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考点7：氧化还原反应有关的计算
一、考点综述
氧化还原反应计算是化学高考的主题之一。它的形式很多，如氧化还原产物（或化合价）的判断、反应物或生成物的物质的量或质量（气体体积、溶液浓度等）、电子转移数目等。
几乎所有的计算都会用到得失电子守恒这一规律，因为这是氧化还原计算的核心。
二、考点突破
例1 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0mL 0.100 mol·L-1 Na2S2O3溶液恰好把224mL（标准状况下）Cl2完全转化为Cl－离子，则S2O32－将转化成
A．S2－ 　　　　B．S 　　　　　C．SO32－　　　　D．SO42－
[解析] 设硫代硫酸钠中的硫元素的化合价L高X价，根据氧化还原守恒规律得：25×10-3×0.1×2X == 1×10-2×2×1，解得：X =4 。
[答案] D .
[命题意图] 考察学生运用氧化还原守恒原理解决氧化还原产物判断问题的能力。
[变式1] 用0.1mol/L的Na2SO3溶液30mL，恰好将2×10-3mol的XO4-离子还原,则元素X在还原产物中的化合价是
A. +1 B. +2 C. +3 D. +4
[变式2] 24mL浓度为0.05mol/L的Na2SO4溶液,恰好与20mL浓度为0.02mol/L的
K2Cr2O7溶液完全反应,则元素Cr在被还原的产物中的化合价是
A. +6 B. +3 C. +2 D. 0
[变式3] 某金属单质跟一定浓度的硝酸反应,假定只产生单一的还原产物.当参加反应的单质与被还原硝酸的物质的量之比为2:1时,还原产物是
A. NO2 B. NO C. N2O D. N2
例2 38.4 mg铜跟适量的浓硝酸反应 ,铜全部作用后共收集到气体22.4mL(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量可能是
A. 1.0×10-3mol B. 1.6×10-3mol C. 2.2×10-3mol D. 2.0×10-3mol
[解析] 浓硝酸与铜反应，HNO3被还原产物可能是NO2和NO的混合物，其物质的量为1×10-3mol，另外生成的Cu(NO3)2的物质的量可根据铜原子守恒求出，为0.6×10-3mol，即未被还原的HNO3的物质的量为2×0.6×10-3mol。所以消耗的HNO3可以通过N原子守恒来求得，即1.2×10-3+1×10-3=2.2×10-3 mol。
[答案] C 。
[命题意图] 考察学生对部分氧化还原的反应中运用守恒规律进行计算的能力。
[变式1]实验室用浓盐酸与二氧化锰制氯气，在标准状况下得到氯气448mL，则被氧化的盐酸的物质的量为多少？
[变式2] 0.03 mol Cu2S跟HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO和H2O,则未被还原的HNO3的物质的量是
A. 1.0 mol B. 1.2 mol C. 0.3 mol D. 2.2 mol
[变式3] 0.03mol 铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05 mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是
A. 30 B. 46 C. 50 D. 66
三、考点拓展
例3 在反应As2S3 + ClO3- +H2O → H3AsO4 + SO42- +Cl- 中，氧化1mol As2S3 中的As所需的ClO3-的物质的量的数目为
A. 28/5 B. 14/3 C. 2/3 D.19/2
[解析] 本题中As在反应物As2S3中的化合价为+3,在生成物H3AsO4中的化合价为+5，氧化1 mol As2S3 中的As其失去的电子为2×（5-3）=4mol，Cl在反应物ClO3-中的化合价为+5，在生成物中的化合价为-1，每1molCl得到电子6mol，则其物质的量的数目为4/6=2/3mol。
[答案] C 。
[命题意图] 本题与一般氧化还原计算的要求不同，有两种元素被氧化，但命题人只要求考虑其中一种As元素被氧化的情况。意在考察学生按要求完成任务的习惯和和克服思维定势的能力。
[变式1] 己知：KClO3 +6HCl = KCl +3Cl2 +3H2O，求还原1molKClO3需HCl多少？
[变式2]在反应式 2H2S + 2O2 == S +SO2 +2H2O 中
（1）将1molH2S中的S氧化为S需O2多少？
（2）将1molH2S中的S氧化为SO2需O2多少？
