内容正文:
氧化还原反应
大主题整合(三)
课标要求
1.认识有化合价变化的反应是氧化还原反应,了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。
2.认识元素在物质中可以具有不同的价态,可以通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。
3.能从氧化还原反应原理,预测物质的化学性质与变化,并能设计实验进行初步验证,分析、解释有关实验现象。能进行氧化还原方程式的配平与计算。
基础知识一课过
(零散知识系统化,为深化学习奠基)
微课时突破1
CONTENTS
目录
1
逐点清(一) 氧化还原反应及相关概念
逐点清(二) 氧化还原反应的强弱规律及价态规律
课时跟踪检测
2
3
1.基本概念
(1)本质和特征
电子转移(得失或偏移)
元素的化合价发生变化
(2)氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
2.相关概念间的关系
3.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂——包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。
(2)常见的还原剂——包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等,金属氢化物(如NaH等)、NaBH4也是重要的还原剂。
Zn2+
H2O
CO2
Fe3+
S
I2
(3)元素化合价处于中间价态的物质既有氧化性,又有还原性。
Fe3+
H2O
O2
还原
氧化
Fe
4.氧化还原反应电子转移的表示方法
(1)双线桥法
①标变价,②画箭头(反应物指向生成物),③算数目,④说变化。
(2)单线桥法
箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
用单线桥法标出铜和浓硝酸反应的电子转移的方向和数目:
[基点查清]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在氧化还原反应中,非金属单质不一定是氧化剂 ( )
(2)某元素从游离态变为化合态,则该元素一定被还原 ( )
(3)有单质参加或生成的化学反应不一定是氧化还原反应 ( )
(4)含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性 ( )
(5)在氧化还原反应中,有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原 ( )
(6)氧化还原反应中的反应物,不是氧化剂就是还原剂 ( )
√
×
√
×
×
×
2.(2023·全国乙卷)下列应用涉及氧化还原反应的是( )
A.使用明矾对水进行净化
B.雪天道路上撒盐融雪
C.暖贴中的铁粉遇空气放热
D.荧光指示牌被照发光
√
解析:明矾水解产生的Al(OH)3胶体能吸附水中的悬浮物,从而达到净水的目的,与氧化还原反应无关,A错误;撒盐可降低雪的熔点,使雪融化,未发生化学变化,与氧化还原反应无关,B错误;使用暖贴时,铁粉与空气中的O2发生氧化还原反应,C正确;荧光指示牌被照发光是由于电子的跃迁,与氧化还原反应无关,D错误。
√
4.为治理汽车尾气中NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生的反应为2NO+2CO===N2+2CO2。
(1)碳元素的化合价________(填“升高”或“降低”),被________(填“氧化”或“还原”,下同),CO是________剂,NO是________剂,发生________反应。
(2)用双线桥法表示此反应中的电子得失情况:_________________
___________________________________________________________。
(3)用单线桥法表示此反应中的电子转移情况:_____________________________________________
___________________________________________________________。
(4)若反应中消耗了2mol CO,则生成N2的物质的量为________mol,转移电子的物质的量为________mol。
答案:(1)升高 氧化 还原 氧化 还原
(4) 1 4
(2)
(3)
[系统知识]
(一)强弱规律
1.氧化性是指物质__________的性质(或能力);还原性是指物质__________的性质(或能力)。
2.氧化(还原)性的强弱是指物质得、失电子的________程度,与得、失电子数目的________无关。如Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但Na比Al的还原性_______。
得电子
失电子
难易
多少
强
3.氧化性、还原性的强弱规律(即比较方法)
(1)已发生的氧化还原反应根据化学方程式判断
氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂____氧化产物;
还原性:还原剂____还原产物。
>
>
(2)金属、非金属及相应阴、阳离子的还原性或氧化性由元素的周期律及(非)金属活动性顺序判断
①元素周期表中,元素金属性越强,金属还原性越强,对应金属阳离子(铁对应Fe2+)氧化性越弱;元素非金属性越强,非金属单质的氧化性越强,对应非金属阴离子的还原性越弱。如还原性:Na>Mg>Al、I->Cl-,氧化性:Na+<Mg2+<Al3+、Cl2>I2。
