山东高唐县第一中学 崔淑芹 邮编252800
方程式的书写在高考中属于高频考点,也属于学生的难点和易错点,很多同学发现平时记了好多化学方程式,高考中却用不上,因为高考题目中要求书写的方程式 ,都是教材上没有的陌生的反应。主要体现在流程中的陌生反应,新型电池的电极反应,而这些反应都是氧化还原反应。
氧化还原反应的书写实际上包括了氧化剂还原剂概念、电子守恒、电荷守恒、和质量守恒的应用。只要掌握了书写的步骤和方法就可以迎刃而解。
【例1】: (2007广东) FeSO4在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4,酸浸时发生的主要反应的离子方程式为 。
解析:第一步:分析找到氧化剂和还原剂,此题中很明显氧化剂为MnO2还原剂为FeSO4 ,再根据氧化还原原理,结合题意写出还原产物和氧化产物。
Fe2+ + MnO2- ------------- Fe3+ + Mn2+
第二步:氧化还原反应要遵循电子守恒,利用双线桥将上述离子配平得:
2Fe2+ + MnO2- -------------2 Fe3+ + Mn2+
第三步:离子反应要遵循电荷守恒,要结合题目中溶液所处的环境补充H+或OH-,本题是酸性环境故需添加H+
2Fe2+ + MnO2 + 4H+-----------2 Fe3+ + Mn2+
第四步:最后是质量守恒,根据氧或氢元素守恒添加H2O
2Fe2+ + MnO2 + 4H+======2 Fe3+ + Mn2+ +2H2O
书写陌生的氧化还原反应离子方程式一般按照以上四步都可以解决,当然还需要掌握一些常见氧化剂和还原剂对应的产物。
常见的氧化剂及对应的还原产物
氧化剂 | Cl2 | O2 | 浓H2SO4 | HNO3 | KMnO4(H+)、 MnO2 | Fe3+ | KClO3 | H2O2 |
还原产物 | Cl- | O(-2价) | SO2 | NO或 NO2 | Mn2+ | Fe2+ | Cl- | H2O |
还原剂 | I-(HI) | S2-(H2S) | CO、C | H2 | NH3 | SO2、 SO32- | H2O2 | Fe2+ |
氧化产物 | I2 | S | CO2 | H(+1价) | NO | SO42- | O2 | Fe3+ |
【例2】(2011广州市一模)以氯酸钠等为原料制亚氯酸钠(NaClO2)的流程如下:
“反应1” 离子方程式为___________________________________________
解析:根据流程找到反应1的氧化剂为NaClO3还原剂为SO2溶液环境为酸性,NaClO3对应的产物为ClO2。按照前面书写的步骤就可以正确的写出离子方程式2ClO3 - +SO2 =2 ClO2+ SO42-
氧化还原反应另一重要的应用就是电极反应式的书写
【例3】甲烷碱性(电解质为NaOH溶液)燃料电池的负极反应式为:
解析:第一步:分析该燃料电池反应的原理其实是甲烷燃烧,但由于是碱性环境,所以甲烷对应的产物是CO32-
第二步:分析CH4到CO32-化合价变化写出下列式子CH4-8e---------CO32-
第三步:依据电荷守恒结合溶液所处环境在方程式左边添加OH- 写出下列式子
CH4-8e-+ 10OH- --------CO32-
第四步:根据质量守恒添加水
CH4-8e-+ 10OH- ===CO32-+ 7H2O
【例4】、某锂离子电池正极是LiCoO2,含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电池负极材料碳-6(C6)中(如图所示)。电池反应为LiCoO2 + C6 CoO2 + LiC6
写出该电池放电时的正极反应式 。
解析:该电池放电时的反应为CoO2 + LiC6=== LiCoO2 + C6,该反应的氧化剂为CoO2其对应的产物为LiCoO2,结合题目信息LiCoO2做电极应该是不溶解的物质,故书写时不能拆,再根据图例导电离子为Li+,则该电池的正极反应为CoO2+e-+Li+== LiCoO2。
检测练习:1、往酸性高锰酸钾溶液中滴入硫酸亚铁溶液,写出该反应的离子方程式。
2、二氧化硫通入到酸性高锰酸钾溶液中,写出反应的离子方程式
3、酸性条件下,锡在水溶液中有Sn2+、Sn4+两种主要存在形式。SnSO4是一种重要的硫酸盐,广泛应用于镀锡工业。酸性条件下,SnSO4还可用作双氧水的去除剂,试写出所发生反应的离子方程式:
。
4、实验室用硫酸厂烧渣(主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:
在①中已知FeS中铁元素生成Fe3+,写出FeS、O2、H2SO4反应的方程式:
。
5、电动汽车和双模混合动力车的核心技术是高铁电池,高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)作为的正极材料来制作能量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染的新型化学电池,高铁酸盐放电后的产物为Fe2O3·H2O,无毒无污染,对环境友好,不需要回收。可作为电池负极的材料也很多,包括锌、铝、铁、镉和镁等,水溶液体系是浓的KOH溶液。
写出正极的电极方程式: ;
答案:1、MnO4-+5 Fe2+ +8 H+= Mn2++ 5Fe3++4 H2O
2、5SO2 +2MnO4-+2 H2O =2 Mn2++5 SO42-+ 4H+
3、Sn2+ + H2O2+2H+= Sn4++2 H2O
4、4FeS+ 3O2 +6H2SO4 =2 Fe2 (SO4)3+4S+ 6H2O
5、2FeO42- + 6e- + 6H2O =Fe2O3·H2O+10OH-