第1讲 物质的组成、分类和性质
考试要点 核心素养
1.了解分子、原子、离子和原子团等概念的含义。 2.理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。 3.理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系。 4.了解胶体是一种常见的分散系,了解溶液和胶体的区别。 5.理解物理变化与化学变化的区别与联系。 1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识物质的多样性,能够对物质进行分类;能够运用物质分类的方法理解物质的性质。 2.变化观念与平衡思想:理解物理变化和化学变化的区别,明确化学变化的研究范围和遵循的规律。 3.科学态度与社会责任:对于胶体部分的学习,要注意联系生产、生活和环境问题,赞赏化学对社会发展的重大贡献,具有可持续发展意识,能对与化学有关的社会热点问题如雾霾、PM2.5等环境问题做出正确的价值判断。
一、物质的组成、分类
1.元素与物质的组成
(1)元素:具有相同核电荷数的一类原子的总称。
(2)物质:宏观上物质是由元素组成的,微观上物质是由分子、原子或离子构成的。
(3)元素与物质的关系
元素
(4)元素的存在形态
游离态:元素以单质形式存在的状态。
化合态:元素以化合物形式存在的状态。
(5)纯净物和混合物
纯净物:由同种单质或化合物组成的物质。
混合物:由几种不同的单质或化合物组成的物质。
(6)同位素和同素异形体
同位素 同素异形体
定义 ③ 同种元素形成的不同原子(核素) ④ 同种元素形成的不同单质
特征 质子数相同,中子数不同,质量数不同,同价态时⑤ 化学性质 几乎完全相同 互为同素异形体的单质其⑥ 化学性质 几乎相同而⑦ 物理性质 有很大差异
举例 如HHHClCl等 如O2和O3;金刚石和石墨及C60;白磷和红磷等,同素异形体间的转变为⑧ 化学变化
及时提醒 a.由同种元素组成的物质不一定是纯净物。如O2、O3组成的混合气体就是混合物。
b.由同种元素的不同核素构成的单质(或化合物)是纯净物,如H2和D2、H2O和D2O,由12C和13C组成的石墨也是纯净物。
c.冰水混合物、结晶水合物(如CuSO4·5H2O)属于纯净物而不是混合物;高分子化合物(如聚乙烯)属于混合物而不是纯净物。
2.物质分类
(1)交叉分类法——从不同角度对物质分类
(2)树状分类法——从不同层次对物质进行分类
a.无机物的分类标准
b.无机物质的树状分类法应用
及时提醒 六大强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HI、HBr、HClO4。
四大强碱:NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2。
c.酸、碱、盐、氧化物的含义
酸 电离出的阳离子全部是H+的化合物是酸,分为强酸与弱酸、含氧酸与无氧酸等;但能电离出H+的物质不一定是酸,如NaHSO4是一种盐
碱 电离出的阴离子全部是OH-的化合物是碱,分为强碱与弱碱、可溶性碱与难溶性碱等
盐 由金属阳离子(或铵根离子)与酸根离子构成的化合物是盐,分为可溶性盐与难溶性盐,酸式盐、碱式盐与正盐等
氧化物 由两种元素组成的化合物,其中一种是氧元素,分为金属氧化物与非金属氧化物,酸性氧化物、碱性氧化物与两性氧化物等
及时提醒 碱性氧化物一定是金属氧化物,金属氧化物不一定是碱性氧化物,如Mn2O7为酸性氧化物。酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。非金属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO、NO。
二、物质的性质与变化
1.物质的性质与变化
2.化学反应的分类
3.常见无机物之间的相应转化关系
(1)转化关系
及时提醒 物质间转化的5个常见易错点
a.S燃烧不能直接生成SO3而是生成SO2。
b.Al2O3、SiO2、Fe2O3与H2O不反应,不能直接转化为Al(OH)3、H2SiO3、Fe(OH)3。
c.NH3催化氧化不能直接生成NO2。
d.Fe与Cl2反应不能直接生成FeCl2。
e.Fe与H+、Cu2+、S、I2反应不能直接生成Fe3+。
(2)转化规律
分类 实例 离子方程式
强酸制弱酸 CH3COONa+HCl CH3COO-+H+ CH3COOH
强碱制弱碱 FeCl3+NaOH Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
强氧化剂 制弱氧化剂 Cl2+KI Cl2+2I- I2+2Cl-
强还原剂 制弱还原剂 Fe+CuSO4 Cu2++Fe Cu+Fe2+
易溶制难溶 Na2SO4+BaCl2 Ba2++S BaSO4↓
三、分散系
1.分散系
(1)定义:把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系。
(2)分类
把分散系分为溶液、胶体和浊液的标准是分散质粒子直径的大小。可用如下方式直观地表示:
(3)理清三种分散系的差异
溶液 胶体 浊液
分散质粒子直径大小 小于1 nm 1~100 nm 大于100 nm
分散质粒子 单个小分子或离子 高分子或多分子集合体 巨大数目分子集合体
性 质 外观 均一、透明 均一 不均一、不透明
稳定性 稳定 较稳定 不稳定
能否透 过滤纸 能 能 不能
能否透过 半透膜 能 不能 不能
鉴别 没有 丁达尔效应 有 丁达尔效应 静置分层或沉淀
实例 食盐水、蔗糖溶液 Fe(OH)3胶体 泥水
2.胶体
(1)胶体的分类
按分 散剂 状态 气溶胶 雾、云、烟等
液溶胶 Fe(OH)3胶体、蛋白质溶液等
固溶胶 烟水晶、有色玻璃等
按分 散质 粒子胶体 分散质粒子是很多小分子或离子的集合体,如Fe(OH)3胶体
分子胶体 分散质粒子是高分子化合物,如淀粉溶液
(2)胶体性质及应用
丁达尔 效应 可见光束通过胶体时,会出现 一条光亮的“通路” 的现象(应用:鉴别溶液和胶体)
聚沉 胶体粒子聚集成较大颗粒,形成沉淀从分散剂里析出的过程。使胶体聚沉的方法:加入 电解质 ;加入与胶粒 带相反电荷 的胶体;加热或搅拌(应用:三角洲的形成;明矾、铁盐溶液净水;盐卤制豆腐)
电泳 在电场作用下,胶体粒子在分散剂中做定向移动的现象(应用:工厂静电除尘)
渗析 胶体粒子 不能 透过半透膜,而溶液中的溶质可以透过半透膜的现象(应用:除去胶体中的电解质)
(3)Fe(OH)3胶体的制备
a.图示
b.方法:向沸水中逐滴滴入 FeCl3饱和溶液 ,煮沸至液体呈 红褐色 ,停止加热,即制得Fe(OH)3胶体。
c.原理:反应方程式为 FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl 。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)胆矾(CuSO4·5H2O)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]属于混合物 ( )
(2)纯碱属于碱、甘油属于油脂 ( )
(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物 ( )
(4)盐一定由金属离子和酸根离子组成 ( )
(5)蓝色的硫酸铜晶体变为白色的无水硫酸铜粉末属于物理变化 ( )
(6)煤的气化、煤的液化、煤的干馏都是物理变化 ( )
(7)臭氧变成氧气是物理变化 ( )
(8)有化学键断裂的变化一定是化学变化 ( )
(9)16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA ( )
(10)丁达尔效应是胶体与溶液的本质区别 ( )
(11)胶体与溶液都可以通过滤纸、半透膜和分子筛 ( )
(12)“血液透析”利用了胶体的性质 ( )
答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)√
2.有下列物质,用序号填空。
①氧气 ②二氧化碳 ③臭氧(O3) ④盐酸 ⑤铁 ⑥碳酸钠 ⑦空气 ⑧氢氧化钠 ⑨冰水混合物 ⑩乙醇 二甲醚
(1)由分子直接构成的纯净物有 。
(2)由原子直接构成的纯净物有 。
(3)由离子直接构成的纯净物有 。
(4)互为同素异形体的是 。
(5)属于单质的有 。
(6)属于化合物的有 。
(7)属于混合物的有 。
(8)互为同分异构体的是 。
答案 (1)①②③⑨⑩ (2)⑤ (3)⑥⑧ (4)①③ (5)①③⑤ (6)②⑥⑧⑨⑩ (7)④⑦ (8)⑩
考点一 物质的组成、分类
题组一 物质的组成
1.科学家预言的T-碳(四个碳原子构成的正四面体分别取代金刚石结构中所有碳原子)最近在实验室成功合成。T-碳属于 ( )
A.混合物 B.化合物
C.氧化物 D.单质
答案 D 题给物质是只由一种元素组成的纯净物,因此属于单质。
2.(2020江苏南通第一次调研)化妆品中添加甘油可以起到保湿作用。甘油中一定含有的元素有 ( )
A.氯 B.氧 C.硫 D.磷
答案 B 甘油具有保湿作用,能与水形成氢键,故一定含有氧元素,B项正确。
名师提醒
纯净物和混合物的区别
纯净物 混合物
有固定的组成和结构 无固定的组成和结构
有固定的熔沸点 无固定的熔沸点
保持一种物质的性质 保持原有物质各自的性质
常见混合物:石油、煤、漂白粉、碱石灰、福尔马林、天然气、水煤气、铝热剂、氨水、氯水、王水等。
题组二 物质分类标准
3.古“丝绸之路”我国商人运出的货物有①丝绸,②茶叶,③白糖,④瓷器,⑤纸张,⑥植物油,⑦明矾,⑧金、银、铜器等。下列说法正确的是 ( )
A.④、⑦、⑧的主要成分都属于盐类
B.①、③、⑤、⑥的主要成分都属于高分子化合物
C.①、②、⑤、⑥的主要成分都属于蛋白质
D.①、②、③、⑤、⑥的主要成分都属于有机物
答案 D A项,金、银、铜器属于金属材料,其主要成分不属于盐类;B项,白糖、植物油的主要成分都不属于高分子化合物;C项,茶叶、纸张的主要成分是纤维素,属于糖类,植物油属于油脂;D项,丝绸、茶叶、白糖、纸张、植物油的主要成分都属于有机物。
4.(2020河北石家庄模拟)分类法是一种简单易行的科学方法,某同学用下表所示的形式对所学知识进行分类,其中甲与乙、丙、丁是包含关系。
甲 乙、丙、丁
① 常见干燥剂 浓硫酸、石灰石、碱石灰
② 常见合金 不锈钢、青铜、生铁
③ 腐蚀品 浓硫酸、烧碱、硝酸
④ 碱性氧化物 过氧化钠、氧化镁、氧化铁
⑤ 弱电解质 醋酸、一水合氨、水
其中正确的组合是 ( )
