内容正文:
专题03 氧化还原反应
(考点讲解+期末真题演练)
考点讲解+经典例题
考点一、多角度认识氧化还原反应
考点二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
考点三、氧化剂和还原剂
考点四、氧化性、还原性强弱比较
考点五、氧化还原反应的规律及应用
考点六、氧化还原反应方程式的配平
考点七、陌生情境下氧化还原反应方程式的书写
期末真题演练
选择题: 15 题
非选择题: 5 题
建议时长: 75 分钟
实际时长: 分钟
考点一、多角度认识氧化还原反应
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
2CuO+C2Cu+CO2↑;
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
物质
反应物
发生的反应(氧化反应或还原反应)
得氧物质
C、CO
氧化反应
失氧物质
CuO、Fe2O3
还原反应
结论:一种物质得到氧发生氧化反应,必然有一种物质失去氧发生还原反应。也就是说,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
在这两个反应中,得氧物质:C和CO发生氧化反应时,相应元素化合价升高。
失氧物质:CuO和Fe2O3发生还原反应时,相应元素化合价降低。
结论:凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应,物质所含元素化合价升高的反应称为氧化反应,物质所含元素化合价降低的反应称为还原反应。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
利用原子结构示意图,从微观角度分析Na与Cl2反应、H2与Cl2反应的本质。
氧化还原反应
2Na+Cl22NaCl
H2+Cl22HCl
形成过程图示
变化过程图示
微观分析或解释
NaCl是通过得失电子形成的,由于氯原子得1个电子,氯元素化合价从0价降低到-1价,发生还原反应;钠原子失去1个电子,钠元素化合价从0价升高到+1价,发生氧化反应
HCl是通过共用电子对形成的,由于氯原子得电子能力更强,共用电子对偏向氯原子,氯元素显负价,氢元素显正价。氯元素化合价降低,发生还原反应,氢元素化合价升高,发生氧化反应
结论
氧化还原反应的本质是电子转移(电子得失或共用电子对偏移),氧化还原反应的特征是有元素化合价的升降
4.氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系
【例1】诗词是中华民族的文化瑰宝。下列诗词中不涉及氧化还原反应的是( )
A.爆竹声中一岁除 B.吹尽狂沙始到金
C.野火烧不尽 D.蜡炬成灰泪始干
【例2】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影区域的是( )
A.2HClO2HCl+O2↑ B.NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
【例3】下列说法正确的是( )
A.有电子转移是氧化还原反应的实质,有元素化合价的变化是氧化还原反应的外在表现
B.一种物质被氧化,必然有另一种物质被还原
C.被氧化的物质得到电子或电子对偏向,被还原的物质失去电子或电子对偏离
D.氧化反应就是得到电子或电子对偏向的反应,还原反应就是失去电子或电子对偏离的反应
考点二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
例如,Fe2O3+3H22Fe+3H2O
(1)标价态:写出变价元素的化合价。
(2)连双线:连接反应前后同种元素的不同价态的原子。
(3)注得失:元素化合价升高的标出“失去”,元素化合价降低的标出“得到”。
(4)算数目:按照原子个数计算得失电子的数目。
2.单线桥法
(1)连单线:箭头由反应物中失电子元素的元素符号出发,箭尾指向反应物中得电子元素的元素符号。
(2)不需要标明“得到”或“失去”,只标明电子转移数目。
例如,Fe2O3与H2的反应用单线桥法表示电子转移的数目如下:
【温馨提示】两种“线桥”的比较
(1)双线桥法的“线桥”从反应物到产物,单线桥法的“线桥”只连反应物。
(2)表示氧化还原反应中化合价升降、物质被氧化或被还原等时,用双线桥法较方便;表示电子转移的方向和数目时,用单线桥法较方便。
【例1】2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,火箭的第一、二级发动机中使用的燃料是偏二甲肼(C2H8N2中氮元素的化合价为-2价)和四氧化二氮(N2O4),燃烧时发生反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4===2CO2↑+3N2↑+4H2O。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应是分解反应 B.该反应是非氧化还原反应
C.N2O4发生还原反应 D.反应中碳元素的化合价降低
【例2】下列氧化还原反应中电子转移方向和数目表示错误的是( )
A. B.
C. D.
【例3】歌曲《青花瓷》中唱到“帘外芭蕉惹骤雨,门环惹铜绿”,其中“铜绿”的化学成分是碱式碳酸铜。铜在潮湿的空气中生锈的化学反应:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。下列有关该反应说法不正确的是( )
A.该反应是氧化还原反应,发生化合价变化的有两种元素
B.O2得电子,发生的是还原反应
C.铜的化合价升高,被氧化
D.碱式碳酸铜中铜元素的化合价是+1价
考点三、氧化剂和还原剂
1.氧化还原反应的相关概念
(1)氧化剂与还原剂
氧化剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价降低,即得到电子(或电子对偏向)的物质。
还原剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价升高,即失去电子(或电子对偏离)的物质。
(2)氧化产物与还原产物
氧化产物:还原剂失去电子被氧化的产物。
还原产物:氧化剂得到电子被还原的产物。
(3)氧化性与还原性
氧化性:氧化剂具有的性质,即物质得电子的性质,越容易得电子,氧化性越强。
还原性:还原剂具有的性质,即物质失电子的性质,越容易失电子,还原性越强。
例如,已知反应:5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。
(1)反应中H2O2→O2,氧元素的化合价由-1价升高到0价,因而H2O2 是还原剂,O2是氧化产物。
(2)反应中KMnO4→MnSO4,Mn元素的化合价由+7价降低到+2价,因而KMnO4 是氧化剂,MnSO4是还原产物。
(3)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)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。
2.常见氧化剂、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、S、C等。
③含有较低价态元素的化合物:如CO、SO2等。
④其他:如浓盐酸、NH3等。
3.氧化还原反应的应用
氧化还原反应广泛存在于生产生活中,其中金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、绿色植物的光合作用等是正面影响;易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等是负面影响。
例如,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)2NO+2CON2+2CO2,其中还原剂是CO,氧化剂是NO,氧化产物是CO2,还原产物是N2。
【例1】下列物质的转化必须加入氧化剂才能实现的是( )
A.Cl2→HClO B.H2S→SO2
C.N2O5→HNO3 D.HNO3→NO
【例2】制备氰氨基化钙的化学方程式为CaCO3+2HCN===CaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑,下列说法正确的是( )
A.氢元素被氧化,碳元素被还原 B.HCN被氧化,CaCO3被还原
C.HCN是氧化剂,CaCO3是还原剂 D.CaCN2是氧化产物,H2为还原产物
【例3】在45~ 50 ℃时,臭氧(O3)可以将碘氧化为碘酸碘[I(IO3)3],反应的化学方程式为9O3+2I2===I(IO3)3+ 9O2。下列说法正确的是( )
A.O3既不是氧化剂也不是还原剂 B.I(IO3)3中碘元素的化合价均为+5
C.氧化性:I(IO3)3>I2 D.氧化性:I2> I(IO3)3
考点四、氧化性、还原性强弱比较
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是还原剂,Cu是还原产物。
(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。
【例1】常温下,发生下列几种反应:
①16H++10Cl-+2MnO===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
③2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生:Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl- B.Cl2在①③反应中均为氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为MnO>Cl2>Br2>Fe3+ D.Mn2+是MnO的还原产物
【例2】根据反应O2+2H2S===2S↓+2H2O,Na2S+I2===2NaI+S↓,4NaI+O2+2H2SO4===2I2+2Na2SO4+2H2O判断下列物质的氧化性强弱,正确的是( )
A.O2>I2>S B.H2S>NaI>H2O
C.S>I2>O2 D.H2O>NaI>H2S
【例3】有下列三个反应:①Cl2+2FeCl2===2FeCl3
②2Fe3++2I-===2Fe2++I2
③Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
下列说法正确的是( )
A.①②③中的氧化产物分别是Fe3+、I2、CoCl2
B.氧化性:Co2O3<Cl2<Fe3+
C.根据反应①②可以推测反应:Cl2+2KI===2KCl+I2可能发生
D.在反应③中HCl作还原剂,在反应过程中全部被氧化
考点五、氧化还原反应的规律及应用
一、价态规律及应用
1.高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态,决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、Br-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.归中规律
(1)内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。
(2)图示表达如下:
(3)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态→高价态+低价态。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
