内容正文:
专题04 氧化还原反应
重点一 氧化还原反应的特征和本质
1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应(得氧失氧观):
(1)氧化反应:物质得到氧的反应,如上面反应中C得氧,被氧化,发生了氧化反应。
(2)还原反应:物质失去氧的反应,如上面反应中CuO失氧,被还原,发生了还原反应。
(3)结论:从得氧、失氧的角度看,反应过程中有氧得失的反应叫做氧化还原反应。
2.从化合价的角度认识氧化还原反应
氧化还原反应概念
凡是有元素化合价升降的化学反应称之为氧化还原反应
氧化还原反应特征
元素的化合价在反应前后发生了变化
氧化反应和还原反应
氧化反应
物质所含元素化合价升高的反应叫做氧化反应
还原反应
物质所含元素化合价降低的反应叫做还原反应
氧化产物和和还原产物
氧化产物
还原剂发生氧化反应得到的产物(即化合价升高的生成物)
还原产物
氧化剂发生还原反应得到的产物(即化合价降低的生成物
①在氧化还原反应中,并不是所有元素的化合价都发生改变。
②化合价升降可以发生在不同元素间,也可以发生在同种元素间,如2H222H2+2↑。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
氧化还原反应本质
发生了电子的转移(电子得失、电子对的偏移)
氧化和还原反应
氧化反应
物质失电子的反应
还原反应
物质得电子的反应
氧化剂和还原剂
氧化剂
得到电子(或电子对偏向)的反应物,具有氧化性
还原剂
失去电子(或电子对偏离)的反应物,具有还原性
氧化性和还原性
氧化性
物质得到电子的性质
还原性
物质失去电子的性质
结论∶从电子转移的角度考虑,化学反应中凡是有电子转移(电子得失或共用电子对偏移)的反应叫做氧化还原反应。
方法点拨
化合价变化与氧化还原反应的关系:
①并非只有有氧得失的反应才是氧化还原反应,凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应,元素化合价升降是氧化还原反应的外在特征,可用来判断化学反应是否为氧化还原反应。
②在氧化还原反应中,并不是所有元素化合价都发生改变,也不是一定有两种元生改变,例如:
Fe+2HCl=H2↑+FeCl2中Cl元素的化合价没有改变;
3Cl2+6KOH △ 5KCl+KCIO3+3H2O中只有Cl元素的化合价发生改变;
2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2中Fe、Cl、Br三种元素的化合价都发生改变。
③在氧化还原反应中,元素化合价的升高与降低一定同时发生,且化合价升高总数等于化合价降低总数。
重点二 氧化还原反应与基本反应类型的关系
方法点拨
(1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
(3)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
(4)所有的置换反应都是氧化还原反应。
(5)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。
重点三 氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法:
①标价 ②画箭头(物指向物) ③算数目 ④说变化。如铜和稀硝酸反应:
【特别提醒】a.箭头指向反应前后有元素化合价变化的同种元素的原子,且需注明“得到”或“失去”。
b.箭头的方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数等于得到电子的总数。
2.单线桥法:
①标价 ②画箭头(由原子指向原子) ③算数目(线桥上只标电子转移的,不标“”“”字样),如铜和稀硝酸反应:
【特别提醒】a.箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
b.不标“得到”或“失去”,只标明电子转移的总数。
c.线桥只出现在反应物中。
重点四 氧化还原反应中的相关概念
1.氧化剂和还原剂∶
氧化剂:在反应时所含元素的化合价降低,即得到电子(或电子对偏向)的反应物。
还原剂:在反应时所含元素的化合价升高,即失去电子(或电子对偏离)的反应物。
2.氧化产物和还原产物∶
氧化产物∶还原剂在反应中失去电子(或电子对偏离)后被氧化成的生成物。
还原产物∶氧化剂在反应中得到电子(或电子对偏向)后被还原成的生成物。
3.氧化性和还原性∶
氧化性∶物质得到电子的能力。在氧化还原反应中,氧化剂具有氧化性,得到电子后,化合价降低,被还原。
还原性∶物质失去电子的能力。在氧化还原反应中,还原剂具有还原性,失去电子后,化合价升高,被氧化。
三组概念之间的关系:氧化还原反应的三组概念之间存在一定的关系,具体为"氧化剂具有氧化性,发生还原反应时得到电子,被还原生成还原产物;还原剂具有还原性,发生氧化反应时失去电子,被氧化生成氧化产物"。为方便理解,可用下图表示∶
方法点拨
(1)氧化反应和还原反应存在于在同一个反应中,它们同时发生、同时存在,是相互对立统一的。
(2)氧化剂和还原剂可以是不同的物质,也可以是同种物质
①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,氧化剂是KMnO4,还原剂是KMnO4
②2F2+2H2OO2+4HF,氧化剂是F2,还原剂是H2O
(3)氧化产物和还原产物可以是不同的物质,也可以是同种物质
①3S+6NaOHNa2SO3+2Na2S+3H2O,氧化产物是Na2SO3,还原产物是Na2S
②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,氧化产物是NaNO2,还原产物是NaNO2
(4)被氧化的元素和被还原的元素可以是不同的元素,也可以是同种元素
①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O,被氧化的元素是Cl,被还原的元素是Mn
②2H2S+SO22H2O+3S,被氧化的元素是S,被还原的元素是S
(5)可能有多种元素同时被氧化或被还原
①3Cu2S+22HNO36Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O,被氧化的元素是Cu和S,被还原的元素是N
②2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑,被氧化的元素是C,被还原的元素是N和S
(6)方程式中的系数与实际参加反应的氧化剂或还原剂的量不一定一致
①C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O,n(氧化剂)∶n(还原剂)=2∶1
②Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶1
重点五 氧化性、还原性强弱的比较
1.判断的本质依据:得失电子的
(1)氧化性或还原性的强弱与元素的化合价高低
(2)氧化性或还原性的强弱与得失电子数多少
2.单质与其相应离子的氧化性和还原性变化相反
(1)根据金属活动顺序表
(2)根据非金属活动顺序表
3.判断氧化性或还原性强弱的方法
1)根据化学反应比较氧化性或还原性强弱
(1)比较反应物和生成物的氧化性或还原性:强制弱原理
①氧化性:>
②还原性:>
(2)比较反应物的氧化性或还原性
①氧化性:>
②还原性:>
2)根据反应条件来判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越,反之越。如:
(1)比较KMnO4和MnO2氧化性强弱:KMnO4MnO2
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)比较Na、Mg、Al的还原性强弱:NaMgAl
①Na与冷水剧烈反应
②Mg与水加热才反应
③Al与水加热条件下也难反应
3)根据氧化产物的价态高低判断
(1)方法:同种物质被不同氧化剂氧化的价态越高,氧化剂的氧化性越。
(2)实例:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,氧化性:Cl2S。
4.常见微粒的还原性顺序
还原性:>>>>>
氧化性:<<<<<
(1)全部氧化:和
(2)氧化前五种:、、(+4价S除外,无中间价态)
(3)氧化前四种:、、
(4)氧化前三种:
方法点拨
(1)同种元素,一般价态越高,氧化性越强;价态越低,还原性越强。如氧化性:Fe3+>Fe2+、HNO3>NO2、KMnO4>MnO2;还原性:I->I2、H2S>SO2。但也有一些例外,如HCIO的氧化性比HClO3和HClO4都强。
(2)某些氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的强弱与下列因素有关。
①温度:如热浓硫酸的氧化性强于冷浓硫酸的氧化性; 热浓盐酸的还原性强于冷浓盐酸的还原性。
②浓度:如硝酸的浓度越大其氧化性越强; 浓盐酸的还原性强于稀盐酸。
③酸碱性:如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强;NO3- 在中性或碱性环境中几乎无氧化性,在酸性条件下具有较强的氧化性。
重点六 氧化还原反应的基本规律
1.守恒规律
(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
氧化还原反应方程式的配平和相关计算。
2.强弱规律
还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物。应用:物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。
3.先后规律
(1)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,因为还原性:Fe2+>Br-,所以氯气的量不足时首先氧化 Fe2+;把氯气通入 Fel2 溶液时,因为还原性:I->Fe2+,所以氯气的量不足时首先氧化I-。
(2)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。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应发生的先后顺序。
4.价态规律
(1)高低规律
元素处于最高价态时,只有氧化性;元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性;元素处于最低价态时,只有还原性。应用:判断物质的氧化性、还原性。
(2)归中规律
①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"。如:
②同种元素相邻价态间不发生化学反应。应用:判断同种元素不同价态的物质间是否发生氧化还原反应。
如:SO2有还原性,浓H2SO4有强氧化性,但二者不能反应,是因为S元素的+4价与+6价之间无中间价态。
(3)歧化规律
特征:只有一种元素的中间价态发生氧化还原反应,生成该元素的高价态和低价态物质,即中间价态→高价态+低价态。如:
重点七 氧化还原反应方程式的配平
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
重点八 陌生氧化还原反应方程式的书写
1.一判:根据题给信息,联想所学知识,判断主要的反应物、生成物。
若反应物、生成物中主要元素化合价不一致的,要考虑是否为氧化还原反应,就要写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
2.二平:根据质量守恒定律和氧化还原反应规律配平主要物质的化学计量数。
3.三补:根据溶液的介质条件以及电荷守恒补足反应物或生成物,一般酸性环境可以消耗或生成酸,碱性环境可以消耗或生成碱。
方法点拨
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-
重点九 氧化还原反应的有关计算
1.转移电子数的计算
(1)N(e-)==
(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”,找出反应物与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。
氧化还原反应的特征和本质
【典例1】(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)下列变化中,涉及氧化还原反应的是
①燃料燃烧 ②高炉炼铁 ③钢铁锈蚀 ④NaOH潮解
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
【即时检测1】(24-25高一上·安徽合肥·期中)化学与生产、生活密切相关。下列生活应用中涉及到氧化还原反应的是
A.小苏打作发泡剂烘焙面包
B.自热火锅中生石灰遇水放热
C.洁厕灵(盐酸)和84消毒液(次氯酸钠)不能混用
D.蒸馏实验忘记加沸石,应立即停止加热,冷却后补加
【即时检测2】(2024-2025·高一上·肥城·期中)我国古籍中有许多关于化学变化的记载。以下反应不属于氧化还原反应的是
A.黑火药爆炸:
B.明代《天工开物》中记载的火法炼锌工艺:
C.西汉《淮安万毕术》记载的“曾青得铁则化为铜”:
D.诗句“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”中,描述的石灰石煅烧:
【即时检测3】(2024-2025·高一上·宁阳一中·期中)下列关于氧化还原反应的叙述正确的是
A.失电子越多,还原性越强,得电子越多,氧化性越强
B.氧化剂和还原剂混合不一定能发生氧化还原反应
C.具有该元素最高价态的元素,对应物质在氧化还原反应中一定表现氧化性
D.置换反应都是氧化还原反应,既是置换反应又是氧化还原反应
氧化还原反应与基本反应类型的关系
【典例2】氧化还原反应与四种基本类型的关系如图所示,则下列化学反应属于阴影部分的是
A. B.
C. D.
【即时检测4】(24-25高一·上海市七宝中学·期中)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影区域的是
A. B.
C. D.
氧化还原反应中电子转移的表示方法
【典例3】下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
技巧点拨
①单线桥从还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素,表示氧化剂和还原剂中变价元素原子间电子的转移情况。
②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。
【即时检测5】填空。
(1)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目,指出被氧化和被还原的元素。
①: 。
②NaOH+HCl=NaCl+H2O: 。
(2)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
①BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl: 。
②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑: 。
【即时检测6】下列化学方程式中,表示电子转移的方向和数目都正确的是
A.
