内容正文:
第05讲氧化还原反应的规律及其配平
学习目标
提前掌握本节核心知识,为开学学习打好基础。
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
新知预习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
考点精析
结合例题解析高频考点,掌握解题思路,减少开学后学习压力。
分层作业
基础达标:确保核心知识掌握,建立信心。
过关检测:提升应用能力,衔接开学后学习。
1.了解氧化还原反应规律——价态律、强弱律、优先律、守恒律。
2.能从氧化还原反应的视角结合有关反应规律研究物质的转化。
3.知道氧化还原反应方程式配平的三个原理——电子守恒原理、电荷守恒原理及质量守恒原理。
4.能初步配平不同类型的氧化还原反应方程式。
5.能根据信息书写陌生的氧化还原反应方程式。
6.能应用电子守恒原理进行氧化还原反应的简单计算。
一、 氧化还原反应的基本规律及应用
1、守恒规律及其应用
(1)规律
氧化还原反应遵循以下三个守恒规律:
①质量守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
②电子守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数,这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。
③电荷守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
(2)应用
2、价态规律及其应用
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-、I-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)价态归中规律
(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)歧化反应规律
(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。
3、强弱规律及其应用
1)规律
(1)物质氧化性或还原性的强弱决定于得失电子的难易程度,与得失电子的数目无关。
(2)根据氧化还原反应方程式进行判断
还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物
(强还原性) (强氧化性) (弱氧化性) (弱还原性)
还原性:还原剂>还原产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物。
2)应用
(1)判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下能否反应:以Zn为例,Zn可以与Fe2+、Sn2+、H+、Cu2+等发生置换反应,但不能与Mg2+、Al3+等反应。
(2)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-。
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。
4、先后规律及其应用
1)规律
(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。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,然后依次为Cu2+、H+。
2)应用
3)常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
二、氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则——配平三大原则
(1)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:反应前后原子的种类和个数不变;
(3)电荷守恒:离子反应前后,阴、阳离子所带电荷总数相等。
2.“五步骤”配平氧化还原反应方程式
(1)标变价:标明反应前后变价元素的化合价;
(2)列得失:根据化合价的变化值,列出变价元素得失电子数;
(3)求总数:通过求最小公倍数使得失电子总数相等;
(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,观察法配平其他物质的化学计量数;
(5)查守恒:检查质量、电荷、电子是否守恒。
3.记住元素的价态
(1)记住元素的常见价态
氢H
物质
金属氢化物、NaBH4、LiAlH4
H2
H2O
价态
-1
0
+1
氧O
物质
H2O
H2O2、Na2O2等
O2
OF2
价态
-2
-1
0
+2
碳C
物质
CH4
C2H2
C
CO、HCN
H2C2O4
CO2、CO32-
价态
-4
-1
0
+2
+3
+4
硫S
物质
H2S
FeS2
S
S2O32-
SO2、SO32-
SO3、SO42-、S2O
价态
-2
-1
0
+2
+4
+6
氮N
物质
NH3、Li2NH、HCN、CO(NH2)2
N2H4
N2
HNO
NO
HNO2
NO2
HNO3
价态
-3
-2
0
+1
+2
+3
+4
+5
氯Cl
物质
Cl-
Cl2
HClO
ClO
HClO2
ClO2
HClO3
HClO4
价态
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+7
碘I
物质
I-
I2
HIO
HIO2
I4O9
HIO3
HIO4、H5IO6
价态
-1
0
+1
+3
+3(1/4)、+5(3/4)
+5
+7
铜Cu
物质
Cu
Cu2O、Cu2S
Cu2O、Cu2+
价态
0
+1
+2
铁Fe
物质
Fe
FeO、Fe2+
Fe3O4
Fe2O3、Fe3+、CuFeS2
K2FeO4
价态
0
+2
+2(1/3)、+3(2/3)
+3
+6
铬Cr
物质
Cr
Cr3+
K2CrO4、K2Cr2O7
价态
0
+3
+6
锰Mn
物质
Mn
Mn2+、MnO
MnO(OH)
MnO2
K2MnO4
KMnO4
价态
0
+2
+3
+4
+6
+7
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价:
①CuFeS2:、、;②K2FeO4:;③Li2NH、LiNH2、AlN:;④Na2S2O3:;⑤MO:;⑥C2O:;
⑦HCN:、;⑧CuH:、;⑨FeO:;⑩Si3N4:、。
4.氧化还原反应配平的思维模型
第一步:根据元素化合价的升降,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;
第二步:按“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”写出方程式,根据得失电子守恒配平上述物质;
第三步:根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O等;
第四步:根据质量守恒配平反应方程式;
第五步:检查原子、电荷、电子是否守恒。
5.配平方法
(1)正向配平法
(2)逆向配平法
适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。
先确定生成物的化学计量数,然后再确定反应物的化学计量数。
由于S的化合价既升又降,而且升降总数要相等,所以K2S的化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1,然后确定S的化学计量数为3。
(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来,一般为水、酸或碱。
1)配平方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
2)补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
三、 信息型氧化还原方程式的书写
1.“信息型”氧化还原反应化学(离子)方程式的书写程序
根据电子转移数或常见化合价确定未知产物中元素的化合价;根据溶液的酸碱性确定未知物的类别
→
根据电子守恒配平
→
根据溶液的酸碱性确定参与反应的或
→
根据电荷守恒配平
→
根据原子守恒确定并配平其他物质
2.熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物
氧化剂
Cl2
O2
浓H2SO4
HNO3
KMnO4(H+)、MnO2
Fe3+
KClO3 、ClO-
H2O2
还原产物
Cl-
O2-
SO2
NO、NO2
Mn2+
Fe2+
Cl-
H2O
还原剂
I-
S2-(H2S)
CO、C
Fe2+
NH3
SO2、SO
H2O2
氧化产物
I2
S
CO2
Fe3+
NO 、N2
SO42-
O2
3.掌握书写信息型氧化还原反应化学(离子)方程式的步骤(4步法)
第1步:根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
第2步: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配平氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第3步:根据电荷守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+或OH-的形式使方程式的两端的电荷守恒。
第4步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
4.氧化还原反应化学(离子)方程式的配平步骤:
① 标出化合价变化了的元素的化合价。
② 列变化:分别标出化合价升高数和化合价降低数
③ 根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。
④ 利用元素守恒,观察配平其他物质
5. “补缺”的技巧
缺项化学(离子)方程式的配平:配平化学(离子)方程式时,有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒,总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,右边加H+
左边加OH-,右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,右边加H2O
左边加H2O,右边加OH-
记忆口诀:酸性环境,缺氢加氢离子,缺氧加水;碱性环境,缺氢加水,缺氧加氢氧根。
四、氧化还原反应的有关计算
1.转移电子数的计算
(1)N(e-)=氧化剂得到电子的数目=还原剂失去电子的数目
(2)反应中转移电子数与各物质的化学计量数成正比
(3)计算公式
①n(e-)=n(氧化剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)
②n(e-)=n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)
2.电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1)计算依据
