内容正文:
主题二|氧化还原反应
第一讲 氧化还原反应的概念
|内|容|与|目|标|
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。根据化学式判断元素的化合价。
3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
4.能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
逐点清(一) 氧化还原反应及相关概念
系统教材·固本强基
1.本质和特征
2.相关概念间的关系
3.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
常见的氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:
(2)常见的还原剂
常见的还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。
如:
金属氢化物(如NaH等)、NaBH4也是重要的还原剂。
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可以作氧化剂,又可以作还原剂
如:
其中:Fe2+、S主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性。
名师支教
四大视角理清概念关系
4.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
(1)双线桥法:①标变价,②画箭头,③算数目,④说变化。
用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
分析下列四个化学反应:
A.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
B.2HClO2HCl+O2↑
C.4NH3+5O24NO+6H2O
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
其中属于区域“1”的是D(填字母,下同),属于区域“2”的是B,属于区域“3”的是C,属于区域“4”的是A。
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)有单质参加或生成的化学反应不一定是氧化还原反应 (√)
(2)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 (×)
(3)NaH与H2O反应中H2O被氧化发生氧化反应 (×)
(4)向0.01 mol·L-1硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加0.1 mol·L-1 H2O2溶液,溶液褪色,则H2O2具有氧化性 (×)
(5)KMnO4与H2C2O4的反应中,Mn2+既是还原产物又是催化剂 (√)
(6)(2023·湖北卷)氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂 (√)
2.某元素由化合态变为游离态时,该元素是否一定被还原?
提示:不一定,如2H2O2H2↑+O2↑,反应中氢元素化合价降低被还原,氧元素化合价升高被氧化。
3.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂吗?
提示:不一定,如H2+CuOCu+H2O反应中H2是还原剂。
4.同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)价态是确定的吗?
提示:同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)不是确定的,而是决定于还原剂(或氧化剂)的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2+;在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物,如MnO2、K2MnO4等。
5.(鲁科必修1 P75 T6改编)氰化钠与双氧水相遇后,会释放出氨气,同时析出白色晶体,使得氰化钠的毒性大大降低,该反应的化学方程式为NaCN+H2O2+H2O===NaHCO3+NH3↑。
上述反应中,氧化剂是 ,还原剂是 ,氧化产物是 ,H2O2发生 反应,还原剂被氧化的元素为 ;用双线桥标出转移电子的方向和数目 。
提示:H2O2 NaCN NaHCO3 还原 碳元素
迁移应用·深化学习
|牛刀小试|
题点(一) 氧化还原反应相关概念与表示方法
1.含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示的转化关系。下列说法错误的是 ( )
链接拓展
碲及其化合物
A.反应①利用了H2Te的还原性
B.反应②中H2O是氧化剂
C.反应③利用了H2O2的氧化性
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应
解析:选D 反应①中H2Te被O2氧化生成Te,体现了H2Te具有还原性,故A正确;反应②中Te与H2O反应生成H2TeO3,碲元素的化合价升高,是还原剂,则H2O是氧化剂,故B正确;反应③中H2TeO3→H6TeO6,碲元素的化合价升高,发生氧化反应,则H2O2是氧化剂,体现氧化性,故C正确;H2Te2O5转化为H2Te4O9时不存在元素化合价的变化,因此未发生氧化还原反应,故D错误。
2.为治理汽车尾气中的NO和CO对环境的污染,可在汽车排气管上安装催化转化器,发生的反应为2NO+2CO===N2+2CO2。
(1)碳元素的化合价 (填“升高”或“降低”),被 (填“氧化”或“还原”),CO是 (填“氧化”或“还原”)剂,NO是 (填“氧化”或“还原”)剂,发生 (填“氧化”或“还原”)反应。
(2)用双线桥表示上述反应中的电子得失情况 。
(3)用单线桥表示上述反应中的电子转移情况 。
(4)若反应中消耗了2 mol CO,则生成N2的物质的量为 mol,转移电子的物质的量为 mol。
解析:(1)反应中,CO中C由+2价变为+4价,化合价升高被氧化,CO为还原剂,则NO为氧化剂,反应中得电子被还原,发生还原反应。(2)反应中,NO中+2价N元素变成0价,CO中+2价C变为+4价,转移电子数为4,用双线桥表示该反应中的电子得失情况为。(3)反应中CO失电子,NO得电子,转移电子数为4,用单线桥表示该反应中的电子转移情况为。(4)由方程式可知,若反应中消耗了2 mol CO,则生成N2的物质的量为1 mol,转移电子数为2 mol×(4-2)=4 mol。
答案:(1)升高 氧化 还原 氧化 还原
(2)
(3) (4)1 4
题点(二) 借助陌生反应(过程)分析氧化还原反应
3.(2025·东莞市嘉荣外国语学校月考)工业上制备有机氟化剂SF4的反应为3SCl2+4NaF===SF4+S2Cl2+4NaCl,下列说法错误的是 ( )
A.NaF既不是氧化剂也不是还原剂
B.SCl2与S2Cl2中氯元素的化合价相同
C.该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2
D.SF4是氧化产物
解析:选C 反应前后NaF中元素化合价没有发生改变,氟化钠既不是氧化剂也不是还原剂,故A正确;氯元素的非金属性强于硫元素,则二氯化硫和二氯化二硫分子中氯元素的化合价都为-1价,故B正确;由方程式可知,反应中二氯化硫分子中硫元素的化合价既升高被氧化又降低被还原,SCl2既是反应的氧化剂又是还原剂,且氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,C错误;四氟化硫是反应的氧化产物、二氯化二硫是还原产物,故D正确。
4.(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
解析:选A 由方程式可知,反应生成1 mol一氧化二氮,转移4 mol电子,故A正确;反应过程中H、O元素的化合价没有变化,故H2O既不是氧化产物也不是还原产物,故B错误;由方程式可知,反应中氮元素的化合价升高被氧化,NH2OH是反应的还原剂,铁元素的化合价降低被还原,铁离子是反应的氧化剂,故C错误;由方程式可知,反应中铁元素的化合价降低被还原,铁离子是反应的氧化剂,若设计成原电池,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,亚铁离子为正极产物,故D错误。
|练后补强|
拓展一些特殊物质中元素的化合价
n(OH)2
nO(OH)2
ePO4
LiePO4
K2eO4
Cue
uCl
u2(OH)2Cl2
s2S3
H3sO4
H3sO3
NalO
NalO2
NalO3
lO2
O
H4
O4
LiH2
Al
K
H2O4
Na2O3
Na
K2O7
K2O4
Na2O5
思维建模
电负性思维判断化合价
逐点清(二) 物质的氧化性、还原性及其强弱比较
系统教材·固本强基
1.物质的氧化性、还原性含义分析
(1)氧化性:指得电子的性质(或能力);还原性:指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但根据金属活动性顺序,Na比Al更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
2.物质的氧化性、还原性与化合价的关系
最高价态
只有氧化性,如:HNO3、H2SO4、KMnO4等
最低价态
只有还原性,如:金属单质、Cl-、S2-等
中间价态
既有氧化性又有还原性,如:Fe2+、S、Cl2等
3.物质氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据化学方程式判断
氧化剂+还原剂===还原产物+氧化产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据相同条件下产物的价态高低判断
如2Fe+3Cl22FeCl3;Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
(3)根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,浓度越大,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
2KMnO4+16HCl(浓) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
O2+4HCl2Cl2+2H2O
由化学方程式知氧化性:KMnO4>Cl2,MnO2>Cl2,O2>Cl2,由反应条件知氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)金属原子失电子数越多,金属的还原性越强 (×)
(2)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性 (×)
(3)强氧化剂与强还原剂一定能发生氧化还原反应 (×)
(4)同一元素不同价态的化合物中,元素的化合价越高,物质的氧化性一定越强 (×)
(5)(2024·黑吉辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物:Na2CO4具有较强氧化性 (√)
思维建模:利用结构观
理解过氧化物的结构与性质
2.下列各组物质:
①Cu与HNO3溶液 ②Cu与FeCl3溶液
③Zn与H2SO4溶液 ④Fe与FeCl3溶液
⑤Cl2与NaOH溶液 ⑥Fe与HNO3溶液 ⑦Fe与H2SO4溶液 ⑧Na与O2
(1)由于浓度不同而发生不同氧化还原反应的是 (填序号,下同)。
(2)由于温度不同而发生不同氧化还原反应的是 。
(3)氧化还原反应不受浓度、温度影响的是 。
解析:⑥Fe和浓HNO3常温下钝化,加热继续反应;Fe和稀HNO3反应,HNO3被还原成NO。⑦Fe和浓H2SO4常温下钝化,加热继续反应;Fe和稀H2SO4反应生成FeSO4和H2。
答案:(1)①③⑥⑦ (2)⑤⑥⑦⑧ (3)②④
3.(鲁科必修1 P75 T7改编)如何判断蔬菜红薯叶和水果猕猴桃中维生素C的含量哪个较高?