B.
C.
D.
氧化还原反应中的相关概念
【典例4】反应aM2++O2+bH+=cM3++dH2O,下列判断正确的是
A.b=c,M2+是还原剂 B.b=c,H2O是氧化产物
C.a=2,O2是氧化剂 D.d=4,M3+是氧化产物
易错提醒
(1)在一个具体的化学反应中氧化剂和还原剂可能是同一物质,被氧化和被还原的也可能是同种元素,氧化产物和还原产物也可能是同一物质。
(2)氧化还原反应中的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂,生成物也可能既不是氧化产物也不是还原产物。
【即时检测7】(24-25高一上·安徽蚌埠·期中)下列变化中,需加入适当的氧化剂才能完成的是
A. B.
C. D.
【即时检测8】(2024-2025·高一上·胶州一中·期中)下列反应中,二氧化硫既不是氧化剂又不是还原剂的是
A.SO2+NO2=SO3+NO B.SO2+2NaOH=H2O+Na2SO3
C.SO2+2Mg 2MgO+S D.SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
氧化性、还原性强弱的比较
【典例5】(24-25高一上·安徽六安·期中)常温下,在水溶液中发生如下反应:① ;②;③ 。下列说法错误的是
A.C2在反应①中是氧化产物
B.氧化性由强到弱的顺序是
C.还原性由强到弱的顺序是
D.反应可以进行
易错提醒
物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易有关,与得失电子的多少无关。
【即时检测9】常温下在溶液中可发生反应:,下列说法错误的是
A.氧化产物为 B.铁元素在反应中被还原
C.还原性: D.该反应属于氧化还原反应
【即时检测10】(24-25高一上·广东清远九校联考·期中)在相同条件下能进行如下三个反应:
由此可判断以下分析正确的是
A.氧化性:
B.还原性:
C.的反应不能进行
D.的反应不能进行
氧化还原反应的基本规律
【典例6】(24-25高一上·安徽合肥·期中)在稀硫酸中几种离子的转化关系如图所示:
下列说法不正确的是
A.推测可发生:
B.氧化性强弱顺序为:
C.反应3的离子方程式为:
D.反应2的氧化剂为 Mn3+,氧化产物为 Fe3+
【即时检测11】(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)已知、、和均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为,则下列反应不能发生的是
A.
B.
C.
D.
【即时检测12】(2024-2025·高一上·威海二中·期中)已知有如下反应:
①2NaBrO3+Cl2=Br2+2NaClO3
②NaClO3+5NaCl+3H2SO4=3Cl2↑+3H2O+3Na2SO4
③2FeCl2+Cl2=2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是
A.Cl2在反应②中既是氧化产物又是还原产物
B.Cl2在反应③中作氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为:NaClO3>NaBrO3>Cl2>FeCl3
D.溶液中可发生:NaClO3+6FeCl2+3H2SO4=NaCl+4FeCl3+Fe2(SO4)3+3H2O
氧化还原反应方程式的配平
【典例7】(1)配平下列离子方程式
① MnO+ H2O2+ = Mn2++ O2↑+ H2O 。
② ClO-+ Fe(OH)3+ = Cl-+ FeO+ H2O 。
③ Mn2++ ClO+ H2O= MnO2↓+ Cl2↑+ 。
(2)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有:Al2O3、C、N2、AlN、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。 。
++=AlN+
技巧点拨
【即时检测13】(2024-2025·高一上·莱芜一中·期中)回答下列问题:
(1)请配平上述离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向与数目。
_________________ ________________
(2)写出还原半反应 。
【即时检测14】土壤中的硝酸盐会被细菌分解。有一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐,其主要化学原理如下:
________________________KOH,
配平反应方程式,并标明电子转移的方向与数目。
陌生氧化还原反应方程式的书写
【典例8】(24-25高一·上海市七宝中学·期中)在一定温度下将氯气通入KOH溶液中,得到KCl、KClO2、KClO3的混合溶液,经测定与的数目之比为1:2,该反应的化学方程式为 。
【即时检测15】亚氯酸钠是一种重要的含氯消毒剂,制备亚氯酸钠的工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A.溶解时若将稀换成盐酸,会发生反应:
B.试剂A应选择一种安全、成本低的还原剂
C.反应②的化学方程式为:
D.反应②中作氧化剂生成
【即时检测16】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)。
氧化还原反应的有关计算
【典例9】(24-25高一上·广东佛山s6高质量发展联盟·期中)研究人员在金星大气中探测到磷化氢()气体。一种实验时制备的流程如图所示,已知、,下列说法正确的是
A.上述流程中反应均属于氧化还原反应
B.与NaOH反应的质量比是1:3
C.该反应中生成的与分子个数比是5:3
D.上述流程中1mol白磷最多可生成1.5mol
技巧点拨
守恒法解题思路
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)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)。
(3)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)
(4)如果反应涉及多步时,要理清反应过程,抓住整个过程中最终得失电子的物质,利用得失电子守恒解题,会更快捷。
【即时检测17】已知反应。下列关于该反应的说法错误的是
A.每生成,转移电子 B.中R呈+6价
C.X为 D.被氧化的元素有两种
【即时检测18】(2024-2025·高一上·乳山一中·期中)对于反应(热),下列叙述正确的是
A.是氧化剂,NaOH是还原剂
B.每生成1molNaClO3,转移的电子数为6mol
C.从氯元素的化合价分析,只有还原性,只有氧化性
D.还原剂和氧化剂的质量之比为1∶5
夯实基础
1.(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)下列反应中,属于氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
2.(24-25高一上·安徽合肥·期中)下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是
A. B. C. D.
3.亚氯酸钠(NaClO2)较稳定,但在加热或受撞击条件下亚氯酸钠固体会发生爆炸,爆炸产物可能为
A.、 B.、
C.、 D.、
4.(2024-2025·高一上·日照一中·期中)下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是
A.Al3+、K、Fe2+ B.Cl-、Al、H2
C.NO2、Na+、Br2 D.O2、SO2、Fe
5.(24-25高一上·安徽滁州·期中)我国古代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:。下列说法不正确的是
A.黑火药爆炸的原因是该反应能放出大量热并且产生大量气体
B.该反应中氧化剂只有
C.该反应中还原剂只有C
D.中N元素被还原
6.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
7.下列对溶液中的反应:X+2Y3+=X2++2Y2+的叙述中正确的是
①X被氧化 ②X是氧化剂 ③X具有还原性 ④Y2+是氧化产物 ⑤Y2+具有还原性 ⑥Y3+的氧化性比X2+强
A.②④⑥ B.①③④ C.②⑤ D.①③⑤⑥
8.已知的氧化性依次减弱,则下列反应在水溶液中不可能发生的是
A.
B.
C.
D.
9.(24-25高一上·安徽合肥·期中)已知反应:①;②(未配平)
下列有关说法正确的是
A.方程式①中W为
B.还原性强弱:
C.,
D.反应不能发生
10.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)。
11.氧化还原反应是重要的化学反应类型,广泛存在于生活、生产中,请回答以下问题。
(1)亚氯酸钠()较稳定,但加热或敲击亚氯酸钠固体时立即爆炸,爆炸后的产物可能为_______(填标号)。
A.、 B.、
C.、 D.、
(2)工业上可利用制备亚氯酸钠(),反应体系中涉及下列物质:、、、、、。写出反应的化学方程式: 。
高铁酸钾()是一种易溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠,然后在一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,从而使高铁酸钾析出。
(3)高铁酸钾中铁元素的化合价为价,推测其具有的化学性质是 。
(4)已知一定条件下,高铁酸钾与水反应生成、(胶体)和KOH。写出该过程的离子反应方程式并用双线桥表示电子转移的数目 。
(5)取少量溶液,滴加盐酸,有产生,该反应表明氧化性: (填“”或“”)。
(6)及均可将溶液中的还原为银,从而可用于化学镀银。利用进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为,则氧化产物为 (填化学式)。
(7)取的KI溶液与一定量的酸性溶液(在反应中生成)恰好反应,生成等物质的量的和,则消耗的物质的量的是 mol。
12.(2024-2025·高一上·东平·期中)(1)中元素的化合价为 ;该反应中,氧化剂是 (填化学式,下同);被氧化的元素是 ;还原产物是 ;发生反应 (填“氧化”或“还原”);还原性:________>________。
(2)配平该离子反应方程式,并用“单线桥”法标明电子转移的方向和数目。
___+________+______ ______+____+_____
(3)若反应中生成5.4g,则转移电子的数目为 。
13.(24-25高一上·广东珠海金砖四校·期中)氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,其中氢元素为-1价。NaH固体与水相遇发生剧烈的化学反应,其化学反应原理为。回答下列问题:
(1)下列关于该反应的说法正确的是_______(填选项字母)。
A.该反应属于置换反应 B.该反应属于复分解反应
C.NaH与水反应后的溶液显碱性 D.NaH中的氢离子最外层有2个电子
(2)根据反应方程式分析。
①在该反应中,NaH是 剂,发生 反应;被还原的元素是 ;在该反应中体现 性。
②请用双线桥表示该反应的电子转移方向和数目: ,如果该反应生成N个氢气分子,那么理论上转移电子的数目是 。
③已知液氨与水相似,NaH也能与液氨发生化学反应。请你根据类比的方法,写出NaH与液氨发生反应的化学方程式: 。
综合运用
14.常温下为易溶于水且不与水反应的气体,被称为“第四代”饮用水消毒剂。因其高效率、无污染而被广泛使用。工业上利用制备更稳定的,涉及测定产品中纯度的反应之一为:,杂质不与反应。以上材料中关于该反应的说法正确的是
A.是氧化剂 B.是还原产物
C.氧化性: D.被还原,发生还原反应
