内容正文:
大二轮专题复习冲刺方案 化学
氧化还原反应
1.厘清氧化还原反应概念间的关系
2.掌握氧化还原反应“四大规律”
规律
内容及应用
强弱律
氧化性:氧化剂>氧化产物
常考物质氧化性强弱顺序:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>Cu2+
还原性:还原剂>还原产物
常考物质还原性强弱顺序:SO2>I->Fe2+>Br->Cl-
应用:比较物质氧化性或还原性强弱,判断反应能否进行
价态律
同种元素不同价态之间的反应,高价态的元素化合价降低,低价态的元素化合价升高,但升高与降低的化合价只接近不交叉
应用:判断物质的氧化产物或还原产物
守恒律
内容:氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数,即n(氧化剂)×化学式中变价原子数×化合价降低值=n(还原剂)×化学式中变价原子数×化合价升高值。
应用:①直接计算参与氧化还原反应物质间的数量关系;
②配平氧化还原反应方程式
优先律
(1)同时含有几种还原剂按还原性由强到弱依次反应(如向FeI2溶液中通入少量Cl2,I-优先反应)。
(2)同时含有几种氧化剂按氧化性由强到弱依次反应(如含Fe3+、H+的混合液中加入铁,Fe3+优先反应)
应用:判断物质的稳定性及反应的先后顺序
利用电子守恒法解题的思维模式
(1)依据题意准确判断氧化剂→还原产物、还原剂→氧化产物。
(2)根据化合价准确计算一个原子或离子得失电子数目(务必注意1 mol氧化剂或还原剂中所含变价元素原子的物质的量)。
(3)根据得失电子守恒列出等式,从而求算出答案。
(4)涉及多步氧化还原反应的计算,可通过得失电子守恒建立关系式,简化过程,快速求解。
1.(2025·广东卷,11)利用如图装置进行实验:打开K1、K2,一定时间后,a中溶液变蓝;关闭K1,打开K3,点燃酒精灯加热数分钟后,滴入无水乙醇。下列说法错误的是( )
A.a中现象体现了I-的还原性
B.b中H2O2既作氧化剂也作还原剂
C.乙醇滴加过程中,c中的铜丝由黑变红,说明乙醇被氧化
D.d中有银镜反应发生,说明c中产物有乙酸
答案:D
解析:打开K1、K2,一定时间后,b中H2O2在MnO2的催化下生成O2,O2进入a中,氧化I-生成I2,使得淀粉KI溶液变蓝;关闭K1,打开K3,点燃酒精灯加热,Cu与O2反应生成黑色的CuO,数分钟后滴入无水乙醇,无水乙醇与CuO反应,氧化铜被还原为红色的铜单质,乙醇被氧化为乙醛,乙醛可与银氨溶液在加热条件下发生银镜反应。
2.(2025·陕晋宁青卷,11)某元素的单质及其化合物的转化关系如图。常温常压下G、J均为无色气体,J具有漂白性。阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是( )
A.G、K均能与NaOH溶液反应
B.H、N既具有氧化性也具有还原性
C.M和N溶液中的离子种类相同
D.1 mol G与足量的J反应,转移电子数为NA
答案:D
解析:根据转化关系:GHJK―→L,常温常压下G、J均为无色气体,J具有漂白性可知,J为SO2,K为SO3,G为H2S,H为S,则M为NaHSO3,N为Na2SO3,L为Na2SO4。1 mol H2S和足量的SO2反应生成S单质和水:2H2S+SO2===3S+2H2O,1 mol H2S参加反应,转移2 mol电子,即转移2NA个电子,D错误。
3.(2024·山东卷,1)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
4.(2024·北京卷,10)可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HCl制成Cl2,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-114.4 kJ·mol-1。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是( )
A.Y为反应物HCl,W为生成物H2O
B.反应制得1 mol Cl2,须投入2 mol CuO
C.升高反应温度,HCl被O2氧化制Cl2的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
答案:B
解析:结合催化机理分析,可知X、Y、Z、W依次是Cl2、HCl、O2、H2O,A正确;CuO在反应中作催化剂,会不断循环,适量即可,B错误;总反应为放热反应,其他条件一定,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,C正确;图中涉及的两个氧化还原反应是CuCl2→CuCl和CuCl→Cu2OCl2,D正确。
