第12讲 氧化还原反应的基本概念和规律(Word教师用书)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（鲁科版2019 单选版）

第12讲　氧化还原反应的基本概念和规律 【课程标准】　1.了解氧化还原反应的概念、特征和本质。2.掌握电子转移的表示方法。3.了解常见的氧化剂和还原剂。 考点一　氧化还原反应的概念 1．氧化还原反应 (1)判断依据：反应前后有元素的化合价发生变化。 (2)本质：电子转移(得失或偏移)。 2．基于双线桥理解氧化还原反应的概念之间的关系 概括为“升失氧、降得还、剂性一致、其他相反”。 (1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。 (2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。如：Na－e－===Na＋，Al－3e－===Al3＋，但根据金属活动性顺序可知，Na比Al活泼，更易失去电子，所以Na的还原性比Al强。 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。 上述反应中，氧化剂是KMnO4，还原剂是HCl，氧化产物是Cl2，还原产物是MnCl2，KMnO4发生还原反应，HCl发生氧化反应，盐酸表现的性质是还原性和酸性；生成1 mol Cl2时转移电子数目为2×6.02×1023，被氧化的HCl的物质的量是2 mol。 3．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；③算数目；④说变化。 学生用书↓第59页 用双线桥法标出铜和浓硝酸反应电子转移的方向和数目： 。 (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稀硝酸反应电子转移的方向和数目： 。 4．常见的氧化剂和还原剂 (1)常见氧化剂 常见氧化剂包括某些活泼的非金属单质、元素处于高价态时的物质、过氧化物等。如： (2)常见还原剂 常见还原剂包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质等。如： (3)具有中间价态的物质既有氧化性，又有还原性 具有中间价态的物质 氧化产物 还原产物 Fe2＋ Fe3＋ Fe SO SO S H2O2 O2 H2O 其中：Fe2＋、SO主要表现还原性，H2O2主要表现氧化性。 (4)正确标出化合价，走好分析氧化还原反应的第1步。 指出下列加点元素的化合价。 ①KClO3____ClO2____NaClO2____BrCl ____ ②Na2S2O3____CuFeS2____Cu2S____FeS2____ ③NF3____NaNO2____H3PO2____ ④H2C2O4____HCN____ ⑤NaH____NaBH4____LiAlH4____ ⑥Mn·O2____KMnO4____K2FeO4____ ⑦H—O—O—H____ ⑧过二硫酸(H2S2O8)的结构式如下： S________、O________ 答案：①＋5　＋4　＋3　－1 ②＋2　－2　－2　－1 ③＋3　＋3　＋1 ④＋3　＋2 ⑤－1　－1　－1 ⑥＋4　＋7　＋6 ⑦－1　 ⑧＋6　－2、－1 5．氧化还原反应与四种基本反应类型的关系 [正误辨析]　 1．有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应(　　) 2．金属阳离子一定只具有氧化性(　　) 3．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(　　) 4．氧化还原反应中的反应物，不是氧化剂就是还原剂(　　) 5．氧化还原反应一定属于四种基本反应类型(　　) 答案：1.×　2.×　3.×　4.×　5.× (2023·全国乙卷)下列应用中涉及到氧化还原反应的是(　　) 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 答案：C 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没有元素化合价的变化，与氧化还原反应无关，D错误。 学生用书↓第60页 (2023·浙江1月选考)关于反应2NH2OH＋4Fe3＋===N2O↑＋4Fe2＋＋4H＋＋H2O，下列说法正确的是(　　) A．生成1 mol N2O，转移4 mol电子 B．H2O是还原产物 C．NH2OH既是氧化剂又是还原剂 D．若设计成原电池，Fe2＋为负极产物 答案：A 解析：该反应中氮元素由－1价升高为＋1价，生成1 mol N2O，转移4 mol电子，A项正确；该反应中H、O元素化合价不变，H2O既不是氧化产物，也不是还原产物，还原产物为Fe2＋，B项错误；该反应中氮元素化合价升高，铁元素化合价降低，NH2OH为还原剂，Fe3＋为氧化剂，C项错误；若设计成原电池，则正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe2＋为正极产物，D项错误。 (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(　　) A．药剂A具有还原性 B．①→②过程若有2 mol S—S键断裂，则转移4 mol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 答案：C 解析：①→②是氢原子添加进去，该过程是还原反应，因此①是氧化剂，具有氧化性，则药剂A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过程发生氧化反应，若药剂B是H2O2，则B化合价应该降低，因此其还原产物为H2O，故C错误；通过①→②过程和②→③过程，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。综上所述，答案为C。 考向一　氧化还原反应的判断 1．(2023·北京市朝阳区高三第二次模拟)下列物质的应用中，与氧化还原反应无关的是(　　) A．利用CO从铁矿石中获得铁 B．工业上以氨气为原料生产硝酸 C．在船体上镶嵌锌块避免船体遭受腐蚀 D．