15.(24-25高一上·安徽合肥·期中)实验室利用固体PbO2进行如图实验,已知Pb3O4中Pb为+2、+4价。下列说法不正确的是
A.Pb3O4可表示为PbO2·2PbO
B.氧化性强弱:PbO2>PbO>Cl2
C.受热分解过程中,超过的PbO2表现氧化性
D.步骤Ⅱ中浓盐酸表现酸性和还原性
16.双碱法脱硫过程如图所示。下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ中,表现出酸性氧化物的性质
B.过程Ⅱ中,被还原
C.总反应为
D.双碱法脱硫过程中,NaOH可以循环利用
17.在稀硫酸中发生反应的几种离子的转化关系如图所示,下列说法错误的是
A.反应1中氧化反应的产物为
B.氧化性:
C.反应2的氧化剂为,还原反应的产物为
D.从氧化还原反应角度推测可能会发生反应:
18.将一定量的Cl2通入40mL7.5mol/LKOH溶液中,两者恰好完全反应(已知反应过程放热)。测得反应后溶液中有三种含氯元素的离子,其中ClO-的物质的量为0.06mol,的物质的量为0.03mol。下列说法不正确的是
A.该反应总的化学方程式为5Cl2+10KOH=7KCl+2KClO+KClO3+5H2O
B.该反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:3
C.上述KOH溶液中含有0.3molKOH
D.反应后生成的ClO-和两种离子在一定条件下均有氧化性
19.关于如图转化过程下列分析不正确的是
A.中Fe元素的化合价为+2、+3
B.该过程的总反应为:
C.过程Ⅱ的化学方程式为:
D.过程Ⅰ中分解时,每消耗转移1mol电子
20.(24-25高一·上海市七宝中学·期中)黄铁矿的主要成分为(S为-1价),是生产硫黄和硫酸的主要原料,黄铁矿在硫酸酸化的条件下发生催化氧化的反应历程如图所示,下列说法错误的是
A.图示中的三个反应不全是氧化还原反应
B.由反应历程可知氧化性:
C.该过程的总反应为
D.反应Ⅲ中每生成1个NO分子,转移2个
21.(24-25高一上·广东佛山顺德区第一中学·期中)按要求回答下列问题
(1)将一小块钠投入到溶液中,现象: 。
(2)用化学方程式表示漂白粉漂白原理: 。
(3)用侯氏制碱法得到,化学方程式: 。
(4)已知为二元弱酸,其与过量溶液反应的化学方程式: 。
(5)在鲜活鱼的长途运输中,需在水中加入供氧剂——过氧化钙。用化学方程式解释原因: 。
(6)双氧水是公认的绿色氧化剂,已知:氧化性强弱顺序为,易溶于水。向溶液中加入足量硫酸酸化的双氧水,发生反应的离子方程式为 。
(7)黑火药是我国古代四大发明之一,黑火药着火时,发生的主要化学反应为:。每生成,转移电子数目为 。
22.过氧化氢俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。
(1)配平下列化学反应,并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。
____________________________________
(2)如消除采矿业胶液中的氰化物(如,C为+2价),经以下反应实现:
(已配平)。
①试指出A的化学式 。
②若反应中有6.72L(标准状况)气体生成,转移电子数目为 。
(3)某强酸反应体系中,反应物和生成物共六种物质或离子:、、、、、。已知该反应中只发生了如下过程:。
①该反应中发生还原反应的过程是: 。
②该反应选择的酸是: 。(填序号)A.盐酸 B.稀硫酸 C.醋酸
(4)用0.2溶液32,还原含的溶液,过量的用0.2酸性溶液氧化(其中被还原成),共消耗溶液0.8,则元素X在还原产物中的化合价是 。
思维拔高
23.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述错误的是
A.该过程中元素只发生了氧化反应,没有发生还原反应
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的
C.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4
D.该过程中总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
24.微生物法炼铜是在反应釜中加入黄铜矿(,其中Cu为+2价)、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,各物质的转化关系如图,下列说法错误的是
A.当黄铜矿中的铁元素全部转化为时,生成1mol 共消耗2.5mol
B.整个转化过程中,可以循环利用的物质有和
C.反应①的离子方程式为:
D.反应釜中保持高温不利于反应进行
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专题04 氧化还原反应
重点一 氧化还原反应的特征和本质
1.从得氧、失氧的角度认识氧化还原反应(得氧失氧观):
(1)氧化反应:物质得到氧的反应,如上面反应中C得氧,被氧化,发生了氧化反应。
(2)还原反应:物质失去氧的反应,如上面反应中CuO失氧,被还原,发生了还原反应。
(3)结论:从得氧、失氧的角度看,反应过程中有氧得失的反应叫做氧化还原反应。
2.从化合价的角度认识氧化还原反应
氧化还原反应概念
凡是有元素化合价升降的化学反应称之为氧化还原反应
氧化还原反应特征
元素的化合价在反应前后发生了变化
氧化反应和还原反应
氧化反应
物质所含元素化合价升高的反应叫做氧化反应
还原反应
物质所含元素化合价降低的反应叫做还原反应
氧化产物和和还原产物
氧化产物
还原剂发生氧化反应得到的产物(即化合价升高的生成物)
还原产物
氧化剂发生还原反应得到的产物(即化合价降低的生成物
①在氧化还原反应中,并不是所有元素的化合价都发生改变。
②化合价升降可以发生在不同元素间,也可以发生在同种元素间,如2H222H2+2↑。
3.从电子转移的角度认识氧化还原反应
氧化还原反应本质
发生了电子的转移(电子得失、电子对的偏移)
氧化和还原反应
氧化反应
物质失电子的反应
还原反应
物质得电子的反应
氧化剂和还原剂
氧化剂
得到电子(或电子对偏向)的反应物,具有氧化性
还原剂
失去电子(或电子对偏离)的反应物,具有还原性
氧化性和还原性
氧化性
物质得到电子的性质
还原性
物质失去电子的性质
结论∶从电子转移的角度考虑,化学反应中凡是有电子转移(电子得失或共用电子对偏移)的反应叫做氧化还原反应。
方法点拨
化合价变化与氧化还原反应的关系:
①并非只有有氧得失的反应才是氧化还原反应,凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应,元素化合价升降是氧化还原反应的外在特征,可用来判断化学反应是否为氧化还原反应。
②在氧化还原反应中,并不是所有元素化合价都发生改变,也不是一定有两种元生改变,例如:
Fe+2HCl=H2↑+FeCl2中Cl元素的化合价没有改变;
3Cl2+6KOH △ 5KCl+KCIO3+3H2O中只有Cl元素的化合价发生改变;
2FeBr2+3Cl2=2FeCl3+2Br2中Fe、Cl、Br三种元素的化合价都发生改变。
③在氧化还原反应中,元素化合价的升高与降低一定同时发生,且化合价升高总数等于化合价降低总数。
重点二 氧化还原反应与基本反应类型的关系
方法点拨
(1)有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
(2)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
(3)有单质参加或生成的化学反应,不一定是氧化还原反应,如3O22O3。
(4)所有的置换反应都是氧化还原反应。
(5)所有的复分解反应都不是氧化还原反应。
重点三 氧化还原反应中电子转移的表示方法
1.双线桥法:
①标变价 ②画箭头(反应物指向生成物) ③算数目 ④说变化。如铜和稀硝酸反应:
【特别提醒】a.箭头指向反应前后有元素化合价变化的同种元素的原子,且需注明“得到”或“失去”。
b.箭头的方向不代表电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数等于得到电子的总数。
2.单线桥法:
①标变价 ②画箭头(由失电子原子指向得电子原子) ③算数目(线桥上只标电子转移的总数目,不标“得”“失”字样),如铜和稀硝酸反应:
【特别提醒】a.箭头从失电子元素的原子指向得电子元素的原子。
b.不标“得到”或“失去”,只标明电子转移的总数。
c.线桥只出现在反应物中。
重点四 氧化还原反应中的相关概念
1.氧化剂和还原剂∶
氧化剂:在反应时所含元素的化合价降低,即得到电子(或电子对偏向)的反应物。
还原剂:在反应时所含元素的化合价升高,即失去电子(或电子对偏离)的反应物。
2.氧化产物和还原产物∶
氧化产物∶还原剂在反应中失去电子(或电子对偏离)后被氧化成的生成物。
还原产物∶氧化剂在反应中得到电子(或电子对偏向)后被还原成的生成物。
3.氧化性和还原性∶
氧化性∶物质得到电子的能力。在氧化还原反应中,氧化剂具有氧化性,得到电子后,化合价降低,被还原。
还原性∶物质失去电子的能力。在氧化还原反应中,还原剂具有还原性,失去电子后,化合价升高,被氧化。
三组概念之间的关系:氧化还原反应的三组概念之间存在一定的关系,具体为"氧化剂具有氧化性,发生还原反应时得到电子,被还原生成还原产物;还原剂具有还原性,发生氧化反应时失去电子,被氧化生成氧化产物"。为方便理解,可用下图表示∶
方法点拨
(1)氧化反应和还原反应存在于在同一个反应中,它们同时发生、同时存在,是相互对立统一的。
(2)氧化剂和还原剂可以是不同的物质,也可以是同种物质
①2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,氧化剂是KMnO4,还原剂是KMnO4
②2F2+2H2OO2+4HF,氧化剂是F2,还原剂是H2O
(3)氧化产物和还原产物可以是不同的物质,也可以是同种物质
①3S+6NaOHNa2SO3+2Na2S+3H2O,氧化产物是Na2SO3,还原产物是Na2S
②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O,氧化产物是NaNO2,还原产物是NaNO2
(4)被氧化的元素和被还原的元素可以是不同的元素,也可以是同种元素
①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O,被氧化的元素是Cl,被还原的元素是Mn
②2H2S+SO22H2O+3S,被氧化的元素是S,被还原的元素是S
(5)可能有多种元素同时被氧化或被还原
①3Cu2S+22HNO36Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O,被氧化的元素是Cu和S,被还原的元素是N
②2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑,被氧化的元素是C,被还原的元素是N和S
(6)方程式中的系数与实际参加反应的氧化剂或还原剂的量不一定一致
①C+2H2SO4CO2↑+2SO2↑+2H2O,n(氧化剂)∶n(还原剂)=2∶1
②Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶1
重点五 氧化性、还原性强弱的比较
1.判断的本质依据:得失电子的难易程度
(1)氧化性或还原性的强弱与元素的化合价高低无必然关系
(2)氧化性或还原性的强弱与得失电子数多少无必然关系
2.单质与其相应离子的氧化性和还原性变化相反
(1)根据金属活动顺序表
(2)根据非金属活动顺序表
3.判断氧化性或还原性强弱的方法
1)根据化学反应比较氧化性或还原性强弱
(1)比较反应物和生成物的氧化性或还原性:强制弱原理
①氧化性:氧化剂>氧化产物
②还原性:还原剂>还原产物
(2)比较反应物的氧化性或还原性
①氧化性:氧化剂>还原剂
②还原性:还原剂>氧化剂