A.①② B.③④⑤ C.②③⑤ D.①④⑤
答案 C 石灰石不能用作干燥剂,故①错误;不锈钢、青铜、生铁都是合金,故②正确;浓硫酸、烧碱和硝酸都具有很强的腐蚀性,故③正确;过氧化钠不属于碱性氧化物,故④错误;醋酸、一水合氨、水都属于弱电解质,故⑤正确。
5.下列组合正确的是 ( )
选项 强电解质 弱电解质 酸性氧化物 碱性氧化物
A Ca(OH)2 乙醇 N2O3 Na2O
B CaSO4 HClO Mn2O7 CaO
C NaHCO3 氨水 SO2 Al2O3
D HCl HF CO2 Na2O2
答案 B 乙醇是非电解质,A错误。氨水是混合物,既不是电解质也不是非电解质;氧化铝是两性氧化物,C错误。Na2O2不是碱性氧化物,因为其与水反应除生成了氢氧化钠,还生成了氧气,D错误。
题组三 物质的分类与传统文化
6.(2020江西抚州质检)化学与环境、材料、能源等关系密切。下列说法正确的是 ( )
A.焚烧废旧塑料以防止“白色污染”
B.大量CO2的排放会导致酸雨的形成
C.积极开发风力、太阳能发电,改善能源结构
D.水晶、钻石、红宝石等装饰品的主要成分都是硅酸盐
答案 C 焚烧废旧塑料会产生有毒气体,污染环境,故A错误;CO2是大气的组成成分,大量CO2的排放会加剧温室效应,故B错误;水晶的主要成分是SiO2,钻石的主要成分是C,红宝石的主要成分是Al2O3,以上各物质的主要成分都不是硅酸盐,故D错误。
7.(2020江苏苏州月考)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
答案 A A项,氧化铁为红色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,故错误。
考点二 物质的性质与变化
题组一 物理变化、化学变化的判断
1.化学与生活密切相关,下列过程不属于化学反应的是 ( )
A B C D
酸性重铬酸钾用于检测酒精 铝粉与强碱溶液反应放热 植物油在空气中变质,产生哈喇味儿 海水经风吹日晒获得粗盐
答案 D 酸性重铬酸钾用于检测酒精,其原理是酸性重铬酸钾氧化酒精,自身被还原,是化学变化,A错误;铝粉与强碱反应是化学变化,B错误;植物油在空气中变质是植物油被空气氧化了,C错误;海水经风吹日晒获得粗盐是海水中的水蒸发,溶质结晶,是物理变化,D正确。
2.(2020江苏四市模拟)化学为人类的生产、生活提供了物质保证。下列工业生产原理不属于化学变化的是 ( )
A.还原法冶炼生铁
B.分馏法提炼汽油
C.接触法制取硫酸
D.发酵法生产香醋
答案 B 分馏法提炼汽油利用了物质的沸点不同,没有新物质生成,不属于化学变化,B项正确。
名师总结
常见的物理变化和化学变化
物理变化 化学变化
三馏 分馏、蒸馏 干馏
四色 焰色反应 显色反应、颜色反应、指示剂变色反应
五解 潮解 分解、电解、水解、裂解
十八化(华) 熔化、汽化、液化、升华 氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、煤的气化、煤的液化、皂化、歧化、卤化、硝化、酯化、裂化
题组二 物质的性质及应用
3.(2019课标Ⅲ,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是 ( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
答案 C 高纯硅是良好的半导体材料,A项正确;铝合金强度高、塑性好、耐腐蚀,B项正确;活性炭具有吸附作用,不能杀菌,C项错误;碘的酒精溶液可以杀菌消毒,D项正确。
4.(2020江苏南京期末)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Mg(OH)2具有碱性,可用于制胃酸中和剂
B.H2O2是无色液体,可用作消毒剂
C.FeCl3具有氧化性,可用作净水剂
D.液氨具有碱性,可用作制冷剂
答案 A Mg(OH)2具有弱碱性,能与胃酸反应生成氯化镁和水,并且无毒,所以Mg(OH)2可用于制胃酸中和剂,A项正确;H2O2具有氧化性,可用作消毒剂,B项错误;FeCl3水解生成 Fe(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮物形成沉淀,达到净水目的,C项错误;液氨汽化时吸热,使环境温度降低,所以液氨可用作制冷剂,D项错误。
5.(2020江苏七市第二次调研)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.硫酸铁易溶于水,可用作净水剂
B.次氯酸具有弱酸性,可用作漂白剂
C.氧化钙能与水反应,可用作食品干燥剂
D.晶体硅熔点高,可用作半导体材料
答案 C 硫酸铁中的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,可用作净水剂,A项错误;HClO具有氧化性,可用作漂白剂,B项错误;CaO能与水反应,所以能用作食品干燥剂,C项正确;晶体硅有单向导电性,可用作半导体材料,D项错误。
题组三 物质的转化
6.(2020江苏七市第三次调研)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.S SO2 CaSO3
B.Si SiO2 SiCl4
C.Cu Cu(OH)2 Cu2O
D.
答案 A S点燃生成SO2,SO2和Ca(OH)2反应生成CaSO3和水,A项正确;SiO2和盐酸不反应,B项错误;铜和NaOH溶液不反应,C项错误;卤代烃水解的条件是NaOH的水溶液,D项错误。
7.(2020江苏无锡期末)在给定条件下,下列选项所示的转化关系均能实现的是 ( )
A.HClO Cl2 SiCl4
B.NH3 NO HNO3
C.FeS2SO3 H2SO4
D.MgCl2·6H2O 无水MgCl2 Mg
答案 B HClO见光易分解,但是分解产生的是O2,A项错误;NH3催化氧化得到NO,NO和O2、H2O反应可以得到HNO3,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O 4HNO3,B项正确;FeS2在空气中加热得到的是SO2,C项错误;MgCl2·6H2O若直接加热会因Mg2+的水解而生成Mg(OH)2,D项错误。
考点三 分散系 胶体
题组一 三种分散系的比较
1.FeCl3溶液、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)3浊液是三种重要的分散系,下列叙述中不正确的是 ( )
A.Fe(OH)3胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子的直径在1~100 nm之间
B.分别用一束光透过三种分散系,只有Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应
C.三种分散系的颜色都相同,且均能与盐酸反应,具有吸附性
D.三种分散系的分散质均属于电解质
答案 C 胶体中的胶粒具有吸附性,而溶液和浊液中的分散质不具有吸附性。
2.500 mL 2 mol·L-1 FeCl3溶液和500 mL 2 mol·L-1明矾溶液分别滴入沸水中,加热制成甲、乙两种分散系,经测定,甲分散系中分散质的粒子直径大小在1~100 nm之间,乙分散系中分散质的粒子直径大小在10-9~10-7 m之间。下列关于甲、乙分散系的判断合理的是 ( )
A.在暗室里用一束明亮的强光照射甲、乙,发现甲有丁达尔效应,乙没有丁达尔效应
B.向甲、乙中分别滴加过量的氢氧化钠溶液,现象都是“先沉淀,后溶解”
C.向甲、乙中分别滴加过量的氢碘酸,最终现象分别是深褐色溶液、无色溶液
D.蒸干、灼烧FeCl3溶液和明矾溶液会得到对应的固体盐
答案 C 由题意可知,甲、乙分散系都是胶体,A项错误;氢氧化铝能溶于氢氧化钠溶液,而氢氧化铁不溶,B项错误;FeCl3中的Fe3+能氧化I-生成I2,I2溶于水呈深褐色,C项正确;蒸干、灼烧氯化铁溶液得到氧化铁固体,蒸干、灼烧明矾溶液得到KAl(SO4)2固体,D项错误。
题组二 胶体的性质及应用
3.PM2.5是雾霾天的罪魁祸首,PM2.5是指直径小于或等于2.5 μm的颗粒物。下列说法正确的是 ( )
A.雾霾不一定属于胶体
B.鉴别蛋白质溶液和葡萄糖溶液,可利用丁达尔效应
C.除去淀粉溶液中的NaCl,可用过滤的方法
D.碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]可作净水剂
答案 C 胶体是分散质粒子直径在1~100 nm之间的分散系,而PM2.5是指直径小于或等于2.5 μm的颗粒物,显然雾霾不一定属于胶体,A项正确;蛋白质溶液属于胶体,胶体会产生丁达尔效应,B项正确;胶体和溶液都能透过滤纸,C项错误;碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]溶于水可电离产生Al3+,Al3+水解可生成Al(OH)3胶体,Al(OH)3胶体可吸附并沉降水中的悬浮杂质,从而起到净水作用,D项正确。
4.关于胶体的性质与应用,相关说法错误的是 ( )
A.明矾净水是利用胶体的吸附性
B.胶体区别于其他分散系的本质特征是有丁达尔效应
C.胶粒不能透过半透膜,血液透析利用半透膜将有害物质移出体外
D.静电除尘器除去空气或工厂废气中的飘尘,是利用胶体粒子的带电性
答案 B 胶体区别于其他分散系的本质特征是粒子直径不同,故B错误。
1.(2020江苏单科,1,2分)打赢蓝天保卫战,提高空气质量。下列物质不属于空气污染物的是 ( )
A.PM2.5 B.O2
C.SO2 D.NO
答案 B A项,PM2.5为细颗粒物,对人体有伤害性;B项,O2不属于污染物;C项,SO2是空气污染物;D项,NO是空气污染物;故选B。
2.(2019江苏单科,1,2分)糖类是人体所需的重要营养物质。淀粉分子中不含的元素是 ( )
A.氢 B.碳
C.氮 D.氧
答案 C 糖类是由C、H、O元素组成的一类有机化合物,淀粉中不含氮元素,答案为C。
3.(2019江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
答案 B A项,加热条件下,铁与氯气反应只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,错误。
一、单项选择题
1.下列说法正确的是 ( )
A.绿矾、苛性钠、小苏打都是盐
B.生铁、水玻璃、冰水混合物都是混合物
C.Fe3O4、Cu2O、HClO、ClO2都是氧化物
D.HNO3、CH3COOH、HI都是酸
