内容正文:
重难点05氧化还原反应的概念、规律及应用
考点
三年考情分析
2025考向预测
氧化还原反应
2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷
氧化还原反应一直是高考的重点考查范围,既有单纯的氧化还原反应基本概念与规律的考查,也有工业生产中氧化还原反应相关知识的考查,从命题趋势来看,2025年高考还会延续选择题方面的考查是,在化工流程和实验中还会是考查的重点。
【思维导图】
【高分技巧】
1.相关概念之间的关系
(1)氧化还原反应有关概念之间的相互关系。
2.常考氧化剂(还原产物)与还原剂(氧化产物)
(1)氧化剂及还原产物。
氧化剂
Cr2O或CrO
ClO-
ClO
H2O2
O3
MnO
还原产物
Cr3+
Cl-
Cl-
H2O
O2
Mn2+(H+)、MnO2(中性)、MnO(OH-)
(2)还原剂及氧化产物。
还原剂
H2SO3、SO2、SO
H2O2
S2O或S2O
H2C2O4或C2O
AsO
CN-
氧化产物
SO
O2
SO
CO2
AsO
N2、CO2
3.盘点易错点,突破“7误区”
(1)同一元素价态越高氧化性不一定越强,如受物质稳定性的影响,HClO的氧化性大于HClO4的氧化性。
(2)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,如一些自身的歧化反应。
(3)得电子难的物质不一定易失电子,如第ⅣA族的碳(C)和稀有气体。
(4)元素由化合态变为游离态不一定被氧化,也可能被还原,如Fe2+→Fe。
(5)有单质参与的反应不一定是氧化还原反应,如同素异形体之间的转化:3O22O3。
(6)具有氧化性的物质和具有还原性的物质不一定能发生反应,如浓H2SO4不能氧化SO2,KMnO4不能氧化H2。
(7)最高价只有氧化性,最低价只有还原性,中间价态既有氧化性又具有还原性。
4.明确常考物质元素的化合价
CuFeS2:Cu(+2)、Fe(+2)、S(-2)
K2FeO4:Fe(+6)
Li2NH:N(-3)
LiNH2:N(-3)
H2C2O4:C(+3)
HCN:C(+2)、N(-3)
CuH:Cu(+1)、H(-1)
H3AsO4:As(+5)
N2H4:N(-2)
HNO2:N(+3)
Na2S2O3:S(+2)
Na2S2O5:S(+4)
5.氧化还原反应规律及其应用
(1)电子守恒规律:
氧化剂得电子物质的量=还原剂失电子物质的量。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
如某氧化还原反应中反应物和生成物共有6种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3为反应物,则该氧化还原反应中还原剂是 FeSO4,还原产物是 NO。当有1 mol HNO3被还原,转移 3mol电子,消耗还原剂 3mol。
(2)价态规律:
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
元素处于最高价,只有氧化性;元素处于最低价,只有还原性;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性。如Fe3+、Cu2+只有氧化性,S2-、I-只有还原性,Cl2、Fe2+既有氧化性又有还原性。物质若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。如HCl,既有氧化性(由氢元素表现出的性质),又有还原性(由氯元素表现出的性质)。
(3)强弱规律:
较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物,即“由强生弱”。如根据反应Cl2+S2-===S↓+2Cl-,可以确定氧化性 Cl2> S,还原性 S2-> Cl-。
(4)先后规律:在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种还原剂(氧化剂),加入同种氧化剂(还原剂),则还原性(氧化性)强的物质首先被氧化(被还原)。如FeBr2溶液中通入少量Cl2,因为还原性 Fe2+> Br-,所以 Fe2+先被Cl2氧化;在含有Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉,因为氧化性 Fe3+> Cu2+,因此铁粉先与 Fe3+反应。
(5)歧化反应规律:“中间价→高价+低价”。
某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。如Cl2与NaOH溶液反应为歧化反应,反应中1 mol Cl2反应时转移电子数为 NA。具有多种价态的元素(如Cl、S、N、P等)均可发生歧化反应。
(6)价态归中规律:
①同种元素的高价态氧化低价态的时候,遵循的规律可简单概括为:“高到高,低到低,只靠拢,不交叉”。如在反应H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2+2H2O中,氧化产物是 S,还原产物是 SO2,1 mol H2S反应时转移电子数是 2NA。
②同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应;当存在中间价态时,同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应,若无中间价态则不能反应。如浓硫酸和SO2不能反应。
6.氧化性、还原性强弱判断
方法一:依据反应原理判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
可总结为比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
方法二:根据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断。
(2)根据金属活动性顺序判断。
(3)根据非金属活动性顺序判断。
方法三:依据电化学原理判断
(1)原电池: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)电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。
方法四:某些氧化剂的氧化性或还原剂的还原性与下列因素有关
①温度:如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
②浓度:如浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。
③酸碱性:如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
7.氧化还原反应方程式的配平
A.配平步骤
(1)标变价:标明反应前后变价元素的化合价
(2)列得失:列出化合价的变化值
(3)求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等
(4)配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,观察法配平其它物质的化学计量数
(5)查守恒:检查是否满足质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒
B.氧化还原反应方程式的配平类型