2)根据反应条件来判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应越易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。如:
(1)比较KMnO4和MnO2氧化性强弱:KMnO4>MnO2
①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)比较Na、Mg、Al的还原性强弱:Na>Mg>Al
①Na与冷水剧烈反应
②Mg与水加热才反应
③Al与水加热条件下也难反应
3)根据氧化产物的价态高低判断
(1)方法:同种物质被不同氧化剂氧化的价态越高,氧化剂的氧化性越强。
(2)实例:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,氧化性:Cl2>S。
4.常见微粒的还原性顺序
还原性:>>>>>
氧化性:<<<<<
(1)全部氧化:MnO4-(H+)和ClO-(H+)
(2)氧化前五种:ClO-、Cl2、浓硫酸(+4价S除外,无中间价态)
(3)氧化前四种:NO3-(H+)、H2O2(H+)、Br2
(4)氧化前三种:Fe3+
方法点拨
(1)同种元素,一般价态越高,氧化性越强;价态越低,还原性越强。如氧化性:Fe3+>Fe2+、HNO3>NO2、KMnO4>MnO2;还原性:I->I2、H2S>SO2。但也有一些例外,如HCIO的氧化性比HClO3和HClO4都强。
(2)某些氧化剂的氧化性和还原剂的还原性的强弱与下列因素有关。
①温度:如热浓硫酸的氧化性强于冷浓硫酸的氧化性; 热浓盐酸的还原性强于冷浓盐酸的还原性。
②浓度:如硝酸的浓度越大其氧化性越强; 浓盐酸的还原性强于稀盐酸。
③酸碱性:如KMnO4的氧化性随溶液酸性的增强而增强;NO3- 在中性或碱性环境中几乎无氧化性,在酸性条件下具有较强的氧化性。
重点六 氧化还原反应的基本规律
1.守恒规律
(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
氧化还原反应方程式的配平和相关计算。
2.强弱规律
还原性:还原剂>还原产物;氧化性:氧化剂>氧化产物。应用:物质间氧化性(或还原性)强弱的比较或判断氧化剂(或还原剂)和有还原性(或氧化性)的物质在一定条件下能否发生反应。
3.先后规律
(1)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,因为还原性:Fe2+>Br-,所以氯气的量不足时首先氧化 Fe2+;把氯气通入 Fel2 溶液时,因为还原性:I->Fe2+,所以氯气的量不足时首先氧化I-。
(2)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。
应用:判断物质的氧化性、还原性强弱或判断反应发生的先后顺序。
4.价态规律
(1)高低规律
元素处于最高价态时,只有氧化性;元素处于中间价态时,既有氧化性又有还原性;元素处于最低价态时,只有还原性。应用:判断物质的氧化性、还原性。
(2)归中规律
①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"。如:
②同种元素相邻价态间不发生化学反应。应用:判断同种元素不同价态的物质间是否发生氧化还原反应。
如:SO2有还原性,浓H2SO4有强氧化性,但二者不能反应,是因为S元素的+4价与+6价之间无中间价态。
(3)歧化规律
特征:只有一种元素的中间价态发生氧化还原反应,生成该元素的高价态和低价态物质,即中间价态→高价态+低价态。如:
重点七 氧化还原反应方程式的配平
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-
重点八 陌生氧化还原反应方程式的书写
1.一判:根据题给信息,联想所学知识,判断主要的反应物、生成物。
若反应物、生成物中主要元素化合价不一致的,要考虑是否为氧化还原反应,就要写出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
2.二平:根据质量守恒定律和氧化还原反应规律配平主要物质的化学计量数。
3.三补:根据溶液的介质条件以及电荷守恒补足反应物或生成物,一般酸性环境可以消耗或生成酸,碱性环境可以消耗或生成碱。
方法点拨
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-
重点九 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。
氧化还原反应的特征和本质
【典例1】(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)下列变化中,涉及氧化还原反应的是
①燃料燃烧 ②高炉炼铁 ③钢铁锈蚀 ④NaOH潮解
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
【答案】A
【解析】燃料的燃烧,是燃料与氧气发生了氧化还原反应;高炉炼铁中铁被还原为单质铁,发生了氧化还原反应;钢铁的锈蚀,是铁与氧气发生了氧化还原反应;NaOH潮解为物理变化,没有发生氧化还原反应。
故选A。
【即时检测1】(24-25高一上·安徽合肥·期中)化学与生产、生活密切相关。下列生活应用中涉及到氧化还原反应的是
A.小苏打作发泡剂烘焙面包
B.自热火锅中生石灰遇水放热
C.洁厕灵(盐酸)和84消毒液(次氯酸钠)不能混用
D.蒸馏实验忘记加沸石,应立即停止加热,冷却后补加
【答案】C
【解析】A.小苏打作发泡剂产生,化合价并没有变化,不是氧化还原反应,A错误;B.生石灰遇水放热,是氧化钙和水生成氢氧化钙,不存在元素化合价的改变,不是氧化还原反应,B错误;C.氯离子和次氯酸根离子发生归中反应生成有毒的氯气,是氧化还原反应,C正确;D.液体加热要加沸石,可防止溶液暴沸,如果忘记加沸石,应该采取停止加热,待溶液冷却后重新添加沸石,不是氧化还原反应,D错误;故选C。
【即时检测2】(2024-2025·高一上·肥城·期中)我国古籍中有许多关于化学变化的记载。以下反应不属于氧化还原反应的是
A.黑火药爆炸:
B.明代《天工开物》中记载的火法炼锌工艺:
C.西汉《淮安万毕术》记载的“曾青得铁则化为铜”:
D.诗句“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”中,描述的石灰石煅烧:
【答案】D
【解析】A.黑火药爆炸反应中N、C、S元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,A不符合题意;B.,C、Zn元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;C.,Fe、Cu元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,C不符合题意;D.石灰石煅烧没有元素化合价变化,不是氧化还原反应,D符合题意;故选D。
【即时检测3】(2024-2025·高一上·宁阳一中·期中)下列关于氧化还原反应的叙述正确的是
A.失电子越多,还原性越强,得电子越多,氧化性越强
B.氧化剂和还原剂混合不一定能发生氧化还原反应
C.具有该元素最高价态的元素,对应物质在氧化还原反应中一定表现氧化性
D.置换反应都是氧化还原反应,既是置换反应又是氧化还原反应
【答案】B
【解析】A.还原性强弱与失电子难易程度有关,与失电子多少无关,氧化性强弱与得电子难易程度有关,与得电子多少无关,故A错误;B.氧化剂与还原剂混合不一定反应,如高锰酸钾与氢气、过氧化钠与钠等均不反应,故B正确;C.具有该元素最高价态的元素,对应物质中的其它元素在氧化还原反应中化合价可以升高,可能表现还原性,故C错误;D.置换反应是单质与化合物反应生成另一种单质与另一种化合物,该反应是氧化还原反应不是置换反应,故D错误;故选B。
氧化还原反应与基本反应类型的关系
【典例2】氧化还原反应与四种基本类型的关系如图所示,则下列化学反应属于阴影部分的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.选项所给反应是氧化还原反应又是置换反应,A不符合题意;B.属于分解反应和飞氧化还原反应,B不符合题意;C.是氧化还原反应又是化合反应,C不符合题意;D.选项所给反应属于氧化还原反应又不属于四大反应类型,D项符合题意;故答案选D。
【即时检测4】(24-25高一·上海市七宝中学·期中)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影区域的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】从图中可以看出,阴影部分属于氧化还原反应,但既不是化合反应,又不属于分解反应、置换反应。
【解析】A.中不含价态变化的元素,属于非氧化还原反应,A不符合题意;
B.属于置换反应,B不符合题意;
C.属于氧化还原反应,但不属于化合反应、分解反应、置换反应,C符合题意;
D.属于氧化还原反应,并且属于化合反应,D不符合题意;
故选C。
氧化还原反应中电子转移的表示方法
【典例3】下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】A.碳元素的化合价升高,硅元素的化合价降低,则碳失去电子,Si得到电子,转移的电子数为4e-,故A错误;
B.该反应中钠元素的化合价升高失去电子,氢元素化合价降低得到电子,转移的电子数为2e-,故B错误;
C.该反应中碘元素化合价升高失去电子,锰元素化合价降低得到电子,转移的电子数为10e-,故C正确;
D.该反应中Cu元素化合价升高失去电子,硫元素化合价降低得到电子,转移的电子数为2e-,故D错误;
故选C。
技巧点拨
①单线桥从还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素,表示氧化剂和还原剂中变价元素原子间电子的转移情况。
②箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。
【即时检测5】填空。
(1)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用双线桥法标出电子转移的方向和数目,指出被氧化和被还原的元素。
①: 。
②NaOH+HCl=NaCl+H2O: 。
(2)分析下列反应的化学方程式,是氧化还原反应的用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
①BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl: 。
②Fe+2HCl=FeCl2+H2↑: 。
【答案】(1) 非氧化还原反应
(2)非氧化还原反应
【解析】(1)①根据化合价的升降,用双线桥法表示反应的电子转移的方向和数目为:;
②反应中元素的化合价没有发生变化,为非氧化还原反应;
(2),反应中所有元素的化合价没有发生变化,为非氧化还原反应;
②根据化合价得变化,用单线桥法表示该反应为:。
【即时检测6】下列化学方程式中,表示电子转移的方向和数目都正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A.所有碳元素共失去4mol的电子,所有氧元素共得到4mol的电子,故转移电子是应为4mol,不是2mol,选项A错误;
B.失电子的元素为S元素,且方程式两边硫原子数目不相等,无法正确表示电子转移数目,选项B错误;
C.所有钠元素共失去2mol的电子,所有氢元素共得到2mol的电子,故转移电子是应为2mol,不是1mol,选项C错误;
D.铜失去2电子,硫得到2电子,转移电子数为2,电子转移的方向和数目都正确,选项D正确;
答案选D。
氧化还原反应中的相关概念
【典例4】反应aM2++O2+bH+=cM3++dH2O,下列判断正确的是
A.b=c,M2+是还原剂 B.b=c,H2O是氧化产物