答案 D A项,绿矾属于盐类,苛性钠属于碱类,小苏打属于盐类,故错误;B项,生铁指的是铁碳合金,属于混合物,水玻璃主要成分为Na2SiO3,属于混合物,冰水指的是水,为纯净物,故错误;C项,Fe3O4、Cu2O、ClO2都是氧化物,HClO属于酸,故错误;D项,HNO3、CH3COOH、HI均为电离时生成的阳离子全部是H+的化合物,都属于酸,故正确。
2.某同学要在奥运五连环中填入物质,使相连物质间能发生反应,不相连物质间不能发生反应。你认为“五连环”中有空缺的一环应填入的物质是 ( )
A.硫酸 B.氧气 C.二氧化碳 D.氧化钙
答案 C 据题意可知应填入的物质既能与NaOH溶液反应,又能与C反应,但不能与Fe、稀盐酸反应,故应选择二氧化碳。
3.(2020山东等级考模拟)化学与生活密切相关,下列说法错误的是 ( )
A.乙醇汽油可以减少尾气污染
B.化妆品中添加甘油可以起到保湿作用
C.有机高分子聚合物不能用于导电材料
D.葡萄与浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土放在一起可以保鲜
答案 C A项,车用乙醇汽油含氧量高,能使燃料燃烧得更加充分,可降低CO排放量,正确;B项,甘油有吸湿性,添加到化妆品中有保湿作用,正确;C项,某些有机高分子聚合物可以作导电材料,如聚乙炔,错误;D项,葡萄在成熟过程中会释放出乙烯,高锰酸钾溶液可吸收乙烯,防止水果过度成熟或提早成熟,从而达到保鲜的目的,正确。
4.(2021江苏南通启东中学期初)中国在探索太空,开发深海,建设高铁、桥梁、码头,5G技术等方面取得了举世瞩目的成就,它们都与化学有着密切联系,下列说法正确的是 ( )
A.中国天眼的“眼眶”是钢铁结成的圈梁,属于新型无机非金属材料
B.为打造生态文明建设,我国近年来大力发展核电、光电、风电、水电,电能属于一次能源
C.我国5G网络使用的光缆的主要成分是二氧化硅
D.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷的主要成分是硅酸盐
答案 C 中国天眼的“眼眶”是钢铁结成的圈梁,钢铁属于金属材料,不是新型无机非金属材料,A项错误;电能不是一次能源,属于二次能源,B项错误;二氧化硅具有良好的光学特性,是制造光缆的主要原料,C项正确;高温结构陶瓷有氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷等,D项错误。
5.中国不少古诗词清晰地描绘了当时人民的生活和社会的发展,如刘禹锡的《浪淘沙》:“日照澄洲江雾开,淘金女伴满江隈。美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来。”下列有关本诗中蕴含的化学知识正确的是 ( )
A.“沙中浪底来”指的是金的氧化物
B.淘金原理与化学上的萃取一致
C.雾的分散质粒子直径范围是10-9~10-7cm
D.由沙子到计算机芯片发生了还原反应
答案 D “沙中浪底来”指的是金的单质,故A错误;金的密度较大,且金不溶于水,因此淘金原理与萃取原理不同,故B错误;雾的分散质粒子直径范围是10-9~10-7 m,故C错误;由沙子(主要成分为SiO2)到计算机芯片,Si元素化合价降低,发生了还原反应,故D正确。
6.下列有关水处理方法不正确的是 ( )
A.用生石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸
B.用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg+等重金属离子
D.用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨
答案 C 生石灰、碳酸钠都呈碱性,能与酸反应,故可用于处理废水中的酸,A正确;铝盐、铁盐都能水解生成对应的氢氧化物胶体,疏松多孔,具有吸附性,可吸附水中的悬浮物,B正确;氯气可用于水的杀菌、消毒,对重金属离子没有作用,可以加入硫化物使重金属离子生成硫化物沉淀来处理重金属,C错误;烧碱可与铵根离子反应产生氨气,D正确。
7.下列生活中的做法没有利用物质化学性质的是 ( )
A.葡萄酒中添加二氧化硫
B.鲜花店的老板用浸泡了高锰酸钾的硅土延长鲜花的保存期
C.用双氧水漂洗衣服上的污渍
D.夏天超市用干冰给物质降温
答案 D 干冰为固体二氧化碳,受热后直接汽化,吸收周围的热量达到降低温度的效果,这种做法利用了物质的物理性质,D项符合题意。
8.(2020江苏高考全真模拟)下列有关物质性质的叙述错误的是 ( )
A.将过量氨气通入CuSO4溶液中可得深蓝色溶液
B.蛋白质溶于水所得分散系可产生丁达尔效应
C.硅酸钠溶液与稀盐酸反应可生成硅酸胶体
D.过量铁粉在氯气中燃烧可生成氯化亚铁
答案 D 将过量氨气通入CuSO4溶液中发生反应:2NH3+2H2O+Cu2+ Cu(OH)2↓+2N,Cu(OH)2+4NH3 Cu(NH3+2OH-,Cu(NH3在水溶液中呈深蓝色,A项正确;蛋白质属于高分子有机物,分子直径在1~100 nm之间,蛋白质的水溶液属于胶体,可产生丁达尔效应,B项正确;在硅酸钠溶液中逐滴加入稀盐酸,边滴边振荡,可得到硅酸胶体:Na2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl,C项正确;铁粉在氯气中燃烧只生成氯化铁:2Fe+3Cl2 2FeCl3,D项错误。
9.下列物质的分类正确的是 ( )
选项 碱 酸 盐 碱性氧化物 酸性氧化物
A Na2CO3 H2SO4 NaOH SO2 CO2
B NaOH HCl NaCl Na2O NO
C KOH HNO3 CaCO3 CaO Mn2O7
D NaOH HCl CaF2 Na2O2 SO2
答案 C A项,Na2CO3属于盐,NaOH属于碱,SO2属于酸性氧化物,错误;B项,NO属于不成盐氧化物,错误;D项,Na2O2不是碱性氧化物,错误。
10.下列过程均有沉淀生成,其中属于化学变化的是 ( )
A.向蛋白质溶液中加入浓氯化铵溶液
B.两种不同品牌的墨水混合
C.向饱和BaSO4溶液中加入浓BaCl2溶液
D.向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体
答案 D 蛋白质溶液中加入浓氯化铵溶液,蛋白质析出,再加水会溶解,发生的是盐析,不是化学变化,故A错误;两种胶粒带有相反电荷的胶体混合时,胶体能发生聚沉,墨水是胶体,所以不同品牌的墨水混合时,很可能发生胶体的聚沉,属于物理变化,故B错误;向饱和BaSO4溶液中加入浓BaCl2溶液,Qc=c(Ba2+)·c(S)>Ksp(BaSO4),会析出沉淀,过程中只有化学键形成,属于物理变化过程,故C错误;向饱和Na2CO3溶液中通入CO2气体,CO2、H2O、Na2CO3反应生成NaHCO3,过程中生成新的物质,属于化学变化,故D正确。
11.(2020江苏四市模拟)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.NH3具有还原性,可用作制冷剂
B.SO2具有氧化性,可用来漂白纸张
C.FeCl3溶液具有酸性,可用来蚀刻铜制品
D.Al(OH)3具有弱碱性,可用作胃酸中和剂
答案 D 氨气容易液化,液氨汽化时吸收大量的热,所以可以用作制冷剂,与其还原性无关,A项错误;SO2具有漂白性,可用来漂白纸张,与其氧化性无关,B项错误;Fe3+具有强氧化性,可以氧化铜单质,所以FeCl3溶液可以用来蚀刻铜制品,与其具有酸性无关,C项错误;Al(OH)3具有弱碱性,可以与胃酸反应,所以可以用作胃酸中和剂,D项正确。
12.(2020江苏四市教学情况调查)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.Na(s) Na2O2(s) Na2CO3(s)
B.Fe3O4(s) Fe(s) FeCl2(s)
C.SiO2(s) SiCl4(g) Si(s)
D.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
答案 A Na在氧气中燃烧生成Na2O2,Na2O2与CO2反应生成Na2CO3,能实现转化,A项正确;Fe在Cl2中燃烧,反应生成FeCl3,不能生成FeCl2,B项错误;SiO2与盐酸不反应,C项错误;S在氧气中燃烧生成SO2,不能得到SO3,D项错误。
13.(2020江苏扬州调研)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是 ( )
A.N2(g) NO(g)NO2(g)
B.SiO2(s) SiCl4(s)Si(s)
C.Al2O3(s) NaAlO2(aq) Al(OH)3(s)
D.FeO(s) Fe(NO3)3(aq) Fe(s)
答案 C N2与O2需在放电条件下才能生成NO,A项错误;SiO2与HCl不反应,B项错误;Al2O3与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2O,NaAlO2溶液中通入过量CO2生成Al(OH)3和NaHCO3,C项正确;Fe(NO3)3与Cu反应生成Fe(NO3)2和Cu(NO3)2,D项错误。
14.(2020江苏南京、盐城二模)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Al2O3具有两性,可用作耐高温材料
B.FeCl3溶液呈酸性,可用于腐蚀电路板上的Cu
C.Na2O2能吸收CO2产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
D.FeS难溶于水,可用于除去废水中的Cu2+
答案 C Al2O3可作耐高温材料,是因为其熔点高,与其具有两性无关,A项错误;腐蚀电路板时Fe3+和Cu能够发生氧化还原反应,是利用FeCl3的氧化性,与FeCl3溶液呈酸性无关,B项错误;Na2O2和CO2可发生化学反应:2Na2O2+2CO2 O2↑+2Na2CO3,故Na2O2可用作呼吸面具供氧剂,C项正确;Ksp(FeS)>Ksp(CuS),可发生沉淀转化,因此可用FeS除去废水中的Cu2+,D项错误。
15.在抗击新冠肺炎的过程中,大量防护和消毒用品投入使用。下列有关说法正确的是 ( )
A.二氧化氯泡腾片和酒精均可杀灭新型冠状病毒,二者的消毒原理相同
B.聚丙烯和聚四氟乙烯为生产防护服的主要原料,二者均属于有机高分子材料
C.真丝织品和棉纺织品可代替无纺布生产防护口罩,二者均可防止病毒渗透
D.保持空气湿度和适当降温均可防止病毒滋生