(1)全变从左边配
氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从反应物着手配平。如+HO3(浓)―→O2↑+O2↑+H2O,要使得失电子数守恒,必为+4HO3(浓),再配平右边物质的化学计量数。
(2)自变从右边配
自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。如+KOH(热、浓)―→K2+K2O3+H2O,要使得失电子数守恒,必有2K2+K2O3,再配平其他物质的化学计量数。
(3)缺项配平法
首先明确缺项物质所含元素化合价反应前后未变。否则无法配平。所以先配平含变价元素物质的化学计量数,再根据质量守恒定律确定缺项物质的化学式和化学计量数。缺项物质一般为酸、碱、水,常见的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。
8.氧化还原反应计算的思维流程
对于多步连续进行的氧化还原反应,若中间各步过程无损耗,可以不写出化学方程式,不追究中间反应历程,只要物质的始态和终态,根据得失电子进行整体思维,可迅速得到正确结果。
(建议用时:40分钟)
考向01 氧化还原反应的基本概念
1.(2025·江苏盐城·模拟)反应可制备高效消毒剂。对于该反应,下列说法正确的是
A.是氧化剂 B.被氧化
C.是还原产物 D.当转移1mol电子时,该反应生成1mol
2.(2025·江苏南通·模拟)在酸性条件下,黄铁矿()催化氧化的反应方程式为实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是
A.该反应消耗转移电子
B.反应Ⅱ的氧化剂是
C.反应Ⅲ是氧化还原反应
D.反应I的离子方程式为
3.(2025·江苏扬州·模拟)氰化物浓度较低时,可在碱性条件下用H2O2或Cl2将其转化为N2;浓度较高时,可加入HCN、Fe和K2CO3溶液反应生成K4[Fe(CN)6]溶液。下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.H2O2具有还原性,可用于处理含氰废水
B.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
C.FeCl3溶液显酸性,可用于刻蚀覆铜板
D.NaHCO3受热易分解,可用于治疗胃酸过多
4.(2025·江苏无锡·模拟)利用H2S废气制取单质硫有两种途径如图所示,下列说法正确的是
A.SO2是H2S转化为S反应中的催化剂
B.每生成32gS,理论上消耗1molFe2(SO4)3
C.两种途径中所涉及的反应均为氧化还原反应
D.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)的ΔS>0
5.(2025高三·全国·专题练习)饮用水中的对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中的浓度,某饮用水研究人员指出,在碱性条件下用铝粉将还原为N2,其化学方程式为:10Al+6NaNO3+4NaOH=10NaAlO2+3N2↑+2H2O。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.反应中铝元素的化合价升高,被还原
B.若有10mol铝原子参与反应,则转移的电子总数为30
C.用双线桥表示的电子转移为:
D.可以用单线桥将电子转移表示为
考向02 氧化还原反应的规律及应用
6.(2025·江苏·模拟)室温下,根据下列卤素单质及其化合物的实验过程及现象,能验证相应实验结论的是
选项
实验过程及现象
实验结论
A
向溶液中通入,有白色沉淀产生
酸性:
B
向溶液中先滴加4滴溶液,出现白色沉淀,再滴加4滴溶液,出现黄色沉淀
溶度积常数:
C
用pH计分别测定溶液和溶液pH,溶液pH大
结合能力:
D
向溶液中加入碘单质,有黄绿色气体产生
氧化性:
A.A B.B C.C D.D
7.(2025·江苏连云港·模拟)下列根据操作和现象或目的所得出的结论正确的是
选项
操作
现象或目的
结论
A
工业上,将浸泡在饱和溶液中
将转化为
B
向溶液中滴入
有白色沉淀
结合能力比强
C
向中滴入浓盐酸
有黄绿色气体
具有还原性
D
向鸡蛋白溶液中滴入溶液
有白色沉淀
蛋白质发生盐析
A.A B.B C.C D.D
8.(2025·江苏·检测)铼(Re)及其化合物应用较为广泛,已知铼可以发生如下反应:
下列说法正确的是
A.Re和Mn位于同一副族,化学性质相似,因此可推测高铼酸具有较强的氧化性
B.与Re反应时生成的大量气泡可能是将水氧化为
C.Re与浓硝酸反应会发生钝化
D.可能会被Mg还原为等化合物
9.(2025·江苏·检测)磷酸的结构如图所示,则下列有关磷酸的说法错误的是
A.磷酸是三元酸
B.可通过比较磷酸和盐酸的酸性强弱来比较P、Cl的非金属性强弱
C.与足量水反应可能生成磷酸
D.磷酸的氧化性弱于硝酸
10.(2025·江苏·模拟)下列实验操作,现象与结论匹配的是
选项
操作
现象
结论
A
将缠绕铜丝灼烧后反复插入盛有乙醇的试管中,然后滴入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
乙醇催化氧化生成乙醛
B
向溶液中滴加溶液
有白色沉淀生成
溶液中结合的能力比强
C
向含的溶液中通入,再滴加淀粉溶液
溶液变蓝色
还原性:
D
取一定量未知液于试管中,滴入氢氧化钠溶液并加热,试管口放置湿润红色石蕊试纸
试纸变蓝
说明溶液中含有铵盐
A.A B.B C.C D.D
考向03 氧化性、还原性强弱判断
11.(2025·江苏苏州·模拟预测)实验是科学探究的重要手段。下列实验装置或操作,现象和结论均正确的是
序号
A
B
实验装置或操作
现象
白磷先燃烧起来,红磷后燃烧
长颈漏斗中出现一段稳定的水柱
结论
白磷的着火点比红磷低
装置气密性良好
序号
C
D
实验装置或操作
现象
左边试管中产生黄绿色气体,右边试管中溶液变黄色
锥形瓶中产生大量气泡,烧杯中出现白色胶状物
结论
氧化性:
非金属性:
A.A B.B C.C D.D
12.(2025·江苏·开学考试)室温下,根据下列实验过程及现象,能验证相应实验结论的是
选项
实验过程及现象
实验结论
A
向Al(OH)3沉淀中分别滴加盐酸和氨水,观察沉淀变化
探究Al(OH)3为两性氢氧化物
B
向2mL0.1mol·L—1Na2S溶液中滴加几滴溴水
振荡,产生淡黄色沉淀
氧化性:Br2>S
C
向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X,出现白色沉淀
气体X一定具有强氧化性
D
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸
滴加KSCN溶液,溶液未出现血红色
食品脱氧剂样品中没有+3价铁
A.A B.B C.C D.D
13.(2025·湖南长沙·阶段练习)从铜阳极泥分铜渣碱浸液中制备TeO2的工艺流程如图所示:
已知:①碱浸液中碲以TeO的形式存在。
②TeO2与氧化铝的性质具有一定的相似性。
下列说法错误的是
A.TeO2中Te的化合价为+4
B.加入的Na2SO3在反应中被氧化
C.根据上述反应可以推知,还原性:S2->TeO>SO
D.为防止产品产率降低,加入硫酸的量不宜过多
14.(2025·江苏·开学考试)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,具有还原性。125℃开始升华,170℃以上开始分解。为探究草酸的性质,进行如下实验:
