有关氧化还原反应的计算问题
有关氧化还原反应的计算问题
方 针 周 丽
氧化还原反应的有关内容是每年高考的必考内容，通常是概念与计算结合考察，以选择题和填空题为主。氧化还原反应的实质是反应过程中电子的得失或偏移，外在表现为化合价的升降，反应遵循转移电子守恒的规律。解题时紧抓实质表现和规律，我们就不难处理以下几类氧化还原反应中的问题。
一、氧化剂和还原剂概念的判断
氧化还原反应概念间的关系为：还原剂→失电子→化合价升高→被氧化→发生氧化反应→得氧化产物；氧化剂→得电子→化合价降低→被还原→发生还原反应→得还原产物。
例1 NaH是一种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH+H2O=NaOH+ H2↑，下列有关NaH的叙述错误的是（ ）
A. NaH发生还原反应
B. NaH失去电子，被氧化
C. NaH作还原剂，水作氧化剂
D. H2既是氧化产物又是还原产物
解析 本题考查的是氧化还原反应的概念问题。由题知NaH中Na+为+1价，H-为-1价。由元素化合价分析知,此反应中只有氢元素化合价有变化,NaH中-1价氢升高为H2中的0价氢,H2O中+1价氢降低为H2中的0价氢,所以NaH失去电子，被氧化,发生氧化反应。故A错。
例2 （2004 北京理综）从矿物学资料查得，一定条件下自然界存在如下反应：14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4，下列说法正确的是（ ）
A. Cu2S既是氧化产物又是还原产物
B. 5个FeS2 发生反应，有10个电子转移
C. 产物中的SO42-离子有一部分是氧化产物
D. FeS2只作还原剂
解析 本题要点：反应中铜、硫元素化合价有变化，而且硫元素化合价有升又有降。由元素化合价分析知：Cu2S只是还原产物，A错。5个FeS2 发生反应,失去21个电子,B错。反应前有14个SO42-，而产物中有17个SO42-，说明有3个SO42-是由-1价硫化合价升高得来的，属氧化产物，所以C对。FeS2中的硫一部分变为SO42-，另一部分变为Cu2S，说明FeS2既是氧化剂又是还原剂，D错。
二、氧化剂和还原剂用量的判断
氧化还原反应中的计算有大部分考题是氧化剂和还原剂用量的计算，学生处理这类题目时，习惯性从书写方程式入手，解题方法烦琐，速度较慢。
例3 某温度下，将Cl2通入KOH溶液中得到KCl、KClO和KClO3 的混合液，经测定ClO—与ClO3—个数之比为1︰2 ，则反应中被氧化的Cl2与被还原的Cl2个数之比为（ ）
A. 2︰3 B. 4︰3 C. 10︰3 D. 3︰11
解析：本题中，Cl2既是氧化剂又是还原剂。Cl2作氧化剂转化为KCl，得到电子数为: 2x (x为氧化剂Cl2的个数), Cl2作还原剂转化为KClO和KClO3，失去电子为: 2y×1/3+2y×5×2/3 (y为还原剂Cl2的个数),得失电子相等即有2x =y×22/3 ，解得x 和 y 的比例, D项正确。
例4 （2006 全国Ⅱ）已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生如下变化：Fe3+ →Fe2+ , MnO4-→Mn2+, Cl2→Cl-, HNO3→NO , 如果用等个数的这些物质氧化足量的KI ，得到I2最多的是（ ）
A. Fe 3+ B. MnO4— C. Cl2 D. HNO3
解析:此题中，抓住等量氧化剂转移的电子越多，则生成的I2越多这一突破口，就可轻松地找出正确答案来，选B项。避免了书写方程式的过程,节省了时间，提高了解题速度。
三、转移电子、元素价态和产物的判断
电子的转移发生在氧化剂和还原剂之间，转移电子的多少直接影响着产物中元素的化合价。我们依据转移电子守恒的规律，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数，就能推断出产物中元素的价态，判断出相应的产物来。
例5 （2007 全国）已知氧化还原反应：