答案 B A项,二氧化氯具有强氧化性,能够将病毒氧化变质而失去生理活性,因而具有杀菌、消毒作用,而酒精则是由于其能使病毒蛋白质脱水发生变性,因此二者的消毒原理不相同,错误;B项,聚丙烯和聚四氟乙烯都是高聚物,均属于有机高分子材料,正确;C项,真丝织品和棉纺织品的空隙大,不能阻止病毒渗透,因此不能代替无纺布生产防护口罩,错误;D项,保持空气湿度和适当降温不能阻止病毒滋生,错误。
二、非选择题
16.某课外活动小组进行Fe(OH)3胶体的制备实验并检验其性质。
(1)现有甲、乙、丙三名同学进行Fe(OH)3胶体的制备。
①甲同学的操作是取一小烧杯,加入25 mL蒸馏水,加热至沸腾,向沸水中逐滴加入1~2 mL FeCl3饱和溶液,继续煮沸至混合液呈红褐色,停止加热。
②乙直接加热饱和FeCl3溶液。
③丙向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,为了使反应进行充分,煮沸10 min。
你认为哪位同学的制备方法更合理: ,可以利用胶体的什么性质来证明有Fe(OH)3胶体生成 。
(2)Fe(OH)3胶体区别于FeCl3溶液最本质的特征是 。
A.Fe(OH)3胶体粒子的直径在1~100 nm之间
B.Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应
C.Fe(OH)3胶体是均一的分散系
D.Fe(OH)3胶体的分散质能透过滤纸
(3)提纯所制Fe(OH)3胶体常用的方法是 ,若向Fe(OH)3胶体中滴入稀硫酸直到过量,描述此过程的实验现象 。
答案 (1)甲同学 丁达尔效应 (2)A (3)渗析法 硫酸少量时,有红褐色沉淀生成,硫酸过量时,沉淀溶解,溶液变成棕黄色
解析 (1)②乙直接加热饱和FeCl3溶液会促进氯化铁水解,且加热促进HCl挥发,导致溶液产生沉淀现象;③煮沸10 min会产生沉淀。
17.按要求回答下列问题。
(1)下列是某同学对有关物质进行分类的列表:
碱 酸 盐 碱性 氧化物 酸性 氧化物
第一组 Na2CO3 H2SO4 NaHCO3 CaO CO2
第二组 NaOH HCl NaCl Na2O CO
第三组 NaOH CH3COOH CaF2 Al2O3 SO2
每组分类均有错误,其中错误的物质分别是 (填化学式,下同)、 、 。
(2)胶体和溶液的本质区别是 ;鉴别胶体和溶液所采用的方法是观察是否能发生 。
(3)分析下列3个反应,按要求填写相关量。
①反应2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑中,每消耗1 mol Na2O2生成 g O2;
②反应2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑中,每消耗168 g NaHCO3,生成标准状况下 L CO2;
③反应Cl2+H2OHCl+HClO中,每消耗标准状况下22.4 L Cl2,转移 mol电子。
(4)在一个密闭容器中放入M、N、Q、P四种物质,在一定条件下发生化学反应,一段时间后,测得有关数据如下表:
物质 M N Q P
反应前质量/g 50 1 3 12
反应后质量/g x 26 3 30
①该反应的基本反应类型是 反应;
②物质Q在反应中起的作用可能是 。
答案 (1)Na2CO3 CO Al2O3
(2)胶体粒子直径在1~100 nm之间 丁达尔效应
(3)①16 ②22.4 ③1
(4)①分解 ②催化作用
解析 (1)Na2CO3属于盐;CO不属于酸性氧化物;Al2O3属于两性氧化物。
(4)由于N的质量和P的质量均增大,Q的质量不变,故M的质量应减小,所以N、P均为生成物,M为反应物,Q可能为催化剂,该反应为分解反应。
18.(2020安徽淮北模拟)对于数以千万计的化学物质和化学反应,分类法的作用几乎是无可替代的。下图为一“链状连环”图案,图中相连的两种物质均可归为一类,相交部分从左到右A、B、C、D为其相应的分类依据代号。
请回答下列问题:
(1)请将分类依据代号填入相应的横线上。
两种物质都是非电解质 ;
两种物质都是钠的化合物 ;
两种物质都是氧化物 ;
两种物质都是盐 。
(2)用洁净的烧杯取少量蒸馏水,用酒精灯加热至沸腾,向烧杯中逐滴加入1 mol·L-1的如图中一种化合物的饱和溶液,可制得一种红褐色胶体。
①反应的化学方程式为 。
②如何用较简单的方法判断胶体是否制备成功 。
③向该胶体中逐滴加入稀盐酸,会出现一系列变化:先出现红褐色沉淀,原因是 ;随后红褐色沉淀溶解,此反应的离子方程式是 。
答案 (1)A C B D
(2)①FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
②若该分散系能产生丁达尔效应,则制备成功,否则不成功
③电解质溶液稀盐酸能使Fe(OH)3胶体发生聚沉,产生Fe(OH)3沉淀 Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
解析 (2)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中可制得Fe(OH)3胶体。少量稀盐酸可使Fe(OH)3胶体发生聚沉,产生Fe(OH)3沉淀,当稀盐酸的量较多时,Fe(OH)3沉淀与HCl发生中和反应而溶解,离子方程式为Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O。
22(共59张PPT)
专题二 化学物质及其变化
第1讲 物质的组成、分类和性质
一、物质的组成、分类
必备知识 · 整合
1.元素与物质的组成
(1)元素:具有相同核电荷数的一类原子的总称。
(2)物质:宏观上物质是由元素组成的,微观上物质是由分子、原子或离子构成的。
(3)元素与物质的关系
元素
(4)元素的存在形态
游离态:元素以单质形式存在的状态。
化合态:元素以化合物形式存在的状态。
混合物:由几种不同的单质或化合物组成的物质。
(5)纯净物和混合物
纯净物:由同种单质或化合物组成的物质。
(6)同位素和同素异形体
同位素 同素异形体
定义 同种元素形成的不同原子(核素) 同种元素形成的不同单质
特征 质子数相同,中子数不同,质量数不同,同价态时 化学性质 几乎完全相同 互为同素异形体的单质其 化学性质 几乎相同而 物理性质 有很大差异
举例 如 H H H Cl Cl等 如O2和O3;金刚石和石墨及C60;白磷和红磷等,同素异形体间的转变为 化学变化
及时提醒 a.由同种元素组成的物质不一定是纯净物。如O2、O3组成的混
合气体就是混合物。
b.由同种元素的不同核素构成的单质(或化合物)是纯净物,如H2和D2、H2O和
D2O,由12C和13C组成的石墨也是纯净物。
c.冰水混合物、结晶水合物(如CuSO4·5H2O)属于纯净物而不是混合物;高分
子化合物(如聚乙烯 )属于混合物而不是纯净物。
2.物质分类
(1)交叉分类法——从不同角度对物质分类
(2)树状分类法——从不同层次对物质进行分类
a.无机物的分类标准
b.无机物质的树状分类法应用
及时提醒 六大强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HI、HBr、HClO4。
四大强碱:NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2。
c.酸、碱、盐、氧化物的含义
酸 电离出的阳离子全部是H+的化合物是酸,分为强酸与弱酸、含氧酸与无氧酸等;但能电离出H+的物质不一定是酸,如NaHSO4是一种盐
碱 电离出的阴离子全部是OH-的化合物是碱,分为强碱与弱碱、可溶性碱与难溶性碱等
盐 由金属阳离子(或铵根离子)与酸根离子构成的化合物是盐,分为可溶性盐与难溶性盐,酸式盐、碱式盐与正盐等
氧化物 由两种元素组成的化合物,其中一种是氧元素,分为金属氧化物与非金属氧化物,酸性氧化物、碱性氧化物与两性氧化物等
及时提醒 碱性氧化物一定是金属氧化物,金属氧化物不一定是碱性氧化物,
如Mn2O7为酸性氧化物。酸性氧化物不一定是非金属氧化物,如Mn2O7。非金
属氧化物不一定是酸性氧化物,如CO、NO。
二、物质的性质与变化
1.物质的性质与变化
2.化学反应的分类
3.常见无机物之间的相应转化关系
(1)转化关系
及时提醒 物质间转化的5个常见易错点
a.S燃烧不能直接生成SO3而是生成SO2。
b.Al2O3、SiO2、Fe2O3与H2O不反应,不能直接转化为Al(OH)3、H2SiO3、Fe
(OH)3。
c.NH3催化氧化不能直接生成NO2。
d.Fe与Cl2反应不能直接生成FeCl2。
e.Fe与H+、Cu2+、S、I2反应不能直接生成Fe3+。
分类 实例 离子方程式
强酸制弱酸 CH3COONa+HCl CH3COO-+H+ CH3COOH
强碱制弱碱 FeCl3+NaOH Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
强氧化剂制弱氧化剂 Cl2+KI Cl2+2I- I2+2Cl-
强还原剂制弱还原剂 Fe+CuSO4 Cu2++Fe Cu+Fe2+
易溶制难溶 Na2SO4+BaCl2 Ba2++S BaSO4↓
(2)转化规律
三、分散系
1.分散系
(1)定义:把一种(或多种)物质分散在另一种(或多种)物质中所得到的体系。
(2)分类
把分散系分为溶液、胶体和浊液的标准是分散质粒子直径的大小。可用如
下方式直观地表示:
(3)理清三种分散系的差异
溶液 胶体 浊液
分散质粒子直径大小
小于1 nm 1~100 nm 大于100 nm
分散质粒子
单个小分子或离子 高分子或多分子集合体 巨大数目分子集合体
性 质 外观 均一、透明 均一 不均一、不透明
稳定性 稳定 较稳定 不稳定
能否透过滤纸 能 能 不能
能否透过半透膜 能 不能 不能
鉴别
没有 丁达尔效应 有 丁达尔效应 静置分层或沉淀
实例
食盐水、蔗糖溶液 Fe(OH)3胶体 泥水
2.胶体
(1)胶体的分类
按分 散剂 状态 气溶胶 雾、云、烟等
液溶胶 Fe(OH)3胶体、蛋白质溶液等
固溶胶 烟水晶、有色玻璃等
按分 散质 粒子胶体 分散质粒子是很多小分子或离子的集合体,如Fe(OH)3胶体
分子胶体 分散质粒子是高分子化合物,如淀粉溶液
(2)胶体性质及应用
丁达尔 效应 可见光束通过胶体时,会出现 一条光亮的“通路” 的现象(应用:鉴别溶液和胶体)
聚沉 胶体粒子聚集成较大颗粒,形成沉淀从分散剂里析出的过程。使胶体聚沉的方法:加入 电解质 ;加入与胶粒 带相反电荷 的胶体;加热或搅拌(应用:三角洲的形成;明矾、铁盐溶液净水;盐卤制豆腐)
