内容正文:
七 氧化还原反应的概念和规律
题组一:氧化还原反应的概念(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·烟台模拟)中华传统文化中富含化学知识,下列叙述与氧化还原反应无关的是( )
A.熬胆矾铁釡,久之亦化为铜
B.凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林
C.落红不是无情物,化作春泥更护花
D.有舶上铁丝……日久起销
2.(3分)(2025·鄂东南名校联考)下列物质的应用中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.饮用水中加入K2FeO4消毒
B.NaOH和铝粉的混合物疏通管道
C.牙膏中添加SrF2防治龋齿
D.硫粉除去温度计破碎时洒落的汞
3.(3分)(2025·太原模拟)中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQD)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水,其原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.阶段Ⅰ中H2是还原产物
B.阶段Ⅰ和阶段Ⅱ中发生的都是氧化还原反应
C.阶段Ⅱ中H2O2只作氧化剂
D.该反应实现了太阳能向化学能的转化
4.(3分)(2025·沈阳模拟)检验补铁剂中铁元素价态时,KSCN(C为+4价,S为-2价)会与酸性KMnO4溶液发生如下反应:22KMnO4+10KSCN+28H2SO4===16K2SO4+22MnSO4+10CO2↑+5N2↑+28H2O。下列说法不正确的是( )
A.该反应的氧化产物只有N2
B.每生成标准状况下22.4 L N2时,转移22 mol电子
C.KMnO4在反应中体现氧化性
D.氧化剂与还原剂之比为11∶5
5.(3分)在酸性溶液中,FeS2催化氧化的物质转化关系如图所示。
下列有关叙述正确的是( )
A.Fe2+是该反应的催化剂
B.反应中,FeS2作氧化剂
C.反应过程中须不断加入NO和O2
D.每消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol S
6.(3分)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作氧化剂
D.粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2
7.(12分)HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成NO和NO2;它能被常见的强氧化剂氧化;在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物,试回答下列问题:
(1)人体正常的血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐(如NaNO2),则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是D (填字母)。(2分)
A.亚硝酸盐被还原
B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+
D.亚硝酸盐是还原剂
(2)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中,观察到氯水褪色,同时生成NaNO3和HCl,请写出反应的离子方程式: 。(2分)
(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4,若用反应所得的酸性溶液将Fe2+转化为Fe3+,要求产物纯净,可选用的最佳试剂是c (填字母)。(2分)
a.Cl2 b.Fe c.H2O2 d.HNO3
(4)FeSO4可用于制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4),氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更强,主要反应:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。
①该反应中的氧化剂是 ,还原剂是 4。(3分)
②简要说明Na2FeO4作为水处理剂时所起的作用: 。(3分)
题组二:氧化还原反应的规律(20分钟 25分)
1.(3分)(2025·成都模拟)王安石在《元日》中描述迎新春的“爆竹声中一岁除”,涉及的化学反应为S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。下列叙述错误的是( )
A.S发生还原反应
B.S得电子总数等于C失电子总数
C.该反应中氧化性:KNO3>CO2
D.依据不同的分类标准,可将KNO3分类为电解质、钾盐、硝酸盐等
