内容正文:
题型04 氧化还原反应的分析及应用
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 氧化还原反应基本概念
考向02 氧化剂 还原剂
考向03 氧化还原反应规律及应用【重】
考向04 陌生氧化还原反应的书写和配平【重】
考向05 有关氧化还原反应的计算【重】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
氧化还原反应做为学科基本工具,在山东卷中每年必考,或显性考查或隐性渗透。在选择题中常考查氧化还原反应的判断及氧化还原反应规律的应用:在非选择题中主要以化工流程或综合实验为载体,考查陌生化学方程式或离子方程式的书写和电子守恒法的计算,所占比重大,在复习时应加以重视。
考向01 氧化还原反应基本概念
【例1-1】(2025·山东·高考真题)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.侯德榜发明了以,和为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到和,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以和为原料合成氨的方法
【例1-2】(2024·山东·高考真题)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
1.氧化还原反应的本质和特征
2.氧化还原反应的基本概念
3.概念之间的相互关系
记忆口诀:升失氧、降得还,剂性一致、其他相反。
【变式1-1】(25-26高三上·山东德州·期中)化学与人类生活、生产密切相关,下述过程中不涉及氧化还原反应的是
A.柠檬酸去除水壶中的水垢 B.火箭插销的金属片上镀金
C.用石灰石对燃煤废气进行脱硫 D.利用粉末与铝粉反应焊接钢轨
【变式1-2】(25-26高三上·山东菏泽·期中)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.四千余年前用谷物酿造出酒和醋
B.中国科学家取得颠覆性突破,成功将CO2人工合成淀粉
C.“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺(S)、杉木炭所合,以烽燧铳机”
D.唐代出现的竹纸工艺是将竹料拌入石灰水,经蒸煮、舂臼、荡料、覆压和焙干造纸
考向02 氧化剂 还原剂
【例2-1】(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
【例2-2】(2021·山东·高考真题)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验,下列说法错误的是
A.G与H均为氧化产物 B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应 D.G与H的物质的量之和可能为0.25mol
1. 常见的氧化剂与还原剂
(1)常见的氧化剂:①活泼的非金属单质,如X2(X指卤素Cl、Br)、O2、O3等;②高价态的离子,如H+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+等;③含高价态元素的物质,如H2SO4(浓)、HClO4、HNO3、PbO2、MnO2、KClO3、KMnO4等;④含O的物质,如H2O2、Na2O2等。下面是常见的氧化剂和对应的还原产物:
(2)常见的还原剂:①活泼的金属单质,如Na、Mg、Al、Fe、Cu等;②某些非金属单质,如H2、C、S等;③低价态离子,如S2-、I-、Fe2+、Br-等;④含较低价态元素的物质,如CO、NH3、H2S、HI、SO2、H2SO3、Na2SO3、NO等。下面是常见的还原剂和对应的氧化产物:
(3)元素化合价与氧化性、还原性的关系
当元素化
合价处于
其中,Fe2+、SO2主要表现 还原 性,H2O2主要表现 氧化 性。
2. 四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
【变式2-1】(25-26高三上·山东菏泽·期中)下列实验操作及现象能得出相应结论的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2,最终气体颜色变浅
化学平衡向 NO2减少的方向移动
B
向盛有2mL FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分反应后静置,滴加 KSCN 溶液无明显变化;静置,取上层清液滴加几滴氯水,溶液变红
Fe2+具有还原性
C
向 AgNO3溶液先滴入几滴 NaCl溶液,再滴入几滴 NaI溶液,观察沉淀颜色变化
比较 AgCl 和 AgI的Ksp 大小
D
将氯气通入Na2S溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
验证氯气的氧化性
【变式2-2】(25-26高三上·山东德州·期中)根据下列操作及现象,得出结论正确的是
操作及现象
结论
A
向2mL溶液中滴加几滴碘水,振荡,产生淡黄色沉淀
氧化性:
B
用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上,试纸变白
次氯酸钠溶液呈中性
C
分别向含等物质的量的、悬浊液中,加入等体积乙酸,加热,仅完全溶解
D
和空气的混合气体通过热的持续红热
该反应
考向03 氧化还原反应规律及应用 【重】
【例3-1】(2022·山东·高考真题)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成的反应历程有2种
C.增大NO的量,的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
【例3-2】(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含和少量)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下,下列说法错误的是
A.硫酸用作催化剂和浸取剂
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“浸出”时,3种金属元素均被还原
D.“沉钴”后上层清液中
1.氧化性、还原性的判断
(1)含义:氧化性是指物质 得电子 的性质(或能力);还原性是指物质 失电子 的性质(或能力)。
(2)判断:氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的 难易 程度,与得、失电子数目的 多少 无关。例如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但根据金属活动性顺序表,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数 等于 还原剂失电子总数。
2.氧化性、还原性强弱的比较
(1)依据反应原理——氧化还原方程式比较
氧化性:氧化剂> 氧化产物
还原性:还原剂> 还原产物
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,反应越 剧烈 ,对应物质的氧化性或还原性 越强 。如是否加热、有无催化剂及反应温度高低和反应物浓度大小等。例如:
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。
(3)依据相同条件下产物中元素价态的高低来判断
①相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。例如:
②相同条件下,不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。例如:
(4)依据金属性、非金属性比较
3.氧化还原反应规律及其应用
(1)强弱规律及其应用
自发进行的氧化还原反应,一般遵循强氧化剂生成弱氧化性产物、强还原剂生成弱还原性产物,即“由强制弱”。如根据反应Cl2+S2-===S↓+2Cl-,可以确定氧化性 Cl2 > S ,还原性 S2- > Cl- 。
(2)先后规律及其应用
①同时含有几种还原剂时,将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
②同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入足量铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次与Cu2+反应。
(3)价态规律及其应用
①升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
②价态归中规律
同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应;当存在中间价态时,同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应,若无中间价态则不能反应。如浓硫酸和SO2不能反应。
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H2S与浓硫酸的反应:
③歧化反应规律
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,遵循“中间价―→高价+低价”。如Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为 Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O 。
(4)守恒规律及其应用
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。
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。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
【变式3-1】(25-26高三上·山东淄博·阶段练习)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是
选项
实验
现象
结论
A
向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为
B
向溶液中加入铜粉
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
该溶液含钠元素,可能含有钾元素
D
向CaCl2溶液中不断通入至过量,再加入足量NaOH溶液。
溶液先变浑浊,后又变澄清,加NaOH溶液后,又变浑浊
实验开始和最后生成的沉淀都是CaCO3
【变式3-2】(25-26高三上·山东淄博·阶段练习)工业上制备有机氟化剂SF4的反应:。下列说法正确的是
A.与两种物质中氯元素的化合价不相同
B.既不作氧化剂也不作还原剂,为氧化产物
C.还原剂和氧化剂的物质的量之比为2:1
D.属于有机物
考向04 陌生氧化还原反应的书写和配平 【重】
【例4-1】(2025·广西·高考真题)不同含硫物质间可相互转化。下列离子方程式书写正确的是
A.反应①:
B.反应②:
C.反应③:
D.反应④:
【例4-2】(2025·江苏·高考真题)与通过电催化反应生成,可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是
A.过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成
B.过程Ⅱ中发生了氧化反应
C.电催化与生成的反应方程式:
D.常温常压、无催化剂条件下,与反应可生产
1.配平氧化还原反应方程式的三个“基本原则”
2.配平氧化还原反应方程式的五个“关键步骤”
3.氧化还原反应方程式的配平方法
(1)正向配平法(全变从左边配):氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化,一般从反应物开始配平。
如:
(2)逆向配平法(自变从右边配):自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边生成物着手配平。
如:
(3)整体配平法
若某一氧化还原反应中,有三种元素的化合价发生了变化,但其中一种反应物中同时有两种元素化合价升高或降低,这时要进行整体配平。如Cu2S+HNO3―→Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O,有Cu、S、N三种元素的化合价变化,Cu2S中Cu、S元素化合价均升高,看作一个整体,
配平得3Cu2S+22HNO3===6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O。再如
(4)缺项配平法:化学方程式所缺物质往往是酸、碱或水;如果是离子方程式,所缺物质往往是H+、OH-或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质,再根据化合价升降守恒配平。如果无法确定所缺项,可先依据化合价的升降守恒将现有的某些物质配平,然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及其化学计量数(系数)。
(5)平均配平法:在有机物参与的氧化还原反应方程式的配平中,一般有机物中H显+1价,O显-2价,根据物质中元素化合价代数和为零的原则,确定碳元素的平均价态,然后进行配平。
4. 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,除遵循质量守恒外,还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可
【变式4-1】(25-26高三上·山东泰安·期中)溴及其化合物广泛应用于医药、农药和阻燃剂等生产中。利用热空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图。
下列说法错误的是
A.流程中和溶液能富集溴
B.酸化海水的目的是抑制与水反应、提高利用率
C.酸化后重新得到的反应:
D.溶液吸收足量蒸气后,所得产物中的含碳粒子主要是
【变式4-2】(25-26高三上·山东聊城·月考)类比思维是提出新问题和获得新发现取之不竭的泉源。下列有关反应的方程式的类比合理的是
选项
已知
类比
A
向溶液中通入少量:
向溶液中通入少量:
B
稀硫酸与溶液混合后呈中性:
溶液与溶液混合后溶液呈中性:
C
铁与硫酸铜溶液的置换反应:
金属钠与硫酸铜溶液发生置换反应:
D
向固体中加入稀盐酸:
向固体中加入稀盐酸:
考向05 有关氧化还原反应的计算 【重】
【例5-1】(2025·浙江·高考真题)关于溴的性质,下列说法不正确的是
A.可被氧化为
B.与水溶液反应的还原产物为
C.,说明氧化性:
D.与足量溶液反应生成和,转移电子
【例5-2】(25-26高三上·山东菏泽·期中)钠及其化合物的部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①每生成11.2L的气体,转移电子的数目为NA
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为0.1NA
C.反应③中 1mol Na2O2与足量 H2O 反应转移电子的数目为NA
D.100mL 1mol·L-1NaClO溶液中,ClO-的数目为0.1NA
1.氧化还原反应的计算——电子守恒法
氧化还原反应计算的基本依据是 氧化剂 得到电子总数= 还原剂 失去电子总数。
2.“三步法”巧解氧化还原反应的计算题
【变式5-1】(25-26高三上·山东潍坊·期中)偏二甲肼与是国之重器东风—5C导弹液体推进剂的主要成分,两者反应方程式为。为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A.和混合气体中原子数目为
B.每生成,转移电子数目为
C.反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为
D.含有中子数为
【变式5-2】(25-26高三上·山东枣庄·阶段练习)将、组成的混合物投入适量稀硝酸中恰好反应,固体完全溶解时收集到唯一还原产物气体2.24L(标准状况),向反应后溶液中加入一定量的溶液,金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为