电泳 在电场作用下,胶体粒子在分散剂中做定向移动的现象(应用:工厂静电除尘)
渗析 胶体粒子 不能 透过半透膜,而溶液中的溶质可以透过半透膜的现象(应用:除去胶体中的电解质)
(3)Fe(OH)3胶体的制备
a.图示
b.方法:向沸水中逐滴滴入 FeCl3饱和溶液 ,煮沸至液体呈 红褐色 ,停
止加热,即制得Fe(OH)3胶体。
c.原理:反应方程式为 FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl 。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)胆矾(CuSO4·5H2O)、明矾[KAl(SO4)2·12H2O]属于混合物 ( )
(2)纯碱属于碱、甘油属于油脂 ( )
(3)SiO2既能和NaOH溶液反应又能和氢氟酸反应,所以是两性氧化物 ( )
(4)盐一定由金属离子和酸根离子组成 ( )
(5)蓝色的硫酸铜晶体变为白色的无水硫酸铜粉末属于物理变化 ( )
(6)煤的气化、煤的液化、煤的干馏都是物理变化 ( )
(7)臭氧变成氧气是物理变化 ( )
(8)有化学键断裂的变化一定是化学变化 ( )
(9)16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA ( )
(10)丁达尔效应是胶体与溶液的本质区别 ( )
(11)胶体与溶液都可以通过滤纸、半透膜和分子筛 ( )
(12)“血液透析”利用了胶体的性质 ( )
√
2.有下列物质,用序号填空。
①氧气 ②二氧化碳 ③臭氧(O3) ④盐酸 ⑤铁 ⑥碳酸钠 ⑦空气
⑧氢氧化钠 ⑨冰水混合物 ⑩乙醇 二甲醚
(1)由分子直接构成的纯净物有 ①②③⑨⑩ 。
(2)由原子直接构成的纯净物有 ⑤ 。
(3)由离子直接构成的纯净物有 ⑥⑧ 。
(4)互为同素异形体的是 ①③ 。
(5)属于单质的有 ①③⑤ 。
(6)属于化合物的有 ②⑥⑧⑨⑩ 。
(7)属于混合物的有 ④⑦ 。
(8)互为同分异构体的是 ⑩ 。
关键能力 · 突破
考点一 物质的组成、分类
题组一 物质的组成
1.科学家预言的T-碳(四个碳原子构成的正四面体分别取代金刚石结构中所
有碳原子)最近在实验室成功合成。T-碳属于 ( )
A.混合物 B.化合物 C.氧化物 D.单质
解析 题给物质是只由一种元素组成的纯净物,因此属于单质。
D
2.(2020江苏南通第一次调研)化妆品中添加甘油可以起到保湿作用。甘油中
一定含有的元素有 ( )
A.氯 B.氧 C.硫 D.磷
B
解析 甘油具有保湿作用,能与水形成氢键,故一定含有氧元素,B项正确。
名师提醒
纯净物和混合物的区别
纯净物 混合物
有固定的组成和结构 无固定的组成和结构
有固定的熔、沸点 无固定的熔、沸点
保持一种物质的性质 保持原有物质各自的性质
常见混合物:石油、煤、漂白粉、碱石灰、福尔马林、天然气、水煤气、
铝热剂、氨水、氯水、王水等。
题组二 物质分类标准
3.古“丝绸之路”我国商人运出的货物有①丝绸,②茶叶,③白糖,④瓷器,
⑤纸张,⑥植物油,⑦明矾,⑧金、银、铜器等。下列说法正确的是( )
A.④、⑦、⑧的主要成分都属于盐类
B.①、③、⑤、⑥的主要成分都属于高分子化合物
C.①、②、⑤、⑥的主要成分都属于蛋白质
D.①、②、③、⑤、⑥的主要成分都属于有机物
D
解析 A项,金、银、铜器属于金属材料,其主要成分不属于盐类;B项,白糖、
植物油的主要成分都不属于高分子化合物;C项,茶叶、纸张的主要成分是纤
维素,属于糖类,植物油属于油脂;D项,丝绸、茶叶、白糖、纸张、植物油的
主要成分都属于有机物。
4.(2020河北石家庄模拟)分类法是一种简单易行的科学方法,某同学用下表
所示的形式对所学知识进行分类,其中甲与乙、丙、丁是包含关系。
甲 乙、丙、丁
① 常见干燥剂 浓硫酸、石灰石、碱石灰
② 常见合金 不锈钢、青铜、生铁
③ 腐蚀品 浓硫酸、烧碱、硝酸
④ 碱性氧化物 过氧化钠、氧化镁、氧化铁
⑤ 弱电解质 醋酸、一水合氨、水
其中正确的组合是 ( )
A.①② B.③④⑤ C.②③⑤ D.①④⑤
解析 石灰石不能用作干燥剂,故①错误;不锈钢、青铜、生铁都是合金,故
②正确;浓硫酸、烧碱和硝酸都具有很强的腐蚀性,故③正确;过氧化钠不属
于碱性氧化物,故④错误;醋酸、一水合氨、水都属于弱电解质,故⑤正确。
C
5.下列组合正确的是 ( )
选项 强电解质 弱电解质 酸性氧化物 碱性氧化物
A Ca(OH)2 乙醇 N2O3 Na2O
B CaSO4 HClO Mn2O7 CaO
C NaHCO3 氨水 SO2 Al2O3
D HCl HF CO2 Na2O2
B
解析 乙醇是非电解质,A错误。氨水是混合物,既不是电解质也不是非电解
质;氧化铝是两性氧化物,C错误。Na2O2不是碱性氧化物,因为其与水反应除
生成了氢氧化钠,还生成了氧气,D错误。
题组三 物质的分类与传统文化
6.(2020江西抚州质检)化学与环境、材料、能源等关系密切。下列说法正确
的是 ( )
A.焚烧废旧塑料以防止“白色污染”
B.大量CO2的排放会导致酸雨的形成
C.积极开发风力、太阳能发电,改善能源结构
D.水晶、钻石、红宝石等装饰品的主要成分都是硅酸盐
C
解析 焚烧废旧塑料会产生有毒气体,污染环境,故A错误;CO2是大气的组成
成分,大量CO2的排放会加剧温室效应,故B错误;水晶的主要成分是SiO2,钻石
的主要成分是C,红宝石的主要成分是Al2O3,以上各物质的主要成分都不是硅
酸盐,故D错误。
7.(2020江苏苏州月考)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形
成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是 ( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
解析 A项,氧化铁为红色固体,瓷器的青色不可能来自氧化铁,故错误。
A
考点二 物质的性质与变化
题组一 物理变化、化学变化的判断
1.化学与生活密切相关,下列过程不属于化学反应的是 ( )
A B C D
酸性重铬酸钾用于 检测酒精 铝粉与强碱溶液 反应放热 植物油在空气中变质,产生哈喇味儿 海水经风吹日晒
获得粗盐
D
解析 酸性重铬酸钾用于检测酒精,其原理是酸性重铬酸钾氧化酒精,自身被
还原,是化学变化,A错误;铝粉与强碱反应是化学变化,B错误;植物油在空气
中变质是植物油被空气氧化了,C错误;海水经风吹日晒获得粗盐是海水中的
水蒸发,溶质结晶,是物理变化,D正确。
2.(2020江苏四市模拟)化学为人类的生产、生活提供了物质保证。下列工业
生产原理不属于化学变化的是 ( )
A.还原法冶炼生铁
B.分馏法提炼汽油
C.接触法制取硫酸
D.发酵法生产香醋
解析 分馏法提炼汽油利用了物质的沸点不同,没有新物质生成,不属于化学
变化,B项正确。
B
名师总结
常见的物理变化和化学变化
物理变化 化学变化
三馏 分馏、蒸馏 干馏
四色 焰色反应 显色反应、颜色反应、指示剂变色反应
五解 潮解 分解、电解、水解、裂解
十八化 (华) 熔化、汽化、液化、升华 氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、煤的气化、煤的液化、皂化、歧化、卤化、硝化、酯化、裂化
题组二 物质的性质及应用
3.(2019课标Ⅲ,7,6分)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是 ( )
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
解析 高纯硅是良好的半导体材料,A项正确;铝合金强度高、塑性好、耐腐
蚀,B项正确;活性炭具有吸附作用,不能杀菌,C项错误;碘的酒精溶液可以杀
菌消毒,D项正确。
C
4.(2020江苏南京期末)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Mg(OH)2具有碱性,可用于制胃酸中和剂
B.H2O2是无色液体,可用作消毒剂
C.FeCl3具有氧化性,可用作净水剂
D.液氨具有碱性,可用作制冷剂
解析 Mg(OH)2具有弱碱性,能与胃酸反应生成氯化镁和水,并且无毒,所以
Mg(OH)2可用于制胃酸中和剂,A项正确;H2O2具有氧化性,可用作消毒剂,B项错
误;FeCl3水解生成 Fe(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮物形成沉淀,达到净水目的,
C项错误;液氨汽化时吸热,使环境温度降低,所以液氨可用作制冷剂,D项错误。
A
5.(2020江苏七市第二次调研)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
( )
A.硫酸铁易溶于水,可用作净水剂
B.次氯酸具有弱酸性,可用作漂白剂
C.氧化钙能与水反应,可用作食品干燥剂
D.晶体硅熔点高,可用作半导体材料
解析 硫酸铁中的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,可用作净水剂,A项错误;HClO
具有氧化性,可用作漂白剂,B项错误;CaO能与水反应,所以能用作食品干燥
剂,C项正确;晶体硅有单向导电性,可用作半导体材料,D项错误。
C
6.(2020江苏七市第三次调研)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均
能实现的是 ( )
A.S SO2 CaSO3
B.Si SiO2 SiCl4
C.Cu Cu(OH)2 Cu2O
D.
题组三 物质的转化
A
解析 S点燃生成SO2,SO2和Ca(OH)2反应生成CaSO3和水,A项正确;SiO2和盐
酸不反应,B项错误;铜和NaOH溶液不反应,C项错误;卤代烃水解的条件是
NaOH的水溶液,D项错误。
7.(2020江苏无锡期末)在给定条件下,下列选项所示的转化关系均能实现的
是 ( )
A.HClO Cl2 SiCl4
B.NH3 NO HNO3
C.FeS2 SO3 H2SO4
D.MgCl2·6H2O 无水MgCl2 Mg
B
解析 HClO见光易分解,但是分解产生的是O2,A项错误;NH3催化氧化得到
NO,NO和O2、H2O反应可以得到HNO3,反应的化学方程式为4NO+3O2+2H2O
4HNO3,B项正确;FeS2在空气中加热得到的是SO2,C项错误;MgCl2·6H2O
若直接加热会因Mg2+的水解而生成Mg(OH)2,D项错误。
考点三 分散系 胶体
题组一 三种分散系的比较
