内容正文:
主题二|氧化还原反应
第一讲 氧化还原反应的概念
|内|容|与|目|标|
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。根据化学式判断元素的化合价。
3.会用“单、双线桥”分析电子转移的方向和数目。
4.能从元素价态的角度,依据氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
逐点清(一) 氧化还原反应及相关概念
1.本质和特征
2.相关概念间的关系
氧化还原反应口诀
升失氧,降得还;说剂性,正相反。
①升失氧:还原剂化合价升高,失去电子,发生氧化反应;②降得还:氧化剂化合价降低,得到电子,发生还原反应;③说剂性,正相反:如还原剂具有还原性,但它本身被氧化,生成氧化产物。
3.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
常见的氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:
(2)常见的还原剂
常见的还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如:
金属氢化物(如NaH等)、NaBH4也是重要的还原剂。
(3)元素化合价处于中间价态的物质既可以作氧化剂,又可以作还原剂
如:
其中:Fe2+、S主要表现还原性,
H2O2主要表现氧化性。
思考:同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)价态是确定的吗?
提示:同一种氧化剂(或还原剂)所对应的还原产物(或氧化产物)不是确定的,而是决定于还原剂(或氧化剂)的性质、反应条件、反应物的浓度、反应介质的酸碱性等多种因素。如KMnO4在酸性溶液中的还原产物一般是Mn2+;在中性或碱性溶液中的还原产物一般是锰的较高价态的化合物,如MnO2、K2MnO4等。
万能还原剂(LiAlH4、NaBH4)
(1)结构(含有一个配位键,阴离子为正四面体)
(2)性质
①氢化铝锂(LiAlH4):还原能力极强,能还原醛、酮、酯、羧酸、酰胺等几乎所有常见含氧化合物,甚至卤代烃;但反应剧烈,需在无水非质子溶剂(如乙醚)中操作。
②硼氢化钠(NaBH4):还原能力较弱,能还原醛、酮、酰氯等活性较高的官能团,无法还原酯、羧酸;反应条件温和。
4.电子转移的表示方法——双线桥法与单线桥法
(1)双线桥法:先标化合价,再看价变化;起止同元素,桥上标变化。
[示例] 用双线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
(2)单线桥法:先确定变价元素,再计算价态变化;桥上标明电子数,箭头还原到氧化。
[示例] 用单线桥法标出铜和稀硝酸反应电子转移的方向和数目:
①双线桥不仅表示电子转移,也反映物质变化;
②单线桥只表明电子转移方向和数目,常用于表示电子转移方向和分析电化学。
同一反应双线桥中“失去的电子数”必然等于单线桥中“转移的电子数”。
5.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
分析下列四个化学反应:
A.Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑
B.2HClO2HCl+O2↑
C.4NH3+5O24NO+6H2O
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
其中属于区域“1”的是D(填字母,下同),属于区域“2”的是B,属于区域“3”的是C,属于区域“4”的是A。
小结:有单质参加的化合反应或有单质生成的分解反应一定为氧化还原反应,但有单质参加或生成的化学反应不一定都是氧化还原反应,如3O22O3不是氧化还原反应。
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在氧化还原反应中,非金属单质不一定是氧化剂 (√)
(2)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原 (×)
(3)NaH与H2O反应中H2O被氧化发生氧化反应 (×)
(4)(2023·湖北卷)氯气与强碱反应时既是氧化剂又是还原剂 (√)
(5)(2024·浙江6月选考)制作水果罐头时加入抗氧化剂维生素C,可延长保质期 (√)
(6)(2025·北京卷)月壤钛铁矿加热生成水蒸气和单质铁的过程中发生了氧化还原反应 (√)
2.化学与生活密切相关。下列叙述不涉及氧化还原反应的有 (填序号)。
①谷物发酵酿造食醋
②小苏打用作食品膨松剂
③大气中NO2参与酸雨形成
④用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]处理污水