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
2)守恒法解题的思维流程
(1)“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)“三列恒等式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
3)得失电子守恒法的应用
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
(1)直接计算反应物与产物或反应物与反应物之间的数量关系。
(2)对于多步连续的氧化还原反应则可根据“电子传递”,找出起始反应物与最终生成物之间的关系进行计算,忽略反应过程。
(3)以电子守恒为核心,建立起“等价代换”,找出有关物质之间的关系进行计算等。
考点一 氧化还原反应的基本规律及应用
【例1】向FeI2溶液中逐渐通入 Cl2,会依次先后生成I2、Fe3+。下列微粒中的还原性最强的是
A.Cl⁻ B.Fe2+ C.I⁻ D.Fe3+
【答案】C
【详解】在化学反应中,还原性是指物质失去电子的能力。还原性越强的物质越容易优先失去电子与氧化剂发生反应。根据题干信息,向FeI2溶液中通入Cl2时,会依次生成I2和Fe3+。这意味着Cl2首先氧化了I⁻,然后氧化了Fe2+。因此,还原性顺序为:I⁻ > Fe2+ > Cl⁻。则还原性最强的微粒是I-,C项符合题意,故选C。
【变式1-1】在指定条件下,下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A. B.溶液溶液
C. D.溶液
【答案】A
【详解】A.具有强氧化性,铁与氯气反应生成,A错误;
B.溶液中的具有还原性,溶液具有氧化性,能将溶液转化为溶液,B正确;
C.在一定条件下受热分解可以生成,C正确;
D.中的具有氧化性,中具有还原性,二者发生氧化还原反应生成,D正确;
故选A。
【变式1-2】已知:,。下列判断正确的是
A.氧化性:,还原性: B.只具有氧化性,没有还原性
C.在溶液中,可以大量存在 D.上述两个反应中均为氧化产物
【答案】D
【详解】A.根据反应氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,可得氧化性Cl2大于I2,Fe3+>I2,无法比较Fe3+和Cl2的氧化性强弱;根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性,可得还原性I->Fe2+,故A错误;
B.Cl2中Cl的化合价为0价,可升高也可降低,故既有氧化性又有还原性,故B错误;
C.根据反应,Fe3+可以氧化I-,故在溶液中,不可以大量存在,故C错误;
D.两个反应中碘元素的化合价都升高,均失电子,故均为氧化产物,故D正确;
故选D。
考点二 氧化还原反应方程式的配平
【例2】利用绿矾(FeSO4·7H2O)对某工厂废水(含有强氧化性离子Cr2O)进行处理。
(1)工业上还可用空气、水、黄铁矿(主要成分为FeS2)来制取FeSO4。已知该反应除生成硫酸亚铁外,还生成一种中学化学常见的强酸,试写出该反应的化学方程式: 。
(2)请配平下列离子方程式: 。
Fe2++ Cr2O+ = Fe3++ Cr3++ H2O
【答案】(1)2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4
(2)6Fe2++Cr2O+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
【详解】(1)利用空气、水、黄铁矿(主要成分为FeS2)来制取绿矾,已知该反应除生成硫酸亚铁外,还生成一种中学化学常见的强酸,这种强酸与硫元素有关,只能是硫酸,硫由-1价变成+6价,说明硫被氧化,故空气中的氧气作氧化剂,反应的化学方程式为2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4。
(2)Fe2+由+2价→+3价,而Cr2O中Cr元素由+6价→+3价,根据电荷守恒和质量守恒分析可知,还应有H+参与反应,则配平后的离子方程式为6Fe2++Cr2O+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
【变式2-1】配平下列离子方程式。
① Fe3++ SO2+ H2O= Fe2++ SO+ H+ 。
② C2O+ MnO+ H+= CO2↑+ Mn2++ H2O 。
【答案】 2Fe3++1SO2+2H2O=2Fe2++1SO+4H+ 5C2O+2MnO+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
【详解】①Fe的化合价由+3降低变为+2价得e-,S的化合价由+4升高变为+6价失2e-,根据得失电子数守恒,Fe的系数为2,S的系数为1,再结合电荷守恒、原子守恒配平后为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+;
②Mn的化合价由+7价降到+2价得5e-,C的化合价由+3价升到+4价失去e-,根据得失电子守恒,得电子数要乘2,失电子数要乘5,再结合电荷守恒、原子守恒配平后为5C2O+2MnO+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O。
【变式2-2】化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可以减少该有害物质向环境排放。例如:
(1)Na2Cr2O7中Cr元素的化合价是 ,该物质属于 (填序号)。
①酸 ②碱 ③盐 ④氧化物
(2)在上述转化中,Cr元素化合价不变的步骤是 (填序号)。
(3)反应①为:(未配平)。其中还原产物为 ,Na2Cr2O7与Cl2的化学计量数比为 。
(4)完成反应④的配平,并用单线桥标出电子转移的方向和数目。(系数若为1也请写出)
反应④为:
【答案】(1) +6价 ③
(2)②③⑥
(3) CrCl3 1∶3
(4)
【详解】(1)Na2Cr2O7中Na:+1价,O:-2价,设Cr元素的化合价是x,+1×2+2x-2×7=0,则x=+6;Na2Cr2O7能电离出金属阳离子和酸根离子,属于盐。故答案为:+6价、③;
(2)①②③④⑤⑥Cr的化合价变化分别为+6→+3、+3→+3、+3→+3、+3→+6、+3→+6、+6→+6,Cr化合价不变的为②③⑥,答案为:②③⑥;
(3)配平后方程为:,其中由化合价降低而来是还原产物,Na2Cr2O7与Cl2的化学计量数比为1:3,故答案为:、1:3;
(4)根据得失电子守恒配平后用单线桥表示为: ,故答案为:。
考点三 信息型氧化还原方程式的书写
【例3】回答下列问题。
(1)过氧化氢溶液俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。根据下列反应回答问题:
A. B.
C. D.
上述反应中,仅体现氧化性的反应是 (填字母,下同),既体现氧化性又体现还原性的反应是 ;、、的氧化性由强到弱的顺序是 。
(2)某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:、(铬元素的化合价为价)、(铬元素的化合价为价)、、,已知该反应中只发生如下过程:。
①该反应中的还原剂是 。
②写出该反应的化学方程式并用双线桥表示电子转移情况: 。
【答案】(1) D C
(2)
【详解】(1)反应中没有元素化合价变化,是非氧化还原反应;
反应中银元素化合价降低,Ag2O是氧化剂,H2O2中氧元素化合价升高,H2O2是还原剂;
反应中氧元素化合价既升高又降低,H2O2既是氧化剂又是还原剂;
反应中铁元素化合价升高,FeSO4是还原剂,H2O2中氧元素化合价降低,H2O2是氧化剂;
综上,H2O2仅体现氧化性的反应是D,既体现氧化性又体现还原性的反应是C。氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,由B反应知,氧化性:Ag2O> H2O2;由D反应可知,氧化性:,则氧化性:。
(2)
已知该反应中只发生如下过程:,中O的化合价由-1升高至0价,说明作还原剂被氧化,自身被还原为,→过程中,Cr的化合价由+6降低至+3价,根据化合价升降守恒、原子守恒,该反应的化学方程式为,双线桥表示电子转移情况:。
【变式3-1】回答下列问题
(1)氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式:,已知、、、四种物质中的一种能使上述还原过程发生。写出并配平该氧化还原反应的化学方程式: ,反应过程中体现出硝酸具有 、 填硝酸的性质。
(2)已知中铬元素是价,则其中铁元素是 价。是一种酸根离子,则。属于 填“酸”、“碱”、“盐”或“氧化物”。
(3)由工业明胶制成的胶囊往往含有超标的重金属铬,会对人体造成伤害。明胶是水溶性蛋白质混合物,溶于水形成胶体。明胶的水溶液和溶液共同具备的性质是___________。
A.都不稳定,密封放置会产生沉淀 B.二者均有丁达尔效应 C.分散质粒子可通过滤纸
(4)是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。实验室中可通过以下反应制得:
是弱酸)
该反应的离子方程式: 。则 、 。
用双线桥表示该反应中电子转移的方向和数目: 。
(5)在如图所示的装置里,若灯泡亮,瓶内的物质可以是 填序号。
干燥的氯化钠晶体 酒精 醋酸水溶液 熔融 稀盐酸
【答案】(1) 氧化性 酸性
(2) +2 盐
(3)C
(4) 2 2
(5)
【详解】(1)使上述还原过程发生,则需要还原剂,四种物质中二价铁具有还原性,故反应为硝酸根离子氧化氧化亚铁生成铁离子,同时生成NO和水,反应中铁化合价由+2变为+3、氮化合价由+5变为+2,结合电子守恒,反应为:;反应中部分硝酸生成NO、部分转化为硝酸铁,故体现硝酸氧化性、酸性;
(2)已知中铬元素是价,氧化合价为-2,由化合价规律,其中铁元素是+2价。是一种酸根离子,则是由金属阳离子和酸根离子构成的盐;
(3)A.溶液具有稳定性,胶体是介稳体系,错误;
B.光束通过胶体时,光线能够发生散射作用而产生丁达尔效应,而通入其它分散系时不能产生丁达尔效应;错误;
C.胶体和溶液的分散质粒子可通过滤纸,正确;
故选C;
(4)反应中氯化合价由+5变为+4、碳化合价由+3变为+4,结合电子守恒、质量守恒,反应为,a=2、b=2;反应中弱酸草酸、气体、水不能拆,故该反应的离子方程式:;
反应中氯化合价由+5变为+4得到2×1=2个电子、碳化合价由+3变为+4失去2×1=2个电子,用双线桥表示该反应中电子转移的方向和数目:;
(5)溶液或熔融电解质导电的原因是存在自由移动的离子,金属导电的原因是存在自由移动的电子;若灯泡亮,瓶内的物质可以是醋酸水溶液、熔融、稀盐酸。
【变式3-2】Ⅰ.和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表示为:
。
(1)请用“双线桥”表示上述反应电子转移的方向和数目 。
(2)请将上述反应改写成离子方程式 。
(3)浓盐酸在反应中显示出来的性质是(填序号) 。
①只有还原性 ②还原性和酸性 ③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(4)若产生,则被氧化的HCl为 g。