电镀前用NaOH溶液除去铁钉表面的油污 答案：D 解析：利用CO从铁矿石中获得铁的过程中，CO转化为CO2，C元素化合价发生变化，与氧化还原反应有关，故A不选；工业上以氨气为原料生产硝酸，N元素化合价由－3价上升到＋5价，与氧化还原反应有关，故B不选；锌比铁活泼，在船体上镶嵌锌块避免船体遭受腐蚀的原理是牺牲阳极法，安装活泼金属做原电池负极，被保护的钢铁做正极，与氧化还原反应有关，故C不选；电镀前用NaOH溶液除去铁钉表面的油污，利用的是油脂在碱性条件下的水解，与氧化还原反应无关，故D选。 2．(2023·山东烟台市高三一模)下列过程不涉及氧化还原反应的是(　　) A．自然固氮 B．纯碱除油污 C．海水提溴 D．电解精炼铜 答案：B 解析：自然固氮是在自然状态下(非人工)，使空气中游离态的氮元素转化为含氮化合物的过程，涉及氧化还原反应，A错误；纯碱除油污是利用纯碱水解后呈碱性，油污在碱性条件下发生水解反应而被除去，不涉及氧化还原反应，B正确；海水提溴是通过一系列步骤把海水中的Br－氧化生成Br2的过程，涉及氧化还原反应，C错误；电解精炼铜时，用含Cu2＋的溶液作电解质，粗铜作阳极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，纯铜作阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，涉及氧化还原反应，D错误。 考向二　基于双线桥法分析复杂氧化还原反应 3．(2023·广东肇庆高要一中校考二模)三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体，它在潮湿的环境中能发生反应：3NF3＋5H2O===2NO＋HNO3＋9HF。下列有关说法正确的是(　　) A．NF3是氧化剂，H2O是还原剂 B．还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1 C．若生成0.2 mol HNO3，则转移0.2 mol电子 D．NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体 答案：D 解析：分析反应前后各元素价态变化，可知NF3在反应中既是氧化剂又是还原剂，故A错误；NF3→HNO3是被氧化的过程，NF3为还原剂，2NF3→2NO是被还原的过程，NF3是氧化剂，所以还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2，故B错误；生成1 mol HNO3转移2 mol电子，所以生成0.2 mol HNO3转移0.4 mol电子，故C错误；NF3与潮湿的空气中的水反应生成NO，NO与空气中的O2反应生成红棕色的NO2，故D正确。 4．(2023·长沙模拟)关于反应5K2S2O8＋2MnSO4＋8H2O===2KMnO4＋8H2SO4＋4K2SO4的说法不正确的是(　　) A．K2S2O8发生还原反应 B．KMnO4是氧化产物 C．消耗3.6 g H2O时，转移0.25 mol电子 D．氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶5 答案：D 解析：K2S2O8中存在一个过氧键(O—O)，O从－1价降低到－2价，发生还原反应，A正确；Mn从MnSO4中的＋2价升高到KMnO4中的＋7价，所以KMnO4是氧化产物，B正确；根据化学方程式得关系式：8H2O～10e－，消耗3.6 g(0.2 mol)H2O时，转移电子0.25 mol，C正确；K2S2O8为氧化剂，MnSO4为还原剂，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是5∶2，D错误。 考向三　重要还原剂——金属氢化物 5．氢化钠(NaH)广泛应用于工业生产。 (1)氢化钠(NaH)中氢元素的化合价为________。 (2)写出NaH与H2O反应的化学方程式，并用“双线桥法”标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 氧化产物和还原产物的物质的量之比为________。 (3)在高温下氢化钠(NaH)可将四氯化钛(TiCl4)还原成金属钛，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)－1　 (2) (3)2NaH＋TiCl4Ti＋2NaCl＋2HCl↑(或4NaH＋TiCl4Ti＋4NaCl＋2H2↑) 学生用书↓第61页 6．(2023·郑州测评)LiAlH4是重要的储氢材料，可与水发生反应：LiAlH4＋4H2O===Li[Al(OH)4]＋4H2↑。下列说法正确的是(　　) A．氢气既是氧化产物又是还原产物 B．LiAlH4既是氧化剂又是还原剂 C．若生成标准状况下4.48 L H2，则转移0.4 mol电子 D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1 答案：A 解析：反应中只有H元素的化合价发生变化，则氢气既是氧化产物又是还原产物，故A正确；LiAlH4中H元素的化合价从－1价升高到0价，LiAlH4是还原剂，故B错误；反应中生成1 mol氢气转移1 mol电子，若生成标准状况下4.48 L H2，即氢气为0.2 mol，则转移0.2 mol电子，故C错误；由方程式可知，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2，故D错误。 考向四　“循环”氧化还原反应的分析应用 7．(2023·河南省名校高三联考)硫酸亚铁溶液可用于脱除烟气中的二氧化硫等有害气体。FeSO4溶液催化脱除烟气中SO2的反应原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．反应Ⅰ中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4 B．反应Ⅱ的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋ C．反应一段时间后，溶液中c(H2SO4)保持不变 D．