专题04 新情境下氧化还原型离子方程式书写
——多素养角度下建立思维模型
高中学生化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个维度。高三学生的知识储备已经达到了一定程度，可以在考试中充分展示个人的学科素养，灵活自如地解决相关问题。
1．【2019新课标Ⅲ卷】 高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与 硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：
（1）“滤渣1”含有S和__________________________；写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式
____________________________________________________。
【答案】（1）SiO2（不溶性硅酸盐） MnO2+MnS+2H2SO4
2MnSO4+S+2H2O
【解析】（1）Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在，SiO2与硫酸不反应，所以滤渣I中除了S还有SiO2；在 硫酸的溶浸过程中，二氧化锰和硫化锰发生了氧化还原反应，二氧化锰作氧化剂，硫化锰作还原剂，方程 式为：MnO2+MnS+2H2SO4
2MnSO4+S+2H2O。
【素养解读】从宏观辨识与微观探析的角度看二氧化锰中锰处于高价态具有氧化性，MnS中S处于最低价 具有还原性，二者发生氧化还原反应，从变化观念角度判断出产物，最后用模型认知进行方程式的配平， 得到答案。
2． 【2018·高考全国卷Ⅰ，27（4）节选】Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残 留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.010 00 mol·L
－1
的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应
的离子方程式为________________________________________________。
2【答案】S2O25＋2I2＋3H2O===2SO4＋4I＋6H
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【素养解读】Na2S2O5可用作抗氧化剂，表现出还原性，碘单质表现氧化性，然后从微观得失电子角度判断 产物，最后通过氧化还原反应配平方法模型进行配平得到答案。
氧化还原型离子方程式书写方法
一、氧化还原反应中体现的学科核心素养
氧化还原反应中存在的核心素养有：电子得失→变化观念与平衡思想；方程式配平→模型认知；氧化性(还原性)→宏观辨识与微观探析。氧化还原反应是中学化学基础知识体系的核心，也是考生复习无机化学基础知识的有力工具，所有涉及氧化还原反应的考点都是结合具体化学物质进行命题的。
【典例1】【2017新课标2卷】取样、氧的固定：用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样 与Mn(OH)2碱性悬浊液（含有KI）混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。 “氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______________。 【答案】（2）O2+2Mn(OH)2 =2MnO(OH)2
【解析】（2）根据氧化还原反应原理，Mn(OH)2被氧气氧化为MnO(OH)2，Mn的化合价由＋2价→＋4价， 化合价升高2，氧气中O的化合价由0价→−2价，整体降低4价，最小公倍数为4，由此可得方程式 O2+2Mn(OH)2=2MnO(OH)2。
【素养解读】要以氧化还原反应规律为线索，结合元素化合物的性质，归纳已学过的化学方程式，同时也 可以根据有关信息推导陌生的化学方程式。
二、活用学科核心素养
化学学科核心素养是高中化学知识的精髓，高三学生已经比较完整地掌握了一些理论知识，初步具备了
一定的学科素养，复习中要学会运用化学理论知识解释一些事实和现象出现的原因；通过分析物质组成和结构预测其性质和化学反应的趋势。化学学科素养就如一把钥匙，能使大家在考试中做到举一反三、触类旁通。
示例 1 Na2CO3、NaHCO3水溶液显碱性 盐类水解 变化观念与平衡思想 2 3 电解法制铝用Al2O3；不用AlCl3 用KSCN溶液检验Fe3+ AlCl3为共价化合物 形成配合物 证据推理 宏观辨识与微观探析 4 明矾作净水剂 盐类水解 变化观念与平衡思想 5 臭氧是绿色消毒剂 染 无残留、无二次污科学精神与社会责任 无机物知识 原因 【典例2】工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写 出发生反应的化学方程式________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________。 【答案】 （2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S
【解析】（2）根据提给信息可以得到As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3总共升高10价，根据得失电子守恒配平 得2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考虑质量守恒，反应前少12个H和6个O，所以反应原理为
2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。该反应加压时，能增加反应物O2的浓度，能够有效提高As2S3的转化速 率。
【素养解读】该题给出了主要反应物和生成物，可以从宏观的价态和微观得失电子的角度进行分析，用氧 化还原反应配平模型和守恒观的角度进行确定，得出答案。
1．（1）NaCN属于剧毒物质，有多种无害化处理方法。
①H2O2处理法：NaCN＋H2O2―→N2↑＋X＋H2O。推测X的化学式为 ________________________________________________。
②NaClO处理法：aCN＋bClO＋2cOH===dCNO＋eN2↑＋fCO23＋bCl＋cH2O。方程式中e∶f的值为________(填字母)。
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－
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1
A．1 B． C．2
2
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D．不能确定
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－
（2）TiO2作催化剂，用NaClO将CN氧化成CNO，CNO在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、 CO2、Cl2等。取200 mL浓缩后含CN的废水与过量NaClO溶液的混合液(设其中CN的浓度为0.2 mol·L
1