[变式3]在3Cu2S+22HNO3 == 6Cu(NO3)2 +10NO↑+3H2SO4 +8H2O反应中
（1）氧化1molCu2S中的Cu需HNO3多少？
（2）氧化1molCu2S中的S需HNO3多少？
（3）得到1molH2SO4时，未被还原的HNO3为多少？
四、考点检测
选择题（每小题只有一个选项符合题意）
1.（03年江苏高考题）在一定条件下，RO3n－和氟气可发生如下反应：
RO3n－+F2+2OH－== RO4－+2F－+H2O 从而可知在RO3n－中，元素R的化合价是：
A．+4 B．+5 C．+6 D．+7
2. 某金属的硝酸盐受热分解时，生成NO2和O2的物质的量之比是2：1，则在分解过程中金属元素的化合价是
A. L高 B. 降低 C. 不变 D.无法确定
3. 向50mL 18 mol·L-1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热.充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量
A. 小于0.45 mol B. 等于0.45 mol
C. 在0.45 mol和0.90 mol之间 D.大于0.90 mol
4. 某强氧化剂XO（OH）2+ 2.4×10-3 mol与Na2SO3 30mL 0.2 mol/L恰好反应，则X还原后的化合价为
A. +2 B. +1 C. 0 D. –1
5. 已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化：
Fe3+→Fe2+ ； MnO4－→Mn2+ ； Cl2→2Cl－ ； 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．Fe3+ B．MnO4－ C．Cl2 D．HNO2
6. R2O8n-离子在一定条件下可以把Mn2+离子氧化为MnO4-，若反应后R2O8n-离子变为RO42-离子。又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之为5：2，则n的值是
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
7.一定条件下硝酸铵受热分解的未配平化学方程式为：NH4NO3——HNO3+N2+H2O，在反应中被氧化与被还原的氮原子数之比为
　 A.5:3 　　　　　　　　B.5:4　　　　　　　　　　C.1:1 　　　　　　　D.3:5
8.某温度下，将C12通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1:3，则Cl2与NaOH溶液反应时被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为
A. 21:5 B. 11:3 C. 3:1 D.4:1
9.能从水溶液中还原6molH+的是
A. 2mol Fe B. 6mol OH- C. 6 mol I- D. 6 mol Li
10. M2O7X- 和S2-在酸性溶液中发生如下反应：
M2O7X- + 3S2- +14H+ == 2M3+ + 3S↓+ 7H2O ，则M2O7X-中M的化合价是
A. +2 B. +3 C. +4 D. +6
11. 当锌与某浓度的硝酸反应时，若参加反应的锌与硝酸的物质的量之比为2：5，则硝酸的还原产物可能是
A. NH4NO3或N2O B. 只有N2O C. 只有NO D. 只有N2
选择题（每小题有1～2个选项符合题意）
12.某单质能与足量浓硝酸反应放出NO2气体，若参加反应的单质和硝酸的物质的量之比为1：a，则该元素在反应中所显示的化合价是
A. +2a B. +a C. +a/2 D. +a/4
13. 在一定条件下，RO3n- 和I-发生反的离子方程式如下
RO3n- +6I- +6H+ = R- +3I2 +3H2O
(1)RO3n-中R元素的化合价是
(2)R元素的原子最外层的电子数是 .
14. 化合物BrFn与水按物质的量之比3：5发生反应，其产物为溴酸、氢氟酸、单质溴和氧气。
（1）BrFn中n= 。
（2）该反应的化学方程式为 。
（3）此反应中的氧化剂是 ，还原剂是 。
1.[解析] 按电荷守恒，1×(-n)+2×(-1)=(-1)×1+2×(-1),n= -1，所以R的化合价为+5。
[答案] B 。[命题意图] 考察学生对电荷守恒原理运用的能力。
2.[解析] N元素得电子数为2，O元素失电子数为4，所以金属化合价要降低，才能使得失电子总数相等。
[答案] B 。[命题意图] 考察学生将氧化还原守恒规律运用于定性讨论中的能力。