提示:取家中等质量的蔬菜红薯叶和水果猕猴桃榨汁,各取等体积溶液加入等体积等浓度的酸性高锰酸钾溶液,根据酸性高锰酸钾溶液褪色的时间判断维生素C含量的高低。
迁移应用·深化学习
|牛刀小试|
题点(一) 物质氧化性、还原性强弱的判断及应用
1.(2025·广州市荔湾区开学考试)已知Fe2+、I-、Br-、Cl-和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为I->H2O2>Fe2+>Br->Cl-,则下列反应不可能发生的是 ( )
A.2Fe2++I2===2Fe3++2I-
B.Br2+2Fe2+===2Fe3++2Br-
C.H2O2+2Fe3+===2Fe2++O2↑+2H+
D.Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-
解析:选A 氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性,利用酸性溶液中还原性强弱的顺序是I->H2O2>Fe2+>Br->Cl-,来判断反应能否发生。若反应2Fe2++I2===2Fe3++2I-能发生,Fe元素的化合价升高,Fe2+是还原剂,I元素的化合价降低,I-为还原产物,还原性强弱为Fe2+>I-,与已知不符,故选A;若反应Br2+2Fe2+===2Fe3++2Br-能发生,Fe2+是还原剂,Br-为还原产物,还原性强弱为Fe2+>Br-,与已知相符,故不选B;若反应H2O2+2Fe3+===2Fe2++O2↑+2H+能发生,H2O2为还原剂,Fe2+为还原产物,还原性强弱为H2O2>Fe2+,与已知相符,故不选C;若反应Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl-能发生,Fe2+是还原剂,Cl-为还原产物,还原性强弱为Fe2+>Cl-,与已知相符,故不选D。
2.在室温下,发生下列几种反应:
①16H++10Z-+2X===2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2===2A3++2B-
③2B-+Z2===B2+2Z-
根据上述反应,判断下列结论错误的是 ( )
A.要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入Z2
B.还原性强弱顺序为A2+>B->Z->X2+
C.X2+是X的还原产物,B2是B-的氧化产物
D.在溶液中可能发生反应:8H++5A2++X===X2++5A3++4H2O
思维建模 氧化还原电对、电极电势分析
解析:选A 氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,反应①中,氧化性:X>Z2;反应②中,氧化性:B2>A3+;反应③中,氧化性:Z2>B2,则氧化性强弱顺序是X>Z2>,所以要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入B2,故A错误;还原剂的还原性强于还原产物的还原性,由反应①②③中还原性的比较可知,还原性强弱顺序为A2+>B->Z->X2+,故B正确;反应①中X元素的化合价降低,则X为氧化剂,则X2+是X的还原产物,反应③中B-发生氧化反应生成B2,即B2是B-的氧化产物,故C正确;根据分析,氧化性强弱顺序是X>Z2>B2>A3+,所以X能氧化A2+,发生的反应为+X===X2++5A3++4H2O,故D正确。
题点(二) 物质氧化性、还原性强弱的实验探究
3.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达到的结论是 。
(5)甲、乙、丙三位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、Fe2+和Cl-还原性强弱关系的是 。
链接拓展
验证实验探究分析
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)实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下反应,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(3)B中的Fe2+被氧化为Fe3+,在Fe3+中通入SO2,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C和S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SO2被氧化后的产物。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SO2就是被铁离子氧化的,也可能是被氯气氧化的,甲错误;过程Ⅱ检出离子既有Fe3+又有Fe2+,Fe2+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Fe3+氧化得到的,乙正确;过程Ⅱ检出离子有Fe3+无Fe2+,而过程Ⅳ中检出有Fe2+,说明SO2把Fe3+还原为了Fe2+,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+2H2O===2Fe2++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
|练后补强|
1.假设法判断氧化还原反应能否进行的思维流程
第一步:先假设反应成立。
第二步:然后根据氧化剂的氧化性>氧化产物的氧化性,还原剂的还原性>还原产物的还原性的规律,列出假设反应中的上述关系。
第三步:结合题干条件判断该结论是否符合事实。符合事实,则反应发生;反之,则不发生。
2.探究物质氧化性、还原性的实验方法
(1)证明物质具有氧化性或还原性
(2)证明物质氧化性或还原性的强弱
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一、选择题
1.下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
解析:选B 谷物发酵酿造食醋过程中CH3CH2OH转化为CH3COOH属于氧化还原反应,A项不符合题意;小苏打用作食品膨松剂利用的是NaHCO3受热分解会放出CO2的性质,不涉及氧化还原反应,B项符合题意;含氯消毒剂具有较强的氧化性,消毒时发生氧化还原反应,C项不符合题意;大气中的NO2形成酸雨时发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应,D项不符合题意。
2.为了实现下列物质间的转化,需要加还原剂的是 ( )
A.Fe→FeCl3 B.CO2→C
C.KMnO4→O2 D.CO2→CO
解析:选D 铁元素的化合价由Fe中的0变化到FeCl3中的+3,化合价升高,需加氧化剂,不需要加还原剂,故A项错误;碳元素和氧元素的化合价都未改变,不需要加还原剂,故B项错误;氧元素的化合价由KMnO4中的-2变化到O2中的0,化合价升高,不需要加还原剂,故C项错误;碳元素的化合价由CO2中的+4变化到CO中的+2,化合价降低,需要加还原剂,故D项正确。
3.下列反应中,不属于四种基本反应类型,但属于氧化还原反应的是 ( )
解析:选B 该反应属于复分解反应,没有元素化合价变化,不是氧化还原反应,故A不符合题意;该反应不属于四种基本反应类型,且有元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故B符合题意;该反应属于置换反应,是氧化还原反应,故C不符合题意;该反应属于化合反应,是氧化还原反应,故D不符合题意。
4.(2025·凉山州安宁河联盟期中)下列化学方程式中电子转移方向和数目分析正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
解析:选D 硫得到电子生成硫化钠、失去电子生成亚硫酸钠,+3H2O,A错误;氨气中氮失去电子、二氧化氮中氮得到电子,7N2+12H2O,B错误;氯酸钾中氯得到1×5个电子、HCl中氯失去5个电子,为l2↑+KCl+3H2O,C错误;铁失去2×3=6个电子、氯得到6个电子,D正确。
5.下列对氧化还原反应的分析中合理的是 ( )
A.Mg变成MgO时化合价升高,失去电子,因此Mg在该反应中被还原
B.KMnO4受热分解,锰元素化合价一部分升高,一部分降低,因此锰元素既被氧化又被还原
C.CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4属于氧化还原反应
D.反应2H2O2H2↑+O2↑,H2O中元素的化合价既有升高,又有降低
解析:选D 镁失去电子被氧化而不是被还原,A错误;高锰酸钾受热分解时锰元素的化合价只有降低,没有升高,因此锰元素只被还原,没被氧化,B错误;没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,C错误;水中氧元素的化合价升高,氢元素的化合价降低,D正确。
6.陈述 Ⅰ 和陈述 Ⅱ 均正确且具有因果关系的是 ( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板
氧化性:Fe3+>Cu2+
B
用Na2O2作呼吸面具的氧气来源
Na2O2能氧化CO2
C
用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+
Na2S具有还原性
D
用石灰乳脱除烟气中的SO2
SO2具有氧化性
解析:选A 用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板过程中发生反应:2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,氧化剂的氧化性强于氧化产物,即氧化性:Fe3+>Cu2+,A项正确;用Na2O2作呼吸面具的氧气来源时,Na2O2自身发生歧化反应,未氧化CO2,B项错误;用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+是发生复分解反应的过程,与Na2S的还原性无关,C项错误;用石灰乳脱除烟气中的SO2过程中,先生成CaSO3,后被O2氧化为CaSO4,与SO2的氧化性无关,D项错误。
7.已知氧化还原反应:
①Fe2++Zn===Fe+Zn2+
②Cu2++Fe===Fe2++Cu
③2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
下列说法不正确的是 ( )
A.氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+
B.还原性:Zn>Fe>Cu>Fe2+
C.Fe3+不能与Zn反应
D.Fe2+在反应②中是氧化产物,在反应③中是还原产物
解析:选C ①氧化性是Fe2+>Zn2+,还原性是Zn>Fe;②氧化性是Cu2+>Fe2+,还原性是Fe>Cu;③氧化性是Fe3+>Cu2+,还原性是Cu>Fe2+;氧化性顺序是Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+,还原性:Zn>Fe>Cu>Fe2+。由分析知A、B正确。由分析可知,氧化性顺序是Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+,则反应2Fe3++Zn2Fe2++Zn2+可以发生,故C项错误。②中Fe发生氧化反应,Fe2+为氧化产物,③中Fe3+发生还原反应,Fe2+为还原产物,故D项正确。
8.关于反应K2H3IO6+9HI===2KI+4I2+6H2O,下列说法正确的是 ( )
A.K2H3IO6发生氧化反应
B.KI是还原产物
C.生成12.7 g I2时,转移0.1 mol电子
D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
解析:选D 反应中K2H3IO6中I元素的化合价降低,发生得电子的还原反应,A错误;KI中的I-由HI变化而来,化合价没有发生变化,KI既不是氧化产物也不是还原产物,B错误;12.7 g I2的物质的量为0.05 mol,根据反应方程式,每生成4 mol I2转移7 mol电子,则生成0.05 mol I2时转移电子的物质的量为0.087 5 mol,C错误;反应中HI为还原剂,K2H3IO6为氧化剂,在反应中每消耗1 mol K2H3IO6就有7 mol HI失电子,则还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1,D正确。