A. B. C. D.
1.化学与生活、医药密切相关,下列应用没有涉及氧化还原反应理论的是
A.运输水果时,向水果箱内喷少量溶液
B.人体补铁时,将Vc片与补铁剂一起服用
C.打针输液时,医护人员用酒精对皮肤进行消毒
D.质量抽查时,质监员用食醋、碘化钾检验加碘盐真假
2.亚氯酸钠(NaClO2,受热易分解)是一种重要的含氯消毒剂,一种制备NaClO2的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
A.“滤渣”的主要成分为CaCO3 B.流程中两处盐酸的作用相同
C.操作a为“减压蒸发” D.理论上,该流程中n(Cl2):n(O2)=1:l
3.元素及其化合物的转化在生产生活中具有极其重要的用途。下列物质间转化合理的是
A.用制取:
B.除去燃煤中的硫元素:
C.由黄铁矿制硫酸:黄铁矿
D.工业合成硝酸:
4.某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含、和少量)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下,下列说法错误的是
A.“浸出”条件下,氧化性强于
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“沉铁”的原理是利用促进水解
D.“沉钴”后上层清液中
5.除去电石渣浆(CaO)清液中的,并制取石膏()的流程如图所示。下列说法错误的是
A.的VSEPR模型为四面体
B.过程Ⅰ中是氧化产物,过程Ⅱ除去的反应中体现氧化性
C.石膏()加热时会失去大部分结晶水变成熟石膏()
D.转化为的过程中,
6.下列实验操作和现象能得出相应结论的是
实验操作和现象
结论
A
在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形
说明物质X为非晶体
B
麦芽糖与稀共热后加NaOH溶液调至碱性,再加入新制并加热,产生砖红色沉淀
麦芽糖已发生水解
C
向饱和NaCl溶液中通入至饱和,再通入会析出晶体
相同温度下,溶解度:
D
向酸性溶液中滴加溶液,观察到溶液紫红色褪去
氧化性:
7.现有下列两个氧化还原反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下列说法正确的是
A.属于混合物
B.氧化性由强到弱的顺序为
C.反应Ⅰ中被氧化和未被氧化的Co的物质的量之比为
D.X为,当完全反应时,所得与的分子数之比为
8.利用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是
A.比较的氧化性强弱
B.检验受热分解产生的两种气体
C.除去废铝屑表面的油污
D.检验有乙炔生成
9.下列化学反应与相应离子方程式相符的是
A.用草酸标准液测定溶液浓度:
B.将少量通入的溶液中:
C.溶液中通入少量
D.阿司匹林与足量溶液共热:+2OH-+CH3COO-+H2O
10.关于卤素的性质,下列说法不正确的是
A.,说明氧化性:
B.与加热至一定温度才能反应,生成的不如稳定
C.向2 mL AgCl悬浊液中滴加2滴0.1 mol/L KI溶液,增大,溶解度:AgCl>AgI
D.溶于水中,转移的电子数小于
11.某兴趣小组设计实验制备并探究氯气的性质,实验装置如图所示。下列说法不正确的是
A.装置a中发生反应的化学方程式为
B.装置c中溶液颜色由浅绿色变为黄色,说明具有氧化性
C.装置d中溶液变蓝,证明的氧化性强于
D.装置f的作用是吸收多余的,吸收 转移2 mol电子
12.某厂电镀含铬废水(主要含)在溶液酸化后发生的主要反应:(未配平)。为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.18 g晶体内氢键的数目为
B.等物质的量的和含S原子数为
C.溶液中,的数目为
D.完全被氧化转移的电子数为
13.化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含水样的,流程如图。
下列说法不正确的是
A.若Ⅰ为酸性条件,存在反应
B.Ⅱ中避光、加盖可避免被氧化及的挥发
C.步骤Ⅲ,为使测定结果更准确,当溶液变为浅黄色时再滴入淀粉溶液作为指示剂
D.Ⅲ中消耗的越多,水样的值越高
14.在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.、HONO均为中间产物
B.每生成,同时产生
C.反应过程中有非极性键的断裂
D.·OOH在反应过程中表现出氧化性
15.下列有关描述对应的离子方程式书写正确的是
A.向酸性溶液中滴入溶液:
B.向溶液中加入过量溶液:
C.将过量的通入溶液中:
D.用白醋浸泡过的淀粉-KI试纸检验加碘盐中的
16.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应。若该反应产生了44.8 L气体(标准状况),则下列判断不正确的是
A.转移电子的物质的量为1.25 mol
B.被还原的物质的量为0.25 mol
C.被氧化的N原子数目为3.75
D.氧化产物的体积比还原产物多22.4 L(标准状况)
17.振荡反应是一个充满相互竞争的复杂反应体系。将一定浓度的四种溶液(①溶液;②稀溶液;③溶液;④溶液)混合,混合后溶液的pH随时间的变化如图所示。已知:在极短时间内达到平衡。下列说法错误的是
A.pH下降阶段:快速产生
B.pH上升阶段:作氧化剂
C.被氧化之后的产物可用来检验
D.10 min前pH迅速下降是因为在反应过程中起到了催化作用
18.一种从废印刷电路板冶炼副产品粗溴盐(CBSBPs)中回收NaBr的绿色工艺流程如图,下列叙述错误的是
A.绿色工艺体现之一为的循环利用
B.“氧化”中盐酸浓度越大,氧化效率越高
C.“操作1”和“操作2”需要使用分液漏斗和烧杯
D.上述流程中,作氧化剂,作还原剂
19.实验小组按如图组装装置并进行实验。下列说法错误的是
A.烧瓶中反应的离子方程式为
B.试剂X可选择浓NaOH溶液
C.可用淀粉溶液替换
D.试管下层出现紫红色,可证明氧化性:
20.一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A.原料中不影响振幅和周期
B.反应③:
C.反应①~④中,对的氧化起催化作用
D.与的空间结构相同
21.氧化还原反应是指有电子转移的反应,表现为参与反应的物质的元素化合价发生变化,广泛存在或应用于生产、生活和科技领域中。
(1)下列变化中,与氧化还原反应有关的是_______(填标号)。
A.燃放鞭炮 B.用稀盐酸除铁锈 C.用水洗涤沉淀 D.实验室制氧气
(2)一定条件下,可消除氮氧化物的污染,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(3)高锰酸钾是一种常见的氧化剂。找出、、中的一个变化,该变化在酸性溶液中与组成一个反应并写出该反应的离子方程式: 。
(4)黄铜矿()在硫酸溶液中被氧气氧化的反应如下,配平离子方程式: 。
_________________________________________________;
消耗标准状况下22.4L空气(设氧气体积分数为21%)时,该反应转移的电子数为 。
(5)(H为价)具有很强的还原性,可将还原为Ag。配平化学方程式,并用单线桥法标出电子的转移情况: 。
(6)《天工开物》记载了隔绝空气焙烧绿矾(主要成分为)即可制得颜料铁红()的方法。在此过程中生成的含硫气体产物为 (填化学式),试用简洁的文字分析原因: 。
22.工业上常利用作汽车尾气的吸收剂,它可以在光催化作用下使有机污染物降解,工业上利用主要成分为的含铈矿石制,其工艺流程如下:
(1)上述流程中与盐酸反应的离子方程式 。
23.柠檬酸亚铁是一种易吸收的高效铁制剂,研究性学习小组从硫铁矿烧渣(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2)出发,设计了如下流程,制得硫酸亚铁溶液,最终获得柠檬酸亚铁。
(1)在生产中,常用FeSO4处理pH=3的含废水得到Cr3+和Fe3+。写出离子反应方程式: 。
(2)过程中会有少量,在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为 。
24.氮元素和金元素都是非常重要的元素。
(1)的结构式为 ,氮气的化学性质很稳定的原因是 。
(2)KCN易溶于水,它可从金砂(含单质金)中提取金,将金砂溶于pH为10.5~11的KCN溶液(含空气)中得到含有的溶液,其离子方程式为 。
(3)Au溶于王水反应为:。氧化还原反应均可拆成氧化反应和还原反应两个半反应,该反应氧化反应的反应式为 。
(4)用盐酸和混合溶液也可溶解金,Au的存在形式为。
①Au与中还原性较强的是 (填元素符号或离子符号)。
②为实现的转化,可加入的试剂为 。
A.酸性溶液 B.Zn C. D.氯水
③取一定体积的浸液,加入一定浓度的溶液,使Au完全沉淀后,用一定浓度的溶液滴定剩余溶液,该方案测定浓度 (填“准确”或“不准确”);理由是 。
25.(溶液呈紫红色,氧化性大于)、、、等物质均具有强氧化性。回答下列问题:
(1)属于 (填“盐”或“氧化物”),向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),该反应的化学方程式为 。
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,产生黑色沉淀,溶液由紫红色变为无色,过滤,向滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液又变为紫红色。
①黑色沉淀可能为 (填化学式)。
②根据上述信息,判断可以氧化浓盐酸生成,其依据是 。
(3)利用下图所示流程先制备进而制备亚氯酸钠,反应①、反应②的离子方程式分别为 、 。
(4)水中的铬元素对水质及环境均有严重危害,必须进行无害化处理。某污水处理厂将含的污水转化为磁性铁铬氧体的操作为:先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁,待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH,即可将铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式: 。
