内容正文:
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第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
综合训练
(建议用时:40分钟)
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.下列有关氧化还原反应的叙述正确的是( )
A.有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应
B.有单质生成的分解反应属于氧化还原反应,因为构成该单质的元素的化合价必然发生变化
C.没有单质参加的化合反应一定是非氧化还原反应
D.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
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3.下列图示中说法正确的是( )
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解析 Na失电子能力强,说明其还原性强,A正确;金属单质的还原性强弱与其失去电子的多少无关,而与失去电子的难易有关,B错误;Ca2+中Ca元素的化合价为+2价,处于该元素的最高价态,只能得到电子,表现氧化性,而没有还原性,C错误;Fe2+中Fe元素的化合价是+2价,处于该元素的中间价态,既可以失去电子表现还原性,也可以得到电子表现氧化性,D错误。
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解析 ①和③中Cl元素的化合价从0降低为-1,被还原;②和④中,一部分Cl元素的化合价从0降低为-1,另一部分从0升高到+1,故Cl2一部分被还原,一部分被氧化。
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解析 在反应X+2Y===X2++2Y-中,Y元素的化合价降低,Y做氧化剂,发生还原反应,被还原,Y-是还原产物;X元素的化合价升高,做还原剂,发生氧化反应,被氧化,X2+是氧化产物。据此可知A、C、D错误,B正确。
5.下列对X+2Y===X2++2Y-的叙述中正确的是( )
A.Y被还原,X2+是还原产物
B.Y被还原,X发生氧化反应
C.X是还原剂,Y被氧化
D.X被氧化,X显氧化性
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解析 A项,HCl是还原剂,但每4 mol HCl参与反应只有2 mol HCl做还原剂,另外2 mol HCl表现酸性,所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2,错误;B项,H2S是还原剂,SO2是氧化剂,所以氧化产物和还原产物的物质的量之比是2∶1,错误;C项,参加反应的3 mol S中,2 mol S做氧化剂,1 mol S做还原剂,则被氧化和被还原的硫的物质的量之比是1∶2,错误;D项,KOH是还原产物,I2是氧化产物,由得失电子守恒可知反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶1,正确。
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解析 反应中Cl元素的化合价由+5价降低为+4价,则KClO3在反应中得到电子,A正确;Cl元素的化合价降低,被还原,对应的产物ClO2是还原产物,B正确;因C元素的化合价由+3价升高到+4价,则H2C2O4在反应中做还原剂,被氧化,发生氧化反应,C正确;Cl元素的化合价由+5价降低为+4价,1 mol KClO3参加反应转移的电子为1 mol×(5-4)=1 mol,D错误。
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11.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3===K2O+5Na2O+16N2↑。对于该反应,下列判断正确的是( )
A.氧化产物与还原产物分子个数之比为15∶1
B.氧化剂和还原剂是同一物质
C.反应过程中转移1 mol电子,则产生2.24 L气体(标准状况)
D.NaN3中氮元素的化合价为-3价
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[名师答疑] 一般氧化还原反应方程式的配平步骤
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HCl
MnCl2
MnO2
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(2)“绿色试剂”双氧水可作为采矿业废液的消毒剂,可消除采矿废液中的氰化物(如KCN),化学方程式为KCN+H2O+H2O2===A+NH3↑。(已知KCN中C为+2价)
①生成物A的化学式为____________。
②在标准状况下,有0.448 L氨气生成,转移电子的物质的量为________。
③反应被氧化的元素为____________。
④H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是__________________________________ ______________________________________________________。
KHCO3
0.04 mol
碳元素(或C)
H2O2做氧化剂,其还原产物一般是H2O,对环境无污染
