内容正文:
4.离子反应与氧化还原反应
考向1 离子反应
1.离子方程式正误判断要点
2.离子方程式“拆分”原则
(1)氧化物、弱电解质、气体、沉淀、弱酸的酸式酸根、浓H2SO4、有机物等在离子方程式中都不能拆分。
(2)强酸、强碱、可溶性盐的化学式必须拆分(浓硝酸、浓盐酸的化学式需要拆分,浓硫酸的化学式不拆分)。
(3)对于微溶性的强电解质,在反应物中视情况而定。如澄清石灰水中Ca(OH)2以Ca2+、OH-存在,可拆成离子形式,在生成物中一般不能拆,以化学式形式表示。
(4)特定环境下物质的拆分:在特定环境下物质从溶液中析出(沉淀),此时不能拆分,如向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2,析出晶体:2Na++CO+CO2+H2O===2NaHCO3↓。
3.离子方程式中与量有关的反应
与量有关的离子方程式突破方法
(1)分步书写法:如向AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液,可按照反应顺序分别写出两步反应:①Al3++3OH-===Al(OH)3↓,②Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-,由①+②可得:Al3++4OH-===[Al(OH)4]-。
(2)“少定多变”法:
①“定”量少的反应物,其离子的化学计量数按化学式确定,即取1 mol。
②“变”过量的反应物,其离子的化学计量数根据反应实际需要量来确定,不受化学式中比例的制约,是可变的。如Ca(OH)2溶液与NaHCO3溶液反应,若NaHCO3溶液少量,则按1 mol HCO参加反应书写,其他离子根据需要来确定,即HCO+OH-+Ca2+===CaCO3↓+H2O。
4.离子共存
(1)注意限制条件
常见表述
“陷阱”点拨
无色、透明
Cu2+、Fe2+、Fe3+、MnO等有色离子不能大量存在;“透明”也可“有色”
常温下pH=1(或pH=13)
溶液显酸性(或碱性)
因发生氧化还原反应而不能大量共存
如Fe2+、S2-、HS-、I-、SO、HSO分别与NO(H+)、ClO-、MnO不能大量共存;Fe3+与HS-、S2-、I-等不能大量共存
与Al反应放出H2
溶液既可能显酸性也可能显强碱性
由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol·L-1的溶液
溶液既可能显酸性也可能显碱性
(2)看离子间是否反应
类型
具体阐释
发生复
分解
反应
①有气体产生。如CO、HCO、S2-、HS-、SO、HSO等弱酸的酸根离子或酸式酸根离子与H+不能大量共存
②有沉淀生成。如Ba2+、Ca2+等不能与SO、CO等大量共存
③有弱电解质生成。一些弱酸的酸式酸根离子(如HCO、HSO等)及NH不能与OH-大量共存
④容易发生水解的离子,在溶液中的存在是有条件的。如[Al(OH)4]-、S2-、CO、SO、ClO-、F-、CH3COO-、HCOO-、PO、SiO、C6H5O-等必须在碱性条件下才能在溶液中大量存在;Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe3+、NH等必须在酸性条件下才能在溶液中大量存在
相互促
进的水
解反应
特别注意:NH和CO、NH和HCO、NH和CH3COO-在同一溶液中能大量共存
氧化还
原反应
①一般情况下,具有较强还原性的离子与具有较强氧化性的离子不能大量共存,如Fe3+和S2-、HS-、SO、HSO、I-不能大量共存
②某些离子在特定酸碱性条件下的共存情况不同。如NO和I-在中性或碱性溶液中可以共存,但在有大量H+存在的情况下不能大量共存
形成配
合物
离子间发生反应,如Fe3+和SCN-、Fe2+和[Fe(CN)6]3-
1.(拆分与反应原理|2024·全国甲卷)下列过程对应的离子方程式正确的是( )
A.用氢氟酸刻蚀玻璃:SiO+4F-+6H+===SiF4↑+3H2O
B.用三氯化铁溶液刻制覆铜电路板:2Fe3++3Cu===3Cu2++2Fe
C.用硫代硫酸钠溶液脱氯:S2O+2Cl2+3H2O===2SO+4Cl-+6H+
D.用碳酸钠溶液浸泡锅炉水垢中的硫酸钙:CaSO4+CO===CaCO3+SO
解析:D [A.玻璃的主要成分为SiO2,用氢氟酸刻蚀玻璃时,SiO2和氢氟酸反应生成SiF4气体和水,反应的离子方程式为SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O,A错误;B.Fe3+可以将Cu氧化成Cu2+,三氯化铁刻蚀铜电路板时反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B错误;C.氯气具有强氧化性,可以将硫代硫酸根氧化成硫酸根,氯气被还原为氯离子,反应的离子方程式为S2O+4Cl2+5H2O===2SO+8Cl-+10H+,C错误;D.碳酸钙的溶解度小于硫酸钙,可以用碳酸钠溶液浸泡水垢使硫酸钙转化为疏松、易溶于酸的碳酸钙,反应的离子方程式为CaSO4+CO===CaCO3+SO,D正确。]
2.(限定条件离子共存|2022·湖北卷)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、NO、SO
B.在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Fe3+、I-、Ba2+、HCO
C.在0.1 mol·L-1醋酸溶液中:SO、NH、Br-、H+
