2-1 氧化还原反应 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题二 化学反应及其规律 第一节 氧化还原反应 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于氧化还原反应的说法，正确的是（ ） A. 有氧气参与的反应一定是氧化还原反应 B. 氧化还原反应的本质是化合价的升降 C. 氧化还原反应中一定有电子的转移（得失或偏移） D. 化合价升高的反应是还原反应，化合价降低的反应是氧化反应 2. 加工制造中常用的铁生锈反应（4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 2Fe₂O₃·H₂O），该反应属于（ ） A. 化合反应 B. 分解反应 C. 氧化还原反应 D. 非氧化还原反应 3. 下列反应中，不属于氧化还原反应的是（ ） A. 铁与稀盐酸反应（Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑）（金属除锈后处理） B. 氯化钠与硝酸银反应（NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃）（电镀废液处理） C. 焊接时乙炔燃烧（2C₂H₂ + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O） D. 铁的冶炼（3CO + Fe₂O₃ = 2Fe + 3CO₂） 4. 在反应Zn + CuSO₄ = ZnSO₄ + Cu（电镀镀铜原理）中，还原剂是（ ） A. Zn B. CuSO₄ C. ZnSO₄ D. Cu 5. 加工制造中电镀时，镀件表面金属离子得到电子析出金属，该过程属于（ ） A. 氧化反应 B. 还原反应 C. 既不是氧化也不是还原反应 D. 氧化还原反应的一部分 6. 下列关于化合价的说法，错误的是（ ） A. 单质中元素的化合价为0 B. 化合物中各元素正负化合价的代数和为0 C. 加工制造中常用的MnO₂（催化剂）中，Mn的化合价为+4 D. H₂O中O的化合价为-1 7. 在反应2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑（铝合金表面处理）中，Al的化合价变化是（ ） A. 从0价升高到+3价 B. 从+3价降低到0价 C. 从0价降低到-3价 D. 无化合价变化 8. 下列物质中，常用作氧化剂的是（ ） A. 铁（Fe）（金属原料） B. 氢气（H₂）（焊接保护气） C. 氧气（O₂）（切割金属） D. 二氧化碳（CO₂）（焊接保护气） 9. 加工制造中使用的漂白粉消毒原理（Ca(ClO)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃↓ + 2HClO），该反应中Cl的化合价变化是（ ） A. 从+1价升高到+5价 B. 从+1价降低到-1价 C. 无化合价变化 D. 从-1价升高到+1价 10. 氧化还原反应中，电子转移的方向和数目可以用双线桥法表示，下列关于双线桥法的说法，正确的是（ ） A. 双线桥从氧化剂指向还原剂，桥上标注电子得失数目 B. 双线桥从反应物指向生成物，桥上标注化合价变化 C. 双线桥从还原剂中化合价升高的元素指向生成物中对应的元素，桥上标注失去的电子数 D. 双线桥只标注电子的得失，不标注元素种类 11. 加工制造中金属的腐蚀与防护，下列措施中利用氧化还原反应原理的是（ ） A. 给金属涂油漆（隔绝氧气和水） B. 给金属镀一层耐腐蚀的金属（如镀锌） C. 保持金属表面干燥（减少腐蚀条件） D. 在金属表面涂油脂（隔绝空气） （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 氧化还原反应的本质是______，特征是______；判断一个反应是否为氧化还原反应的依据是______。 2. 在氧化还原反应中，化合价______的反应是氧化反应，化合价______的反应是还原反应；______电子的物质是还原剂，发生______反应；______电子的物质是氧化剂，发生______反应。 3. 写出下列加工制造中常见物质中指定元素的化合价： ① Fe₂O₃（铁锈）中Fe：______； ② HCl（除锈剂）中Cl：______； ③ MnO₂（催化剂）中Mn：______； ④ NaOH（清洗液）中O：______。 4. 加工制造中，金属冶炼的本质是______反应（填“氧化”或“还原”），即金属离子______电子变成金属单质；金属的腐蚀本质是______反应（填“氧化”或“还原”），即金属单质______电子变成金属离子。 5. 写出下列氧化还原反应的氧化剂和还原剂： ① 2Mg + O₂ = 2MgO（镁合金焊接）：氧化剂______，还原剂______； ② CuO + H₂ = Cu + H₂O（铜的精炼）：氧化剂______，还原剂______。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有置换反应都是氧化还原反应，所有复分解反应都不是氧化还原反应。（ ） 2. 氧化还原反应中，氧化剂失去电子，还原剂得到电子。（ ） 3. 加工制造中使用的电镀工艺，其核心是利用氧化还原反应使金属离子在镀件表面析出。（ ） 4. 化合价变化的反应一定是氧化还原反应，化合价不变的反应一定不是氧化还原反应。（ ） 5. 在反应2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑中，H₂O既是氧化剂又是还原剂。（ ） 6. 金属单质在反应中只能作还原剂，非金属单质在反应中只能作氧化剂。（ ） 7. 加工制造中焊接时使用的乙炔（C₂H₂），在燃烧反应中C的化合价升高，发生氧化反应。（ ） 8. 氧化还原反应中，得失电子的数目一定相等。（ ） 9. 