内容正文:
大二轮专题复习冲刺方案 化学
氧化还原反应
[典例1] (2024·山东卷)中国书画是世界艺术瑰宝,古人所用文房四宝制作过程中发生氧化还原反应的是( )
A.竹管、动物尾毫→湖笔
B.松木→油烟→徽墨
C.楮树皮→纸浆纤维→宣纸
D.端石→端砚
答案:B
[典例2] (2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。下列说法正确的是( )
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2中阴、阳离子个数比为2∶1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
答案:C
解析:Na2O2中有离子键和非极性键,CaH2中只有离子键,A错误;①中水中H、O元素的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水中H元素化合价降低,发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和O构成,阴、阳离子个数之比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-构成,阴、阳离子个数之比为2∶1,C正确;①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,D错误。
1.氧化还原反应的概念及关系
2.掌握氧化还原反应的规律及其应用
3.利用电子守恒法解题的思维模式
(1)依据题意准确判断氧化剂→还原产物、还原剂→氧化产物。
(2)根据化合价准确计算一个原子或离子得失电子数目(务必注意1 mol氧化剂或还原剂中所含变价元素原子的物质的量)。
(3)根据得失电子守恒列出等式:n(氧化剂)×变价原子数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子数×化合价变化值,从而求算出答案。
(4)涉及多步氧化还原反应的计算,可通过电子守恒建立关系式,简化过程,快速求解。
(1)判断各元素化合价,找出其变化。
(2)找出氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物。
(3)根据化合价变化确定电子转移的数目。
(4)进行有关判断或计算。
1.(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错误。
2.(2024·贵州一模)OF2(g)和H2O(g)反应生成O2(g)和HF(g)的能量变化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.OF2既是氧化剂,又是还原剂
B.生成1 mol O2时转移4 mol电子
C.上述反应的热化学方程式为OF2(g)+H2O(g)===O2(g)+2HF(g) ΔH=-312.7 kJ·mol-1
D.上述反应可以在玻璃容器中进行
答案:C
解析:OF2(g)+H2O(g)===O2(g)+2HF(g)反应中,氧元素发生归中反应生成氧气,OF2(g)中氧化合价降低为氧化剂,H2O(g)中氧化合价升高,为还原剂,电子转移关系为OF2(g)~H2O(g)~O2(g)~2e-。
专题作业
[三年真题集训]
1.(2024·浙江6月选考)利用CH3OH可将废水中的NO转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+NO―→X+CO2+H2O(未配平)。下列说法正确的是( )
A.X表示NO2
B.可用O3替换CH3OH
C.氧化剂与还原剂物质的量之比为6∶5
D.若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案:C
解析:由题中信息可知,利用CH3OH可将废水中的NO转化为对环境无害的物质X后排放,则X表示N2,NO2仍然是大气污染物,A不正确;CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,CH3OH是该反应的还原剂,O3有强氧化性,通常不能用作还原剂,故不可用O3替换CH3OH,B不正确;CH3OH中C元素的化合价由-2价升高到+4价,若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,即生成0.5 mol CO2,反应转移的电子数为3NA,D不正确。
2.(2024·北京卷)不同条件下,当KMnO4与KI按照反应①②的化学计量比恰好反应,结果如下。
反应序号
起始酸碱性
KI
KMnO4
还原产物
氧化产物
物质的量/mol
物质的量/mol
①
酸性
0.001
n
Mn2+
I2
②
中性
0.001
10n
MnO2
IO
已知:MnO的氧化性随酸性减弱而减弱。
下列说法正确的是( )
A.反应①,n(Mn2+)∶n(I2)=1∶5
B.对比反应①和②,x=3
C.对比反应①和②,I-的还原性随酸性减弱而减弱
D.随反应进行,体系pH变化:①增大,②不变
答案:B
解析:根据得失电子守恒,反应①的化学方程式是10I-+2MnO+16H+===2Mn2++5I2+8H2O,数量关系是10I-~2MnO~2Mn2+~5I2,所以n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A错误;根据反应①的数量关系10I-~2MnO,可以求得n=0.0002,所以反应②的n(I-)∶n(MnO)=1∶2,所以反应②对应的数量关系是I-~2MnO~2MnO2~IO~6e-,则x=3,反应②的化学方程式是I-+2MnO+H2O===2MnO2↓+IO+2OH-,B正确;对比反应①和②的产物,可知I-的还原性随酸性减弱而增强,C错误;根据反应①和②的化学方程式,可知反应①消耗H+,产生水,pH增大,反应②产生OH-,消耗水,pH增大,D错误。
