内容正文:
优化探究
第一章 物质及其变化
第三节 氧化还原反应
第2课时 氧化剂和还原剂
任务一 氧化剂、还原剂
任务二 氧化性、还原性的强弱比较
课时作业 巩固提升
任务一 氧化剂、还原剂
1.氧化剂与还原剂
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价 ,即 电子(或电子对 )的物质。
(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价 ,即 电子(或电子对 )的物质。
降低
得到
偏向
升高
失去
偏离
2.氧化产物与还原产物
(1)氧化产物:还原剂被 生成的物质。
(2)还原产物:氧化剂被 生成的物质。
3.氧化性与还原性
(1)氧化性: 剂具有的性质,即物质 的性质,越容易 电子,氧化性越强。
(2)还原性: 剂具有的性质,即物质 的性质,越容易 电子,还原性越强。
氧化
还原
氧化
得电子
得
还原
失电子
失
4.相互关系
氧化剂具有 性,反应时本身被 ,发生 反应,
得到 产物;还原剂具有 性,反应时本身被 ,
发生 反应,得到 产物。
氧化
还原
还原
还原
还原
氧化
氧化
氧化
5.常见氧化剂与还原剂
(1)常见的氧化剂
①活泼性较强的非金属单质:如Cl2、O2等。
②变价元素的高价态化合物:如KMnO4、FeCl3、HNO3等。
③过氧化物:如Na2O2、H2O2等。
④其他:如HClO、漂白粉[有效成分为Ca(ClO)2]、MnO2等。
(2)常见的还原剂
①活泼性较强的金属单质:如Al、Fe、Zn等。
②某些非金属单质:如H2、C等。
③含有较低价态元素的化合物:如KI、CO、SO2等。
④其他:如浓盐酸、NH3等。
6.氧化还原反应的应用
氧化还原反应是一类重要的化学反应,广泛存在于生产和生活中,例如,
、 、 、 ,
以及 、 、 等。
金属的冶炼
电镀
燃料的燃烧
绿色植物的光合作用
易燃物的自燃
食物的腐败
钢铁的锈蚀
1.用“双线桥”表示CuO+COCu+CO2中元素化合价升降和电子转移。
提示:
2.已知反应:5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O,回答下列问题。
(1)反应中H2O2―→O2,氧元素的化合价由 到0价,因而H2O2 是 ,O2是 。
(2)反应中KMnO4―→MnSO4,Mn元素的化合价由 到+2价,因而KMnO4 是 ,MnSO4是 。
-1价升高
还原剂
氧化产物
+7价降低
氧化剂
还原产物
(3)该反应中H2SO4是氧化剂吗?是还原剂吗?分析其原因。
提示:H2SO4中各元素的化合价在反应前后都不变化,因此H2SO4既不是氧化剂也不是还原剂。
(4)该反应中,H2O是氧化产物吗?是还原产物吗?分析其原因。
提示:生成物H2O中的各元素没有价态变化,所以既不是氧化产物也不是还原产物。
3.汽车尾气系统中均安装了催化转化器,在催化转化器中,汽车尾气中的CO与NO在催化剂的作用下发生反应,生成CO2和N2。
(1)请写出上述反应的化学方程式。
提示:(1)2NO+2CON2+2CO2。
(2)请分析上述反应是否为氧化还原反应,如果是,请指出反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
提示: (2)上述反应是氧化还原反应,其中还原剂是CO,氧化剂是NO,氧化产物是CO2,还原产物是N2。
1.用概念图厘清氧化还原反应中的概念之间的关系
2.用口诀厘清氧化还原反应中的概念之间的关系
3.