2.(3分)(2025·重庆模拟)在催化剂作用下,过二硫酸钠(Na2S2O8)可将Mn2+氧化为Mn。下列有关说法正确的是( )
A.Na2S2O8中硫元素的化合价为+7
B.在Na2S2O8溶液中滴入少量酚酞呈红色
C.氧化性:Mn>S2
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2
3.(3分)将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个化学反应:
SO2+2Fe3++2H2O===S+2Fe2++4H+;Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。下列有关说法不正确的是( )
A.还原性:SO2>Fe2+>Cr3+
B.氧化性:Cr2>Fe3+>S
C.Cr2能将Na2SO3氧化成Na2SO4
D.两个反应中Fe2(SO4)3均作还原剂
4.(3分)(2025·南昌模拟)雾霾微颗粒中S转化机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.总反应方程式为S+2NO2+H2O===HNO2+HS+N
B.S是中间产物,NO2是催化剂
C.1 mol S完全转化为HS时失去1 mol e-
D.氧化性:NO2>HNO2
5.(3分)(2025·石家庄模拟)已知氧化性:Br>I>Br2>I2。向含6 mol KI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液,整个过程中含碘物质的物质的量与所加KBrO3的物质的量的关系如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.b点时KI恰好反应完全
B.b→c过程中,被氧化的为Br-
C.c→d发生反应的离子方程式3H2O+5Br+3I2===6I+5Br-+6H+
D.该过程最多消耗KBrO3 7.2 mol
6.(3分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,制备流程如图所示:
下列叙述不正确的是( )
A.用K2FeO4作水处理剂时,既能杀菌消毒又能净化水
B.反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D.该条件下,物质的溶解性:Na2FeO4<K2FeO4
7.(7分)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价、O均为-2价)KCN+2KOH+Cl2===KOCN+2KCl+H2O。该反应中,被氧化的元素是 , 氧化产物是 。处理上述废水20.0 L,使KCN完全转化为KOCN,至少需氯气 g。(4分)
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请用单线桥法标出电子转移方向和数目:2KOCN+4KOH+3Cl2===2CO2↑+6KCl+2H2O+N2↑。(3分)
七 氧化还原反应的概念和规律参考答案
题组一:氧化还原反应的概念(20分钟 30分)
1.(3分)(2025·烟台模拟)中华传统文化中富含化学知识,下列叙述与氧化还原反应无关的是( )
A.熬胆矾铁釡,久之亦化为铜
B.凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林
C.落红不是无情物,化作春泥更护花
D.有舶上铁丝……日久起销
【解析】选B。“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是指Fe与CuSO4溶液的置换反应,涉及氧化还原反应,A项不符合题意;凿开混沌得乌金(煤炭),属于物理变化,不涉及氧化还原反应,B项符合题意;“落红不是无情物,化作春泥更护花”是指有机物的腐败过程,涉及氧化还原反应,C项不符合题意;“有舶上铁丝……日久起销”是指铁的吸氧腐蚀,涉及氧化还原反应,D不符合题意。
2.(3分)(2025·鄂东南名校联考)下列物质的应用中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.饮用水中加入K2FeO4消毒
B.NaOH和铝粉的混合物疏通管道
C.牙膏中添加SrF2防治龋齿
D.硫粉除去温度计破碎时洒落的汞
【解析】选C。K2FeO4具有氧化性,可以用于饮用水消毒,该过程涉及氧化还原反应,A错误;NaOH和铝能发生反应:2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,Al元素和H元素的化合价发生变化,涉及氧化还原反应,B错误;氟离子有防治龋齿的作用,牙膏中添加SrF2可以防治龋齿,该过程元素化合价没有变化,不涉及氧化还原反应,C正确;硫粉除去温度计破碎时洒落的汞时发生反应:S+Hg===HgS,S和Hg元素化合价发生变化,涉及氧化还原反应,D错误。