二、先后规律及应用
1.同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
2.同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,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,然后再依次与Cu2+、H+反应。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
三、守恒规律及应用
1.守恒规律
氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:
还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数。
元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数。
应用:氧化还原反应方程式的配平,氧化还原反应的相关计算。
2.氧化还原反应的计算步骤
(1)找物质:找出反应过程中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)定得失:确定一个原子或离子得失电子的个数,变价元素的原子总数。
(3)列关系:根据氧化剂和还原剂得失电子总数守恒列出关系式。
【例题】已知X2O能将SO氧化,当溶液中X2O与SO数目之比为1∶3时,SO恰好被氧化为SO,X在还原产物中的化合价为( )
A.+1价 B.+2价 C.+3价 D.+4价
【分析】应用得失电子守恒解题的一般步骤
(1)“一找物质”:X2O在反应中是氧化剂,SO是还原剂,SO是氧化产物。
(2)“二定得失”:假设X在还原产物中的化合价为+n价,则1个X2O在反应中应得到2(6-n)个电子,一个SO→SO过程中,每个离子失去2个电子,3个SO被氧化共失去6个电子。
(3)“三列关系”:N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
根据上述分析列出得失电子守恒等式:2×(6-n)=6,解得n=3。
【例1】已知还原性:SO2>I->Fe2+,下列离子反应不正确的是( )
A.SO2+2Fe3++2H2O===SO+2Fe2++4H+ B.I2+2Fe2+===2I-+2Fe3+
C.SO2+I2+2H2O===2I-+4H++SO D.少量Cl2通入FeI2溶液中:Cl2+2I-===2Cl-+I2
【例2】Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为________。
【例3】某铁的氧化物(FexO) 1.52 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为( )
A.0.80 B.0.85
C.0.90 D.0.93
考点六、氧化还原反应方程式的配平
一、正向配平氧化还原反应方程式的依据及步骤
1.氧化还原反应方程式配平的依据
(1)得失电子守恒:氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升高总数=化合价降低总数。
(2)质量守恒:反应前后元素的种类和原子的个数不变。
(3)电荷守恒(离子方程式):反应前后电荷总数不变。
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
以H2O2+H2CrO4——O2↑+Cr(OH)3↓+H2O为例
(1)标价态:标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。
H22+H2O4——2↑+(OH)3↓+H2O
(2)列变化:标出反应前后元素化合价的变化,分析“1分子氧化剂→还原产物”化合价降低数值,“1分子还原剂→氧化产物”化合价升高数值。
(3)求总数:配出氧化剂、还原剂及氧化产物和还原产物的化学计量数。
计算化合价升高总数与降低总数的最小公倍数为6,使化合价升高和降低的总数相等,即得失电子守恒。“×”后面的数字就是反应物或生成物的化学计量数。
(4)根据原子守恒配平其他物质的化学计量数。
3H2O2+2H2CrO4——3O2↑+2Cr(OH)3↓+2H2O
(5)查守恒:原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,标注反应条件。
3H2O2+2H2CrO4===3O2↑+2Cr(OH)3↓+2H2O
二、配平氧化还原反应方程式的常用技巧
1.逆向配平法
分解反应、歧化反应、部分氧化还原反应,一般使用逆向配平的方法,即先从氧化产物和还原产物开始配平。
【例1】____S+____KOH____K2S+____K2SO3+____H2O
【分析】硫单质既是氧化剂又是还原剂,K2S是还原产物,K2SO3是氧化产物。
(1)化合价的变化,生成“1个K2S”化合价降低2价,生成 “1个K2SO3”化合价升高4价,化合价变化的最小公倍数为4,因而K2S化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1。
(2)根据S原子守恒确定单质硫的化学计量数为3。
(3)再根据K原子守恒配出KOH 的化学计量数为6。
(4)最后定H2O的化学计量数为3。
2.离子方程式的配平
首先根据得失电子守恒和原子守恒配平氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物,根据电荷守恒,配平离子方程式两边电荷数,最后根据原子守恒配平未变价元素的原子。
【例2】____MnO+____H++____H2O2===____Mn2++____O2↑+____H2O
【分析】先根据得失电子守恒确定氧化剂MnO、还原剂H2O2、还原产物Mn2+、氧化产物O2的化学计量数分别是2、5、2、5;根据电荷守恒确定H+的化学计量数为6,根据H原子守恒确定H2O的化学计量数为8,最后用O原子守恒检验。
3.缺项配平类[一般缺的为酸(H+)、碱(OH-)、水]
(1)先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷,一般加H+,生成物一般加水;若反应物这边缺负电荷,一般加OH-,生成物一般加水,然后根据两边电荷数进行配平。
(2)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
【例3】__MnO+__I-+__===____Mn2++__I2+__H2O
【归纳总结】氧化还原反应方程式的配平技巧
(1)根据得失电子守恒配平氧化剂和还原剂(或还原产物和氧化产物)。
(2)根据原子守恒配平变价元素原子。
(3)根据电荷守恒和溶液的环境,常用H+或OH-平衡电荷。
(4)根据原子守恒,配平未变价元素原子。
【例1】一定条件下,硝酸铵受热分解的化学方程式(未配平)为NH4NO3HNO3+N2↑+H2O,下列说法错误的是( )
A.配平后H2O的系数为6 B.NH4NO3既是氧化剂又是还原剂
C.该反应既是分解反应也是氧化还原反应 D.氧化产物和还原产物的质量之比为5∶3
【例2】已知2MO+5S2-+16H+===2M2++5S↓+8H2O。下列叙述正确的是( )
A.x=2 B.y=3
C.MO中M的化合价为+7 D.S2-在反应中得到电子
【例3】配平下列氧化还原反应方程式。
(1)正向配平
①________KI+________KIO3+________H2SO4===________I2+________K2SO4+________H2O
②________MnO+________H++________Cl-===________Mn2++________Cl2↑+________H2O
(2)逆向配平
①________P4+________KOH+________H2O===________K3PO4+________PH3↑
②________Cu+________HNO3(稀)===________Cu(NO3)2+____NO↑+________H2O
(3)缺项配平
①__ClO-+__Fe(OH)3+__===__Cl-+__FeO+__H2O
②__Mn2++__ClO+__H2O===__MnO2↓+__Cl2↑+__
考点七、陌生情境下氧化还原反应方程式的书写
陌生情境下氧化还原反应方程式的书写步骤
(1)列物质:“读”取题目中的有效信息,找出发生氧化还原反应的物质或离子,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)标得失:依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物(这里要重视题目中的信息提示,或给出的生成物),按“氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物”写出方程式,根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应计量数。
(3)看环境:根据原子守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的两端的电荷守恒。
(4)查守恒:再依据质量守恒,写出规范的方程式。
举例:
例:KMnO4能与热的硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式为_____。
第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。
第二步:按“氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:
MnO+C2OMn2++CO2↑。由MnO→Mn2+,锰元素降了5价;由C2O→CO2,碳元素升了1价,1 mol C2O共失去2 mol e-,故在C2O前配5,在氧化产物CO2前配10;在MnO前配2,在还原产物Mn2+前配2,即2MnO+5C2O2Mn2++10CO2↑。
第三步:反应在硫酸中进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,
2MnO+5C2O+H+2Mn2++10CO2↑+H2O
第四步:依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:
2MnO+5C2O+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
【例1】NaClO氧化可除去氨氮,反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)。
NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为____________________________________。
【例2】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式____________________________。
【例3】MnO2是重要的化工原料,由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:
溶出时,Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示:
步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应,反应的离子方程式是__________________________。