1.易错辨析
(1)氧化剂中一定有元素化合价升高。 ( )
(2)在氧化还原反应的反应物中,不是氧化剂,就是还原剂。 ( )
(3)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是不同物质也可以是同种物质。 ( )
(4)在氧化还原反应中,氧化反应和还原反应既可以发生在同种元素不同价态的物质间,也可以发生在同种元素的相同价态的物质上。 ( )
×
×
√
√
2.以下说法正确的是( )
A.物质所含元素化合价升高的反应叫还原反应
B.在氧化还原反应中,失去电子的原子元素化合价降低
C.物质中某元素原子失去电子,则此物质是氧化剂
D.还原剂中必定有一种元素被氧化
D
物质所含元素化合价升高的反应叫氧化反应,A错误;在氧化还原反应中,失去电子的原子元素化合价升高,B错误;物质中某元素原子失去电子,则此物质是还原剂,C错误;氧化还原反应中还原剂被氧化,其所含的某种元素的化合价升高,D正确。
3.黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭按一定比例混合而成的,爆炸时的反应为S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑,该反应的还原剂是( )
A.C B.C和S
C.KNO3 D.S和KNO3
A
该反应中,S元素的化合价由0价变为-2价,N元素的化合价由+5价变为0价,故S和KNO3都是氧化剂;C元素的化合价由0价变为+4价,故C是还原剂,故选A。
4.(双选)下列反应中关于“H2O”的说法错误的是( )
A.反应2F2+2H2O===4HF+O2中,水为还原剂,失去电子
B.反应2Na+2H2O===2NaOH+H2↑中,水被氧化
C.反应CH4+2O2 CO2+2H2O中,H2O是还原产物
D.反应Na2O+H2O===2Na++2OH-中,水既是氧化剂,又是还原剂
BD
水中的氧元素由-2价变为0价,化合价升高,被氧化,失去电子,水为还原剂,A正确;水中的氢元素由+1价变为0价,化合价降低,被还原,水为氧化剂,B错误;氧气是氧化剂,CH4是还原剂,所以水是还原产物,C正确;反应Na2O+H2O===2Na++2OH-中,反应前后各元素的化合价均没有发生变化,水既不是氧化剂,也不是还原剂,D错误。
5.分析下列反应并按要求填空。
(1)2Fe+3Cl22FeCl3
氧化剂是 ,还原剂是 ;发生氧化反应的是 ,发生还原反应的是 。
Cl2
Fe
Fe
Cl2
(2)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
氧化剂是 ,还原剂是 ;被氧化的元素是 ,被还原的元素是 。
(3)H2O2+2H++2Fe2+===2Fe3++2H2O
氧化剂是 ,还原剂是 ;氧化产物是 ,还原产物是 。
KMnO4
KMnO4
O
Mn
H2O2
Fe2+
Fe3+
H2O
任务二 氧化性、还原性的强弱比较
1.氧化性、还原性的强弱与得失电子的关系
(1)氧化性:物质越易得电子,氧化性越强。
(2)还原性:物质越易失电子,还原性越强。
特别提醒 物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易有关,与得失电子的多少无关。
2.氧化性、还原性强弱比较的方法
(1)根据元素的活动性顺序比较
如:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,金属还原性:Fe>Cu。在反应中Fe是 剂,Cu是 产物。
还原
还原
(2)根据氧化还原反应的化学方程式比较
氧化性:氧化剂 氧化产物
还原性:还原剂 还原产物
即比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
>
>
3.规律
越易失电子的物质(还原剂的还原性越强),失电子后就越难得电子(其对应的氧化产物的氧化性就越弱);
越易得电子的物质(氧化剂的氧化性越强),得电子后就越难失电子(其对应的还原产物的还原性就越弱)。
4.应用:判断某氧化还原反应能否发生。
较强氧化性的氧化剂+较强还原性的还原剂→弱还原性的还原产物+弱氧化性的氧化产物。
根据化学方程式判断下列物质的氧化性强弱。
(1)①2Fe+3Cl22FeCl3、②Fe+SFeS
Cl2的氧化性 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)S,理由是
。
(2)①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O、
②2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
MnO2的氧化性 KMnO4,理由是
。
大于
Fe被Cl2氧化成+3价,而S只能将其氧化成+2价
小于
MnO2、KMnO4同样与
浓盐酸反应,前者需要加热,而后者不需要
1.铊(Tl)盐与氰化钾(KCN)被列为A级危险品。已知下列反应在一定条件下能够发生:①Tl3++2Ag===Tl++2Ag+,②Ag++Fe2+===Ag+Fe3+,③Fe+
2Fe3+===3Fe2+,下列离子氧化性强弱顺序正确的是 ( )
A.Tl3+>Fe3+>Ag+ B.Fe3+>Ag+>Tl3+
C.Tl+>Ag+>Fe2+ D.Tl3+>Ag+>Fe2+
D
根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物,可知氧化性:①Tl3+> Ag+,②Ag+>Fe3+,③Fe3+>Fe2+,综上所述,氧化性强弱顺序为Tl3+> Ag+> Fe3+> Fe2+,D正确。
2.已知常温下,在溶液中可发生如下反应:Ce4++Fe2+===Fe3++Ce3+,
Sn2++2Fe3+===2Fe2++Sn4+。由此推断Fe2+、Ce3+、Sn2+的还原性由强到弱的顺序是( )
A.Sn2+>Fe2+>Ce3+ B.Fe2+>Ce3+>Sn2+
C.Fe2+>Sn2+>Ce3+ D.Ce3+>Fe2+>Sn2+
A