9.为防止废弃的硒单质(Se)造成环境污染,通常用浓硫酸将其转化成二氧化硒(SeO2),再用KI溶液处理后回收Se。发生的反应为①Se+2H2SO4(浓) ===2SO2↑+SeO2+2H2O;②SeO2+4KI+4HNO3===4KNO3+Se+2I2+2H2O。下列说法错误的是 ( )
A.①中SO2是还原产物,SeO2是氧化产物
B.②中HNO3既不是氧化剂也不是还原剂
C.②中每生成0.2 mol I2共转移0.4 mol电子
D.氧化性由强到弱的顺序:H2SO4(浓)<SeO2<I2
解析:选D 根据氧化还原反应价态变化规律,从①化学反应方程式中可以知道S的化合价降低,即SO2是还原产物,Se的化合价升高,所以SeO2是氧化产物,故A正确;从②化学反应方程式中可得知HNO3的化合价没有发生改变,所以,HNO3既不是氧化剂也不是还原剂,故B正确;由②化学方程式知,当2 mol的I2生成时,反应过程中转移了4 mol电子,则有0.2 mol的I2生成时,转移0.4 mol电子,故C正确;根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)>SeO2>I2,故D错误。
10.(2025·贵州省名校协作体月考)利用FeSO4可制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)。制备过程中的主要反应:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,下列说法正确的是 ( )
A.Na2O2只充当氧化剂
B.氧化产物只有Na2FeO4
C.还原剂与氧化剂物质的量之比是1∶3
D.生成1 mol O2时上述反应转移的电子的物质的量是10 mol
解析:选D 过氧化钠中氧元素的化合价为-1价,化合价降低生成Na2O,化合价升高生成O2,因此Na2O2既做氧化剂又做还原剂,故A错误;氧化产物既有Na2FeO4,又有O2,故B错误;FeSO4中铁元素的化合价从+2价升高到+6价,作为还原剂,根据方程可知:6Na2O2~O2,有1份过氧化钠作为还原剂,剩余的过氧化钠中氧元素的化合价则均降低,即有5份过氧化钠作为氧化剂,因此还原剂与氧化剂物质的量之比是3∶5,故C错误;根据题中方程式可知,硫酸亚铁和过氧化钠均是还原剂,2FeSO4~2Na2FeO4~8e-、6Na2O2~O2~2e-,可知转移电子数共为10个电子,因此O2~10e-,可得生成1 mol O2时题述反应转移的电子的物质的量是10 mol,故D正确。
11.NaClO2是一种高效的漂白剂,实验室中一种制备NaClO2的过程如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.NaClO2的漂白原理与SO2不同
B.每生成1 mol ClO2有0.5 mol H2C2O4被氧化
C.反应2过程中,H2O2做氧化剂
D.粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2
解析:选C A项,NaClO2的漂白原理是利用其氧化性,SO2的漂白原理是与有色物质反应生成无色的物质,NaClO2的漂白原理与SO2不同,正确;B项,反应1中NaClO3生成ClO2的过程中Cl元素由+5价变为+4价,H2C2O4反应生成CO2的过程中C元素由+3价变为+4价,每生成1 mol ClO2有0.5 mol H2C2O4被氧化,正确;C项,反应2过程中ClO2生成Cl,Cl元素由+4价变为+3价,ClO2做氧化剂,H2O2做还原剂,错误;D项,粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2,正确。
二、非选择题
12.(12分)(2025·南京航空航天大学附属高级中学段考)高铁酸钾(K2FeO4,极易溶于水)是常见的水处理剂,其原理如图所示。
[查阅资料] 向胶体中加入电解质后,胶体因失去稳定性而发生离子的聚集以至沉淀,称为电解质对胶体的聚沉作用,简称胶体的聚沉。
请回答下列问题:
(1)K2FeO4中铁元素的化合价为 。
(2)过程①中活细菌表现了 (填“氧化”或“还原”)性,该过程的还原产物是 ;过程③属于
(填“物理”或“化学”)变化。
(3)根据上述原理分析,作水处理剂时,K2FeO4的作用有 (填两个)。
(4)制备高铁酸钾常用的反应原理为2Fe(OH)3+3KClO+4KOH===2K2FeO4+3KCl+5H2O。
①该反应中氯元素的化合价由 价变为 价;通过该反应说明:在碱性条件下,氧化性:ClO- (填“>”“=”或“<”)Fe。
②并用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。
解析:(1)K2FeO4中K为+1价,O为-2价,则铁元素的化合价为+6价。(2)过程①中K2FeO4中Fe的化合价降低,活细菌中元素化合价升高,因此活细菌表现了还原性,化合价降低得到的产物为还原产物,因此该过程的还原产物是Fe3+;过程③是胶体吸附悬浮杂质而达到净水作用,属于物理变化。(3)根据原理分析,作水处理剂时,K2FeO4做氧化剂,能消毒杀菌,得到的产物生成胶体具有净水作用,因此K2FeO4的作用有消毒杀菌、净水。(4)①该反应中氯元素的化合价由+1价变为-1价。通过该反应说明:在碱性条件下,根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:ClO->Fe。
答案:(1)+6 (2)还原 Fe3+ 物理
(3)消毒杀菌、净水 (4)①+1 -1 >
②+4KOH===2K2FeO4+3KCl+5H2O
13.(14分)(2025·孝感市高中协作体联考)Ⅰ.已知:16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑。
(1)用双线桥标出该反应中电子转移的方向和数目: 。
(2)该反应中 被还原(填化学式)。
(3)参加氧化还原反应的盐酸的物质的量与参加该反应的盐酸的物质的量之比为 。
Ⅱ.有反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
(4)该反应所属的基本反应类型是 。
(5)在反应中Na元素的原子 (填“失去”或“得到”)电子。
(6)发生还原反应的是 (填化学式)。
Ⅲ.Na2O2是常见的制氧试剂,与二氧化碳发生反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。
(7)该反应中氧化剂是 (填化学式),Na2O2 (填“被氧化”“被还原”或“既被还原又被氧化”)。
(8)若消耗了7.8 g Na2O2,理论上转移电子的物质的量是 mol,生成的O2体积约是 L(标准状况)。
解析:(1)高锰酸钾和浓盐酸的反应实质是:+8H2O。
(2)由化合价升降可知,锰元素的化合价降低被还原,该反应中KMnO4被还原。(3)根据已知反应可知,参加氧化还原反应的盐酸的物质的量为10 mol,参加该反应的盐酸的物质的量为16 mol,两者之比为10∶16=5∶8。(4)已知反应为一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物,属于置换反应。(5)在反应中Na元素由0价升高为+1价,原子失去电子。(6)H2O中H元素由+1价降低为0价,被还原,发生还原反应的是H2O。(7)反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2中Na2O2中O元素部分由-1价降为-2价,部分由-1价升为0价,氧化剂是Na2O2,既被还原又被氧化。(8)根据反应2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2可知,若消耗了7.8 g Na2O2,理论上转移电子的物质的量是×1=0.1 mol,生成的O2体积约是0.1 mol××22.4 L·mol-1=1.12 L(标准状况)。
答案:(1)
+8H2O
(2)KMnO4 (3)5∶8 (4)置换反应 (5)失去
(6)H2O (7)Na2O2 既被还原又被氧化
(8)0.1 1.12
第二讲 氧化还原反应规律
|内|容|与|目|标|
1.掌握氧化还原反应的基本规律及应用。
2.能利用“电子守恒”规律进行氧化还原反应的简单计算。
逐点清(一) 先后规律、价态规律及其应用
系统教材·固本强基
1.先后规律及其应用
(1)同一体系中,当有多个氧化还原反应发生时,反应的先后顺序遵循强者优先的规律。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)常见的强弱顺序
氧化性
Mn(H+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S
还原性
Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2(S)<S2-
2.价态规律及其应用
微点精研
歧化反应、归中反应
(1)价态归中规律
含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价→中间价”,而不会出现交叉现象。简记为“两相靠,不相交”。
例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应是
注意:不会出现⑤中H2S转化为SO2而H2SO4转化为S的情况。
(2)歧化反应规律
“中间价→高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
(3)价态规律的应用
①判断同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应的可能性。如浓H2SO4与SO2不发生反应。
②根据化合价判断反应体系中的氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物。如对于反应6HCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为HCl,氧化产物和还原产物都为Cl2。
基本能力自查
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)SO2的还原性较强,而浓硫酸具有很强的氧化性,所以浓硫酸不能干燥SO2气体 (×)
(2)1 mol KClO3与足量的浓盐酸反应,转移电子数为6NA (×)
(3)硝酸铜分解的产物可能是CuO、NO2、NO (×)
(4)锌粉加入硝酸铁,硝酸铜的混合溶液中,锌首先与硝酸铁反应置换出铁 (×)
2.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G→Q+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOH→G+Q+H2O
④Z+NaOH→Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是 。
解析:由①得出Q中Cl元素价态高于G,因为G必介于Q和-1价的氯元素之间,-1价为氯元素的最低价;将该结论引用到③,Y介于Q与G之间,故有Q价态高于Y,Y价态高于G;分析②:H2O中的H元素化合价降低,则Q中的氯元素转变为X中的氯元素,化合价必升高,则得出X价态高于Q;最后分析④:Z介于Q、X之间,则X价态高于Z,Z价态高于Q。
答案:G、Y、Q、Z、X
迁移应用·深化学习
题点(一) 先后规律及其应用
1.已知有如下三个氧化还原反应:
2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若某溶液中Fe2+和I-共存,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是 ( )
A.Cl2 B.KMnO4
C.FeCl3 D.HCl
解析:选C 由题目中的三个反应可知氧化性强弱顺序为Mn>Cl2>Fe3+>I2,因Cl2、KMnO4均能氧化Fe2+,故选项A、B不符合题意,HCl不能氧化I-,D错误。