反应每脱除22.4 L SO2(标准状况)，转移2 mol电子 答案：C 解析：从题图中看，反应Ⅰ的方程式为4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O，氧化剂是氧气，还原剂是硫酸亚铁，二者化学计量数之比是1∶4，故A正确；反应Ⅱ是三价铁离子把二氧化硫氧化，生成二价铁离子和硫酸，方程式正确，故B正确；反应过程中，不断向体系中通入二氧化硫，最终转化成硫酸，反应的总方程式为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，所以硫酸的浓度会增大，故C错误；标准状况下，22.4 L SO2物质的量为1 mol，SO2被氧化为硫酸，S元素化合价从＋4价升高到＋6价，故反应每脱除22.4 L SO2(标准状况)，转移2 mol电子，故D正确。 8．(2023·福建省福州高三质量检测)用ICP/SIFT方法可将汽车尾气中的NOx(x≥1)和CO转化为无污染的气体，下列说法错误的是(　　) A．整个过程中Zn＋作催化剂 B．反应过程中涉及的反应均为氧化还原反应 C．过程Ⅰ中发生的反应为Zn＋＋2NOx===N2＋Zn2＋＋2xO－ D．总反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x 答案：C 解析：总反应的方程式为2NOx＋2xCO===N2＋2xCO2，故Zn＋是整个反应的催化剂，故A正确；两步反应中都有元素化合价变化，反应均为氧化还原反应，故B正确；过程Ⅰ中发生的反应为2xZn＋＋2NOx===N2＋2xZn2＋＋2xO－，故C错误；总反应的方程式为2NOx＋2xCO===N2＋2xCO2，故氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶x，故D正确。 考点二　氧化还原反应的强弱规律、价态规律 一、强弱规律 1．氧化性、还原性 (1)氧化性是指得电子的性质(或能力)；还原性是指失电子的性质(或能力)。 (2)元素价态与氧化性、还原性的关系 最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、H2SO4、KMnO4等； 最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等； 中间价态——既有氧化性又有还原性，如：Fe2＋、S、Cl2等。 (3)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度，与得、失电子数目的多少无关。 2．氧化性、还原性强弱的比较方法 (1)依据氧化还原反应方程式判断 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)依据反应条件及反应的剧烈程度判断 反应条件(如是否加热、有无催化剂和反应物浓度大小等)要求越低，反应越剧烈，物质的氧化性或还原性越强。 例如： (3)依据产物中元素价态的高低来判断 ①相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如： 学生用书↓第62页 ②相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如： 3．先后规律 在浓度相差不大的溶液中： (1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。 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。 (2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。 如：在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次与Cu2＋、H＋反应。 二、价态转化规律 1．价态归中 含不同价态同种元素的物质间发生氧化还原反应时，该元素价态的变化一定遵循“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，不同价态硫之间可以发生氧化还原反应的是①②③④。 注：⑤中不会出现H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。 2．歧化反应 同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比中间价态高或都比中间价态低。 如：2＋2NaOH===Na ＋NaO＋H2O。 [正误辨析]　 1．强氧化剂与强还原剂混合不一定能发生氧化还原反应(　　) 2．阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性(　　) 3．元素的非金属性越强，其氧化性越强，相应单质越活泼(　　) 4．难失电子的物质一定易得电子(　　) 5．含有最高价元素的化合物一定具有强氧化性(　　) 6．MnO2不与稀盐酸反应是因为H＋浓度小(　　) 7．H2S、SO2均具有较强还原性，所以浓H2SO4不能干燥这两种气体(　　) 答案：1.√　2.×　3.×　4.×　5.×　6.×　7.× 写出证明氧化性、还原性强弱的离子方程式。 (1)氧化性强弱顺序：KMnO4>Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋。 ①KMnO4>Cl2：_________________________________________________________________。 ②Cl2>Br2：____________________________________________________________________。 ③Br2>Fe3＋：____________________________________________________________________。 ④Fe3＋>Cu2＋：___________________________________________________________________。 (2)还原性强弱顺序：SO2>Fe2＋>Br－>Cl－。 ①SO2>I－：____________________________________________________________________。 ②Fe2＋>Br－：___________________________________________________________________。 ③Br－>Cl－：____________________________________________________________________。 答案：(1)①2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ②Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 ③2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－ ④2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)①I2＋SO2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SO ②Br2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Br－ ③Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ (1)向FeI2溶液中逐滴滴入氯水，按反应发生的先后顺序，依次写出离子方程式：______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－、 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (2)向含有Fe3＋、H＋的溶液中，逐渐加入铁粉，按反应的先后顺序，依次写出离子方程式：________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、 Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋ 学生用书↓第63页 考向一　氧化性、还原性强弱的比较 1．物质氧化性、还原性的强弱，不仅与物质的结构有关，还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质：①Cu与HNO3溶液　②Cu与FeCl3溶液　③Zn与H2SO4溶液　④Fe与FeCl3溶液　⑤Cl2与NaOH溶液　⑥Fe与HNO3溶液　⑦Fe与H2SO4溶液　⑧Na与O2。 (1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是__________(填序号，下同)。 (2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是______。 (3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是________。 答案：(1)①③⑥⑦　(2)⑤⑥⑦⑧　(3)②④ 解析：⑥Fe 和浓HNO3常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀HNO3反应，稀HNO3被还原成NO。⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化，加热继续反应，Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。 2．已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应：Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，Sn2＋＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Sn4＋。 由此可以确定Fe2＋、Ce3＋、Sn2＋三种离子的还原性由强到弱的顺序是________________________________________________________________________。 答案：Sn2＋＞Fe2＋＞Ce3＋ 3．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。试判断下列反应能否发生。(答案填在题后横线上) (1)3Cl2＋6FeI2===2FeCl3＋4FeI3________ (2)Cl2＋FeI2===FeCl2＋I2________ (3)Co2O3＋6HCl(浓)===2CoCl2＋Cl2↑＋3H2O________ (4)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2________ 答案：(1)否　(2)能　(3)能　(4)能 归纳总结 假设法判定氧化还原反应能否发生 　 考向二　先后规律的应用 4．向含有Fe2＋、I－、Br－的溶液中通入适量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如图所示。 回答下列问题： (1)线段BC表示________物质的量的变化情况。 (2)FeBr2的物质的量为________。 (3)当通入2 mol Cl2时，溶液中的离子反应可表示为____________________________。 (4)原溶液n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝________。 答案：(1)Fe3＋　(2)3 mol　 (3)2Fe2＋＋2I－＋2Cl2===2Fe3＋＋I2＋4Cl－　 (4)2∶1∶3 解析：AB段发生反应：2I－＋Cl2===I2＋2Cl－， BC段发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－， DE段发生反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。 (2)DE段发生的反应为： 2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ 6 mol　3 mol 则n(FeBr2)＝3 mol。 (4)根据三段消耗氯气的量知，n(Fe2＋)＝4 mol， n(I－)＝2 mol，n(Br－)＝6 mol，所以原溶液中n(Fe2＋)∶n(I－)∶n(Br－)＝2∶1∶3。 考向三　价态规律的应用 5．已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物，在一定条件下有下列转化关系(未配平)： ①G―→Q＋NaCl　 ②Q＋H2OX＋H2 ③Y＋NaOH―→G＋Q＋H2O ④Z＋NaOH―→Q＋X＋H2O 这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是__________________________________ ____________________________________________________________________________。 答案：G＜Y＜Q＜Z＜X 解析：由①得出Q中Cl元素价态高于G，因为－1价为氯元素的最低价，G中Cl元素价态必介于Q和－1价之间，将该结论引用到③，Y中Cl元素价态介于Q与G之间，故有Q中Cl元素价态高于Y，Y中Cl元素价态高于G；分析②：H2O中的H化合价降低，则Q中的氯元素转变为X中的氯元素，化合价必升高，则得出X中Cl元素价态高于Q；最后分析④：Z中Cl元素价态介于Q、X之间，则X中Cl元素价态高于Q，则X中Cl元素价态高于Z，Z中Cl元素价态高于Q。 6.氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY(未配平)，KX在一定条件下能自身反应：KX―→KY＋KZ(未配平，KY与KZ关系比为1∶3)，以上KX、KY、KZ均是一元酸的钾盐，由以上条件推知在KX中氯的化合价是(　　) A．＋1 B．＋3 C．＋5 D．＋7 答案：C 解析：反应：Cl2＋KOH―→KX＋KY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也发生歧化反应：KX―→KY＋KZ，可断定KY为KCl，Cl化合价的高低是Z中Cl＞X中Cl(均为正价)。假设KX中Cl为＋a价，KZ中Cl的化合价为＋b价，依据化合价守恒原理及KX―→KY＋3KZ，有a＋1＝3(b－a)，把a＝1、a＝3、a＝5、a＝7代入上式讨论，可知a＝5时，b＝7符合题意。则KX中Cl的化合价为＋5。 学生用书↓第64页 自来水消毒大都采用氯化法，氯气用于自来水消毒具有消毒效果好、费用较低、几乎没有有害物质的优点。但有学者认为氯气用于自来水消毒还是存在一定弊端的，氯化消毒后的自来水能产生致癌物质。所以人们一直在探索寻找绿色无公害的高效净水剂，其中高铁酸盐就是其中一种。高铁酸盐是一类新型、高效、无毒的多功能水处理剂。在饮用水的处理过程中，高铁酸盐具有集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭八大特点为一体的综合性能，是其他水处理剂不可比拟的。 1．高铁酸盐的湿法制备 ①在一定温度下，将氯气通入KOH溶液中制得含有次氯酸钾的溶液； ②在剧烈搅拌条件下，将Fe(NO3)3分批加入次氯酸钾溶液中，控制反应温度，以免次氯酸钾分解； ③加KOH至饱和，使K2FeO4充分析出，再经纯化得产品，其纯度在95%以上。 请回答下列问题： (1)温度过高会导致次氯酸钾自身分解生成两种化合物，产物之一是氯酸钾(KClO3)，另一种产物应该是________(写化学式)。 (2)向饱和Fe(NO3)3溶液中加入过量NaOH溶液，现象为_____________________________。 然后通入氯气，可能发生反应的离子方程式为_______________________________________ _______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 答案：(1)KCl　(2)生成红褐色沉淀　2Fe(OH)3＋3Cl2＋10OH－===2FeO＋6Cl－＋8H2O 2．高铁酸盐的电解法制备 高铁酸钾(K2FeO4)具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如图所示。 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根(FeO)在溶液中呈紫红色。 (1)电解过程中，X极电极反应是__________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (2)电解法制备高铁酸钾时，取出电解槽中的紫红色溶液少许，然后加入少量稀硫酸，产生的现象为_________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________， 根据此现象，你认为紫红色溶液呈________性。 答案：(1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ (2)有气泡产生，溶液的紫红色变浅，最后变为黄色　碱 3．高铁酸钾的净水作用 高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂，其与水的离子反应是4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋3O2↑＋8OH－，具有很强的氧化性，一方面可以消毒，也可增加水中的溶解氧，同时Fe(OH)3胶体可以吸附水中的悬浮杂质达到净水目的。因该物质具有绿色、选择性高、活性强等特点受到人们关注。某实验小组为探究高铁酸钾的某种性质，进行如下两种实验。 实验一：将适量K2FeO4分别溶解于pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中，配得FeO浓度为1.0 mmol·L－1(1 mmol·L－1＝1×10－3 mol·L－1)的试样，分别静置800 min，考查初始pH不同的水溶液对K2FeO4某种性质的影响，结果如图1。 