1.(23-24高一上·湖北十堰·期末)实现下列物质间的转化,需要加入氧化剂的是
A. B.
C. D.
2.(23-24高一上·陕西咸阳·期末)天宫空间站中有一套完善的再生式环境控制与生命保障系统,可实现舱内氧气和水的循环利用。下列过程不涉及氧化还原反应的是
A.火箭点火发射 B.冷凝回收舱内的水蒸气
C.一定条件下,由水为原料制备氧气 D.还原法去除舱内的二氧化碳
3.(22-23高一上·安徽·期末)为了实现碳能源系统转型,氢能将成为21世纪的理想能源。以太阳能为热源分解,经铁氧化合物循环分解水制,其过程如图。下列说法不正确的是
过程Ⅰ:(未配平);
过程Ⅱ:(未配平)。
A.在分解水制的过程中作催化剂
B.过程Ⅰ的反应中每生成12 mol FeO转移6 mol电子
C.过程Ⅰ的反应中还原产物是FeO
D.过程Ⅱ的反应中FeO和的化学计量数之比为3∶1
4.(22-23高一上·安徽·期末)科学研究人员在金星大气中探测到了,据此推断金星大气层或存在生命。已知由分子构成的固体单质与足量的KOH溶液发生反应可制备。已知分子呈正四面体型,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.1 mol 有6 mol极性键
B.每产生22.4 L时,该反应转移的电子数为
C.在上述反应中,为氧化产物
D.为正盐
5.(23-24高一上·山东德州·期末)某小组回收电池废料(含量87%)制备高锰酸钾,其步骤如下:①取20.0g废料,加入KOH、,加热熔融,反应完全后加水溶解得到溶液;②向溶液中加入适量KOH后通入氯气,经一系列操作可得到纯净干燥的。已知:ⅰ.溶解度随温度升高而增大;ⅱ.锰元素在整个流程中的损失率为20.0%。下列说法不正确的是
A.步骤①中做还原剂
B.最终得到固体25.28g
C.步骤②中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1
D.步骤②系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
6.(23-24高一上·山东济宁·期末)作为一种新型锂电池正极材料,可由软锰矿(主要成分为)发生化学反应:制得,下列说法错误的是
A.此反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为
B.与浓盐酸加热条件下可产生
C.制得需要消耗
D.当上述反应转移的电子时,用足量吸收生成的会生成
7.(22-23高一上·云南昆明·期末)电视剧《三生三世十里桃花》中的仙境美轮美奂,其中的烟雾,是在放于温热石棉网上的NH4NO3和Zn粉的混合物中,滴几滴水后产生的: ,下列说法正确的是
A.每生成1molZnO共转移2mol电子 B.被还原的元素只有一种
C.NH4NO3只作氧化剂 D.每产生448mLN2,消耗1.3gZn
8.(23-24高一上·浙江台州·期末)实验室中利用、、制取,下列有关说法正确的是
A.和可相互转化,互称为同位素
B.若利用制,常用做氧化剂
C.、分解制取,两种反应物既是氧化剂又是还原剂
D.三个反应分别产生等物质的量的,转移的电子数相同
9.(23-24高一上·江苏南通·期末)锰(Mn)元素的化合物存在下列转化关系:
溶液固体(棕黑色) 溶液(黑色)溶液(紫色)
下列说法不正确的是
A.反应①②③中锰元素的化合价均发生了变化
B.反应①的离子方程式为
C.碱性条件下的氧化性强于
D.反应③同时生成棕黑色沉淀,则该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为2∶1
10.(23-24高一上·江西吉安·期末)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将利空气的混合气体通入和的混合溶液中回收,其转化如图所示(不溶于水)。下列说法中错误的是
A.过程①中。生成的反应为
B.过程②中。作氧化剂
C.回收的总反应为
D.硫化氢转化过程中的催化剂是
11.(23-24高一上·浙江温州·期末)高铁酸钾是一种绿色高效的新型水处理剂,某实验小组制备高铁酸钾流程如下:
已知:高铁酸盐在酸性或中性溶液中快速产生,在碱性溶液中较稳定。下列说法不正确的是
A.操作①和操作②均为过滤
B.步骤Ⅰ中,能将氧化成
C.步骤Ⅰ中,反应物需要过量
D.步骤Ⅱ应体系中,溶解度大于
12.(22-23高一上·全国·课后作业)分别是从海藻灰和智利硝石中提取碘的主要反应:
①
②
下列说法正确的是
A.与在一定条件下可生成
B.碘元素在反应(1)中被还原,在反应(2)中被氧化
C.氧化性:
D.反应①②中生成等量时转移电子数为2:5
13.(23-24高一上·江苏淮安·期末)亚氯酸钠是一种高效的消毒剂,其制备流程如下:
已知:常温下为黄绿色有毒气体,易溶于水。体积分数大于或其水溶液在温度过高时可能发生爆炸,与碱反应生成和等。
下列说法正确的是
A.制备时,通入空气的目的是将氧化为,增强溶液的酸性
B.逸出后,溶液中含有大量的
C.吸收的过程中为了提高吸收效率,采用高温加热
D.吸收的过程中会有放出
14.(23-24高一上·辽宁大连·期末)实验中若皮肤不慎与白磷接触,可用稀溶液冲洗接触部位,其解毒原理包括两个反应:
①(未配平)
②
下列说法正确的是
A.反应①和②中都只是还原剂
B.反应②中被氧化的与还原剂的物质的量之比为
C.用溶液冲洗后,应再用饱和溶液和水冲洗接触部位
D.若有的转化为则理论上反应①和②消耗的分子数之比为
15.(23-24高一上·湖南永州·期末)向1 LFeI2溶液中不断缓慢通入Cl2,溶液中含碘微粒I-、I2、的物质的量随的变化如图所示。已知:,忽略卤素单质与水的反应。下列说法中不正确的是
A.图中c线表示的物质的量随的变化
B.的值在1~1.5间,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+
C.时,溶液中的I2与Fe3+的物质的量之比为2:5
D.由图分析可知还原性:I->Fe2+>I2>Cl-
16.(23-24高一下·广东广州·期中)硫有多种化合物,如、等,它们对环境均有一定的影响,含硫化合物的综合利用既可以消除污染,又可以带来一定的经济效益。
(1)有学者提出利用、等离子的作用。在常温下将氧化成而实现的回收利用,写出将氧化成反应的离子方程式 。
(2)含有、的硫酸盐混合溶液可用于吸收回收硫单质,其转化关系如图所示。该图示中总反应的化学方程式为 ,其中催化剂是 。
(3)某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含的烟气,以减少其对环境造成的污染。“吸收塔”中发生反应的化学方程式为 ,该流程中可循环利用的物质为 (填化学式)。
(4)生产过程中的尾气需要测定的含量符合标准才能排放。已知有V L(已换算成标准状况)尾气,通入足量溶液吸收再加入足量溶液充分反应后(不考虑尾气中其它成分的反应),过滤,洗涤、干燥、称量得到b g沉淀。溶液的作用是 ;尾气中含量(体积分数)的计算式是 (用含V、b的代数式表示)。
17.(23-24高一上·广东深圳·期末)是一种重要的杀菌消毒剂,可通过上述制取的精制食盐水通过以下流程制备:
(1)中的化合价为 。
(2)写出“反应步骤中生成的化学方程式 。
(3)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量,发生如下反应:
①配平化学方程式,并用单线桥表示电子转移方向和数目 。
②此吸收反应中,氧化产物是 ,氧化剂与还原剂的个数比为 。
③比较氧化性: (填“>”、“<”或“=”)。
(4)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克的氧化能力。的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)
18.(23-24高一上·陕西咸阳·期末)二氧化碳的捕捉与封存是未来实现低碳经济转型的重要途径。科学家设计出烧碱溶液捕捉法,原理如下图1所示:
(1)该过程中能实现NaOH溶液再生的反应为和 (写一个)。
(2)下列溶液中,也能用作“捕捉”二氧化碳试剂的是_______(填字母)。
A.溶液 B.溶液 C.溶液 D.稀硫酸
(3)Au@蛋黄型空心球催化剂技术实现了封存和能量储存双重效果,其原理如图2所示。制得的甲烷()通过两步法可制取,原理如图3所示。
①已知中H元素为+1价,则空心球催化剂技术中获得的 。
②写出图3总反应的化学方程式,并用双线桥法表示电子转移的方向和数目 。若不考虑过程中原料损失,则1.6g可制得 mol。
19.(22-23高一上·山西晋城·期末)回答下列问题:
(1)实验室制备氧气可以用加热高锰酸钾的方法实现,其发生的反应为,其中还原产物是 (填化学式,下同),该反应每生成时转移 电子。
(2)反应方程式:中还原剂是 ,氧化产物是 。
(3)下面三个方法都可以用来制氯气:
①
②
③
根据以上三个反应,回答下列有关问题:
I.反应②的离子方程式为 。
II.已知反应④:,该反应也能制得氯气。提示:反应条件越简单反应越容易发生,说明性质越强烈。则、、三种物质氧化性由强到弱的顺序为 。
III.配平化学方程式 ,。
20.(23-24高一上·上海闵行·期末)高铁酸钾是化工生产中重要的氧化剂和水处理制。微溶于溶液,在0℃至5℃碱性溶液中较稳定,在酸性或中性溶液中快速产生。
(1)在处理污水时,与水体中的 物质反应生成。(选填“氧化性”或“还原性”)
(2)再水解生成胶体,起到吸附絮凝作用。这与胶体的 有关。
A.丁达尔现象 B.电泳 C.聚沉 D.布朗运动
(3)干法制备高铁酸钾:
第一步:
第二步:。
①第一步反应的氧化产物为 、 ,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
②运用所学知识解释第二步反应能发生的原因 。
(4)湿法制备:(该反应放热)。某小组采用如下装置(部分装置略)制备高铁酸钾。
①仪器a若换为 (填写仪器名称),则能平衡压强,有利于液体顺利滴下。
②装置B中饱和食盐水的作用是 。
③装置C中溶液过量的目的是 。有同学提出,装置C存在一定缺陷。改进的措施是 。
④装置D的作用是 。
⑤实验完毕后,对C装置中混合液进行 ,即可得到。
A.蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、低温干燥
B.蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、高温干燥
C.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥
D.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、高温干燥
⑥若向装置D中通入一定量氯气,恰好完全反应。生成物中若含有三种含氧元素的离子,其中、,两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。则参与反应的的物质的量为 mol。
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专题03 氧化还原反应
(考点讲解+期末真题演练)
考点讲解+经典例题
考点一、多角度认识氧化还原反应
考点二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
考点三、氧化剂和还原剂
考点四、氧化性、还原性强弱比较
考点五、氧化还原反应的规律及应用
考点六、氧化还原反应方程式的配平
考点七、陌生情境下氧化还原反应方程式的书写
期末真题演练
选择题: 15 题
非选择题: 5 题
建议时长: 75 分钟
实际时长: 分钟