2.往含Fe3+、H+、N的混合液中加入少量S,充分反应后,下列表示该反应的离子方程式正确的是 ( )
A.2Fe3++S+H2O===2Fe2++S+2H+
B.2H++S===H2O+SO2↑
C.2H++2N+3S===3S+2NO↑+H2O
D.2Fe3++3S+3H2O===2Fe(OH)3↓+3SO2↑
解析:选C 三价铁离子、硝酸根离子都具有氧化性,都能氧化亚硫酸根离子,硝酸根离子在酸性环境下氧化性强于三价铁离子,所以加入亚硫酸根离子,先与硝酸根离子反应,若亚硫酸根剩余再与三价铁离子反应,题干中亚硫酸根离子少量,所以只与硝酸根离子反应,所以离子方程式为2H++2N+3S===3S+2NO↑+H2O,C项正确。
3.向含有Fe2+、I-、Br-的溶液中通入适量氯气,溶液中各种离子的物质的量变化如图所示。下列有关说法不正确的是 ( )
A.线段BC代表Fe3+物质的量的变化情况
B.原混合溶液中c(FeBr2)=6 mol·L-1
C.当通入Cl2 2 mol时,溶液中已发生的离子反应可表示为2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl-
D.原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3
解析:选B 根据还原性:Br-<Fe2+<I-,线段AB代表I-物质的量的变化情况,线段BC代表Fe3+物质的量的变化情况,线段DE代表Br-物质的量的变化情况,A项正确;溶液体积未知,无法计算浓度,B项错误;根据三段消耗氯气的量可知,原溶液中n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3,D项正确。
题点(二) 价态规律及其应用
4.(2025·哈尔滨市第三中学校月考)氯气跟氢氧化钾溶液在一定条件下发生如下反应:3Cl2+6KOH===KX+5KY+3H2O,KX在一定条件下能自身反应:KX→KY+KZ(未配平),以上KX、KY、KZ均是含氯元素的一元酸的钾盐,该反应中KY与KZ的化学计量数之比为 ( )
A.1∶1 B.2∶3 C.1∶3 D.1∶2
解析:选C 根据3Cl2+6KOH===KX+5KY+3H2O,结合得失电子守恒可知反应生成的KX中Cl元素的化合价为+5价;则KY中Cl元素的化合价为-1价;KX在一定条件下能自身反应:KX→KY+KZ,KX→KY转化过程中Cl的化合价从+5价降为-1价,则KX→KZ转化过程中Cl的化合价从+5价升高,结合Cl元素的最高化合价为+7价,则可配平方程式:4KX→KY+3KZ,即该反应中KY与KZ的化学计量数之比为1∶3。
5.已知反应:2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,下列关于该反应说法错误的是 ( )
A.氧化性:NaClO3>Cl2
B.当反应中有2 mol e-转移时,被氧化的HCl为4 mol
C.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
D.产物ClO2和Cl2都可以用于自来水消毒杀菌
解析:选B 在已知反应中,氯酸钠中氯元素的化合价降低被还原做氧化剂,对应的二氧化氯是还原产物,氯化氢中氯元素的化合价升高被氧化做还原剂,对应的氯气是氧化产物,据此回答问题。由分析可知,氯酸钠是氧化剂,氯气是氧化产物,在同一个氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:NaClO3>Cl2,故A正确;当反应中有2 mol e-转移时,氯化氢中氯元素的化合价由-1价升高到0价,则被氧化的氯化氢为2 mol,故B错误;由分析可知,氯气是氧化产物,二氧化氯是还原产物,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2,故C正确;产物二氧化氯和氯气都具有氧化性,可以用于自来水消毒杀菌,故D正确。
逐点清(二) 电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
|牛刀小试|
1.[确定化学式]某强氧化剂[XO(OH)2]+可被Na2SO3还原,氧化产物为S。如果还原1.2×10-3 mol [XO(OH)2]+需用30 mL 0.1 mol·L-1的Na2SO3溶液,那么X元素被还原后的物质可能是 ( )
A.XO B.X2O3 C.X2O D.X
解析:选D 根据得失电子守恒分析,得到X元素化合价应该降低,[XO(OH)2]+中X价态为+5价,设产物中X的化合价为n,[O(OH)2]+→↓;Na2O3→Na2O4↑,根据得失电子数相等,则(5-n)×1.2×10-3=2×30×10-3×0.1,解得n=0,故被还原后的产物的价态为0价,D符合题意。
2.[判断化合价]在酸性条件下,可发生如下反应:Cl+2M3++4H2O===M2+Cl-+8H+,M2中M的化合价是 ( )
A.+4 B.+5 C.+6 D.+7
解析:选C 设M2中M的化合价为+x,Cl元素由+5价降低到-1价,M元素由+3价升高到+x,根据得失电子守恒可得:6=2×(x-3),解得x=6,故C项正确。
3.[分析反应过程]工业生产中除去电石渣浆(含CaO)中的S2-并制取硫酸盐的一种常用流程如图。下列说法错误的是 ( )
A.由上述过程Ⅰ、Ⅱ可知氧化性:O2>Mn>S2
B.过程 Ⅱ 中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
C.过程Ⅰ中发生反应:2Mn(OH)2+O2+4OH-===2Mn+4H2O
D.将10 L渣浆中的S2-(浓度为320 mg·L-1)转化为S,理论上至少需要氧气0.2 mol
解析:选B 由流程可知,CaO与硫酸锰反应生成Mn(OH)2,通入氧气生成Mn,过程 Ⅰ 中反应的离子方程式为2Mn(OH)2+O2+4OH-===2Mn+4H2O;Mn与S2-反应生成S2,进而与氧气反应生成S,过程Ⅱ中反应的离子方程式为4Mn+2S2-+9H2O===S2+4Mn(OH)2↓+10OH-,以此解答该题。
由分析可知,O2氧化Mn(OH)2生成Mn,则氧化性:O2>Mn,然后氧化S2-生成S2,则氧化性:Mn>S2,氧化性:O2>Mn>S2,故A正确;在过程 Ⅱ 中,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得反应的离子方程式为4Mn+2S2-+9H2O===S2+4Mn(OH)2↓+10OH-,其中Mn为氧化剂,S2-为还原剂,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1,故B错误;由分析可知,过程Ⅰ中涉及反应为2Mn(OH)2+O2+4OH-===2Mn+4H2O,故C正确;10 L渣浆中的S2-(浓度为320 mg·L-1)的物质的量n(S2-)==0.1 mol,将其氧化为S时,失去电子的物质的量n(e-)=0.1 mol×[6-(-2)]=0.8 mol,根据电子守恒可知需O2的物质的量n(O2)==0.2 mol,故D正确。
4.[多步计算应用]某废水中含有Cr2,为了处理有毒的Cr2,需要先测定其浓度:取20 mL废水,加入适量稀硫酸,再加入过量的V1 mL c1 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液,充分反应(还原产物为Cr3+)。用c2 mol ·L-1 KMnO4溶液滴定过量的Fe2+至终点,消耗KMnO4溶液V2 mL。则原废水中c(Cr2)为 。
解析:Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。利用得失电子守恒列等式:c1 mol·L-1×V1 mL×10-3 L·mL-1=20 mL×10-3 L·mL-1×6c(Cr2)+5c2 mol·L-1×V2 mL×10-3 L·mL-1,解得:c(Cr2)= mol·L-1。
答案: mol·L-1
5.[含量分析](1)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。
以下是一种废钒催化剂回收工艺路线:
“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为V,则需要氧化剂KClO3至少为 mol。
(2)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为 (计算结果保留两位小数)。
考题溯源
有效氯含量的计算
(鲁科版教材必修1)
解析:(1)根据电子守恒可知6VO2+~KClO3,n(KClO3)=n(VO2+)=0.5 mol。(2)氯气、亚氯酸钠的最终还原产物为氯离子。根据:NaClO2~Cl-,Cl2~2Cl-,得电子数相等时,存在:NaClO2~2Cl2,故亚氯酸钠的有效氯含量为≈1.57。
答案:(1)0.5 (2)1.57
|练后补强|
1.理清电子守恒法的原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数。
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,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.掌握守恒法解题的流程
第1步
找出氧化剂、还原剂及对应的还原产物和氧化产物
第2步
找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)
第3步
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)
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一、选择题
1.(2025·信阳市期中)用下列方法均可制取氯气,若各反应转移的电子数相同,则①、②、③、④生成的氯气质量之比为 ( )
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②NaClO+2HCl(浓) ===NaCl+Cl2↑+H2O
③2KMnO4+16HCl(浓) ===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
④KClO3+6HCl(浓) ===KCl+3Cl2↑+3H2O
A.6∶10∶5∶6 B.5∶10∶5∶6
C.1∶2∶1∶1 D.1∶1∶1∶1
解析:选B 由反应方程式可得出如下关系式:①Cl2~2e-,②Cl2~e-,③Cl2~2e-,④3Cl2~5e-,若各反应转移的电子数相同,①②③④生成的氯气物质的量之比为∶1∶∶=5∶10∶5∶6,则氯气质量比为5∶10∶5∶6。
2.某温度下,将Cl2通入KOH溶液中,反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合液,经测定ClO-和Cl物质的量浓度比为1∶2,则Cl2与KOH溶液反应时,被还原的氯与被氧化的氯的物质的量之比为 ( )
A.21∶5 B.4∶1
C.3∶1 D.11∶3
解析:选D 由题意经测定ClO-和Cl个数比为1∶2,可设ClO-和Cl的物质的量分别为1 mol、2 mol,则失去电子为1 mol×1+2 mol×(5-0)=11 mol,由电子守恒可知得到电子为11 mol,即生成NaCl为11 mol,则被还原的氯与被氧化的氯的物质的量之比为11 mol∶(1 mol+2 mol)=11∶3,故答案为D。
3.一定量的SO2通入到含0.2 mol NaOH的溶液中,充分反应后生成的Na2SO3和NaHSO3的物质的量之比为2∶1。再向反应后溶液中通入Cl2恰好使硫元素全部转化为S。则通入Cl2的物质的量为 ( )
A.0.04 mol B.0.08 mol
C.0.12 mol D.0.2 mol
解析:选C 设生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠物质的量分别为2x和x,根据钠原子守恒,2x×2+x=0.2,解得x=0.04 mol,通入Cl2恰好使硫元素全部转化为S,根据得失电子守恒,通入氯气的物质的量为=0.12 mol。
4.下列说法正确的是 ( )
A.KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O反应中氧化产物为Cl2,还原产物为KCl