C.a=2,O2是氧化剂 D.d=4,M3+是氧化产物
【答案】A
【分析】该离子反应有电子转移,因此符合电子守恒、电荷守恒、原子守恒。根据电子守恒可知a=4;根据M元素守恒,可知a=c;根据电荷守恒可知2a+b=3c,由于a=c=4,所以b=4,然后根据氧化还原反应的有关概念及规律分析。
【解析】A.根据上述分析可知a=c=b=4,在反应中M元素的化合价由反应前M2+的+2价变为反应后M3+的+3价,化合价升高,失去电子被氧化,所以M2+是还原剂,A正确;
B.根据上述分析可知a=c=b=4,在反应中O元素化合价由反应前O2的0价变为反应后H2O中的-2价,化合价降低,得到电子被还原,所以O2是氧化剂,H2O是还原产物,B错误;
C.根据电子守恒可知a=4;在反应中O元素化合价由反应前O2的0价变为反应后H2O中的-2价,化合价降低,得到电子被还原,所以O2是氧化剂,C错误;
D.根据上述分析可知:b=4,根据H元素守恒,可知d=2,在反应中M元素的化合价由反应前M2+的+2价变为反应后M3+的+3价,化合价升高,失去电子被氧化,所以M2+是还原剂,M3+是氧化产物,D错误;
故合理选项是A。
易错提醒
(1)在一个具体的化学反应中氧化剂和还原剂可能是同一物质,被氧化和被还原的也可能是同种元素,氧化产物和还原产物也可能是同一物质。
(2)氧化还原反应中的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂,生成物也可能既不是氧化产物也不是还原产物。
【即时检测7】(24-25高一上·安徽蚌埠·期中)下列变化中,需加入适当的氧化剂才能完成的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.无化合价变化,故无需加入氧化剂,A错误;B.氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠,无需要加入氧化剂,B错误;C.高锰酸钾受热分解生成氧气,无需加入氧化剂,C错误;D.钠元素从0价变为+1价,化合价升高发生氧化反应,需要加入适当氧化剂,D正确;故选D。
【即时检测8】(2024-2025·高一上·胶州一中·期中)下列反应中,二氧化硫既不是氧化剂又不是还原剂的是
A.SO2+NO2=SO3+NO B.SO2+2NaOH=H2O+Na2SO3
C.SO2+2Mg 2MgO+S D.SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr
【答案】B
【解析】氧化还原反应的特征是元素化合价的升降,可从元素化合价的角度判断,反应中二氧化硫既不是氧化剂又不是还原剂,则S元素化合价不变。A.S元素化合价升高,被氧化,为还原剂,故A不符合;B.元素化合价没有发生变化,不是氧化还原反应,故B符合;C.S元素化合价降低,被还原,为氧化剂,故C不符合;D.S元素化合价升高,被氧化,为还原剂,故D不符合;答案选B。
氧化性、还原性强弱的比较
【典例5】(24-25高一上·安徽六安·期中)常温下,在水溶液中发生如下反应:① ;②;③ 。下列说法错误的是
A.C2在反应①中是氧化产物
B.氧化性由强到弱的顺序是
C.还原性由强到弱的顺序是
D.反应可以进行
【答案】C
【分析】氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,则中氧化性为XO>C2,还原性;2A2++B2=2A3++2B-中氧化性为B2>A3+,还原性;2B-+C2=B2+2C-中氧化性为C2>B2,还原性,氧化性为,还原性A2+>B->C->X2+。
【解析】A.中C-被氧化为C2,C2在反应①中是氧化产物,A正确;B.根据分析,氧化性由强到弱的顺序是,B正确;C.由上述分析,还原性A2+>B->C->X2+,C错误;D.由上述分析可知,氧化性C2>A3+,则反应C2+2A2+=2A3++2C-能发生,D正确;故选C。
易错提醒
物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易有关,与得失电子的多少无关。
【即时检测9】常温下在溶液中可发生反应:,下列说法错误的是
A.氧化产物为 B.铁元素在反应中被还原
C.还原性: D.该反应属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】反应中铁元素化合价升高,为还原剂,被氧化发生氧化反应生成的为氧化产物;溴元素化合价降低,为氧化剂,被还原发生还原反应生成为还原产物。A.反应中铁元素化合价升高,为还原剂,被氧化发生氧化反应生成的为氧化产物,故A正确;B.反应中铁元素化合价升高,为还原剂,被氧化发生氧化反应,故B错误;C.还原性:还原剂>还原产物,反应中为还原剂,为还原产物,还原性:,故C正确;D.该反应元素化合价发生了变化属于氧化还原反应,故D正确;故答案为:B。
【即时检测10】(24-25高一上·广东清远九校联考·期中)在相同条件下能进行如下三个反应:
由此可判断以下分析正确的是
A.氧化性:
B.还原性:
C.的反应不能进行
D.的反应不能进行
【答案】B
【分析】反应①中,氧化剂为B2,氧化产物为A2,还原剂为A-,还原产物为B-;
反应②中,氧化剂为A2,氧化产物为C2,还原剂为C-,还原产物为A-;
反应③中,氧化剂为D2,氧化产物为B2,还原剂为B-,还原产物为D-。
【解析】A.氧化性:氧化剂>氧化产物,根据方程式可知,氧化性:D2>B2>A2>C2,故A错误;
B.还原性:还原剂>还原产物,根据方程式可知,还原性:,故B正确;
C.反应,还原性:A->D-,符合事实可以进行,故C错误;
D.反应,还原性:C->B-,符合事实可以进行,故D错误;
故答案为B。
氧化还原反应的基本规律
【典例6】(24-25高一上·安徽合肥·期中)在稀硫酸中几种离子的转化关系如图所示:
下列说法不正确的是
A.推测可发生:
B.氧化性强弱顺序为:
C.反应3的离子方程式为:
D.反应2的氧化剂为 Mn3+,氧化产物为 Fe3+
【答案】B
【分析】由题干反应历程图可知,反应1为Ce4++Mn2+=Ce3++Mn3+,反应2为Mn3++Fe2+=Mn2++Fe3+,反应3为2Fe3++2I-=2Fe2++I2,由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性规律可知,氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,据此分析解题。
【解析】A.由分析可知,氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,则推测可发生:,A正确;B.由分析可知,氧化性:Ce4+>Mn3+>Fe3+>I2,B错误;C.由分析可知,反应3的离子方程式为:,C正确;D.由分析可知,反应2为Mn3++Fe2+=Mn2++Fe3+,反应中Mn的化合价降低被还原,Fe的化合价升高被氧化,故反应2的氧化剂为 Mn3+,氧化产物为 Fe3+,D正确;故答案为:B。
【即时检测11】(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)已知、、和均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为,则下列反应不能发生的是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】A.若该反应发生,S元素的化合价降低,O元素的化合价升高,则 H2O2为还原剂,还原性强弱为 H2O2>SO2,与已知的还原性强弱矛盾,不可能发生,故A符合题意;
B.因该反应中S元素的化合价升高,Fe 元素的化合价降低,则SO2为还原剂,还原剂的还原性强于还原产物,即还原性强弱为SO2>Fe2+,与已知的还原性强弱一致,故B 不符合题意;
C.因该反应中S元素的化合价升高,I元素的化合价降低,则SO2为还原剂,还原性强弱为SO2>I-,与已知的还原性强弱一致,能发生,故C不符合题意;
D.因该反应中 Fe元素的化合价降低,I元素的化合价升高,则I-为还原剂,还原性强弱为I->Fe2+,与已知的还原性强弱一致,能发生,故D不符合题意;
答案选A。
【即时检测12】(2024-2025·高一上·威海二中·期中)已知有如下反应:
①2NaBrO3+Cl2=Br2+2NaClO3
②NaClO3+5NaCl+3H2SO4=3Cl2↑+3H2O+3Na2SO4
③2FeCl2+Cl2=2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是
A.Cl2在反应②中既是氧化产物又是还原产物
B.Cl2在反应③中作氧化剂
C.氧化性强弱的顺序为:NaClO3>NaBrO3>Cl2>FeCl3
D.溶液中可发生:NaClO3+6FeCl2+3H2SO4=NaCl+4FeCl3+Fe2(SO4)3+3H2O
【答案】C
【解析】A.反应②中NaClO3中Cl为+5价,NaCl中Cl为-1价,生成Cl2(0价),所以Cl2既是氧化产物又是还原产物,A正确;B.反应③中Cl2将Fe Cl2中氧化为,Cl2作氧化剂,B正确;
C.由反应①得氧化性NaBrO3> NaClO3;反应②得NaClO3> Cl2;反应③得Cl2> FeCl3,故氧化性NaBrO3>NaClO3> Cl2>FeCl3,C错误;D.由氧化性NaClO3>FeCl3,故该反应可发生,D正确; 故选C。
氧化还原反应方程式的配平
【典例7】(1)配平下列离子方程式
① MnO+ H2O2+ = Mn2++ O2↑+ H2O 。
② ClO-+ Fe(OH)3+ = Cl-+ FeO+ H2O 。
③ Mn2++ ClO+ H2O= MnO2↓+ Cl2↑+ 。
(2)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有:Al2O3、C、N2、AlN、CO。
请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。 。
++=AlN+
【答案】(1)2MnO+5H2O2+6H+= 2Mn2++5O2↑+8H2O 3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-=3Cl-+2FeO+5H2O 5Mn2++2ClO+4H2O=5MnO2↓+1Cl2↑+8H+
(2)Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO
【解析】(1)①Mn元素化合价从+7降低至+2价,O元素从-1升高至0价,生成1个氧气转移2个电子,根据得失电子守恒,依据最小公倍数可知含锰元素物质系数为2,过氧化氢和氧气系数为5,再结合电荷守恒和原子守恒可配平:2+5H2O2+6H+= 2Mn2++5O2↑+8H2O;
②Cl元素从+1降低至-1价,Fe元素从+3升高至+6价,则含氯元素物质系数配3,含铁元素物质系数配2,结合质量守恒可得:3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-=3Cl-+2+5H2O;
③Mn元素从+2升高至+4价,Cl元素从+5降低至0价,生成1个氯气转移10个电子,则含锰元素物质系数为5,配平可得5Mn2++2+4H2O=5MnO2↓+1Cl2↑+8H+;
(2)Al2O3是反应物,反应中Al2O3→AlN,Al元素化合价不变化,根据氮元素守恒N2是反应物,反应中N2→AlN,N元素的化合价降低,根据电子转移守恒可知C是反应物,CO2是生成物.反应中N2→AlN,N元素的化合价由0价降低为-3价,共降低6价,C→CO2,C元素化合价由0价升高为+4价,共升高4价,化合价升降最小公倍数为12,故N2系数为2,故系数为,故C系数为3,根据N元素守恒可知AlN系数为4,根据Al元素守恒可知Al2O3系数为2,根据C元素守恒可知CO2系数为3,所以其化学反应方程式为:Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO。