②金属(非金属)活动性顺序表中,金属活动性越强,金属的还原性越强,金属阳离子的氧化性越弱;非金属活动性越强,非金属单质的氧化性越强,非金属阴离子的还原性越弱。如氧化性:Cl2>I2、Cu2+>Fe2+,还原性:Cl-<I-、Fe>Cu。
(3)电化学中根据正负极和放电顺序判断
①一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极___正极。
②用惰性电极电解混合溶液时,一般在阴极先放电的阳离子的_____性较强,在阳极先放电的阴离子的_____性较强。
(4)同类型反应根据相同条件下产物的价态高低判断
>
氧化
还原
>
(5)根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,浓度越大,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,则氧化性:KMnO4____MnO2。
>
[注意] 同时含有几种还原剂(或氧化剂),发生氧化还原反应时,还原性(或氧化性)强的优先反应,如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性:Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
(二)价态规律
最高价态:只有_______,如浓H2SO4、KMnO4等;
最低价态:只有_______,如金属单质、Cl-、S2-等;
中间价态:既有_______又有_______,如Fe2+、S、Cl2等。
氧化性
还原性
氧化性
还原性
1.价态归中规律思维模型
含不同价态的同种元素不同物质间发生氧化还原反应时,遵循“高价+低价―→中间价”,而不会出现交叉现象,简记为“两相靠,不相交”。例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应是①②③④,不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
2.歧化反应规律思维模型
“中间价―→高价+低价”
具有多种价态的许多元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均有歧化反应,如Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
3.应用
(1)判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性。如浓H2SO4与SO2“无中不反应”或“相邻不反应”。
(2)根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。
如反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
[基点查清]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼 ( )
(2)1 mol KClO3与足量的浓盐酸反应,转移电子数为6NA ( )
(3)氧化剂浓硝酸、浓硫酸参加反应时,氮、硫化合价分别降低1、2价生成NO2、SO2,所以浓硫酸的氧化性强于浓硝酸 ( )
×
×
×
(4)将锌粉加入硝酸铁、硝酸铜的混合溶液中,锌首先与硝酸铁反应置换出铁 ( )
(5)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]受热发生氧化还原反应,分解产物可能是CrO3、N2和H2O;硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO ( )
×
×
2.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。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(浓)===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-===2Fe2++I2
√
解析:根据氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,可判断B中氧化性:Cl2>I2;C中氧化性:Co2O3>Cl2;D中氧化性:Fe3+>I2,这些结论与题给信息一致。对于A,由于I-的还原性强于Fe2+,所以Cl2应先氧化I-,而不应先氧化Fe2+。
3.二氧化氯(ClO2)是绿色消毒剂,实验室用如下方法制备ClO2:6NaClO2+NCl3+3H2O===6ClO2+NH3+3NaOH+3NaCl。已知NCl3中N为+3价,则下列说法正确的是( )
A.氧化性:NaClO2>ClO2
B.NaCl是还原产物
C.生成6.75 g ClO2时,转移电子数为0.1NA
D.氧化剂和还原剂物质的量之比为6∶1
√
解析:NaClO2是还原剂,其氧化性弱于氧化产物ClO2,A错误;反应中,还原产物是NH3,B错误;6.75g ClO2为0.1mol,根据反应方程式,每生成1mol ClO2转移电子1mol,C正确;氧化剂是NCl3,还原剂是NaClO2,物质的量之比为1∶6,D错误。
4.氯气与氢氧化钾溶液在一定条件下可发生反应:Cl2+KOH―→KX+KY+H2O(未配平),KX在一定条件下能自身反应:KX―→KY+KZ(未配平,KY与KZ的物质的量之比为1∶3),KX、KY、KZ均是含氯元素的一元酸的钾盐,由以上条件可推知在KX中氯元素的化合价是( )
A.+1 B.+3 C.+5 D.+7
√
解析:反应:Cl2+KOH―→KX+KY+H2O是Cl2的歧化反应,KX、KY中的氯元素分别显正价和-1价;由于KX也能发生歧化反应:KX―→KY+KZ,可断定KY为KCl,且KZ中Cl元素的化合价>KX中Cl元素的化合价。假设KX中Cl元素为+a价,KZ中Cl元素为+b价,依据得失电子守恒及KX―→KY+3KZ,有a+1=3(b-a),把a=1、a=3、a=5代入上式讨论,可知a=5时,b=7符合题意,则KX中Cl元素的化合价为+5价。