3.(2024·湖北卷)过量SO2与以下0.1 mol·L-1的溶液反应,下列总反应方程式错误的是( )
溶液
现象
化学方程式
A
Na2S
产生淡黄色沉淀
2SO2+2Na2S===3S↓+2Na2SO3
B
FeCl3
溶液由棕黄色变浅绿色
2FeCl3+SO2+2H2O===2FeCl2+H2SO4+2HCl
C
CuCl2
溶液褪色,产生白色沉淀
SO2+2CuCl2+2H2O===2CuCl↓+H2SO4+2HCl
D
Na2CO3
(含酚酞)
溶液由红色变无色
2SO2+Na2CO3+H2O===CO2+2NaHSO3
答案:A
解析:过量SO2与0.1 mol·L-1的Na2S溶液反应,产生的淡黄色沉淀是S,还生成NaHSO3,因此,总反应的化学方程式为5SO2+2Na2S+2H2O===3S↓+4NaHSO3,A错误。
4.(2023·全国乙卷)下列应用中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
答案:C
5.(2023·福建卷)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:
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
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1 mol O2,转移6 mol电子
答案:A
解析:Xe原子以sp3杂化轨道成键,XeO3分子为三角锥形分子,A错误。
6.(2023·重庆卷)已知反应:2F2+2NaOH===OF2+2NaF+H2O,NA为阿伏加德罗常数的值,若消耗44.8 L(标准状况)F2,下列叙述错误的是( )
A.转移的电子数为4NA
B.生成的NaF质量为84 g
C.生成的氧化产物分子数为2NA
D.生成的H2O含有孤电子对数为2NA
答案:C
解析:该反应的氧化产物为OF2,消耗44.8 L(标准状况)F2生成1 mol OF2,C错误。
7.(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: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。
8.(2023·湖北卷)下列化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是( )
A.石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B.氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂
C.铜锌原电池工作时,正极和负极同时发生反应
D.Li、Na、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
答案:D
解析:Li、Na、K均为第ⅠA族的金属元素,其核外电子层数依次增多,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,其失电子能力依次增强,因此,其金属性随其核外电子层数增多而增强,D不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点。
9.(2022·北京高考)下列物质混合后,因发生氧化还原反应使溶液pH减小的是( )
A.向NaHSO4溶液中加入少量BaCl2溶液,生成白色沉淀
B.向NaOH和Fe(OH)2的悬浊液中通入空气,生成红褐色沉淀
C.向NaHCO3溶液中加入少量CuSO4溶液,生成蓝绿色沉淀[Cu2(OH)2CO3]
D.向H2S溶液中通入氯气,生成黄色沉淀
答案:D
解析:向H2S溶液中通入氯气,发生氧化还原反应,生成HCl和单质硫,H+浓度增大,pH减小,故选D。
10.(2022·山东高考)实验室制备KMnO4过程为:①高温下在熔融强碱性介质中用KClO3氧化MnO2制备K2MnO4;②水溶后冷却,调溶液pH至弱碱性,K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2;③减压过滤,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,再减压过滤得KMnO4。下列说法正确的是( )
A.①中用瓷坩埚作反应器
B.①中用NaOH作强碱性介质
C.②中K2MnO4只体现氧化性
D.MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%
答案:D
解析:高温下瓷坩埚易被强碱腐蚀,故①中不能用瓷坩埚作反应器,A错误;①中用NaOH作强碱性介质会引入杂质离子,B错误;②中K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2,既体现氧化性又体现还原性,C错误;根据化合价的变化分析,K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1,根据Mn元素守恒可知,MnO2中的Mn元素只有转化为KMnO4,因此,MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%,D正确。
11.(2022·浙江6月选考)关于反应Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,下列说法正确的是( )
A.H2SO4发生还原反应
B.Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
D.1 mol Na2S2O3发生反应,转移4 mol电子
答案:B