技巧点拨
【即时检测13】(2024-2025·高一上·莱芜一中·期中)回答下列问题:
(1)请配平上述离子方程式并用单线桥表示电子转移的方向与数目。
_________________ ________________
(2)写出还原半反应 。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)在反应中,失电子发生氧化反应生成,中的氮原子得电子发生还原反应生成,由电子守恒和原子守恒,可得方程式;
(2)在反应中,中的氮原子得电子发生还原反应生成,所以还原半反应为。
【即时检测14】土壤中的硝酸盐会被细菌分解。有一种脱氧硫杆菌能够利用土壤中的硫化物来分解硝酸盐,其主要化学原理如下:
________________________KOH,
配平反应方程式,并标明电子转移的方向与数目。
【答案】5,8,4,4,5,8,
【解析】在反应中,,化合价升高8,,化合价降10,根据化合价升降守恒,化学计量数为5,化学计量数为4,根据元素守恒,的系数为8,系数为5,系数为8,的系数为4,配平的方程式为:
584458KOH,电子转移的方向和数目为:。
陌生氧化还原反应方程式的书写
【典例8】(24-25高一·上海市七宝中学·期中)在一定温度下将氯气通入KOH溶液中,得到KCl、KClO2、KClO3的混合溶液,经测定与的数目之比为1:2,该反应的化学方程式为 。
【答案】8Cl2+16KOH=13KCl+KClO2+2KClO3+8H2O
【解析】设KClO2、KClO3的物质的量分别为1mol、2mol,依据得失电子守恒,可得出生成KCl的物质的量为1mol×3+2mol×5=13mol,则参加反应KOH的物质的量为(13+1+2)mol=16mol,参加反应Cl2的物质的量为8mol,从而得出发生反应的化学方程式为8Cl2+16KOH=13KCl+KClO2+2KClO3+8H2O。
【即时检测15】亚氯酸钠是一种重要的含氯消毒剂,制备亚氯酸钠的工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A.溶解时若将稀换成盐酸,会发生反应:
B.试剂A应选择一种安全、成本低的还原剂
C.反应②的化学方程式为:
D.反应②中作氧化剂生成
【答案】D
【分析】将NaClO3用稀硫酸溶解,使溶液显酸性,然后向其中加入还原剂,将NaClO3还原为ClO2气体,再在碱性环境中用H2O2将ClO2还原为NaClO2,再经减压蒸发、冷却结晶、过滤等操作得到NaClO2的粗产品。
【解析】A.溶解时若将稀换成盐酸,在酸性条件下氯酸根离子和氯离子发生归中反应生成氯气,,A正确;B.A将氯酸钠还原为二氧化氯,发生还原反应,则A为还原剂,生产中应选择一种安全、成本低的还原剂,B正确;C.ClO2和H2O2在碱性条件下发生氧化还原反应产生NaClO2,氯化合价由+4变为+3、过氧化氢中氧化合价由-1升高为0,结合电子守恒,反应为,C正确;D.反应②中中氧化合价升高,为还原剂发生氧化反应生成氧气,D错误;故选D。
【即时检测16】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)>
【解析】(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。
氧化还原反应的有关计算
【典例9】(24-25高一上·广东佛山s6高质量发展联盟·期中)研究人员在金星大气中探测到磷化氢()气体。一种实验时制备的流程如图所示,已知、,下列说法正确的是
A.上述流程中反应均属于氧化还原反应
B.与NaOH反应的质量比是1:3
C.该反应中生成的与分子个数比是5:3
D.上述流程中1mol白磷最多可生成1.5mol
【答案】C
【解析】A.上述流程中次磷酸钠转化为次磷酸的反应无化合价的变化,不属于氧化还原反应,故A错误;
B.由P4+3NaOH+3H2O=PH3↑+3NaH2PO2可知,P4与NaOH反应的物质的量之比为1:3,二者的质量比是(31×4):(3×40)=31:30,故B错误;
C.由图可知,总反应过程P4转化为PH3和H3PO4,磷元素由P4 中的 0价降低到PH3中的-3价,升高到中H3PO4的+5价,根据得是电子守恒可得该反应中生成的PH3与H3PO4分子个数比是5:3,故C正确;
D.由总反应过程可知P4转化为PH3和H3PO4,磷元素由P4 中的 0价降低到PH3中的-3价,升高到中H3PO4的+5价,2mol P4完全反应生成5mol PH3和3mol H3PO4,所以1mol白磷最多可生成2.5mol PH3,故D错误;
故选:C。
技巧点拨
守恒法解题思路
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)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)。
(3)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)
(4)如果反应涉及多步时,要理清反应过程,抓住整个过程中最终得失电子的物质,利用得失电子守恒解题,会更快捷。
【即时检测17】已知反应。下列关于该反应的说法错误的是
A.每生成,转移电子 B.中R呈+6价
C.X为 D.被氧化的元素有两种
【答案】A
【分析】,根据元素守恒,X是Na2O;6个过氧化钠中有2个O原子化合价由-1升高为0、10个O原子化合价由-1降低为-2,RSO4中R元素化合价为+2,Na2RO4中R元素化合价为+6。
【解析】A.6个过氧化钠中有2个O原子化合价由-1升高为0、10个O原子化合价由-1降低为-2,RSO4中R元素化合价为+2,Na2RO4中R元素化合价为+6,R元素化合价升高4,每生成,转移10mol电子,故A错误;
B.中Na显+1价、O显-2价,根据化合价代数和等于0,R呈+6价,故B正确;
C.,根据元素守恒,X是Na2O,故C正确;
D.O、R元素化合价升高,被氧化的元素有O、R两种,故D正确;
选A。
【即时检测18】(2024-2025·高一上·乳山一中·期中)对于反应(热),下列叙述正确的是
A.是氧化剂,NaOH是还原剂
B.每生成1molNaClO3,转移的电子数为6mol
C.从氯元素的化合价分析,只有还原性,只有氧化性
D.还原剂和氧化剂的质量之比为1∶5
【答案】D
【解析】A.在反应中既被氧化(生成)又被还原(生成),因此既是氧化剂又是还原剂,而NaOH作为反应物未发生化合价变化,不是还原剂,A错误;B.生成时,Cl的化合价从0升至+5价,每个Cl原子失去5mol电子,因此生成时转移了5mol电子,B错误;C.只有还原性,但(+5价)处于中间价态,既可以被氧化为,也可以被还原为或,因此既有氧化性又有还原性,C错误;D.反应中,被还原为,做氧化剂,被氧化为,作还原剂,则作还原剂的Cl与作氧化剂的Cl的物质的量之比为1:5,质量比也为1:5,D正确;故答案为:D。
夯实基础
1.(24-25高一上·广东广州天河区华南师范大学附属中学·期中)下列反应中,属于氧化还原反应的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.该反应中没有化合价变化,不属于氧化还原反应,A错误;
B.NaH中氢化合价升高、水中部分氢化合价降低,发生氧化还原反应,B正确;
C.该反应中没有化合价变化,不属于氧化还原反应,C错误;
D.该反应中没有化合价变化,不属于氧化还原反应,D错误;
故选B。
2.(24-25高一上·安徽合肥·期中)下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】加入适当的氧化剂才能实现,选项中应为还原剂发生的氧化反应,还原剂中某元素的化合价升高,以此来解答。
【解析】A.I元素化合价由0价降低到-1价,发生还原反应,A不符合题意;B.Fe元素化合价由+2价升高到+3价,发生氧化反应,B符合题意;C.无化合价变化,不发生氧化还原反应,C不符合题意;D.Mn元素化合价由+7价降低到+4价,发生还原反应,C不符合题意;故答案为:B。
3.亚氯酸钠(NaClO2)较稳定,但在加热或受撞击条件下亚氯酸钠固体会发生爆炸,爆炸产物可能为
A.、 B.、
C.、 D.、
【答案】D
【分析】在加热或受撞击条件下亚氯酸钠固体会发生爆炸,发生氧化还原反应,NaClO2中Cl元素显+3价,则发生歧化反应,产物中Cl元素的化合价部分高于+3价,部分低于+3价。
【解析】A.、中Cl元素的化合价分别为-1、0价,都低于+3价,A不符合题意;
B.、中Cl元素的化合价分别为-1、+1价,都低于+3价,B不符合题意;
C.、中Cl元素的化合价分别为+5、+7价,都高于+3价,C不符合题意;
D.、中Cl元素的化合价分别为-1、+5价,-1位低于+3价、+5价高于+3价,D符合题意;
故选D。
4.(2024-2025·高一上·日照一中·期中)下列物质中,按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的一组是
A.Al3+、K、Fe2+ B.Cl-、Al、H2
C.NO2、Na+、Br2 D.O2、SO2、Fe
【答案】A
【解析】Al3+处于最高价,只有氧化性,K的化合价只能升高,只有还原性,Fe2+化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,A正确;Cl-化合价只能升高,只有还原性,B错误;NO2中氮元素化合价既能升高也能降低,既有氧化性又有还原性,Na+化合价只能降低,只有氧化性,C错误;SO2既有氧化性又有还原性,Fe化合价只能升高,只有还原性,D错误。
5.(24-25高一上·安徽滁州·期中)我国古代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:。下列说法不正确的是
A.黑火药爆炸的原因是该反应能放出大量热并且产生大量气体
B.该反应中氧化剂只有
C.该反应中还原剂只有C
D.中N元素被还原
【答案】B
【解析】A.黑火药爆炸时,反应瞬间产生大量的氮气、二氧化碳等气体,体积急剧膨胀,压力猛烈增大,且反应放出的大量的热量会使温度急剧升高,进一步使气体膨胀,产生了强烈的推力,于是发生了爆炸,A正确;B.由方程式可知,S、KNO3中的S、N元素化合价降低,两者均为氧化剂,B错误;C.由方程式可知,只有C元素的化合价升高,由0价升高为+4价,该反应中还原剂只有C,C正确;D.由方程式可知,N元素化合价降低,发生得到电子的还原反应,D正确;故选B。
6.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【分析】元素化合价升高,失去电子被氧化;元素化合价降低,得到电子被还原。元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移总数,据此分析判断。
【解析】A.在该反应中,碳元素的化合价升高,硅元素的化合价降低,则碳失去电子,Si得到电子,电子“得、失”写反了,转移的电子数为4e-,A错误;B.在该反应中钠元素的化合价升高,失去电子,氢元素化合价降低得到电子,电子转移总数错误,转移的电子数为2e-,B错误;C.在该反应中碘元素化合价升高,失去电子被氧化,锰元素化合价,降低得到电子被还原,转移的电子数为10e-,C正确;D.在该反应中Cu元素化合价升高,失去电子,硫元素化合价降低得到电子,转移的电子数为2e-,单线桥法表示时,箭头应该是由反应物中失去电子的元素指向反应物中得到电子的元素,D错误;故合理选项是C。
7.下列对溶液中的反应:X+2Y3+=X2++2Y2+的叙述中正确的是
①X被氧化 ②X是氧化剂 ③X具有还原性 ④Y2+是氧化产物 ⑤Y2+具有还原性 ⑥Y3+的氧化性比X2+强
A.②④⑥ B.①③④ C.②⑤ D.①③⑤⑥
【答案】D