②若处理含的污水时恰好消耗,则当铁铬氧体中时,铁铬氧体的化学式为 。
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题型04 氧化还原反应的分析及应用
目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 氧化还原反应基本概念
考向02 氧化剂 还原剂
考向03 氧化还原反应规律及应用【重】
考向04 陌生氧化还原反应的书写和配平【重】
考向05 有关氧化还原反应的计算【重】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
氧化还原反应做为学科基本工具,在山东卷中每年必考,或显性考查或隐性渗透。在选择题中常考查氧化还原反应的判断及氧化还原反应规律的应用:在非选择题中主要以化工流程或综合实验为载体,考查陌生化学方程式或离子方程式的书写和电子守恒法的计算,所占比重大,在复习时应加以重视。
考向01 氧化还原反应基本概念
【例1-1】(2025·山东·高考真题)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.侯德榜发明了以,和为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到和,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以和为原料合成氨的方法
【答案】A
【解析】A.联合制碱法的反应中,化学方程式为:和,各元素(Na、Cl、N、C、H、O)的化合价均未发生改变,属于非氧化还原反应,A符合题意;
B.电解盐酸生成和,H和Cl的化合价均发生变化(H从+1→0,Cl从-1→0),涉及氧化还原反应,B不符合题意;
C.金属与反应生成氧化物,金属被氧化(化合价升高),O被还原(化合价降低),涉及氧化还原反应,C不符合题意;
D.合成氨反应中的N化合价从0→-3,的H从0→+1,涉及氧化还原反应,D不符合题意;
故选A。
【例1-2】(2024·山东·高考真题)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
【答案】B
【解析】A.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;
B.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;
C.宣纸,以楮树皮为原料,得到纸浆纤维,从而制作宣纸,不涉及氧化还原反应,C不符合题意;
D.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;
故选B。
1.氧化还原反应的本质和特征
2.氧化还原反应的基本概念
3.概念之间的相互关系
记忆口诀:升失氧、降得还,剂性一致、其他相反。
【变式1-1】(25-26高三上·山东德州·期中)化学与人类生活、生产密切相关,下述过程中不涉及氧化还原反应的是
A.柠檬酸去除水壶中的水垢 B.火箭插销的金属片上镀金
C.用石灰石对燃煤废气进行脱硫 D.利用粉末与铝粉反应焊接钢轨
【答案】A
【解析】A.柠檬酸去除水壶中的水垢过程中,柠檬酸与CaCO3、Mg(OH)2反应均为复分解反应,无化合价变化,不属于氧化还原反应,A选;
B.镀金过程中Au元素得到电子被还原为Au单质,涉及氧化还原反应,B不选;
C.用石灰石对燃煤废气进行脱硫,SO2被空气中氧气氧化为,S化合价升高,属于氧化还原反应,C不选;
D.Fe2O3与Al反应生成Al2O3和Fe,Fe和Al的化合价均发生变化,属于氧化还原反应,D不选;
故选A。
【变式1-2】(25-26高三上·山东菏泽·期中)下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.四千余年前用谷物酿造出酒和醋
B.中国科学家取得颠覆性突破,成功将CO2人工合成淀粉
C.“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺(S)、杉木炭所合,以烽燧铳机”
D.唐代出现的竹纸工艺是将竹料拌入石灰水,经蒸煮、舂臼、荡料、覆压和焙干造纸
【答案】D
【解析】A.谷物酿造酒和醋涉及淀粉分解为葡萄糖,再转化为乙醇(发酵),乙醇氧化为乙酸(醋酸),碳元素发生氧化还原反应,A正确;
B.人工合成淀粉中,+4价的碳转化为淀粉中的有机碳(0价),涉及氧化还原反应,B正确;
C.火药爆炸时,中的N被还原,S和C被氧化,发生剧烈氧化还原反应,C正确;
D.竹纸工艺中,石灰水蒸煮竹料主要破坏木质素,属于水解或酸碱反应(复分解),无元素化合价变化,D错误;
故选D。
考向02 氧化剂 还原剂
【例2-1】(2025·山东·高考真题)用肼的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量,反应原理如图所示。下列说法正确的是
A.是还原反应的产物 B.还原性:
C.处理后溶液的增大 D.图示反应过程中起催化作用的是
【答案】C
【分析】由图中信息可知,和反应生成的是和反应的催化剂,是中间产物,该反应的离子方程式为,是还原剂,是氧化剂,是还原产物。
【解析】A.该反应中,中N元素的化合价升高被氧化,因此,是氧化反应的产物,A不正确;
B.在同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物,因此,还原性的强弱关系为,B不正确;
C.由反应的离子方程式可知,该反应消耗,处理后溶液的增大,C正确;
D.根据循环图可知,图示反应过程中起催化作用的是,D不正确;
综上所述,本题选C。
【例2-2】(2021·山东·高考真题)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验,下列说法错误的是
A.G与H均为氧化产物 B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应 D.G与H的物质的量之和可能为0.25mol
【答案】BD
【分析】KMnO4固体受热分解生成K2MnO4、MnO2、O2,K2MnO4、MnO2均具有氧化性,在加热条件下能与浓盐酸发生氧化还原反应,反应过程中Cl-被氧化为Cl2,K2MnO4、MnO2被还原为MnCl2,因此气体单质G为O2,气体单质H为Cl2。
【解析】A.加热KMnO4固体的反应中,O元素化合价由-2升高至0被氧化,加热K2MnO4、MnO2与浓盐酸的反应中,Cl元素化合价由-1升高至0被氧化,因此O2和Cl2均为氧化产物,故A正确;
B.KMnO4固体受热分解过程中,Mn元素化合价降低被还原,部分O元素化合价升高被氧化,因此KMnO4既是氧化剂也是还原剂,故B错误;
C.Mn元素在反应过程中物质及化合价变化为 ,Mn元素至少参加了3个氧化还原反应,故C正确;
D.每生成1mol O2转移4mol电子,每生成1mol Cl2转移2mol电子,若KMnO4转化为MnCl2过程中得到的电子全部是Cl-生成Cl2所失去的,则气体的物质的量最大,由2KMnO4~5Cl2可知,n(气体)max=0.25mol,但该气体中一定含有O2,因此最终所得气体的物质的量小于0.25mol,故D错误;
综上所述,说法错误的是BD,故答案为:BD。
1. 常见的氧化剂与还原剂
(1)常见的氧化剂:①活泼的非金属单质,如X2(X指卤素Cl、Br)、O2、O3等;②高价态的离子,如H+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+等;③含高价态元素的物质,如H2SO4(浓)、HClO4、HNO3、PbO2、MnO2、KClO3、KMnO4等;④含O的物质,如H2O2、Na2O2等。下面是常见的氧化剂和对应的还原产物:
(2)常见的还原剂:①活泼的金属单质,如Na、Mg、Al、Fe、Cu等;②某些非金属单质,如H2、C、S等;③低价态离子,如S2-、I-、Fe2+、Br-等;④含较低价态元素的物质,如CO、NH3、H2S、HI、SO2、H2SO3、Na2SO3、NO等。下面是常见的还原剂和对应的氧化产物:
(3)元素化合价与氧化性、还原性的关系
当元素化
合价处于
其中,Fe2+、SO2主要表现 还原 性,H2O2主要表现 氧化 性。
2. 四种基本反应类型与氧化还原反应的关系
【变式2-1】(25-26高三上·山东菏泽·期中)下列实验操作及现象能得出相应结论的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2,最终气体颜色变浅
化学平衡向 NO2减少的方向移动
B
向盛有2mL FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分反应后静置,滴加 KSCN 溶液无明显变化;静置,取上层清液滴加几滴氯水,溶液变红
Fe2+具有还原性
C
向 AgNO3溶液先滴入几滴 NaCl溶液,再滴入几滴 NaI溶液,观察沉淀颜色变化
比较 AgCl 和 AgI的Ksp 大小
D
将氯气通入Na2S溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
验证氯气的氧化性
【答案】B
【解析】A.2NO2⇌N2O4(正反应气体分子数减少,逆反应分子数增多)。恒压密闭容器中通入N2,总体积增大,各物质浓度均降低,相当于恒容 “减压”,平衡逆向移动,即平衡向 NO2增多的方向移动,A错误;
B.2FeCl3+Fe=3FeCl2,即过量Fe将Fe3+完全还原为Fe2+,滴加KSCN溶液无现象排除溶液中有Fe3+, 上层清液(Fe2+)滴加氯水后变红说明滴加氯水后产生了Fe3+,证明Fe2+具有还原性,B正确;
C.向AgNO3溶液先滴加NaCl溶液、再滴加NaI溶液时,若AgNO3过量(Ag+未完全转化为沉淀),后续滴加的NaI会与过量的 Ag+直接反应(Ag++I−=AgI↓),未发生AgCl→ AgI的沉淀转化反应,无法通过沉淀颜色变化比较Ksp(AgCl)和Ksp(AgI)的大小,C错误;