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(2)①根据原子守恒可知生成物A的化学式为KHCO3。②碳元素化合价从+2价升高到+4价,失去2个电子。在标准状况下,有0.448 L氨气生成,氨气是0.02 mol,因此根据方程式可知转移电子的物质的量为0.02 mol×2=0.04 mol。③碳元素化合价升高,反应被氧化的元素为C。④H2O2做氧化剂,其还原产物一般是H2O,对环境无污染,因此H2O2被称为“绿色氧化剂”。
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14.氧化亚铜(Cu2O)是一种鲜红色粉末状固体,几乎不溶于水,可在酸性溶液中发生反应,与硫酸、盐酸、硝酸反应如下:
①Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O
②Cu2O+4HCl===2HCuCl2+H2O
③3Cu2O+14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O
(1)Cu2O中Cu的化合价为________。
(2)反应①中氧化剂为________,还原剂为________。
(3)反应②________(填“是”或“不是”)氧化还原反应;若是请说明转移电子情况,若不是请说明判断依据:___________________________________。
(4)请写出反应③的离子方程式:______________________________________;生成标准状况下22.4 L NO,转移电子数为____________,做氧化剂的硝酸的物质的量为________。
+1
Cu2O
Cu2O
不是
反应前后元素化合价没有发生改变
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R
解析 3O2eq \o(=====,\s\up17(放电))2O3是非氧化还原反应,A错误;分解反应的反应物一定是化合物,若分解产物中有单质,则构成该单质的元素的化合价在该反应中一定发生了变化,是氧化还原反应,B正确;SO2+Na2O2===Na2SO4为氧化还原反应,C错误;氧化还原反应中被氧化和被还原的元素可能是同种元素,D错误。
2.在MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+2H2O+Cl2↑反应中,HCl表现的性质是( )
A.还原性、酸性
B.氧化性、酸性
C.挥发性、还原性
D.挥发性、氧化性
解析 在MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+2H2O+Cl2↑反应中,HCl→Cl2过程HCl表现还原性,HCl→MnCl2过程HCl表现酸性。
4.下列化学反应中,Cl2只发生还原反应的是( )
①3Cl2+2Feeq \o(=====,\s\up17(点燃))2FeCl3
②Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
③Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
④Cl2+H2O===H++Cl-+HClO
A.全部
B.②④ C.②
D.①③
6.金属加工后的废切削液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液,使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行:
第一步:NaNO2+NH4Cl===NaCl+NH4NO2↓
第二步:NH4NO2eq \o(=====,\s\up17(△))N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述中不正确的是( )
A.两步均为氧化还原反应
B.NH4NO2发生了分解反应
C.第二步中N2既是氧化产物又是还原产物
D.第一步为复分解反应
7.氮氧化铝(AlON)是一种透明高硬度防弹材料,其中氧的化合价为-2,可以由反应Al2O3+C+N2eq \o(=====,\s\up17(高温))2AlON+CO合成,下列有关说法正确的是( )
A.氮氧化铝中氮的化合价是-3
B.反应中氮气做氧化剂
C.反应中每生成5.7 g AlON的同时生成2.8 g CO
D.反应中Al2O3是还原剂
8.某溶液含有Cl-和I-,为了氧化I-,而不使Cl-被氧化,根据下列三个反应判断除用Cl2以外,还可选用的氧化剂是( )
①2Fe3++2I-===2Fe2++I2
②2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
③2MnOeq \o\al(-,4)+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
A.FeCl2
B.FeCl3 C.浓盐酸
D.KMnO4
解析 由已知反应得出氧化性强弱顺序为MnOeq \o\al(-,4)>Cl2>Fe3+>I2。FeCl2不能氧化I-,故A错误;FeCl3能氧化I-而不使Cl-被氧化,故B正确;浓盐酸不能氧化I-,故C错误;KMnO4能将Cl-和I-同时氧化,故D错误。
9.下列说法正确的是 ( )
A.反应MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4
B.反应2H2S+SO2===3S↓+2H2O中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C.反应3S+6KOHeq \o(=====,\s\up17(△))2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫的物质的量之比为2∶1
D.反应O3+2KI+H2O===2KOH+I2+O2中,氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶1