【解析】在该反应中,X元素由0价升高到+2价,化合价升高,作还原剂,具有还原性,被氧化,发生氧化反应,X2+是氧化产物;Y元素由+3价降为+2价,化合价降低,Y3+作氧化剂,被还原,发生还原反应,Y2+是还原产物,具有还原性。依据氧化性的递变规律,氧化剂Y3+的氧化性比氧化产物X2+的氧化性强。由此可得出:①X被氧化、③X具有还原性、⑤Y2+具有还原性、⑥Y3+的氧化性比X2+强,故选D。
8.已知的氧化性依次减弱,则下列反应在水溶液中不可能发生的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】A.在反应中,Cl2是氧化剂,FeCl3是氧化产物,由于氧化性Cl2>FeCl3,所以该反应能发生,A不符合题意;B.在反应中,FeCl3是氧化剂,CuCl2是氧化产物,由于氧化性FeCl3>CuCl2,所以该反应能够发生,B不符合题意;C.在反应中,KMnO4是氧化剂,Cl2是氧化产物,由于氧化性KMnO4>Cl2,所以该反应能发生,C不符合题意;D.对于反应,若能发生,则存在氧化性KMnO4>PbO2,而实际上,氧化性PbO2>KMnO4,所以该反应不能发生,D符合题意;故选D。
9.(24-25高一上·安徽合肥·期中)已知反应:①;②(未配平)
下列有关说法正确的是
A.方程式①中W为
B.还原性强弱:
C.,
D.反应不能发生
【答案】B
【解析】A.根据原子守恒和电荷守恒可知,反应①为:,W为,A错误;B.氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物,由反应①可知,还原剂为,还原产物为,因此还原性:,B正确;C.元素的化合价由+6价降低到+3价,元素的化合价由+2价升高为+3价,根据得失电子守恒可知对应的化学计量系数分别为:1、2,对应的化学计量系数均为6,则a=6;再结合电荷守恒和原子守恒,可知b=14,C错误;D.具有强氧化性,具有还原性,氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物,由方程式①②可知氧化性:,则能将氧化为,即反应能发生,D错误;故答案为:B。
10.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)>
【解析】(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。
11.氧化还原反应是重要的化学反应类型,广泛存在于生活、生产中,请回答以下问题。
(1)亚氯酸钠()较稳定,但加热或敲击亚氯酸钠固体时立即爆炸,爆炸后的产物可能为_______(填标号)。
A.、 B.、
C.、 D.、
(2)工业上可利用制备亚氯酸钠(),反应体系中涉及下列物质:、、、、、。写出反应的化学方程式: 。
高铁酸钾()是一种易溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠,然后在一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,从而使高铁酸钾析出。
(3)高铁酸钾中铁元素的化合价为价,推测其具有的化学性质是 。
(4)已知一定条件下,高铁酸钾与水反应生成、(胶体)和KOH。写出该过程的离子反应方程式并用双线桥表示电子转移的数目 。
(5)取少量溶液,滴加盐酸,有产生,该反应表明氧化性: (填“”或“”)。
(6)及均可将溶液中的还原为银,从而可用于化学镀银。利用进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为,则氧化产物为 (填化学式)。
(7)取的KI溶液与一定量的酸性溶液(在反应中生成)恰好反应,生成等物质的量的和,则消耗的物质的量的是 mol。
【答案】(1)D
(2)
(3)强氧化性
(4)
(5)
(6)
(7)0.032
【解析】(1)NaClO2自身发生氧化还原反应的生成物为含有氯元素化合价大于+3价和小于+3价的化合物。A.NaCl、Cl2中氯元素化合价分别为-1价和0价,不符合氧化还原反应规律,A不符合题意;B.NaCl、NaClO中氯元素化合价分别为-1和+1价,不符合氧化还原反应规律,B不符合题意;C.NaClO3、NaClO4中氯元素化合价分别为+5价和+7价,不符合氧化还原反应规律,C不符合题意;D.NaCl、NaClO3中氯元素化合价分别为-1价和+5价,符合氧化还原反应规律,D符合题意;故选D。
(2)工业上可利用制备亚氯酸钠,根据所给物质可知,氯元素的化合价降低,则氧元素的化合价应升高,即反应物为ClO2、H2O2、NaOH,产物为、、,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为:;
(3)高铁酸钾中铁元素的化合价为价,高价态具有氧化性,则推测其具有的化学性质是强氧化性;
(4)高铁酸钾与水反应生成、(胶体)和KOH,根据得失电子守恒和原子守恒,离子方程式为:,即被氧化生成(胶体),水被氧化生成,则用双线桥表示电子转移的数目的离子反应方程式为:;
(5)与盐酸反应生成,即盐酸被氧化生成,为氧化剂,为氧化产物,根据氧化性:氧化剂>氧化产物,该反应表明氧化性:;
(6)被还原为银时得到1个电子,为氧化剂,为还原剂,利用进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为,则失去4个电子,P元素化合价由+1价升高为+5价,所以氧化产物为;
(7)取的KI溶液与一定量的酸性溶液(在反应中生成)恰好反应,生成等物质的量的和,反应的离子方程式为:,KI的物质的量为,则消耗的物质的量的是。
12.(2024-2025·高一上·东平·期中)(1)中元素的化合价为 ;该反应中,氧化剂是 (填化学式,下同);被氧化的元素是 ;还原产物是 ;发生反应 (填“氧化”或“还原”);还原性:________>________。
(2)配平该离子反应方程式,并用“单线桥”法标明电子转移的方向和数目。
___+________+______ ______+____+_____
(3)若反应中生成5.4g,则转移电子的数目为 。
【答案】 (1) +1 Ag+ P Ag 氧化 H3PO2>Ag
(2)
(3)0.05NA
【解析】(1)根据化合物中正负化合价的代数和为0,中P元素的化合价为+1;该反应中,Ag+转化为Ag,化合价降低,被还原,作氧化剂;转化为,P元素化合价升高,被氧化;还原产物是Ag;发生氧化反应,还原性:>Ag。
(1)该反应中Ag元素化合价由+1价下降到0价,P元素由+1价上升到+5价,根据元素化合价的升降守恒和离子电荷守恒,配平的离子方程式为:4++2 4++4,用“单线桥”法标明电子转移的方向和数目为:;
(1)5.4g的物质的量为=0.05mol,则转移电子的数目为0.05×NA=0.05NA。
13.(24-25高一上·广东珠海金砖四校·期中)氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,其中氢元素为-1价。NaH固体与水相遇发生剧烈的化学反应,其化学反应原理为。回答下列问题:
(1)下列关于该反应的说法正确的是_______(填选项字母)。
A.该反应属于置换反应 B.该反应属于复分解反应
C.NaH与水反应后的溶液显碱性 D.NaH中的氢离子最外层有2个电子
(2)根据反应方程式分析。
①在该反应中,NaH是 剂,发生 反应;被还原的元素是 ;在该反应中体现 性。
②请用双线桥表示该反应的电子转移方向和数目: ,如果该反应生成N个氢气分子,那么理论上转移电子的数目是 。
③已知液氨与水相似,NaH也能与液氨发生化学反应。请你根据类比的方法,写出NaH与液氨发生反应的化学方程式: 。
【答案】(1)CD
(2)还原 氧化 H 氧化 N
【解析】(1)A.置换反应是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的反应,则该反应不属于置换反应,A错误;
B.复分解反应是由两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应,则该反应不属于复分解反应,B错误;
C.NaH和水反应生成氢氧化钠,则NaH的水溶液显碱性,C正确;
D.NaH中氢元素为-1价,则NaH中的氢离子最外层有2个电子,D正确;
故选CD;
(2)①在反应中,NaH中氢元素化合价升高,则NaH是还原剂,发生氧化反应;水中氢元素化合价降低,则被还原的元素是H,含有该被还原元素的物质具有氧化性;
②双线桥表示该反应的电子转移方向和数为目:;由反应式可得关系式:,如果该反应生成N个氢气分子,那么转移的电子数是N个;
③已知液氨与水相似,NaH也能与液氨发生化学反应,根据类比的方法,NaH与液氨反应生成NaNH2和H2,其化学方程式为。
综合运用
14.常温下为易溶于水且不与水反应的气体,被称为“第四代”饮用水消毒剂。因其高效率、无污染而被广泛使用。工业上利用制备更稳定的,涉及测定产品中纯度的反应之一为:,杂质不与反应。以上材料中关于该反应的说法正确的是
A.是氧化剂 B.是还原产物
C.氧化性: D.被还原,发生还原反应
【答案】C
【分析】Cl元素化合价由+3价降低为-1价,I元素由-1价升高为0价,故为氧化剂,是还原产物,为还原剂,是氧化产物。
【解析】A.由离子方程式可知,是氧化产物,A错误;B.从化合价可知,的化合价没有变化,不是还原产物,B错误;C.氧化剂具有氧化性,反应中氧化性大小为:氧化剂氧化产物,,C正确;D.不是反应物,是还原产物,D错误;故选C。
15.(24-25高一上·安徽合肥·期中)实验室利用固体PbO2进行如图实验,已知Pb3O4中Pb为+2、+4价。下列说法不正确的是
A.Pb3O4可表示为PbO2·2PbO
B.氧化性强弱:PbO2>PbO>Cl2
C.受热分解过程中,超过的PbO2表现氧化性
D.步骤Ⅱ中浓盐酸表现酸性和还原性
【答案】B
【解析】A.Pb3O4中Pb为+2、+4价,Pb3O4可表示为PbO2•2PbO,A正确;B.加热过程中,PbO2被还原为Pb3O4和PbO,故氧化性:PbO2>PbO,步骤Ⅱ中部分HCl被PbO2氧化为Cl2,故氧化性:PbO2>Cl2,但无法比较PbO与Cl2的氧化性强弱,B错误;C.加热过程中,PbO2完全分解为Pb3O4和O2,方程式为:3PbO2Pb3O4和O2,有2个+4价的Pb降低为+2价,即有的PbO2表现氧化性,但产物中还有PbO,故有超过的PbO2表现氧化性,C正确;D.由题干转化流程图可知,步骤Ⅱ中的反应方程式为:PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2↑+2H2O,故浓盐酸表现酸性和还原性,D正确;故答案为:B。
16.双碱法脱硫过程如图所示。下列说法不正确的是
A.过程Ⅰ中,表现出酸性氧化物的性质
B.过程Ⅱ中,被还原
C.总反应为
D.双碱法脱硫过程中,NaOH可以循环利用
【答案】B
【解析】A.由图可知,过程Ⅰ发生反应:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,S元素化合价没有发生变化,表现出酸性氧化物的性质,A正确;B.由图可知,过程Ⅱ发生反应:2Ca(OH)2+2Na2SO3+O2=2CaSO4+4NaOH,S元素化合价上升,被氧化,B错误;C.由图可知,过程Ⅰ发生反应:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O,过程Ⅱ发生反应:2Ca(OH)2+2Na2SO3+O2=2CaSO4+4NaOH,总反应为,C正确;D.双碱法脱硫过程中,起初消耗NaOH,后来生成NaOH,所以NaOH 可以循环利用,D正确;故选B。
17.在稀硫酸中发生反应的几种离子的转化关系如图所示,下列说法错误的是
A.反应1中氧化反应的产物为
B.氧化性:
C.反应2的氧化剂为,还原反应的产物为
D.从氧化还原反应角度推测可能会发生反应:
【答案】C
