【例1】:KClO3和浓盐酸在一定温度下反应会生成绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为:□为KClO3+□HCl(浓)→□KCl+□ClO2↑+□Cl2↑+□H2O。请:
(1)完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是: 。
①只有还原性 ②还原性和酸性 ③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(3)产生0.1molCl2,则转移的电子的物质的量为: ,
(4)ClO2具有很强的氧化性。因此,常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的 倍。
解析:(1)同种元素间发生氧化还原反应,应注意的关键问题是“只靠拢,不相交”,即高价态升高,滴加态降低,不应出现价态交*。就本题来讲,价态变化应为:
因此,配平后的方程式2KClO3+4HCl(浓)→2KCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,可以看出,浓盐酸在反应中有部分被氧化,有部分作介质。其中被氧化的盐酸与作介质的盐酸物质的量之比为1:1。
(2)其中盐酸既有氧化性,又有酸性。
(3)根据反应方程式,可知转移1mol电子得到0.5mol氯气,因此产生0.1molCl2,转移的电子的物质的量为0.2mol.
(4)由题意,67.5g(1mol)ClO2转移5mol电子,而67.5g Cl2转移的电子为1.90mol(35.5gCl2转移1mol电子),5/1.90=2.63.
答案:(1)2,4,2,2,1,2;(2)②;(3)0.2;(4)2.63。
【变式1】(2004年上海高考题)某化学反应的反应物和产物如下:
KMnO4 + KI + H2SO4 → MnSO4 + I2 + KIO3 + K2SO4 + H2O
(1) 该反应的氧化剂是
(2) 如果该反应方程式中I2和KIO3的系数都是5
① KMnO4的系数是
②在下面的化学式上标出电子转移的方向和数目
KMnO4 + KI + H2SO4 →
(3) 如果没有对该方程式中的某些系数作限定,可能的配平系数有许多组。原因是 。
[解析](1)该反应中Mn元素化合价降低,得电子,所以KMnO4是氧化剂。
(2)由5I-→5KIO3,失30 e-,由10I-→5I2 ,失10 e-,所以共失40e-。由氧化还原反应得失电子数相等得,Mn元素应得40 e-,+7价的锰降低到+2价,得5 e-,所以KMnO4的系数应该是8。
(3)由于氧化产物为I2和KIO3,若两者的比例改变,只要改变氧化剂用量,使还原剂失去电子总数与氧化剂得到电子总数相等,则所配系数就合理,也就是说,如果没有对该方程式中某些系数作限定,可能的配平系数有许多组。
[答案](1) KMnO4(2) ①8
(4) 该反应式含两种氧化产物,两者的比例和氧化剂的用量都可发生变化。
【点评】这是一类氧化还原知识体系的综合试题,考查学生的多方面知识点的掌握情况及分析解决问题的能力。这两道题中涉及到的知识点有:①同种元素氧化还原反应方程式的配平;②氧化剂、还原剂的判断、选择及对氧化性和还原性的判断;③氧化还原反应的本质――电子转移数目的确定;④不同种氧化剂氧化能力的比较。
【例2】(2003。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 +5B +4C +7 D +6
[解析]方法一:由题意知,F2作氧化剂,共得2个电子,故还原剂RO3n-中的R元素应失去2个电子而变为 ,故RO3n-中的R元素的化合价为+5价(+5+7,失去2个电子)。
方法二:电荷守恒法。根据离子方程式得:(-n)+2×(-1)=(-1)+2×(-1),求得n=1,故RO3n-中的R元素的化合价为+5价【(+5)+3×(-2)=-1】
【变式2】在一定的条件下,PbO2与Cr3+反应,产物是Cr2O72-和Pb2+,则与1个
Cr3+反应所需PbO2的个数()
A.3.0 B.1.5 C.1.0D.0.75
【解析】据题意,PbO2与Cr3+反应,PbO2作氧化剂,Cr3+作还原剂,发生的变化为:
根据氧化还原反应中电子守恒有,1×3e-=n(PbO2)×2e-,n(PbO2)=1.5故答案为B
【点评】这是一类考查学生利用电荷守恒、电子得失守恒判断元素化合价。是对学生氧化还原本质的掌握情况及电荷守恒解题能力的综合检验。
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