B.浓H2SO4具有强氧化性,浓H2SO4不能干燥SO2
C.H2S+H2SO4(浓) ===S↓+SO2↑+2H2O反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1
D.NO2与NH3不可能发生反应
解析:选C A项,Cl2既是氧化产物又是还原产物;B项,浓H2SO4与SO2中S的化合价无中间价,二者不反应,可以用浓H2SO4干燥SO2;D项,NO2在一定条件下可以氧化NH3。
5.(2024·浙江6月选考)利用CH3OH可将废水中的N转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+N→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)
解析:选C 由题中信息可知,利用CH3OH可将废水中的N转化为对环境无害的物质X后排放,则X为N2,反应原理为6N+6H++5CH3OH===3N2↑+5CO2↑+13H2O,据此解答。由分析知,O3有强氧化性,通常不能用作还原剂,A、B项错误。由分析知,还原剂为CH3OH,氧化剂为N,C项正确。由分析知,生成5 mol CO2转移30 mol电子,若标准状况下生成11.2 L CO2,即0.5 mol,则转移电子数为3NA,D项错误。
6.对于反应3BrF3+5H2O===9HF+Br2+HBrO3+O2↑,下列说法错误的是 ( )
已知:BrF3中F元素的化合价为-1价。
A.氧化性:BrF3>H2O
B.每转移0.6 mol电子,此时生成的O2的体积为2.24 L(标准状况下)
C.该反应中,BrF3仅体现还原性
D.还原产物与氧化产物的质量之比为160∶161
解析:选C 反应3BrF3+5H2O===9HF+Br2+HBrO3+O2↑中,BrF3中Br为+3价,反应后变为0价和+5价,BrF3既是氧化剂又是还原剂,水中O元素的化合价升高,为还原剂,氧化产物为HBrO3和O2,还原产物为Br2。氧化剂的氧化性大于还原剂,故氧化性:BrF3>H2O,A正确;还原产物为Br2,每转移0.6 mol电子,生成0.1 mol Br2,根据系数比,生成0.1 mol O2,标况下体积为2.24 L,B正确;该反应中,BrF3既体现还原性又体现氧化性,C错误;根据分析,还原产物与氧化产物的质量之比为160∶(129+32)=160∶161,D正确。
7.(2025·日照市期中)从废旧CPU中回收金(Au)、Ag和Cu的部分流程如下:
已知:①浓硝酸不能溶解Au;②HAuCl4===H++AuC。
下列说法正确的是 ( )
A.“酸溶”时用浓硝酸产生NOx的量比稀硝酸的少
B.用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,参加反应的Zn为1.5 mol
C.用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金
D.N2H4与银氨溶液反应的离子方程式为N2H4+4Ag+===N2↑+4Ag↓+4H+
解析:选C 硝酸与金不反应,与银和铜反应,酸溶后过滤得到金,滤液中含金属离子为铜离子和银离子,经过溶金、分离后得到氯金酸溶液,锌粉还原得到金;向含铜离子和银离子的滤液中加入氯化钠,银离子转化成氯化银沉淀,向氯化银沉淀中加入氨水得到银氨溶液,加入肼还原得到银单质;向含铜离子的滤液中加入过量铁粉还原得到铜单质和铁粉的混合物,加入盐酸过滤得到铜单质,由此分析回答。浓硝酸被还原产生NO2,产生1 mol NO2得1 mol电子,稀硝酸被还原产生NO,产生1 mol NO得3 mol电子,金属的量相同,“酸溶”时用浓硝酸产生NOx的量比稀硝酸的多,A错误;HAuCl4===H++AuC,氢离子也会与锌反应,参加反应时转移的电子物质的量为4 mol,消耗锌的物质的量为2 mol,B错误;浓盐酸和NaNO3在溶液中电离产生氢离子和硝酸根离子,相当于有硝酸,也可以溶解金,C正确;二氨合银离子不能拆分,N2H4与银氨溶液反应的离子方程式为N2H4+4[Ag(NH3)2]++4OH-===N2↑+4Ag↓+8NH3↑+4H2O,D错误。
8.研究人员在金星大气中探测到了磷化氢(PH3)气体,PH3常作为一种熏蒸剂,在贮粮中用于防治害虫,一种制备PH3的流程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.上述流程中每一步均属于氧化还原反应
B.白磷与浓氢氧化钠反应中氧化剂和还原剂的质量比是3∶1
C.已知次磷酸(H3PO2)为一元酸,则次磷酸钠(NaH2PO2)属于正盐
D.1 mol次磷酸分解时转移4 mol电子
解析:选C NaH2PO2和H2SO4反应生成H3PO2和NaHSO4,无元素化合价发生变化,为非氧化还原反应,A错误;由流程分析,白磷与浓NaOH溶液反应的化学方程式为P4+3NaOH+3H2OPH3↑+3NaH2PO2,P4中有一个P原子化合价降低做氧化剂,有3个P原子化合价升高做还原剂,氧化剂和还原剂的质量比是1∶3,B错误;因次磷酸(H3PO2)为一元酸,故只能电离出一个H+,故NaH2PO2中无法电离出H+,故NaH2PO2为正盐,C正确;H3PO2分解的方程式为2H3PO2===PH3↑+H3PO4,P从+1价升高到+5价,同时,P从+1价降低到-3价,在该反应中,2 mol H3PO2,转移4 mol电子,1 mol次磷酸分解时转移2 mol电子,D错误。
9.(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
I
已知:Mn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
解析:选B 反应①中Mn元素的化合价由+7价降至+2价,I元素的化合价由-1价升至0价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应①的离子方程式是10I-+2Mn+16H+===2Mn2++5I2+8H2O,故n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A项错误;根据反应①可得关系式10I-~2Mn,可以求得n=0.000 2,则反应②的n(I-)∶n(Mn)=0.001∶(10×0.000 2)=1∶2,反应②中Mn元素的化合价由+7价降至+4价,反应②对应的关系式为I-~2Mn~MnO2~I~6e-,I中I元素的化合价为+5价,根据离子所带电荷数等于正负化合价的代数和知x=3,反应②的离子方程式是I-+2Mn+H2O===2MnO2↓+I+2OH-,B项正确;已知Mn的氧化性随酸性减弱而减弱,对比反应①和②的产物,I-的还原性随酸性减弱而增强,C项错误;根据反应①和②的离子方程式知,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项错误。
10.(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
解析:选A Xe原子以sp3杂化轨道成键,XeO3分子为三角锥形分子,A错误;由ⅲ、ⅳ两组实验对比可知,在氢氧化钠溶液中,XeF6可以发生还原反应,而在水中则发生非氧化还原反应,故可知:OH-的还原性比H2O强,B正确;ⅰ、ⅱ、ⅳ三个化学反应均为氧化还原反应,C正确;分析ⅳ可知,每生成一个O2,整个反应转移6个电子,D正确。
二、非选择题
11.(10分)(2025·内江市第一中学月考)Ⅰ.计算下列问题:
(1)50 mL物质的量浓度为18 mol·L-1的硫酸中加入足量铜片并加热,充分反应,被还原的H2SO4的物质的量为 。
A.小于0.45 mol B.等于0.45 mol
C.在0.45 mol和0.9 mol之间 D.大于0.45 mol
(2)将一定量的锌与100 mL 18.5 mol·L-1浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体A 33.6 L(标准状况)。将反应后的溶液稀释至1 L,测得溶液的c(H+)=0.1 mol·L-1,则下列叙述中正确的是 。
A.气体A为SO2和H2的混合物
B.气体A中SO2和H2的体积比为4∶1
C.反应中共消耗Zn 97.5 g
D.反应中共转移3 mol电子
Ⅱ.将28.8 g铜投入100 mL浓硝酸中,最后铜有剩余,其N的物质的量变化如图所示,请回答下列问题:
(3)铜与该浓硝酸反应生成的气体在标准状况下的体积为 L。
(4)硝酸完全反应后消耗铜的物质的量n(Cu)是 mol。
(5)应再往此反应体系中滴加 mL 2 mol·L-1的硫酸才能使剩余的铜恰好完全溶解(已知此过程中N的还原产物为NO)。
解析:(1)铜与浓硫酸在加热条件下发生反应:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸有一半被还原,50 mL 18 mol·L-1的H2SO4溶液中所含H2SO4物质的量为0.9 mol,随着反应的进行,硫酸浓度变稀,铜与稀硫酸在加热条件下不发生反应,最终硫酸不会完全消耗,因此反应结束后,被还原的H2SO4的物质的量小于0.45 mol,故选A。(2)生成气体的物质的量为=1.5 mol,剩余硫酸的物质的量为×1 L×0.1 mol·L-1=0.05 mol,参加反应的n(H2SO4)=0.1 L×18.5 mol·L-1-0.05 mol=1.8 mol,浓硫酸与锌反应生成SO2,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,稀硫酸与锌反应生成H2,设反应生成x mol SO2,y mol H2,依据反应方程式Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O、Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑可得x+y=1.5,2x+y=1.8,联立两式解得x=0.3,y=1.2,所以反应生成0.3 mol SO2和1.2 mol H2。根据计算,气体A为SO2和H2的混合物,A正确;气体A中SO2和H2的体积比为0.3∶1.2=1∶4,B错误;反应中共消耗金属Zn的质量m(Zn)=(0.3 mol+1.2 mol)×65 g·mol-1=97.5 g,C正确;在反应Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O中,生成0.3 mol的二氧化硫转移电子为0.6 mol,反应Zn+H2SO4(稀) ===ZnSO4+H2↑中,生成1.2 mol氢气转移电子2.4 mol,所以反应中共转移3 mol电子,D正确。(3)由图可知,反应结束时,溶液中N为0.6 mol,根据氮元素守恒,生成气体的物质的量为1.0 mol-0.6 mol=0.4 mol,标况下的体积为0.4 mol×22.4 L·mol-1=8.96 L。(4)溶液中溶质为硝酸铜,由图可知,反应结束时,溶液中N为0.6 mol,故消耗n(Cu)=n(硝酸铜)=0.6 mol÷2=0.3 mol。(5)28.8 g铜的物质的量为=0.45 mol,故剩余Cu为0.45 mol-0.3 mol=0.15 mol,由方程式3Cu+2N+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O可知,n(H+)=0.15 mol×=0.4 mol,故n(H2SO4)=0.2 mol,则需要硫酸体积V===0.1 L=100 mL。
答案:(1)A (2)ACD (3)8.96 (4)0.3 (5)100
12.(6分)在制备绿矾(FeSO4·7H2O)过程中部分绿矾被氧化,测定绿矾中Fe2+的氧化率实验方案如下:
步骤一:称取一定质量的绿矾样品,将其溶于适量的无氧蒸馏水并配成250 mL溶液;
步骤二:取步骤一中配得的溶液25.00 mL于锥形瓶,并加入适量稀硫酸酸化,逐滴滴加0.040 0 mol·L-1 KMnO4溶液至恰好完全反应,反应原理为Mn+Fe2++H+Mn2++Fe3++H2O(未配平),消耗KMnO4溶液20.00 mL;
步骤三:另取步骤一中配得的溶液25.00 mL于烧杯,加入足量氨水,将沉淀过滤、洗涤、干燥,在空气中灼烧至固体质量不再变化,称得残留红棕色固体的质量为0.4 g。
(已知:Fe2+的氧化率=×100%)