考点一、多角度认识氧化还原反应
1.从得失氧的角度认识氧化还原反应
2CuO+C2Cu+CO2↑;
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
物质
反应物
发生的反应(氧化反应或还原反应)
得氧物质
C、CO
氧化反应
失氧物质
CuO、Fe2O3
还原反应
结论:一种物质得到氧发生氧化反应,必然有一种物质失去氧发生还原反应。也就是说,氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应。
2.从元素化合价升降的角度认识氧化还原反应
在这两个反应中,得氧物质:C和CO发生氧化反应时,相应元素化合价升高。
失氧物质:CuO和Fe2O3发生还原反应时,相应元素化合价降低。
结论:凡是有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应,物质所含元素化合价升高的反应称为氧化反应,物质所含元素化合价降低的反应称为还原反应。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
利用原子结构示意图,从微观角度分析Na与Cl2反应、H2与Cl2反应的本质。
氧化还原反应
2Na+Cl22NaCl
H2+Cl22HCl
形成过程图示
变化过程图示
微观分析或解释
NaCl是通过得失电子形成的,由于氯原子得1个电子,氯元素化合价从0价降低到-1价,发生还原反应;钠原子失去1个电子,钠元素化合价从0价升高到+1价,发生氧化反应
HCl是通过共用电子对形成的,由于氯原子得电子能力更强,共用电子对偏向氯原子,氯元素显负价,氢元素显正价。氯元素化合价降低,发生还原反应,氢元素化合价升高,发生氧化反应
结论
氧化还原反应的本质是电子转移(电子得失或共用电子对偏移),氧化还原反应的特征是有元素化合价的升降
4.氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系
【例1】诗词是中华民族的文化瑰宝。下列诗词中不涉及氧化还原反应的是( )
A.爆竹声中一岁除 B.吹尽狂沙始到金
C.野火烧不尽 D.蜡炬成灰泪始干
【答案】B
【解析】爆竹声中一岁除,涉及元素化合价变化,属于氧化还原反应,A不合题意;吹尽狂沙始到金,为物理法淘金,不涉及氧化还原反应,B合题意;野火烧不尽、蜡炬成灰泪始干,存在燃烧现象,燃烧属于氧化还原反应,C、D不合题意。
【例2】氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影区域的是( )
A.2HClO2HCl+O2↑ B.NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
【答案】D
【解析】阴影区域的反应必须属于氧化还原反应,且不属于化合、分解、置换反应。A项,该反应既属于分解反应,又属于氧化还原反应;B项,该反应属于分解反应,不属于氧化还原反应;C项,该反应既属于化合反应,又属于氧化还原反应;D项,该反应属于氧化还原反应,但不属于化合、分解、置换反应中的任意一种,故属于阴影区域。
【例3】下列说法正确的是( )
A.有电子转移是氧化还原反应的实质,有元素化合价的变化是氧化还原反应的外在表现
B.一种物质被氧化,必然有另一种物质被还原
C.被氧化的物质得到电子或电子对偏向,被还原的物质失去电子或电子对偏离
D.氧化反应就是得到电子或电子对偏向的反应,还原反应就是失去电子或电子对偏离的反应
【答案】A
【解析】氧化还原反应的发生,是发生电子转移的结果,有电子转移,元素的化合价就发生了变化;被氧化和被还原的物质可能是同一种物质;一种物质得到电子或电子对偏向,这种物质就被还原或者说发生了还原反应,其中某元素的化合价就会降低;一种物质失去电子或电子对偏离,这种物质就被氧化或者说发生了氧化反应,其中某元素的化合价就会升高。
考点二、氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法
表示反应前后同一元素由反应物转化为生成物时电子转移的情况。
例如,Fe2O3+3H22Fe+3H2O
(1)标价态:写出变价元素的化合价。
(2)连双线:连接反应前后同种元素的不同价态的原子。
(3)注得失:元素化合价升高的标出“失去”,元素化合价降低的标出“得到”。
(4)算数目:按照原子个数计算得失电子的数目。
2.单线桥法
(1)连单线:箭头由反应物中失电子元素的元素符号出发,箭尾指向反应物中得电子元素的元素符号。
(2)不需要标明“得到”或“失去”,只标明电子转移数目。
例如,Fe2O3与H2的反应用单线桥法表示电子转移的数目如下:
【温馨提示】两种“线桥”的比较
(1)双线桥法的“线桥”从反应物到产物,单线桥法的“线桥”只连反应物。
(2)表示氧化还原反应中化合价升降、物质被氧化或被还原等时,用双线桥法较方便;表示电子转移的方向和数目时,用单线桥法较方便。
【例1】2021年6月17日,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,火箭的第一、二级发动机中使用的燃料是偏二甲肼(C2H8N2中氮元素的化合价为-2价)和四氧化二氮(N2O4),燃烧时发生反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4===2CO2↑+3N2↑+4H2O。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.该反应是分解反应 B.该反应是非氧化还原反应
C.N2O4发生还原反应 D.反应中碳元素的化合价降低
【答案】C
【解析】由化学方程式可知,该反应的反应物为偏二甲肼和四氧化二氮,不是分解反应,故A错误;反应中有元素化合价变化,属于氧化还原反应,故B错误;四氧化二氮中氮元素的化合价降低,被还原,故C正确;偏二甲肼中碳元素的化合价升高,故D错误。
【例2】下列氧化还原反应中电子转移方向和数目表示错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【例3】歌曲《青花瓷》中唱到“帘外芭蕉惹骤雨,门环惹铜绿”,其中“铜绿”的化学成分是碱式碳酸铜。铜在潮湿的空气中生锈的化学反应:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。下列有关该反应说法不正确的是( )
A.该反应是氧化还原反应,发生化合价变化的有两种元素
B.O2得电子,发生的是还原反应
C.铜的化合价升高,被氧化
D.碱式碳酸铜中铜元素的化合价是+1价
【答案】D
【解析】在该反应中,铜元素的化合价从0价升高到+2价,氧元素的化合价从0价降低到-2价,碳元素和氢元素的化合价没有发生变化,发生化合价变化的有两种元素,故A正确;氧气中氧元素的化合价从0价降低到-2价,得到电子,发生还原反应,故B正确;铜的化合价升高,被氧化,故C正确;碱式碳酸铜中铜元素的化合价为+2价,故D错误。
考点三、氧化剂和还原剂
1.氧化还原反应的相关概念
(1)氧化剂与还原剂
氧化剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价降低,即得到电子(或电子对偏向)的物质。
还原剂:在氧化还原反应中,所含元素的化合价升高,即失去电子(或电子对偏离)的物质。
(2)氧化产物与还原产物
氧化产物:还原剂失去电子被氧化的产物。
还原产物:氧化剂得到电子被还原的产物。
(3)氧化性与还原性
氧化性:氧化剂具有的性质,即物质得电子的性质,越容易得电子,氧化性越强。
还原性:还原剂具有的性质,即物质失电子的性质,越容易失电子,还原性越强。
例如,已知反应:5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。
(1)反应中H2O2→O2,氧元素的化合价由-1价升高到0价,因而H2O2 是还原剂,O2是氧化产物。
(2)反应中KMnO4→MnSO4,Mn元素的化合价由+7价降低到+2价,因而KMnO4 是氧化剂,MnSO4是还原产物。
(3)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)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。
2.常见氧化剂、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、S、C等。
③含有较低价态元素的化合物:如CO、SO2等。
④其他:如浓盐酸、NH3等。
3.氧化还原反应的应用
氧化还原反应广泛存在于生产生活中,其中金属的冶炼、电镀、燃料的燃烧、绿色植物的光合作用等是正面影响;易燃物的自燃、食物的腐败、钢铁的锈蚀等是负面影响。
例如,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)2NO+2CON2+2CO2,其中还原剂是CO,氧化剂是NO,氧化产物是CO2,还原产物是N2。
【例1】下列物质的转化必须加入氧化剂才能实现的是( )
A.Cl2→HClO B.H2S→SO2
C.N2O5→HNO3 D.HNO3→NO
【答案】B
【详解】Cl2和H2O反应可生成HClO,氧化剂和还原剂都是Cl2,不需要加入氧化剂,故A不选;H2S→SO2,S元素化合价升高,失电子,被氧化,必须加入氧化剂才能实现,故B选;N2O5→HNO3中N元素化合价都是+5价,化合价不变,说明不发生氧化还原反应,不需要加入氧化剂,故C不选;HNO3→NO,N元素化合价降低,得电子,被还原,需要加入还原剂才能实现,故D不选。
【例2】制备氰氨基化钙的化学方程式为CaCO3+2HCN===CaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑,下列说法正确的是( )
A.氢元素被氧化,碳元素被还原 B.HCN被氧化,CaCO3被还原
C.HCN是氧化剂,CaCO3是还原剂 D.CaCN2是氧化产物,H2为还原产物
【答案】D
【详解】因HCN碳元素的化合价升高,氢元素的化合价降低,则氢元素被还原,碳元素被氧化,则HCN既是氧化剂又是还原剂,碳酸钙中没有元素化合价发生变化,既不是氧化剂也不是还原剂,A、B、C错误;HCN中碳元素的化合价由+2价升高到+4价,对应的氧化产物为CaCN2,HCN中氢元素的化合价由+1价降低到0价,对应的还原产物为H2,D正确。
【例3】在45~ 50 ℃时,臭氧(O3)可以将碘氧化为碘酸碘[I(IO3)3],反应的化学方程式为9O3+2I2===I(IO3)3+ 9O2。下列说法正确的是( )
A.O3既不是氧化剂也不是还原剂 B.I(IO3)3中碘元素的化合价均为+5
C.氧化性:I(IO3)3>I2 D.氧化性:I2> I(IO3)3
【答案】C
【详解】从反应的化学方程式知,在反应中氧元素化合价降低,O3为氧化剂,A错误;在 (O3)3中碘元素化合价有+3、+5两种价态,B错误;反应中,O3作氧化剂,I2作还原剂,I(IO3)3是氧化产物,则氧化性:I(IO3)3>I2,C正确、D错误。
考点四、氧化性、还原性强弱比较
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是还原剂,Cu是还原产物。
(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。
【例1】常温下,发生下列几种反应:
①16H++10Cl-+2MnO===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
②2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