3.(3分)(2025·太原模拟)中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQD)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水,其原理如图所示,下列说法不正确的是( )
A.阶段Ⅰ中H2是还原产物
B.阶段Ⅰ和阶段Ⅱ中发生的都是氧化还原反应
C.阶段Ⅱ中H2O2只作氧化剂
D.该反应实现了太阳能向化学能的转化
【解析】选C。阶段Ⅰ中H2O生成H2和H2O2,部分H的化合价降低,被还原,H2是还原产物,A正确;阶段Ⅰ中生成H2,阶段Ⅱ中生成O2,均存在元素的化合价变化,都是氧化还原反应,B正确;阶段Ⅱ中发生的反应为2H2O22H2O+O2↑,H2O2中O的化合价即升高又降低,既是氧化剂也是还原剂,C错误;根据图示可知,水吸收太阳能,发生反应2H2OO2↑+2H2↑,实现了太阳能向化学能的转化,D正确。
4.(3分)(2025·沈阳模拟)检验补铁剂中铁元素价态时,KSCN(C为+4价,S为-2价)会与酸性KMnO4溶液发生如下反应:22KMnO4+10KSCN+28H2SO4===16K2SO4+22MnSO4+10CO2↑+5N2↑+28H2O。下列说法不正确的是( )
A.该反应的氧化产物只有N2
B.每生成标准状况下22.4 L N2时,转移22 mol电子
C.KMnO4在反应中体现氧化性
D.氧化剂与还原剂之比为11∶5
【解析】选A。该反应中,KSCN是还原剂,S、N元素的化合价都升高,所以氧化产物为N2和K2SO4或MnSO4,A不正确;在该反应中,10KSCN~5N2~110e-,则每生成标准状况下22.4 L N2(1 mol)时,转移22 mol电子,B正确;KMnO4在反应中,Mn元素化合价降低,则KMnO4作氧化剂,体现氧化性,C正确;从反应式中可建立关系式22KMnO4~10KSCN,KMnO4为氧化剂,KSCN为还原剂,则氧化剂与还原剂物质的量之比为11∶5,D正确。
5.(3分)在酸性溶液中,FeS2催化氧化的物质转化关系如图所示。
下列有关叙述正确的是( )
A.Fe2+是该反应的催化剂
B.反应中,FeS2作氧化剂
C.反应过程中须不断加入NO和O2
D.每消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol S
【解析】选D。由题图知,反应物为FeS2和氧气,Fe3+、NO是催化剂,产物为亚铁离子和硫酸根离子,发生的总反应为2FeS2+7O2+2H2O2Fe2++4S+4H+,FeS2中S元素被氧化,FeS2作还原剂,A、B错误;从总反应中可以看出,反应消耗氧气,需要不断加入氧气,而NO在总反应中并未消耗,故NO不需要不断加入,C错误;根据总反应方程式可知,消耗7 mol O2,溶液中最多增加4 mol硫酸根离子,D正确。
6.(3分)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作氧化剂
D.粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2
【解析】选C。NaClO2的漂白原理是依靠其氧化性,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,A正确;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,B正确;反应2过程中ClO2生成Cl,Cl元素由+4价变为+3价,ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,C错误;粗产品经重结晶可得到纯度更高的NaClO2,D正确。
7.(12分)HNO2是一种弱酸,且不稳定,易分解生成NO和NO2;它能被常见的强氧化剂氧化;在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把Fe2+氧化成Fe3+。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物,试回答下列问题:
(1)人体正常的血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐(如NaNO2),则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是D (填字母)。(2分)
A.亚硝酸盐被还原
B.维生素C是还原剂
C.维生素C将Fe3+还原为Fe2+
D.亚硝酸盐是还原剂
(2)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中,观察到氯水褪色,同时生成NaNO3和HCl,请写出反应的离子方程式: N+Cl2+H2O===N+2H++2Cl-。(2分)
(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4,若用反应所得的酸性溶液将Fe2+转化为Fe3+,要求产物纯净,可选用的最佳试剂是c (填字母)。(2分)