Ⅱ.高铁酸钾是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,比氧化性更强,无二次污染,工业上是先制得高铁酸钠,然后在低温下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,使高铁酸钾析出。
(5)干法制备高铁酸钠的主要反应为:,该反应中还原剂是 (填化学式)
(6)湿法制备高铁酸钾是在碱性环境中进行,反应体系中有六种反应微粒:。
①请依据上述信息,写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式: 。
②每生成1个转移 个电子。
(7)为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备的化学方程式为 。
【答案】(1)
(2)
(3)②
(4)73
(5)、
(6) 3
(7)HgO+2=+HgCl2
【详解】(1)
反应中KClO3中Cl元素化合价由+5价下降到+4价得到2×1个电子,HCl中Cl元素由-1价上升到0价失去2×1个电子,用“双线桥”表示上述反应电子转移的方向和数目为:。
(2)氯酸钾、HCl水溶液中均完全电离,上述反应改写成离子方程式为:;
(3)浓盐酸在反应中部分被氧化为氯气、部分生成盐氯化钾,故体现还原性、酸性,故选②;
(4)4molHCl中2molHCl被氧化生成1mol氯气,则产生(为1mol),则被氧化的HCl为2mol×36.5g/mol=73g。
(5)反应中铁化合价升高、过氧化钠中部分氧化合价升高,故该反应中还原剂是、;
(6)①湿法制备高铁酸钾是在碱性环境中进行,则 为还原剂、为氧化产物、 为氧化剂、 为还原产物,反应中铁化合价由+3变为+6,氯化合价由+1变为-1,结合电子守恒、质量守恒,反应为:;
②反应中铁化合价由+3变为+6,电子转移为,则每生成1个转移3个电子。
(7)新制的HgO和反应来制备,该反应为歧化反应,则反应中部分氯化合价升高得到、部分降低得到HgCl2,反应为:HgO+2=+HgCl2。
考点四 氧化还原反应的有关计算
【例4】淀粉-KI试纸检验的原理为:。下列说法不正确的是
A.中碘元素的化合价为+5 B.KI是还原剂
C.每生成3个转移5个电子 D.氧化产物和还原产物的质量之比为1:5
【答案】D
【详解】A.KIO3中钾元素化合价为+1,氧元素化合价为-2,由此推出I元素化合价为+5价,故A正确;
B.KI中I元素化合价由-1价升高至0价,发生氧化反应,是还原剂,故B正确;
C.KIO3 中I元素化合价由+5降低为0、 KI中I元素化合价由-1升高为0,I2既是氧化产物又是还原产物,根据得失电子守恒,每生成3个I2时,转移5个电子,故C正确;
D.KIO3 中I元素化合价由+5降低为0、 KI中I元素化合价由-1升高为0,I2既是氧化产物又是还原产物,根据得失电子守恒,氧化产物与还原产物的质量比为5:1,故D错误;
故选D。
【变式4-1】已知碱性溶液中,(方程式未配平),已知中N元素为-3价,下列说法错误的是
A.X为,Y为 B.反应中被氧化的元素为N、C
C.若生成1个,则反应中转移 D.氧化性:
【答案】C
【分析】该反应中N元素从-3价升高到0价、C元素由+2价升高到+4价、氯元素从0价降低到-1价,则按得失电子数守恒、电荷守恒、元素质量守恒得。
【详解】A.由分析的方程式可知,X为,Y为,故A正确;
B.反应中, N、C两元素化合价升高,被氧化,故B正确;
C.若生成1个,5个Cl2中氯元素化合价由0价降低到-1价,则反应中转移,故C错误;
D.氧化剂的氧化性大于氧化产物,则氧化性:,故D正确;
故选C。
【变式4-2】已知在碱性溶液中可发生如下反应:。则中R的化合价是
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据电荷守恒可得,则n=2,可表示为;该离子中O元素化合价为-2价,则R的化合价是,答案选D。
基础达标
1.下列变化必须加入氧化剂才能实现的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】A.Cu元素化合价不变,不需要加入氧化剂就可以实现,,A不符合题意;
B.C元素化合价降低,得到电子被还原,需要加入还原剂就可以实现,,B不符合题意;
C.Fe元素化合价升高,失去电子被氧化,需加入氧化剂就可以实现,,C符合题意;
D.H2O2在催化剂条件下分解产生O2,不需要加入任何物质就可以实现物质转化,,D不符合题意;
故合理选项是C。
2.下列粒子既有氧化性又有还原性的是
A. B. C. D.Cu
【答案】B
【详解】A.钠离子中钠元素的化合价为最高价态,只具有氧化性,故A不符合题意;
B.亚铁离子中铁元素的化合价为中间价态,既有氧化性又有还原性,故B符合题意;
C.氯离子中氯元素的化合价为最低价态,只具有还原性,故C不符合题意;
D.铜单质中铜元素的化合价为最低价态,只具有还原性,故D不符合题意;
故选B。
3.在酸性条件下,可发生如下反应:,中的Cr的化合价是
A.+4 B.+5 C.+6 D.+7
【答案】C
【详解】该反应中氯元素化合价从+5降低至-1,得到6个电子,根据电子转移守恒,Cr元素化合价升高,共失去6个电子,假设中的Cr的化合价是x,则2×(x-3)=6,解得x=+6;
故选C。
4.通常利用反应:定性检验,关于该反应的下列说法中,错误的是
A.是还原产物 B.每转移,生成
C. D.在该反应的条件下,氧化性:
【答案】B
【详解】A.铅化合价降低,发生还原反应,则是还原产物,A正确;
B.锰元素化合价由+2升高为+7,升高5价,每转移,生成,B错误;
C.PbO2作氧化剂,Pb元素化合价由+4降低为+2,降低2价,Mn2+作还原剂,锰元素化合价由+2升高为+7,升高5价,根据化合价升降总数相等可得,C正确;
D.氧化剂的氧化性强于氧化产物,该反应中Pb元素化合价降低,PbO2 是氧化剂,锰元素化合价升高, 是氧化产物,则氧化性: ,D正确;
故选B。
5.物质的分类、氧化还原反应原理可以帮助我们推测物质的性质以及反应的产物。已知:元素铬( Cr)的几种化合物存在如下图转化关系:
已知:反应②的化学方程式为
下列说法不正确的是
A.Cr2O3可能是两性氧化物
B.反应②③是氧化还原反应
C.反应②的化学方程式中R的化学式为KOH
D.水溶液中与H⁺不能大量共存
【答案】B
【分析】Cr2O3固体与KOH溶液反应得到KCrO2溶液;KCrO2被H2O2氧化生成K2CrO4,K2CrO4在酸性溶液中转化为K2Cr2O7,据此解答。
【详解】A.Cr2O3为金属氧化物,可能与酸反应生成盐和水,流程图信息显示,Cr2O3能与KOH溶液反应生成KCrO2,则Cr2O3可能是两性氧化物,A正确;
B.反应②中,KCrO2被H2O2氧化生成K2CrO4,反应②是氧化还原反应;反应③中,各元素化合价均不变,反应③不是氧化还原反应,B错误;
C.结合反应②的化学方程式,根据质量守恒定律可知,R的化学式为KOH,C正确;
D.由流程图可知,K2CrO4在酸性溶液中可转化为K2Cr2O7,即水溶液中与H⁺不能大量共存,D正确;
故选B。
6.黑火药是我国古代四大发明之一,爆炸原理为:S+2KNO3+3CX+N2↑+3CO2↑,则X的化学式为
A.K2SO4 B.H2O C.SO2 D.K2S
【答案】D
【详解】根据反应的化学方程式S+2KNO3+3CX+N2↑+3CO2↑可知,反应物中K、N、O、C、S原子个数分别为2、2、6、3、1,反应后的生成物中K、N、O、C、S原子个数分别为0、2、6、3、0,根据反应前后原子种类、数目不变,则X中含有2个K原子和1个S原子,则每个X分子由2个K原子和1个S原子构成,则物质X的化学式为K2S;
答案选D。
7.氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,NaH用作生氢剂时的化学反应原理为:NaH+H2O= NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.该反应属于置换反应 B.该反应生成1个H2分子转移2个e-
C.NaH是还原剂 D.H2O中的氢元素被氧化
【答案】C
【详解】A.置换反应是一种单质和一种化合物反应得到另一种单质和另一种化合物的反应,该反应不属于置换反应,A错误;
B.NaH+H2O= NaOH+H2↑中,H由+1价和-1价生成0价的H2,生成1个H2分子转移1个e-,B错误;
C.NaH中H为-1价,反应后升高到0价H2,是还原剂,C正确;
D.H2O中的氢元素为+1价,反应后降低到0价H2,被还原,D错误;
答案选C。
8.关于反应S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑,下列说法正确的是
A.S是还原剂
B.C发生氧化反应
C.N2是氧化产物
D.生成1个N2时,该反应转移10个电子
【答案】B
【分析】反应S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑中C元素化合价从0价升高到+4价,每个C原子失去4个电子,共失去12个电子;硫元素化合价从0价降为-2价,硝酸钾中氮元素从+5价将为0价,共得到12个电子,据此进行解答。
【详解】A.反应中S元素化合价降低,S为氧化剂,A错误;
B.C元素化合价从0价升高到+4价,作还原剂,发生氧化反应,B正确;
C.反应中氮元素化合价降低,发生还原反应得到还原产物,C错误;
D.C元素化合价从0价升高到+4价,每个C原子失去4个电子,共失去12个电子;硫元素化合价从0价降为-2价,硝酸钾中氮元素从+5价将为0价,共得到12个电子,所以生成1mol N2时,转移12 mol电子,D错误;
故答案为:B。
9.在反应3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2中,被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量比为
A.3∶8 B.1∶4 C.3∶4 D.1∶3
【答案】D
【详解】反应3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2中N元素化合价部分由-3价上升到0价,从反应的化学方程式的化学计量数可看出,参与反应的NH3有8个,其中有2个NH3被氧化生成N2,6个未被氧化生成NH4Cl,被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量比为1∶3,故选D。
10.把图2中的物质补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原型离子方程式(未配平)。
对该氧化还原型离子方程式说法不正确的是
A.IO作氧化剂 B.若1 个 Mn2+参加反应则转移5 个电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2 D.配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、3
【答案】D
【分析】分析图1、图2可知,Mn2+作还原剂,那么作氧化剂,I元素化合价由+7价降低到+5价,Mn元素由+2价上升到+7价,根据得失电子守恒和电荷守恒配平后的氧化还原反应的离子方程式为2Mn2++5+3H2O=6H++2+5,以此解答。