大概念知识体系构建
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.(2024·山东模拟考试)下列古诗词中不涉及氧化还原反应的是( )
A.美人首饰候王印,尽是沙中浪底来
B.人间巧艺夺天工,炼药燃灯清昼同
C.投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍
D.蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明
√
11
12
13
14
15
6
7
8
9
10
解析: “美人首饰候王印,尽是沙中浪底来”涉及金属单质与杂质的分离,属于物理变化,A正确;“人间巧艺夺天工,炼药燃灯清昼同”涉及燃料的燃烧,属于氧化还原反应,B错误;“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍”涉及冶炼矿石、融化铁水,属于氧化还原反应,C错误;“蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明”涉及烃类的燃烧,属于氧化还原反应,D错误。
1
2
3
4
5
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
2.下列消毒剂不是利用其氧化性进行消毒的是( )
A.0.5%过氧乙酸溶液 B.1%次氯酸钠溶液
C.75%乙醇溶液 D.3%双氧水
2
3
4
√
11
12
13
14
15
解析:过氧乙酸、次氯酸钠、过氧化氢都具有强氧化性,能杀菌消毒;乙醇不具有强氧化性,但能使蛋白质变性,可用于杀菌消毒。
1
5
6
7
8
9
10
3.(2024年1月·九省联考安徽卷)敦煌壁画是我国灿烂的艺术瑰宝,也是颜料应用的重要科技史料。下列有关我国传统颜料主要成分的变化,发生氧化还原反应的是( )
A.骨白[Ca5(PO4)3(OH)]遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F
B.铅白[2PbCO3·Pb(OH)2]遇H2S得到黑色PbS
C.石绿[CuCO3·Cu(OH)2]受热分解得到黑色CuO
D.石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
解析:骨白遇氟盐转化为Ca5(PO4)3F,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故A不符合题意;铅白遇H2S得到黑色PbS,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故B不符合题意;石绿受热分解得到黑色CuO,元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故C不符合题意;石黄(As2S3和As4S4)在地表逐渐转化为硫酸盐,S元素化合价发生变化,是氧化还原反应,故D符合题意。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
4.(2024·吉林第二中学高三月考)下列反应中,不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是( )
A.NH4Cl+NaOH NaCl+H2O+NH3↑
B.CH4+2O2 CO2+2H2O
C.2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
D.3Cl2+2Fe 2FeCl3
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
解析:A项,属于复分解反应,没有元素化合价变化,不是氧化还原反应,不符合题意;B项,不属于四种基本反应类型,且有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,符合题意;C项,属于置换反应,是氧化还原反应,不符合题意;D项,属于化合反应,是氧化还原反应,不符合题意。
2
3
4
11
12
13
14
15
A.药剂A具有还原性
B.①→②过程若有2mol S—S键断裂,则转移4mol 电子
C.②→③过程若药剂B是H2O2,其还原产物为O2
D.化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中S—S键位置来实现头发的定型
5.(2023·浙江6月选考)化学烫发巧妙利用了头发中蛋白质发生化学反应实现对头发的“定型”,其变化过程示意图如下。下列说法不正确的是( )
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
解析:①→②发生加氢的还原反应,则药剂A为还原剂,具有还原性,故A正确;①→②过程中S的价态由-1价变为-2价,若有2 mol S—S键断裂,则转移4 mol电子,故B正确;②→③过程发生去氢的氧化反应,若药剂B是H2O2,则H2O2为氧化剂,发生还原反应,其还原产物为H2O,故C错误;①→②→③过程中,某些蛋白质中S—S键位置发生了改变,因此化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中S—S键位置来实现头发的定型,故D正确。
2
3
4
11
12
13
14
15
与水反应 与NaOH溶液反应
ⅰ.2XeF2+2H2O===2Xe↑+O2↑+4HF ⅱ.2XeF2+4OH-===2Xe↑+O2↑+4F-+2H2O
ⅲ.XeF6+3H2O===XeO3+6HF ⅳ.2XeF6+4Na++16OH-===Na4XeO6↓+Xe↑+O2↑+12F-+8H2O