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)进行实验。
－
①写出CNO在酸性条件下被NaClO氧化的离子方程式： ________________________________________________。
②若结果测得CO2的质量为1.408 g，则该实验中测得CN被处理的百分率为________。
2．高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿(主要成分为MnO2
为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：
－
回答下列问题：
（1）原料软锰矿与氢氧化钾按1∶1的比例在“烘炒锅”中混配，在“平炉”中发生反应。“平炉”中发生反应的 化学方程式为________________________________________________。 （2）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。
①“CO2歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应生成MnO2，反应的离子方程式为_____________________________________。 ②“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中总反应的离子方程式为 ________________________________________________。
3．（1）已知Fe(OH)3能与次氯酸盐发生如下反应(未配平)：Fe(OH)3＋ClO＋OH―→FeOn4＋Cl＋H2O。 ①已知有10.7 g Fe(OH)3参加反应，共转移了0.3NA个电子，则n＝________，FeOn4中铁元素的化合价为________。
②根据所学的知识，推测FeOn4能和下列________(填序号)物质反应。
A．KMnO4 C．H2S
B．SO2 D．O2
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（2）KnFeO4可作为水处理剂，简要说明KnFeO4作为水处理剂时所起的作用： ________________________________________________。
（3）干法制备KnFeO4的主要反应为FeSO4＋Na2O2―→NanFeO4＋Na2O＋Na2SO4＋O2↑(未配平)。
①配平后的反应方程式为________________________________________________。
②该反应中的氧化剂是________，还原剂是________，每生成1 mol NanFeO4转移________mol 电子。
1．【答案】 （1）①NaHCO3 ②B
（2）①2CNO＋6ClO＋8H===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O ②80.0%
【解析】（1）①根据氧化还原反应中得失电子守恒和原子守恒可以推出X为NaHCO3。②根据C、N原子 守恒进行分析，CN中C和N的原子数目之比为1∶1，反应中CN转化为CNO、N2及CO23，而CNO
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中C原子和N原子的数目之比为1∶1，所以N2和CO2（2）①CNO3的数目之比为1∶2，则e∶f为1∶2。
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在酸性条件下与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2，根据元素守恒可知还有H2O生成，结合原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒可配平该离子方程式。②根据碳元素守恒，被处理掉的CN的物质的量为n(CN)＝n(CNO
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)＝n(CO2)＝1.408 g÷44 g·mol1＝0.032 mol，200 mL含CN的浓度为0.2 mol·L
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－－
－1
的溶液中含有CN的物质
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的量为n总(CN)＝cV＝0.2 L×0.2 mol·L1＝0.04 mol，该实验中测得CN被处理的百分率为0.032 mol÷0.04 mol×100%＝80.0%。
△2． 【答案】（1）2MnO2＋O2＋4KOH=====2K2MnO4＋2H2O （2）①3MnO24＋4CO2＋2H2O===2MnO4＋MnO2＋4HCO3
电解
－－－②2MnO24＋2H2O=====2MnO4＋H2↑＋2OH
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△【解析】（1）在平炉中，MnO2、O2、KOH反应生成K2MnO4和H2O，配平反应为2MnO2＋O2＋4KOH===== 2K2MnO4＋2H2O。（2）①体系呈中性或弱碱性，则CO2反应生成HCO3，离子方程式为3MnO24＋4CO2
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＋2H2O===2MnO4＋MnO2＋4HCO3。②电解过程中MnO24变为MnO4，Mn的化合价升高，则H化合价降 电解
－－
低生成H2。反应的离子方程式为2MnO4＋2H2O=====2MnO4＋H2↑＋2OH。
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3．【答案】 （1）①2 ＋6 ②B、C
（2）高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，消毒过程中自身被还原为Fe3，Fe3水解生成Fe(OH)3胶体能 吸附水中悬浮杂质而沉降
（3）①2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑ ②Na2O2 Na2O2和FeSO4 5
【解析】 （1）①10.7 g Fe(OH)3的物质的量为0.1 mol，所以如果1 mol Fe(OH)3参加反应，则转移3 mol 电子，Fe的化合价升高3价，为＋6价，n＝2；②根据信息可知FeOn4为强氧化剂，能与还原剂SO2、H2S 反应。（2）K2FeO4具有强氧化性，能杀菌消毒，消毒过程中自身被还原为Fe3，Fe3水解生成Fe(OH)3胶 体能吸附水中悬浮杂质而沉降。（3）该反应中得电子的物质是过氧化钠，失电子的物质是过氧化钠和硫酸 亚铁，所以氧化剂是过氧化钠，还原剂是过氧化钠和硫酸亚铁；反应方程式为 2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑转移电子 2 mol 10 mol 1 mol 5 mol 所以每生成1 mol FeO24转移电子5 mol。
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