解析:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,该反应的本质是硫代硫酸根离子在酸性条件下发生歧化反应生成硫和二氧化硫,硫酸的作用是提供酸性环境,A错误,B正确;该反应的氧化产物是SO2,还原产物为S,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1,C错误;根据Na2S2O3中S元素的化合价变化情况可知,1 mol Na2S2O3发生反应,转移2 mol电子,D错误。
12.(2022·湖南高考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的NO转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中NO发生氧化反应
B.a和b中转移的e-数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NH)=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO+NH===N2↑+2H2O
答案:D
解析:
过程Ⅰ发生的是还原反应,A错误;由以上分析知,a、b中转移电子数目不相等,B错误;过程Ⅱ中参加反应的n(NO)与n(NH)之比为1∶1,C错误。
[一年模拟演练]
※每小题有1个或2个选项符合题意
13.(2024·最新模拟)下列叙述涉及氧化还原反应的是( )
A.用Na2O2作呼吸面具的供氧剂
B.用Na2S处理废水中的汞离子
C.用醋酸除去热水瓶内胆上的水垢
D.用胃舒平[主要成分Al(OH)3]治疗胃酸过多
答案:A
解析:A项,Na2O2与CO2反应有氧气生成,氧元素化合价发生变化,该反应为氧化还原反应;B项,S2-+Hg2+===HgS↓涉及的元素化合价未发生变化,该反应不是氧化还原反应;C项,2CH3COOH+CaCO3===(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑涉及的元素化合价未发生变化,该反应不是氧化还原反应;D项,Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O涉及的元素化合价未发生变化,该反应不是氧化还原反应。
14.(2024·最新模拟)硫酸盐还原菌(SRB)会腐蚀许多金属及合金。模拟SRB诱导腐蚀碳素钢发生厌氧电化学腐蚀实验,实验后发现碳素钢表面覆盖物成分是硫化物(主要含FeS),腐蚀机理如图所示。下列说法正确的是( )
A.碳素钢厌氧腐蚀过程中SRB作还原剂
B.温度越高,SRB诱导碳素钢厌氧腐蚀速率越快
C.碳作负极,电极反应为H++e-===H
D.该实验生成FeS的总反应:8H++4Fe+SO===FeS+3Fe2++4H2O
答案:D
解析:氢原子将+6价的硫酸根离子还原为-2价的硫离子,SRB不作还原剂,A错误;温度超过一定范围,硫酸盐还原菌(SRB)活性下降,速率减慢,B错误;碳作正极,电极反应为H++e-===H,C错误。
15.(2024·最新模拟)下列说法未涉及氧化还原反应的是( )
A.用酸性重铬酸钾检验酒驾
B.氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解
C.Fe(OH)3胶体的制备
D.农药波尔多液不能用铁质容器盛放
答案:BC
解析:A项,用酸性重铬酸钾检验酒驾的原理,是利用橙红色的重铬酸钾的强氧化性,和乙醇发生氧化还原反应,本身被还原为绿色的Cr3+,乙醇被氧化为乙酸,属于氧化还原反应;B项,氢氧化钠久置于空气中表面发生潮解,是氢氧化钠吸收空气中的水蒸气,为物理变化,不属于氧化还原反应;C项,Fe(OH)3胶体的制备,是利用氯化铁为强酸弱碱盐,发生水解生成氢氧化铁胶体,无元素化合价变化,不属于氧化还原反应;D项,农药波尔多液不能用铁质容器盛放,是因为铁与硫酸铜发生置换反应,其中铁元素和铜元素化合价均发生了变化,属于氧化还原反应。
16.(2024·最新模拟)反应2NaClO3+Na2SO3+H2SO4===2ClO2↑+2Na2SO4+H2O可制备高效消毒剂ClO2。对于该反应,下列说法正确的是( )
A.H2SO4是氧化剂
B.NaClO3被氧化
C.Na2SO4是还原产物
D.当转移1 mol电子时,该反应生成1 mol ClO2
答案:D
解析: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;该反应中NaClO3得电子生成ClO2,故NaClO3为氧化剂被还原,B错误;Na2SO3为还原剂失电子,被氧化,生成的Na2SO4为氧化产物,C错误;该反应中,生成2 mol ClO2转移2 mol电子,当转移1 mol电子时,生成1 mol ClO2,D正确。
17.(2024·最新模拟)关于反应2Fe(CO)5+7N2O4===2FeO2+14NO+10CO2,下列说法正确的是( )
A.N2O4发生氧化反应
B.生成1 mol CO2,转移2 mol电子
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为6∶7
D.FeO2可以和Fe反应生成Fe2O3
答案:CD
解析:在反应2Fe(CO)5+7N2O4===2FeO2+14NO+10CO2中,Fe由0价升高到+4价,C由+2价升高到+4价,N由+4价降低到+2价;电子转移的数目为28。N2O4中N元素化合价降低,得电子发生还原反应,A不正确;在该反应中,转移电子数目为28,则生成1 mol CO2,转移2.8 mol电子,B不正确;氧化产物为FeO2、CO2,还原产物为NO,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为12∶14=6∶7,C正确;FeO2中Fe显+4价,Fe2O3中Fe显+3价,则FeO2和Fe反应,可以生成Fe2O3,D正确。
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