⑤绿化造林助力实现碳中和目标
⑥用盐酸去除铁锈(主要成分Fe2O3·xH2O)
⑦用“84”消毒液(有效成分NaClO)杀灭细菌
⑧牙膏中添加氟化物用于预防龋齿
⑨可降解包装材料的完全降解有利于减少白色污染
答案:②④⑥⑧
3.(2026·南通海安实中周考)(1)饮用水中的N对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中N的浓度,某饮用水研究人员提出,在碱性条件下用铝粉将N还原为N2,其化学方程式为10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O==10Na[Al(OH)4]+3N2↑。
①上述反应中, 元素的化合价升高,则该元素的原子 (填“得到”或“失去”)电子;而 元素的化合价降低,该元素发生 反应。
②用双线桥法表示反应中电子转移的方向和数目: 。
(2)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型的净水剂,可以通过下述反应制取:2Fe(OH)3+4NaOH+3NaClO==2Na2FeO4+3NaCl+5H2O。
①用单线桥在方程式中标出电子转移情况: 。
②当反应中有1 mol Fe生成时,转移的电子数是 。
解析:(1)在题述反应中铝元素由0价变为+3价,化合价升高,失去电子,被氧化;氮元素由+5价变为0价,化合价降低,得到电子,被还原。(2)①在题给反应中,Fe元素由+3价升高到+6价,失电子,Cl元素由+1价降低到-1价,得电子。②反应中,Fe元素由+3价升高到+6价,当反应中有1 mol Fe生成时,转移3 mol电子,转移的电子数是3×6.02×1023。
答案:(1)①Al 失去 N 还原
②
(2)①==2Na2FeO4+3NaCl+5H2O ②3×6.02×1023
题点、考法讲评
一、氧化还原反应的判断
1.(2026·南京协同体九校期中联考)下列现象与氧化还原反应无关的是 ( )
A.铁制菜刀生锈
B.充有氢气的气球遇明火爆炸
C.小苏打治疗胃酸过多
D.铝在空气中生成致密的保护膜
解析:选C 铁生锈是Fe与O2、H2O反应生成铁的氧化物,存在化合价变化,属于氧化还原反应,A不符合题意;氢气爆炸是H2与O2反应生成H2O,H和O的化合价均变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;小苏打(NaHCO3)与胃酸(HCl)反应生成NaCl、CO2和H2O,是复分解反应,无化合价变化,与氧化还原反应无关,C符合题意;铝生成氧化铝保护膜时,Al的化合价从0升至+3,O的化合价从0降至-2,属于氧化还原反应,D不符合题意。
2.(2025·重庆卷)抗日战争时期,根据地物资紧缺,军民自力更生,就地取材,采用下列方法生产化工产品,其中利用了氧化还原反应原理的是 ( )
A.用石磨代替打浆机碾碎硝化棉
B.用陶缸作反应器以硫黄为原料生产硫酸
C.通过蒸馏法以自酿的白酒为原料生产工业酒精
D.通过水解法以植物油和熟石灰为原料生产甘油
解析:选B 研磨硝化棉是物理粉碎过程,无化合价变化,不涉及氧化还原反应,A错误;硫黄(S)转化为硫酸(H2SO4)时,硫元素的化合价从0价升至+6价,发生氧化反应,涉及氧化还原反应,B正确;蒸馏法分离酒精是物理过程,不涉及氧化还原反应,C错误;植物油在碱性条件下水解生成甘油和脂肪酸盐,属于水解反应,该过程无化合价变化,不涉及氧化还原反应,D错误。
二、氧化还原反应的基本概念及分析
3. (2026·南通海安期中)制备高铁酸钠有如下两种方法:
干法制备:2FeSO4+6Na2O2==2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑;
湿法制备:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-==2Fe+3Cl-+5H2O。
下列说法错误的是 ( )
A.干法制备中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂
B.干法制备中,Na2FeO4既为氧化产物又为还原产物
C.湿法制备的反应方程式中转移3e-
D.湿法制备中,Fe(OH)3发生氧化反应,ClO-被还原为Cl-
解析:选C 干法制备:FeSO4中Fe为+2价,Na2FeO4中Fe为+6价,化合价升高,FeSO4作还原剂,Na2O2中O为-1价,一部分O的化合价升高到0,一部分O的化合价降低到-2,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物。湿法制备:Fe(OH)3中Fe为+3价,Fe中Fe为+6价,ClO-中Cl为+1价,Cl-中Cl为-1价,Fe(OH)3被氧化,发生氧化反应,ClO-被还原,方程式中2个Fe(OH)3参与反应,转移6e-。