实验二：将适量K2FeO4溶解于pH＝4.74的水溶液中，配制成FeO浓度为1.0 mmol·L－1的试样，将试样分别置于20 ℃、30 ℃、40 ℃和60 ℃的恒温水浴中，考查不同温度对K2FeO4某种性质的影响，结果如图2。 学生用书↓第65页 (1)实验一的目的是_______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)实验二可得出的结论是________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (3)由图1可知，800 min 时，初始pH＝11.50溶液中的高铁酸钾浓度比初始pH＝4.74溶液中的高，主要原因是________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)探究高铁酸钾在不同pH溶液中的稳定性(或与水反应的速率) (2)在溶液中温度越高，高铁酸钾越不稳定 (3)pH＝11.50溶液中OH－浓度大，不利于该反应正向进行(或抑制了FeO的水解) 课时测评12　氧化还原反应的基本概念和规律 (时间：45分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－9题，每题7分，第10题15分，第11题22分，共100分) 1．(2023·河南省名校高三联考)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是(　　) A．用小刀切开金属钠，表面逐渐变暗 B．推进盛有NO2的密闭针筒的活塞，气体颜色变深 C．将FeSO4溶液加入NaOH溶液中，最终生成红褐色沉淀 D．将酸性KMnO4溶液滴入H2C2O4溶液中，溶液紫红色褪去 答案：B 解析：用小刀切开金属钠，钠和空气中氧气反应生成氧化钠，表面逐渐变暗，与氧化还原反应有关，A错误；推进盛有NO2的密闭针筒的活塞，体积减小，各物质浓度均变大，故气体颜色变深，与氧化还原反应无关，B正确；将FeSO4溶液加入NaOH溶液中反应生成氢氧化亚铁沉淀，氢氧化亚铁迅速被空气中氧气氧化为氢氧化铁沉淀，故最终生成红褐色沉淀，与氧化还原反应有关，C错误；将酸性KMnO4溶液滴入H2C2O4溶液中，发生氧化还原反应生成锰离子，溶液紫红色褪去，与氧化还原反应有关，D错误。 2．(2023·天津市南开区高三质量监测)化学让世界更美好，下列物质在生活中应用时，起还原作用的是(　　) A．明矾用作净水剂 B．铁粉用作食品脱氧剂 C．漂白粉用作消毒剂 D．小苏打用作食品膨松剂 答案：B 解析：明矾用作净水剂是铝离子水解生成Al(OH)3胶体，没有涉及氧化还原反应，A错误；铁粉用作食品脱氧剂，铁被氧化从而保护食品变质，铁起还原作用，B正确；漂白粉用作消毒剂是漂白粉在空气中生成次氯酸，次氯酸因强氧化性而具有漂白性，C错误；小苏打是碳酸氢钠，与酸反应生成二氧化碳气体，用作食品膨松剂，D错误。 3．下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是(　　) A. B． C． D. 答案：C 解析：Si元素化合价降低，反应中得到电子，而C元素化合价升高表现为失去电子，A项错误；该反应中Na从0价升高到＋1价，为还原剂，失去电子，而H2O中H由＋1变到0价，为氧化剂，得到电子，单线桥中电子为2e－，B项错误；KI中I由－1价升高到0价，有10个KI所以失去的电子为10×e－，而KMnO4由＋7价降低到＋2价，有2个KMnO4得到电子为2×5e－，C项正确；Cu化合价升高为还原剂，将电子给氧化剂H2SO4，单线桥的箭头错误，D项错误。 4．(2023·天津市南开区高三质量监测)氮化铝广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。在一定条件下，AlN可通过反应Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO合成。下列说法正确的是(　　) A．AlN的摩尔质量为41 g B．AlN中氮元素的化合价为＋3 C．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂 D．上述反应中，每生成1 mol AlN需转移3 mol电子 答案：D 解析：AlN的摩尔质量为41 g/mol，A错误；AlN中氮元素的化合价为－3，B错误；Al2O3＋N2＋3C2AlN＋3CO, N2化合价降低是氧化剂，C是还原剂，C错误；反应中，每生成1 mol AlN需转移3 mol电子，D正确。 5．(2023·辽宁省朝阳市高三期末)黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的，爆炸时的反应为S＋2KNO3＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑。下列说法正确的是(　　) A．该反应的氧化剂是C，还原剂是KNO3、S B．当有3.2 g S参加反应时，生成N2的体积为2.24 L C．当有1 mol N2生成时，转移电子数约为6.02×1024 D．当有7.2 g C参加反应时，被S氧化生成的CO2为0.1 mol 答案：D 解析：根据元素化合价的变化可知，该反应的氧化剂是KNO3、S，还原剂是C，A错误；未指明是否为标准状况，不能根据标准状况下气体摩尔体积计算气体的体积，B错误；当有1 mol N2生成时，有12 mol电子转移，即转移电子数为7.224×1024，C错误；当有7.2 g C参加反应时，有0.2 mol S参加反应，即得到0.4 mol电子，根据得失电子守恒，被S氧化生成的CO2为＝0.1 mol，D正确。 6．(2023·广东高三期末考试)在常温下，发生下列几种反应： ①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O； ②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－； ③2B－＋Z2===B2＋2Z－。 根据上述反应，下列结论判断错误的是(　　) A．溶液中可发生反应：Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－ B．Z2在①、③反应中为还原剂 C．