D.Cl2通入水中会发生反应Cl2+H2O⇌HCl+HClO,生成的HClO也具有强氧化性。Na2S与Cl2或HClO反应均可能生成淡黄色的S沉淀,无法确定氧化剂是Cl2还是HClO,不能验证 “氯气的氧化性” ,D错误;
故选B。
【变式2-2】(25-26高三上·山东德州·期中)根据下列操作及现象,得出结论正确的是
操作及现象
结论
A
向2mL溶液中滴加几滴碘水,振荡,产生淡黄色沉淀
氧化性:
B
用玻璃棒蘸取次氯酸钠溶液点在pH试纸上,试纸变白
次氯酸钠溶液呈中性
C
分别向含等物质的量的、悬浊液中,加入等体积乙酸,加热,仅完全溶解
D
和空气的混合气体通过热的持续红热
该反应
【答案】AD
【解析】A.向2mL溶液中滴加几滴碘水,振荡,产生淡黄色沉淀,该沉淀是S,说明和I2反应生成I-和S,I2是氧化剂,S是氧化产物,说明氧化性:,A正确;
B.次氯酸钠溶液中存在HClO具有漂白性,能够漂白pH试纸,不能用pH试纸测量次氯酸钠溶液的pH,B错误;
C.分别向含等物质的量的BaC2O4、CaC2O4悬浊液中,加入等体积2mol•L⁻1乙酸,加热,仅BaC2O4完全溶解,说明BaC2O4的溶度积常数大于CaC2O4,更易与弱酸反应溶解,C错误;
D.和空气的混合气体通过热的,持续红热,说明该反应放热,,D正确;
故选AD。
考向03 氧化还原反应规律及应用 【重】
【例3-1】(2022·山东·高考真题)在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.含N分子参与的反应一定有电子转移
B.由NO生成的反应历程有2种
C.增大NO的量,的平衡转化率不变
D.当主要发生包含②的历程时,最终生成的水减少
【答案】D
【解析】A.根据反应机理的图示知,含N分子发生的反应有NO+∙OOH=NO2+∙OH、NO+NO2+H2O=2HONO、NO2+∙C3H7=C3H6+HONO、HONO=NO+∙OH,含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合价依次为+2价、+4价、+3价,上述反应中均有元素化合价的升降,都为氧化还原反应,一定有电子转移,A项正确;
B.根据图示,由NO生成HONO的反应历程有2种,B项正确;
C.NO是催化剂,增大NO的量,C3H8的平衡转化率不变,C项正确;
D.无论反应历程如何,在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8+O22C3H6+2H2O,当主要发生包含②的历程时,最终生成的水不变,D项错误;
答案选D。
【例3-2】(2025·黑吉辽蒙卷·高考真题)某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含和少量)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下,下列说法错误的是
A.硫酸用作催化剂和浸取剂
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“浸出”时,3种金属元素均被还原
D.“沉钴”后上层清液中
【答案】C
【分析】矿石(含MnO2、Co3O4、Fe2O3)经过硫酸和稻草浸出过滤得到滤液,滤液含有Fe3+、Mn2+、Co2+,加入Na2CO3沉铁得到FeOOH,过滤,滤液再加入Na2S沉钴得到CoS,过滤最后得到硫酸锰溶液。
【解析】A.根据分析可知,加入硫酸和稻草浸出,硫酸作催化剂和浸取剂,A正确;
B.生物质(稻草)是可再生的,且来源广泛,B正确;
C.根据图示可知,“浸出”时,Fe的化合价没有变化,Fe元素没有被还原,C错误;
D.“沉钴”后的上层清液存在CoS的沉淀溶解平衡,满足Q=Ksp=c(Co2+)·c(S2-)=10-20.4,D正确;
答案选C
1.氧化性、还原性的判断
(1)含义:氧化性是指物质 得电子 的性质(或能力);还原性是指物质 失电子 的性质(或能力)。
(2)判断:氧化性、还原性的强弱取决于物质得、失电子的 难易 程度,与得、失电子数目的 多少 无关。例如:Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但根据金属活动性顺序表,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数 等于 还原剂失电子总数。
2.氧化性、还原性强弱的比较
(1)依据反应原理——氧化还原方程式比较
氧化性:氧化剂> 氧化产物
还原性:还原剂> 还原产物
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,反应越 剧烈 ,对应物质的氧化性或还原性 越强 。如是否加热、有无催化剂及反应温度高低和反应物浓度大小等。例如:
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。
(3)依据相同条件下产物中元素价态的高低来判断
①相同条件下,不同氧化剂作用于同一种还原剂,氧化产物价态高的其氧化性强。例如:
②相同条件下,不同还原剂作用于同一种氧化剂,还原产物价态低的其还原性强。例如:
(4)依据金属性、非金属性比较
3.氧化还原反应规律及其应用
(1)强弱规律及其应用
自发进行的氧化还原反应,一般遵循强氧化剂生成弱氧化性产物、强还原剂生成弱还原性产物,即“由强制弱”。如根据反应Cl2+S2-===S↓+2Cl-,可以确定氧化性 Cl2 > S ,还原性 S2- > Cl- 。
(2)先后规律及其应用
①同时含有几种还原剂时,将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如在FeBr2溶液中通入少量Cl2时,因为还原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先与Cl2反应。
②同时含有几种氧化剂时将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入足量铁粉,因为氧化性Fe3+>Cu2+,所以铁粉先与Fe3+反应,然后依次与Cu2+反应。
(3)价态规律及其应用
①升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
②价态归中规律
同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应;当存在中间价态时,同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应,若无中间价态则不能反应。如浓硫酸和SO2不能反应。
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H2S与浓硫酸的反应:
③歧化反应规律
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,遵循“中间价―→高价+低价”。如Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为 Cl2+2NaOH===NaClO+NaCl+H2O 。
(4)守恒规律及其应用
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。
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。
守恒规律常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。
【变式3-1】(25-26高三上·山东淄博·阶段练习)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是
选项
实验
现象
结论
A
向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为
B
向溶液中加入铜粉
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
该溶液含钠元素,可能含有钾元素
D
向CaCl2溶液中不断通入至过量,再加入足量NaOH溶液。
溶液先变浑浊,后又变澄清,加NaOH溶液后,又变浑浊
实验开始和最后生成的沉淀都是CaCO3
【答案】C
【解析】A.向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后,稀硝酸先将铁氧化为Fe3+,但过量的铁粉会与Fe3+发生反应Fe + 2 Fe3+=3Fe2+,最终溶液中是Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液不会呈血红色,故A错误;
B.向Fe2(SO4) 3溶液中加入铜粉,发生反应2 Fe3++Cu = 2Fe2++Cu2+,溶液变蓝,但不会有黑色固体出现,该反应也不能说明金属铁比铜活泼,故B错误;
C.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,说明该溶液含钠元素;由于钾元素的焰色反应需要透过蓝色钴玻璃观察,所以可能含有钾元素,现象和结论正确且有因果关系,故C正确;
D.向CaCl2溶液中通入CO2,由于盐酸的酸性比碳酸强,不会发生反应,溶液不会变浑浊,故D错误;
故选C。
【变式3-2】(25-26高三上·山东淄博·阶段练习)工业上制备有机氟化剂SF4的反应:。下列说法正确的是
A.与两种物质中氯元素的化合价不相同
B.既不作氧化剂也不作还原剂,为氧化产物
C.还原剂和氧化剂的物质的量之比为2:1
D.属于有机物
【答案】B
【解析】A.与中的氯元素化合价均为-1价,化合价相同,A错误;
B.中F的化合价始终为-1,未参与氧化还原反应,中的S从+2价升至中的+4价,为氧化产物,B正确;
C.3 mol 中部分S被氧化(1 mol S生成),部分被还原(2 mol S生成),还原剂(被氧化部分)与氧化剂(被还原部分)的物质的量之比为1:2,C错误;
D.有机物需含碳元素,不含碳,不属于有机物,D错误;
故答案选B。