a.Cl2 b.Fe c.H2O2 d.HNO3
(4)FeSO4可用于制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4),氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更强,主要反应:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。
①该反应中的氧化剂是Na2O2,还原剂是Na2O2、FeSO4。(3分)
②简要说明Na2FeO4作为水处理剂时所起的作用: 高铁酸钠具有强氧化性,能杀菌消毒,消毒过程中自身被还原为Fe3+,Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,能吸附水中悬浮杂质而沉降。(3分)
【解析】(1)服用维生素C可以解毒,说明在维生素C的作用下Fe3+又转化为Fe2+,铁元素化合价降低,被还原,则维生素C具有还原性,而亚硝酸盐会导致Fe2+转化为Fe3+,说明亚硝酸盐具有氧化性,在反应中亚硝酸盐为氧化剂,所以维生素C是还原剂。(3)由于Cl2、HNO3都能氧化亚铁离子,但会引入新的杂质,铁不能氧化亚铁离子,H2O2作为氧化剂的还原产物是水,不引入杂质,所以最佳试剂是H2O2。(4)该反应中铁元素化合价由+2价变为+6价,氧元素化合价由-1价变为0价、-2价,所以Na2O2是氧化剂,Na2O2、FeSO4是还原剂。
题组二:氧化还原反应的规律(20分钟 25分)
1.(3分)(2025·成都模拟)王安石在《元日》中描述迎新春的“爆竹声中一岁除”,涉及的化学反应为S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。下列叙述错误的是( )
A.S发生还原反应
B.S得电子总数等于C失电子总数
C.该反应中氧化性:KNO3>CO2
D.依据不同的分类标准,可将KNO3分类为电解质、钾盐、硝酸盐等
【解析】选B。S单质中S元素的化合价降低被还原,发生还原反应,A正确;由化学方程式可知,反应中1个S得到的电子数为1×2e-,3个C失去的电子数为3×4e-,S得电子总数与C失电子总数不相等,B错误;同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,KNO3为氧化剂,CO2为氧化产物,氧化性:KNO3>CO2,C正确;KNO3是在熔融状态及水溶液中能导电的化合物,属于电解质,KNO3是由钾离子和硝酸根离子构成的盐,从阳离子角度分类其属于钾盐,从阴离子角度分类其属于硝酸盐,D正确。
2.(3分)(2025·重庆模拟)在催化剂作用下,过二硫酸钠(Na2S2O8)可将Mn2+氧化为Mn。下列有关说法正确的是( )
A.Na2S2O8中硫元素的化合价为+7
B.在Na2S2O8溶液中滴入少量酚酞呈红色
C.氧化性:Mn>S2
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2
【解析】选D。Na2S2O8中有两个O为-1价,其余O为-2价,则硫元素的化合价为+6,硫的最外层只有6个电子,不可能有+7价,A错误;Na2S2O8有强氧化性,在Na2S2O8溶液中滴入少量酚酞不应呈红色,B错误;根据题干可知Na2S2O8可将Mn2+氧化为高锰酸根离子,该反应中Na2S2O8得电子为氧化剂,Mn2+失电子为还原剂,生成的高锰酸根离子为氧化产物,则氧化性:S2>Mn,C错误;Na2S2O8氧化锰离子时2个O得电子化合价从-1价降低到-2价,Mn2+失电子化合价从+2价升高到+7价,根据得失电子守恒,氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2,D正确。
3.(3分)将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个化学反应:
SO2+2Fe3++2H2O===S+2Fe2++4H+;Cr2+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。下列有关说法不正确的是( )
A.还原性:SO2>Fe2+>Cr3+
B.氧化性:Cr2>Fe3+>S
C.Cr2能将Na2SO3氧化成Na2SO4
D.两个反应中Fe2(SO4)3均作还原剂
【解析】选D。由第一个反应知,氧化性:Fe3+>S,还原性:SO2>Fe2+;由第二个反应知,氧化性:Cr2>Fe3+,还原性:Fe2+>Cr3+;综合两个反应可得氧化性强弱顺序为Cr2>Fe3+>S,还原性强弱顺序为SO2>Fe2+>Cr3+,A、B正确;由于氧化性强弱顺序中Cr2>S,Cr2能将Na2SO3氧化成Na2SO4,C正确;在第一个反应中,Fe2(SO4)3是反应物,其中铁元素化合价降低,Fe2(SO4)3作氧化剂,在第二个反应中,Fe3+是生成物,是由Fe2+被氧化而得,Fe2(SO4)3作氧化产物,D错误。