③2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生:Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl- B.Cl2在①③反应中均为氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为MnO>Cl2>Br2>Fe3+ D.Mn2+是MnO的还原产物
【答案】B
【详解】根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,可得氧化性:MnO>Cl2>Br2>Fe3+。若反应Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-可发生,则可得氧化性:Cl2>Fe3+,符合上述规律,A、C正确;在反应①中Cl2是氧化产物,而在反应③中Cl2做氧化剂,B错误;反应①中,MnO做氧化剂,发生还原反应,Mn2+为还原产物,D正确。
【例2】根据反应O2+2H2S===2S↓+2H2O,Na2S+I2===2NaI+S↓,4NaI+O2+2H2SO4===2I2+2Na2SO4+2H2O判断下列物质的氧化性强弱,正确的是( )
A.O2>I2>S B.H2S>NaI>H2O
C.S>I2>O2 D.H2O>NaI>H2S
【答案】A
【详解】在氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,在反应O2+2H2S===2S↓+2H2O中,氧化性:O2>S;在反应Na2S+I2===2NaI+S↓中,氧化性:I2>S;在反应4NaI+O2+2H2SO4===2I2+2Na2SO4+2H2O中,氧化性:O2>I2,因此,氧化性:O2>I2>S。
【例3】有下列三个反应:①Cl2+2FeCl2===2FeCl3
②2Fe3++2I-===2Fe2++I2
③Co2O3+6HCl===2CoCl2+Cl2↑+3H2O
下列说法正确的是( )
A.①②③中的氧化产物分别是Fe3+、I2、CoCl2
B.氧化性:Co2O3<Cl2<Fe3+
C.根据反应①②可以推测反应:Cl2+2KI===2KCl+I2可能发生
D.在反应③中HCl作还原剂,在反应过程中全部被氧化
【答案】C
【详解】①中Cl2为氧化剂,Fe2+为还原剂,Fe3+为氧化产物,Cl-为还原产物;②中Fe3+为氧化剂,I-为还原剂,Fe2+为还原产物,I2为氧化产物;③中Co2O3为氧化剂,HCl为还原剂,CoCl2为还原产物,Cl2为氧化产物,A错误;根据氧化剂的氧化性大于氧化产物可知,氧化性:Co2O3>Cl2>Fe3+,B错误;根据反应①②可知,氧化性:Cl2>Fe3+>I2,因此反应Cl2+2KI===2KCl+I2可以发生,C正确;在反应③中,每6个HCl参加反应,有2个HCl作还原剂被氧化,4个HCl起到酸的作用,D错误。
考点五、氧化还原反应的规律及应用
一、价态规律及应用
1.高低规律
(1)内容:元素在物质中所处的价态,决定该元素的氧化性或还原性,一般来说,元素处于最高价态时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有还原性(如S2-、Br-等);元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的氧化性和还原性。
2.归中规律
(1)内容:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态+低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”“就近变价”。
(2)图示表达如下:
(3)应用:同种元素的物质间发生氧化还原反应时,氧化产物、还原产物的判断,电子转移总数的计算。
3.歧化规律
(1)内容:氧化还原反应中,有元素化合价升高,必然有元素化合价降低。歧化反应时,某元素的中间价态→高价态+低价态。
(2)应用:判断反应物和产物中同种元素价态的高低,计算电子转移的数目。
二、先后规律及应用
1.同一氧化剂与多种还原剂混合时,还原性强的先被氧化。例如,已知还原性:I->Fe2+>Br-,当把氯气通入FeBr2溶液时,氯气的量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化I-。
2.同一还原剂与多种氧化剂混合时,氧化性强的先被还原。例如,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,然后再依次与Cu2+、H+反应。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应的先后顺序。
三、守恒规律及应用
1.守恒规律
氧化还原反应中,原子得失电子总数相等,元素化合价升降总数相等,即有关系式:
还原剂失电子的总数=氧化剂得电子的总数。
元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总数。
应用:氧化还原反应方程式的配平,氧化还原反应的相关计算。
2.氧化还原反应的计算步骤
(1)找物质:找出反应过程中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)定得失:确定一个原子或离子得失电子的个数,变价元素的原子总数。
(3)列关系:根据氧化剂和还原剂得失电子总数守恒列出关系式。
【例题】已知X2O能将SO氧化,当溶液中X2O与SO数目之比为1∶3时,SO恰好被氧化为SO,X在还原产物中的化合价为( )
A.+1价 B.+2价 C.+3价 D.+4价
【分析】应用得失电子守恒解题的一般步骤
(1)“一找物质”:X2O在反应中是氧化剂,SO是还原剂,SO是氧化产物。
(2)“二定得失”:假设X在还原产物中的化合价为+n价,则1个X2O在反应中应得到2(6-n)个电子,一个SO→SO过程中,每个离子失去2个电子,3个SO被氧化共失去6个电子。
(3)“三列关系”:N(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=N(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
根据上述分析列出得失电子守恒等式:2×(6-n)=6,解得n=3。
【例1】已知还原性:SO2>I->Fe2+,下列离子反应不正确的是( )
A.SO2+2Fe3++2H2O===SO+2Fe2++4H+ B.I2+2Fe2+===2I-+2Fe3+
C.SO2+I2+2H2O===2I-+4H++SO D.少量Cl2通入FeI2溶液中:Cl2+2I-===2Cl-+I2
【答案】B
【详解】反应SO2+2Fe3++2H2O ===SO+2Fe2++ 4H+中,SO2为还原剂,Fe2+为还原产物,还原性:SO2>Fe2+,反应能发生,A正确;反应I2+2Fe2+===2I-+2Fe3+中,Fe2+为还原剂,I-为还原产物,还原性:Fe2+> I-,与题给信息相悖,反应不能发生,B错误;反应SO2 +I2+2H2O===2I-+4H++SO中,SO2为还原剂,I-为还原产物,还原性:SO2>I-,反应能发生,C正确;由于还原性:I->Fe2+,向FeI2溶液中通入少量Cl2,Cl2先与还原性强的I-反应,离子方程式为Cl2+2I-===2Cl-+I2,反应能发生,D正确。
【例2】Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为________。
【答案】5
【详解】―→xNa2O4,NaO―→Na,得关系式1×·x=16×2,解得x=5。
【例3】某铁的氧化物(FexO) 1.52 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为( )
A.0.80 B.0.85
C.0.90 D.0.93
【答案】A
【解析】根据得失电子守恒可知,FexO被氧化为Fe3+失去的电子数和Cl2得到的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子数为0.01 mol。则有××x=0.01,解得x=0.80。
考点六、氧化还原反应方程式的配平
一、正向配平氧化还原反应方程式的依据及步骤
1.氧化还原反应方程式配平的依据
(1)得失电子守恒:氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升高总数=化合价降低总数。
(2)质量守恒:反应前后元素的种类和原子的个数不变。
(3)电荷守恒(离子方程式):反应前后电荷总数不变。
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
以H2O2+H2CrO4——O2↑+Cr(OH)3↓+H2O为例
(1)标价态:标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。
H22+H2O4——2↑+(OH)3↓+H2O
(2)列变化:标出反应前后元素化合价的变化,分析“1分子氧化剂→还原产物”化合价降低数值,“1分子还原剂→氧化产物”化合价升高数值。
(3)求总数:配出氧化剂、还原剂及氧化产物和还原产物的化学计量数。
计算化合价升高总数与降低总数的最小公倍数为6,使化合价升高和降低的总数相等,即得失电子守恒。“×”后面的数字就是反应物或生成物的化学计量数。
(4)根据原子守恒配平其他物质的化学计量数。
3H2O2+2H2CrO4——3O2↑+2Cr(OH)3↓+2H2O
(5)查守恒:原子个数是否守恒,配平后,把单线改成等号,标注反应条件。
3H2O2+2H2CrO4===3O2↑+2Cr(OH)3↓+2H2O
二、配平氧化还原反应方程式的常用技巧
1.逆向配平法
分解反应、歧化反应、部分氧化还原反应,一般使用逆向配平的方法,即先从氧化产物和还原产物开始配平。
【例1】____S+____KOH____K2S+____K2SO3+____H2O
【分析】硫单质既是氧化剂又是还原剂,K2S是还原产物,K2SO3是氧化产物。
(1)化合价的变化,生成“1个K2S”化合价降低2价,生成 “1个K2SO3”化合价升高4价,化合价变化的最小公倍数为4,因而K2S化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1。
(2)根据S原子守恒确定单质硫的化学计量数为3。
(3)再根据K原子守恒配出KOH 的化学计量数为6。
(4)最后定H2O的化学计量数为3。
2.离子方程式的配平
首先根据得失电子守恒和原子守恒配平氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物,根据电荷守恒,配平离子方程式两边电荷数,最后根据原子守恒配平未变价元素的原子。
【例2】____MnO+____H++____H2O2===____Mn2++____O2↑+____H2O
【分析】先根据得失电子守恒确定氧化剂MnO、还原剂H2O2、还原产物Mn2+、氧化产物O2的化学计量数分别是2、5、2、5;根据电荷守恒确定H+的化学计量数为6,根据H原子守恒确定H2O的化学计量数为8,最后用O原子守恒检验。
3.缺项配平类[一般缺的为酸(H+)、碱(OH-)、水]
(1)先将得失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷,一般加H+,生成物一般加水;若反应物这边缺负电荷,一般加OH-,生成物一般加水,然后根据两边电荷数进行配平。
(2)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