根据同一氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性,由第一个方程式知,还原性:Fe2+>Ce3+,由第二个方程式知,还原性:Sn2+>Fe2+。综上所述,还原性:Sn2+>Fe2+>Ce3+,故选A。
3.常温下,发生下列反应:①16H++10Cl-+2Mn===2Mn2++5Cl2↑+8H2O;
②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-;③2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,根据上述反应,可得知相关微粒氧化性由强到弱的顺序是 ,还原性由强到弱的顺序是 。
Mn>Cl2>Br2>Fe3+
Fe2+>Br->Cl->Mn2+
课时作业 巩固提升
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1
对点训练
题组一 氧化剂、还原剂等概念的考查
1.在下列反应中,CO2作氧化剂的是( )
A.Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
B.CO2+C2CO
C.2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
D.C+2H2O(g)2H2+CO2
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B
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选项A的反应中碳元素化合价无变化,不符合题意;选项B的反应中CO2的碳元素化合价由+4价降低为+2价,作氧化剂,符合题意;选项C、D的反应中CO2都为氧化产物,不符合题意。
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2.下列变化过程一定需要加入还原剂的是( )
A.KClO3―→KCl
B.KCl―→AgCl
C.H+―→H2
D.C―→CO2
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C
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14
变化过程一定需要加入还原剂,这说明该粒子作氧化剂,得到电子,相关元素的化合价一定降低。但A项中氯元素化合价降低,可通过氯酸钾分解来实现,不需外加还原剂。
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3.在反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑中,还原产物是( )
A.只有K2MnO4 B.只有MnO2
C.K2MnO4和MnO2 D.O2
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C
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还原产物指的是氧化剂被还原后得到的产物,该反应中锰元素化合价一部分从+7价变为+6价,一部分从+7价变为+4价,化合价降低,得到电子,被还原,所以还原产物是K2MnO4和MnO2。
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4.下列物质在化学反应中常作还原剂的一组是( )
A.HNO3、Cl2、FeCl3 B.Al、CO、O2、H2
C.Zn、C、H2、CO D.KClO3、MnO2、C、Fe
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C
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A中三种物质常用作氧化剂;B中O2,D中KClO3、MnO2都常用作氧化剂;故C项符合题意。
5.吸入人体内的氧有2%转化为氧化性极强的“活性氧”,它能加速人体衰老,被称为“生命杀手”,服用含硒元素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3),能消除人体内的活性氧,由此推断Na2SeO3的作用是( )
A.作还原剂
B.作氧化剂
C.既作氧化剂又作还原剂
D.既不作氧化剂又不作还原剂
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A
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活性氧具有氧化性,与亚硒酸钠可发生氧化还原反应,则Na2SeO3具有还原性。
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6.(双选)Cu2O是赤铜矿的主要成分,Cu2S是辉铜矿的主要成分(S元素的化合价为-2价)。铜的冶炼过程通常发生反应:Cu2S+2Cu2O===6Cu+SO2↑,下列有关说法正确的是( )
A.该反应中有两种元素的化合价发生了变化
B.SO2是还原产物
C.Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂
D.Cu既是氧化产物,又是还原产物
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AC
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该反应中Cu元素化合价降低,S元素化合价升高,Cu2S在反应中既是氧化剂,又是还原剂,SO2是氧化产物,Cu是还原产物,故B、D错误,A、C正确。
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7.氧化还原反应是一类重要的反应。回答下列问题:
(1)氧化还原反应在工农业生产、日常生活中都有广泛的用途,例如:人和动物通过呼吸作用获取能量以维持生命活动。已知人和动物呼吸作用的反应为C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O。在该反应中,作还原剂的物质是 。
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C6H12O6
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(1)人和动物的呼吸作用是通过氧气将C6H12O6氧化,靠反应释放的能量来维持生命活动,所以还原剂是C6H12O6。
(2)实验室为监测空气中汞蒸气的含量,往往悬挂涂有CuI的滤纸,根据滤纸是否变色或颜色发生变化所用去的时间来判断空气中的含汞量,其反应的化学方程式为4CuI+Hg===Cu2HgI4+2Cu。
已知:I元素的负价只有-1价。
①上述反应产物Cu2HgI4中,Cu元素显 价。
②以上反应中的氧化剂为 。
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+1
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CuI
(2)①化合物Cu2HgI4中金属的化合价不能为负价,因此只能是碘元素显负价,通过题目中的信息可知,I元素在化合物中显-1价,汞元素显+2价,所以铜元素显+1价;②通过元素化合价的变化可知,汞元素的化合价由0价升高到+2价,化合价升高,被氧化,Hg作还原剂,Cu元素化合价由+1价降低至0价,化合价降低,被还原,CuI为氧化剂。
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(3)有些氧化还原反应是有危害的。例如:钢铁的腐蚀、食物的腐败等。因此,要想方设法抑制此类氧化还原反应的发生。
①罐头厂在装食物罐头时,会添加一些防腐剂,防止食物被空气中的氧气氧化而变质。从氧化还原反应角度看,防腐剂具有 性。
②在氧化还原反应中,氧化反应和还原反应、氧化剂和还原剂总是同时存在的。根据这一知识,分析如何有效避免有危害的氧化还原反应的发生(可通过实例说明):____________________________________________
。
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还原
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钢铁用具(或其他物品)表面涂上油漆(或其他物品),
避免其与氧气接触,可起到防止锈蚀的作用(其他答案合理均可)
(3)①防止食物被空气中的氧气氧化而变质,则加入的防腐剂必须具有还原性;②要有效避免有危害的氧化还原反应的发生,可设法将物质与氧化剂(或还原剂)隔开,如钢铁用具或其他物品表面涂上油漆或其他物品,避免其与氧气接触,可起到防止锈蚀的作用;将食品袋密封,并将袋内空气抽出或充满不活泼的气体:氮气、稀有气体等。
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题组二 氧化性、还原性的强弱比较
8.根据离子方程式:
(1)2Fe3++2I-===2Fe2++I2;
(2)Br2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+。
可判断离子的还原性从强到弱的顺序是( )
A.Br-、Fe2+、I- B.I-、Fe2+、Br-
C.Br-、I-、Fe2+ D.Fe2+、I-、Br-
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B
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根据同一氧化还原反应中,还原性:还原剂>还原产物,进行判断。(1)中还原性:I->Fe2+,(2)中还原性:Fe2+>Br-,故B符合题意。
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9.已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应的化学方程式不正确的是( )
A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-===2Fe2++I2
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A
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结合题给信息,氧化性强弱顺序:Co2O3>Cl2>FeCl3>I2,可推知还原性强弱顺序:I->Fe2+>Cl->Co2+,然后根据氧化剂先氧化强还原剂的规律,知A选项中Cl2应该先氧化I-后氧化Fe2+,所以A选项错误。
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10.为了防止钢铁零件生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为3Fe+NaNO2
+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列叙述不正确的是( )
A.上述反应涉及的物质中,Fe的还原性最强
B.上述反应涉及的物质中,NaNO2的氧化性最强
C.上述反应中,铁是还原剂,NaNO2和NaOH是氧化剂
D.N的氧化性
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C
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3Fe+NaNO2+5NaOH===3Na2FeO2+H2O+NH3↑反应中,Fe是还原剂,NaNO2是氧化剂,所以题述反应涉及的物质中,Fe的还原性最强,NaNO2的氧化性最强,故A、B正确;题述反应中,NaOH中元素化合价不变,既不是氧化剂又不是还原剂,故C错误;题述反应中,NaNO2是氧化剂,Na2FeO2是氧化产物,所以N的氧化性,故D正确。