考向04 陌生氧化还原反应的书写和配平 【重】
【例4-1】(2025·广西·高考真题)不同含硫物质间可相互转化。下列离子方程式书写正确的是
A.反应①:
B.反应②:
C.反应③:
D.反应④:
【答案】C
【解析】A.反应①中CH3COOH为弱酸,离子方程式中应保留化学式,正确离子方程式为S2−+CH3COOH=HS−+CH3COO−,A错误;
B.反应②中Al3+与HS−发生双水解反应,生成Al(OH)3沉淀和H2S气体,正确离子方程式为Al3++3HS−+3H2O=Al(OH)3↓+3H2S↑,B错误;
C.反应③中在酸性条件下发生歧化反应生成S、SO2和H2O,离子方程式符合守恒原则,C正确;
D.反应④中SO2与酸性KMnO4发生氧化还原反应,S元素从+4价升至+6价,Mn元素从+7价降至+2价,得失电子守恒时SO2与系数比应为5:2,正确离子方程式为5SO2+2+2H2O=5+2Mn2++4H+,D错误;
故选C。
【例4-2】(2025·江苏·高考真题)与通过电催化反应生成,可能的反应机理如图所示(图中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)。下列说法正确的是
A.过程Ⅱ和过程Ⅲ都有极性共价键形成
B.过程Ⅱ中发生了氧化反应
C.电催化与生成的反应方程式:
D.常温常压、无催化剂条件下,与反应可生产
【答案】A
【解析】A.过程Ⅱ为:和在酸性条件下被还原为和的反应,生成了N—H等极性共价键;过程Ⅲ为与生成的反应,生成了C—N极性共价键,A正确;
B.过程Ⅱ是得电子的还原反应,N元素的化合价由降为,C元素的化合价由降为,B错误;
C.所给离子方程式电荷不守恒,根据反应机理图可知,过程Ⅱ需要外界提供电子,则正确的反应方程式为,C错误;
D.常温常压、无催化剂条件下,与反应生成或,D错误;
故选A。
1.配平氧化还原反应方程式的三个“基本原则”
2.配平氧化还原反应方程式的五个“关键步骤”
3.氧化还原反应方程式的配平方法
(1)正向配平法(全变从左边配):氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化,一般从反应物开始配平。
如:
(2)逆向配平法(自变从右边配):自身氧化还原反应(包括分解、歧化)一般从右边生成物着手配平。
如:
(3)整体配平法
若某一氧化还原反应中,有三种元素的化合价发生了变化,但其中一种反应物中同时有两种元素化合价升高或降低,这时要进行整体配平。如Cu2S+HNO3―→Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O,有Cu、S、N三种元素的化合价变化,Cu2S中Cu、S元素化合价均升高,看作一个整体,
配平得3Cu2S+22HNO3===6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O。再如
(4)缺项配平法:化学方程式所缺物质往往是酸、碱或水;如果是离子方程式,所缺物质往往是H+、OH-或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质,再根据化合价升降守恒配平。如果无法确定所缺项,可先依据化合价的升降守恒将现有的某些物质配平,然后再根据质量守恒确定所缺物质的化学式及其化学计量数(系数)。
(5)平均配平法:在有机物参与的氧化还原反应方程式的配平中,一般有机物中H显+1价,O显-2价,根据物质中元素化合价代数和为零的原则,确定碳元素的平均价态,然后进行配平。
4. 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,除遵循质量守恒外,还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循电荷守恒规律)即可
【变式4-1】(25-26高三上·山东泰安·期中)溴及其化合物广泛应用于医药、农药和阻燃剂等生产中。利用热空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图。
下列说法错误的是
A.流程中和溶液能富集溴
B.酸化海水的目的是抑制与水反应、提高利用率
C.酸化后重新得到的反应:
D.溶液吸收足量蒸气后,所得产物中的含碳粒子主要是
【答案】D
【分析】浓缩海水酸化形成酸化海水,通入氯气将溴离子氧化为溴单质,再用热空气吹出溴单质,含溴空气通过溴化亚铁脱氯,通入碳酸钠吸收Br2转化为和,和在稀硫酸作用下发生归中反应生成溴单质形成含溴溶液,离子方程式为:,经过一系列操作得到产品溴;据此作答。
【解析】A.含溴空气通入碳酸钠中发生反应:;和在稀硫酸作用下发生归中反应生成溴单质,这样操作的目的是富集溴,A正确;
B.Br2与水反应后溶液呈酸性,酸化海水可以抑制海水与溴单质反应,B正确;
C.依据分析,和在稀硫酸作用下发生归中反应生成溴单质形成含溴溶液,离子方程式为:,C正确;
D.用碳酸钠溶液吸收足量溴蒸气后,发生反应,含碳粒子转化为CO2,D错误;
故答案选D。
【变式4-2】(25-26高三上·山东聊城·月考)类比思维是提出新问题和获得新发现取之不竭的泉源。下列有关反应的方程式的类比合理的是
选项
已知
类比
A
向溶液中通入少量:
向溶液中通入少量:
B
稀硫酸与溶液混合后呈中性:
溶液与溶液混合后溶液呈中性:
C
铁与硫酸铜溶液的置换反应:
金属钠与硫酸铜溶液发生置换反应:
D
向固体中加入稀盐酸:
向固体中加入稀盐酸:
【答案】B
【解析】A.已知反应中,与少量生成和HClO,符合以较强酸制备较弱酸的原理,正确;但类比反应中,因HClO的酸性强于,NaClO与少量应生成而非,正确的反应为:,A错误;
B.稀硫酸与中和的离子方程式正确;类比反应中,与按2:1比例混合时,恰好完全反应,溶液呈中性,类比的离子方程式正确,B正确;
C.铁比铜活泼,Fe置换出正确,但Na会优先与水反应生成NaOH和,而非直接置换Cu,正确的方程式为: ,C错误;
D.FeS与稀盐酸反应生成的离子方程式正确,但CuS的溶度积非常小而不溶于稀盐酸,D错误;
故答案选B。
考向05 有关氧化还原反应的计算 【重】
【例5-1】(2025·浙江·高考真题)关于溴的性质,下列说法不正确的是
A.可被氧化为
B.与水溶液反应的还原产物为
C.,说明氧化性:
D.与足量溶液反应生成和,转移电子
【答案】D
【解析】A.氯气具有强氧化性,可将氧化为,A项正确;
B.与水溶液反应,生成和,还原产物为,B项正确;
C.根据反应可知,氧化剂为,氧化产物为,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,故氧化性:,C项正确;
D.与足量溶液反应生成和,反应方程式为:,3mol参与反应,电子转移5mol,D项错误;
答案选D。
【例5-2】(25-26高三上·山东菏泽·期中)钠及其化合物的部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.反应①每生成11.2L的气体,转移电子的数目为NA
B.反应②中2.3gNa完全反应生成的产物中含非极性键的数目为0.1NA
C.反应③中 1mol Na2O2与足量 H2O 反应转移电子的数目为NA
D.100mL 1mol·L-1NaClO溶液中,ClO-的数目为0.1NA
【答案】C
【解析】A.反应①电解熔融NaCl生成Na和Cl2,每生成1mol Cl2转移2 mol电子,每生成11.2 L的Cl2,但未明确标准状况,无法确定物质的量,因此无法计算转移电子数,A错误;
B.2.3g Na的物质的量为=0.1mol,完全反应生成0.05 mol Na2O2,每个Na2O2含1个O-O非极性键,非极性键数目为0.05 NA,B错误;
C.反应③中Na2O2的O元素由-1价上升到0价,又由-1价下降到-2价,1 mol Na2O2与水反应时,每1 mol Na2O2转移1 mol电子,转移电子数目为NA,C正确;
D.ClO-为弱酸根,在溶液中会水解,实际ClO-数目小于0.1 NA,D错误;
故选C。
1.氧化还原反应的计算——电子守恒法
氧化还原反应计算的基本依据是 氧化剂 得到电子总数= 还原剂 失去电子总数。
2.“三步法”巧解氧化还原反应的计算题
【变式5-1】(25-26高三上·山东潍坊·期中)偏二甲肼与是国之重器东风—5C导弹液体推进剂的主要成分,两者反应方程式为。为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A.和混合气体中原子数目为
B.每生成,转移电子数目为
C.反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为
D.含有中子数为
【答案】C
【解析】A.和混合气体中,无论两者比例如何,总物质的量相当于1 mol 等效物质(因可视为2 mol ),原子总数为,A正确;
B.每生成,对应C从-2价升高至+4价,每个C失去6e⁻,同时偏二甲肼中的N从-2价升高至0价,每个N失去2e⁻,总转移电子数为,B正确;
C.氧化产物为和偏二甲肼生成的,还原产物为生成的,氧化产物与还原产物的物质的量之比为3:2,而非2:3,C错误;
D.中每个分子含10个中子(含10个中子,H无中子),含中子,D正确;
故答案选C。
【变式5-2】(25-26高三上·山东枣庄·阶段练习)将、组成的混合物投入适量稀硝酸中恰好反应,固体完全溶解时收集到唯一还原产物气体2.24L(标准状况),向反应后溶液中加入一定量的溶液,金属离子恰好沉淀完全。则形成沉淀质量为
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】金属被稀硝酸氧化为对应的金属阳离子,部分氮元素化合价从硝酸中+5价降到NO中的+2价;产生的沉淀为Cu(OH)2、Mg(OH)2。由、知,金属失去的电子数等于金属阳离子结合的氢氧根离子数,沉淀的质量等于金属质量与氢氧根离子的质量之和,据此计算。
【解析】;则,,A正确;故答案选A。
1.化学与生活、医药密切相关,下列应用没有涉及氧化还原反应理论的是
A.运输水果时,向水果箱内喷少量溶液
B.人体补铁时,将Vc片与补铁剂一起服用
C.打针输液时,医护人员用酒精对皮肤进行消毒
D.质量抽查时,质监员用食醋、碘化钾检验加碘盐真假