4.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
解析:选A 由方程式可知,反应生成1 mol一氧化二氮,转移4 mol电子,故A正确;反应过程中H、O元素的化合价没有变化,故H2O既不是氧化产物也不是还原产物,故B错误;由方程式可知,反应中氮元素的化合价升高被氧化,NH2OH是反应的还原剂,铁元素的化合价降低被还原,Fe3+是反应的氧化剂,故C错误;由方程式可知,反应中铁元素的化合价降低被还原,Fe3+是反应的氧化剂,若设计成原电池,Fe3+在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,亚铁离子为正极产物,故D错误。
|思维建模|分析氧化还原反应的方法思路
找变价、判类型、分升降、定其他。其中“找变价”是非常关键的一步,熟悉一些特殊物质中元素的化合价是正确分析的重要一环。
n(OH)2
nO(OH)2
ePO4
LiePO4
K2eO4
Cue
uCl
u2(OH)2Cl2
s2S3
H3sO4
H3sO3
NalO
NalO2
NalO3
lO2
O
H4
O4
LiH2
Al
K
H2O4
Na2O3
Na
K2O7
K2O4
Na2O5
逐点清(二) 物质的氧化性、还原性及其强弱比较
1.物质的氧化性、还原性含义分析
(1)氧化性:指得电子的性质(或能力);还原性:指失电子的性质(或能力)。
(2)氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。
2.物质的氧化性、还原性与化合价的关系
最高价态
只有氧化性,如:HNO3、H2SO4、KMnO4等
最低价态
只有还原性,如:金属单质、Cl-、S2-等
中间价态
既有氧化性又有还原性,如:Fe2+、S、Cl2等
氧化性强弱的核心依据
是标准电极电势(Eθ),电极电势越高,物质的氧化性越强,而非单纯比较元素的价态。例如,氯元素的含氧酸中,价态顺序为HClO4(+7)>HClO3(+5)>HClO(+1),但氧化性却是HClO>HClO3> HClO4,这是因为高氯酸(HClO4)的分子结构更稳定,反而导致其氧化性减弱。
3.物质氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据化学方程式判断
氧化剂+还原剂==还原产物+氧化产物;
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据金属性、非金属性判断
①元素非金属性越强,其单质的氧化性越强;金属活动性越弱,对应金属简单阳离子的氧化性越强。
[示例] 试比较下列单质或阳离子的氧化性强弱:
Cl2、S、Br2、I2:Cl2>Br2>I2>S ;
H+、C、Ag+、F:Ag+>F>C>H+。
②元素金属性越强,其单质的还原性越强;非金属性越强,对应元素形成的简单阴离子的还原性越弱。
[示例] 试比较下列单质或阴离子的还原性强弱:
Fe、Zn、Cu、Mg: Mg>Zn>Fe>Cu ;
I-、Cl-、Br-、、S:>S>I->Br->Cl-。
(3)根据相同条件下产物的价态高低判断
如2Fe+3Cl22FeCl3;Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
(4)根据反应条件、浓度大小及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,浓度越大,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强。如是否加热、反应温度高低、有无催化剂和反应物浓度大小等。
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。
思考:“物质失去(或得到)电子数目越多,其还原性(或氧化性)就越强”这句话是否正确?提示:不正确。物质氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。如Na-e-==Na+、Al-3e-==Al3+,但根据金属活动性顺序可知,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na的还原性比Al的强。
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)阳离子只有氧化性,阴离子只有还原性 (×)
(2)强氧化剂与强还原剂一定能发生氧化还原反应 (×)
(3)元素的非金属性越强,其氧化性越强,相应单质越活泼 (×)
(4)(2024·黑吉辽卷)用过氧碳酸钠漂白衣物:Na2CO4具有较强氧化性 (√)