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综合强化
11.O2在一定条件下能有效去除烟气中的SO2、NO,其可能的反应机理如图所示(HO·表示羟基自由基,·表示未成对电子),下列说法不正确的是( )
A.O2转化为时失去电子
B.HO·中氧元素的化合价为-1价
C.净化器内SO2被还原
D.净化器内NO发生的反应为3HO·+NO===HNO3+H2O
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C
根据电荷守恒可知,O2转化为,A正确;
·表示未成对电子,所以HO·不带电荷,因H元素的化合价为+1价,所以氧元素的化合价为-1价,B正确;羟基自由基具有氧化性,根据物质转化前后化合价的变化情况可知,SO2的化合价升高,S元素被氧化,最终被HO·氧化为H2SO4,C错误;净化器内NO被HO·氧化为HNO3,发生的反应为3HO·+NO===HNO3+H2O,D正确。
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12.现有下列三个氧化还原反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3
③2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
若某溶液中有Fe2+、I-、Cl-共存,要将I-氧化除去而不氧化Fe2+和Cl-,则可加入的试剂是( )
A.Cl2 B.KMnO4
C.FeCl3 D. HCl
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C
根据同一氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物,则由题给方程式得出,氧化性由强至弱的顺序为>Cl2>Fe3+>I2,还原性由强至弱的顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+;氯气能将Fe2+、I-均氧化,故A不符合题意;KMnO4能将Fe2+、I-和Cl-均氧化,故B不符合题意;FeCl3能氧化除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,故C符合题意;HCl与三种离子均不反应,故D不符合题意。
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13.高铁酸盐是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,工业上可用湿法制备高铁酸钾,反应的化学方程式为
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2Fe+3Cl-+5H2O。
(1)中铁元素化合价为 ,在该反应中氧化剂是 ,还原剂是 ,氧化产物是 。
(2)请用双线桥表示该反应中电子转移情况:
。
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+6价
ClO-
Fe(OH)3
Fe
(3)根据化合价,推测能和下列 (填字母)反应。
A.KMnO4 B.SO2
C.H2S D.O2
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BC
14.X为CuO和Fe2O3的混合物,已知氧化性顺序:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。取X样品进行如图所示的实验:
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(1)写出③中可能发生的三个反应的离子方程式: 、
、 。
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2Fe3++Fe===3Fe2+
Cu2++Fe===Fe2++Cu
2H++Fe===H2↑+Fe2+
(1)X为Fe2O3和CuO的混合物,与过量的盐酸反应生成的溶液A中溶质为氯化铁、氯化铜和HCl;B和溶液A反应生成气体,说明B中一定有铁,由氧化性顺序:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,可得③中可能发生的三个反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+;Cu2++Fe===Fe2++Cu;2H++Fe===H2↑+Fe2+。
(2)若溶液E中只有一种金属离子,则一定是 ;若固体D是纯净物,该固体是 。(填化学式)
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Fe2+
Cu
(2)根据(1)中发生反应的离子方程式可知,若溶液E中只有一种金属离子,则一定是Fe2+。氧化性:Fe3+>Cu2+>H+,故Fe首先还原Fe3+,该过程无固体析出,然后还原Cu2+,生成Cu,最后还原H+,生成H2。若固体D是纯净物,则一定是Cu。
(3)向溶液A中加入Cu粉,若会反应,则在横线上写出反应的离子方程式;若不会反应,则在横线上填“不能”: 。
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2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
(3)由(1)分析可知,溶液A中一定含有Fe3+,根据氧化性强弱顺序可知,Fe3+可以氧化Cu,反应的离子方程式为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。
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