实验一:向饱和 K2CO3溶液中滴加 2~3 滴草酸溶液,无明显现象
实验二:向硫酸酸化的草酸溶液中加入NaClO3,产生黄绿色气体
实验三:将草酸滴入酸性K2Cr2O7溶液中,溶液由橙色逐渐变成绿色
实验四:加热草酸,产生的气体通过灼热的氧化铜,固体由黑变红 下列说法正确的是
A.实验一说明酸性:H2C2O4<H2CO3
B.实验二中黄绿色气体为 ClO2,说明该条件下 H2C2O4的还原性强于 ClO2
C.实验三中反应的离子方程式:Cr2O+ 3C2O+14H+=2Cr3++6CO2↑+7H2O
D.实验四说明产生的气体中有一定有CO
15.(2025·江苏盐城·模拟)工业生产中除去电石渣浆(含)中的并制取硫酸盐的一种常用流程如下图。下列说法正确的是
A.碱性条件下,氧化性:
B.过程Ⅰ中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
C.过程Ⅱ中,反应的离子方程式为
D.将转化为理论上需要的体积为(标准状况)
考向04 氧化还原反应的配平
16.(2025高三·江苏·模拟)Fe2O3可用作脱除H2S气体的脱硫剂。H2S首先与表面的Fe2O3产生疏松多孔的产物FeS,随着反应的进行,Fe2O3不断减少,产物层不断加厚,可用下图所示。失效的脱硫剂可在氧气中加热重新转化为Fe2O3实现“再生”。
(1)实验表明用Fe2O3脱除纯H2S反应一段时间后,因为产生的S单质将疏松FeS堵塞,反应速率明显减小。Fe2O3与H2S反应的化学方程式为 。
(2)“再生”时,若O2浓度过大、反应温度过高,“再生”后的脱硫剂脱硫效果明显变差的原因可能是 。
17.(2025·江苏·专题练习)含氮污水包括氨氮(NH3、)、亚硝酸盐氮()和硝酸盐氮()等,通常将其中含氮化合物转化为氮气或生物质而去除。一种将厌氧氨氧化与铁氨氧化、铁型反硝化耦合的新型脱氮过程如图所示。已知:铁氨氧化过程中,Fe3+转化为Fe2+;铁型反硝化过程中,Fe2+转化为Fe3+。
(1)过程(ⅰ)的离子方程式为 ,反应不宜在碱性条件下进行的原因是 。
(2)厌氧氨氧化脱氨的机理:N2。新型脱氮过程相比厌氧氨氧化脱氮过程的优点有 。
(3)过量零价纳米铁粉也能实现过程(ⅳ)的转化,写出相应的离子方程式: 。
18.(2025·江苏·检测)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 。
19.(2025·江苏南通·阶段练习)根据信息书写方程式或描述反应过程。
(1)纳米零价铁与Cu/Pd联合作用可去除水体中的硝态氮,其反应机理如图1所示。
①转化为N2或的过程可描述为 。
② 若水体中的与的物质的量之比为1∶1,且含N物质最终均转化为N2,则水体中所发生的总反应的离子方程式为 。
(2)含苯乙烯的废水可采用电解法进行处理,其工作原理如图2所示,已知·OH(羟基自由基)具有很强的氧化性,C8H8被·OH氧化的化学反应方程式为 。
20.(2025·江苏扬州·阶段练习)在酸性条件下,黄铁矿(,其中S为~1价)催化氧化的反应转化如图所示。
总反应:
(1)分别写出反应Ⅰ、Ⅱ的离子方程式:
①反应Ⅰ: 。
②反应Ⅱ: 。
(2)NO在总反应中的作用是 。
考向05 氧化还原反应的计算
21.(2025·江苏南京·模拟预测)向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2 240 mL NO气体(标准状况)。已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。下列说法不正确的是
A.上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1
B.若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为32 g
C.Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O
D.若混合物中含0.1 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,消耗H2SO4的物质的量为0.1 mol
22.(2025·江苏无锡·阶段练习)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如下图所示,下列说法正确的是
A.电解结束后,阴极区溶液pH不变
B.电解时的阳极反应为: 2Cr3+ + 6e−+ 7H2O = + 14H+
C.1.5mol甲苯氧化为0.75mol苯甲醛和0.75mol苯甲酸时,共消耗1.2 mol
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
23.(2025·江苏无锡·阶段练习)下列关于TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH<0的说法正确的是
A.上述反应的ΔS<0
B.上述反应的平衡常数K=
C.及时分离TiCl4可加快反应达到平衡状态
D.上述反应中每生成1molCO,转移电子的数目为2×6.02×1023
24.(2025·江苏南通·开学考试)催化剂M()催化和转化为高附加值产品的反应为:,该催化反应历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.该反应的
B.①→②过程放出能量并形成了键
C.所示的反应机理中,步骤①可理解为中带部分负电荷的C与催化剂M之间发生作用
D.该反应中每消耗,转移电子的数目约为
25.(2025·江苏南通·开学考试)在磁性材料、电化学领域应用广泛,利用钴渣主要含(、FeO)制备的流程如图所示。下列说法正确的是
A.“浸取”后的滤液中主要阳离子有:、、
B.溶液中:
C.“沉钴”时将换成,则制得的纯度降低
D.“煅烧”时每生成1mol反应转移2mol电子
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重难点05氧化还原反应的概念、规律及应用
考点
三年考情分析
2025考向预测
氧化还原反应
2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷
氧化还原反应一直是高考的重点考查范围,既有单纯的氧化还原反应基本概念与规律的考查,也有工业生产中氧化还原反应相关知识的考查,从命题趋势来看,2025年高考还会延续选择题方面的考查是,在化工流程和实验中还会是考查的重点。
【思维导图】
【高分技巧】
1.相关概念之间的关系
(1)氧化还原反应有关概念之间的相互关系。
2.常考氧化剂(还原产物)与还原剂(氧化产物)
(1)氧化剂及还原产物。
氧化剂
Cr2O或CrO
ClO-
ClO
H2O2
O3
MnO
还原产物
Cr3+
Cl-
Cl-
H2O
O2
Mn2+(H+)、MnO2(中性)、MnO(OH-)
(2)还原剂及氧化产物。
还原剂
H2SO3、SO2、SO
H2O2
S2O或S2O
H2C2O4或C2O
AsO
CN-
氧化产物
SO
O2
SO
CO2
AsO
N2、CO2
3.盘点易错点,突破“7误区”
(1)同一元素价态越高氧化性不一定越强,如受物质稳定性的影响,HClO的氧化性大于HClO4的氧化性。