(5)(2024·贵州卷)向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀硝酸,有白色沉淀生成,说明HNO3有强氧化性 (√)
(6)(2024·江苏卷)向2 mL 0.1 mol·的 Na2S溶液中滴加几滴溴水,振荡,产生淡黄色沉淀,说明氧化性:Br2>S (√)
2.(2025·北京卷)下列反应中,体现N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
解析:选B NH4HCO3分解生成NH3,氮的化合价不变,未发生氧化还原反应,A不符合题意;N中的N(-3价)与N中的N(+3价)反应生成N2(0价),N被氧化,体现还原性,B符合题意;水溶液中,铵根离子可以直接结合氢氧化镁电离的氢氧根离子,使沉淀溶解平衡向正向移动,该过程无化合价变化,没有体现其还原性,C不符合题意;(NH4)2SO4与BaCl2的沉淀反应属于复分解反应,N未参与反应,D不符合题意。
3.实验室制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
(1)制备K2FeO4的反应为3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH==2K2FeO4+6KCl+8H2O,由此得出氧化性:Cl2 (填“>”或“<”)Fe。
(2)K2FeO4的性质探究:用KOH溶液将紫色K2FeO4固体溶出,得到紫色K2FeO4溶液。取少量该溶液,滴加盐酸,有Cl2产生。该实验表明Cl2和Fe的氧化性强弱关系与(1)相反,原因是 。
答案:(1)> (2)溶液的酸碱性不同
题点、考法讲评
一、物质氧化性、还原性强弱的判断及应用
1.(2026·南通海安实中检测)已知有如下反应:
①2Br+Cl2==Br2+2Cl
②Cl + 5Cl-+6H+==3Cl2 ↑+3H2O
③2FeCl2+Cl2==2FeCl3
根据上述反应,判断下列结论中错误的是 ( )
A.Cl2在①、③反应中均作氧化剂
B.Cl2在反应②中既是氧化产物又是还原产物
C.氧化性强弱的顺序为Br> Cl>Cl2> Fe3+
D.溶液中可发生:Cl + 6Fe2++6H+==Cl-+6Fe3+ +3H2O
解析:选A 由方程式可知,反应①中溴元素化合价降低被还原,溴酸根离子是反应的氧化剂、溴是还原产物,氯元素的化合价升高被氧化,氯气是还原剂,故A错误。反应②中,氯酸根离子中氯元素的化合价降低被还原,是反应的氧化剂,氯离子中氯元素的化合价升高被氧化,是还原剂,氯气既是氧化产物又是还原产物,故B正确。反应③中铁元素化合价升高被氧化,氯化亚铁是反应的还原剂,氯气中氯元素的化合价降低被还原,是反应的氧化剂,氯化铁既是氧化产物又是还原产物;由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知,氧化性强弱的顺序为Br>Cl>Cl2>Fe3+,故C正确。由分析可知,氯酸根离子的氧化性强于铁离子,所以酸性条件下溶液中的氯酸根离子能与亚铁离子反应生成铁离子、氯离子和水,反应的离子方程式为Cl+6Fe2++6H+==Cl-+6Fe3++3H2O,故D正确。
2.(2025·浙江1月选考)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>F
D.1 mol Br2与足量NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO3,转移5 mol电子
解析:选D 氯气具有强氧化性,可将Br-氧化为Br2,A项正确;Br2与SO2水溶液反应,生成HBr和H2SO4,还原产物为Br-,B项正确;根据反应Br2+2Fe2+==2Fe3++2Br-可知,氧化剂为Br2,氧化产物为Fe3+,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,故氧化性:Br2>Fe3+,C项正确;Br2与足量NaOH溶液反应生成NaBr和NaBrO3,反应方程式为3Br2+6NaOH==5NaBr+NaBrO3+3H2O,3 mol Br2参与反应转移电子5 mol,则1 mol Br2参与反应转移电子 mol,D项错误。
3.在室温下,发生下列几种反应:
①16H++10Z-+2X==2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2==2A3++2B-
③2B-+Z2==B2+2Z-
根据上述反应,判断下列结论错误的是 ( )
A.要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入Z2
B.还原性强弱顺序为A2+>B->Z->X2+
C.X2+是X的还原产物,B2是B-的氧化产物