高频考点作业
[三年真题集训]
1.(2025·山东卷,1)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NH3、CO2和NaCl为原料的联合制碱法
B.戴维电解盐酸得到H2和Cl2,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和O2的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以N2和H2为原料合成氨的方法
答案:A
2.(2025·浙江1月选考,6)关于溴的性质,下列说法不正确的是( )
A.Br-可被Cl2氧化为Br2
B.Br2与SO2水溶液反应的还原产物为Br-
C.Br2+2Fe2+===2Fe3++2Br-,说明氧化性:Br2>Fe3+
D.1 mol Br2与足量NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO3,转移5 mol电子
答案:D
3.(2025·北京卷,5)下列反应中,体现NH还原性的是( )
A.NH4HCO3加热分解有NH3生成
B.NH4Cl和NaNO2的混合溶液加热有N2生成
C.Mg(OH)2固体在NH4Cl溶液中溶解
D.(NH4)2SO4溶液中滴加BaCl2溶液出现白色沉淀
答案:B
4.(2025·山东卷,9)用肼(N2H4)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CuSO4,反应原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.N2是还原反应的产物
B.还原性:N2H4<Fe2+
C.处理后溶液的pH增大
D.图示反应过程中起催化作用的是Cu2+
答案:C
解析:由图中信息可知,N2H4和Cu2+反应生成的[Cu(N2H4)2]2+是N2H4和Fe3O4反应的催化剂,[Cu(N2H4)2]+是中间产物,该反应的离子方程式为N2H4+2Fe3O4+12H+N2↑+6Fe2++8H2O,N2H4是还原剂,Fe3O4是氧化剂,Fe2+是还原产物,N2是氧化产物。由分析可知,A、D不正确;在同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,因此还原性:N2H4>Fe2+,B不正确;由反应的离子方程式可知,该反应消耗H+生成水,处理后溶液的pH增大,C正确。
5.(2024·北京卷,14)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
IO
已知:MnO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
答案:B
解析:根据得失电子守恒,反应①的离子方程式是10I-+2MnO+16H+===2Mn2++5I2+8H2O,数量关系是10I-~2MnO~2Mn2+~5I2,所以n(Mn2+)∶n(I2)=2∶5,A错误;根据反应①的数量关系10I-~2MnO,可以求得n=0.0002,所以反应②的n(I-)∶n(MnO)=1∶2,所以反应②对应的数量关系是I-~2MnO~2MnO2~IO~6e-,则x=3,反应②的离子方程式是I-+2MnO+H2O===2MnO2↓+IO+2OH-,B正确;对比反应①和②的产物,可知I-的还原性随酸性减弱而增强,C错误;根据反应①和②的离子方程式,可知反应①消耗H+,产生水,pH增大,反应②产生OH-,消耗水,pH增大,D错误。
6.(2024·江苏卷,6)催化作用能消除污染和影响环境,如汽车尾气处理、废水中NO电催化生成N2、氯自由基催化O3分解形成臭氧空洞。下列化学反应表示正确的是( )
A.汽车尾气处理:2NO+4CON2+4CO2
B.NO电催化为N2的阳极反应:2NO+12H++10e-===N2↑+6H2O
C.硝酸工业中NH3的氧化反应:4NH3+3O22N2+6H2O
D.CO2和H2催化制二甲醚:2CO2+6H2CH3OCH3+3H2O
答案:D
解析:A项,该反应方程式配平错误,正确的为2NO+2CON2+2CO2;B项,NO电催化为N2,N元素化合价降低,发生还原反应,应是在阴极发生反应;C项,硝酸工业中NH3发生催化氧化生成NO。