氧化性强弱的顺序为XO>Z2>B2>A3＋ D．X2＋是XO的还原产物 答案：B 解析：①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O，氧化性：XO>Z2；②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－，氧化性：B2>A3＋；③2B－＋Z2===B2＋2Z－，氧化性：Z2＞B2，所以氧化性关系为XO>Z2>B2＞A3＋，则还原性为A2＋>B－>Z－>X2＋；氧化性：Z2>A3＋，则溶液中可发生：Z2＋2A2＋===2A3＋＋2Z－，选项A正确；①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O，还原性：Z－>X2＋，Z－是还原剂，③2B－＋Z2===B2＋2Z－，反应中Z2是氧化剂，选项B错误；由分析可知，氧化性关系为XO>Z2>B2>A3＋，选项C正确；氧化剂得电子化合价降低，发生还原反应，得到还原产物，则X2＋是XO的还原产物，选项D正确。 7．关于反应ClO－＋Fe3＋＋OH－―→FeO＋Cl－＋H2O(未配平)，下列说法不正确的是(　　) A．ClO－与Fe3＋反应的物质的量之比为3∶2 B．氧化性：ClO－＜FeO C．当有1 mol OH－参与反应时，转移的电子数为0.6NA D．产物FeO既能杀菌消毒又能净水 答案：B 解析：反应经配平后可得：3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，ClO－与Fe3＋反应的物质的量之比为3∶2，故A正确；反应中氯元素的化合价由＋1价降低到－1价，ClO－做氧化剂，FeO是氧化产物，故氧化性：ClO－＞FeO，故B错误；反应经配平后可得：3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O，反应共转移6个电子，当有1 mol OH－参与反应时，转移的电子数为0.6NA，故C正确；产物FeO具有强氧化性，可以杀菌消毒，还原产物铁离子可以发生水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可以净水，故D正确；故选B。 8．(2023·重庆市渝中高三调研)氧和氟都是非金属性很强的元素，可形成一系列性质活泼的氟氧化合物，如：OF2、O2F2、O3F2、O4F2、O5F2、O6F2。其中O2F2可以发生反应：H2S＋4O2F2===SF6＋2HF＋4O2，关于此反应，下列说法正确的是(　　) A．氧气是氧化产物 B．O2F2既是氧化剂又是还原剂 C．若生成2.24 L HF，则转移0.4 mol电子 D．氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1 答案：D 解析：O元素由＋1价降低到0价，化合价降低，获得电子，所以氧气是还原产物，故A错误；O2F2中的O元素化合价降低，获得电子，所以O2F2只是氧化剂，故B错误；不是标准状况下，且标准状况下HF为液态，不能使用标准状况下的气体摩尔体积计算HF的物质的量，所以不能确定转移电子的数目，故C错误；该反应中，S元素化合价由－2价升高到＋6价被氧化，O元素由＋1价降低到0价被还原，氧化产物为SF6，还原产物为O2，由方程式可知氧化剂和还原剂的物质的量之比是4∶1，故D正确。 9．某水溶液中的粒子存在如图转化关系： 已知：OF2的沸点为－144.8 ℃，熔点为－223.8 ℃。下列说法错误的是(　　) A．反应(1)、(2)均为氧化还原反应 B．通过溶液颜色变化可判断是否发生了反应(2) C．当总反应消耗标准状况下2.24 L OF2时，转移了0.1 mol电子 D．由上述转化关系可推知，氧化性：OF2>O3>MnO 答案：C 解析：反应(1)、(2)中均有元素化合价发生变化、均为氧化还原反应，A正确；反应(2)中锰离子转变成紫红色的高锰酸根离子，故通过溶液颜色变化可判断是否发生了反应(2)，B正确；由题图知，总反应中，OF2中氧元素从＋2价降低到－2价，锰元素从＋2价升高到＋7价，则按得失电子数守恒，总反应消耗标准状况下2.24 L OF2时，转移了0.2 mol电子，C错误；氧化剂的氧化性大于氧化产物，结合分析可推知，氧化性：OF2>O3>MnO，D正确。 10．(15分)高锰酸钾是一种典型的强氧化剂。完成下列填空： Ⅰ.在用酸性KMnO4溶液处理Cu2S和CuS的混合物时，发生的反应如下： ①MnO＋Cu2S＋H＋―→Cu2＋＋SO2↑＋Mn2＋＋H2O(未配平) ②MnO＋CuS＋H＋―→Cu2＋＋SO2↑＋Mn2＋＋H2O(未配平) (1)下列关于反应①的说法中错误的是________(填字母)。 a．被氧化的元素是Cu和S b．氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶5 c．还原性的强弱关系是：Mn2＋<Cu2S d．生成2.24 L(标况下)SO2，转移电子的物质的量是0.6 mol (2)标出反应②中电子转移的方向和数目： MnO＋CuS Ⅱ.在稀硫酸中，MnO和H2O2也能发生氧化还原反应， 氧化反应：H2O2－2e－===2H＋＋O2↑ 还原反应：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O (3)反应中若有0.5 mol H2O2参加此反应，转移电子的个数为________。由上述反应得出的物质氧化性强弱的结论是______>______(填写化学式)。 (4)已知：2KMnO4＋7H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋6O2↑＋10H2O，则被1 mol KMnO4氧化的H2O2是________mol。 答案：(1)d　(2) (3)6.02×1023　KMnO4　H2O2(或O2)　(4)2.5 解析：Ⅰ.