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课时检测训练4 氧化还原反应的基本概念和规律
➢ 对应学生用书P264
1.(2024·山东高三齐鲁名校联盟第七次联考)下列物质的应用中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.氯乙烷用于处理运动损伤
C.用热的浓盐酸洗涤试管内壁的MnO2
D.过氧乙酸(CH3COOOH)用于医疗器械杀菌
解析 谷物发酵酿造食醋,是淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖在酶的作用下生成乙醇,乙醇氧化生成醋酸的过程,涉及氧化还原反应,A错误;氯乙烷具有冷冻、麻醉作用,可对损伤处快速产生镇痛效果,B正确;用热的浓盐酸洗涤试管内壁的MnO2,发生的反应为4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O,涉及氧化还原反应,C错误;过氧乙酸(CH3COOOH)具有很强的氧化性和腐蚀性,可以迅速杀灭多种微生物,包括多种病毒,用于医疗器械杀菌,D错误。
答案 B
2.(2025·八省联考陕西、山西、宁夏、青海卷)某团队合成了一种铁掺杂二氧化钛的新型催化剂,用于转化H2S为单质S,提出的催化历程示意图如下。NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.O2使Fe2+转化成Fe3+,恢复催化剂活性
B.过程①和④均发生了非极性键的断裂
C.过程②和③均发生了氧化还原反应
D.理论上,每转化34 g H2S,转移的电子数目为NA
解析 A.根据图示③④两步历程,可知O2使Fe2+转化成Fe3+,恢复催化剂活性,A正确;B.过程①中没有发生非极性键的断裂,过程④中发生了O==O非极性键的断裂,B错误;C.过程②中铁元素化合价发生变化,发生氧化还原反应,过程③中元素化合价没有变化,没有发生氧化还原反应,C错误;D.根据图示,该催化历程的总反应为2H2S+O22S+2H2O,可知H2S~2e-,理论上,每转化为34 g H2S即1 mol H2S,转移的电子数目为2NA,D错误。故选A。
答案 A
3.(2024·东莞模拟)关于反应:2KClO3+H2C2O4===CO2↑+2ClO2↑+K2CO3+H2O,下列说法正确的是( )
A.KClO3中的Cl被氧化
B.H2C2O4是氧化剂
C.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1
D.生成1 mol CO2时,反应共转移1 mol电子
解析 由方程式可知,反应中氯元素化合价降低被还原,氯酸钾是反应的氧化剂、二氧化氯是还原产物,碳元素的化合价升高被氧化,草酸是还原剂、二氧化碳和碳酸钾是氧化产物。A.由分析可知,反应中氯酸钾中氯元素化合价降低被还原,故A错误;B.由分析可知,反应中碳元素的化合价升高被氧化,草酸是还原剂,故B错误;C.由分析可知,二氧化氯是还原产物,二氧化碳和碳酸钾是氧化产物,由方程式可知,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1,故C正确;D.由分析可知,反应中生成1 mol二氧化碳,共转移2 mol电子,故D错误。
答案 C
4.(2023·本溪模拟)水是一种重要的资源,它同时在化学反应中担任着重要的角色,既可作为反应物又可作为生成物。如图中和水相连的物质都能和水发生反应,则有关说法正确的是 ( )
A.上述反应中属于氧化还原反应的有①②④⑥⑦⑧
B.①和⑦中都有氧气生成,且生成1 mol O2转移的电子数相同
C.①④⑧反应中,水都既不作氧化剂也不作还原剂
D.⑦中水作氧化剂,②中水作还原剂
解析 H2O与Na2O、SO3、Mg3N2的反应不属于氧化还原反应,其余反应均属于氧化还原反应,A错误;①中2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,生成1 mol O2转移2 mol e-,⑦中2F2+2H2O===4HF+O2,生成1 mol O2转移4 mol e-,B错误;①④⑧反应中,水都既不作氧化剂也不作还原剂,C正确;⑦中水作还原剂,②中水作氧化剂,D错误。故选C。
答案 C
5.(NH4)2S2O8具有强氧化性,在酸性溶液中,可将Mn2+氧化为Mn,但一般情况下,该反应进行地非常缓慢,而加入AgNO3溶液后,混合液迅速变为紫红色。下列说法错误的是 ( )
A.AgNO3为该反应的催化剂
B.该反应中的还原产物为S
C.反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶5
D.S2中-1价O与-2价O的个数比为1∶3