D.在0.1 mol·L-1硝酸银溶液中:K+、Cl-、Na+、CO
解析:C [试题启示:新高考中会以不同的新情境、新条件融合电解质的Ka、盐类水解、沉淀溶解平衡,考查离子反应的条件,判断离子能否大量共存。氨水会与Ag+、Cu2+反应
[Ag+AgOHAg(NH3)2OH(或NH3·H2O)
Cu2+Cu(OH)2Cu(NH3)4(OH)2(或NH3·H2O)],
不能大量共存,A项错误;Fe3+、I-会发生氧化还原反应
(常见强氧化剂离子:MnO(H+)、NO(H+)、Fe3+;常见强还原剂离子:S2-、I-、Br-、Fe2+、SO、HS-、HSO)不能大量共存,B项错误;在醋酸溶液中,SO、NH、Br-、H+均不会发生反应,能大量共存,C项正确;硝酸银溶液中的Ag+会与Cl-、CO反应,不能大量共存,D项错误。]
1.(守恒陷阱|2023·浙江6月卷)下列反应的离子方程式正确的是( )
A.碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气:2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl-
B.向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO
C.铜与稀硝酸:Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O
D.向硫化钠溶液通入足量二氧化硫:S2-+2SO2+2H2O===H2S+2HSO
解析:B [A.碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气反应,碘离子与氯气恰好完全反应,2I-+Cl2===I2+2Cl-,故A错误;B.向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳,反应生成碳酸氢钙和次氯酸:ClO-+CO2+H2O===HClO+HCO,故B正确;C.铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水:3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O,故C错误;D.向硫化钠溶液通入足量二氧化硫,溶液变浑浊,溶液中生成硫单质和亚硫酸氢钠:2S2-+5SO2+2H2O===3S↓+4HSO,故D错误。]
2.(电化学中的离子反应——拆分陷阱|2023·湖南卷)下列有关电极方程式或离子方程式错误的是( )
A.碱性锌锰电池的正极反应:MnO2+H2O+e-===MnO(OH)+OH-
B.铅酸蓄电池充电时的阳极反应:Pb2++2H2O-2e-===PbO2+4H+
C.K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中:K++Fe2++[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓
D.TiCl4加入水中:TiCl4+(x+2)H2O===TiO2·xH2O↓+4H++4Cl-
解析:B [电极方程式、离子方程式。碱性锌锰电池中正极上MnO2得电子生成MnO(OH),A项正确;铅酸蓄电池充电时,阳极上PbSO4失电子生成PbO2,电极反应式为PbSO4-2e-+2H2O===PbO2+4H++SO,B项错误;K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中,产生KFe[Fe(CN)6]蓝色沉淀,C项正确;TiCl4加入水中发生水解反应生成TiO2·xH2O和HCl,D项正确。]
3.(“一定”“可能”辨析|2024·邵阳卷)常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )
A.0.1 mol·L-1AlCl3溶液中:H+、Na+、K+、SO
B.0.1 mol·L-1FeCl2溶液中:H+、Al3+、SO、NO
C.能使紫色石蕊溶液变蓝的溶液中:Ag+、Fe3+、Br-、SO
D.由水电离产生的c(H+)=10-12mol·L-1的溶液中:NH、SO、HCO、Cl-
解析:A [0.1 mol·L-1AlCl3溶液中,H+、Na+、K+、SO相互间不反应,可以大量共存,故A正确;酸性条件下,硝酸根离子可以将亚铁离子氧化成三价铁离子,故B错误;能使紫色石蕊溶液变蓝的溶液显碱性,Ag+、Fe3+不能大量存在,同时发生反应Br-+Ag+===AgBr↓,故C错误;常温下,由水电离产生的c(H+)=10-12 mol·L-1的溶液,可能显酸性也可能显碱性,NH与OH-反应生成一水合氨,HCO与H+和OH-都反应分别生成CO2和CO,在溶液中不能大量存在,故D错误。]
考向2 氧化还原反应
1.氧化还原反应的基本概念
理清氧化还原反应基本概念之间的关系
2.氧化还原反应规律及应用
1.(微观结构与化合价|2023·浙江6月卷)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
解析:C [