D.在溶液中可能发生反应:8H++5A2++X==X2++5A3++4H2O
解析:选A 氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,反应①中,氧化性:X>Z2,反应②中,氧化性:B2>A3+,反应③中,氧化性:Z2>B2,则氧化性强弱顺序是X>Z2>,所以要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入B2,故A错误;还原剂的还原性强于还原产物的还原性,由反应①②③中还原性的比较可知,还原性强弱顺序为A2+>B->Z->X2+,故B正确;反应①中X元素的化合价降低,则X为氧化剂,则X2+是X的还原产物,反应③中B-发生氧化反应生成B2,即B2是B-的氧化产物,故C正确;根据分析,氧化性强弱顺序是X>Z2>B2>A3+,所以X能氧化A2+,发生的离子反应为+X==X2++5A3++4H2O,故D正确。
二、物质氧化性、还原性强弱的实验探究
4.某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较实验,实验过程如下:
Ⅰ.先向B中的FeCl2溶液(约10 mL)中通入Cl2,当B中溶液变黄时,停止通气。
Ⅱ.打开活塞b,使约2 mL的溶液流入D试管中,检验取出溶液中的离子。
Ⅲ.接着再向B中通入一定量的SO2气体。
Ⅳ.更新试管D,重复过程Ⅱ,检验取出溶液中的离子。
(1)棉花中浸润的溶液为 ,目的是 。
(2)实验室制备氯气的化学方程式为 。
(3)过程Ⅲ中一定发生反应的离子方程式为 ;
过程Ⅳ中检验取出溶液中是否含有硫酸根的操作是 。
(4)该小组对SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较期望达到的结论是 。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,下表是他们的检测结果,他们的检测结果一定能够证明SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱关系的是 。
过程Ⅱ中检出离子
过程Ⅳ中检出离子
甲
有Fe3+无Fe2+
有S
乙
既有Fe3+又有Fe2+
有S
丙
有Fe3+无Fe2+
有Fe2+
解析:(1)向B中的FeCl2溶液中通入氯气,氯气不可能完全和亚铁离子反应,多余的氯气会污染空气,需要除去,所以棉花中浸润的溶液为NaOH溶液。(2)实验室制备氯气是二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下反应,化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(3)B中的Fe2+被氧化为Fe3+,在Fe3+中通入SO2,发生氧化还原反应:2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++S+4H+;检验硫酸根离子,先要用盐酸酸化排除C和S的干扰,再加入BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,说明有S,反之无S。(4)SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱的顺序为SO2>Fe2+>Cl-。(5)过程Ⅱ是为了检验氯气氧化后的产物,过程Ⅳ是为了检验SO2被氧化后的产物。过程Ⅱ检出离子有Fe3+无Fe2+,说明氯气过量,过程Ⅳ中检出有S不能说明SO2就是被铁离子氧化的,也可能是被氯气氧化的,甲错误;过程Ⅱ检出离子既有Fe3+又有Fe2+,Fe2+未被氧化完全,说明氯气量不足,过程Ⅳ中检出有S,一定是二氧化硫被Fe3+氧化得到的,乙正确;过程Ⅱ检出离子有Fe3+无Fe2+,而过程Ⅳ中检出有Fe2+,说明SO2把Fe3+还原为了Fe2+,丙正确。
答案:(1)NaOH溶液 防止尾气污染环境
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++S+4H+ 取溶液少许于试管中,先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,证明有S,反之无S
(4)SO2>Fe2+>Cl- (5)乙、丙
|思维建模|探究物质氧化性、还原性的实验方法
(1)证明物质具有氧化性或还原性
(2)证明物质氧化性或还原性的强弱
[作业验收评价]
一、选择题
1.(2026·苏北八市三调)下列工业生产中的重要反应不属于氧化还原反应的是 ( )
A.在高温高压条件下N2和H2合成NH3
B.煅烧黄铁矿(FeS2)制备SO2
C.向饱和氨盐水中通CO2制备NaHCO3
D.电解饱和食盐水制备NaOH