【答案】C
【解析】A.作为强氧化剂,与水果释放的乙烯发生氧化还原反应,从而延长水果的保质期,A不符合题意;
B.Vc具有还原性,通过还原性防止Fe2+被氧化,涉及氧化还原反应,B不符合题意;
C.酒精通过使蛋白质变性消毒,未发生电子转移,属于非氧化还原反应,C符合题意;
D.KIO3与I⁻在酸性条件下生成I2,碘的价态发生变化,涉及氧化还原反应,D不符合题意;
故选C。
2.亚氯酸钠(NaClO2,受热易分解)是一种重要的含氯消毒剂,一种制备NaClO2的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
A.“滤渣”的主要成分为CaCO3 B.流程中两处盐酸的作用相同
C.操作a为“减压蒸发” D.理论上,该流程中n(Cl2):n(O2)=1:l
【答案】B
【分析】粗食盐水中含有杂质Ca2+,加入过量碳酸钠可将所有钙离子完全沉淀,故滤渣为CaCO3;进入“电解”的溶液中含有Na+、Cl-、及过量的Na2CO3,加入适量的盐酸,可将转化为CO2,电解生成H2和NaClO3;反应II中,化学方程式为,;ClO2吸收塔中氧化还原反应方程式为,;由于NaClO2受热易分解,因此减压蒸发、冷却结晶后可到NaClO2晶体。
【解析】A.粗食盐水中含有杂质Ca2+,加入过量碳酸钠可将所有Ca2+完全沉淀CaCO3,故滤渣为CaCO3,A项正确;
B.流程中两处盐酸,第一次用盐酸是除碳酸钠,第二次用盐酸是还原氯酸钠生成二氧化氯,两处HCl的作用不相同,B项错误;
C.由于NaClO2受热易分解,因此利用减压蒸发,C项正确;
D.反应Ⅱ中产生Cl2的化学方程式为,吸收塔中产生O2的化学方程式为,故理论上,产生Cl2、O2的物质的量之比为1:1,D项正确;
故选B。
3.元素及其化合物的转化在生产生活中具有极其重要的用途。下列物质间转化合理的是
A.用制取:
B.除去燃煤中的硫元素:
C.由黄铁矿制硫酸:黄铁矿
D.工业合成硝酸:
【答案】C
【解析】A.铁与盐酸反应生成FeCl2而非FeCl3,且FeCl3·6H2O直接加热会水解,无法得到无水FeCl3,A错误;
B.CaCl2溶液无法与SO2反应生成CaSO3,需用CaO或CaCO3脱硫,B错误;
C.黄铁矿煅烧生成SO2,催化氧化为SO3,浓硫酸吸收SO3制硫酸,符合工业流程,C正确;
D.工业合成硝酸通过氨氧化法,而非N2与O2直接放电生成NO,该过程能耗高,且转化率低,D错误;
答案选C。
4.某工厂利用生物质(稻草)从高锰钴矿(含、和少量)中提取金属元素,流程如图。已知“沉钴”温度下,下列说法错误的是
A.“浸出”条件下,氧化性强于
B.使用生物质的优点是其来源广泛且可再生
C.“沉铁”的原理是利用促进水解
D.“沉钴”后上层清液中
【答案】D
【分析】矿石(含、、)经过硫酸和稻草浸出过滤得到滤液,滤液含有、、,加入沉铁得到,过滤,滤液再加入沉钴得到,过滤最后得到硫酸锰溶液。
【解析】A.“浸出” 时,能被还原(参与氧化还原反应)为,“而中Fe的化合价没有变化,Fe元素没有被还原,说明氧化性强于,A正确;
B.生物质(稻草)为农业废弃物,来源广泛且可再生,B正确;
C.“沉铁”加入,与结合,促进水解生成沉淀,C正确;
D.“沉钴”后上层清液为饱和溶液,此时,而非小于,D错误;
故答案选D。
5.除去电石渣浆(CaO)清液中的,并制取石膏()的流程如图所示。下列说法错误的是
A.的VSEPR模型为四面体
B.过程Ⅰ中是氧化产物,过程Ⅱ除去的反应中体现氧化性
C.石膏()加热时会失去大部分结晶水变成熟石膏()
D.转化为的过程中,
【答案】D
【解析】A.硫酸根中硫的价层电子对数为,硫代硫酸根和硫酸根是等电子体,则硫酸根和中,中心S原子价层电子对数均为4,VSEPR模型为四面体,A正确;
B.过程Ⅰ中Mn(OH)2(Mn+2)被O2氧化为(Mn+4),是氧化产物;过程Ⅱ中(Mn+4)与S2−反应生成Mn(OH)2(Mn+2),Mn元素化合价降低,体现氧化性,B正确;
C.生石膏(CaSO4·2H2O)加热失去大部分结晶水生成熟石膏(2CaSO4·H2O),C正确;
D.中S平均为+2价,转化为(S+6)时,1个失8e−(2个S各失4e−);O2得4e−(2个O各得2e−),电子守恒时n():n(O2)=1:2,D错误;
故选D。
6.下列实验操作和现象能得出相应结论的是
实验操作和现象
结论
A
在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形
说明物质X为非晶体
B
麦芽糖与稀共热后加NaOH溶液调至碱性,再加入新制并加热,产生砖红色沉淀
麦芽糖已发生水解
C
向饱和NaCl溶液中通入至饱和,再通入会析出晶体
相同温度下,溶解度:
D
向酸性溶液中滴加溶液,观察到溶液紫红色褪去
氧化性:
【答案】C
【解析】A.在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形,说明石蜡在不同方向熔化的快慢不同,这是由于X的导热性的各向异性决定的,说明物质X为晶体,A错误;
B.麦芽糖是还原性糖(含醛基),即使未水解,在 “加NaOH调碱性,再加新制Cu(OH)2加热” 的条件下,自身也能与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀。因此,该现象无法证明麦芽糖发生了水解,B错误;
C.向饱和NaCl溶液中先通NH3(使溶液呈碱性,增大CO2溶解度),再通CO2,析出NaHCO3晶体。这是因为相同温度下, NaHCO3的溶解度小于NH4Cl,满足 “溶解度小的物质先析出” 的规律,C正确;
D.酸性KMnO4溶液具有强氧化性,不仅能氧化Fe2+,还可能氧化FeCl2中的Cl-(酸性条件下能氧化Cl-。因此,“溶液紫红色褪去” 不能确定是Fe2+被氧化,无法直接得出 “氧化性:”,D错误;
故选C。
7.现有下列两个氧化还原反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
下列说法正确的是
A.属于混合物
B.氧化性由强到弱的顺序为
C.反应Ⅰ中被氧化和未被氧化的Co的物质的量之比为
D.X为,当完全反应时,所得与的分子数之比为
【答案】C
【解析】A.3Co(OH)2·2CoCO3是由固定比例的化合物组成的纯净物,而非混合物,A错误;
B.反应Ⅱ中,Co3O4是氧化剂,Cl2是氧化产物,故氧化性:Co3O4>Cl2;反应Ⅰ中O2是氧化剂,Co3O4是氧化产物,故氧化性:O2>Co3O4,因此氧化性顺序为O2>Co3O4>Cl2,B错误;
C.反应Ⅰ中,30个Co原子(原为+2价)生成Co3O4,其中20个Co被氧化为+3价,10个保持+2价,被氧化与未被氧化的Co物质的量之比为2:1,C正确;
D.反应Ⅰ中,1mol O2生成mol CO2;生成的Co3O4若全部参与反应Ⅱ,则生成2mol Cl2。CO2与Cl2的物质的量之比为:2=6:5,D错误;
故选C。
8.利用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是
A.比较的氧化性强弱
B.检验受热分解产生的两种气体
C.除去废铝屑表面的油污
D.检验有乙炔生成
【答案】C
【解析】A.向FeBr2溶液中先滴加少量氯水,因还原性Fe2+>Br-,Cl2先氧化Fe2+生成Fe3+,CCl4层无色;过量氯水时Cl2氧化Br-生成Br2,CCl4层显橙红色,可证明氧化性Br2>Fe3+,A能达到目的;
B.受热分解生成NH3和HCl,玻璃管左侧处的P2O5作用在于吸收NH3,避免NH3对HCl气体检验的干扰,然后用湿润的蓝色石蕊试纸检验HCl,试纸变红;玻璃管右侧处的碱石灰的作用在于吸收HCl,避免HCl对NH3检验的干扰,然后使用湿润的酚酞试纸检验NH3,试纸变红,B能达到目的;
C.废铝屑表面油污为油脂,热NaOH溶液可促进油脂水解生成可溶性物质,能除去油污,但是铝也会和氢氧化钠反应而溶解,不符合除杂原则,C不能达到目的;
D.电石与饱和食盐水反应生成乙炔,杂质H2S、PH3被硫酸铜溶液吸收,乙炔与溴水发生加成反应使溴水褪色,可检验乙炔生成,D能达到目的;
故选C。
9.下列化学反应与相应离子方程式相符的是
A.用草酸标准液测定溶液浓度:
B.将少量通入的溶液中:
C.溶液中通入少量
D.阿司匹林与足量溶液共热:+2OH-+CH3COO-+H2O
【答案】C
【解析】A.草酸为弱酸,不拆,用草酸标准液测定溶液浓度的离子方程式为,A错误;
B.还原性与>,与会发生反应,故将少量通入的溶液中的离子方程式为:,B错误;
C.溶液中通入少量,反应分两步进行,首先将氧化:;因少量,过量,生成的会与过量的反应:;两式相加可得总反应离子方程式:,C正确;
D.阿司匹林与足量溶液共热的离子方程式应为:+3OH-+CH3COO-+2H2O,D错误;
故选C。
10.关于卤素的性质,下列说法不正确的是
A.,说明氧化性:
B.与加热至一定温度才能反应,生成的不如稳定
C.向2 mL AgCl悬浊液中滴加2滴0.1 mol/L KI溶液,增大,溶解度:AgCl>AgI
D.溶于水中,转移的电子数小于
【答案】A
【解析】A. 该反应中,I2被氧化为,被还原为Br2,表明的氧化性强于,但I2作为还原剂,Br2作为还原产物,还原性,氧化性应为Br2 > I2,A错误;
B. Br2与H2需加热才能反应,符合事实;Cl的非金属性大于Br,且HBr的键能小于HCl,故生成的不如稳定,B正确;
C. 滴加KI后,AgCl转化为溶解度更小的AgI,释放Cl-,故c(Cl-)增大;Ksp(AgCl) > Ksp(AgI),溶解度AgCl > AgI,C正确;
D. Cl2溶于水发生可逆歧化反应(Cl2 + H2O ⇌ HCl + HClO),1 molCl2理论上转移1mol电子,但因反应不完全,实际转移电子数小于NA,D正确;
故选A。
11.某兴趣小组设计实验制备并探究氯气的性质,实验装置如图所示。下列说法不正确的是
A.装置a中发生反应的化学方程式为
B.装置c中溶液颜色由浅绿色变为黄色,说明具有氧化性
C.装置d中溶液变蓝,证明的氧化性强于
D.装置f的作用是吸收多余的,吸收 转移2 mol电子
【答案】D
【解析】A.装置a为与浓盐酸共热制备的装置,反应的化学方程式为(浓),A正确;