1.FeCl3溶液、Fe(OH)3胶体、Fe(OH)3浊液是三种重要的分散系,下列叙述中
不正确的是 ( )
A.Fe(OH)3胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子的直径在1~100 nm之间
B.分别用一束光透过三种分散系,只有Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应
C.三种分散系的颜色都相同,且均能与盐酸反应,具有吸附性
D.三种分散系的分散质均属于电解质
C
解析 胶体中的胶粒具有吸附性,而溶液和浊液中的分散质不具有吸附性。
2.500 mL 2 mol·L-1 FeCl3溶液和500 mL 2 mol·L-1明矾溶液分别滴入沸水中,加热制成甲、乙两种分散系,经测定,甲分散系中分散质的粒子直径大小在1~100 nm之间,乙分散系中分散质的粒子直径大小在10-9~10-7 m之间。下列关于甲、乙分散系的判断合理的是 ( )
A.在暗室里用一束明亮的强光照射甲、乙,发现甲有丁达尔效应,乙没有丁达尔效应
B.向甲、乙中分别滴加过量的氢氧化钠溶液,现象都是“先沉淀,后溶解”
C.向甲、乙中分别滴加过量的氢碘酸,最终现象分别是深褐色溶液、无色溶液
D.蒸干、灼烧FeCl3溶液和明矾溶液会得到对应的固体盐
C
解析 由题意可知,甲、乙分散系都是胶体,A项错误;氢氧化铝能溶于氢氧化
钠溶液,而氢氧化铁不溶,B项错误;FeCl3中的Fe3+能氧化I-生成I2,I2溶于水呈深
褐色,C项正确;蒸干、灼烧氯化铁溶液得到氧化铁固体,蒸干、灼烧明矾溶液
得到KAl(SO4)2固体,D项错误。
题组二 胶体的性质及应用
3.PM2.5是雾霾天的罪魁祸首,PM2.5是指直径小于或等于2.5 μm的颗粒物。
下列说法正确的是 ( )
A.雾霾不一定属于胶体
B.鉴别蛋白质溶液和葡萄糖溶液,可利用丁达尔效应
C.除去淀粉溶液中的NaCl,可用过滤的方法
D.碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]可作净水剂
C
解析 胶体是分散质粒子直径在1~100 nm之间的分散系,而PM2.5是指直径
小于或等于2.5 μm的颗粒物,显然雾霾不一定属于胶体,A项正确;蛋白质溶液
属于胶体,胶体会产生丁达尔效应,B项正确;胶体和溶液都能透过滤纸,C项错
误;碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]溶于水可电离产生Al3+,Al3+水解可生成Al(OH)3胶
体,Al(OH)3胶体可吸附并沉降水中的悬浮杂质,从而起到净水作用,D项正确。
4.关于胶体的性质与应用,相关说法错误的是 ( )
A.明矾净水是利用胶体的吸附性
B.胶体区别于其他分散系的本质特征是有丁达尔效应
C.胶粒不能透过半透膜,血液透析利用半透膜将有害物质移出体外
D.静电除尘器除去空气或工厂废气中的飘尘,是利用胶体粒子的带电性
解析 胶体区别于其他分散系的本质特征是粒子直径不同,故B错误。
B
1.(2020江苏单科,1,2分)打赢蓝天保卫战,提高空气质量。下列物质不属于空
气污染物的是 ( )
A.PM2.5 B.O2 C.SO2 D.NO
解析 A项,PM2.5为细颗粒物,对人体有伤害性;B项,O2不属于污染物;C项,SO2
是空气污染物;D项,NO是空气污染物;故选B。
B
2.(2019江苏单科,1,2分)糖类是人体所需的重要营养物质。淀粉分子中不含
的元素是 ( )
A.氢 B.碳
C.氮 D.氧
解析 糖类是由C、H、O元素组成的一类有机化合物,淀粉中不含氮元素,
答案为C。
C
3.(2019江苏单科,9,2分)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现
的是 ( )
A.NaCl(aq) Cl2(g) FeCl2(s)
B.MgCl2(aq) Mg(OH)2(s) MgO(s)
C.S(s) SO3(g) H2SO4(aq)
D.N2(g) NH3(g) Na2CO3(s)
B
解析 A项,加热条件下,铁与氯气反应只能生成FeCl3,错误;B项,MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2 MgO+H2O,正确;C项,硫在氧气中燃烧只能
生成SO2,错误;D项,NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3↓+NH4Cl,错误。第2讲 离子反应
考试要点 核心素养
1.了解电解质的概念,了解强电解质和弱电解质的概念。 2.理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。 3.了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。 4.能正确书写离子方程式并能进行有关计算。 1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识化学反应和离子反应的异同点;能从微观的角度认识溶液中离子导电的规律,能从宏观和微观相结合的视角理解化学反应和离子反应,并运用离子反应解决实际问题。 2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于不同电解质溶液导电性的差异,分析推理,理解溶液中电解质的电离特点和导电规律。知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征。能运用正确的模型理解离子反应方程式书写的方法。
一、电解质及其电离
1.电解质和非电解质的比较
定义 特性 实例
电解质 在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物 化合物,能电离、能导电 盐(NaCl)、 酸(H2SO4)、 碱(NaOH)
非电 解质 在水溶液中和熔融状态下都不导电的化合物 化合物,不能电离、不能导电 蔗糖、乙醇
易错 点拨 a.电解质和非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质 b.有些化合物的水溶液虽然能导电,但溶液中导电的离子不是其自身电离产生的,故这些化合物不属于电解质,而属于非电解质,如SO2、CO2、SO3、NH3(因溶于水分别生成的H2SO3、H2CO3、H2SO4、NH3·H2O能电离出自由移动的离子而导电)等
2.强电解质和弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
定义 在水溶液中能① 全部 电离的电解质 在水溶液中② 部分 电离的电解质
电离平衡 ③ 不存在 ④ 存在
溶液中存在 的微粒种类 水合离子、⑤ 水分子 水合离子、⑥ 水分子 、⑦ 弱电解质分子 等
举例 强酸:HCl、H2SO4、HNO3、 HClO4、HBr、HI等 强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等 绝大部分盐:BaSO4、BaCl2等 弱酸:CH3COOH、HF、H2S、H2CO3等 弱碱:NH3·H2O及难溶于水的碱等 H2O
易错点拨 a.电解质强弱与物质溶解性无关,溶解度小的物质易被误认为是弱电解质。如BaSO4、AgCl、CaCO3等 b.溶液导电性强弱与自由离子的浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质强弱无直接关系
3.电解质的电离
(1)电离的理解
电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成⑧ 自由移动离子 的过程。离子化合物的电离条件:⑨ 水溶液中或熔融状态下 ,共价化合物的电离条件:⑩ 水溶液中 。
(2)电离方程式
强电 解质 全部电离,用“ ”连接。 如Na2SO4: Na2SO4 2Na++S
弱电 解质 部分电离,用“”表示。多元弱酸分步电离,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。如H2S的电离方程式: H2S H++HS-、HS- H++S2-
多元弱碱分步电离,但一步写出。 如Cu(OH)2的电离方程式: Cu(OH)2 Cu2++2OH-
两性氢氧化物双向电离。 如Al(OH)3的电离方程式: H++Al+H2O Al(OH)3 Al3++3OH-
酸式盐 强酸酸式盐完全电离,一步写出。如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++S ,在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4 Na++HS
多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。 如NaHCO3的电离方程式: NaHCO3 Na++HC、HC H++C
二、离子反应与离子方程式
1.离子反应
(1)定义:有 离子参加 或有 离子生成 的反应。
(2)类型:
2.离子方程式
(1)书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)
(2)意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离子反应,如氢氧化钠溶液和盐酸反应、氢氧化钙溶液和硝酸反应的离子方程式都可用 H++OH- H2O 来表示。
(3)物质“拆分”原则
书写离子方程式时,氧化物、弱电解质(弱酸、弱碱、水)、多元弱酸的酸根离子(如HC、HS-、HS等)、沉淀、气体、非电解质在离子方程式中均不能拆分,易溶的强电解质[强酸(浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆,浓硫酸一般不拆)、强碱、大多数可溶性盐]拆成离子形式。
强酸的酸式酸根离子在水溶液中写成拆分形式。如NaHSO4应写成Na+、H+和S;而NaHSO4在熔融状态下应写成Na+和HS。
微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生成物中时当沉淀处理,不可拆。如:澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++OH- H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2 Ca2++Cl-+ClO-+H2O。