3.[解析] 浓硫酸与铜的反应中，只有1/2的硫酸被还原，即全部的硫酸反应完，为0.45mol 。同时，我们也清楚，浓硫酸与铜的反应，随着反应的进行，浓度降低成为稀硫酸后，反应即终止了，也就是说，参加反应的硫酸肯定小于0.90 mol ，则被还原的硫酸肯定小于0.45 mol 。
[答案] A 。[命题意图] 考察学生对氧化还原守恒规律运用的能力及浓硫酸与金属反应的规律的掌握程度。
4.[解析] 硫元素从+4价L高，只能到+6，设X化合价降低n价，按氧化还原守恒有：
2.4×10-3×n = 2×30×10-3×0.2 ，解得：n = 5 ，而X在反应物中的化合价本来就是+5，所以降低5价后，应为0价。
[答案] C 。 [命题意图] 考察学生对氧化还原守恒规律的运用能力。
5.[解析] 1mol上述物质得到的电子数越多，则氧化KI所得的I2越多。
1molFe3+得到电子1mol、1molMnO4-得到电子5mol、1molCl22mol、1molHNO2得1mol，比较即得答案。
[答案] B 。[命题意图] 考察学生运用氧化还原规律的能力。
6.[解析] 设R的化合价降低X价，根据氧化还原守恒规律有：5×2·X= 2×5，解得X=1。又从R的生成物的化学式可以得知，R在生成物中的化合价为+6，则反应物中R的化合价为+7，求得n=2。
[答案] B 。[命题意图] 考察学生运用氧化还原守恒规律的能力。
7.[解析] 根据氧化还原归中规律，-3价的N原子化合价L高为0，+5价的N原子化合价降低到0。最小公倍数为15。即被氧化的N原子与被还原的N原子为5：3。
[答案] A 。[命题意图] 考察学生氧化还原归中规律和守恒规律运用的能力。
8.[解析] 按守恒原理有：n(NaCl)×1=n(NaClO)×1+n(NaClO3)×5 ，然后将抽象数据具体化，令n(NaClO)=1mol、n(NaClO3)=3mol，代入等式中进行计算，得：n(NaCl)=16 。所以被氧化的氯元素的物质的量为4（1+3）mol，被还原的氯元素为16mol，则得答案。
[答案] D 。[命题意图] 考察学生对两个反应的混合体系中氧化还原守恒的运用能力。
9.[解析] 根据氧化还原守恒规律，还原6molH+，则还原剂应失去6mol电子。符合条件的是6molLi 。
[答案] D 。
[命题意图] 考察学生对氧化还原守恒规律的运用能力。
10.[解析] 设M化合价降低了n价，根据氧化还原守恒规律，则有：2×n=3×2,n=3。M在生成物中的化合价为+3。所以在反应物中的化合价为+6。
[答案] D 。[命题规律] 考察学生对氧化还原守恒规律运用的能力。
11.[解析] 设HNO3被还原时化合价降低X价，根据氧化还原守恒规律，则有：
2×2= （5-4）·X，解得：X=4。所以还原产生为N2O或NH4NO3（平均价为+1）。
[答案] A。[命题意图] 考察学生对氧化还原守恒规律的运用能力。
12.[解析] 设元素的化合价为X，如为非金属，则有：X·1== a·1,X=a；
若为金属，因生成硝酸盐M(NO3)X的那部分硝酸的物质的量为Xmol，则被还原的硝酸为（a-X），按氧化还原守恒列方程：X·1 = （a-X）×1，X= a/2。
[答案] BC 。[命题意图] 考察学生对氧化还原守恒规律的运用能力及硝酸与金属和非金属反应的规律。
13.[解析] 按电荷守恒，有：1×（-n）+6×(-1)+6×(+1) == 1×（-1），解得：n=1。
所以R的化合价为+5。R在生成物中的化合价为-1，最外层电子数应为7。
[答案] （1）+5；（2）7。[命题意图] 考察学生对电荷守恒规律的运用能力及对最高或最低化合价与原子最外层电子数间的关系的掌握程度。
14.[解析] 按己知条件写出化学方程式：3BrFn +5H2O → HBrO3 + HF↑+Br2 +O2↑,按守恒规律结合原子守恒，设HBrO3和Br2的系数分别为X、Y，则有HF和O2的系数为（10-X）和（5-3X）/2，则可列出方程组： X+2Y == 3 解得：X=Y=1，n=3。
X·(5-n)+2（5-3X）=2Y·(n-0)
X+3n=10
[答案] （1）n=3。（2）3BrFn +5H2O == HBrO3 +9 HF↑+Br2 +O2↑。（3）氧化剂是BrF3,还原剂是H2O和BrF3 。
[命题意图] 考察学生对氧化还原规律及原子守恒的综合运用能力。
教学建议
氧化还原的守恒规律是氧化还原计算的核心，通过教学您一定会有更深的体会。但氧化还原计算往往结合元素化合物性质或其它氧化还原规律甚至质量守恒定律出题，所以诸如HNO3（浓硫酸）与单质反应的规律、同一元素化合价L降不交叉等，歧化与归中等问题都要给学生交待清楚。
教学后记