【详解】A.配平后的氧化还原反应的离子方程式为2Mn2++5+3H2O=6H++2+5,I元素化合价降低,作氧化剂,A正确;
B.配平后的氧化还原反应的离子方程式为2Mn2++5+3H2O=6H++2+5,Mn元素由+2价上升到+7价,若1 个 Mn2+参加反应则转移5 个电子,B正确;
C.该反应中作氧化剂,Mn2+作还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2,C正确;
D.配平后的氧化还原反应的离子方程式为2Mn2++5+3H2O=6H++2+5,配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、6,D错误;
故选D。
11.检验加碘盐含KIO3,可通过在酸性条件下,加入碘化钾溶液和淀粉实现。反应原理为KIO3 + KI + HCl → KCl + I2 + H2O (未配平)。下列有关说法错误的是
A.KI是还原剂
B.I2既是氧化产物,也是还原产物
C.该反应配平后化学计量数依次是1、5、6、3、6、3
D.每生成3 个I2,转移5个电子
【答案】C
【分析】反应中,KIO3中I元素的化合价从+5价降低到0价,KI中I元素的化合价从-1价升高到0价,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为KIO3+5KI+6HCl=6KCl+3I2+3H2O;
【详解】A.KI中I元素的化合价从-1价升高到0价,为还原剂,A正确;
B.KIO3中I元素的化合价从+5价降低到0价,发生还原反应,KI中I元素的化合价从-1价升高到0价,发生氧化反应,则I2既是氧化产物,也是还原产物,B正确;
C.由分析,该反应配平后化学计量数依次是1、5、6、6、3、3,C错误;
D.根据反应方程式可知:每反应产生3 个I2,元素化合价变化5价,反应过程中转移5个电子,D正确;
故选C。
12.做实验时不小心粘了一些高锰酸钾,皮肤上的斑很久才能消除,在酸性条件下可以用的稀溶液洗涤,马上可以复原。其离子方程式(未配平)为:,关于此反应的叙述正确的是
A.该反应右边方框内的产物是 B.该反应的氧化剂是
C.每生成1个转移1个电子 D.配平该反应式后,的化学计量数是10
【答案】C
【分析】该反应中锰元素的化合价由+7价变为+2价,碳元素的化合价由+3价变为+4价,所以高锰酸根离子作氧化剂,草酸根离子作还原剂,根据转移电子数相等及原子守恒配平方程式为;
【详解】A.在酸性条件下进行反应,结合质量守恒,应该为水,A错误;
B.碳化合价升高得到二氧化碳,草酸根离子为还原剂,而高锰酸根离子为氧化剂,B错误;
C.碳元素的化合价由+3价变为+4价,则每生成1个转移1个电子,C正确;
D.由分析,配平该反应式后,的化学计量数是16,D错误;
故选C。
13.天然气是应用广泛的燃料,但含有少量H2S等气体。在酸性溶液中利用硫杆菌可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示。下列说法不正确的是
A.过程甲中氧化产物与还原产物的化学计量数之比为1:2
B.脱硫过程O2间接氧化H2S
C.该脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液
D.过程乙发生反应的离子方程式为:
【答案】C
【分析】过程甲发生的反应为:Fe2(SO4)3+H2S=2FeSO4+S↓+H2SO4,过程乙发生的反应为:4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O,则总反应为:2H2S+O2=2S+2H2O,据此解答。
【详解】A.过程甲中发生反应为:Fe2(SO4)3+H2S=2FeSO4+S↓+H2SO4,则氧化产物(S)与还原产物(FeSO4)的化学计量数之比为1∶2,A正确;
B.脱硫过程中发生的总反应为:2H2S+O2=2S+2H2O,则O2间接氧化H2S,B正确;
C.过程甲发生的反应为:Fe2(SO4)3+H2S=2FeSO4+S↓+H2SO4,过程乙发生的反应为:4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O,即过程甲消耗的Fe2(SO4)3与过程乙生成的Fe2(SO4)3等量,则该脱硫过程不需要添加Fe2(SO4)3溶液,C错误;
D.过程乙发生的反应为:4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O,离子方程式为:,D正确;
故选C。
14.现有下列 10 种物质:①铝,②纯醋酸,③CO2,④H2SO4,⑤Ba(OH)2,⑥FeCl3 溶液,⑦NaHSO4,⑧乙醇,⑨K2FeO4.
(1)上述物质中属于强电解质的有 ,能导电的是 。(填序号)
(2)向⑤的溶液中通入过量③,发生反应的化学方程式为 。
(3)将饱和FeCl3 溶液滴加到沸水中可以制得Fe(OH)3胶体,发生反应的化学方程式为 。
(4)NaHSO4在熔融状态下电离方程式为: 。
(5)NaHSO4在物质分类中属于(酸、碱、盐)中哪一类物质? 。向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2恰好完全沉淀时的离子方程式: 。
(6)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,湿法制备K2FeO4的反应体系中有六种微粒:Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO、Cl-、H2O。写出湿法制高铁酸钾的离子反应方程式: 。
【答案】(1) ④⑤⑦⑨ ①⑥
(2)2CO2+Ba(OH)2=Ba(HCO3)2
(3)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
(4)NaHSO4(熔融)=Na++HSO
(5) 盐 Ba2++OH-+H++SO=BaSO4↓+H2O
(6)2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH-=2FeO + 3Cl- + 5H2O
【详解】(1)①强电解质是在水溶液中能完全电离的电解质。H2SO4、Ba(OH)2、NaHSO4、K2FeO4在水溶液中完全电离,属于强电解质;纯醋酸是弱电解质;CO2属于非电解质;乙醇属于非电解质;铝是单质,FeCl3溶液是混合物,二者既不是电解质也不是非电解质,故答案为:④⑤⑦⑨;
②铝中含有自由电子,能导电;FeCl3溶液中含有自由移动的离子,能导电;纯醋酸、CO2、H2SO4、Ba(OH)2、NaHSO4、乙醇、K2FeO4 ,在给定状态下不存在自由移动的带电粒子,不能导电;故答案为①⑥;
(2)向Ba(OH)2溶液中通入过量CO2 ,先生成BaCO3沉淀,CO2过量时BaCO3继续与CO2、H2O反应生成Ba(HCO3)2;故答案为:;
(3)将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中,FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体,加热促进水解,同时生成HCl ;故答案为:;
(4)在熔融状态下,NaHSO4中只有离子键断裂,电离出Na+和,故答案为:;
(5)①NaHSO4由金属阳离子Na+和酸式酸根离子组成,属于盐;
②向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2恰好完全沉淀时,与Ba2+按1:1反应,此时H+与OH−也反应,根据离子反应实质写出离子方程式;故答案为:;
(6)Fe(OH)3中Fe元素化合价升高,Fe(OH)3作还原剂;ClO−中Cl元素化合价降低,ClO−作氧化剂。根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式,故答案为:。
15.Ⅰ.三氧化二砷(),俗称砒霜,无臭无味,外观为白色霜状粉末,微溶于水。请回答下列问题:
(1)中As元素的化合价为 价。
(2)砒霜包装标签上应印有的标志是_______。
A.B. C. D.
(3)与NaOH溶液反应的化学方程式为,该反应 (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应,该反应的离子方程式为 。
(4)菜谱中记载:河虾不宜与西红柿同食。主要原因是河虾中含有五价砷,西红柿中含有比较多的维生素C,两者同食可给出一个公式:大量海鲜+大量维生素C=砒霜。下面有关解释不正确的是_______。
A.青菜中含有维生素C B.维生素C具有氧化性
C.致人中毒过程中砷发生还原反应 D.砒霜是还原产物
(5)已知与Zn可发生反应,其中氢元素的化合价未发生变化。
①用双线桥法标明上述反应中电子转移的方向和数目 。
②在上述反应中表现出 性(填“氧化”或“还原”),若生成0.2mol,则转移电子的物质的量为 mol。
Ⅱ.绿矾(七水合硫酸亚铁,)能够用于处理工业废水中具有强氧化性的离子重铬酸根(),反应原理为:__________________________________________。
(6)写出该反应配平后的离子反应方程式 。
【答案】(1)+3
(2)C
(3) 不属于
(4)B
(5) 氧化 1.2
(6)
【详解】(1)As2O3中氧元素化合价是-2,根据化合物中元素化合价代数和为零可知,As元素的化合价为+3。
(2)砒霜是古老的毒物之一,警示标记应为剧毒标志,选项中C为剧毒标志,故选C。
(3)反应中所有元素的价态没有发生变化,因此该反应不属于氧化还原反应;NaOH、NaAsO2在离子方程式中拆成离子,As2O3和H2O保留化学式,反应的离子方程式为。
(4)A.维生素C具有还原性,与+5价砷发生氧化还原反应生成+3价砷即砒霜,同时大量食用海鲜和青菜,容易中毒,说明青菜中含有维生素C ,故A正确;
B.由信息可知,反应中砷元素的化合价降低,则维生素C中某元素的化合价升高,则维生素C在反应中作还原剂,具有还原性,故B错误;
C.五价砷在反应中变为三价砷,发生还原反应,故C正确;
D.五价砷在反应中变为三价砷即砒霜,故砒霜是还原产物,故D正确;
答案选B。
(5)
①As2O3+6Zn+6H2SO4═2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O中,每个Zn原子失去2个电子,6个Zn失去12个电子,一个As2O3得到6个电子,2个As2O3得到12个电子,则双线桥法标出电子转移的方向和数目为。
②在上述反应中由+3价降低为-3价,发生还原反应,表现出氧化性;由反应可得,每生成2mol,则转移电子的物质的量为12mol,若生成0.2mol,则转移电子的物质的量为1.2mol。
(6)绿矾(七水合硫酸亚铁,FeSO4⋅7H2O)能够用于处理工业废水中具有强氧化性的离子重铬酸根(),铁元素化合价+2价升高到+3价,铬元素化合价+6价降低到+3价,根据转移电子守恒和原子守恒等,可得该反应的离子方程式:。
过关检测
1.氰(CN)2,硫氰(SCN)2等称为拟卤素,与卤素单质性质相似,它们的阴离子也与卤素阴离子性质相似,阴离子的还原性顺序为:,下列反应中,不合理的是
A.