解析 A项,AgNO3不参与反应,可增大反应速率,在反应中作催化剂,A项正确,不符合题意;B项,(NH4)2S2O8具有强氧化性,将Mn2+氧化为Mn,Mn元素化合价升高,O元素化合价降低,1个S2被还原为2个S,因此还原产物为S,B项正确,不符合题意;C项,1个S2得到2个电子,1个Mn2+失去5个电子,因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2,C项错误,符合题意;D项,化合物中S为+6价,一共有8个O原子,若均为-2价,则负价共-16,而实际上是-14,说明有2个-1价的O原子,6个-2价的O原子,比例为1∶3,D项正确,不符合题意。
答案 C
6.(2024·广州大学附中高三周测)在稀硫酸溶液中几种离子转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.反应1中氧化剂是Mn3+
B.氧化性:Mn3+>Ce4+>Fe3+>I2
C.能发生反应2Mn3++2I-===I2+2Mn2+
D.反应2的还原产物为Fe3+
解析 由图像可知,反应1为Ce4++Mn2+===Ce3++Mn3+,反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,反应3为2Fe3++2I-===2Fe2++I2。A.根据分析可知,反应1中氧化剂为Ce4+,Mn3+是氧化产物,A错误;B.氧化剂的氧化性大于氧化产物,由反应1可知氧化性:Ce4+>Mn3+,由反应2可知氧化性:Mn3+>Fe3+,由反应3可知氧化性:Fe3+>I2,故有氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,B错误;C.由B选项的分析可知,氧化性:Mn3+>I2,因此可以发生反应2Mn3++2I-===I2+2Mn2+,C正确;D.根据分析可知,反应2为Mn3++Fe2+===Mn2++Fe3+,还原产物为Mn2+,D错误。
答案 C
7.(2023·湖南株洲质检)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量,观察到有沉淀(CuI)生成,且溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。下列有关分析中正确的是 ( )
A.上述实验条件下,物质的氧化性:Cu2+>SO2>I2
B.在SO2与I2反应中得到的还原产物为H2SO4
C.通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性
D.滴加KI溶液时,每转移2 mol e-会生成2 mol CuI沉淀
解析 由题干信息可知,向CuSO4溶液中加入KI溶液时发生反应:,当转移2 mol e-时生成2 mol CuI沉淀,D项正确;向反应后的混合物中再通入SO2气体,又发生反应:I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI②,该反应中SO2作还原剂,体现了SO2的还原性,得到的还原产物是HI,故B、C均不正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,反应①中氧化性Cu2+>I2,反应②中I2将SO2氧化,说明氧化性I2>SO2,故A项错误。
答案 D
8.氧化还原反应原理在研究物质性质及物质转化方面具有重要的价值。
(1)生活中常用的“84”消毒液与洁厕净(主要成分是盐酸)混合时会产生大量的有毒气体,写出该反应的离子方程式:___________________________________________________________。
(2)火药是中国的四大发明之一,永远值得中华儿女骄傲。黑火药在发生爆炸时,发生如下反应:2KNO3+3C+S===K2S+N2↑+3CO2↑。其中还原产物是____________。
(3)中国古代著作中有“银针验毒”的记录,其原理为4Ag+2H2S+O2===2X+2H2O,则X的化学式是________,其中H2S在该反应中________(填标号)。
A.作氧化剂
B.作还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
(4)砒霜(As2O3)与Zn可以发生如下反应:As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3+6ZnSO4+3H2O。在上述反应中Zn显示出来的性质是________(填“还原性”或“氧化性”)。