7.(2023·浙江1月选考,6)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
答案:A
解析:该反应中氮元素由-1价升高为+1价,生成1 mol N2O,转移4 mol电子,A正确;该反应中H、O元素化合价不变,H2O既不是氧化产物,也不是还原产物,还原产物为Fe2+,B错误;该反应中氮元素化合价升高,铁元素化合价降低,NH2OH为还原剂,Fe3+为氧化剂,C错误;若设计成原电池,则正极反应为Fe3++e-===Fe2+,Fe2+为正极产物,D错误。
8.(2023·北京卷,12)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑;②CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。下列说法正确的是( )
A.Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B.①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C.Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2,CaH2中阴、阳离子个数比为2∶1
D.当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
答案:C
解析:Na2O2中有离子键和非极性键,CaH2中只有离子键,A错误;①中水中H、O元素的化合价不发生变化,不涉及氧化还原反应,②中水中H元素化合价降低,发生还原反应,B错误;Na2O2由Na+和O构成,阴、阳离子个数之比为1∶2,CaH2由Ca2+和H-构成,阴、阳离子个数之比为2∶1,C正确;①中每生成1个氧气分子转移2个电子,②中每生成1个氢气分子转移1个电子,转移电子数相同时,生成氧气和氢气的物质的量之比为1∶2,D错误。
9.(2023·辽宁卷,12)一定条件下,酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应,Mn(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C.该条件下,Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D.总反应为:2MnO+5C2O+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
答案:C
解析:Mn(Ⅲ)浓度先增大后减小,说明Mn(Ⅲ)可以氧化H2C2O4,A错误;Mn(Ⅱ)起催化作用,反应过程中Mn(Ⅱ)浓度增大,则反应速率先增大后减小,B错误;由题图可知Mn(Ⅶ)浓度减小为0时,Mn(Ⅱ)浓度才开始增大,所以该条件下Mn(Ⅱ)与Mn(Ⅶ)不能大量共存,C正确;草酸为弱酸,不能拆,D错误。
10.(2023·湖南卷,10)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是( )
A.S2O和SO的空间结构都是正四面体形
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
答案:D
解析:S2O的中心原子S形成的4个σ键的键长不一样,故其空间结构不是正四面体形,A错误;As2S3中As的化合价为+3价,反应Ⅰ产物As2O3中As的化合价为+3价,故该过程中As没有被氧化,B错误;根据题给信息可知,反应Ⅰ的方程式为2As2S3+6O2+3H2O2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ的方程式为As2S3+7O2+6H2O2H3AsO4+3H2SO4,则反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ>Ⅱ,C错误;As2S3中As为+3价,S为-2价,在经过反应Ⅰ后,As的化合价没有变,S变为+2价,则1 mol As2S3失电子3×4 mol=12 mol;在经过反应Ⅱ后,As变为+5价,S变为+6价,则1 mol As2S3失电子2×2 mol+3×8 mol=28 mol,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7,D正确。
[一年模拟演练]
11.(2025·南昌市高三模拟测试)KIO3是食盐的补碘剂,一种制取KIO3的中间反应为6I2+11KClO3+3H2O===6KH(IO3)2+5KCl+3Cl2↑,下列说法错误的是( )