(2)在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,如一些自身的歧化反应。
(3)得电子难的物质不一定易失电子,如第ⅣA族的碳(C)和稀有气体。
(4)元素由化合态变为游离态不一定被氧化,也可能被还原,如Fe2+→Fe。
(5)有单质参与的反应不一定是氧化还原反应,如同素异形体之间的转化:3O22O3。
(6)具有氧化性的物质和具有还原性的物质不一定能发生反应,如浓H2SO4不能氧化SO2,KMnO4不能氧化H2。
(7)最高价只有氧化性,最低价只有还原性,中间价态既有氧化性又具有还原性。
4.明确常考物质元素的化合价
CuFeS2:Cu(+2)、Fe(+2)、S(-2)
K2FeO4:Fe(+6)
Li2NH:N(-3)
LiNH2:N(-3)
H2C2O4:C(+3)
HCN:C(+2)、N(-3)
CuH:Cu(+1)、H(-1)
H3AsO4:As(+5)
N2H4:N(-2)
HNO2:N(+3)
Na2S2O3:S(+2)
Na2S2O5:S(+4)
5.氧化还原反应规律及其应用
(1)电子守恒规律:
氧化剂得电子物质的量=还原剂失电子物质的量。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
如某氧化还原反应中反应物和生成物共有6种:NO、FeSO4、Fe(NO3)3、H2O、HNO3和Fe2(SO4)3。已知HNO3为反应物,则该氧化还原反应中还原剂是 FeSO4,还原产物是 NO。当有1 mol HNO3被还原,转移 3mol电子,消耗还原剂 3mol。
(2)价态规律:
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
元素处于最高价,只有氧化性;元素处于最低价,只有还原性;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性。如Fe3+、Cu2+只有氧化性,S2-、I-只有还原性,Cl2、Fe2+既有氧化性又有还原性。物质若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。如HCl,既有氧化性(由氢元素表现出的性质),又有还原性(由氯元素表现出的性质)。
(3)强弱规律:
较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物,即“由强生弱”。如根据反应Cl2+S2-===S↓+2Cl-,可以确定氧化性 Cl2> S,还原性 S2-> Cl-。
(4)先后规律:在浓度相差不大的溶液中,同时含有几种还原剂(氧化剂),加入同种氧化剂(还原剂),则还原性(氧化性)强的物质首先被氧化(被还原)。如FeBr2溶液中通入少量Cl2,因为还原性 Fe2+> Br-,所以 Fe2+先被Cl2氧化;在含有Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉,因为氧化性 Fe3+> Cu2+,因此铁粉先与 Fe3+反应。
(5)歧化反应规律:“中间价→高价+低价”。
某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。如Cl2与NaOH溶液反应为歧化反应,反应中1 mol Cl2反应时转移电子数为 NA。具有多种价态的元素(如Cl、S、N、P等)均可发生歧化反应。
(6)价态归中规律:
①同种元素的高价态氧化低价态的时候,遵循的规律可简单概括为:“高到高,低到低,只靠拢,不交叉”。如在反应H2S+H2SO4(浓)===S↓+SO2+2H2O中,氧化产物是 S,还原产物是 SO2,1 mol H2S反应时转移电子数是 2NA。
②同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应;当存在中间价态时,同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应,若无中间价态则不能反应。如浓硫酸和SO2不能反应。
6.氧化性、还原性强弱判断
方法一:依据反应原理判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
可总结为比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
方法二:根据“三表”判断
(1)根据元素周期表判断。
(2)根据金属活动性顺序判断。
(3)根据非金属活动性顺序判断。
方法三:依据电化学原理判断
(1)原电池: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)电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。
方法四:某些氧化剂的氧化性或还原剂的还原性与下列因素有关
①温度:如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
②浓度:如浓硝酸的氧化性比稀硝酸的强。
③酸碱性:如KMnO4溶液的氧化性随溶液酸性的增强而增强。
7.氧化还原反应方程式的配平
A.配平步骤
(1)标变价:标明反应前后变价元素的化合价
(2)列得失:列出化合价的变化值
(3)求总数:通过求最小公倍数使化合价升降总数相等
(4)配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数,观察法配平其它物质的化学计量数
(5)查守恒:检查是否满足质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒
B.氧化还原反应方程式的配平类型
(1)全变从左边配
氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从反应物着手配平。如+HO3(浓)―→O2↑+O2↑+H2O,要使得失电子数守恒,必为+4HO3(浓),再配平右边物质的化学计量数。
(2)自变从右边配
自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边着手配平。如+KOH(热、浓)―→K2+K2O3+H2O,要使得失电子数守恒,必有2K2+K2O3,再配平其他物质的化学计量数。
(3)缺项配平法
首先明确缺项物质所含元素化合价反应前后未变。否则无法配平。所以先配平含变价元素物质的化学计量数,再根据质量守恒定律确定缺项物质的化学式和化学计量数。缺项物质一般为酸、碱、水,常见的有H2SO4、HCl、KOH、NaOH、H2O等。
8.氧化还原反应计算的思维流程
对于多步连续进行的氧化还原反应,若中间各步过程无损耗,可以不写出化学方程式,不追究中间反应历程,只要物质的始态和终态,根据得失电子进行整体思维,可迅速得到正确结果。
(建议用时:40分钟)
考向01 氧化还原反应的基本概念
1.(2025·江苏盐城·模拟)反应可制备高效消毒剂。对于该反应,下列说法正确的是
A.是氧化剂 B.被氧化
C.是还原产物 D.当转移1mol电子时,该反应生成1mol
【答案】D
【解析】A.该反应中H2SO4中的元素化合价未发生变化,H2SO4不是氧化剂,A错误;
B.该反应中NaClO3得电子生成ClO2,故NaClO3为氧化剂被还原,B错误;
C.Na2SO3失电子为还原剂被氧化,生成的Na2SO4为氧化产物,C错误;
D.该反应中,生成2molClO2转移2mol电子,当转移1mol电子时,反应生成1molClO2,D正确;
故答案选D。