4.(3分)(2025·南昌模拟)雾霾微颗粒中S转化机理如图所示。下列说法错误的是( )
A.总反应方程式为S+2NO2+H2O===HNO2+HS+N
B.S是中间产物,NO2是催化剂
C.1 mol S完全转化为HS时失去1 mol e-
D.氧化性:NO2>HNO2
【解析】选B。由图可知发生:S+NO2===N+S,S+H2O+NO2===HNO2+HS,总反应为S+2NO2+H2O===HNO2+HS+N,A正确;NO2是反应物,不是催化剂,B错误;S转化为HS,S元素化合价由+5升高为+6,1 mol S失去1 mol e-变为HS,C正确;依据总反应方程式S+2NO2+H2O===HNO2+HS+N可知,NO2可以氧化S而HNO2不可以,因此氧化性:NO2>HNO2,D正确。
5.(3分)(2025·石家庄模拟)已知氧化性:Br>I>Br2>I2。向含6 mol KI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液,整个过程中含碘物质的物质的量与所加KBrO3的物质的量的关系如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.b点时KI恰好反应完全
B.b→c过程中,被氧化的为Br-
C.c→d发生反应的离子方程式3H2O+5Br+3I2===6I+5Br-+6H+
D.该过程最多消耗KBrO3 7.2 mol
【解析】选C。根据氧化性:Br>I>Br2>I2,可知还原性:I->Br->I2,由图像可知,整个反应过程分三个阶段,每个阶段的反应方程式为①(a→b)6H++Br+6I-===3I2+Br-+3H2O,②(b→c)Br+5Br-+6H+===3Br2+3H2O,③(c→d)I2+2Br===2I+Br2,据此分析解题。A.b点时KI恰好反应完全,I-恰好转化为I2,A正确;B.由分析可知,b→c过程中,被氧化的为Br-,B正确;C.由分析可知,c→d发生反应的离子方程式为I2+2Br===2I+Br2,因为氧化性I>Br2,则I与Br-不可共存于同一溶液中,C错误;D.根据反应①、②、③可知总反应为6H++5I-+6Br===5I+3Br2+3H2O,可计算出6 mol KI最终完全转化为KIO3时共消耗KBrO3的物质的量为1.2×6 mol=7.2 mol,D正确。
6.(3分)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂,制备流程如图所示:
下列叙述不正确的是( )
A.用K2FeO4作水处理剂时,既能杀菌消毒又能净化水
B.反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D.该条件下,物质的溶解性:Na2FeO4<K2FeO4
【解析】选D。K2FeO4具有强氧化性,可用于杀菌消毒,生成的铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体,可用于净水,A正确;尾气含有氯气,可与氯化亚铁反应生成氯化铁,可再利用,B正确;反应Ⅱ中Cl元素化合价由+1价降低为-1价,Fe元素化合价由+3价升高到+6价,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,C正确;结晶过程中加入饱和KOH溶液,增大了K+浓度,该温度下,高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小,有利于K2FeO4晶体的析出,D错误。
7.(7分)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650 mg·L-1。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价、O均为-2价)KCN+2KOH+Cl2===KOCN+2KCl+H2O。该反应中,被氧化的元素是C, 氧化产物是KOCN。处理上述废水20.0 L,使KCN完全转化为KOCN,至少需氯气14.2g。(4分)
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请用单线桥法标出电子转移方向和数目:2KOCN+4KOH+3Cl2===2CO2↑+6KCl+2H2O+N2↑。(3分)
答案:(2)===2CO2↑+N2↑+6KCl+2H2O
【解析】(1)该反应中,Cl元素化合价由0价变为-1价,C元素化合价由+2价变为+4价,被氧化的元素为C,氧化产物为KOCN;废水中KCN的质量为650 mg·L-1×20 L=13 000 mg=13 g,根据方程式可知,每有65 g KCN反应消耗71 g氯气,所以13 g KCN完全反应,消耗14.2 g氯气; (2)Cl元素化合价由0降低为-1价,N元素的化合价由-3价升高为0,该反应转移6e-,用单线桥法标出电子转移方向和数目为===2CO2↑+N2↑+6KCl+2H2O。
- 11 -
学科网(北京)股份有限公司
$