解析:选C 制备NaHCO3的反应方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl,反应过程中各元素的化合价均未发生变化,不属于氧化还原反应,故选C。
2.(2026·宿迁期中)化学与生活、环境和生产密切相关。下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.使用添加氟化物牙膏预防龋齿
B.绿化造林助力实现碳中和目标
C.用氯化铁溶液制作铜印刷电路板
D.用ClO2泡腾片杀菌消毒
解析:选A 使用添加氟化物牙膏预防龋齿,该过程中是发生沉淀的转化,将牙釉质转化为含氟的更坚硬的沉淀,发生的是复分解反应,不涉及元素化合价变化,不属于氧化还原反应,A符合题意;绿化造林助力实现碳中和目标,即让绿色植物进行光合作用,故涉及C元素化合价变化,属于氧化还原反应,B不符合题意;用氯化铁溶液制作铜印刷电路板,发生的反应为2FeCl3+Cu==CuCl2+2FeCl2,属于氧化还原反应,C不符合题意;用ClO2泡腾片杀菌消毒,利用ClO2的强氧化性,使蛋白质被氧化而发生变性,自身被还原为Cl-,故有元素化合价变化,属于氧化还原反应,D不符合题意。
3.下列转化中,需要加入氧化剂才能实现的是 ( )
A.Br2→Br- B.Fe→Fe2+
C.CO2→ D.→Cl2
解析:选B Br2→Br-中溴的化合价从0降至-1,被还原,需加入还原剂,A不符合题意;Fe→Fe2+中铁的化合价从0升至+2,被氧化,需加入氧化剂,B符合题意;CO2→中碳的化合价均为+4,未发生氧化还原反应,无需加入氧化剂,C不符合题意;→Cl2中氯的化合价从+7降至0,被还原,需加入还原剂,D不符合题意。
4.下列物质的用途与其体现的性质对应关系不合理的是 ( )
选项
物质
用途
体现的性质
A
SO2
生产硫酸
还原性
B
NH3
生产碳酸氢铵
还原性
C
SiO2
制取硅单质
氧化性
D
Fe2O3
冶炼金属铁
氧化性
解析:选B NH3生产NH4HCO3过程中没有元素化合价改变,发生的是非氧化还原反应,B错误。
5.(2026·凉山州安宁河联盟期中)下列化学方程式中电子转移方向和数目分析正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
解析:选D 硫得到电子生成硫化钠、失去电子生成亚硫酸钠,+3H2O,A错误;氨气中氮失去电子、二氧化氮中氮得到电子,7N2+12H2O,B错误;氯酸钾中氯得到1×5个电子、HCl中氯失去5个电子,即l2↑+KCl+3H2O,C错误;铁失去2×3=6个电子、氯得到6个电子,D正确。
6.(2026·南京协同体九校期中联考)CuCl2是一种可用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。将铜粉加入稀盐酸中,并持续通入空气,在Fe3+的催化作用下可生成CuCl2 (过程如图所示)。下列说法不正确的是 ( )
A.Fe3+可循环使用
B.过程Ⅰ中,Fe3+的氧化性小于Cu2+
C.过程Ⅱ中Fe2+发生氧化反应
D.该过程总反应为2Cu+O2+4H+==2Cu2++2H2O
解析:选B Fe3+与Cu反应生成的Fe2+,在O2、H+作用下可重新转化为Fe3+,则Fe3+可循环使用,A正确;过程Ⅰ中,发生反应2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+,则Fe3+的氧化性大于Cu2+,B不正确;过程Ⅱ中,Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生氧化反应,C正确;总反应中,Fe3+作催化剂,Cu、O2、H+为反应物,Cu2+和H2O为生成物,该过程总反应为2Cu+O2+4H+==2Cu2++2H2O,D正确。
7.(2026·盐城东台一中期初)已知反应:4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2。下列说法正确的是 ( )
A.CO是氧化产物
B.生成1 mol SiO2时,转移8 mol电子
C.SiH4发生还原反应
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
解析:选B 根据反应方程式,碳元素的化合价由+4价降为+2价,故CO为还原产物,A错误;根据反应方程式可知,SiH4中氢元素的化合价由-1价升为+1价,每生成1 mol SiO2时,消耗1 mol SiH4,转移8 mol电子,B正确;该反应中氢元素化合价由-1价升为+1价,故SiH4发生氧化反应,C错误;根据反应方程式可知,该反应中氢元素化合价由-1价升为+1价,C元素由+4价下降到+2价,氧化剂是CO2,SiH4是还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,D错误。