B.向KSCN溶液中加入碘水:
C.
D.
【答案】B
【分析】由阴离子的还原性强弱,可知氧化性顺序为,氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,据此分析;
【详解】A.浓盐酸可与二氧化锰在加热条件下生成氯气,因还原性,则可发生,A合理;
B.氧化性顺序为,向KSCN溶液中加入碘水:不能发生,B不合理;
C.与卤素单质的性质相似,可以发生类似氯气与碱的反应,与碱发生反应,C合理;
D.还原性:,则能氧化,即,D合理;
故选B。
2.超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域,其制取原理为。下列说法正确的是
A.是氧化产物 B.C在反应中被还原
C.在反应中得到电子 D.生成1个时,转移3个电子
【答案】D
【详解】题给反应中N的化合价由0价降低到价,发生还原反应生成,则为还原产物,A错误;C的化合价由0价升高到价,C发生氧化反应,被氧化,B错误;中各元素的化合价没有发生变化,其在反应中既未得到电子,也未失去电子,C错误;由A项分析可知,生成1个时,转移3个电子,D正确。
3.向溶液中通入一定量的,发生反应:。下列关于该反应说法错误的是
A.氧化性: B.参加反应的与的个数之比为
C.还原性: D.被氧化的占总量的一半
【答案】C
【详解】同一反应中氧化性:氧化剂>氧化产物,根据题给离子方程式可知,为氧化剂,和为氧化产物,所以氧化性:,A正确;根据题给反应可知,参加反应的与的个数之比,B正确;题给反应中,全部被氧化,而有一半被氧化,所以还原性为,C错误,D正确。
4.工业副产物可用Deacon催化法制成,实现氯资源再利用。下图为该法的一种催化机理。下列说法不正确的是
A.①为化合反应,③为分解反应 B.⑤中反应的和个数比为
C.反应④中,为还原产物 D.总反应为
【答案】B
【详解】A.①为CuO与HCl反应生成Cu(OH)Cl,属于化合反应,③为Cu2OCl2生成CuCl2和CuO,属于分解反应,A正确;
B.⑤中反应,和个数比为,B错误;
C.反应④中,,化合价降低,为还原产物,C正确;
D.结合机理,总反应为,D正确;
故选B。
5.关于反应,下列说法正确的是
A.生成1个,转移4个电子 B.是还原产物
C.既是氧化剂又是还原剂 D.还原性:
【答案】A
【详解】由离子方程式可知,2个分子参与反应失去4个电子生成1个分子,则反应生成1个分子,转移4个电子,A正确;由离子方程式可知,反应中氮元素的化合价升高被氧化,作还原剂,铁元素的化合价降低被还原,作氧化剂,B、C错误;还原剂的还原性强于还原产物的还原性,所以还原性,D错误。
6.Cl2与NaOH反应的产物与温度有关,较低的温度下,主要的氧化产物是NaClO,而较高的温度下,主要的氧化产物则为NaClO3。某温度下,Cl2与NaOH反应生成ClO-和ClO的个数恰好相等,则被氧化的氯原子和被还原的氯原子的个数比为
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:4
【答案】C
【详解】Cl2与NaOH产生ClO-和ClO的个数恰好相等,设其个数均为1,则反应过程中失去电子数目为6,相应得到电子的数目也应为6,对应得电子产物Cl-个数应为6。被氧化的氯原子数目为2(生成1个ClO-和1个ClO),被还原的氯原子为6(生成6个Cl-),其个数比为1:3;
答案选C。
7.如图所示,下列关于含钒物质转化的说法正确的是
A.反应Ⅰ的离子方程式为:
B.实现Ⅱ的转化需要提供还原剂
C.反应Ⅲ的转化中氧化剂与还原剂的微粒个数相等
D.反应Ⅳ的转化中X发生还原反应
【答案】A
【详解】A.V2O5在碱性条件下生成,离子方程式为,A正确;
B.V2O5中的V为+5价,VO2+中+5价,元素化合价未发生变化,故不是氧化还原反应,B错误;
C.反应Ⅲ中,中V元素由+5 价降低为VO2+中+4价,锌为还原剂,由0价升高为+2 价,根据得失电子守恒,转化中n():n(Zn) =2:1,C错误;
D.反应Ⅳ中,V2O5中V元素由+5价降低为VO2+中+4价,V元素的化合价被还原,故加入还原剂X发生氧化反应,D错误;
故答案为:A。
8.工业上常用碱性溶液吸收工业废气中的,为了提高吸收效率,常用作为催化剂,在反应过程中产生的四价镍和氧原子都具有极强的氧化能力,可加快对的吸收,其中的催化过程如图所示,下列说法不正确的是
A.过程1中氧化剂是,还原剂是Ni2O3
B.过程2中的还原产物为Ni2O3和Cl−
C.碱性溶液吸收的离子方程式是:
D.此催化过程的离子反应为:
【答案】C
【分析】用碱性溶液吸收工业废气中的,发生的反应为,根据图示,过程1的离子方程式是:ClO−+Ni2O3=Cl−+2NiO2;过程2中,ClO−的Cl被还原得到Cl−,ClO−的O被氧化得到O原子,ClO−即是氧化剂也是还原剂,NiO2的Ni从+4价被还原得到Ni2O3的+3价,NiO2作氧化剂,据此分析解题。
【详解】A.过程1中中Cl的化合价降低,是氧化剂,Ni2O3中Ni的化合价升高,是还原剂,故A正确;
B.根据分析,过程2中,ClO−的Cl被还原得到Cl−,NiO2的Ni从+4价被还原得到Ni2O3的+3价,则还原产物为Ni2O3和Cl-,故B正确;
C.碱性溶液吸收的离子方程式是:,故C错误;
D.根据图示全过程,此催化过程的离子反应为:,故D正确;
答案选C。
9.根据所学知识回答下列问题:
(1)宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,其原理为。
①该反应中,体现了 (填“还原性”或“氧化性”),还原产物为 (填化学名称)。
②用单线桥法表示该反应中电子转移的方向和数目: 。
③氢硫酸与足量的氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 。
(2)气体与足量溶液完全反应后,再加入溶液,发生的反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①氧化性: (填“”或“”)。
②根据反应Ⅰ和反应Ⅱ,得出酸性溶液能与发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为 。
③将氯化氢气体通入溶液中,可观察到溶液颜色发生变化。查阅资料可知,该反应的生成物为、、,则该反应的化学方程式为 (已知:常温下,溶于水)。
【答案】(1) 还原性 水
(2) >
【详解】(1)①该反应中,化合价升高,为还原剂,体现了还原性;氧化合价降低,发生还原反应生成水,还原产物为水。
②反应中银失去1×4个电子、氧得到4个电子,单线桥法表示该反应中电子转移的方向和数目:。
③氢硫酸为弱酸,与足量的氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和水,离子方程式为;
(2)①氧化剂氧化性大于氧化产物;由Ⅰ可知,氧化性,由Ⅱ可知,氧化性,故氧化性:>。
②根据反应Ⅰ和反应Ⅱ可知,氧化性:>,则酸性溶液能氧化生成硫酸根离子,同时生成铬离子,该反应的离子方程式为。
③将氯化氢气体通入溶液中,发生反应的生成物为、、,反应中铬化合价+6变为+3、部分氯化合价-1变为0,结合电子守恒,该反应的化学方程式为。
10.亚硝酸钠(NaNO2)是一种用途广泛的工业盐,有像食盐一样的外观和咸味,它能将血红蛋白氧化为高铁血红蛋白,使血红蛋白中的铁元素由+2价变为+3价,失去携氧能力,美蓝是亚硝酸盐中毒的有效解毒剂。由于NaNO2有毒,所以含该物质的废水必须处理后才能排放。回答以下问题:
(1)NaNO2也可作为食品防腐剂,但由于亚硝酸钠具有一定的毒性,因此食品中用量和残留量均有严格规定。可用酸性KMnO4溶液测定NaNO2样品纯度,反应原理如下:,请完成该离子方程式并配平 。
(2)从物质分类角度来看,NaNO2是 (填字母代号)。
a.酸 b.正盐 c.酸式盐 d.碱 e.电解质 f.非电解质
(3)下列关于中毒与解毒原理中说法正确的是_______(填序号)。
A.中毒时亚硝酸盐被氧化 B.中毒过程中血红蛋白显氧化性
C.解毒时高铁血红蛋白被还原 D.解毒剂美蓝应该具有还原性
(4)误食NaNO2会导致人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,该过程中NaNO2表现出的性质与下列_______(填序号)反应中H2O2表现出的性质完全相同。
A.