2.(2025·江苏南通·模拟)在酸性条件下,黄铁矿()催化氧化的反应方程式为实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是
A.该反应消耗转移电子
B.反应Ⅱ的氧化剂是
C.反应Ⅲ是氧化还原反应
D.反应I的离子方程式为
【答案】C
【解析】A.由图可知,O元素由0价下降到-2价,该反应消耗转移电子,故A正确;
B.反应Ⅱ的 Fe3+由+3 价变成+2 价,所以反应Ⅱ的氧化剂是Fe3+,故B正确;
C.反应Ⅲ中无元素化合价变化,所以反应Ⅲ是非氧化还原反应,故 C错误;
D.由图可知: Fe(NO)2+中铁由+2价变+3价,氧气中氧由0价变成−2价,根据得失电子守恒,反应的离子方程式为:,故D正确;
故选C。
3.(2025·江苏扬州·模拟)氰化物浓度较低时,可在碱性条件下用H2O2或Cl2将其转化为N2;浓度较高时,可加入HCN、Fe和K2CO3溶液反应生成K4[Fe(CN)6]溶液。下列物质性质与用途具有对应关系的是
A.H2O2具有还原性,可用于处理含氰废水
B.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
C.FeCl3溶液显酸性,可用于刻蚀覆铜板
D.NaHCO3受热易分解,可用于治疗胃酸过多
【答案】B
【解析】A.H2O2可将氰化物转化为氮气,氰化物中N元素化合价升高,作还原剂,则H2O2在该反应中表现氧化性,A错误;
B.维生素C具有还原性,易被空气中的氧气氧化,保护食品不被氧化,用作食品抗氧化剂,B正确;
C.FeCl3能与Cu生成可溶性氯化铜,表现出较强氧化性,可用于蚀刻印刷电路板,与FeCl3溶液显酸性无关,C错误;
D.NaHCO3性质不稳定,受热易发生分解反应生成CO2,CO2能使面团松软多孔,可用作食品膨松剂,D正确;
故选:C。
4.(2025·江苏无锡·模拟)利用H2S废气制取单质硫有两种途径如图所示,下列说法正确的是
A.SO2是H2S转化为S反应中的催化剂
B.每生成32gS,理论上消耗1molFe2(SO4)3
C.两种途径中所涉及的反应均为氧化还原反应
D.2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)的ΔS>0
【答案】B
【解析】A.SO2和H2S转化为S的反应方程式为,SO2中S的化合价降低,作为氧化剂,A错误;
B.由ZnS与Fe2(SO4)3得到S的化学方程式为,每生成32gS,即1mol S时,理论上消耗1molFe2(SO4)3,B正确;
C.由H2S与ZnO得到ZnS的反应中,化合价未发生变化,为非氧化还原反应,C错误;
D.由2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)可知,该反应为气体分子数减少的反应,为熵减的反应,故ΔS<0,D错误;
故选B。
5.(2025高三·全国·专题练习)饮用水中的对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中的浓度,某饮用水研究人员指出,在碱性条件下用铝粉将还原为N2,其化学方程式为:10Al+6NaNO3+4NaOH=10NaAlO2+3N2↑+2H2O。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.反应中铝元素的化合价升高,被还原
B.若有10mol铝原子参与反应,则转移的电子总数为30
C.用双线桥表示的电子转移为:
D.可以用单线桥将电子转移表示为
【答案】C
【解析】A.由化学方程式可知,铝元素的化合价升高,被氧化,A项错误;
B.10 mol铝原子参加反应转移电子为10 mol× 3=30 mol,数目为30NA,B项错误;
C.用双线桥法表示的电子转移如下:,C项正确;
D.单线桥上应标注电子总数,并且不注明得失,D项错误。
故选C。
考向02 氧化还原反应的规律及应用
6.(2025·江苏·模拟)室温下,根据下列卤素单质及其化合物的实验过程及现象,能验证相应实验结论的是
选项
实验过程及现象
实验结论
A
向溶液中通入,有白色沉淀产生
酸性:
B
向溶液中先滴加4滴溶液,出现白色沉淀,再滴加4滴溶液,出现黄色沉淀
溶度积常数:
C
用pH计分别测定溶液和溶液pH,溶液pH大
结合能力:
D
向溶液中加入碘单质,有黄绿色气体产生
氧化性:
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【解析】A.向溶液中通入,有白色沉淀产生,两者反应生成碳酸钙沉淀,可能是因为碳酸钙的溶解度较小导致,不能据此证明酸性,故A错误;
B.由试剂用量可知,硝酸银溶液过量,滴入的KI溶液与过量的硝酸银反应生成AgI,不能说明氯化银转化为碘化银,因此不能证明溶度积常数大小,故B错误;
C. 等浓度的和,的pH值大,说明的水解程度大于,则结合能力:,故C正确;
D.向溶液中加入碘单质,有黄绿色气体(Cl2)产生,反应过程中为氧化剂,Cl2为氧化产物,说明的氧化性大于Cl2,故D错误;
故选:C。
7.(2025·江苏连云港·模拟)下列根据操作和现象或目的所得出的结论正确的是
选项
操作
现象或目的
结论
A
工业上,将浸泡在饱和溶液中
将转化为
B
向溶液中滴入
有白色沉淀
结合能力比强
C
向中滴入浓盐酸
有黄绿色气体
具有还原性
D
向鸡蛋白溶液中滴入溶液
有白色沉淀
蛋白质发生盐析
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.BaSO4在水中存在沉淀溶解平衡,。当向水中加入Na2CO3溶液时,若c(Ba2+)·c() ≥Ksp(BaCO3)时,就会产生一部分BaCO3沉淀,促使BaSO4溶解,最终达到平衡时一部分BaSO4转化为BaCO3沉淀。这与二者的溶解度的大小无关,A错误;
B.向溶液中滴入,有白色沉淀,利用强酸制弱酸,可以说明结合能力比强,B正确;
C.有黄绿色气体,说明氯离子被氧化成氯气,PbO2具有氧化性,C错误;
D.HgCl2溶液能使蛋白质变性,结论不合理,D错误;
故选B。
8.(2025·江苏·检测)铼(Re)及其化合物应用较为广泛,已知铼可以发生如下反应:
下列说法正确的是
A.Re和Mn位于同一副族,化学性质相似,因此可推测高铼酸具有较强的氧化性
B.与Re反应时生成的大量气泡可能是将水氧化为
C.Re与浓硝酸反应会发生钝化
D.可能会被Mg还原为等化合物
【答案】D
【解析】A.Re和Mn位于同一副族,化学性质相似,由以上两个反应可知的氧化性比还要弱,因此可推测高铼酸不一定具有较强的氧化性,故A错误;
B.与Re反应时生成的大量气泡可能是将氧化为,故B错误;
C.Re与浓硝酸会发生反应,生成、H2O、NO2,故C错误;
D.中Re化合价为+7,处于最高价,只具有氧化性,Mg具有还原性,它们之间会发生氧化还原反应,可能会被Mg还原为等化合物,故D正确;
故选D。
9.(2025·江苏·检测)磷酸的结构如图所示,则下列有关磷酸的说法错误的是
A.磷酸是三元酸
B.可通过比较磷酸和盐酸的酸性强弱来比较P、Cl的非金属性强弱
C.与足量水反应可能生成磷酸
D.磷酸的氧化性弱于硝酸
【答案】B
【解析】A. 磷酸是一种三元酸,因为它有三个可以离解的氢原子,故A正确;
B. 可通过比较磷酸和盐酸的酸性强弱来比较P、Cl的非金属性强弱,酸性强弱主要与分子结构和电负性有关,而不能直接用于比较元素的非金属性强弱。磷酸和盐酸的酸性强弱不能直接反映P和Cl的非金属性强弱,故B错误;