【例3】__MnO+__I-+__===____Mn2++__I2+__H2O
【答案】2 10 16H+ 2 5 8
【归纳总结】氧化还原反应方程式的配平技巧
(1)根据得失电子守恒配平氧化剂和还原剂(或还原产物和氧化产物)。
(2)根据原子守恒配平变价元素原子。
(3)根据电荷守恒和溶液的环境,常用H+或OH-平衡电荷。
(4)根据原子守恒,配平未变价元素原子。
【例1】一定条件下,硝酸铵受热分解的化学方程式(未配平)为NH4NO3HNO3+N2↑+H2O,下列说法错误的是( )
A.配平后H2O的系数为6 B.NH4NO3既是氧化剂又是还原剂
C.该反应既是分解反应也是氧化还原反应 D.氧化产物和还原产物的质量之比为5∶3
【答案】A
【详解】利用化合价升降法,配平化学方程式为5NH4NO32HNO3+4N2↑+9H2O。由配平后的化学方程式可知,H2O的化学计量数为9,A错误;NH4NO3中NH所含N元素化合价升高,部分NO所含N元素化合价降低,则NH4NO3既是氧化剂又是还原剂,B正确;该反应中反应物只有一种,则属于分解反应,该反应中有元素化合价改变,则属于氧化还原反应,C正确;氧化产物(H→2)和还原产物(O→2)的质量之比为∶=5∶3,D正确。
【例2】已知2MO+5S2-+16H+===2M2++5S↓+8H2O。下列叙述正确的是( )
A.x=2 B.y=3
C.MO中M的化合价为+7 D.S2-在反应中得到电子
【答案】C
【详解】由电荷守恒可知,-2x-10+16=4,x=1,故A错误;设MO中M的化合价为a,由化合价升降总数相等知,2×(a-2)=5×2,a=+7,又化合价代数和为0可得,1+7=2×y,y=4,故B错误、C正确;S2-中S元素的化合价从-2价变为0价,化合价升高被氧化,作还原剂,在反应中失去原子,故D错误。
【例3】配平下列氧化还原反应方程式。
(1)正向配平
①________KI+________KIO3+________H2SO4===________I2+________K2SO4+________H2O
②________MnO+________H++________Cl-===________Mn2++________Cl2↑+________H2O
(2)逆向配平
①________P4+________KOH+________H2O===________K3PO4+________PH3↑
②________Cu+________HNO3(稀)===________Cu(NO3)2+____NO↑+________H2O
(3)缺项配平
①__ClO-+__Fe(OH)3+__===__Cl-+__FeO+__H2O
②__Mn2++__ClO+__H2O===__MnO2↓+__Cl2↑+__
【答案】
(1)①5 1 3 3 3 3 ②2 16 10 2 5 8
(2)①2 9 3 3 5 ②3 8 3 2 4
(3)①3 2 4OH- 3 2 5 ②5 2 4 5 1 8H+
考点七、陌生情境下氧化还原反应方程式的书写
陌生情境下氧化还原反应方程式的书写步骤
(1)列物质:“读”取题目中的有效信息,找出发生氧化还原反应的物质或离子,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)标得失:依据掌握的氧化还原反应规律合理地预测产物(这里要重视题目中的信息提示,或给出的生成物),按“氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物”写出方程式,根据氧化还原反应的守恒规律确定氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应计量数。
(3)看环境:根据原子守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+、OH-或H2O的形式使方程式的两端的电荷守恒。
(4)查守恒:再依据质量守恒,写出规范的方程式。
举例:
例:KMnO4能与热的硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式为_____。
第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。
第二步:按“氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:
MnO+C2OMn2++CO2↑。由MnO→Mn2+,锰元素降了5价;由C2O→CO2,碳元素升了1价,1 mol C2O共失去2 mol e-,故在C2O前配5,在氧化产物CO2前配10;在MnO前配2,在还原产物Mn2+前配2,即2MnO+5C2O2Mn2++10CO2↑。
第三步:反应在硫酸中进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,
2MnO+5C2O+H+2Mn2++10CO2↑+H2O
第四步:依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:
2MnO+5C2O+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
【例1】NaClO氧化可除去氨氮,反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)。
NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为____________________________________。
【答案】2NH3 +3NaClO===N2+3H2O+3NaCl
【例2】某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O):
(5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式____________________________。
【答案】(5)2Ni2++ClOˉ+4OHˉ==== 2NiOOH↓+Clˉ+H2O
【例3】MnO2是重要的化工原料,由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图:
溶出时,Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示:
步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应,反应的离子方程式是__________________________。
【答案】MnO2+4H++2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O
1.(23-24高一上·湖北十堰·期末)实现下列物质间的转化,需要加入氧化剂的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.中H元素化合价降低,需要加入还原剂,A错误;
B.中Si化合价降低,被还原,需要加入还原剂,B错误;
C.中Fe元素化合价升高,被氧化,需要加入氧化剂,C正确;
D.中Cu化合价降低,被还原,需要加入还原剂,D错误;
答案选C。
2.(23-24高一上·陕西咸阳·期末)天宫空间站中有一套完善的再生式环境控制与生命保障系统,可实现舱内氧气和水的循环利用。下列过程不涉及氧化还原反应的是
A.火箭点火发射 B.冷凝回收舱内的水蒸气
C.一定条件下,由水为原料制备氧气 D.还原法去除舱内的二氧化碳
【答案】B
【详解】A.火箭点火发射,燃料燃烧发生氧化还原反应,A不符题意;
B.冷凝回收舱内的水蒸气,属于物质状态之间的变化,没有产生新物质,属于物理变化,B符合题意;
C.由水为原料制备氧气,有元素化合价变化,涉及氧化还原反应,C不符题意;
D.还原法去除舱内的二氧化碳,发生氧化还原反应,D不符题意;
答案选B。
3.(22-23高一上·安徽·期末)为了实现碳能源系统转型,氢能将成为21世纪的理想能源。以太阳能为热源分解,经铁氧化合物循环分解水制,其过程如图。下列说法不正确的是
过程Ⅰ:(未配平);
过程Ⅱ:(未配平)。
A.在分解水制的过程中作催化剂
B.过程Ⅰ的反应中每生成12 mol FeO转移6 mol电子
C.过程Ⅰ的反应中还原产物是FeO
D.过程Ⅱ的反应中FeO和的化学计量数之比为3∶1
【答案】B
【详解】A.在过程I中作为反应物,在过程Ⅱ中又作为生成物,反应前后质量不变,故是催化剂,A正确;
B.根据化合价升降,过程Ⅰ的反应方程式为,每生成12 mol FeO,同时生成2molO2,转移8mol电子,B错误;
C.过程Ⅰ的反应方程式为,氧化产物为氧气,还原产物为FeO,C正确;
D.根据化合价升降,过程Ⅱ的反应方程式为,则FeO和的化学计量数之比为3∶1,D正确;
故选B。
4.(22-23高一上·安徽·期末)科学研究人员在金星大气中探测到了,据此推断金星大气层或存在生命。已知由分子构成的固体单质与足量的KOH溶液发生反应可制备。已知分子呈正四面体型,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.1 mol 有6 mol极性键
B.每产生22.4 L时,该反应转移的电子数为
C.在上述反应中,为氧化产物
D.为正盐
【答案】D
【详解】A.同种元素之间形成的共价键为非极性共价键,所以1 mol 有6 mol非极性键,A错误;
B.未指明标准状况,不能计算的物质的量,B错误;
C.化合价降低,生成,被还原,发生还原反应,得到还原产物,C错误;
D.已经不能再与KOH反应了,所以属于正盐,D正确;
故选D。
5.(23-24高一上·山东德州·期末)某小组回收电池废料(含量87%)制备高锰酸钾,其步骤如下:①取20.0g废料,加入KOH、,加热熔融,反应完全后加水溶解得到溶液;②向溶液中加入适量KOH后通入氯气,经一系列操作可得到纯净干燥的。已知:ⅰ.溶解度随温度升高而增大;ⅱ.锰元素在整个流程中的损失率为20.0%。下列说法不正确的是
A.步骤①中做还原剂
B.最终得到固体25.28g
C.步骤②中氧化剂和还原剂的物质的量之比是2∶1
D.步骤②系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
【答案】C
【详解】A.步骤①中,与KOH、在加热条件下反应生成,Mn的化合价升高,为还原剂,A正确;
B.由Mn守恒得,,则最终得到的的质量为,B正确;
C.步骤②中,向溶液中加入适量KOH后通入氯气,经一系列操作可得到纯净干燥的,发生的反应为,氧化剂为Cl2,还原剂为,故氧化剂和还原剂的物质的量之比是1∶2,C错误;
D.由于溶解度随温度升高而增大,步骤②将得到固体的系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,D正确;
故选C。
6.(23-24高一上·山东济宁·期末)作为一种新型锂电池正极材料,可由软锰矿(主要成分为)发生化学反应:制得,下列说法错误的是
A.此反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为
B.与浓盐酸加热条件下可产生
C.制得需要消耗
D.当上述反应转移的电子时,用足量吸收生成的会生成
【答案】D
【详解】A.此反应中氧化产物是O2,还原产物是LiMn2O4,两者的物质的量之比为1:4,故A正确;
B.LiMn2O4中,Mn元素为+3.5价, LiMn2O4具有较强的氧化性,可以把浓盐酸在加热条件下氧化为Cl2,故B正确;
C.根据方程式可知,制得0.1mol LiMn2O4需要消耗的MnO2,故C正确;