B.
C.
D.
(5)已知亚硝酸钠可以与氯化铵反应生成氮气和氯化钠,写出该反应的化学反应方程式,并用单线桥表示其电子转移的方向和数目: 。
【答案】(1)
(2)be
(3)CD
(4)BC
(5)
【详解】(1)根据方程式可知,高锰酸钾中Mn元素的化合价从+7价降低到+2价,得到5个电子,作氧化剂,亚硝酸钠中氮元素的化合价从+3价升高到+5价,作还原剂,失去2个电子,氧化剂和还原剂的物质的量之比2:5,根据电荷守恒,需要在反应物加氢离子,根据原子守恒,在生成物加水,则。
(2)NaNO2是有钠离子和酸根离子构成的,故其属于正盐,属于电解质,故选be。
(3)将正常的血红蛋白变为高铁血红蛋白,使血红蛋白中的铁元素由二价变为三价,说明NaNO2具有氧化性,美蓝是亚硝酸盐中毒的有效解毒剂,应具有还原性,则
A.中毒时亚硝酸盐发生还原反应,能使血红蛋白中的铁元素由二价变为三价,故A错误;
B.中毒过程中血红蛋白被氧化,表现出还原性,故B错误;
C.加入解毒剂美蓝,高铁血红蛋白被还原,故C正确;
D.加入解毒剂美蓝,高铁血红蛋白被还原,解毒剂美蓝应该具有还原性,故D正确;
故选CD。
(4)误食NaNO2会导致人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,则Fe2+失电子变为Fe3+,化合价升高,作还原剂,被氧化,NaNO2作氧化剂,体现氧化性,发生还原反应;
A.H2O2体现还原性,KMnO4体现氧化性,A不符题意;
B.H2O2体现氧化性,Fe2+表现还原性,B符合题意;
C.H2O2体现氧化性,KI体现还原性,C符合题意;
D.H2O2既体现氧化性也体现还原性,D不符题意;
故答案为:BC。
(5)
亚硝酸钠可以与氯化铵反应生成氮气和氯化钠,反应的化学方程式为NaNO2+NH4Cl=N2↑+NaCl+2H2O,反应中N元素的化合价由+3价降低为0价,N元素也从-3价升为0价,该反应转移3e-,用单线桥表示其电子转移的方向和数目为 。
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第05讲氧化还原反应的规律及其配平
学习目标
提前掌握本节核心知识,为开学学习打好基础。
思维导图
用图表整理章节逻辑,帮助建立系统化认知。
新知预习
通过预习内容初步理解新知识,培养独立思考能力。
考点精析
结合例题解析高频考点,掌握解题思路,减少开学后学习压力。
分层作业
基础达标:确保核心知识掌握,建立信心。
过关检测:提升应用能力,衔接开学后学习。
1.了解氧化还原反应规律——价态律、强弱律、优先律、守恒律。
2.能从氧化还原反应的视角结合有关反应规律研究物质的转化。
3.知道氧化还原反应方程式配平的三个原理——电子守恒原理、电荷守恒原理及质量守恒原理。
4.能初步配平不同类型的氧化还原反应方程式。
5.能根据信息书写陌生的氧化还原反应方程式。
6.能应用电子守恒原理进行氧化还原反应的简单计算。
一、 氧化还原反应的基本规律及应用
1、守恒规律及其应用
(1)规律
氧化还原反应遵循以下三个守恒规律:
① 守恒:反应前后元素的种类和质量不变。
② 守恒:即氧化剂得电子的总数等于还原剂失电子的总数,这是配平氧化还原反应方程式的依据,也是有关氧化还原反应计算的依据。
③ 守恒:离子方程式中,反应物中各离子的电荷总数与产物中各离子的电荷总数相等。书写氧化还原反应的离子方程式时要注意满足电荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(错误),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正确)。
(2)应用
2、价态规律及其应用
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 时,只有氧化性(如KMnO4、HNO3等);元素处于最低价态时,只有 (如S2-、I-等);元素处于 时,既有氧化性又有还原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)应用:预测物质的 和 。
2)价态归中规律
(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―→ ,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)歧化反应规律
(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 。歧化反应时,某元素的中间价态―→ 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。
3、强弱规律及其应用
1)规律
(1)物质氧化性或还原性的强弱决定于得失电子的 ,与得失电子的 无关。
(2)根据氧化还原反应方程式进行判断
还原剂 + 氧化剂 = 氧化产物 + 还原产物
(强还原性) (强氧化性) (弱氧化性) (弱还原性)
还原性:还原剂>还原产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物。
2)应用
(1)判断有氧化性和还原性的物质在一定条件下 反应:以Zn为例,Zn可以与Fe2+、Sn2+、H+、Cu2+等发生置换反应,但不能与Mg2+、Al3+等反应。
(2)同一氧化剂与多种还原剂混合时, 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 ;把氯气通入FeI2溶液时,氯气的量不足时首先氧化 。
同一还原剂与多种氧化剂混合时, 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 反应,然后再依次与 反应。
4、先后规律及其应用
1)规律
(1)同时含有几种还原剂时将按照还原性由 到 的顺序依次反应。如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以 先与Cl2反应。
(2)同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由 到 的顺序依次反应。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 反应,然后依次为Cu2+、H+。
2)应用
3)常见的强弱顺序
氧化性:MnO(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S,还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(SO)<S2-。
二、氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原方程式配平的基本原则——配平三大原则
(1)电子守恒:氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价 总数=化合价 总数;
(2)质量守恒:反应前后原子的 和 不变;
(3)电荷守恒:离子反应前后,阴、阳离子所带电荷总数 。
2.“五步骤”配平氧化还原反应方程式
(1)标变价:标明反应前后变价元素的 ;
(2)列得失:根据化合价的变化值,列出变价元素 ;
(3)求总数:通过求最小公倍数使得失电子总数 ;
(4)配系数:确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的 数,观察法配平其他物质的 数;
(5)查守恒:检查 、 、 是否守恒。
3.记住元素的价态
(1)记住元素的常见价态
氢H
物质
金属氢化物、NaBH4、LiAlH4
H2
H2O
价态
-1
0
+1
氧O
物质
H2O
H2O2、Na2O2等
O2
OF2
价态
-2
-1
0
+2
碳C
物质
CH4
C2H2
C
CO、HCN
H2C2O4
CO2、CO32-
价态
-4
-1
0
+2
+3
+4
硫S
物质
H2S
FeS2
S
S2O32-
SO2、SO32-
SO3、SO42-、S2O
价态
-2
-1
0
+2
+4
+6
氮N
物质
NH3、Li2NH、HCN、CO(NH2)2
N2H4
N2
HNO
NO
HNO2
NO2
HNO3
价态
-3
-2
0
+1
+2
+3
+4
+5
氯Cl
物质
Cl-
Cl2
HClO
ClO
HClO2
ClO2
HClO3
HClO4
价态
-1
0
+1
+2
+3
+4
+5
+7
碘I
物质
I-
I2
HIO
HIO2
I4O9
HIO3
HIO4、H5IO6
价态
-1
0
+1
+3
+3(1/4)、+5(3/4)
+5
+7
铜Cu
物质
Cu
Cu2O、Cu2S
Cu2O、Cu2+
价态
0
+1
+2
铁Fe
物质
Fe
FeO、Fe2+
Fe3O4
Fe2O3、Fe3+、CuFeS2
K2FeO4
价态
0
+2
+2(1/3)、+3(2/3)
+3
+6
铬Cr
物质
Cr
Cr3+
K2CrO4、K2Cr2O7
价态
0
+3
+6
锰Mn
物质
Mn
Mn2+、MnO
MnO(OH)
MnO2
K2MnO4
KMnO4
价态
0
+2
+3
+4
+6
+7
(2)明确一些特殊物质中元素的化合价:
①CuFeS2:、、;②K2FeO4:;③Li2NH、LiNH2、AlN:;④Na2S2O3:;⑤MO:;⑥C2O:;
⑦HCN:、;⑧CuH:、;⑨FeO:;⑩Si3N4:、。
4.氧化还原反应配平的思维模型
第一步:根据元素化合价的升降,判断氧化剂、 剂、 产物、还原产物;
第二步:按“氧化剂+ 剂→还原产物+ 产物”写出方程式,根据得失电子守恒配平上述物质;
第三步:根据电荷守恒和反应物的 性,在方程式左边或右边补充 、 或 等;
第四步:根据质量守恒配平反应方程式;
第五步:检查 、 、 是否守恒。
5.配平方法
(1)正向配平法
(2)逆向配平法
适用于一种元素的化合价既 的反应和 反应中的氧化还原反应。
先确定生成物的化学计量数,然后再确定反应物的化学计量数。
由于S的化合价既升又降,而且升降总数要相等,所以K2S的化学计量数为2,K2SO3的化学计量数为1,然后确定S的化学计量数为3。