【解析】A.反应1中,转化为,锰元素化合价升高,是还原剂,是氧化反应的产物,A正确;B.反应1中是氧化剂,是氧化反应的产物,反应2中是氧化剂,是氧化反应的产物,反应3中是氧化剂,是氧化反应的产物,而氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:,B正确;C.氧化剂具有氧化性,元素化合价降低,发生还原反应,还原剂具有还原性,元素化合价升高,发生氧化反应,反应2的氧化剂为,还原反应的产物为,C错误;D.由选项B可知,氧化性:,推测可发生反应:,D正确;故选C。
18.将一定量的Cl2通入40mL7.5mol/LKOH溶液中,两者恰好完全反应(已知反应过程放热)。测得反应后溶液中有三种含氯元素的离子,其中ClO-的物质的量为0.06mol,的物质的量为0.03mol。下列说法不正确的是
A.该反应总的化学方程式为5Cl2+10KOH=7KCl+2KClO+KClO3+5H2O
B.该反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:3
C.上述KOH溶液中含有0.3molKOH
D.反应后生成的ClO-和两种离子在一定条件下均有氧化性
【答案】B
【解析】A.根据题给信息,氯气与KOH溶液反应生成氯化钾、氯酸钾、次氯酸钾和水,根据得失电子守恒,生成的n(Cl-)=0.06×1+0.03×5=0.21mol,加入的KOH的物质的量为0.04L×7.5mol/L=0.3mol,所以反应中n(KOH):n(Cl-):n(ClO-):n()=0.3:0.21:0.06:0.03=10:7:2:1,再根据原子守恒,反应的离子方程式为5Cl2+10KOH=7KCl+2KClO+KClO3+5H2O,A正确;B.结合A分析,氯气既做氧化剂,又做还原剂,氧化剂与还原剂物质的量之比为7:3, B错误;B.加入的KOH的物质的量为0.04L×7.5mol/L=0.3mol,C正确;D.反应后生成的ClO-和两种离子中氯元素的化合价分别是+1价和+5价,均能得电子生成低价含氯化合物,即在一定条件下均有氧化性,D正确;故选B。
19.关于如图转化过程下列分析不正确的是
A.中Fe元素的化合价为+2、+3
B.该过程的总反应为:
C.过程Ⅱ的化学方程式为:
D.过程Ⅰ中分解时,每消耗转移1mol电子
【答案】D
【解析】A.的化学式可以改写为Fe2O3•FeO,则中Fe元素的化合价为+2、+3,A正确;B.过程Ⅰ:2(s)=6FeO(s)+O2g)过程Ⅱ:3FeO(s)+H2O(l)=H2(g)+(s),则该过程总反应为2H2OO2↑+2H2↑,B正确;C.过程Ⅱ中FeO与水反应生成四氧化三铁和氢气,反应化学方程式为3FeO+H2O+H2↑,C正确;D.过程Ⅰ:2(s)=6FeO(s)+O2(g)当有2mol分解时,生成1mol氧气,转移4mol电子,则每消耗转移2mol电子,D错误;故选D。
20.(24-25高一·上海市七宝中学·期中)黄铁矿的主要成分为(S为-1价),是生产硫黄和硫酸的主要原料,黄铁矿在硫酸酸化的条件下发生催化氧化的反应历程如图所示,下列说法错误的是
A.图示中的三个反应不全是氧化还原反应
B.由反应历程可知氧化性:
C.该过程的总反应为
D.反应Ⅲ中每生成1个NO分子,转移2个
【答案】D
【分析】根据图示关系可知,酸性条件下,反应Ⅲ的离子方程式为:,反应Ⅱ的离子方程式为:,反应I的离子方程式为:,据此作答。
【解析】A.根据分析可知,反应I中铁、硫元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,反应Ⅱ中元素化合价未发生变化,不属于氧化还原反应,反应Ⅲ中铁、氧元素化合价发生变化,属于氧化还原反应,故A正确;
B.氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,根据反应Ⅲ的离子方程式可知,氧化性:,故B正确;
C.根据分析可知,总反应为=4×反应I+60×反应Ⅱ+15×反应Ⅲ,可得总反应为:,故C正确;
D.反应Ⅲ的离子方程式为:,根据方程式可知,有,每生成1个NO分子,转移1个,故D错误;
故选D。
21.(24-25高一上·广东佛山顺德区第一中学·期中)按要求回答下列问题
(1)将一小块钠投入到溶液中,现象: 。
(2)用化学方程式表示漂白粉漂白原理: 。
(3)用侯氏制碱法得到,化学方程式: 。
(4)已知为二元弱酸,其与过量溶液反应的化学方程式: 。
(5)在鲜活鱼的长途运输中,需在水中加入供氧剂——过氧化钙。用化学方程式解释原因: 。
(6)双氧水是公认的绿色氧化剂,已知:氧化性强弱顺序为,易溶于水。向溶液中加入足量硫酸酸化的双氧水,发生反应的离子方程式为 。
(7)黑火药是我国古代四大发明之一,黑火药着火时,发生的主要化学反应为:。每生成,转移电子数目为 。
【答案】(1)有气体生成,同时产生白色沉淀
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
【解析】(1)将一小块钠投入到溶液中,钠先和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和碳酸氢钙反应生成碳酸钙沉淀,现象是有气体生成,同时产生白色沉淀。
(2)次氯酸具有漂白性,漂白粉中次氯酸钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和次氯酸,漂白粉得漂白原理是;
(3)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,用侯氏制碱法得到的化学方程式为;
(4)为二元弱酸,其与过量溶液反应生成Na2HO3和水,反应的化学方程式为。
(5)和水反应生成氢氧化钙和氧气,反应的化学方程式为。
(6)氧化性强弱顺序为,易溶于水。向溶液中加入足量硫酸酸化的双氧水,Fe2+被氧为Fe3+,I-被氧化为I2,化为发生反应的离子方程式为。
(7),N元素化合价降低5、S元素化合价降低2,C元素化合价升高4,生成1molN2转移12mol电子,生成,转移电子数目为。
22.过氧化氢俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒的作用来清洗伤口。有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。
(1)配平下列化学反应,并用单线桥表示电子转移的方向和数目 。
____________________________________
(2)如消除采矿业胶液中的氰化物(如,C为+2价),经以下反应实现:
(已配平)。
①试指出A的化学式 。
②若反应中有6.72L(标准状况)气体生成,转移电子数目为 。
(3)某强酸反应体系中,反应物和生成物共六种物质或离子:、、、、、。已知该反应中只发生了如下过程:。
①该反应中发生还原反应的过程是: 。
②该反应选择的酸是: 。(填序号)A.盐酸 B.稀硫酸 C.醋酸
(4)用0.2溶液32,还原含的溶液,过量的用0.2酸性溶液氧化(其中被还原成),共消耗溶液0.8,则元素X在还原产物中的化合价是 。
【答案】(1)
(2)KHCO3 0.6NA
(3)→Mn2+ B
(4)+3
【解析】(1)过氧化氢中氧元素化合价由-1价降低到-2价,Cr元素化合价由+3价升高到+6价,依据得失电子守恒可知,配平后的化学方程式为:3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH=2K2CrO4+3K2SO4+8H2O,用单线桥法表示转移电子数目和方向为:。
(2)依据反应前后原子种类和个数不变可知,A的化学式为KHCO3;标准状况下,6.72L氨气的物质的量为=0.3mol,依据方程式KCN+H2O2+H2O=KHCO3+NH3↑可知,生成1mol氨气转移2mol电子,因此生成0.3mol氨气,转移0.6mol电子,转移电子数为0.6NA。
(3)依据题意可知,过氧化氢是还原剂,氧气是氧化产物,则具有氧化性的高锰酸根离子作氧化剂,二价锰离子是还原产物,因此发生还原反应的过程是:→Mn2+,而加入的酸是不参与氧化还原反应的强酸,所以酸选择稀硫酸,选B。
(4)n(Na2SO3)=0.2mol/L×32×10-3L=6.4×10-3mol,n()=4×10-3mol,n(KMnO4)=0.2mol/L×0.8×10-3L=1.6×10-4mol,亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,硫元素化合价由+4价升高到+6价,高锰酸钾被还原,锰元素化合价由+7价降低到+2价,被还原,X元素化合价降低,令X元素在产物中的化合价为a价,依据得失电子守恒有:6.4×10-3mol×(6-4)=1.6×10-4mol×(7-2)+4×10-3mol×(6-a),解得a=+3,则元素X在还原产物中的化合价是+3。
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23.含硫煤燃烧会产生大气污染物,为防治该污染,某工厂设计了新的治污方法,同时可得到化工产品,该工艺流程如图所示,下列叙述错误的是
A.该过程中元素只发生了氧化反应,没有发生还原反应
B.该工艺流程是除去煤燃烧时产生的
C.图中涉及的反应之一为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4
D.该过程中总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
【答案】A
【分析】根据工艺流程所示可知,该工艺中Fe2(SO4) 3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,然后氧气再把硫酸亚铁氧化为硫酸铁,该过程中总反应为二氧化硫和氧气转化为硫酸:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4;
【解析】A.根据工艺流程图可知,该工艺中Fe2(SO4) 3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,然后氧气再把硫酸亚铁氧化为硫酸铁,所以该过程中化合价发生改变的元素有O、Fe和S,铁元素在转化为亚铁离子的过程中发生还原反应,A错误;B.该过程中总反应为二氧化硫和氧气转化为硫酸,是除去煤燃烧时产生的二氧化硫,B正确;C.Fe2(SO4) 3溶液吸收SO2生成FeSO4和H2SO4,为Fe2(SO4)3+SO2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4,C正确;D.该过程中总反应为二氧化硫和氧气转化为硫酸:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,D正确;故选A。
24.微生物法炼铜是在反应釜中加入黄铜矿(,其中Cu为+2价)、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,各物质的转化关系如图,下列说法错误的是
A.当黄铜矿中的铁元素全部转化为时,生成1mol 共消耗2.5mol
B.整个转化过程中,可以循环利用的物质有和
C.反应①的离子方程式为:
D.反应釜中保持高温不利于反应进行
【答案】A
【分析】由题给流程可知,黄铜矿与溶液中的铁离子反应生成铜离子、亚铁离子和硫,微生物作用下溶液中的亚铁离子与氢离子、氧气反应转化为铁离子,微生物作用下硫与氧气和水反应生成硫酸根离子和氢离子。
【解析】A.,其中Cu为+2价,则铁为+2、硫为-2;由题意可知,黄铜矿中的铁元素最终生成铁离子时(铁化合价由+2变为+3),硫元素转化为硫酸根离子(硫化合价由-2变为+6),由原子个数和得失电子数目守恒可知,生成1mol硫酸根离子消耗氧气(氧气中氧化合价由0变为-2)的物质的量为,A错误;B.由图可知,硫酸铁、硫酸是可循环利用的中间产物,B正确;C.由分析可知,反应①为微生物作用下溶液中的亚铁离子与氢离子、氧气反应转化为铁离子,反应的离子方程式为,C正确;D.高温条件下微生物会失去催化活性,不利于反应釜中反应的进行,D正确;故选A。
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