铜矿样品中硫化亚铜的质量分数0.000 5 mol160 g/mol250251.000 g100%80%。(4)H2SO3 具有还原性，未反应完的 O2 与空气中的氧气会把H2SO3 部分氧化，则滴定时与高锰酸钾反应的 H2SO3 减少，造成测定结果偏低。答案：(1)除去空气中可能含有的还原性气体与酸性气体 干燥空气(2)2MnO4 5H2SO3=2Mn25SO24 4H3H2O(或2MnO4 5SO2 2H2O=2Mn25SO24 4H)(3)80%(4)在用 KMnO4 滴定前
9、，未反应完的 O2 与空气中的 O2 也可将 H2SO3 氧化，造成测定结果偏低(答案合理即可)题型三 在工业制备中的应用3NF3 具有很高的蚀刻速率和选择性，因此 NF3 是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体。在 1 个标准大气压下，NF3 的沸点为129.0，能与空气中的水蒸气反应生成 HF、NO 和 HNO3。NF3 可通过如下方法制备：(1)气气反应：在常温下将 OF2 与干燥的空气混合即得NO2 和 NF3。原料 OF2 中氧元素的化合价为_。已知反应中每消耗 1 mol N2 转移 7 mol 电子，配平反应：_OF2_N2_O2=_NO2_NF3。反应中氧化剂与还原剂的物质的量
10、之比为_。(2)气固反应：由于气气反应容易腐蚀设备，研究人员提出用气固反应制备 NF3。气固反应包括如下两个步骤：(NH4)3AlF66F2=2NF38HFNH4AlF4NH4AlF43F2=NF34HFAlF3气固反应的总化学方程式为_，若有 0.5 mol(NH4)3AlF6 完全氧化，则可制得 NF3_L(标准状况)。若要制备 1.5 mol NF3，共有_mol 电子发生转移。(3)电解法：NF3 的电解制备工艺已经比较成熟，国外一些公司均采用电解熔融 NH4FxHF 的方法制备 NF3。电解过程中阳极反应式为_。阳极上的主要副产物为_(不考虑产物与电极材料间的反应)。解析：(1)由于
11、氟的非金属性强于氧，氟和氧成键时共用电子对偏向氟，因此 OF2 中氧元素呈2 价，同理知 NF3中氮元素的化合价为3 价。根据题意知 OF2N2O2NO2NF3，设当有 1 mol N2 反应时，生成NO2 x mol，NF3 y mol，根据 N 原子守恒得 xy2，根据得失电子守恒得 4x3y7，联立解得 xy1，由此可知反应的化学方程式为 6OF24N2O2=4NO24NF3，反应中氧化剂是 OF2 和 O2，还原剂是 N2，两者的物质的量之比为 74。(2)消去中间产物 NH4AlF4，将已知的两个化学方程式相加得总反应方程式为(NH4)3AlF69F2=3NF312HFAlF3，当有 0.5 mol(NH4)3AlF6 完全氧化可得 1.5 mol NF3，在标准状况下的体积为 33.6 L。由总反应方程式可知，制备 3 mol NF3，共转移 18 mol 电子，因此制备 1.5 mol NF3，共有 9 mol 电子发生转移。(3)阳极上发生氧化反应，因此 NF3 是 NH4 在阳极被氧化所得，电极反应式为 NH4 6e3F=NF34H。阳极上能发生氧化反应的微粒还有 F，F发生氧化反应后得 F2。答案：(1)2 价 6 4 1 4 4 74(2)(NH4)3AlF69F2=3NF312HFAlF3336 9(3)NH4 6e3F=NF34H F2