铁与硫酸铜溶液反应中，Fe失去2个电子，Cu²⁺得到2个电子，电子转移数目为2e⁻。（ ） 二、提升题（共30分） （一）反应分析与电子转移表示（10分） 加工制造中常用的铝热反应（2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe）可用于焊接钢轨，回答下列问题： 1. 该反应是否为氧化还原反应？______，判断依据； 2. 指出反应中的氧化剂和还原剂：氧化剂______，还原剂______； 3. 分析元素化合价的变化：Al从______价变为______价，Fe从______价变为______价； 4. 用双线桥法表示该反应中电子的转移方向和数目； 5. 结合加工制造场景，解释该反应的应用原理（从能量和产物角度）。 （二）分析题（10分） 1. 加工制造中，钢铁的腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀，两者都是氧化还原反应。分析钢铁发生吸氧腐蚀时，Fe和O₂的化合价变化，指出氧化剂、还原剂，并说明为什么在潮湿环境中钢铁腐蚀更快； 2. 电镀是加工制造中常用的表面处理技术，以镀铜为例（电镀液为CuSO₄溶液，镀件为铁，阳极为铜），分析阳极和阴极发生的氧化还原反应，写出电极反应式，并说明电镀过程中CuSO₄溶液浓度为什么保持不变； 3. 加工制造中使用的还原剂（如H₂、CO）常用于金属冶炼，结合氧化还原反应原理，分析为什么这些物质能还原金属氧化物，写出CO还原CuO的化学方程式，指出电子转移的数目。 （三）计算题（10分） 1. 加工制造中冶炼100kg铁，需要Fe₂O₃的质量是多少？（反应方程式：3CO + Fe₂O₃ = 2Fe + 3CO₂），计算过程中需指出Fe₂O₃和Fe的化合价变化（写出计算过程）； 2. 某电镀厂电镀铜时，通过电路的电子数为2mol，计算析出铜的质量（Cu的摩尔质量为64g/mol），写出计算过程（提示：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu）； 3. 反应Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑中，若生成0.5mol H₂，计算转移电子的物质的量，以及参加反应的Zn的质量（Zn的摩尔质量为65g/mol）（写出计算过程）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. C 3. B 4. A 5. B 6. D 7. A 8. C 9. C 10. C 11. B （二）填空题 1. 电子的转移（得失或偏移）；化合价的升降；是否有化合价的升降 2. 升高；降低；失去；氧化；得到；还原 3. ① +3；② -1；③ +4；④ -2 4. 还原；得到；氧化；失去 5. ① O₂；Mg；② CuO；H₂ （三）判断题 1. √ 2. ×（氧化剂得到电子，还原剂失去电子） 3. √ 4. √ 5. √ 6. ×（非金属单质可作还原剂，如H₂） 7. √ 8. √ 9. √ 二、提升题 （一）反应分析与电子转移表示 1. 是；反应中Al和Fe的化合价发生变化（Al从0价升高到+3价，Fe从+3价降低到0价）； 2. 氧化剂：Fe₂O₃；还原剂：Al； 3. 0；+3；+3；0； 4. 双线桥表示：从Al指向Al₂O₃中的Al，标注“失去2×3e⁻”；从Fe₂O₃中的Fe指向Fe，标注“得到2×3e⁻”（或整体标注“6e⁻”）； 5. 应用原理：该反应放出大量热，使生成的铁熔化，填充钢轨缝隙实现焊接；产物为Al₂O₃和Fe，Fe的熔点高，冷却后形成牢固的焊接接头，适用于钢轨等大型金属构件的连接。 （二）分析题 1. 吸氧腐蚀中，Fe的化合价从0价升高到+2价（Fe - 2e⁻ = Fe²⁺），发生氧化反应，Fe是还原剂；O₂的化合价从0价降低到-2价（O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻），发生还原反应，O₂是氧化剂；潮湿环境中，水作为电解质，能促进电子转移，加速Fe的氧化和O₂的还原，因此腐蚀更快； 2. 阳极（铜）：Cu - 2e⁻ = Cu²⁺（氧化反应，Cu失去电子变成Cu²⁺进入溶液）；阴极（镀件铁）：Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu（还原反应，Cu²⁺得到电子在镀件表面析出）；电镀过程中，阳极溶解的Cu的物质的量与阴极析出的Cu的物质的量相等，因此CuSO₄溶液中Cu²⁺浓度保持不变； 3. H₂、CO具有还原性（能失去电子），金属氧化物中金属离子具有氧化性（能得到电子），因此能发生还原反应生成金属单质；CO还原CuO的化学方程式：CO + CuO =Cu + CO₂；电子转移数目：2e⁻（C从+2价升高到+4价，失去2e⁻；Cu从+2价降低到0价，得到2e⁻）。 （三）计算题 1. 解：设需要Fe₂O₃的质量为x； 反应中Fe₂O₃中Fe的化合价从+3价降低到0价，Fe是还原产物； 3CO + Fe₂O₃ = 2Fe + 3CO₂ 160 112 x 100kg 160/112 = x/100kg → x = (160×100kg)/112 ≈ 142.86kg； 答：需要Fe₂O₃的质量约为142.86kg。 2. 解：根据反应Cu²⁺ + 2e⁻ = Cu，转移2mol电子析出1mol Cu； 析出Cu的质量=1mol×64g/mol=64g； 答：析出铜的质量为64g。 3. 解：反应中Zn失去2e⁻生成Zn²⁺，H⁺得到2e⁻生成H₂，生成1mol H₂转移2mol电子； 生成0.5mol H₂转移电子的物质的量=0.5mol×2=1mol； 参加反应的Zn的物质的量=0.5mol（1:1关系），质量=0.5mol×65g/mol=32.5g； 答：转移电子1mol，参加反应的Zn的质量为32.5g。 学科网（北京）股份有限公司 $