(1)反应中铜元素化合价从＋1价升高到＋2价，硫元素化合价从－2价升高到＋4价，化合价升高的元素被氧化，所以被氧化的元素有S、Cu，故a正确；锰元素化合价降低，从＋7价降低为＋2价，Cu2S元素化合价都升高做还原剂，1 mol MnO得到5 mol电子，反应中铜元素化合价从＋1价升高到＋2价，硫元素化合价从－2价升高到＋4价，1 mol Cu2S失去8 mol电子，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为8∶5，故b正确；氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性，则还原性的强弱关系是：Mn2＋<Cu2S，故c正确；生成2.24 L (标况下)SO2时，物质的量为0.1 mol，反应Cu2S物质的量为0.1 mol，反应中转移电子的物质的量是：Cu＋～Cu2＋～e－，S2－～SO2↑～6e－，所以Cu2S～2Cu2＋～SO2↑～8e－，即生成0.1 mol SO2共转移电子0.8 mol，故d错误；(2)由②可得，锰元素化合价由＋7降到＋2，硫元素化合价由－2升到＋4，根据得失电子守恒得：6MnO＋5CuS＋…，还原剂是CuS，氧化剂是MnO，电子转移的方向和数目为6 ；Ⅱ.(3)H2O2中O元素由－1价变成0价，反应中若有0.5 mol H2O2参加此反应，转移电子的个数为0.5 mol×(1－0)×2×6.02×1023＝6.02×1023，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，氧化性：KMnO4>H2O2(或O2)；(4)KMnO4中锰元素由＋7价变成＋2价，H2O2中O元素由－1价变成0价，即KMnO4～5e－，H2O2～2e－。根据得失电子守恒：2KMnO4～5H2O2～10e－，1 mol KMnO4氧化的H2O2的物质的量为n(H2O2)＝n(KMnO4)＝×1 mol＝2.5 mol。 11．(22分)(2023·清远模拟)为验证氧化性Cl2>Fe3＋>SO2，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已省略，气密性已检验)。 实验过程： Ⅰ.打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T形导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。 Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。 Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2。 Ⅳ.打开活塞b，使约2 mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。 Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K3。 Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。 Ⅶ.实验结束后，打开弹簧夹K1～K4，再通入一段时间N2，然后拆卸，洗涤，整理仪器。 (1)过程Ⅰ的目的是______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)棉花中浸润的溶液为________，过程Ⅶ的目的是____________________________________ _______________________________________________________________________________。 (3)C中发生反应的化学方程式为____________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (4)用70%的硫酸制取SO2，反应速率比用98%的硫酸快，原因是________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，结论如表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3＋>SO2的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。 项目 过程Ⅳ中B溶液中含有的离子 过程Ⅵ中B溶液中含有的离子 甲 有Fe3＋无Fe2＋ 有SO 乙 既有Fe3＋又有Fe2＋ 有SO 丙 有Fe3＋无Fe2＋ 有Fe2＋ 答案：(1)排出装置中的空气，防止干扰实验 (2)NaOH溶液　排出装置内残留的Cl2、SO2，使其被NaOH溶液吸收，防止对实验人员生命安全造成威胁，并防止污染空气 (3)H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑ (4)70%的硫酸中的H＋的浓度比98%的硫酸中的H＋的浓度大 (5)乙、丙 解析：(1)打开弹簧夹K1～K4，通入一段时间N2，再将T形导管插入B中，继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4，目的是排出装置中的氧气，防止对实验结果造成干扰；(2)棉花中浸有NaOH溶液，吸收多余Cl2、SO2，防止污染空气；过程Ⅶ的目的是排出装置内残留的Cl2、SO2，使其被NaOH溶液吸收，防止对实验人员生命安全造成威胁，并防止污染空气；(4)98%的浓硫酸主要以H2SO4分子形式存在，而70%的硫酸中含有较多的H＋，所以使用70%的硫酸制取SO2气体，反应速率比用98%的硫酸快；(5)甲的结论：Ⅳ中B溶液含有Fe3＋，说明氧化性：Cl2>Fe3＋，Ⅵ中B溶液含有SO；若B溶液中Cl2有剩余，则Cl2会氧化SO2生成SO，不能判断氧化性Fe3＋>SO2；乙的结论：Ⅳ中B溶液含有Fe3＋和Fe2＋，说明氧化性：Cl2＞Fe3＋，且Cl2不足，所以Ⅵ中B溶液含有SO，则一定是Fe3＋氧化SO2生成SO，可以判断氧化性：Fe3＋>SO2，因此可得氧化性：Cl2>Fe3＋>SO2的结论；丙的结论：Ⅳ中B溶液含有Fe3＋，说明氧化性：Cl2>Fe3＋；Ⅵ中B溶液含有Fe2＋，若是Cl2氧化SO2，不会有Fe2＋生成，说明Fe3＋与SO2发生氧化还原反应，Fe3＋被还原为Fe2＋，所以氧化性：Fe3＋>SO2，因此可得氧化性：Cl2>Fe3＋>SO2的结论，所以能够证明氧化性：Cl2>Fe3＋>SO2的结论的是乙、丙。 学科网（北京）股份有限公司 $$