10.ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室可通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4eq \o(=====,\s\up17(△))2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列说法不正确的是( )
A.KClO3在反应中得到电子
B.ClO2是还原产物
C.H2C2O4发生氧化反应
D.1 mol KClO3参加反应有2 mol电子转移
解析 NaN3中N元素的化合价为-eq \f(1,3)价,反应后全都被氧化成0价的N2;KNO3中N元素的化合价为+5价,反应后全都被还原成0价的N2。A项,氧化产物、还原产物都是N2,根据得失电子守恒,氧化产物、还原产物分子个数之比为15∶1,正确;B项,氧化剂为KNO3,还原剂为NaN3,错误;C项,反应中转移10 mol电子,生成16 mol N2,则转移1 mol电子生成1.6 mol N2,1.6 mol N2在标准状况下的体积为35.84 L,错误;D项,NaN3中氮元素的化合价为-eq \f(1,3)价,错误。
12.把图乙中的物质补充到图甲中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平)。
对该氧化还原反应的离子方程式,下列说法不正确的是( )
A.IOeq \o\al(-,4)做氧化剂,具有氧化性
B.氧化性:IOeq \o\al(-,4)>MnOeq \o\al(-,4)
C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶5
D.若有2 mol Mn2+参加反应,则转移10 mol电子
解析 Mn2+是反应物,反应后生成MnOeq \o\al(-,4),则Mn2+失电子做还原剂,含有碘元素的离子在反应中做氧化剂,碘元素得电子,化合价降低,所以IOeq \o\al(-,4)是反应物,IOeq \o\al(-,3)是生成物,根据元素守恒知,水是反应物,根据氧化还原反应中得失电子守恒以及原子守恒,可以得出该反应的离子方程式为2Mn2++5IOeq \o\al(-,4)+3H2O===2MnOeq \o\al(-,4)+5IOeq \o\al(-,3)+6H+。IOeq \o\al(-,4)中的碘元素在反应中化合价降低,得电子,做氧化剂,具有氧化性,故A正确;根据反应的离子方程式可知,该反应的氧化剂是IOeq \o\al(-,4),氧化产物是MnOeq \o\al(-,4),氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性强弱顺序为IOeq \o\al(-,4)>MnOeq \o\al(-,4),故B正确;根据反应的离子方程式可知氧化剂IOeq \o\al(-,4)和还原剂Mn2+的物质的量之比为5∶2,故C错误;根据反应的离子方程式2Mn2++5IOeq \o\al(-,4)+3H2O===2MnOeq \o\al(-,4)+5IOeq \o\al(-,3)+6H+可知,有2 mol Mn2+参加反应时,转移电子的物质的量为2 mol×(7-2)=10 mol,故D正确。
二、非选择题
13.(1)根据反应MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O,回答下列问题:
①还原剂是________,还原产物是________。
②氧化剂是________,氧化产物是________。
③在标准状况下有44.8 L Cl2生成时,被氧化的物质是________mol。
解析 (1)根据反应MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O,MnO2→MnCl2,Mn元素的化合价由+4→+2,化合价降低,MnO2为氧化剂,MnCl2为还原产物;HCl→Cl2,Cl元素的化合价由-1→0,化合价升高,HCl为还原剂,Cl2为氧化产物。在4 mol HCl中,被氧化的HCl为2 mol,设被氧化的HCl为x,则
MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O
2 mol 22.4 L
x 44.8 L
x=4 mol,在标准状况下有44.8 L Cl2生成时,被氧化的HCl是4 mol。
[名师答疑] 氧化还原反应规律及其应用
(1)利用氧化还原反应可比较氧化性、还原性强弱,即:氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物。
(2)氧化还原反应过程中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,利用该规律可配平氧化还原反应方程式并进行有关的计算。(3)由反应原理:MnO2+4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O可知:凡是氧化性比MnO2强的物质[如KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2等]都可以代替MnO2用于实验室制备Cl2。
3Cu2O+14H++2NOeq \o\al(-,3)===6Cu2++2NO↑+7H2O
解析 (1)根据化合物中各元素化合价的代数和为零可知,Cu2O中Cu元素的化合价为+1价。
(2)反应①中只有铜元素的化合价发生了改变,+1价的Cu变为+2价和0价的Cu,化合价既有升高又有降低,故Cu2O既是氧化剂又是还原剂。
(4)反应③中的HNO3和Cu(NO3)2可拆写成离子形式,并删去12个NOeq \o\al(-,3),得到离子方程式:3Cu2O+14H++2NOeq \o\al(-,3)===6Cu2++2NO↑+7H2O,由离子方程式可知,每生成1 mol NO,转移3 mol e-,做氧化剂的硝酸的物质的量为1 mol。
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