8.(2026·徐州期末)用Cl2处理碱性含氰废水的反应如下:5Cl2+2CN-+12OH-==10Cl-+N2+2C+6H2O(CN-中C元素的化合价为+2价)。下列说法正确的是 ( )
A.Cl2发生氧化反应
B.每消耗1 mol Cl2转移1 mol电子
C.CN-中碳元素被氧化,氮元素被还原
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2
解析:选D Cl2中的Cl元素化合价从0降低到-1,发生还原反应,A错误;每1 mol Cl2参与反应转移2 mol电子(每个Cl原子得1e-),B错误;CN-中C从+2升至+4(被氧化),N从-3升至0(被氧化),两者均被氧化,C错误;Cl2是氧化剂(5 mol),CN-是还原剂(2 mol),其物质的量之比为5∶2,D正确。
9.(2026·长沙市周南中学期末)已知有如下反应:
①K2Cr2O7+14HCl(浓)==2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O;②Cr+2HCl(稀)==CrCl2+H2↑;
③2KMnO4+16HCl(稀)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。下列说法正确的是 ( )
A.氧化性:K2Cr2O7>KMnO4>Cl2
B.反应③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶1
C.向金属Cr中滴入浓硝酸无明显变化,说明两者不能发生反应
D.向Cr2(SO4)3溶液中滴入酸性KMnO4溶液,可发生反应:10Cr3++6Mn+11H2O==5Cr2+6Mn2++22H+
解析:选D K2Cr2O7与浓盐酸反应中作氧化剂,KMnO4与稀盐酸反应中作氧化剂,说明KMnO4的氧化性更强,氧化性顺序应为KMnO4>K2Cr2O7>Cl2,A错误;反应③中2 mol KMnO4作为氧化剂,对应10 mol HCl被氧化(生成5 molCl2),氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5,B错误;浓硝酸可能使Cr钝化(表面形成氧化膜),并非不反应,C错误;KMnO4的氧化性强于K2Cr2O7,能将Cr3+氧化为Cr2,反应式电荷和原子均守恒,D正确。
10.(2026·宁波市九校期末联考)氮化硅(Si3N4)可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO,下列说法不正确的是 ( )
A.C是还原剂
B.氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶3
C.CO是氧化产物
D.若该反应生成氮化硅的质量是17.5 g,则生成16.8 L一氧化碳
解析:选D C在反应中由0价升至+2价,被氧化,是还原剂,A正确;N元素化合价由0价降低为-3价,发生还原反应,故N2是氧化剂,而还原剂为C,根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶6=1∶3,B正确;CO是C被氧化后的产物,属于氧化产物,C正确;根据化学计量数关系,每生成1 mol Si3N4同时生成6 mol CO,17.5 g Si3N4的物质的量为=0.125 mol,则生成0.125 mol×6=0.75 mol CO,若在标准状况下,体积为0.75 mol×22.4 L·mol-1=16.8 L,但题目未注明条件,无法确定气体体积,D错误。
11.(2026·徐州期中)探究NaClO与KI溶液反应的实验如下:实验Ⅰ:向10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液滴加5滴饱和NaClO溶液,溶液变为棕黄色,再滴加淀粉溶液,溶液变蓝。实验Ⅱ:向10 mL饱和NaClO溶液滴加5滴0.1 mol·L-1 KI溶液,溶液变为黄绿色,再滴加淀粉溶液,溶液不变蓝,久置后,溶液黄绿色消失。实验Ⅲ:向10 mL含少量淀粉溶液的饱和NaClO溶液中滴加0.1 mol·L-1 KI溶液至过量。溶液先变为黄绿色,后颜色不断加深,同时溶液局部变蓝但很快褪去。继续滴加KI溶液,蓝色褪去速度变慢,最终溶液变为蓝色,且不再褪色。已知:部分微粒在水溶液中的颜色:IO-(黄绿色)、I(无色)。下列说法正确的是 ( )
A.实验Ⅰ中反应的离子方程式:2I-+ClO-+2H+==I2+Cl-+H2O
B.实验Ⅱ中最初的主要还原产物为Cl2
C.实验Ⅲ“局部蓝色褪去”的原因可能是I2被ClO-氧化为IO-或I
D.由以上实验推断:较高浓度的NaClO溶液与KI溶液反应易生成I2