1
5
6
7
8
9
10
6.(2023·福建等级考)稀有气体氙的氟化物(XeFn)与NaOH溶液反应剧烈,与水反应则较为温和,反应式如下:
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
下列说法错误的是( )
A.XeO3具有平面三角形结构
B.OH-的还原性比H2O强
C.反应ⅰ~ⅳ中有3个氧化还原反应
D.反应ⅳ每生成1mol O2,转移6mol电子
2
3
4
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
10
解析:XeO3中,Xe以sp3杂化轨道成键,故XeO3分子为三角锥形分子,A错误;由ⅲ、ⅳ两组实验对比可知,在氢氧化钠溶液中,XeF6可以发生还原反应,而在水中则发生非氧化还原反应,故OH-的还原性比H2O强,B正确;反应ⅰ、ⅱ、ⅳ均为氧化还原反应,C正确;分析反应ⅳ可知,每生成1分子O2,整个反应转移6个电子,故每生成1mol O2,转移6mol电子,D正确。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
7.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(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3),能消除人体内的活性氧,由此推断Na2SeO3在人体中的作用是( )
A.作氧化剂
B.作还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂
D.既不作氧化剂又不作还原剂
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
解析: “活性氧”氧化性极强,服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3),能消除人体内的活性氧,表明Na2SeO3能将“活性氧”还原,体现了Na2SeO3的还原性。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
8.Ni单原子催化剂具有良好的电催化性能,催化转化CO2的历程如下。
下列说法不正确的是( )
A.CO2催化转化的产物是CO和H2O
B.过程②→③涉及化学键的断裂与生成
C.生成1mol CO,需要转移2mol电子
D.反应过程中,C的化合价未发生改变
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
解析:由题图可知, CO2催化转化的产物是CO和H2O,A正确;②→③断裂C—O键,形成O—H键,B正确;根据 CO2→CO得2e-知,生成1mol CO需要2mol电子,C正确;CO2中C是+4价,CO中C是+2价,C的化合价发生改变,D错误。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
√
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
11.科学家正在研究一种用乙烯(C2H4,沸点
为-104 ℃)脱硫(SO2)的方法,其机理如图所示。
下列关于该脱硫方法的说法正确的是( )
A.氧化性:O2>SO3>CO2
B.乙烯在该过程中作氧化剂
C.该脱硫过程中需要及时补充Cu+
D.步骤ⅰ中,每消耗44.8L C2H4,有2NA个S生成
2
3
4
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
10
解析:步骤ⅲ是氧气和二氧化硫反应生成三氧化硫,则氧化性:O2>SO3,步骤ⅰ是三氧化硫和乙烯反应生成硫、二氧化碳和水,则氧化性:SO3>CO2,因此氧化性:O2>SO3>CO2,故A正确;乙烯和三氧化硫反应生成硫、二氧化碳和水,碳元素的化合价升高,说明乙烯在该过程中作还原剂,故B错误;Cu+在反应中作催化剂,Cu+质量不变,因此该脱硫过程中不需要及时补充Cu+,故C错误;不确定是否为标准状况,无法计算物质的量,故D错误。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
12.有研究称金粉溶于过氧化氢—浓盐酸也可以安全环保地制备氯金酸(H[AuCl4]),其化学方程式为2Au+8HCl+5H2O2===2H[AuCl4]+8H2O+O2↑,下列有关说法错误的是( )
A.H[AuCl4]有强氧化性,其中Au与4个氯离子形成4个σ键
B.该反应中,HCl的作用是与Au配合,使其更易被氧化
C.当反应中溶解0.1mol Au时,有0.2mol过氧化氢发生还原反应
D.该反应中,氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶2
2
3
4
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
10
解析:根据氯金酸的化学式可知,氯金酸中含有正三价的金元素,具有强氧化性,[AuCl4]-中Au3+与4个Cl-形成4个σ键,A正确。Au3+与Cl-以配位键的形式结合,降低了Au的电极电势,使其更容易被氧化,B正确。2mol Au反应失去6mol电子,将3mol H2O2还原生成6mol H2O;另外2mol H2O2发生歧化反应生成2mol H2O和1mol O2,其中有1mol H2O2发生还原反应;因此当反应中溶解0.1mol Au时,有0.2mol过氧化氢发生还原反应,C正确。该反应中,氧化产物为H[AuCl4]和O2,还原产物为水,该反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶8,D错误。