(3)缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些 物或 物的分子式没有写出来,一般为 、 或 。
1)配平方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
2)补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺 或多 补H+,少 补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补 ,少O(氧)补
三、 信息型氧化还原方程式的书写
1.“信息型”氧化还原反应化学(离子)方程式的书写程序
根据电子转移数或常见化合价确定未知产物中元素的化合价;根据溶液的酸碱性确定未知物的类别
→
根据电子守恒配平
→
根据溶液的酸碱性确定参与反应的或
→
根据电荷守恒配平
→
根据原子守恒确定并配平其他物质
2.熟记常见的氧化剂及对应的还原产物、还原剂及对应的氧化产物
氧化剂
Cl2
O2
浓H2SO4
HNO3
KMnO4(H+)、MnO2
Fe3+
KClO3 、ClO-
H2O2
还原产物
Cl-
O2-
SO2
NO、NO2
Mn2+
Fe2+
Cl-
H2O
还原剂
I-
S2-(H2S)
CO、C
Fe2+
NH3
SO2、SO
H2O2
氧化产物
I2
S
CO2
Fe3+
NO 、N2
SO42-
O2
3.掌握书写信息型氧化还原反应化学(离子)方程式的步骤(4步法)
第1步:根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物
第2步: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配平氧化剂、还原剂、还原产物、氧化产物的相应化学计量数。
第3步:根据电荷守恒和溶液的酸碱性,通过在反应方程式的两端添加H+或OH-的形式使方程式的两端的电荷守恒。
第4步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒。
4.氧化还原反应化学(离子)方程式的配平步骤:
① 标出化合价变化了的元素的化合价。
② 列变化:分别标出化合价升高数和化合价降低数
③ 根据化合价升降总数相等确定发生氧化还原反应的物质的化学计量数。
④ 利用元素守恒,观察配平其他物质
5. “补缺”的技巧
缺项化学(离子)方程式的配平:配平化学(离子)方程式时,有时要用H+、OH-、H2O来使化学方程式两边电荷及原子守恒,总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少
左边加 ,右边加
左边加 ,右边加
反应物中多
左边加 ,右边加
左边加 ,右边加
记忆口诀:酸性环境,缺氢加氢离子,缺氧加水;碱性环境,缺氢加水,缺氧加氢氧根。
四、氧化还原反应的有关计算
1.转移电子数的计算
(1)N(e-)=氧化剂 =还原剂
(2)反应中转移电子数与各物质的化学计量数成
(3)计算公式
①n(e-)=
②n(e-)=
2.电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1)计算依据
对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂 的电子总数与还原剂 的电子总数相等,即 电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从 电子与 电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
2)守恒法解题的思维流程
(1)“一找各物质”:找出氧化剂、 剂及相应的 产物和氧化产物。
(2)“二定得失数”:确定一个原子或离子 电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)“三列恒等式”:根据题中物质的物质的量和 电子守恒列出等式。
n(氧化剂)× 原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n( 剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
3)得失电子守恒法的应用
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
(1)直接计算反应物与产物或反应物与反应物之间的数量关系。
(2)对于多步连续的氧化还原反应则可根据“电子传递”,找出起始反应物与最终生成物之间的关系进行计算,忽略反应过程。
(3)以电子守恒为核心,建立起“等价代换”,找出有关物质之间的关系进行计算等。
考点一 氧化还原反应的基本规律及应用
【例1】向FeI2溶液中逐渐通入 Cl2,会依次先后生成I2、Fe3+。下列微粒中的还原性最强的是
A.Cl⁻ B.Fe2+ C.I⁻ D.Fe3+
【变式1-1】在指定条件下,下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A. B.溶液溶液
C. D.溶液
【变式1-2】已知:,。下列判断正确的是
A.氧化性:,还原性: B.只具有氧化性,没有还原性
C.在溶液中,可以大量存在 D.上述两个反应中均为氧化产物
考点二 氧化还原反应方程式的配平
【例2】利用绿矾(FeSO4·7H2O)对某工厂废水(含有强氧化性离子Cr2O)进行处理。
(1)工业上还可用空气、水、黄铁矿(主要成分为FeS2)来制取FeSO4。已知该反应除生成硫酸亚铁外,还生成一种中学化学常见的强酸,试写出该反应的化学方程式: 。
(2)请配平下列离子方程式: 。
Fe2++ Cr2O+ = Fe3++ Cr3++ H2O
【变式2-1】配平下列离子方程式。
① Fe3++ SO2+ H2O= Fe2++ SO+ H+ 。
② C2O+ MnO+ H+= CO2↑+ Mn2++ H2O 。
【变式2-2】化学实验中,如使某步中的有害产物作为另一步的反应物,形成一个循环,就可以减少该有害物质向环境排放。例如:
(1)Na2Cr2O7中Cr元素的化合价是 ,该物质属于 (填序号)。
①酸 ②碱 ③盐 ④氧化物
(2)在上述转化中,Cr元素化合价不变的步骤是 (填序号)。
(3)反应①为:(未配平)。其中还原产物为 ,Na2Cr2O7与Cl2的化学计量数比为 。
(4)完成反应④的配平,并用单线桥标出电子转移的方向和数目。(系数若为1也请写出)
反应④为:
考点三 信息型氧化还原方程式的书写
【例3】回答下列问题。
(1)过氧化氢溶液俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。根据下列反应回答问题:
A. B.
C. D.
上述反应中,仅体现氧化性的反应是 (填字母,下同),既体现氧化性又体现还原性的反应是 ;、、的氧化性由强到弱的顺序是 。
(2)某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:、(铬元素的化合价为价)、(铬元素的化合价为价)、、,已知该反应中只发生如下过程:。
①该反应中的还原剂是 。
②写出该反应的化学方程式并用双线桥表示电子转移情况: 。
【变式3-1】回答下列问题
(1)氧化还原反应中实际上包含氧化和还原两个过程。下面是一个还原过程的反应式:,已知、、、四种物质中的一种能使上述还原过程发生。写出并配平该氧化还原反应的化学方程式: ,反应过程中体现出硝酸具有 、 填硝酸的性质。
(2)已知中铬元素是价,则其中铁元素是 价。是一种酸根离子,则。属于 填“酸”、“碱”、“盐”或“氧化物”。
(3)由工业明胶制成的胶囊往往含有超标的重金属铬,会对人体造成伤害。明胶是水溶性蛋白质混合物,溶于水形成胶体。明胶的水溶液和溶液共同具备的性质是___________。
A.都不稳定,密封放置会产生沉淀 B.二者均有丁达尔效应 C.分散质粒子可通过滤纸
(4)是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂。实验室中可通过以下反应制得:
是弱酸)
该反应的离子方程式: 。则 、 。
用双线桥表示该反应中电子转移的方向和数目: 。
(5)在如图所示的装置里,若灯泡亮,瓶内的物质可以是 填序号。
干燥的氯化钠晶体 酒精 醋酸水溶液 熔融 稀盐酸
【变式3-2】Ⅰ.和浓盐酸在一定温度下反应会生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表示为:
。
(1)请用“双线桥”表示上述反应电子转移的方向和数目 。
(2)请将上述反应改写成离子方程式 。
(3)浓盐酸在反应中显示出来的性质是(填序号) 。
①只有还原性 ②还原性和酸性 ③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(4)若产生,则被氧化的HCl为 g。
Ⅱ.高铁酸钾是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,比氧化性更强,无二次污染,工业上是先制得高铁酸钠,然后在低温下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,使高铁酸钾析出。
(5)干法制备高铁酸钠的主要反应为:,该反应中还原剂是 (填化学式)
(6)湿法制备高铁酸钾是在碱性环境中进行,反应体系中有六种反应微粒:。
①请依据上述信息,写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式: 。
②每生成1个转移 个电子。
(7)为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备的化学方程式为 。
考点四 氧化还原反应的有关计算
【例4】淀粉-KI试纸检验的原理为:。下列说法不正确的是
A.中碘元素的化合价为+5 B.KI是还原剂
C.每生成3个转移5个电子 D.氧化产物和还原产物的质量之比为1:5
【变式4-1】已知碱性溶液中,(方程式未配平),已知中N元素为-3价,下列说法错误的是
A.X为,Y为 B.反应中被氧化的元素为N、C
C.若生成1个,则反应中转移 D.氧化性:
【变式4-2】已知在碱性溶液中可发生如下反应:。则中R的化合价是
A. B. C. D.
基础达标
1.下列变化必须加入氧化剂才能实现的是
A. B.
C. D.
2.下列粒子既有氧化性又有还原性的是
A. B. C. D.Cu
3.在酸性条件下,可发生如下反应:,中的Cr的化合价是
A.+4 B.+5 C.+6 D.+7
4.通常利用反应:定性检验,关于该反应的下列说法中,错误的是
A.是还原产物 B.每转移,生成
C. D.在该反应的条件下,氧化性:
5.物质的分类、氧化还原反应原理可以帮助我们推测物质的性质以及反应的产物。已知:元素铬( Cr)的几种化合物存在如下图转化关系:
已知:反应②的化学方程式为
下列说法不正确的是
A.Cr2O3可能是两性氧化物
B.反应②③是氧化还原反应
C.反应②的化学方程式中R的化学式为KOH
D.水溶液中与H⁺不能大量共存
6.黑火药是我国古代四大发明之一,爆炸原理为:S+2KNO3+3CX+N2↑+3CO2↑,则X的化学式为
A.K2SO4 B.H2O C.SO2 D.K2S
7.氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,NaH用作生氢剂时的化学反应原理为:NaH+H2O= NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.该反应属于置换反应 B.该反应生成1个H2分子转移2个e-
C.NaH是还原剂 D.H2O中的氢元素被氧化
8.关于反应S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑,下列说法正确的是
A.S是还原剂
B.C发生氧化反应
C.N2是氧化产物
D.生成1个N2时,该反应转移10个电子
9.在反应3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2中,被氧化的NH3与未被氧化的NH3质量比为
A.3∶8 B.1∶4 C.3∶4 D.1∶3
10.把图2中的物质补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原型离子方程式(未配平)。
对该氧化还原型离子方程式说法不正确的是
A.IO作氧化剂 B.若1 个 Mn2+参加反应则转移5 个电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2 D.配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、3
11.检验加碘盐含KIO3,可通过在酸性条件下,加入碘化钾溶液和淀粉实现。反应原理为KIO3 + KI + HCl → KCl + I2 + H2O (未配平)。下列有关说法错误的是
A.KI是还原剂
B.I2既是氧化产物,也是还原产物
C.该反应配平后化学计量数依次是1、5、6、3、6、3
D.每生成3 个I2,转移5个电子
12.做实验时不小心粘了一些高锰酸钾,皮肤上的斑很久才能消除,在酸性条件下可以用的稀溶液洗涤,马上可以复原。其离子方程式(未配平)为:,关于此反应的叙述正确的是
A.该反应右边方框内的产物是 B.该反应的氧化剂是
C.每生成1个转移1个电子 D.配平该反应式后,的化学计量数是10
13.天然气是应用广泛的燃料,但含有少量H2S等气体。在酸性溶液中利用硫杆菌可实现天然气的催化脱硫,其原理如图所示。下列说法不正确的是
A.过程甲中氧化产物与还原产物的化学计量数之比为1:2
B.脱硫过程O2间接氧化H2S
C.该脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液
D.过程乙发生反应的离子方程式为:
14.现有下列 10 种物质:①铝,②纯醋酸,③CO2,④H2SO4,⑤Ba(OH)2,⑥FeCl3 溶液,⑦NaHSO4,⑧乙醇,⑨K2FeO4.
(1)上述物质中属于强电解质的有 ,能导电的是 。(填序号)
(2)向⑤的溶液中通入过量③,发生反应的化学方程式为 。
(3)将饱和FeCl3 溶液滴加到沸水中可以制得Fe(OH)3胶体,发生反应的化学方程式为 。
(4)NaHSO4在熔融状态下电离方程式为: 。
(5)NaHSO4在物质分类中属于(酸、碱、盐)中哪一类物质? 。向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2恰好完全沉淀时的离子方程式: 。
(6)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,湿法制备K2FeO4的反应体系中有六种微粒:Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO、Cl-、H2O。写出湿法制高铁酸钾的离子反应方程式: 。
15.Ⅰ.三氧化二砷(),俗称砒霜,无臭无味,外观为白色霜状粉末,微溶于水。请回答下列问题:
(1)中As元素的化合价为 价。
(2)砒霜包装标签上应印有的标志是_______。
A.B. C. D.
(3)与NaOH溶液反应的化学方程式为,该反应 (填“属于”或“不属于”)氧化还原反应,该反应的离子方程式为 。
(4)菜谱中记载:河虾不宜与西红柿同食。主要原因是河虾中含有五价砷,西红柿中含有比较多的维生素C,两者同食可给出一个公式:大量海鲜+大量维生素C=砒霜。下面有关解释不正确的是_______。
A.青菜中含有维生素C B.维生素C具有氧化性
C.致人中毒过程中砷发生还原反应 D.砒霜是还原产物
(5)已知与Zn可发生反应,其中氢元素的化合价未发生变化。
①用双线桥法标明上述反应中电子转移的方向和数目 。
②在上述反应中表现出 性(填“氧化”或“还原”),若生成0.2mol,则转移电子的物质的量为 mol。
Ⅱ.绿矾(七水合硫酸亚铁,)能够用于处理工业废水中具有强氧化性的离子重铬酸根(),反应原理为:__________________________________________。
(6)写出该反应配平后的离子反应方程式 。
过关检测
1.氰(CN)2,硫氰(SCN)2等称为拟卤素,与卤素单质性质相似,它们的阴离子也与卤素阴离子性质相似,阴离子的还原性顺序为:,下列反应中,不合理的是
A.
B.向KSCN溶液中加入碘水:
C.
D.
2.超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域,其制取原理为。下列说法正确的是
A.是氧化产物 B.C在反应中被还原
C.在反应中得到电子 D.生成1个时,转移3个电子
3.向溶液中通入一定量的,发生反应:。下列关于该反应说法错误的是
A.氧化性: B.参加反应的与的个数之比为
C.还原性: D.被氧化的占总量的一半
4.工业副产物可用Deacon催化法制成,实现氯资源再利用。下图为该法的一种催化机理。下列说法不正确的是
A.①为化合反应,③为分解反应 B.⑤中反应的和个数比为
C.反应④中,为还原产物 D.总反应为
5.关于反应,下列说法正确的是
A.生成1个,转移4个电子 B.是还原产物
C.既是氧化剂又是还原剂 D.还原性:
6.Cl2与NaOH反应的产物与温度有关,较低的温度下,主要的氧化产物是NaClO,而较高的温度下,主要的氧化产物则为NaClO3。某温度下,Cl2与NaOH反应生成ClO-和ClO的个数恰好相等,则被氧化的氯原子和被还原的氯原子的个数比为
A.1:1 B.1:2 C.1:3 D.1:4
7.如图所示,下列关于含钒物质转化的说法正确的是
A.反应Ⅰ的离子方程式为:
B.实现Ⅱ的转化需要提供还原剂
C.反应Ⅲ的转化中氧化剂与还原剂的微粒个数相等
D.反应Ⅳ的转化中X发生还原反应
8.工业上常用碱性溶液吸收工业废气中的,为了提高吸收效率,常用作为催化剂,在反应过程中产生的四价镍和氧原子都具有极强的氧化能力,可加快对的吸收,其中的催化过程如图所示,下列说法不正确的是
A.过程1中氧化剂是,还原剂是Ni2O3
B.过程2中的还原产物为Ni2O3和Cl−
C.碱性溶液吸收的离子方程式是:
D.此催化过程的离子反应为:
9.根据所学知识回答下列问题:
(1)宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,其原理为。
①该反应中,体现了 (填“还原性”或“氧化性”),还原产物为 (填化学名称)。
②用单线桥法表示该反应中电子转移的方向和数目: 。
③氢硫酸与足量的氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 。
(2)气体与足量溶液完全反应后,再加入溶液,发生的反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
①氧化性: (填“”或“”)。
②根据反应Ⅰ和反应Ⅱ,得出酸性溶液能与发生氧化还原反应,该反应的离子方程式为 。
③将氯化氢气体通入溶液中,可观察到溶液颜色发生变化。查阅资料可知,该反应的生成物为、、,则该反应的化学方程式为 (已知:常温下,溶于水)。
10.亚硝酸钠(NaNO2)是一种用途广泛的工业盐,有像食盐一样的外观和咸味,它能将血红蛋白氧化为高铁血红蛋白,使血红蛋白中的铁元素由+2价变为+3价,失去携氧能力,美蓝是亚硝酸盐中毒的有效解毒剂。由于NaNO2有毒,所以含该物质的废水必须处理后才能排放。回答以下问题:
(1)NaNO2也可作为食品防腐剂,但由于亚硝酸钠具有一定的毒性,因此食品中用量和残留量均有严格规定。可用酸性KMnO4溶液测定NaNO2样品纯度,反应原理如下:,请完成该离子方程式并配平 。
(2)从物质分类角度来看,NaNO2是 (填字母代号)。
a.酸 b.正盐 c.酸式盐 d.碱 e.电解质 f.非电解质
(3)下列关于中毒与解毒原理中说法正确的是_______(填序号)。
A.中毒时亚硝酸盐被氧化 B.中毒过程中血红蛋白显氧化性
C.解毒时高铁血红蛋白被还原 D.解毒剂美蓝应该具有还原性
(4)误食NaNO2会导致人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,该过程中NaNO2表现出的性质与下列_______(填序号)反应中H2O2表现出的性质完全相同。
A.
B.
C.
D.
(5)已知亚硝酸钠可以与氯化铵反应生成氮气和氯化钠,写出该反应的化学反应方程式,并用单线桥表示其电子转移的方向和数目: 。
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