考查知识和特点,以新情境“化学烫发”为载体,考查氧化还原反应的本质——得失电子。A.①→②过程中氢原子添加进去,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;B.①→②过程中S的化合价由-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;C.②→③过程发生氧化反应,若药剂B是H2O2,则药剂B中O元素的化合价应该降低,因此其还原产物为H2O,故C错误;D.通过①→②过程和②→③过程可知,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.(雌黄性质与结构模块融合|2023·湖南卷)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是( )
A.S2O和SO的空间结构都是正四面体形
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
解析:D [
突破口:氧化还原反应的配平和书写,注意补平原子,让原子守恒―→2As2S3+6O2+3H2O2As2O3+3H2S2O3
As2S3+7O2+6H2O2H3AsO4+3H2SO4
S2O的中心原子S与周围4个原子形成4个σ键的键长不相等,故其空间结构一定不是正四面体,A错误。As2S3中As的化合价为+3价,反应Ⅰ产物As2O3中As的化合价为+3价,故该过程中As没有被氧化,B错误。根据题给信息可知,反应Ⅰ的化学方程式为2As2S3+6O2+3H2O2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ的化学方程式为As2S3+7O2+6H2O2H3AsO4+3H2SO4,则反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ>Ⅱ,C错误。As2S3中As为+3价,S为-2价,在经过反应Ⅰ后,As的化合价没有变,S变为+2价(陌生物质元素的化合价:H2S2O3,S利用化合物中各元素正、负化合价代数和为0计算,如Na2S2O5(S为+4)、LiNH2(N为-3)等),则1 mol As2S3失去3×4 mol=12 mol电子;在经过反应Ⅱ后,As变为+5价,S变为+6价,则1 mol As2S3失去2×2 mol+3×8 mol=28 mol电子,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7,D正确。]
1.(流程类氧化还原反应|2024·邵阳模拟)利用空气催化氧化法除掉电石渣浆(含CaO)上层清液中的S2-并制取石膏(CaSO4·2H2O)的过程如图:
下列说法错误的是( )
A.CaSO4·2H2O属于盐类和纯净物
B.过程Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
C.过程Ⅱ中,反应的离子方程式为4MnO+2S2-+9H2O===S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-
D.将10 L上层清液中的S2-(S2-浓度为480 mg·L-1)转化为SO,理论上共需要0.15 mol O2
解析:D [CaSO4·2H2O俗名生石膏,属于结晶水合物,具有固定的组成和性质,属于纯净物,在水溶液中能够电离出金属阳离子和酸根,所以为盐类物质,A正确;过程Ⅰ中氧化剂为氧气,生成水,1个氧气分子得到4个电子,还原剂为Mn(OH)2,Mn(OH)2转化为MnO,1个失去2个电子,根据得失电子守恒知,氧化剂O2与还原剂Mn(OH)2的物质的量之比为1∶2,B正确;过程Ⅱ中,反应的离子方程式为4MnO+2S2-+9H2O===S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-,C正确;设转移电子数为x mol,消耗氧气的物质的量为y mol,则
S2- ~ 8e- O2 ~ 4e-
32 8 1 4
10×480×10-3 x y x
=,解得x=1.2,y=0.3,D错误。]
2.(钒类化合物|2024·山东青岛模拟)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(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;VO: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2VO+4H++2Cl-===2VO2++Cl2↑+2H2O
C.由①②可知,氧化性:MnO>VO>Cl2
D.(VO2)2SO4溶液中滴加FeSO4溶液可发生反应Fe2++VO+2H+===Fe3++VO2++H2O
解析:A [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MnO将VO2+氧化为VO,MnO被还原成Mn2+,由得失电子守恒可知存在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,说明浓盐酸能把VO还原为VO2+,Cl-失去电子生成氯气,由得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知离子方程式为2VO+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,则由①可知,氧化性:MnO>VO,由②可知,氧化性:VO>Cl2,所以氧化性:MnO>VO>Cl2,C项正确;VO具有较强的氧化性,(VO2)2SO4溶液中滴加FeSO4溶液,VO会将Fe2+氧化为Fe3+,其反应的离子方程式为Fe2++VO+2H+===Fe3++VO2++H2O,D项正确。]
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