解析 (1)Cl-具有还原性、ClO-具有氧化性,酸性条件下,Cl-与ClO-发生氧化还原反应生成氯气和水,离子方程式:Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O;(2)2KNO3+3C+S===K2S+N2↑+3CO2↑反应中,N、S元素的化合价降低,C元素的化合价升高,则对应的CO2为氧化产物、K2S和N2为还原产物;(3)由质量守恒定律可知X的化学式为Ag2S,H2S在反应中化合价没变,故既不是氧化剂也不是还原剂;(4)As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3+6ZnSO4+3H2O反应中,Zn元素化合价由0价变为+2价,则Zn失电子化合价升高而作还原剂,体现还原性。
答案 (1)Cl-+ClO-+2H+===Cl2↑+H2O
(2)K2S、N2 (3)Ag2S D (4)还原性
9.黄铁矿(主要成分为FeS2)的有效利用对环境具有重要意义。
(1)在酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图1所示。
图1
①图1转化过程的总反应中,FeS2作 (填“催化剂”“氧化剂”或“还原剂”,下同)。该转化过程中NO的作用是 。
②写出图1中Fe3+与FeS2反应的离子方程式: 。
(2)Fe2+被氧化为Fe3+的过程中,控制起始时Fe2+的浓度、溶液体积和通入O2的速率不变,改变其他条件时,Fe2+被氧化的转化率随时间的变化如图2所示。
图2
①加入NaNO2发生反应:2H++3NN+2NO↑+H2O。该反应中若有6molNaNO2完全反应,转移电子的物质的量为 mol。
②加入NaNO2、KI发生反应:4H++2N+2I-2NO↑+I2+2H2O。解释图2中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2+转化率的原因: 。
解析 (1)①转化过程中FeS2中S元素被氧化为S,FeS2是还原剂;反应前后NO没有变化,所以NO是催化剂。②反应的离子方程式是14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2S+16H+。
(2)①根据离子方程式可知,反应中若有6 mol NaNO2完全反应,转移电子的物质的量为4 mol。②NO是该反应的催化剂,加入NaNO2、KI发生反应:4H++2N+2I-2NO↑+I2+2H2O,生成的NO更多,加快了反应速率。
答案 (1)①还原剂 催化剂 ②14Fe3++FeS2+8H2O15Fe2++2S+16H+
(2)①4 ②生成的催化剂NO更多,加快了反应速率
10.(2024·河北石家庄普通高中学校高三毕业年级教学质量检测)亚氯酸钠(NaClO2)具有强氧化性、受热易分解,可用作漂白剂、食品消毒剂等,以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如图所示。已知高浓度的ClO2易爆炸。下列说法错误的是( )
A.“反应1”中ClO2是还原产物,母液中主要成分是Na2SO4
B.“反应1”需要通入N2稀释ClO2,以防发生爆炸
C.“反应2”中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1
D.若还原产物均为Cl-时,ClO2的氧化能力是等质量Cl2的2.5倍
解析 由题给流程可知,反应1为二氧化硫与稀硫酸、氯酸钠反应生成硫酸钠、二氧化氯和水,反应2为二氧化氯与过氧化氢、氢氧化钠混合溶液反应生成亚氯酸钠、氧气和水,反应得到的亚氯酸钠在55 ℃条件下减压蒸发、冷却结晶、过滤得到亚氯酸钠粗产品。反应1中二氧化硫与稀硫酸、氯酸钠反应生成硫酸钠、二氧化氯和水,Cl元素化合价由+5价下降到+4价,ClO2是还原产物,母液中主要成分是Na2SO4,A正确;已知高浓度的ClO2易爆炸,“反应1”需要通入N2稀释ClO2,以防发生爆炸,B正确;“反应2”中发生反应的化学方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH===2NaClO2+2H2O+O2,H2O2是还原剂,NaClO2是氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,C正确;1 mol Cl2完全反应转化2 mol e-,1 mol ClO2完全反应转化5 mol e-,所以等物质的量的ClO2氧化能力是Cl2的2.5倍,D错误。
11.(2024·浙江强基联盟高三3月联考)利用KIO3酸性溶液与H2O2的反应,可以进行趣味的“碘钟实验”。以淀粉为指示剂,不停振荡锥形瓶,反应原理如下:①2HIO3+5H2O2===I2+5O2↑+6H2O,②I2+5H2O2===2HIO3+4H2O,下列说法不正确的是( )
A.实验现象:蓝色—无色—蓝色—无色重复出现
B.①②两个反应的净反应相当于双氧水的歧化分解
C.反应①的氧化剂是H2O2,还原剂是HIO3
D.反应②每生成1 mol HIO3,反应转移5NA电子