根据以上数据,计算该绿矾样品中Fe2+的氧化率,需要写出计算过程 。
答案:根据步骤二得25.00 mL溶液中未被氧化的n(Fe2+)5n(KMnO4)=0.040 0 mol·L=-1×0.020 L×5=0.004 mol,则250 mL绿矾溶液中未被氧化的(Fen2+)=0.004 mol=0.04 mol;步骤三得到的固体为F×2Oe3,根据Fe元素守恒可得n(Fe)=2n(Fe2O3)=2×=0.005 mol,则250 mL溶液中n(Fe)=0.005 mol×=0.05 mol,则被氧化的(Fe)=(0.05-0.04)mol=0.01 mol,Fen2+的氧化率=×100%=
×100%=20%
第三讲 氧化还原反应方程式的书写(思维建模课)
熟练掌握一般氧化还原反应方程式的书写和配平是学好氧化还原反应理论的基本技能,而高考常在无机综合、工艺流程及综合实验中考查陌生化学方程式的书写。考生在面对这类问题时,由于题给信息较新,涉及内容不是教材中的化学方程式,往往感觉难以下手。对于这一类化学方程式,只要抓住反应本质是否“有得失电子”进行配平即可,如反应中无电子转移则为非氧化还原反应,利用“原子守恒”思想即可配平;如反应中有电子转移则为氧化还原反应,利用氧化还原反应配平的方法,书写就会变得简单。
一、氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
[分类例析]
类型(一) 氧化还原反应方程式的一般配平方法
[例1] 配平化学方程式:
K2Cr2O7+ H2C2O4+ H2SO4 → Cr2(SO4)3+ CO2↑+ K2SO4+ H2O。
[方法演示]
[对点训练]
1.正向配平
(1) HCl(浓)+ MnO2 Cl2↑+ MnCl2+ H2O
(2) Cu+ HNO3(稀) === Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O
(3) KI+ KIO3+ H2SO4 === I2+ K2SO4+ H2O
答案:(1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4
(3)5 1 3 3 3 3
2.逆向配平
(1) S+ KOH=== K2S+ K2SO3+ H2O
(2) P4+ KOH+ H2O === K3PO4+ PH3↑
答案:(1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5
3.整体配平
(1) FeS2+ O2 Fe2O3+ SO2
(2) P+ CuSO4+ H2O === Cu3P+ H3PO4+ H2SO4
答案:(1)4 11 2 8 (2)11 15 24 5 6 15
4.含有未知数的配平
(1) CO+ NOx=== CO2+ N2
(2) Na2Sx+ NaClO+ NaOH=== Na2SO4+ NaCl+ H2O
答案:(1)2x 2 2x 1 (2)1 (3x+1) (2x-2) x (3x+1) (x-1)
5.有机物参与的氧化还原反应方程式的配平
(1) KClO3+ H2C2O4+ H2SO4 === ClO2↑+ CO2↑+ KHSO4+ H2O
(2) C2H6O+ KMnO4+ H2SO4 === K2SO4+ MnSO4+ CO2↑+ H2O
答案:(1)2 1 2 2 2 2 2 (2)5 12 18 6 12 10 33
类型(二) 氧化还原反应方程式的补项配平
1.配平步骤
2.补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下
缺H或多O补H2O,少O补OH-
[例2] 完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )ClO-+( )Fe(OH)3+ === ( )Cl-+( )Fe+
[方法演示]
[对点训练]
6.(1)将NaBiO3固体(黄色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加热,溶液显紫色(Bi3+无色)。配平该反应的离子方程式:
NaBiO3+ Mn2++ === Na++ Bi3++ +
(2)将高锰酸钾逐滴加入硫化钾溶液中发生如下反应,其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。完成下列化学方程式:
KMnO4+ K2S+ === K2MnO4+ K2SO4+ S↓+
答案:(1)5 2 14 H+ 5 5 2 Mn 7 H2O (2)28 5 24 KOH 28 3 2 12 H2O
二、新情境下陌生化学方程式的书写
1.陌生化学方程式书写的思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断反应类型:
元素化合价无变化
此反应为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律
元素化合价有变化
此反应为氧化还原反应,除遵循质量守恒定律外,还要遵循得失电子守恒定律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒定律)即可
2.非氧化还原反应方程式的书写
第一步
根据信息或流程信息确定主要物质
第二步
根据物质的反应规律或介质补加未指明的物质
第三步
根据质量(原子)守恒或电荷守恒配平
3.陌生氧化还原反应方程式书写的具体步骤
[分类例析]
类型(一) 根据叙述型信息书写化学方程式
[例3] 硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式: 。
[方法演示]
[对点训练]
1.按要求完成下列方程式。
(1)用酸性CO(NH2)2水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与CO(NH2)2生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式: 。
(2)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]-,其反应的离子方程式为 。
(3)一定条件下,CuCl2、K与F2反应生成KCl和化合物K2CuF4的化学方程式: 。
(4)将CO通入足量银氨溶液中生成单质银的化学方程式: 。
答案:(1)2HNO2+CO(NH2)2===2N2↑+CO2↑+3H2O
(2)2Fe2++B+4OH-===2Fe+2H2↑+[B(OH)4]-
(3)4K+2F2+CuCl2K2CuF4+2KCl
(4)CO+2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3
类型(二) 根据流程图、机理图信息书写化学方程式
[例4] 以低品位铜矿砂(主要成分为CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下:
写出酸溶1发生反应的化学方程式: 。
[方法演示]
(1)“瞻前”确定反应物
根据进料确定反应物:CuS+MnO2+H2SO4。
(2)“顾后”确定生成物
根据出料中含有S,后续除锰生成MnCO3,说明酸溶1生成的是S和MnSO4。
(3)根据得失电子守恒配平发生氧化还原反应的物质:CuS+MnO2+H2SO4→MnSO4+S。
(4)根据质量守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质:CuS+MnO2+2H2SO4===MnSO4+S+2H2O+CuSO4。
(5)检查质量、得失电子是否守恒。
[对点训练]
2.(2024·江苏卷·节选)贵金属银应用广泛。纳米Ag表面能产生Ag+杀死细菌(如图所示),其抗菌性能受溶解氧浓度影响。
(1)纳米Ag溶解产生Ag+的离子方程式为 。
(2)实验表明溶解氧浓度过高,纳米Ag的抗菌性能下降,主要原因是 。
解析:(1)根据题图可知,O2为氧化剂,H+也参与反应,结合得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得离子方程式为4Ag+4H++O2===4Ag++2H2O。(2)若溶解氧浓度过高,可能会在纳米Ag表面形成Ag2O,包裹纳米Ag,导致其抗菌性能下降。
答案:(1)4Ag+4H++O2===4Ag++2H2O
(2)纳米Ag表面形成Ag2O
3.碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”。工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te,含Ag、Au等杂质)为原料提取碲并回收金属,其工艺流程如图:
已知:TeO2微溶于水,易与较浓的强酸、强碱反应。回答下列问题:
(1)已知Te为第ⅥA族元素,TeO2被浓NaOH溶液溶解,所生成盐的化学式为 。
(2)“酸浸1”过程中,控制溶液的酸度使Cu2Te转化为TeO2,反应的化学方程式为 ;
“还原”过程中,发生反应的离子方程式为 。
解析:(1)Te与S同主族,SO2与氢氧化钠反应生成Na2SO3,所以TeO2与浓NaOH溶液反应生成盐的化学式为Na2TeO3。(2)“酸浸1”过程中,控制溶液的酸度使Cu2Te与氧气、硫酸反应生成硫酸铜和TeO2,反应的化学方程式是Cu2Te+2O2+2H2SO4===2CuSO4+TeO2+2H2O;“还原”过程中,四氯化碲与二氧化硫反应生成单质碲和硫酸,反应的离子方程式是Te4++2SO2+4H2O===2S+Te↓+8H+。
答案:(1)Na2TeO3
(2)Cu2Te+2O2+2H2SO4===2CuSO4+TeO2+2H2O
Te4++2SO2+4H2O===2S+Te↓+8H+
课题探究·项目实践
观大象牙膏,探氧化还原
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1.(6分)配平下列离子方程式。
(1) N+ Fe2++ H+=== NO↑+ Fe3++ H2O。
(2) Mn2++ H2O2+ OH-=== MnO2↓+ H2O。
(3) MnO2+ S+ H+=== Mn2++ S+ H2O。
答案:(1)1 1 2 1 1 1 (2)1 1 2 1 2
(3)1 1 2 1 1 1
2.(8分)配平下列反应。
(1) Li2CO3+ C6H12O6+ FePO4 === LiFePO4+ CO↑+ H2O+ CO2↑。
(2) (NH4)2Mo4O13+ H2 Mo+ NH3+ H2O。
(3) H2S+ NOx=== S+ H2O+ N2。
(4) FeCl3·6H2O+ SOCl2 FeCl3+ SO2↑+ HCl↑。
答案:(1)6 1 12 12 6 6 6
(2)1 12 4 2 13 (3)2x 2 2x 2x 1
(4)1 6 1 6 12
3.(6分)(1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠,同时生成CO,该反应的化学方程式为 。
(2)在弱碱性溶液中,FeS与Cr反应生成Fe(OH)3、Cr(OH)3和单质S,其离子方程式为 。
(3)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为 。
答案:(1)Na2SO4·10H2O+4CNa2S+4CO↑+10H2O
(2)FeS+Cr+4H2O===Fe(OH)3+Cr(OH)3+S+2OH-
(3)2I+5HS===I2+5S+3H++H2O
4.(6分)(1)加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式是 。
(2)CoCO3隔绝空气灼烧可以生成Co2O3,该反应的化学方程式为 。
(3)肼具有很好的还原性,且氧化产物无污染,故可用于除去锅炉等设备供水中的溶解氧等,除去100 L锅炉水中(含氧气8 g·L-1)的溶解氧,需要肼的质量为 。
解析:(1)Fe2+具有还原性,Cl具有氧化性,在酸性条件下会将Fe2+转化为Fe3+,Cl被还原为Cl-。(2)CoCO3隔绝空气灼烧可以生成Co2O3,根据化合价升降守恒及原子守恒,配平化学方程式。(3)肼除氧的反应是肼和氧气反应产生N2和水,反应的方程式为N2H4+O2===N2+2H2O,100 L锅炉水中(含氧气8 g·L-1)的溶解氧的物质的量n(O2)==25 mol,则根据方程式可知反应消耗肼的物质的量为25 mol,其质量m(N2H4)=25 mol×32 g·mol-1=800 g。