B.装置c中溶液(浅绿色)与反应生成(黄色),为氧化剂,体现氧化性,B正确;
C.装置d中发生反应,使淀粉变蓝,根据氧化剂氧化性强于氧化产物,证明氧化性强于,C正确;
D.装置f中NaOH溶液吸收的反应为,1mol参与反应时,Cl元素化合价从0价分别变为-1价和+1价,转移1mol电子,D错误;
故答案选D。
12.某厂电镀含铬废水(主要含)在溶液酸化后发生的主要反应:(未配平)。为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.18 g晶体内氢键的数目为
B.等物质的量的和含S原子数为
C.溶液中,的数目为
D.完全被氧化转移的电子数为
【答案】A
【解析】A.水晶体(冰)中,每个水分子通过氢键与4个相邻水分子连接,但每个氢键被两个水分子共享,因此平均每个水分子形成2个氢键。18 g为1 mol,故氢键数目为,A正确;
B.等物质的量(如各2 mol)的和,含2 mol S原子,含2 mol S原子,B错误;
C.在溶液在水中存在平衡:,数目小于,C错误;
D.从配平反应可知,转移12 mol电子,因此转移4 mol电子,D错误;
故选A。
13.化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含水样的,流程如图。
下列说法不正确的是
A.若Ⅰ为酸性条件,存在反应
B.Ⅱ中避光、加盖可避免被氧化及的挥发
C.步骤Ⅲ,为使测定结果更准确,当溶液变为浅黄色时再滴入淀粉溶液作为指示剂
D.Ⅲ中消耗的越多,水样的值越高
【答案】D
【分析】I中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2,溶液中剩余有KMnO4,Ⅱ中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+,Ⅲ中生成的I2再用Na2S2O3滴定,据此分析;
【解析】A.若Ⅰ为酸性条件,存在反应,A正确;
B.Ⅱ中避光防止升华挥发,加盖防止被氧化,B正确;
C.淀粉遇会形成蓝色吸附络合物,难以与被包裹的充分接触并反应,影响测定结果的准确性而溶液变为浅黄色时,浓度相对较低,加入淀粉后溶液会呈现明显的蓝色,随着标准溶液的继续滴加,能更准确地判断滴定终点,C正确;
D.整个反应中,得电子生成,有机物和碘离子失去电子数目与得电子数目相等,Ⅲ中消耗的越多,说明生成的单质越多,也说明有机物消耗的的量少,水样中的值越低,D错误;
故选D。
14.在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是
A.、HONO均为中间产物
B.每生成,同时产生
C.反应过程中有非极性键的断裂
D.·OOH在反应过程中表现出氧化性
【答案】B
【解析】A.在NO催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯方程式为,根据反应机理图可知、HONO均为中间产物,A正确;
B.根据A项方程式每生成,同时产生,B错误;
C.反应物中的氧气中含有非极性键,反应过程中会发生断裂,C正确;
D.·OOH在反应过程中与NO反应生成,故表现出氧化性,D正确;
故选B。
15.下列有关描述对应的离子方程式书写正确的是
A.向酸性溶液中滴入溶液:
B.向溶液中加入过量溶液:
C.将过量的通入溶液中:
D.用白醋浸泡过的淀粉-KI试纸检验加碘盐中的
【答案】B
【解析】A.高锰酸根在酸性条件下与反应,电子转移不守恒,正确书写为,A错误;
B.溶液中加入过量反应,根据少定多变原则,铝离子和硫酸根离子的计量数之比为1:2,生成和,电荷和原子守恒均满足,B正确;
C.通入溶液中,是弱电解质,不能拆,正确的离子方程式为,C错误;
D.白醋中的醋酸为弱酸,不能拆,应保留分子形式,正确的离子方程式为,D错误;
故选B。
16.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应。若该反应产生了44.8 L气体(标准状况),则下列判断不正确的是
A.转移电子的物质的量为1.25 mol
B.被还原的物质的量为0.25 mol
C.被氧化的N原子数目为3.75
D.氧化产物的体积比还原产物多22.4 L(标准状况)
【答案】D
【分析】由反应,中氮元素的化合价由变为氮气中氮元素化合价的0,中氮元素的化合价由+5变为氮气中氮元素化合价的0,反应中为还原剂、为氧化剂,氮气既是氧化产物又是还原产物,每生成16mol中15mol为氧化产物、1mol为还原产物,同时转移10mol电子;若该反应产生了44.8 L气体(标准状况),则生成2mol;
【解析】A.由分析,生成2 mol 时,转移电子为= 1.25 mol,A正确;
B.由分析,生成2 mol 时,需为= 0.25 mol,B正确;
C.由分析,生成2 mol 时,被氧化的N原子为= 3.75 mol,数目为3.75 ,C正确;
D.由分析,生成2 mol 时,氧化产物为= 1.875 mol,还原产物为= 0.125 mol,体积差为(1.875 - 0.125) mol × 22.4 L/mol = 1.75 mol × 22.4 L/mol = 39.2 L,D错误;
故选D。
17.振荡反应是一个充满相互竞争的复杂反应体系。将一定浓度的四种溶液(①溶液;②稀溶液;③溶液;④溶液)混合,混合后溶液的pH随时间的变化如图所示。已知:在极短时间内达到平衡。下列说法错误的是
A.pH下降阶段:快速产生
B.pH上升阶段:作氧化剂
C.被氧化之后的产物可用来检验
D.10 min前pH迅速下降是因为在反应过程中起到了催化作用
【答案】C
【解析】A.pH下降阶段浓度增大,可能是被氧化为并释放,该过程会快速产生,A正确;
B.pH上升阶段浓度减小,可能是()作氧化剂被还原,反应消耗导致pH上升,B正确;
C.中被氧化为,产物为(铁氰化钾),其可检验而非,C错误;
D.10 min前pH迅速下降,说明H⁺的生成速率突然加快,这是自催化反应的特征,即反应产物H⁺对该反应有催化作用,D正确;
故答案为:C。
18.一种从废印刷电路板冶炼副产品粗溴盐(CBSBPs)中回收NaBr的绿色工艺流程如图,下列叙述错误的是
A.绿色工艺体现之一为的循环利用
B.“氧化”中盐酸浓度越大,氧化效率越高
C.“操作1”和“操作2”需要使用分液漏斗和烧杯
D.上述流程中,作氧化剂,作还原剂
【答案】B
【分析】由题给流程可知,向粗溴盐中加入盐酸和氯酸钠溶液,将溶液中的溴离子氧化得到溴水,向溴水中加入四氯化碳萃取、分液得到水相和有机相;向有机相中加入碳酸钠和尿素,碳酸钠溶液作用下尿素将溴还原为溴化钠,分液得到能循环使用的四氯化碳和溴化钠溶液;溴化钠溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到溴化钠固体。
【解析】A.由分析可知,操作2可以得到循环使用的四氯化碳,能够提高原料的利用率,体现绿色工艺,故A正确;
B.盐酸的浓度越大还原性增强,能与氯酸钠溶液反应生成氯化钠、氯气和水,导致氯酸钠溶液的浓度减小,氧化效率降低,故B错误;
C.由分析可知,操作1和操作2为液液分离的分液操作,分液需要的仪器为分液漏斗和烧杯,故C正确;
D.由分析可知,氧化步骤中氯酸钠是反应的氧化剂,还原步骤中尿素是反应的还原剂,故D正确;
故选B。
19.实验小组按如图组装装置并进行实验。下列说法错误的是
A.烧瓶中反应的离子方程式为
B.试剂X可选择浓NaOH溶液
C.可用淀粉溶液替换
D.试管下层出现紫红色,可证明氧化性:
【答案】D
【分析】图中实验装置左侧为烧瓶中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,发生反应,浸有X溶液的棉花用于吸收过量的氯气,分液漏斗中,氯气与发生氧化还原反应,生成,据此分析:
【解析】A.烧瓶中高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,离子方程式为,A正确;
B.试剂X用于吸收尾气氯气,浓NaOH溶液可与氯气反应(),B正确;
C.的作用是萃取使下层显紫红色,淀粉溶液遇变蓝,可替代检验生成,C正确;
D.试管下层出现紫红色仅表明生成,但可能直接氧化(),无法确定是否由氧化生成,不能证明氧化性,D错误;
故答案选D。
20.一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A.原料中不影响振幅和周期
B.反应③:
C.反应①~④中,对的氧化起催化作用
D.与的空间结构相同
【答案】A
【解析】A.原料中c(H+)会影响H+的初始浓度,进而影响反应①②(快速消耗H+)和后续反应③④(生成H+)的速率及H+的净变化量,导致pH变化幅度(振幅)和振荡快慢(周期)改变,A错误;
B.反应③中,中Br由+5价降至-1价,得6e-,中S由+4升至+6,失2e-,根据得失电子守恒可知,的系数为3,的系数为3,、Br-的系数为1,结合电荷守和原子守恒,则该反应的方程式为:,B正确;
C.在反应①和②中H+作为反应物被消耗,而在反应③和④中H+又作为生成物被重新生成,因此H+在的氧化过程中起催化作用,加快转化为后被氧化的速率,起催化作用,C正确;
D.中心Br价层电子对数为:,中心S价层电子对数为:,均为sp3杂化、三角锥形,空间结构相同,D正确;
故选A。
21.氧化还原反应是指有电子转移的反应,表现为参与反应的物质的元素化合价发生变化,广泛存在或应用于生产、生活和科技领域中。
(1)下列变化中,与氧化还原反应有关的是_______(填标号)。
A.燃放鞭炮 B.用稀盐酸除铁锈 C.用水洗涤沉淀 D.实验室制氧气
(2)一定条件下,可消除氮氧化物的污染,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(3)高锰酸钾是一种常见的氧化剂。找出、、中的一个变化,该变化在酸性溶液中与组成一个反应并写出该反应的离子方程式: 。
(4)黄铜矿()在硫酸溶液中被氧气氧化的反应如下,配平离子方程式: 。
_________________________________________________;
消耗标准状况下22.4L空气(设氧气体积分数为21%)时,该反应转移的电子数为 。