2
3
4
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
10
13.工业上用发烟HClO4将潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2]来除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法正确的是( )
A.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+3价
B.HClO4属于强酸,该反应还生成了另一种强酸
C.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为8∶3
D.该反应离子方程式为19ClO+8Cr3++8OH-===8CrO2(ClO4)2+3Cl-+4H2O
2
3
4
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
解析:CrO2(ClO4)2中O为-2价、Cl为+7价,根据化合物中元素化合价代数和等于0,可知该物质中Cr为+6价,A错误;Cl元素的非金属性较强,HClO4属于强酸,HClO4氧化CrCl3为棕色的CrO2(ClO4)2,部分HClO4被还原生成HCl,HCl也属于强酸,B正确;该反应的离子方程式为19ClO+8Cr3++4H2O===8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,其中19mol ClO中有3mol ClO作氧化剂,被还原为3mol Cl-,8mol Cr3+全部作还原剂,被氧化为8mol CrO2(ClO4)2,故氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8,C错误,D错误。
2
3
4
10
11
12
13
14
15
1
5
6
7
8
9
14.HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成NO和NO2;它能被常见的强氧化剂氧化;在酸性溶液中,它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物。
(1)人体正常的血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐(如NaNO2),将导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A.亚硝酸盐被还原 B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+ D.亚硝酸盐是还原剂
2
3
4
10
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
(2)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中,观察到氯水褪色,同时生成NaNO3和HCl,请写出反应的离子方程式:_____________________
___________________________________________________。
(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4,若用反应所得的酸性溶液将Fe2+转化为Fe3+,要求产物纯净,可选用的最佳试剂是________(填字母)。
a.Cl2 b.Fe c.H2O2 d.HNO3
2
3
4
10
11
12
13
14
15
√
1
5
6
7
8
9
解析:(1)服用维生素C可解毒,说明在维生素C的作用下,Fe3+又转化为Fe2+,铁元素化合价降低,被还原,则维生素C具有还原性,在反应中作还原剂,而亚硝酸盐会导致Fe2+转化为Fe3+,说明亚硝酸盐具有氧化性,在反应中作氧化剂。
2
3
4
10
11
12
13
14
15
(3)Cl2、HNO3都能氧化亚铁离子,但会引入新的杂质,Fe不能氧化亚铁离子,H2O2作为氧化剂的还原产物是水,不引入杂质,故c符合题意。
答案: (2)NO+Cl2+H2O===NO+2H++2Cl-
1
5
6
7
8
9
2
3
4
10
11
12
13
14
15
15.高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,是比Cl2、O3、ClO2、KMnO4氧化性更强、无二次污染的绿色水处理剂。工业制高铁酸钠的方法有如下两种:
湿法制备的主要离子反应为
干法制备的主要反应为
2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。
1
5
6
7
8
9
2
3
4
10
11
12
13
14
15
(1)高铁酸钠中铁显________价。
(2)湿法中FeO是________产物。
(3)干法中每生成1 mol Na2FeO4转移________mol电子。
(4)简要说明Na2FeO4作为水处理剂时所起的作用:________________
________________________________________________________。
(5)用单线桥法表示湿法制备高铁酸钠反应电子转移的方向与数目。
1
5
6
7
8
9
2
3
4
10
11
12
13
14
15
答案:(1)+6
(2)氧化
(3)5
(4)高铁酸钠具有强氧化性,能杀菌消毒,消毒过程中自身被还原为Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降
(一) 氧化还原反应及相关概念
氧化剂
Cl2
浓硫酸
HNO3
KMnO4(H+)
Fe3+
Cr2O(H+)
还原产物
Cl-