A.氧化性:ClO>IO
B.该反应的还原产物为KCl和Cl2
C.I的半径大于Cl,故I2的熔沸点高于Cl2
D.生成11.2 L(标准状况下)Cl2时,转移10 mol电子
答案:C
解析:I2和Cl2均为分子晶体,I2的相对分子质量大于Cl2的相对分子质量,I2的分子间作用力更强,故I2的熔沸点高于Cl2,C错误。
12.(2025·长春市高三质量监测)利用KIO3酸性溶液与H2O2的反应,可进行趣味的“碘钟实验”。以淀粉为指示剂,不停振荡锥形瓶,反应原理如下:
①2HIO3+5H2O2===I2+5O2↑+6H2O
②I2+5H2O2===2HIO3+4H2O
下列说法错误的是( )
A.实验现象:无色—蓝色—无色—蓝色重复出现
B.反应①的氧化剂是HIO3
C.依据类比思维:可用KClO3替代KIO3完成该实验
D.“碘钟实验”的总反应为2H2O2O2↑+2H2O
答案:C
解析:由“碘钟实验”的反应原理可知,反应过程中I元素按照HIO3—I2—HIO3—I2的顺序转化,淀粉遇I2变蓝,故实验现象为无色—蓝色—无色—蓝色重复出现,A正确;反应①中HIO3中的I由+5价转化为0价,化合价降低,作氧化剂,B正确;该实验利用了淀粉遇I2变蓝的原理,故不可用KClO3代替KIO3完成实验,C错误;由反应①②可得,HIO3为该反应的催化剂,I2为中间产物,故总反应方程式为2H2O2O2↑+2H2O,D正确。
13.(2025·辽宁省辽南协作体高三月考)已知反应FeS2+O2+H2OFeSO4+H2SO4(未配平)。下列说法错误的是( )
A.硫酸亚铁既是氧化产物又是还原产物
B.被还原的原子和被氧化的原子的物质的量之比是2∶7
C.反应过程中有非极性键的断裂和极性键的形成
D.若反应后溶液体积是1 L,c(SO)=0.1 mol/L,则转移电子物质的量是0.7 mol
答案:B
解析:反应中,S元素化合价升高(-1→+6),O元素化合价降低(0→-2),依据得失电子守恒,可建立关系式:2S~7O,则被还原的原子(O)和被氧化的原子(S)的物质的量之比是7∶2,B错误。
14.(2025·陕西省高考适应性检测)ClO2是世界卫生组织认证的高效、安全、绿色消毒剂,一种制备ClO2的原理为2NaClO3+2NaCl+2H2SO42ClO2↑+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O。下列说法正确的是( )
A.ClO2中心原子为O,为V形结构
B.键角:ClO>ClO
C.反应消耗21.3 g NaClO3时,生成2.24 L ClO2
D.还原产物与氧化产物的物质的量之比为2∶1
答案:D
解析:ClO2中心原子为Cl,空间结构为V形,A错误;ClO和ClO中的Cl均采取sp3杂化,ClO中的Cl含有一个孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力,故键角:ClO<ClO,B错误;未标明气体所处的温度及压强,无法计算反应消耗21.3 g NaClO3时生成气体的体积,C错误。
15.(2025·辽宁丹东五校协作体联考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的NO转化为N2进入大气层,这一过程称为厌氧氨氧化。厌氧氨氧化工艺是目前具有应用前景的污水脱氨工艺。反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中NO为氧化产物
B.a和b中参与反应的H+数目不相等
C.整个过程,转化1 mol NO向大气释放1 mol N2
D.过程Ⅲ中每生成1 mol N2转移6 mol电子
答案:C
解析:从图中可以看出,一共有三个过程,Ⅰ:2H++e-+NONO↑+H2O,Ⅱ:2H++3e-+NO+NHN2H4+H2O,Ⅲ:N2H4N2↑+4H++4e-。过程Ⅰ中,N元素化合价降低生成NO,则NO为还原产物,A错误;由上述分析可知,过程Ⅰ生成1 mol NO,消耗2 mol H+,过程Ⅱ消耗1 mol NO,同时消耗2 mol H+,故a和b中参与反应的H+数目相等,B错误;过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NO+NH===N2↑+2H2O,转化1 mol NO生成1 mol N2,C正确;由上述分析可知,过程Ⅲ每生成1 mol N2转移4 mol电子,D错误。
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