C. P₂O₅与足量水反应可能生成磷酸,方程式如下: ,故C正确;
D. 磷酸的氧化性弱于硝酸,硝酸(HNO₃)是一种强氧化剂,而磷酸(H₃PO₄)的氧化性较弱,故D正确;
综上,正确答案为B。
10.(2025·江苏·模拟)下列实验操作,现象与结论匹配的是
选项
操作
现象
结论
A
将缠绕铜丝灼烧后反复插入盛有乙醇的试管中,然后滴入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
乙醇催化氧化生成乙醛
B
向溶液中滴加溶液
有白色沉淀生成
溶液中结合的能力比强
C
向含的溶液中通入,再滴加淀粉溶液
溶液变蓝色
还原性:
D
取一定量未知液于试管中,滴入氢氧化钠溶液并加热,试管口放置湿润红色石蕊试纸
试纸变蓝
说明溶液中含有铵盐
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.乙醇也能使酸性高锰酸钾褪色,故A错误;
B.偏铝酸根结合亚硫酸氢根电离出的氢离子而转化为氢氧化铝,说明偏铝酸根结合氢离子能力比亚硫酸根强,故B正确;
C.0.1mol亚铁离子只能消耗0.05molCl2同样也会导致碘离子部分被氧化,因此Cl2的量偏多,无法得出结论,故C错误;
D.如果试管中是氨水也会有同样的结果,不能说明该溶液一定是铵盐,故D错误;
故选B。
考向03 氧化性、还原性强弱判断
11.(2025·江苏苏州·模拟预测)实验是科学探究的重要手段。下列实验装置或操作,现象和结论均正确的是
序号
A
B
实验装置或操作
现象
白磷先燃烧起来,红磷后燃烧
长颈漏斗中出现一段稳定的水柱
结论
白磷的着火点比红磷低
装置气密性良好
序号
C
D
实验装置或操作
现象
左边试管中产生黄绿色气体,右边试管中溶液变黄色
锥形瓶中产生大量气泡,烧杯中出现白色胶状物
结论
氧化性:
非金属性:
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.白磷容易自燃,着火点低,红磷相对稳定,故应该将红磷放在更靠近火焰处,A错误;
B.关闭止水夹,向长颈漏斗中注水直到浸没导管口,长颈漏斗中出现一段稳定的水柱,说明装置气密性良好,B正确;
C.浓盐酸和高锰酸钾反应产生Cl2,左边试管中产生黄绿色气体,Cl2可以氧化Fe2+,也可以氧化Br-,最终溶液都可以呈黄色,无法判断Cl2、Fe3+的氧化性强弱,C错误;
D.比较元素非金属性强弱时,可通过比较各元素的最高价含氧酸的酸性强弱,实验中稀H2SO3应该替换成稀H2SO4,D错误;
故选B。
12.(2025·江苏·开学考试)室温下,根据下列实验过程及现象,能验证相应实验结论的是
选项
实验过程及现象
实验结论
A
向Al(OH)3沉淀中分别滴加盐酸和氨水,观察沉淀变化
探究Al(OH)3为两性氢氧化物
B
向2mL0.1mol·L—1Na2S溶液中滴加几滴溴水
振荡,产生淡黄色沉淀
氧化性:Br2>S
C
向溶有SO2的BaCl2溶液中通入气体X,出现白色沉淀
气体X一定具有强氧化性
D
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸
滴加KSCN溶液,溶液未出现血红色
食品脱氧剂样品中没有+3价铁
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.向Al(OH)3沉淀中滴加盐酸,沉淀溶解,滴加氨水,Al(OH)3沉淀不能溶解,不能探究Al(OH)3为两性氢氧化物,故A错误;
B.将溴水滴入Na2S溶液中,发生氧化还原反应,生成的淡黄色沉淀为S,根据氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氧化性:Br2>S,故B正确;
C.气体X不一定具有氧化性,若X为NH3,NH3与SO2在溶液中反应生成亚硫酸铵,进而生成亚硫酸钡白色沉淀,故C错误;
D.将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加KSCN溶液,虽然溶液颜色无变化,但并不能说明该样品中无+3价铁,可能是铁粉表面的氧化铁与盐酸反应生成的Fe3+被Fe还原,故D错误;
故选B。
13.(2025·湖南长沙·阶段练习)从铜阳极泥分铜渣碱浸液中制备TeO2的工艺流程如图所示:
已知:①碱浸液中碲以TeO的形式存在。
②TeO2与氧化铝的性质具有一定的相似性。
下列说法错误的是
A.TeO2中Te的化合价为+4
B.加入的Na2SO3在反应中被氧化
C.根据上述反应可以推知,还原性:S2->TeO>SO
D.为防止产品产率降低,加入硫酸的量不宜过多
【答案】C
【分析】碱浸液中碲以TeO,加入Na2SO3,得到TeO,Te元素化合价降低,Na2SO3作还原剂,再加入Na2S将Cu2+沉淀,滤液中含有TeO,加入稀硫酸调节pH,发生反应TeO+2H+=TeO2+H2O,得到TeO2。
【解析】A.TeO2中O是-2价,Te的化合价为+4,A正确;
B.加入Na2SO3,得到TeO,Te元素化合价降低,Na2SO3作还原剂,被氧化,B正确;
C.加入Na2S将Cu2+沉淀,没有体现其还原性,C错误;
D.TeO2与氧化铝的性质具有一定的相似性,既能与酸反应,也能与碱反应,所以为防止产品产率降低,加入硫酸的量不宜过多,D正确;
答案选C。
14.(2025·江苏·开学考试)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,具有还原性。125℃开始升华,170℃以上开始分解。为探究草酸的性质,进行如下实验:
实验一:向饱和 K2CO3溶液中滴加 2~3 滴草酸溶液,无明显现象
实验二:向硫酸酸化的草酸溶液中加入NaClO3,产生黄绿色气体
实验三:将草酸滴入酸性K2Cr2O7溶液中,溶液由橙色逐渐变成绿色
实验四:加热草酸,产生的气体通过灼热的氧化铜,固体由黑变红 下列说法正确的是
A.实验一说明酸性:H2C2O4<H2CO3
B.实验二中黄绿色气体为 ClO2,说明该条件下 H2C2O4的还原性强于 ClO2
C.实验三中反应的离子方程式:Cr2O+ 3C2O+14H+=2Cr3++6CO2↑+7H2O
D.实验四说明产生的气体中有一定有CO
【答案】B
【解析】A.向饱和 K2CO3 溶液中滴加 2~3 滴草酸溶液,由于草酸的量少,草酸只与碳酸根离子反应生成碳酸氢根离子,不能生成二氧化碳,如要比较酸性H2C2O4和H2CO3的酸性强弱,向饱和 K2CO3 溶液中滴加草酸需过量,A错误;
B.向硫酸酸化的草酸溶液中加入NaClO3,产生黄绿色气体ClO2,氯元素化合价降低,反应中NaClO3为氧化剂,ClO2为还原产物,H2C2O4为还原剂,还原剂的还原性大于还原产物,故该条件下 H2C2O4 的还原性强于ClO2,B正确;
C.将草酸滴入酸性K2Cr2O7 溶液中,溶液由橙色逐渐变成绿色,说明二者发生氧化还原反应生成Cr3+,反应的离子方程式为:3H2C2O4 + Cr2O+8H+=2Cr3++6CO2↑+7H2O,C错误;
D.草酸具有还原性,草酸受热产生的气体中可能含有草酸气体,氧化铜也可能被草酸还原为铜单质。加热草酸,产生的气体通过灼热的氧化铜,固体由黑变红,还原氧化铜的一一定是CO,D错误;
故选B。
15.(2025·江苏盐城·模拟)工业生产中除去电石渣浆(含)中的并制取硫酸盐的一种常用流程如下图。下列说法正确的是
A.碱性条件下,氧化性:
B.过程Ⅰ中氧化剂和还原剂的物质的量之比为
C.过程Ⅱ中,反应的离子方程式为
D.将转化为理论上需要的体积为(标准状况)