及时提醒 a.盐类水解的离子方程式用“”而不用“”。
b.熟记四种常见的微溶物是Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
三、离子共存
1.离子共存的条件
几种离子在同一溶液中大量共存,指离子之间 不反应 ;若离子之间能 发生反应 ,则不能大量共存。
2.分析离子能否大量共存必备知识
(1)中学常见的四种有颜色的离子: Mn (紫红色)、 Cu2+ (蓝色)、 Fe3+ (棕黄色)、 Fe2+ (浅绿色)。
(2)常见的表示溶液呈酸性的表述
a.pH=1的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 红 的溶液;
c.使甲基橙呈 红色 的溶液;
d.与镁粉反应放出 氢气 的溶液;
e.c(OH-)=1×10-14 mol/L的溶液(常温下)。
(3)常见的表示溶液呈碱性的表述
a.pH=14的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 蓝 的溶液;
c.使无色酚酞试液变 红 的溶液;
d.c(H+)=1×10-14 mol/L的溶液(常温下)。
(4)常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述
a.与铝粉反应放出 氢气 的溶液;
b.由水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液(常温下);
c.与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
3.判断离子能否大量共存的“四个要点”
(1)一色——溶液颜色,无色溶液中不存在有色离子
(2)二性——溶液的酸、碱性
a.在强酸性溶液中,OH-及 弱酸根 离子(如C、S、S2-、CH3COO-等)均不能大量存在;
b.在强碱性溶液中,H+及 弱碱 阳离子(如N、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能大量存在;
c.弱酸的 酸式酸根 离子(如HC、HS、HS-等)在强酸性和强碱性溶液中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况
a.Al与HC不能大量共存,发生反应的离子方程式为 Al+HC+H2O Al(OH)3↓+C 。
b.“N+H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、S等具有还原性的离子发生 氧化还原 反应而不能大量共存。
c.N与CH3COO-、C,Mg2+与HC等组合中,虽然两种离子都能水解且水解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中能大量共存。
(4)四反应——四种反应类型
a.复分解反应,如Ba2+与S、N与OH-、H+与CH3COO-等不能大量共存。
b.氧化还原反应:如Fe3+与I-、S2-,N(H+)与Fe2+等不能大量共存。
c.配合反应:如Fe3+与SCN-等不能大量共存。
d.相互促进水解的反应:如Al3+与C、HC、Al等不能大量共存。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)BaSO4投入水中,溶液的导电性弱,故它是弱电解质 ( )
(2)CO2、NH3的水溶液能导电,所以CO2、NH3均是电解质 ( )
(3)NaCl固体不导电,熔融的KCl能导电,所以前者是非电解质,后者是电解质 ( )
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强 ( )
(5)溶液的导电性强弱与溶液中离子浓度及离子所带的电荷数有关 ( )
(6)Fe和稀盐酸反应:2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑ ( )
(7)NaHCO3的水解:HC+H2O H2CO3+OH- ( )
(8)向NaClO溶液中通入少量SO2:2ClO-+H2O+SO2 2HClO+S ( )
(9)Mg(OH)2与醋酸的反应:OH-+H+ H2O ( )
(10)向Na2CO3溶液中滴入少量盐酸:C+2H+ H2O+CO2↑ ( )
答案 (1) (2) (3) (4) (5)√ (6) (7) (8) (9) (10)
2.下列物质在水溶液中的电离方程式错误的是 ( )
A.NaHSO3 Na++H++S
B.H2S H++HS-
C.MgCl2 Mg2++2Cl-
D.Ba(OH)2 Ba2++2OH-
答案 A HS为弱酸根离子,不能拆开写,A错误。
3.下列化学反应的离子方程式错误的是 ( )
A.BaCl2溶液与K2SO4溶液的反应:Ba2++S BaSO4↓
B.NaOH溶液与硝酸的反应:OH-+H+ H2O
C.Na2CO3溶液与硫酸的反应:C+2H+ CO2↑+H2O
D.碳酸钙与盐酸的反应:C+2H+ CO2↑+H2O
答案 D D项中碳酸钙为不溶于水的固体,应写化学式,正确的离子方程式为CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O。
4.水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.N、Ba2+、Br-、C
B.Cl-、S、Fe2+、H+
C.K+、Na+、S、Mn
D.Na+、H+、N、HC
答案 C Ba2+与C能反应生成BaCO3沉淀,不能大量共存。S与H+能反应生成SO2和H2O,S与Fe2+能生成沉淀FeSO3,不能大量共存。H+与HC能反应生成CO2和H2O,不能大量共存。
5.写出下列反应的离子方程式。
(1)澄清石灰水中加入稀盐酸: 。
(2)石灰乳与Na2CO3溶液反应: 。
(3)NH4Cl与NaOH两稀溶液混合: 。
(4)用MnO2与浓盐酸共热制Cl2: 。
答案 (1)OH-+H+ H2O
(2)Ca(OH)2+C CaCO3+2OH-
(3)N+OH- NH3·H2O
(4)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
考点一 电解质的分类和电离
题组一 电解质及其电离
1.下列说法正确的是 ( )
A.酸、碱、盐都是电解质
B.电解质都是易溶于水的物质
C.氧化物都是电解质
D.氢化物都不是电解质
答案 A 硫酸钡是电解质,但难溶于水,B错误;非金属氧化物如SO2等属于非电解质,C错误;KH属于电解质,HCl也是电解质,D错误。
2.下列物质在指定条件下的电离方程式不正确的是 ( )
A.熔融的BaSO4:BaSO4 Ba2++S
B.NH3·H2O溶液:NH3·H2O N+OH-
C.熔融的NaHSO4:NaHSO4 Na++H++S
D.H2CO3的第二步电离:HC H++C
答案 C 熔融的NaHSO4的电离方程式为NaHSO4 Na++HS。
题组二 溶液导电性变化分析
3.现有下列几种导电性变化图像,把符合要求的图像序号填在相应的题目后面括号中。
(1)向H2SO4溶液中加入等体积、等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液 ( )
(2)向H2SO3溶液中通入Cl2直至过量 ( )
(3)向AgNO3溶液中通入少量HBr ( )
(4)向氨水中通入HCl直至过量 ( )
(5)向NaOH溶液中通入少量Cl2 ( )
(6)向饱和石灰水中不断通入SO2 ( )
答案 (1)④ (2)② (3)③ (4)② (5)③ (6)①
4.向0.02 mol·L-1CuSO4溶液中匀速滴加1 mol·L-1氨水,先观察到有浅蓝色沉淀[Cu2(OH)2SO4]生成,后沉淀溶解,逐渐变为深蓝色溶液。该实验过程体系的pH和电导率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.c(Cu2+):a点=b点
B.bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2OH-+S Cu2(OH)2SO4↓
C.d点时:c(N)<2c(S)
D.导电能力:N>[Cu(NH3)4]2+
答案 D a点到b点发生反应:2Cu2++2NH3·H2O+S Cu2(OH)2SO4↓+2N,c(Cu2+)减小,故c(Cu2+):a点>b点,A错误;bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++2NH3·H2O+S Cu2(OH)2SO4↓+2N,B错误;c点沉淀达到最大值,此时溶质为(NH4)2SO4,c点到d点,pH突变,但导电率几乎不变,故d点溶质为(NH4)2SO4和NH3·H2O,那么d点溶液中电荷守恒为c(N)+c(H+)=c(OH-)+2c(S),因为此时pH>7,c(H+)
2c(S),C错误;b'点之前释放N,导电能力增强,b'点之后释放[Cu(NH3)4]2+和OH-,导电能力降低,说明导电能力:N>[Cu(NH3)4]2+,D正确。
考点二 离子方程式的书写及正误判断
题组一 离子方程式的书写
1.写出下列典型反应的离子方程式。
(1)氯化铝溶液中加入过量氨水: 。
(2)小苏打与乙酸溶液混合: 。
(3)澄清石灰水中加入盐酸: 。
(4)Cl2通入水中: 。
(5)实验室用浓盐酸与MnO2共热制Cl2: 。
(6)在石灰乳中加入Na2CO3溶液: 。
(7)NaHCO3溶液与稀盐酸混合: 。
(8)FeCl3溶液与Cu反应: 。
(9)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合: 。
(10)Fe2O3溶于HI溶液中: 。
(11)FeO溶于稀HNO3中: 。
(12)磁性氧化铁溶于稀硝酸中: 。
答案 (1)Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N
(2)HC+CH3COOHCH3COO-+CO2↑+H2O
(3)OH-+H+H2O
(4)Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(5)4H++2Cl-+MnO2Cl2↑+2H2O+Mn2+
(6)Ca(OH)2+CCaCO3+2OH-
(7)HC+H+H2O+CO2↑
(8)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(9)Ba2++2OH-+2N+SBaSO4↓+2NH3·H2O