SO2
NO
(或NO2)
Mn2+
Fe2+
(或Fe)
Cr3+
还原剂
Zn
H2
CO
Fe2+
H2S
I-
氧化产物
还原产物
S
可变角色
Fe2+
SO
H2O2
氧化产物
SOeq \o\al(2-,4)
其中:Fe2+、SOeq \o\al(2-,3)主要表现 性,H2O2主要表现 性。
3.一定条件下,自然界中存在反应:14CuSO4+5FeS2+12H2O===7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4,下列说法正确的是( )
A.FeS2在反应中只作还原剂
B.Cu2S既是氧化产物又是还原产物
C.5mol FeS2发生反应,有14mol电子转移
D.产物中的SO有一部分是氧化产物
解析:反应中Cu元素化合价由+2价降至+1价,FeS2中S元素化合价有由-1价降低至-2价,有由-1价升高至+6价,其余元素化合价未发生变化,因此FeS2在反应中既是氧化剂又是还原剂,故A错误;Cu2S为Cu、S元素化合价降低的产物,因此Cu2S为还原产物,故B错误;由A项分析可知,每有5mol FeS2发生反应,转移电子为5mol×2××[6-(-1)]=21mol,故C错误;由A项分析可知,产物中的SO有一部分是FeS2中S元素升高而得,因此产物中的SO有一部分是氧化产物,故D正确。
(二) 氧化还原反应的强弱规律及价态规律
如2Fe+3Cl2 2FeCl3;Fe+S FeS,则氧化性:Cl2 S。
eq \o(=====,\s\up7(△))
eq \o(=====,\s\up7(△))
eq \o(=====,\s\up7(△))
eq \o(=====,\s\up7(△))
eq \o(――→,\s\up7(点燃))
eq \o(=====,\s\up7(高温))
eq \o(=====,\s\up7(△))
9.(2024·海南中学月考)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。其工业制法:3ClO-+2Fe3++10OH-===2FeOeq \o\al(2-,4)+3Cl-+5H2O,下列相关说法正确的是( )
A.ClO-发生氧化反应
B.FeOeq \o\al(2-,4)是还原产物
C.Na2FeO4对饮用水消毒原理与活性炭相似
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
解析: ClO-中的化合价是降低的,发生还原反应,故A错误;FeOeq \o\al(2-,4)是Fe的化合价升高的产物,所以是氧化产物,故B错误;Na2FeO4对饮用水消毒原理是利用其强氧化性,使用活性炭是利用强吸附性,二者净化原理不同,故C错误;Fe3+作还原剂,ClO-作氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比等于其化学计量数之比,等于3∶2,故D正确。
10.实验室分别进行如下实验:①向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色;②向eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(VO2))2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝。已知VO2+:蓝色;VOeq \o\al(+,2):淡黄色、强氧化性。下列说法错误的是( )
A.①中氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶1
B.②的离子反应为2VOeq \o\al(+,2)+4H++2Cl-===2VO2++Cl2↑+2H2O
C.由①②可知氧化性:MnOeq \o\al(-,4)>VOeq \o\al(+,2)>Cl2
D.向eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(VO2))2SO4溶液中滴加FeSO4溶液可发生反应Fe2++VOeq \o\al(+,2)+2H+===Fe3++VO2++H2O
解析:向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色,说明酸性环境下MnOeq \o\al(-,4)将VO2+氧化为VOeq \o\al(+,2),MnOeq \o\al(-,4)被还原为Mn2+,由电子守恒可得KMnO4~5VOSO4~5e-,则①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶5,A项错误;向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝,说明Cl-把VOeq \o\al(+,2)还原为VO2+,Cl-失去电子生成氯气,由得失电子守恒、电荷及原子守恒可知离子方程式为2VOeq \o\al(+,2)+4H++2Cl-===2VO2++Cl2↑+2H2O,B项正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,由①可知,氧化性:MnOeq \o\al(-,4)>VOeq \o\al(+,2),由②可知,氧化性:VOeq \o\al(+,2)>Cl2,所以氧化性:MnOeq \o\al(-,4)>VOeq \o\al(+,2)>Cl2,C项正确;VOeq \o\al(+,2)具有较强的氧化性,向(VO2)2SO4溶液中滴加FeSO4溶液会发生氧化还原反应,VOeq \o\al(+,2)被还原为VO2+,Fe2+被氧化为Fe3+,D项正确。
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeOeq \o\al(2-,4)+3Cl-+5H2O;
$$