D.根据分析可知,当上述反应转移0.4mol的电子时,生成CO2的物质的量为0.2mol,用足量Na2O2吸收生成的CO2会生成0.1molO2,即生成3.2gO2,故D错误;
故选D。
7.(22-23高一上·云南昆明·期末)电视剧《三生三世十里桃花》中的仙境美轮美奂,其中的烟雾,是在放于温热石棉网上的NH4NO3和Zn粉的混合物中,滴几滴水后产生的: ,下列说法正确的是
A.每生成1molZnO共转移2mol电子 B.被还原的元素只有一种
C.NH4NO3只作氧化剂 D.每产生448mLN2,消耗1.3gZn
【答案】B
【详解】反应中,硝酸根离子中N元素化合价由+5降低为0,铵根离子中N元素化合价由-3升高为0、Zn元素化合价由0升高为+2。
A.硝酸根离子中N元素化合价由+5降低为0,铵根离子中N元素化合价由-3升高为0、Zn元素化合价由0升高为+2,每生成1molZnO共转移5mol电子,故A错误
B.反应过程中,只有硝酸根离子中N元素化合价降低,所以被还原的元素只有一种,故B正确;
C.硝酸根离子中N元素化合价由+5降低为0,铵根离子中N元素化合价由-3升高为0,NH4NO3既是氧化剂又是还原剂,故C错误;
D.没有明确是否为标准状况,不能计算448mLN2的物质的量,故D错误;
故选B。
8.(23-24高一上·浙江台州·期末)实验室中利用、、制取,下列有关说法正确的是
A.和可相互转化,互称为同位素
B.若利用制,常用做氧化剂
C.、分解制取,两种反应物既是氧化剂又是还原剂
D.三个反应分别产生等物质的量的,转移的电子数相同
【答案】C
【详解】A.和是由同种元素组成的性质不同的单质,互为同素异形体,A错误;
B.若利用制,常用做催化剂,B错误;
C.分解制取,Cl元素化合价降低,O元素化合价升高;分解制取,Mn元素化合价降低,O元素化合价升高,两种反应物既是氧化剂又是还原剂,C正确;
D.中是-1价氧变成氧气,、中是-2价氧生成氧气,则三种反应分别产生等物质的量的,转移的电子数不相同,D错误;
答案选C。
9.(23-24高一上·江苏南通·期末)锰(Mn)元素的化合物存在下列转化关系:
溶液固体(棕黑色) 溶液(黑色)溶液(紫色)
下列说法不正确的是
A.反应①②③中锰元素的化合价均发生了变化
B.反应①的离子方程式为
C.碱性条件下的氧化性强于
D.反应③同时生成棕黑色沉淀,则该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为2∶1
【答案】D
【详解】A.中锰元素为+2价,中锰元素为+4价,中锰元素为+6价,中锰元素为+7价,反应①②③中锰元素的化合价均发生了变化,A正确;
B.反应①与二氧化氯反应生成,离子方程式为,B正确;
C.由题中可知,碱性条件下将氧化生成,则碱性条件下的氧化性强于,C正确;
D.反应③同时生成棕黑色沉淀,锰元素化合价由+6价升高到+7价,由+6价降低到+4价,则该反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶2,D错误;
故选D。
10.(23-24高一上·江西吉安·期末)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将利空气的混合气体通入和的混合溶液中回收,其转化如图所示(不溶于水)。下列说法中错误的是
A.过程①中。生成的反应为
B.过程②中。作氧化剂
C.回收的总反应为
D.硫化氢转化过程中的催化剂是
【答案】D
【详解】A.过程①中,发生复分解反应,生成的反应为,A正确;
B.过程②中,发生的反应为,作氧化剂,B正确;
C.根据转化关系图可判断回收的总反应为,C正确;
D.由示意图可知,硫化氢转化过程的催化剂是,D错误;
答案选D。
11.(23-24高一上·浙江温州·期末)高铁酸钾是一种绿色高效的新型水处理剂,某实验小组制备高铁酸钾流程如下:
已知:高铁酸盐在酸性或中性溶液中快速产生,在碱性溶液中较稳定。下列说法不正确的是
A.操作①和操作②均为过滤
B.步骤Ⅰ中,能将氧化成
C.步骤Ⅰ中,反应物需要过量
D.步骤Ⅱ应体系中,溶解度大于
【答案】D
【解析】略
12.(22-23高一上·全国·课后作业)分别是从海藻灰和智利硝石中提取碘的主要反应:
①
②
下列说法正确的是
A.与在一定条件下可生成
B.碘元素在反应(1)中被还原,在反应(2)中被氧化
C.氧化性:
D.反应①②中生成等量时转移电子数为2:5
【答案】A
【详解】A.与可以发生归中反应生成碘单质,A正确;
B.碘元素在反应①中化合价升高,被氧化,在反应②中化合价降低,被还原,B错误;
C.氧化性的强弱:氧化剂大于氧化产物,所以由反应①可知氧化性:,由反应②可知氧化性:,C错误;
D.反应①中生成1mol转移2mol电子,在反应②中生成1mol转移10mol电子,所以反应①②中生成等量时转移电子数为2:10,D错误;
故选A。
13.(23-24高一上·江苏淮安·期末)亚氯酸钠是一种高效的消毒剂,其制备流程如下:
已知:常温下为黄绿色有毒气体,易溶于水。体积分数大于或其水溶液在温度过高时可能发生爆炸,与碱反应生成和等。
下列说法正确的是
A.制备时,通入空气的目的是将氧化为,增强溶液的酸性
B.逸出后,溶液中含有大量的
C.吸收的过程中为了提高吸收效率,采用高温加热
D.吸收的过程中会有放出
【答案】D
【详解】酸性条件下二氧化硫把氯酸钠还原为二氧化氯,用双氧水、氢氧化钠吸收二氧化氯,二氧化氯被还原为亚氯酸钠。
A.体积分数大于易发生爆炸,制备时,通入空气的目的是稀释,防止爆炸,故A错误;
B.酸性条件下二氧化硫把氯酸钠还原为二氧化氯,二氧化硫被氧化为硫酸钠,逸出后,溶液中含有大量的,故B错误;
C.在温度过高时可能发生爆炸,吸收的过程中不能采用高温加热,故C错误;
D.用双氧水、氢氧化钠吸收二氧化氯,二氧化氯被还原为亚氯酸钠,双氧水被氧化为氧气,吸收的过程中会有放出,故D正确;
答案选D。
14.(23-24高一上·辽宁大连·期末)实验中若皮肤不慎与白磷接触,可用稀溶液冲洗接触部位,其解毒原理包括两个反应:
①(未配平)
②
下列说法正确的是
A.反应①和②中都只是还原剂
B.反应②中被氧化的与还原剂的物质的量之比为
C.用溶液冲洗后,应再用饱和溶液和水冲洗接触部位
D.若有的转化为则理论上反应①和②消耗的分子数之比为
【答案】C
【详解】A.反应②中,部分P元素的化合价由P4中0价升高为H3PO4中+5价,部分P元素化合价由P4中0价降低为中Cu3P中-3价,P4既作还原剂又作氧化剂,且CuSO4也是氧化剂,故A错误;
B.由电子守恒可知,60mol CuSO4氧化的P4为=3mol,11mol 白磷中作还原剂的是6mol,所以反应②中被CuSO4氧化的P4与还原剂的物质的量之比为1:2,故B错误;
C.NaHCO3溶液具有弱碱性,用CuSO4溶液冲洗后,应再用饱和NaHCO3溶液和水冲洗接触部位,故C正确;
D.由题意可知,反应②中白磷转化为磷化亚铜和磷酸,由白磷反应完全且转化为磷酸的转化率是80%可知,反应后磷化亚铜和磷酸的物质的量之比为20%:80%═1:4,设反应生成磷化亚铜的物质的量为5mol,则反应生成磷酸的物质的量为20mol,由方程式可知,反应②生成5mol磷化亚铜的同时生成6mol磷酸,反应消耗白磷的物质的量为11mol×;反应①生成磷酸的物质的量为20mol-6mol═14mol,反应消耗白磷的物质的量为14mol×,则理论上反应①和②消耗白磷的物质的量之比为14mol×:11mol×═14:11,故D错误;
故选C。
15.(23-24高一上·湖南永州·期末)向1 LFeI2溶液中不断缓慢通入Cl2,溶液中含碘微粒I-、I2、的物质的量随的变化如图所示。已知:,忽略卤素单质与水的反应。下列说法中不正确的是
A.图中c线表示的物质的量随的变化
B.的值在1~1.5间,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+
C.时,溶液中的I2与Fe3+的物质的量之比为2:5
D.由图分析可知还原性:I->Fe2+>I2>Cl-
【答案】C
【详解】已知还原性顺序:I->Fe2+,向1 LFeI2溶液中不断通入Cl2,溶液中依次发生:2I-+Cl2=I2+2C1-、2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+、5Cl2+I2+6H2O=2+10C1-+ 12H+,由此分析解答。
A.的值在0~1时,发生反应:2I-+Cl2=I2+2C1-;在1~1.5时,发生反应:2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+,在1.5~6.5时,发生反应:5Cl2+I2+6H2O=2+10C1-+ 12H+,故图中c点表示的物质的量随的变化,A正确;
B.根据上述分析可知:在的值在1~1.5间,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+,B正确;
C.假设FeI2的物质的量是1 mol,时,2I-+Cl2=I2+2C1-、2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+已经完成,二者共消耗Cl2的物质的量是n(Cl2)=1 mol+0.5 mol=1.5 mol,溶液中又发生反应:5Cl2+I2+6H2O=2+10C1-+ 12H+,该反应消耗Cl2的物质的量是n(Cl2)=4 mol-1.5 mol=2.5 mol,生成1 mol,根据Fe、I元素守恒,可知溶液中I2的物质的量是0.5 mol,Fe3+的物质的量是1 mol,故该溶液中I2与Fe3+的物质的量之比为1:2,C错误;
D.还原剂的还原性大于还原产物的还原性。由选项A分析可知微粒的还原性:I->Fe2+>I2>Cl-,D正确;
故合理选项是C。
16.(23-24高一下·广东广州·期中)硫有多种化合物,如、等,它们对环境均有一定的影响,含硫化合物的综合利用既可以消除污染,又可以带来一定的经济效益。
(1)有学者提出利用、等离子的作用。在常温下将氧化成而实现的回收利用,写出将氧化成反应的离子方程式 。
(2)含有、的硫酸盐混合溶液可用于吸收回收硫单质,其转化关系如图所示。该图示中总反应的化学方程式为 ,其中催化剂是 。
(3)某企业利用下列流程综合处理工厂排放的含的烟气,以减少其对环境造成的污染。“吸收塔”中发生反应的化学方程式为 ,该流程中可循环利用的物质为 (填化学式)。
(4)生产过程中的尾气需要测定的含量符合标准才能排放。已知有V L(已换算成标准状况)尾气,通入足量溶液吸收再加入足量溶液充分反应后(不考虑尾气中其它成分的反应),过滤,洗涤、干燥、称量得到b g沉淀。溶液的作用是 ;尾气中含量(体积分数)的计算式是 (用含V、b的代数式表示)。
【答案】
(1)SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO+4H+
(2)2H2S+O22S+2H2O Fe3+
(3)SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO (NH4)2SO3、NH4HSO3
(4)将SO2氧化为H2SO4
【详解】(1)硫元素的化合价由+4价升高为+6价,的化合价应降低,被还原成,离子方程式为SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO+4H+;
(2)根据转化关系,Fe3+作催化剂,使H2S与氧气发生氧化还原反应,得到S和水,其总反应方程式2H2S+O22S+2H2O;
(3)根据转化关系,吸收塔内通入物质是SO2、(NH4)2SO3,生成物质为NH4HSO3,发生反应有SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3;循环使用物质是 (NH4)2SO3、NH4HSO3;