解析:选C 实验Ⅰ中NaClO溶液呈碱性,反应式中的H+不合理,正确反应应为ClO-+ 2I-+H2O==I2+ Cl-+2OH-,A错误;实验Ⅱ中黄绿色为IO-的颜色,ClO-的还原产物是Cl-而非Cl2,B错误;实验Ⅲ中I2被过量ClO-进一步氧化为IO-(黄绿色)或I(无色),导致蓝色褪去,C正确;实验Ⅱ和Ⅲ表明高浓度NaClO更易将I-氧化为高价态产物(如IO-),而非I2,D错误。
12.(2026·盐城期末)二氧化氯(ClO2)是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂。“R7法”制备二氧化氯的优点是副产品氯气经处理后可循环利用,具体制备流程如图所示。
已知:Ⅰ.3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O;Ⅱ.消毒效率=1 mol消毒剂转移的电子数÷1 mol消毒剂的质量。
下列说法错误的是 ( )
A.ClO2和Cl2的消毒效率之比为71∶27
B.反应①中氧化剂和还原剂的物质的量相等
C.物质X为盐酸和硫酸的混合物
D.反应①消耗的硫酸与反应②生成的硫酸物质的量之比为1∶2
解析:选D 氯气与热NaOH溶液反应生成氯化钠和氯酸钠,向反应后的溶液中加入H2SO4生成ClO2和Cl2,反应②中Cl2和SO2反应生成H2SO4和HCl,X为H2SO4和HCl的混合物。已知消毒效率=1 mol消毒剂转移的电子数÷1 mol消毒剂的质量,ClO2中氯元素化合价由+4价降低到-1价,消毒效率为,Cl2中氯元素化合价由0价降低到-1价,消毒效率为,消毒效率之比为∶=71∶27,故A正确;“R7法”制备二氧化氯的优点是副产品氯气经处理后可循环利用,可知氯气是反应①的产物之一,故反应①的化学方程式为2NaCl+2NaClO3+2H2SO4==2Na2SO4+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O,则氧化剂为NaClO3,还原剂为NaCl,两者物质的量相等,故B正确;反应②中Cl2和SO2反应生成H2SO4和HCl,因此反应②为Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4,物质X为盐酸和硫酸的混合物,故C正确;反应①为2NaCl+2NaClO3+2H2SO4==2Na2SO4+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O,反应②为Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4,根据反应①、②可得,当反应①生成1 mol Cl2时,消耗的硫酸为2 mol,反应②消耗1 mol Cl2时,生成的硫酸为1 mol,反应①消耗的硫酸与反应②生成的硫酸物质的量之比为2∶1,故D错误。
二、非选择题
13.(12分)高铁酸钾(K2FeO4,极易溶于水)是常见的水处理剂,其原理如图所示。
[查阅资料] 向胶体中加入电解质后,胶体因失去稳定性而发生离子的聚集以至沉淀,称为电解质对胶体的聚沉作用,简称胶体的聚沉。
请回答下列问题:
(1)K2FeO4中铁元素的化合价为 。
(2)过程①中活细菌表现了 (填“氧化”或“还原”)性,该过程的还原产物是 ;过程③属于 (填“物理”或“化学”)变化。
(3)根据上述原理分析,作水处理剂时,K2FeO4的作用有 (填两个)。
(4)制备高铁酸钾常用的反应原理为2Fe(OH)3+3KClO+4KOH==2K2FeO4+3KCl+5H2O。
①该反应中氯元素的化合价由 价变为 价;通过该反应说明:在碱性条件下,氧化性:ClO- (填“>”“=”或“<”)Fe。
②用单线桥法表示该反应电子转移的方向和数目: 。
解析:(1)K2FeO4中K为+1价,O为-2价,则铁元素的化合价为+6价。(2)过程①中K2FeO4中Fe的化合价降低,活细菌中元素化合价升高,因此活细菌表现了还原性,化合价降低得到的产物为还原产物,因此该过程的还原产物是Fe3+;过程③是胶体吸附悬浮杂质而达到净水作用,属于物理变化。(3)根据原理分析,作水处理剂时,K2FeO4作氧化剂,能消毒杀菌,得到的产物生成胶体具有净水作用,因此K2FeO4的作用有消毒杀菌、净水。(4)①该反应中氯元素的化合价由+1价变为-1价。通过该反应说明:在碱性条件下,根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:ClO->Fe。
答案:(1)+6 (2)还原 Fe3+ 物理
(3)消毒杀菌、净水 (4)①+1 -1 >
②+4KOH==2K2FeO4+3KCl+5H2O
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