答案:(1)6Fe2++6H++Cl6Fe3++Cl-+3H2O (2)2CoCO3Co2O3+CO↑+CO2↑ (3)800 g
5.(10分)氧化还原型有机反应在生产、生活中有广泛应用。
(1)酒精仪中酸性重铬酸钾(稀硫酸酸化)可将乙醇氧化成乙酸,本身被还原成Cr3+。写出该反应的离子方程式:
;
在该反应中还原剂是 (填化学式)。氧化23 g乙醇时转移电子的物质的量为 。
(2)向酸性高锰酸钾溶液中通入乙烯,溶液褪色。配平下列反应方程式:
KMnO4+ H2SO4+ CH2===CH2 K2SO4+ MnSO4+ CO2+ H2O
(3)乙烯与双氧水在一定条件下反应生成HOCH2CH2OH,化学方程式为CH2===CH2+H2O2HOCH2CH2OH,这个反应既是加成反应,又是氧化反应。判断为“氧化反应”的依据是 。
(4)在保温瓶胆上镀银,常用葡萄糖做还原剂。发生反应如下:HOCH2(CHOH)4CHO+2[Ag(NH3)2]OHHOCH2(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O。镀银时,假设平均每个瓶胆上消耗0.108 g银,则10 000个这样的瓶胆最少需要消耗葡萄糖的质量为 kg。
解析:(1)酸性重铬酸钾(稀硫酸酸化)可将乙醇氧化成乙酸,本身被还原成Cr3+,则离子方程式为2Cr2+3CH3CH2OH+16H+===4Cr3++3CH3COOH+11H2O;在反应中做还原剂的是CH3CH2OH;23 g乙醇对应物质的量为0.5 mol,根据反应方程式可知转移电子的物质的量为2 mol。(2)乙烯中碳元素的化合价为-2价,根据得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒可配平方程式:12KMnO4+18H2SO4+5CH2===CH2===6K2SO4+12MnSO4+10CO2+28H2O。(3)乙烯中碳元素的化合价为-2价,反应生成HOCH2CH2OH中碳元素的化合价为-1价,化合价发生变化为氧化还原反应。(4)10 000个瓶胆消耗银的质量m(Ag)=1 080 g,对应物质的量n(Ag)==10 mol,根据方程式可知n(C6H12O6)=5 mol,则消耗葡萄糖质量m(C6H12O6)=5 mol×180 g·mol-1=900 g=0.9 kg。
答案:(1)2Cr2+3CH3CH2OH+16H+===4Cr3++3CH3COOH+11H2O CH3CH2OH 2 mol
(2)12KMnO4+18H2SO4+5CH2==CH2===6K2SO4+12MnSO4+10CO2+28H2O
(3)碳元素的化合价从-2价升高至-1价 (4)0.9
6.(8分)(2025·武汉模拟)V有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种,一种从钒页岩(主要含Si、Fe、Al、V元素的矿石)中提取V的工艺流程如下:
已知:①“酸浸”时有V生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为Fe3+>VO2+>V>Fe2+>Al3+。回答下列问题:
(1)H2C2O4作用是将V转化为VO2+,转化的目的是 ,
发生反应的离子方程式为 。
(2)“沉钒”时,生成NH4VO3沉淀,“步骤X”的目的是 ,
写出“煅烧”时的化学反应方程式 。
解析:(1)题干信息显示,VO2+的浸取率大于V,则H2C2O4作用是将V转化为VO2+,所以转化的目的是:VO2+的浸取率大于V,转化为VO2+可以提高钒的浸取率;发生反应的离子方程式为2V+H2C2O4+2H+===2VO2++2CO2↑+2H2O。
(2)“沉钒”时,生成NH4VO3沉淀,则“步骤X”操作后,VO2+转化为V,所以目的是将VO2+氧化为V,“煅烧”时的化学反应方程式为2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O。
答案:(1)VO2+的浸取率大于V,转化为VO2+可以提高钒的浸取率 2V+H2C2O4+2H+===2VO2++2CO2↑+2H2O
(2)将VO2+氧化为V 2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O
7.(6分)(2025·榆林模拟)钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,我国钴资源缺乏,二次回收利用非常重要。从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜(含LiCoO2、乙炔黑导电剂涂层的铝箔)中回收Li、Co的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)酸溶时,LiCoO2转化为Li2SO4、CoSO4,该反应的离子方程式为 ;
若用盐酸代替H2SO4和H2O2溶液,酸溶也可得到LiCl和CoCl2溶液,但缺点是 。
(2)将Li2CO3和Co3O4按物质的量之比3∶2混合,在空气中煅烧可制得LiCoO2,该反应的化学方程式为 。
解析:(1)酸溶时,LiCoO2转化为Li2SO4、CoSO4,钴元素的化合价降低,则过氧化氢被氧化生成氧气,该反应的离子方程式为2LiCoO2+H2O2+6H+===2Li++2Co2++4H2O+O2↑;若用盐酸代替H2SO4和H2O2溶液,酸溶也可得到LiCl和CoCl2溶液,但LiCoO2与盐酸反应还会生成氯气,氯气有毒,即缺点为产生氯气,污染环境。(2)将Li2CO3和Co3O4按物质的量之比3∶2混合,在空气中煅烧可制得LiCoO2,反应中钴元素的化合价升高,氧气中氧元素的化合价降低,根据元素种类可知产物中有二氧化碳,所以该反应的化学方程式为4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2+6CO2。
答案:(1)2LiCoO2+H2O2+6H+===2Li++2Co2++4H2O+O2↑ 产生氯气,污染环境
(2)4Co3O4+6Li2CO3+O212LiCoO2+6CO2
8.(6分)现代工业上用氧化锌烟灰(主要成分为ZnO,含少量Pb、CuO和As2O3)制取高纯锌的部分工艺流程如图所示。
(1)已知:“溶浸”后浸出液中含[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、AsC等。写出该过程中生成[Zn(NH3)4]2+的相关离子方程式: 。
(2)“氧化除杂”的目的是将“AsC”转化为As2O5胶体,再经吸附聚沉除去。写出氧化反应的离子方程式:
。
答案:(1)ZnO+2NH3·H2O+2N=== [Zn(NH3)4]2++3H2O
(2)2AsC+2H2O2+6NH3·H2O===As2O5(胶体)+10Cl-+6N+5H2O
9.(14分)(2024·浙江6月选考)矿物资源的综合利用有多种方法,如铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)的利用有火法和电解法等。
已知:①PbCl2(s)PbCl2(aq)H2[PbCl4];
②电解前后ZnS总量不变;③AgF易溶于水。
请回答:
(1)根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)和通电电解(如上图)的结果,PbS中硫元素体现的性质是 (选填“氧化性”“还原性”“酸性”“热稳定性”之一)。产物B中有少量Pb3O4,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl4]2-,写出该反应的化学方程式: ;
从该反应液中提取PbCl2的步骤如下:加热条件下,加入
(填一种反应试剂),充分反应,趁热过滤,冷却结晶,得到产品。
(2)下列说法正确的是 。
A.电解池中发生的总反应是PbS===Pb+S(条件省略)
B.产物B主要是铅氧化物与锌氧化物
C.1 mol化合物C在水溶液中最多可中和2 mol NaOH
D.ClF的氧化性弱于Cl2
(3)D的结构为(X=F或Cl),设计实验先除去样品D中的硫元素,再用除去硫元素后的溶液探究X为何种元素。
①实验方案:取D的溶液,加入足量NaOH溶液,加热充分反应,然后 ;
②写出D(用HSO3X表示)的溶液与足量NaOH溶液反应的离子方程式 。
解析:铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)富氧煅烧得到SO2和Pb、Zn元素的氧化物,SO2与等物质的量的ClF反应得到化合物C,结构简式为,化合物C()水解生成液态化合物D(,X=F或Cl)和气态化合物E(HCl或HF)。
(1)根据富氧煅烧和通电电解的结果,PbS中硫元素的化合价升高,体现的性质是还原性。产物B中有少量Pb3O4,该物质可溶于浓盐酸,Pb元素转化为[PbCl4]2-,该反应的化学方程式为Pb3O4+14HCl(浓) ===3H2[PbCl4]+4H2O+Cl2↑;根据PbCl2(s)PbCl2(aq)H2[PbCl4]可得反应:PbCl2(aq)+2HClH2[PbCl4],要从该反应液中提取PbCl2,则所加试剂应能消耗H+使平衡逆向移动,且不引入杂质,则步骤为加热条件下,加入PbO或Pb(OH)2或PbCO3,充分反应,趁热过滤,冷却结晶。
(2)根据图示和已知②可知,电解池中阳极上Fe2+生成Fe3+,Fe3+氧化PbS生成S、Pb2+和Fe2+,阴极上PbCl2生成Pb,发生的总反应是PbS===Pb+S(条件省略),A正确;据分析,铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)富氧煅烧得到SO2和Pb、Zn元素的氧化物,则产物B主要是铅氧化物与锌氧化物,B正确;据分析,化合物C是,卤素原子被—OH取代后生成H2SO4和HCl、HF,则1 mol化合物C在水溶液中最多可中和4 mol NaOH,C错误;ClF的氧化性由+1价的Cl表现,Cl2的氧化性由0价的Cl表现,则ClF的氧化性强于Cl2,D错误。
(3)①D的结构为(X=F或Cl),加入足量NaOH溶液,加热充分反应,生成Na2SO4和NaX,则实验方案为取D的溶液,加入足量NaOH溶液,加热充分反应,然后加入足量Ba(NO3)2溶液充分反应,静置后取上层清液,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则有Cl-,反之则有F-;②D的溶液与足量NaOH溶液反应生成Na2SO4和NaX,发生反应的离子方程式是H++SO3X-+3OH-===S+X-+2H2O。
答案:(1)还原性 Pb3O4+14HCl(浓) ===3H2[PbCl4]+4H2O+Cl2↑ PbO或Pb(OH)2或PbCO3 (2)AB (3)①加入足量Ba(NO3)2溶液充分反应,静置后取上层清液,再加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则有Cl-,反之则有F-
②H++SO3X-+3OH-===S+X-+2H2O
热考主题(2)——传统文化中的氧化还原反应
借助传统文化考查氧化还原反应的基础知识是近几年热考的知识点,此类试题命题角度新、灵活多变,试题难度不大,属于起点高,落点低的试题。旨在让学生在学习化学知识的同时能够感受中华文化的博大精深,培树民族自信心和自豪感。
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
解析:选B 湖笔以竹管为笔杆,以动物尾毫为笔头制成,不涉及氧化还原反应,A不符合题意;松木中的C元素主要以有机物的形式存在,徽墨主要为C单质,存在元素化合价的变化,属于氧化还原反应,B符合题意;宣纸以楮树皮为原料,先得到纸浆纤维,再制成宣纸,不涉及氧化还原反应,C不符合题意;端砚以端石为原料经过采石、维料、制璞、雕刻、磨光、配盒等步骤制成,不涉及氧化还原反应,D不符合题意。
2.(2024·湖北卷)劳动人民的发明创造是中华优秀传统文化的组成部分。下列化学原理描述错误的是 ( )
发明
关键操作
化学原理
A
制墨
松木在窑内焖烧
发生不完全燃烧
B
陶瓷
黏土高温烧结
形成新的化学键
C
造纸
草木灰水浸泡树皮
促进纤维素溶解
D