(4)二氧化硫以还原性为主,过氧化氢表现强氧化性,两者发生SO2+H2O2=H2SO4,加入足量的氯化钡,发生BaCl2+H2SO4=BaSO4↓+2HCl,bg沉淀为BaSO4,根据硫原子守恒,有n(SO2)=n(BaSO4)= =mol,因此SO2含量(体积分数) 。
17.(23-24高一上·广东深圳·期末)是一种重要的杀菌消毒剂,可通过上述制取的精制食盐水通过以下流程制备:
(1)中的化合价为 。
(2)写出“反应步骤中生成的化学方程式 。
(3)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量,发生如下反应:
①配平化学方程式,并用单线桥表示电子转移方向和数目 。
②此吸收反应中,氧化产物是 ,氧化剂与还原剂的个数比为 。
③比较氧化性: (填“>”、“<”或“=”)。
(4)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克的氧化能力。的有效氯含量为 。(计算结果保留两位小数)
【答案】
(1)
(2)
(3) 2∶1 >
(4)1.57
【详解】由制备流程可知,NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2,其中NaClO3是氧化剂,回收产物为NaHSO4,说明生成硫酸氢钠,且产生ClO2,根据电子守恒可知,此反应的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2,二氧化氯、食盐水电解生成、氯气,尾气加入氢氧化钠、过氧化氢吸收生成,溶液结晶干燥得到产品;
(1)在NaClO2中Na为+1价,O为-2价,根据正负化合价的代数和为0,可得Cl的化合价为+3价;
(2)NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2,其中NaClO3是氧化剂,回收产物为NaHSO4,说明生成硫酸氢钠,且产生ClO2,反应中氯化合价由+5变为+4、二氧化硫中硫化合价由+4变为+6,根据电子守恒可知,反应为;
(3)①反应中氯化合价由+4变为+2,得到2个电子,过氧化氢中氧化合价由-1变为0,失去2个电子,则反应为,并用单线桥表示为:。
②过氧化氢中氧化合价由-1变为0,发生氧化反应得到氧化产物是,过氧化氢为还原剂、二氧化氯为氧化剂,氧化剂与还原剂的个数比为2:1。
③氧化剂氧化性大于氧化产物,则氧化性>;
(4)消毒过程中氯均转化为-1价氯,依据电子转移数目相等,,可知的有效氯含量为1.57g。
18.(23-24高一上·陕西咸阳·期末)二氧化碳的捕捉与封存是未来实现低碳经济转型的重要途径。科学家设计出烧碱溶液捕捉法,原理如下图1所示:
(1)该过程中能实现NaOH溶液再生的反应为和 (写一个)。
(2)下列溶液中,也能用作“捕捉”二氧化碳试剂的是_______(填字母)。
A.溶液 B.溶液 C.溶液 D.稀硫酸
(3)Au@蛋黄型空心球催化剂技术实现了封存和能量储存双重效果,其原理如图2所示。制得的甲烷()通过两步法可制取,原理如图3所示。
①已知中H元素为+1价,则空心球催化剂技术中获得的 。
②写出图3总反应的化学方程式,并用双线桥法表示电子转移的方向和数目 。若不考虑过程中原料损失,则1.6g可制得 mol。
【答案】
(1)或
(2)B
(3)1∶2 0.3
【详解】用氢氧化钠溶液吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠、碳酸氢钠的混合液,加入氧化钙,氧化钙和水反应生成氢氧化钙、氢氧化钙再和碳酸钠反应生成氢氧化钠和碳酸钙,氢氧化钙和碳酸氢钠反应生成氢氧化钠、碳酸钙,过滤出碳酸钙,溶液中的氢氧化钠再用于吸收二氧化碳,碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳。
(1)该过程中能实现NaOH溶液再生,反应为和、。
(2)A.二氧化碳和溶液不反应,不能用溶液“捕捉”二氧化碳,故不选A;
B.溶液和二氧化碳反应生成碳酸氢钠,能用溶液“捕捉”二氧化碳,故选B;
C.溶液和二氧化碳不反应,不能用溶液“捕捉”二氧化碳,故不选C;
D.稀硫酸和二氧化碳不反应,不能用稀硫酸“捕捉”二氧化碳,故不选D;
选B。
(3)①碳元素化合价由+4降低为-4,氧元素化合价由-2价升高为0价,根据得失电子守恒,则空心球催化剂技术中获得的1:2。
②根据图示,图3中甲烷和水反应生成一氧化碳和氢气,总反应的化学方程式为 ,碳元素化合价由-4升高为+2、元素化合价由+1降低为0,用双线桥法表示电子转移的方向和数目为。1.6g的物质的量为0.1mol,根据方程式,1.6g可制得0.3mol。
19.(22-23高一上·山西晋城·期末)回答下列问题:
(1)实验室制备氧气可以用加热高锰酸钾的方法实现,其发生的反应为,其中还原产物是 (填化学式,下同),该反应每生成时转移 电子。
(2)反应方程式:中还原剂是 ,氧化产物是 。
(3)下面三个方法都可以用来制氯气:
①
②
③
根据以上三个反应,回答下列有关问题:
I.反应②的离子方程式为 。
II.已知反应④:,该反应也能制得氯气。提示:反应条件越简单反应越容易发生,说明性质越强烈。则、、三种物质氧化性由强到弱的顺序为 。
III.配平化学方程式 ,。
【答案】
(1)、 0.4
(2)
(3)
【详解】(1)反应2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑, KMnO4中锰元素的化合价降低,生成K2MnO4和MnO2,故还原产物是K2MnO4、MnO2,且KMnO4中氧元素由-2价化合价升高,生成O2与转移电子的关系,所以该反应每生成0.1molO2时转移0.4mol电子,故答案为:K2MnO4、MnO2;0.4。
(2)K2Cr2O7+14HCl2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O,HCl中氯元素化合价从-1价升高到0价,故还原剂是HCl,氧化产物是Cl2,故答案为:HCl;Cl2;
(3)I:KClO3+6HCl(浓)=3Cl2↑+KCl+3H2O反应中,KClO3、HCl和KCl均是易溶性的强电解质,拆分为离子,其它写成分子,改写为离子方程式为+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O,故答案为:+6H++5Cl-=3Cl2↑+3H2O;
Ⅱ:根据反应①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O、③2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O、④4HCl+O22Cl2+2H2O(g)可知,③不需要条件,①的反应条件是加热,④的反应条件是加热和催化剂,反应条件越少的氧化还原反应越容易发生,越容易发生的氧化还原反应氧化剂的氧化性越强,所以氧化性强弱为KMnO4>MnO2>O2,故答案为:KMnO4>MnO2>O2。
Ⅲ:反应中Mn元素化合价从+7价降低到+2价,得到5个电子,氮元素化合价从+3价升高到+5价,失去2个电子,依据电子得失守恒和原子守恒可知配平后的方程式为2KMnO4+5KNO2+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+5KNO3+3H2O。
20.(23-24高一上·上海闵行·期末)高铁酸钾是化工生产中重要的氧化剂和水处理制。微溶于溶液,在0℃至5℃碱性溶液中较稳定,在酸性或中性溶液中快速产生。
(1)在处理污水时,与水体中的 物质反应生成。(选填“氧化性”或“还原性”)
(2)再水解生成胶体,起到吸附絮凝作用。这与胶体的 有关。
A.丁达尔现象 B.电泳 C.聚沉 D.布朗运动
(3)干法制备高铁酸钾:
第一步:
第二步:。
①第一步反应的氧化产物为 、 ,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
②运用所学知识解释第二步反应能发生的原因 。
(4)湿法制备:(该反应放热)。某小组采用如下装置(部分装置略)制备高铁酸钾。
①仪器a若换为 (填写仪器名称),则能平衡压强,有利于液体顺利滴下。
②装置B中饱和食盐水的作用是 。
③装置C中溶液过量的目的是 。有同学提出,装置C存在一定缺陷。改进的措施是 。
④装置D的作用是 。
⑤实验完毕后,对C装置中混合液进行 ,即可得到。
A.蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、低温干燥
B.蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、高温干燥
C.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥
D.蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、高温干燥
⑥若向装置D中通入一定量氯气,恰好完全反应。生成物中若含有三种含氧元素的离子,其中、,两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。则参与反应的的物质的量为 mol。
【答案】
(1)还原性
(2)C
(3) O2 5:3 高铁酸钾在该温度下的溶解度小于高铁酸钠
(4)分液漏斗 除去Cl2中混有的HCl气体 微溶于KOH溶液,在碱性溶液中较稳定 将装置C置于冰水浴中 吸收多余的氯气,防止污染空气 C l0
【详解】本实验制备高铁酸钾,其原理是2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,因此有装置A的作用是制备氯气,氯气中混有HCl和水蒸气,HCl能与NaOH溶液反应,因此装置B的作用是除去氯气中的HCl,装置C制备高铁酸钾,氯气有毒,需要尾气处理,防止污染空气,即装置D作用是吸收多余氯气,据此分析。
(1)在处理污水时转化为,Fe元素化合价下降,被还原,则与水体中的还原性物质反应。
(2)再水解生成胶体,起到吸附絮凝作用。这与胶体的聚沉有关,故选C。
(3)①第一步反应中O元素既由-1价上升到0价,又由-1价下降到-2价,同时Fe元素由+2价上升到+6价,氧化产物为、O2,氧化剂为Na2O2,还原剂为FeSO4和Na2O2,氧化剂和还原剂的物质的量之比为:5:3;
②高铁酸钾从高铁酸钠溶液中析出,说明高铁酸钾在该温度下的溶解度小于高铁酸钠,第二步反应能发生的原因是:高铁酸钾在该温度下的溶解度小于高铁酸钠。
(4)①仪器a若换为分液漏斗;
②装置B中饱和食盐水的作用是除去Cl2中混有的HCl气体;
③在强碱性溶液中较稳定,装置C中溶液过量的目的是微溶于KOH溶液,在碱性溶液中较稳定;在0℃至5℃碱性溶液中较稳定,为了防止其分解,可将装置C置于冰水浴中;
④装置D的作用是吸收多余的氯气,防止污染空气;
⑤在0℃至5℃时较稳定,实验完毕后,对C装置中混合液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥,故选C;
⑥从图中可知,最终生成的ClO-和ClO的物质的量分别为2mol和1mol,说明Cl2转化为ClO-和共失去了7mol电子,则有7molCl-生成,再结合原子守恒可得化学方程式为
10NaOH+5Cl2=7NaCl+2NaClO+NaClO3+5H2O,参与反应的NaOH的物质的量为l0mol。
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