高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――一類氧化還原反應(yīng)的妙解

復(fù)雜氧化還原反應(yīng)，氧化(或還原)數(shù)值的計(jì)算較難，但學(xué)會(huì)了本篇介紹的方法，它又顯得很容易。

●難點(diǎn)磁場

請?jiān)囎鱿铝蓄}目，然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

對于反應(yīng)：

14CuSO₄＋5FeS₂＋12H₂O====7Cu₂S＋5FeSO₄＋12H₂SO₄

下列各項(xiàng)判斷正確的是(   )

A.反應(yīng)中的氧化劑只有CuSO₄

B.7 mol CuSO₄能氧化5 mol －1價(jià)的硫

C.被氧化的硫和被還原的硫物質(zhì)的量之比是3∶7

D.FeS₂既是氧化劑，又是還原劑

●案例探究

[例題]白磷放入熱的CuSO₄(aq)中發(fā)生如下反應(yīng)

P＋CuSO₄＋H₂OCu₃P↓＋H₃PO₄＋H₂SO₄

試計(jì)算160 g CuSO₄所氧化磷的質(zhì)量。

命題意圖：在多氧化劑的氧化還原反應(yīng)中，還原劑不是由一種氧化劑氧化的。本題已知一種氧化劑的質(zhì)量，考查學(xué)生由這種氧化劑質(zhì)量計(jì)算它能氧化的還原劑質(zhì)量的能力。

知識(shí)依托：氧化還原反應(yīng)。

錯(cuò)解分析：認(rèn)為所有還原劑都是由CuSO₄氧化的，忽略白磷的歧化作用，從而得出錯(cuò)誤答案。

不進(jìn)行有效計(jì)算也是一種常見錯(cuò)誤。

解題思路：題給反應(yīng)方程式未配平是顯而易見的。

標(biāo)出反應(yīng)中P元素的化合價(jià)

＋CuSO₄＋H₂OCu₃＋H₃O₄＋H₂SO₄

可知，P發(fā)生了自身氧化還原反應(yīng)。此條件隱蔽性較強(qiáng)。

注意：本題只求CuSO₄氧化磷的質(zhì)量，不求磷自身氧化的質(zhì)量，也不求反應(yīng)中被氧化的磷的總質(zhì)量。欲求CuSO₄氧化磷的質(zhì)量，無須寫出配平的化學(xué)方程式，只須找出CuSO₄和被其氧化的磷的關(guān)系即可，其依據(jù)自然是二者氧化還原時(shí)得失電子總數(shù)相等。具體方法如下：

①寫出如下關(guān)系式，并根據(jù)題給反應(yīng)標(biāo)出Cu元素化合價(jià)的降低及P元素化合價(jià)的升高；

②根據(jù)氧化還原方程式的配平原則，得出CuSO₄和P的化學(xué)計(jì)量數(shù)5和1；

③計(jì)算出160 g CuSO₄所氧化的磷的質(zhì)量

5CuSO₄                   ～           P

800 g                        31 g

160 g                        m(P)

m(P)=6.20 g。

答案：6.20 g

●錦囊妙計(jì)

氧化還原反應(yīng)中，求一種物質(zhì)氧化(或還原)的另一種物質(zhì)的質(zhì)量，有一種快捷方式：只須找出已知量和欲求量的關(guān)系即可，這種關(guān)系尋找的依據(jù)是化合價(jià)的升降總值相等。一般無須寫出配平的化學(xué)方程式。

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)高錳酸鉀和氫溴酸溶液可以發(fā)生下列反應(yīng)：

KMnO₄＋HBrBr₂＋MnBr₂＋KBr＋H₂O

其中還原劑是_____。若消耗0.1 mol 氧化劑，則被氧化的還原劑的物質(zhì)的量是____mol。

2.(★★★★)根據(jù)例題反應(yīng)，試求31.0 g磷做氧化劑時(shí)，所能氧化的磷的質(zhì)量。

3.(★★★★)用熱的稀HNO₃與適量的Fe粉反應(yīng)，反應(yīng)后溶液中加入KSCN(aq)不顯紅色，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的N₂O氣體4.48 L，試求被氧化Fe粉的質(zhì)量。

4.(★★★★★)三氟化溴溶于水可發(fā)生如下反應(yīng)：

BrF₃＋H₂OHBrO₃＋Br₂＋HF＋O₂↑

(1)其中發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)是____________；

(2)當(dāng)有5.0 mol水參加反應(yīng)時(shí)，由水還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________，由BrF₃還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________；

(3)當(dāng)有5.0 mol水作還原劑參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)，由水還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________，由BrF₃還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________；

(4)當(dāng)有5.0 mol水未參加氧化還原反應(yīng)時(shí)，由水還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________，由BrF₃還原的BrF₃的物質(zhì)的量為____________。

難點(diǎn)磁場

1.提示：標(biāo)出發(fā)生變化的元素化合價(jià)

    由于反應(yīng)前后SO的化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為14和17(5＋12)，因此反應(yīng)物中的SO并沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)物中多出的SO是FeS₂中－1價(jià)的S被氧化的產(chǎn)物，可見FeS₂發(fā)生了自身氧化還原反應(yīng)，因此氧化劑不只是CuSO₄，還有Fe₂。可見，D可選，A不可選。

從化合價(jià)的升降來看，7×2 mol CuSO₄能氧化1 mol 的FeS₂，因?yàn)椋?/p>

反應(yīng)新產(chǎn)生的SO與產(chǎn)物Cu₂S的物質(zhì)的量關(guān)系，即是被氧化的硫和被還原的硫的物質(zhì)的量的關(guān)系，由反應(yīng)方程式知，其比為(5＋12－14)∶7=3∶7，C可選。

答案：CD

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.解析：從化合價(jià)的升降變化(Mn:＋7→＋2，Br:－1→0)，可迅速作出判斷：HRr是還原劑。

設(shè)消耗0.1 mol 氧化劑被氧化的HBr的物質(zhì)的量為x，則：

答案：18.6 g

答案：44.8 g

4.提示：(1)標(biāo)出化合價(jià)可得答案。

(2)配平后的化學(xué)方程式為：

3BrF₃＋5H₂O====HBrO₃＋Br₂＋9HF↑＋O₂↑

當(dāng)有5.0 mol 水參加反應(yīng)時(shí)，只有2.0 mol 水作還原劑，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的水與BrF₃的關(guān)系為：

由反應(yīng)方程式可知，5.0 mol 水參加反應(yīng)，共有2.0 mol BrF₃被還原，則題設(shè)條件下被BrF₃還原的BrF₃的物質(zhì)的量為：2.0 mol－1.3 mol=0.7 mol。

(3)由上分析：

被BrF₃還原的BrF₃的物質(zhì)的量等于被還原的BrF₃的總物質(zhì)的量減去3.3 mol，即：5.0 mol－3.3 mol=1.7 mol。

[將(2)的結(jié)果放大2.5倍，得答案3.3 mol 和1.8 mol亦可]

(4)參加氧化還原反應(yīng)的水與未參加氧化還原反應(yīng)水的物質(zhì)的量之比為2∶3。據(jù)此和(1)可得答案。

答案：(1)BrF₃             (2)1.3 mol      0.67 mol (3)3.3 mol  1.7 mol(或1.8 mol)

(4)2.2 mol  1.1 mol