【答案】C
【分析】由流程可知,CaO与硫酸锰反应生成Mn(OH)2,通入氧气生成,过程Ⅰ中反应的离子方程式为2Mn(OH)2+O2+4OH-=2+4H2O;与S2-反应生,进而与氧气反应生成,过程Ⅱ中反应的离子方程式为4+2S2-+9H2O═+4Mn(OH)2↓+10OH-,以此解答该题。
【解析】A.由分析可知,碱性条件下,O2能将Mn(OH)2氧化为,能将S2-氧化为,故氧化性:,A错误;
B.由分析可知,过程Ⅰ中反应的离子方程式为2Mn(OH)2+O2+4OH-=2+4H2O,故过程Ⅰ中氧化剂O2和还原剂Mn(OH)2的物质的量之比为,B错误;
C.由分析可知,过程Ⅱ中,反应的离子方程式为,C正确;
D.根据得失电子守恒1mol×8=n(O2)×4,n(O2)=2mol,将1molS2-转化为理论上需要O2的体积2mol×22.4L/mol=44.8L,D错误;
故答案为:C。
考向04 氧化还原反应的配平
16.(2025高三·江苏·模拟)Fe2O3可用作脱除H2S气体的脱硫剂。H2S首先与表面的Fe2O3产生疏松多孔的产物FeS,随着反应的进行,Fe2O3不断减少,产物层不断加厚,可用下图所示。失效的脱硫剂可在氧气中加热重新转化为Fe2O3实现“再生”。
(1)实验表明用Fe2O3脱除纯H2S反应一段时间后,因为产生的S单质将疏松FeS堵塞,反应速率明显减小。Fe2O3与H2S反应的化学方程式为 。
(2)“再生”时,若O2浓度过大、反应温度过高,“再生”后的脱硫剂脱硫效果明显变差的原因可能是 。
【答案】(1)Fe2O3+3H2S=2FeS+S+3H2O
(2)部分FeS与O2反应转化为FeSO4[或Fe2(SO4)3]使脱硫剂不再疏松多孔
【解析】(1)Fe2O3与H2S反应产生S单质和FeS,化学方程式为Fe2O3+3H2S=2FeS+S+3H2O;
(2)“再生”时,若O2浓度过大、反应温度过高,部分FeS被O2氧化成FeSO4或Fe2(SO4)3,不能与H2S反应生成疏松多孔的FeS,导致脱硫剂脱硫效果明显变差。
17.(2025·江苏·专题练习)含氮污水包括氨氮(NH3、)、亚硝酸盐氮()和硝酸盐氮()等,通常将其中含氮化合物转化为氮气或生物质而去除。一种将厌氧氨氧化与铁氨氧化、铁型反硝化耦合的新型脱氮过程如图所示。已知:铁氨氧化过程中,Fe3+转化为Fe2+;铁型反硝化过程中,Fe2+转化为Fe3+。
(1)过程(ⅰ)的离子方程式为 ,反应不宜在碱性条件下进行的原因是 。
(2)厌氧氨氧化脱氨的机理:N2。新型脱氮过程相比厌氧氨氧化脱氮过程的优点有 。
(3)过量零价纳米铁粉也能实现过程(ⅳ)的转化,写出相应的离子方程式: 。
【答案】(1) 6Fe3++2H2O+=6Fe2++HNO2+7H+ 碱性条件下,Fe3+易生成Fe(OH)3沉淀;易转化为NH3逸出,影响脱氮效果
(2)新型脱氮过程能将氨氮与硝酸盐氮同时去除,Fe2+与Fe3+可循环使用
(3)5Fe+12H++2=5Fe2++N2↑+6H2O
【分析】已知:铁氨氧化过程中,Fe3+转化为Fe2+;铁型反硝化过程中,Fe2+转化为Fe3+。含氮污水包括氨氮(NH3、)、亚硝酸盐氮()和硝酸盐氮()等,主要是利用氧化还原反应,将含氮化合物转化为氮气或生物质而去除。
【解析】(1)①过程(ⅰ) 为铁氨氧化过程中,Fe3+转化为Fe2+,铵根转化为亚硝酸根,离子方程式为:6Fe3++2H2O+=6Fe2++HNO2+7H+;
②反应不宜在碱性条件下进行的原因是:碱性条件下,Fe3+易生成Fe(OH)3沉淀;易转化为NH3逸出,影响脱氮效果;
(2)新型脱氮过程相比厌氧氨氧化脱氮过程的优点有:新型脱氮过程能将氨氮与硝酸盐氮同时去除,Fe2+与Fe3+可循环使用;
(3)过程(ⅳ)的转化为硝酸根转化为氮气,过量零价纳米铁粉也能实现过程(ⅳ)的转化,离子方程式:5Fe+12H++2=5Fe2++N2↑+6H2O。
18.(2025·江苏·检测)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
【解析】依据题目转化图的信息,可得NaClO氧化NH3的总反应方程式为2NH3+3NaClO=N2+3H2O+3NaCl。
19.(2025·江苏南通·阶段练习)根据信息书写方程式或描述反应过程。
(1)纳米零价铁与Cu/Pd联合作用可去除水体中的硝态氮,其反应机理如图1所示。
①转化为N2或的过程可描述为 。
② 若水体中的与的物质的量之比为1∶1,且含N物质最终均转化为N2,则水体中所发生的总反应的离子方程式为 。
(2)含苯乙烯的废水可采用电解法进行处理,其工作原理如图2所示,已知·OH(羟基自由基)具有很强的氧化性,C8H8被·OH氧化的化学反应方程式为 。
【答案】(1) 在铁表面得到电子被还原为,被吸附在Cu和Pd表面的活性H继续还原为N2或 4Fe+++10H+=4Fe2++N2↑+5H2O
(2)C8H8+40·OH8CO2↑+24H2O
【解析】(1)①由图知,转化为N2或的过程为在铁表面得到电子被还原为,被吸附在Cu和Pd表面的活性H继续还原为N2或;
②由图知,当水体中的与的物质的量之比为1∶1,且含N物质最终均转化为N2时,根据得失电子守恒可知,水体中所发生的总反应的离子方程式为4Fe+++10H+=4Fe2++N2↑+5H2O;
(2)由图知,在M极水得到电子生成氢离子和羟基自由基,羟基自由基和苯乙烯反应生成二氧化碳和水,则C8H8被·OH氧化的化学反应方程式为C8H8+40·OH8CO2↑+24H2O。
20.(2025·江苏扬州·阶段练习)在酸性条件下,黄铁矿(,其中S为~1价)催化氧化的反应转化如图所示。
总反应:
(1)分别写出反应Ⅰ、Ⅱ的离子方程式:
①反应Ⅰ: 。
②反应Ⅱ: 。
(2)NO在总反应中的作用是 。
【答案】(1)
(2)催化剂
【解析】(1)①反应Ⅰ过程中:在酸性条件下,Fe (NO)2+中铁由+2价变成+3价得到铁离子,氧气中氧由0价变成-2价生成NO,结合质量守恒可知,氢离子也参与反应还生成水,根据得失电子守恒可知,反应的离子方程式;
②反应Ⅱ,Fe3+由+3价变成+2价,FeS2中S硫元素化合价由-1变为+6,结合电子守恒、质量守恒可知,反应为;
(2)NO与Fe2+反应生成Fe (NO)2+,Fe (NO)2+被氧化为Fe3+,同时又生成NO,且NO量不发生变化,则黄铁矿催化氧化中NO作催化剂。
考向05 氧化还原反应的计算
21.(2025·江苏南京·模拟预测)向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol·L-1 HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2 240 mL NO气体(标准状况)。已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。下列说法不正确的是
A.上述体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1
B.若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为32 g
C.Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O
D.若混合物中含0.1 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,消耗H2SO4的物质的量为0.1 mol