火药
硫黄、硝石和木炭混合,点燃
发生氧化还原反应
解析:选C 根据松木在窑内焖烧可知,燃烧时空气的量不足,松木发生不完全燃烧,A正确;黏土烧成陶瓷的过程中发生复杂的化学反应,因此有新的化学键形成,B正确;用草木灰水(主要成分为碳酸钾,水解使溶液呈碱性)浸泡树皮可促进木质素的溶解,纤维素不溶于水,在碱性条件下不水解,故C错误;火药点燃时发生反应的化学方程式为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑,是氧化还原反应,D正确。
3.(2025·临沂市河东区联考)古诗文是我们中华民族优秀传统文化结晶,下列诗文中隐含化学变化且属于氧化还原反应的有 ( )
①《望庐山瀑布》“飞流直下三千尺,疑是银河落九天”
②《无题》“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”
③《元日》“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”
④《抱朴子》“以曾青涂铁,铁赤色如铜”
⑤《石灰吟》“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
解析:选C ①描述瀑布的壮观,没有隐含化学变化,不符合;②隐含石蜡的燃烧反应,属于化学变化,且为氧化还原反应,符合;③包含燃放烟花爆竹,属于化学变化,且为氧化还原反应,符合;④涉及铁与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁,属于化学变化,且为氧化还原反应,符合;⑤隐含的化学变化是碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳,为非氧化还原反应,不符合。
4.(2025·泉州市培元中学月考)古医典富载化学知识,下述之物见其氧化性者为 ( )
A.金(Au):“虽被火亦未熟”
B.石灰(CaO):“以水沃之,即热蒸而解”
C.蛎房(CaCO3):“煤饼烧蛎房成灰”
D.石硫黄(S):“能化……银、铜、铁,奇物”
解析:选D Au在高温时难与O2反应,金表现出的性质是热稳定性,故A错误;CaO与H2O反应生成Ca(OH)2,此反应为非氧化还原反应,故B错误;CaCO3在高温下分解为CaO和CO2,此反应为非氧化还原反应,故C错误;S能与银、铜、铁反应生成其对应的硫化物,涉及到的方程式为2Ag+SAg2S,Fe+SFeS,2Cu+SCu2S,S的化合价均降低,硫做氧化剂,表现氧化性,故D正确。
5.(2025·衡阳市一模)中国传统文化历史悠久,传统文化中承载着大量的化学知识。下列说法错误的是 ( )
A.商代豕形铜尊的主要成分为合金
B.黑火药点火爆炸发生了氧化还原反应
C.唐摹绢本《兰亭序》卷之绢的主要成分为蛋白质
D.花鼓戏之兽皮鼓面的主要成分是橡胶
解析:选D 商代豕形铜尊的主要成分为铜合金,故A正确;黑火药点火爆炸的反应方程式为S+2KNO3+3C3CO2↑+N2↑+K2S,属于氧化还原反应,故B正确;绢的主要成分为蛋白质,故C正确;花鼓戏之兽皮鼓面的主要成分是蛋白质,故D错误。
6.铅霜(醋酸铅)因有甜味又称为铅糖,易溶于水,可入药,内服过量易发生铅中毒。《本草纲目》中记载铅霜的制备过程是:“以铅打成线,穿成串,瓦盆盛生醋,以串横盆中离醋三寸,仍以瓦盆覆之,置阴处,候生霜刷下,仍合住。”下列相关说法中,错误的是 ( )
A.制备过程发生了氧化还原反应
B.制备过程利用了醋酸的挥发性
C.铅霜可广泛用作食品甜味剂
D.“铅打成线”可加快铅霜的生成
解析:选C A.由铅制备醋酸铅,铅元素的化合价发生了改变,该制备过程涉及了氧化还原反应;B.制备过程中,铅线“离醋三寸”,铅和醋酸发生反应,体现了醋酸的挥发性;C.铅霜可入药,内服过量易发生铅中毒,不能用作食品甜味剂;D.“铅打成线”,可以增加铅和醋酸分子的接触面积,加快铅霜的生成。
7.(2025·齐齐哈尔市三立高级中学期中)中国炼丹家约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化隮石(即隮石金)的技艺:将炉甘石(ZnCO3)、赤铜矿(主要成分为Cu2O)和木炭粉混合加热至800 ℃左右可制得与黄金相似的隮石金。则下列说法错误的是 ( )
A.隮石金是铜锌合金
B.炉甘石点化隮石过程包含分解反应、置换反应
C.可用稀盐酸鉴别隮石金和黄金
D.炉甘石点化隮石过程不涉及氧化还原反应
解析:选D 炉甘石中的ZnCO3受热分解:ZnCO3ZnO+CO2↑,ZnO和赤铜矿中的Cu2O和木炭粉发生置换反应,生成Zn和Cu,熔合形成铜锌合金,A、B正确;鍮石金中含有Zn,能与稀盐酸反应产生气体,黄金不能溶于稀盐酸,故可用稀盐酸鉴别鍮石金和黄金,C正确;炉甘石点化鍮石过程中包括置换反应,为氧化还原反应,D错误。
8.(2025·衡水市重点高中联考)明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的记载:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……,冷淀毁罐取出,……,即倭铅也。”已知:炉甘石的主要成分为碳酸锌。下列说法正确的是 ( )
A.从物质分类的角度来看,炉甘石和煤炭饼的主要成分都属于盐
B.从反应类型上来看,该反应属于氧化还原反应,Zn是氧化产物
C.古代的泥罐是一种硅酸盐产品
D.金属使用的先后顺序主要和金属在自然界的含量有关,与金属活动性无关
解析:选C 炉甘石的主要成分为碳酸锌,属于盐,而煤炭饼的主要成分是碳,不属于盐,故A错误;冶炼Zn的反应方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑,该反应属于氧化还原反应,但Zn是还原产物,故B错误;古代的泥罐是用黏土烧制而成的,属于硅酸盐产品,故C正确;金属使用的先后顺序主要与金属活动性有关,故D错误。
9.(2025·唐山模拟)《博物新编》有关于磺强水制法的记载:“以铅作一密炉,炉底贮以清水,焚硝磺于炉中,使硝磺之气重坠入水,然后将水再行蒸炼,一如蒸酒甑油之法,务使水汽尽行升散,则所存者是磺强水矣。”(提示:“硝”指KNO3,“磺”指硫黄)下列有关磺强水的说法正确的是 ( )
A.“焚硝磺”时发生的是氧化还原反应
B.磺强水是一种易挥发的强电解质
C.0.01 mol·L-1的磺强水溶液的pH=2
D.磺强水溶液中不存在分子
解析:选A “焚硝磺”时,N和S的价态均发生了变化,A正确;硫酸的沸点较高,属于难挥发的强电解质,B错误;0.01 mol·L-1的磺强水溶液中c(H+)=0.02 mol·L-1,pH<2,C错误;磺强水溶液中存在水分子,D错误。
10.(2025·哈尔滨市第九中学校模拟)中华传统文化博大精深,也蕴含着很多化学知识,下列说法中错误的是 ( )
A.《天工开物》中描述“凡白土曰垩土,为陶家精美启用”,其中“陶”是传统硅酸盐材料
B.《汉书》中记载“今世有白铜,盖点化为之,非其本质”,白铜属于铜的合金
C.《周礼》中描绘了“煤饼烧蛎房成灰”,煅烧贝壳发生的是氧化还原反应
D.宋代名画《莲塘乳鸭图》中描绘了缂丝的场景,丝的主要成分是蛋白质
解析:选C “陶”是传统硅酸盐材料,故A正确;白铜属于铜的合金,故B正确;煅烧贝壳发生的是碳酸钙高温分解的反应,化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑,元素的化合价无变化,不属于氧化还原反应,故C错误;此处丝为蚕丝,主要成分是蛋白质,故D正确。
11.(2025·淄博市模拟)中华文化源远流长、博大精深,下列传统文化中蕴含的化学知识或原理不正确的是 ( )
A.《肘后备急方》中记载:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之……”,提取青蒿素属于化学变化
B.《梦溪笔谈》中:“石穴中水,所滴者皆为钟乳”,该现象未涉及氧化还原反应
C.《抱朴子·金丹篇》记载:“凡草木烧之即烬,而丹砂(硫化汞)烧之成水银,积变又还成丹砂”,该过程涉及的反应都是氧化还原反应
D.《梦溪笔谈》中“方家以磁石磨针锋,则能指南”中的磁石主要成分为Fe3O4
解析:选A 通过描述可知,青蒿素的提取属于物理变化,故A错误;该现象涉及的是沉淀溶解平衡,不是氧化还原反应,故B正确;丹砂为硫化汞,加热分解得到汞,汞与硫黄在密闭容器中调节温度又生成了硫化汞,涉及的均为氧化还原反应,故C正确;磁石的主要成分是Fe3O4,故D正确。
12.中华传统文化蕴含着很多科学知识,下列说法错误的是 ( )
A.《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”其中发生了氧化还原反应
B.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”中的胆矾指CuSO4
C.《本草经集注》中记载了区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法:“以火烧之,烟起,乃真硝石也”,二者也可以利用“焰色试验”区分
D.《天工开物》记载“每红铜六斤,入倭铅四斤,先后入罐熔化,冷定取出,即成黄铜”中的黄铜是合金
解析:选B 铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,铁的化合价升高发生氧化反应,铜的化合价降低发生还原反应,发生了氧化还原反应,故A项正确;胆矾指硫酸铜晶体即CuSO4·5H2O,故B项错误;钠元素的焰色试验为黄色火焰,钾离子的焰色试验需透过蓝色钴玻璃,观察到紫色火焰,故C项正确;黄铜为铜锌合金,故D项正确。
13.传统文化是中华文明的瑰宝。下列传统文化从化学视角解读错误的是 ( )
选项
传统文化摘录
从化学视角解读
A
苏轼的《格物粗谈》中记载:“红柿摘下未熟,每篮用木瓜三枚放入,得气即发,并无涩味”
文中的“气”能漂白酸性高锰酸钾溶液或溴水
B
西晋·刘琨:“何意百炼钢,化为绕指柔”
工业炼铁发生了氧化还原反应
C
《本草纲目》记载:“慈石治肾家诸病,而通耳明目”“慈石,色轻紫,石上皲涩,可吸连针铁”
“慈石”的主要成分是四氧化三铁传统文化摘录
D
唐·刘禹锡的诗中“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”
“沙”的主要成分能与氢氟酸反应
解析:选A 文中气体是乙烯,乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,乙烯表现还原性;乙烯与溴发生加成反应,乙烯不表现漂白性,A错误。工业上用CO与氧化铁反应制备铁,发生了氧化还原反应,B正确。“慈石”具有磁性,主要成分是四氧化三铁,C正确。“沙”的主要成分是二氧化硅,能与氢氟酸反应生成四氟化硅和水,D正确。
14.(2025·黄山市一模)下列古诗文中蕴含着一定的化学知识或原理,下列有关说法错误的是 ( )
A.“榆荚只能随柳絮,等闲撩乱走空园”中柳絮的主要成分和棉花相同
B.《物理小识·金石类》:“有硇水(硝酸)者,剪银块投之,则旋而为水”,该过程涉及氧化还原反应
C.“雨过天青云破处,这般颜色做将来”中所描述瓷器的青色不是来自氧化铁
D.“纷纷灿烂如星陨,赫赫喧駂似火攻”中烟花是某些金属的焰色试验,属于化学变化
解析:选D 柳絮和棉花的主要成分都是纤维素,A正确;“有硇水(硝酸)者,剪银块投之,则旋而为水”,说明硝酸和银反应,该反应属于氧化还原反应,B正确;瓷器的青色不是来自氧化铁,因为氧化铁是红棕色,不是青色,C正确;焰色试验属于物理变化,D错误。
15.(2025·临沂市莒南县月考)我国四大发明之一的黑火药是由硫黄粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的。爆炸时的反应为S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的氧化产物为CO2
B.每生成1 mol N2,反应过程共转移10 mol e-
C.该反应的还原剂为S
D.KNO3中的氮元素被氧化,发生氧化反应
解析:选A C元素的化合价由0价升高为CO2中的+4价,CO2是氧化产物,A正确;反应生成1 mol N2,反应过程共转移12 mol e-,B错误;该反应的还原剂为C,C错误;KNO3中N元素的化合价由+5价降低到0价,发生还原反应,D错误。
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