解析 HIO3被H2O2还原产生I2使淀粉变蓝,振荡锥形瓶生成的I2继续被H2O2氧化回到HIO3,溶液蓝色褪去,反应①和②重复进行,故重复出现“蓝色—无色—蓝色—无色……”的现象,A项正确;反应①+②化简得:2H2O2===2H2O+O2↑,B项正确;反应①中H2O2是还原剂,HIO3是氧化剂,C项错误;反应②每生成1 mol HIO3,反应转移5NA电子,D项正确。
答案 C
12.(2025·吉林白城一中高三期末)向100 mL FeI2溶液中逐渐通入Cl2,如图所示,下列有关氧化性、还原性强弱的比较正确的是( )
A.还原性的强弱:I-<Fe2+<I2<IO<Fe3+
B.还原性的强弱:I->Fe2+>I2>IO>Cl2
C.氧化性的强弱:I-<Fe3+<I2<Cl2<IO
D.氧化性的强弱:Cl2>IO>Fe3+>Fe2+>I2
解析 向100 mL FeI2溶液中逐渐通入Cl2,还原性强的离子先反应,发生的反应依次为:Cl2+2I-===2Cl-+I2,Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-,5Cl2+I2+6H2O===10Cl-+2IO+12H+,所以还原性强弱为I->Fe2+>I2;5Cl2+I2+6H2O===10Cl-+2IO+12H+反应中,I2是还原剂,Cl2是氧化剂,IO是氧化产物,所以还原性:I2>IO>Cl2,由此可知,还原性强弱:I->Fe2+>I2>IO>Cl2,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性强弱:Cl2>IO>Fe3+>I2>Fe2+,故B正确。
答案 B
13.某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较实验,实验过程如下:
Ⅰ.先向B中的FeCl2溶液(约10 mL)中通入Cl2,当B中溶液变黄时,停止通气。
Ⅱ.打开活塞b,使约2 mL的溶液流入D试管中,检验取出溶液中的离子。
Ⅲ.接着再向B中通入一定量的SO2气体。
Ⅳ.更新试管D,重复过程Ⅱ,检验取出溶液中的离子。
(1)棉花中浸润的溶液为 ,目的是 。
(2)实验室制备氯气的化学方程式为 。
(3)过程Ⅲ中一定发生反应的离子方程式为 ;
过程Ⅳ中检验取出溶液中是否含有硫酸根的操作是
。
(4)该小组对SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较期望得到的结论是 。
(5)甲、乙、丙三同学分别完成了上述实验,下表是他们的检测结果,他们的检测结果一定能够证明SO2、F和Cl-还原性强弱关系的是 。
过程Ⅱ中检出离子
过程Ⅳ中检出离子
甲
有Fe3+无Fe2+
有S
乙
既有Fe3+又有Fe2+
有S
丙
有Fe3+无Fe2+
有Fe2+
解析 (1)向B中的Fe2+中通入氯气,氯气不可能完全和亚铁离子反应,防止多余的氯气污染空气,需要除去,所以棉花中浸润的溶液为NaOH溶液。(2)实验室制备氯气用的是二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下反应,化学反应方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(3)B中的亚铁离子被氧化为铁离子,在铁离子中通入二氧化硫,发生氧化还原反应:2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+;检验硫酸根离子,先要用盐酸酸化排除碳酸根离子和亚硫酸根离子的干扰,再加入BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,说明有S,反之无S。(4)SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱的顺序为SO2>Fe2+>Cl-。(5)过程Ⅱ是为了检验氯气氧化后的产物,过程Ⅳ是为了检验二氧化硫被氧化后的产物。甲:过程Ⅱ检出离子有Fe3+无Fe2+,说明氯气过量,过程Ⅳ中检出有S不能说明二氧化硫就是被铁离子氧化的,也可能是被氯气氧化的,甲错误;乙:过程Ⅱ检出离子既有Fe3+又有Fe2+,亚铁离子未被氧化完全,说明氯气量不足,过程Ⅳ中检出有S,一定是二氧化硫被铁离子氧化得到的,乙正确;丙:过程Ⅱ检出离子有Fe3+无Fe2+,而过程Ⅳ中检出有Fe2+,说明二氧化硫把铁离子还原为了亚铁离子,丙正确。
答案 (1)NaOH溶液 防止尾气污染环境
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
取溶液少许于试管中,先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,证明有S,反之无S
(4)SO2>Fe2+>Cl- (5)乙、丙
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