2 Cu（IO3）2+24KI+12H2SO4=2CuI+13I2+12K2SO4+12H2O，其中1个氧化剂在反应中得到的电子为（ ）
A. 10个 B. 11个
C. 12个 D. 13个
解析 本题要点：此反应中铜和碘两元素化合价有变化，且Cu（IO3）2中铜和碘两元素化合价都降低，Cu、I都得电子。1个Cu（IO3）2作氧化剂得到11个电子，B对。
例6 某强氧化剂[RO(OH)2]+能将NaHSO3氧化成NaHSO4，若 [RO(OH)2]+ 恰好被等个数的NaHSO3还原，则反应后R的价态为（ ）
A. +1 B. 0 C. +2 D. +3
解析: 在本题中，考生不难判断出还原剂为NaHSO3，反应中硫元素的化合价从+4上升为+6，失去电子的总数为：2x(x为NaHSO3的个数); 氧化剂为[RO(OH)2]+，其中R的化合价为+5，反应中得电子总数应与失电子总数相等，就能计算出1个 R原子得2个电子，化合价降为+3价，选D项。
四、方程式配平问题的判断
在方程式的正误判断中，我们通常会遇到与氧化还原有关的一些选项，我们除了用质量守恒和电荷守恒来判断，还应检查在反应中是否遵循转移电子相等的规律。
例7 下列有关硫化亚铁跟浓硫酸反应的方程式正确的是（ ）
A 2 FeS+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2↑+2S+6H2O
B 4 FeS+18H2SO4=2Fe2(SO4)3+9SO2↑+7S+18H2O
C 6 FeS+16H2SO4=3Fe2(SO4)3+6SO2↑+7S+16H2O
D 8 FeS+18H2SO4=4Fe2(SO4)3+3SO2↑+11S+18H2O
解析:此题从选项来看，都满足质量守恒定律，但是只有A项中FeS转化为Fe2(SO4)3和S的产物时失去的电子数，与 H2SO4转化为SO2的产物时得到电子数相等, 符合转移电子数相等，故选A项。
氧化还原反应的题目很多，解题方法变化多端。无论哪种类型的题目，都离不开转移电子相等这一实质，只要紧扣题意，灵活分析，就可以轻松解题。
链接练习
1. （2004 江苏）是一种消毒杀菌效率高，二次污染小的水处理剂。实验室可通过以下反应制得：
2KClO3+H2C2O4+H2SO4=2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,下列说法正确的是（ ）
A KClO3在反应中得到电子
B ClO2是氧化产物
C H2C2O4在反应中做氧化剂
D 1个KClO3参加有2个电子转移
2．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个数之比为12时，还原产物是（）
A. NO2 B. NO C. N2O D. N2
3．一定条件下硝酸铵受热分解的未配平的化学方程式为：
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
4.在热的稀H2SO4溶液中溶解了11.4g FeSO4，当加入50mL, 0.5mol/LKNO3溶液后, 使其中Fe2+ 全部转化为Fe3+， KNO3 也完全反应并有NxOy 气体逸出。
□FeSO4+□KNO3+□H2SO4 →□K2SO4 +□Fe2(SO4)3+□NxOy+□H2O
(1) x= ＿ , y= ＿
(2) 配平方程式。
5.已知在酸性溶液中，下列物质可使KI氧化成I2时，自身发生如下变化：KIO3(IO3—→I2)、H2O2(H2O2→O2)、FeCl3(Fe3+→Fe2+)、K2Cr2O7(Cr2O72—→Cr3+) 若各取含等质量溶质的KI 溶液分别与上述四种溶液完全反应，则需要溶质的个数之比为＿＿＿＿
参考答案
1. A
2． C
3. A
4. （1）1，1
（2）6，2，4，1，3，2，4
5. 6︰15︰30︰5
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