(5)(H为价)具有很强的还原性,可将还原为Ag。配平化学方程式,并用单线桥法标出电子的转移情况: 。
(6)《天工开物》记载了隔绝空气焙烧绿矾(主要成分为)即可制得颜料铁红()的方法。在此过程中生成的含硫气体产物为 (填化学式),试用简洁的文字分析原因: 。
【答案】(1)AD
(2)
(3)
(4)4CuFeS2+17O2+4H+=2H2O+4Cu2++4Fe3++8 0.84
(5)
(6)SO2、SO3 焙烧绿矾制备铁红时,铁元素的化合价升高,则硫元素的化合价要降低,故会有SO2生成,再由原子个数守恒可知,还会产生SO3,故生成的含硫气体产物为SO2和SO3
【解析】(1)A.燃放鞭炮涉及反应为:S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑,有元素化合价改变是氧化还原反应,A正确;
B.用稀盐酸除铁锈,是稀盐酸和三氧化二铁反应生成氯化铁和水的反应,化合价没有变化,B错误;
C.用水洗涤BaSO4沉淀,只是在洗涤杂质,没有涉及氧化还原反应,C错误;
D.实验室制氧气一般是加热高锰酸钾或者氯酸钾产生氧气,化合价发生变化,属于氧化还原反应,D正确;
故答案为:AD;
(2)NH3和NOx反应生成无污染的N2,NH3中N化合价由-3价升高到0价,失去电子,NH3做还原剂,NOx中N化合价由+2x价降低到0价,得电子,NOx做氧化剂,根据得失电子守恒知,氧化剂与还原剂的物质的量之比3:2x,故答案为:3:2x;
(3)根据已知信息,可以得出酸性条件下草酸跟和高锰酸根反应的离子方程式:,故答案为:;
(4)CuFeS2中Fe化合价由+2价升高到+3价,S化合价由-2价升高到+6价,O2中O化合价由0价降低到-2价,根据得失电子守恒及电荷守恒,4CuFeS2+17O2+4H+=2H2O+4Cu2++4Fe3++8,标准状况下22.4L空气为1mol,氧气体积分数为21%,则为n(O2)=1mol×21%=0.21mol,则转移电子数为0.21mol×4×NAmol-1=0.84NA,故答案为:4CuFeS2+17O2+4H+=2H2O+4Cu2++4Fe3++8;0.84;
(5)根据图中信息,NaBH4中H化合价由-1价升高到0价,Ag化合价由+1价降低到0价,根据得失电子守恒及原子守恒知化学方程式为:NaBH4+4AgNO3+3H2O═4Ag↓+H3BO3+2H2↑+3HNO3+NaNO3,单线桥分析为: ,故答案为: ;
(6)在此过程中生成的含硫气体产物为SO2和SO3的原因为:绿矾中Fe为+2价,焙烧后生成Fe2O3(Fe为+3价),Fe元素被氧化;S为+6价,在隔绝空气的条件下,S元素被还原,生成SO2,根据得失电子守恒得2FeSO4•7H2O~Fe2O3~SO2,再结合元素质量守恒,得2FeSO4•7H2O~Fe2O3~SO2~SO3(另一部分S元素化合价不变生成SO3),故答案为:SO2、SO3;焙烧绿矾制备铁红时,铁元素的化合价升高,则硫元素的化合价要降低,故会有SO2生成,再由原子个数守恒可知,还会产生SO3,故生成的含硫气体产物为SO2和SO3。
22.工业上常利用作汽车尾气的吸收剂,它可以在光催化作用下使有机污染物降解,工业上利用主要成分为的含铈矿石制,其工艺流程如下:
(1)上述流程中与盐酸反应的离子方程式 。
【答案】
【解析】氟碳铈矿焙烧时和氧气反应生成和,化学方程式为:,因此气体X的主要成分是CO2和O2,向CeO2和CeF4的固体混合物中加入盐酸和先与盐酸反应转化为Ce3+,其中一部分转化为沉淀,余下的以存在于滤液中,中加入溶液得到沉淀;滤液中的和碳酸氢铵混合发生反应生成沉淀,灼烧沉淀得到,据此解答。
(1)与盐酸发生氧化还原反应生成和氯气,由于环境是酸性的,方程式中采用氢离子配平电荷,故反应的离子方程式为
23.柠檬酸亚铁是一种易吸收的高效铁制剂,研究性学习小组从硫铁矿烧渣(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2)出发,设计了如下流程,制得硫酸亚铁溶液,最终获得柠檬酸亚铁。
(1)在生产中,常用FeSO4处理pH=3的含废水得到Cr3+和Fe3+。写出离子反应方程式: 。
(2)过程中会有少量,在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)6Fe2+++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2
【解析】(1)根据已知条件,Fe2+与反应生成Cr3+和Fe3+,离子方程式为6Fe2++ +14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
(2)根据已知条件,FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,Fe的化合价升高,说明氧化剂为O2,根据质量守恒定律,产物除了FeOOH之外还有CO2,反应的化学方程式为4FeCO3+O2+2H2O=4FeOOH+4CO2。
24.氮元素和金元素都是非常重要的元素。
(1)的结构式为 ,氮气的化学性质很稳定的原因是 。
(2)KCN易溶于水,它可从金砂(含单质金)中提取金,将金砂溶于pH为10.5~11的KCN溶液(含空气)中得到含有的溶液,其离子方程式为 。
(3)Au溶于王水反应为:。氧化还原反应均可拆成氧化反应和还原反应两个半反应,该反应氧化反应的反应式为 。
(4)用盐酸和混合溶液也可溶解金,Au的存在形式为。
①Au与中还原性较强的是 (填元素符号或离子符号)。
②为实现的转化,可加入的试剂为 。
A.酸性溶液 B.Zn C. D.氯水
③取一定体积的浸液,加入一定浓度的溶液,使Au完全沉淀后,用一定浓度的溶液滴定剩余溶液,该方案测定浓度 (填“准确”或“不准确”);理由是 。
【答案】(1) 氮氮三键键能大,难以断裂
(2)
(3)
(4)Au BC 不准确 浸金液中要与反应,也要与反应,影响测定结果(答到一点即可)
【解析】(1)N为7号元素,其原子的最外层电子数为5,则N2分子中,2个N原子间形成三对共用电子,结构式为,两个N原子间形成共价三键,键能很大,破坏它需要消耗很大的能量,则氮气的化学性质很稳定,原因是:氮氮三键键能大,难以断裂。
(2)pH为10.5~11的溶液呈碱性,金砂溶于pH为10.5~11的KCN溶液,被空气中的O2氧化,生成等,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得到反应的离子方程式为。
(3)Au溶于王水反应为:。氧化还原反应均可拆成氧化反应和还原反应两个半反应,该反应中,Au失电子产物与电解质反应生成,发生氧化反应,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,可得出该反应式为。
(4)①Cl为活泼的非金属元素,易得电子生成Cl-,则Cl-失电子比较困难,而Au为金属元素,不能得电子,只能失电子,则Au与Cl-中还原性较强的是Au。
②在的转化中,Au由+3价降低为0价,得电子作氧化剂,则需加入还原剂。
A.酸性KMnO4溶液具有强氧化性,通常不表现出还原性,不能将,A不符合题意;
B.Zn为比较活泼的金属元素,具有较强的还原性,能将,B符合题意;
C.Na2SO3中S元素显+4价,Na2SO3具有较强的还原性,能将,C符合题意;
D.氯水具有强氧化性,不能将,D不符合题意;
故选BC。
③取一定体积的浸液,加入一定浓度的溶液,使Au完全沉淀后,用一定浓度的溶液滴定剩余溶液,由于具有强氧化性,能氧化Fe2+,也能将Cl-氧化为Cl2,所以该方案测定浓度不准确;理由是:浸金液中要与反应,也要与反应,影响测定结果(答到一点即可)。
25.(溶液呈紫红色,氧化性大于)、、、等物质均具有强氧化性。回答下列问题:
(1)属于 (填“盐”或“氧化物”),向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),该反应的化学方程式为 。
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,产生黑色沉淀,溶液由紫红色变为无色,过滤,向滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液又变为紫红色。
①黑色沉淀可能为 (填化学式)。
②根据上述信息,判断可以氧化浓盐酸生成,其依据是 。
(3)利用下图所示流程先制备进而制备亚氯酸钠,反应①、反应②的离子方程式分别为 、 。
(4)水中的铬元素对水质及环境均有严重危害,必须进行无害化处理。某污水处理厂将含的污水转化为磁性铁铬氧体的操作为:先向含的污水中加入适量的硫酸及硫酸亚铁,待充分反应后再通入适量空气(氧化部分)并加入NaOH,即可将铬、铁元素全部转化为磁性铁铬氧体。
①写出在酸性条件下被还原为的离子方程式: 。
②若处理含的污水时恰好消耗,则当铁铬氧体中时,铁铬氧体的化学式为 。
【答案】(1)盐
(2) 的氧化性强于,因为能将氧化为紫红色的,而可以氧化浓盐酸生成,所以氧化性更强的也一定能氧化浓盐酸生成 。
(3)
(4)
【解析】(1)高锰酸钾是由钾离子和高锰酸根离子构成,属于盐;向溶液中通入足量,发生歧化反应生成(还原产物为),需注意在这里只是提供酸性环境,并不参与氧化还原反应,且由于过量,产物为碳酸氢盐,故其化学反应方程式为:;
(2)向盛有溶液的试管中加入过量的溶液,其中为氧化剂,为还原剂,故产生黑色沉淀为;有题目可知,的氧化性强于,因为能将氧化为紫红色的,而可以氧化浓盐酸生成,所以氧化性更强的也一定能氧化浓盐酸生成;
(3)由流程图可知,在第一步反应中,反应物为:、,产物为:、,注意配平,故其离子反应方程式为:;在第二步反应中,反应物为:、,产物为:,但这时只有中氯元素化合价下降,故这里还需要有元素化合价上升,综合考虑是,注意配平,故其离子反应方程式为:;
(4)在酸性条件下被还原为,即,,故其离子方程式为:;由题目可知, 的污水时恰好消耗,即,故其化学式可表示为:。其中铁铬氧体中,即铁中,,。根据化合价代数和为零可得:,故,即其化学式为:,整体化简即可得到其化学式为:。
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