【答案】B
【解析】A.Cu、Cu2O、CuO与HNO3恰好完全反应时生成Cu(NO3)2、NO和H2O,硝酸的物质的量为1 L×0.6 mol·L-1=0.6 mol,生成的NO的物质的量=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol,则体现氧化性的硝酸是0.1 mol,体现酸性的硝酸是0.5 mol,体现酸性的硝酸与体现氧化性的硝酸的物质的量之比为5∶1,A正确;
B.根据N原子守恒可知:n[Cu(NO3)2]=(0.6 mol-0.1 mol)÷2=0.25 mol,混合物中所含的Cu元素共有0.25 mol,根据铜元素守恒可知,用H2还原Cu、Cu2O、CuO的混合物后应得到0.25 mol Cu,故所得固体的质量为0.25 mol×64 g·mol-1=16 g,B错误;
C.Cu2O被稀HNO3氧化为Cu2+,硝酸根被还原为NO,同时生成H2O,反应的离子方程式为3Cu2O+14H++2=6Cu2++2NO↑+7H2O,C正确;
D.若混合物中含0.1 mol Cu,生成的NO的物质的量0.1mol,共转移0.3mol电子,Cu-Cu2+-2e-、Cu2O-Cu2+-2e-,根据电子转移守恒,混合物中n(Cu2O)=(0.1 mol×3-0.1 mol×2)÷2=0.05 mol,根据铜元素守恒可知,n(CuO)=0.25 mol-0.1 mol-0.05 mol×2=0.05 mol,混合物中,Cu不与稀H2SO4反应,0.05 mol Cu2O、0.05 mol CuO与稀H2SO4反应,根据Cu2O、CuO中氧原子与H2SO4电离出的H+反应生成H2O,可得n(H2SO4)=0.05 mol+0.05 mol=0.1 mol,D正确;
故选B。
22.(2025·江苏无锡·阶段练习)以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质,反应原理如下图所示,下列说法正确的是
A.电解结束后,阴极区溶液pH不变
B.电解时的阳极反应为: 2Cr3+ + 6e−+ 7H2O = + 14H+
C.1.5mol甲苯氧化为0.75mol苯甲醛和0.75mol苯甲酸时,共消耗1.2 mol
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物可以通过分液的方法分离
【答案】A
【分析】
由图可知,左侧铂电极为阳极,水分子作用下铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子,电极反应式为2Cr3+ —6e—+ 7H2O = + 14H+,放电生成的重铬酸根离子与甲苯在酸性条件下反应生成苯甲醛或苯甲酸,反应的离子方程式为3C6H5-CH3+2+16H+3C6H5-CHO +4Cr3++11H2O, C6H5-CH3++8H+C6H5-COOH +2Cr3++5H2O;右侧铂电极为电解池的阴极,氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H++2e—=H2↑,电解时,氢离子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区。
【解析】A.由分析可知,右侧铂电极为电解池的阴极,氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应式为2H++2e—=H2↑,电解时,氢离子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区,放电消耗氢离子的物质的量与由阳极区移向阴极区的氢离子物质的量相等,所以电解结束后,阴极区溶液pH不变,故A正确;
B.由分析可知,左侧铂电极为阳极,铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子,电极反应式为2Cr3+ —6e—+ 7H2O = + 14H+,故B错误;
C.由得失电子数目守恒可知,1.5mol甲苯氧化为0.75mol苯甲醛和0.75mol苯甲酸时,共消耗重铬酸根离子的物质的量为=1.25mol,故C错误;
D.甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体,不可以通过分液的方法分离,故D错误;
故选A。
23.(2025·江苏无锡·阶段练习)下列关于TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH<0的说法正确的是
A.上述反应的ΔS<0
B.上述反应的平衡常数K=
C.及时分离TiCl4可加快反应达到平衡状态
D.上述反应中每生成1molCO,转移电子的数目为2×6.02×1023
【答案】D
【解析】A.该反应的正反应是气体分子数增大的反应,则ΔS>0,A错误;
B.平衡常数表达式的分子中缺少 TiCl4(g),B错误;
C.及时分离出 TiCl4可使平衡正向进行程度增大,不能加快反应速率,故不能缩短反应达到平衡状态所需的时间,C错误;
D.由热化学方程式可知,每生成1molCO时,C元素由0价升高到+2价,转移2mol电子,D正确;
故选D。
24.(2025·江苏南通·开学考试)催化剂M()催化和转化为高附加值产品的反应为:,该催化反应历程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.该反应的
B.①→②过程放出能量并形成了键
C.所示的反应机理中,步骤①可理解为中带部分负电荷的C与催化剂M之间发生作用
D.该反应中每消耗,转移电子的数目约为
【答案】D
【解析】A.根据反应方程式可知:该步反应的正反应是气体体积减小的反应,所以该反应的,A正确;
B.①→②过程是放热反应,放出能量,并在和之间形成了键,B正确;
C.由题图所示的反应机理可知,中C显负价,H显正价,步骤①可理解为中带部分负电荷的C与催化剂M之间发生作用,使C-H键断裂,C正确;
D.该反应中每消耗lmol,则消耗1molCH4,中C元素的化合价由CH4中的-4价变为中的0价,化合价升高8价,根据反应过程中电子转移总数等于元素化合价升降总数,可知反应过程中转移电子的数目约为1mol×8×6.02×l023/mo1=8×6.02×1023,,D错误;
故选D。
25.(2025·江苏南通·开学考试)在磁性材料、电化学领域应用广泛,利用钴渣主要含(、FeO)制备的流程如图所示。下列说法正确的是
A.“浸取”后的滤液中主要阳离子有:、、
B.溶液中:
C.“沉钴”时将换成,则制得的纯度降低
D.“煅烧”时每生成1mol反应转移2mol电子
【答案】C
【分析】过氧化氢能氧化亚铁生成三价铁,钴渣在稀硫酸和过氧化氢环境下浸取得到的溶液调pH值过滤除去氢氧化铁滤渣,滤液用草酸铵沉钴得到草酸钴沉淀。草酸钴沉淀在空气中煅烧生成四氧化三钴。
【解析】A.据分析,后面得到草酸钴的钴化合价是正二价,则“浸取”时,三价钴被过氧化氢还原为二价钴,故“浸取”后的滤液中主要阳离子有:、、,A错误;
B.溶液中根据电荷守恒:,B错误;
C.“沉钴”时将换成,铵根离子在空气中煅烧生成气体,换成草酸钠之后钠离子附着在沉淀,形成杂质,则制得的纯度降低,C正确;
D.“煅烧”时草酸钴生成四氧化三钴,反应方程式为:,则每生成1mol反应转移8mol电子,D错误;
故选C。
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