(10)Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O
(11)3FeO+10H++N3Fe3++NO↑+5H2O
(12)3Fe3O4+28H++N9Fe3++NO↑+14H2O
2.写出下列与量有关的反应的离子方程式。
(1)酸性氧化物与碱溶液反应。如CO2通入澄清石灰水中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(2)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(3)铝盐溶液与强碱溶液反应。如AlCl3溶液与NaOH溶液反应:
NaOH溶液少量: ;
NaOH溶液过量: 。
(4)NaAlO2溶液与强酸溶液反应。如NaAlO2溶液与盐酸反应:
盐酸少量: ;
盐酸过量: 。
(5)CO2通入NaAlO2溶液中:
CO2少量: ;
CO2过量: 。
(6)Fe与稀硝酸反应:
Fe少量: ;
Fe过量: 。
(7)FeI2溶液与Cl2反应:
Cl2少量: ;
Cl2过量: 。
(8)Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液混合:
NaOH少量: ;
NaOH过量: 。
(9)NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液反应:
①n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶1: 。
②n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶2: 。
③n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶3: 。
(10)向含有H+、Al3+、N的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至过量,反应的离子方程式依次为:
;
;
;
。
答案 (1)CO2+Ca2++2OH-CaCO3↓+H2O CO2+OH-HC
(2)C+H+HC C+2H+H2O+CO2↑
(3)Al3++3OH-Al(OH)3↓ Al3++4OH-Al+2H2O
(4)Al+H++H2OAl(OH)3↓
Al+4H+Al3++2H2O
(5)2Al+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+C Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
(6)Fe+N+4H+Fe3++NO↑+2H2O 3Fe+2N+8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
(7)2I-+Cl22Cl-+I2 2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-
(8)HC+OH-+Ca2+CaCO3↓+H2O 2HC+2OH-+Ca2+CaCO3↓+C+2H2O
(9)①2Al3++3S+3Ba2++6OH-3BaSO4↓+2Al(OH)3↓
②N+Al3++2S+2Ba2++4OH-2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2O
③N+Al3++2S+2Ba2++5OH-2BaSO4↓+NH3·H2O+Al+2H2O
(10)H++OH-H2O Al3++3OH-Al(OH)3↓ N+OH-NH3·H2O Al(OH)3+OH-Al+2H2O
名师总结
与量有关的离子方程式的种类与书写思路
(1)先后型:向FeBr2溶液中通入氯气,氯气少量时Fe2+首先反应,Cl2过量时Fe2+和Br-均反应;向FeI2溶液中通入氯气,氯气少量时I-首先反应,Cl2过量时Fe2+和I-均反应。向NH4HCO3溶液中加入NaOH溶液,首先是HC与OH-发生中和反应,然后是N与OH-反应。
(2)配比型:两种物质比例不同,反应的离子方程式不同。这种离子反应的书写可用“定一法”书写,将量少的物质化学计量数定为1,如向Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液的离子方程式的书写:
题组二 离子方程式的正误判断
3.(2021江苏南通启东中学期初)氯气是一种重要的工业原料,液氯储存区贴有的说明卡如下:
包装 钢瓶
储运要求 远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理 NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是 ( )
A.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-
B.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HS+Cl2+H2O S+3H++2Cl-
答案 A HClO为弱酸,不能完全电离,该反应的离子方程式为Cl2+H2O H++Cl-+HClO,A项错误。
4.(2020江苏扬州期末)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Na与H2O反应:Na+2H2O Na++2OH-+H2↑
B.AlCl3溶液与氨水反应:Al3++3OH- Al(OH)3↓
C.MnO2与浓盐酸反应:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
D.酸性KMnO4溶液与NaNO2溶液反应:2Mn+5N+3H2O 2Mn2++5N+6OH-
答案 C A项电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na+2H2O 2Na++2OH-+H2↑,错误;一水合氨为弱电解质,不能拆开写,正确的离子方程式为Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N,B项错误;MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,C项正确;酸性环境下不会生成OH-,正确的离子方程式为2Mn+5N+6H+ 2Mn2++5N+3H2O,D项错误。
5.(2020江苏镇江期末)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Fe3O4与HI溶液反应:Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O
B.NaHSO4溶液和Ba(OH)2溶液混合使溶液呈中性:2H++S+Ba2++2OH- BaSO4↓+2H2O
C.Cl2与热的NaOH溶液反应制取NaClO3:2Cl2+6OH- 3Cl-+Cl+3H2O
D.在强碱性溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4:
3ClO-+2Fe(OH)3 2Fe+3Cl-+H2O+4H+
答案 B A项,I-具有还原性,可将Fe3+还原为Fe2+,正确的离子方程式为Fe3O4+8H++2I- 3Fe2++4H2O+I2,错误;B项,反应至中性,说明反应后溶液中溶质为Na2SO4,正确;C项,电荷不守恒,正确的离子方程式为3Cl2+6OH- 5Cl-+Cl+3H2O,错误;D项,碱性溶液中不会大量存在H+,正确的离子方程式为4OH-+3ClO-+2Fe(OH)3 2Fe+3Cl-+5H2O,错误。
名师总结
离子方程式正误判断的思维流程
考点三 离子共存
题组一 无限制条件的离子共存的判断
1.下列各组离子,能在溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Mg2+、Cl-、OH- B.H+、Ca2+、C、N
C.Cu2+、K+、S、N D.Na+、HC、OH-、Ca2+
答案 C A项中Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,不能大量共存;B项中H+与C不能大量共存,Ca2+与C会生成CaCO3沉淀,也不能大量共存;C项中各离子之间不反应,可以大量共存;D项中HC与OH-、Ca2+反应会生成H2O和CaCO3沉淀,不能大量共存。
2.(2020北京北师大附中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.N、H+、S2、P B.Na+、Ca2+、Cl-、N
C.Cu2+、Hg2+、S2-、S D.Ba2+、Al3+、Br-、C
答案 B A中H+与S2发生氧化还原反应;C中S2-分别与Cu2+、Hg2+反应生成沉淀;D中Ba2+与C反应生成沉淀,Al3+与C发生相互促进的水解反应。
题组二 题干中有限制条件的离子共存
3.下列各组离子能在酸性溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Fe2+、N、S
B.Na+、Ca2+、Cl-、ClO-
C.Mg2+、Ba2+、C、S
D.K+、N、Cl-、HC
答案 A 酸性溶液中,H+、Na+、Fe2+、N、S之间不发生反应,在溶液中能够大量共存,故A符合题意;酸性溶液中,ClO-与H+反应生成次氯酸不能大量共存,故B不符合题意;溶液中Mg2+与C反应生成碳酸镁沉淀,Ba2+与C、S反应生成碳酸钡和硫酸钡沉淀,H+与C反应生成CO2和H2O,不能大量共存,故C不符合题意;酸性溶液中,HC与H+反应生成二氧化碳气体,不能大量共存,故D不符合题意。
4.下列各组离子在碱性条件下可以大量共存,在酸性条件下因发生氧化还原反应而不能大量共存的是 ( )
A.Cu2+、Fe2+、N、Cl-
B.K+、Mg2+、HC、S
C.S2-、Na+、K+、Cl-
D.Ba2+、Na+、I-、N
答案 D OH-能与Cu2+、Fe2+发生反应生成沉淀,故不能大量共存,A不选;OH-与Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,也能与HC反应生成水和C,故不能大量共存,B不选;碱性溶液中,题给离子不反应,能大量共存,在酸性条件下H+、S2-发生非氧化还原反应生成H2S气体,C不选;碱性溶液中题给离子不反应,能大量共存,但在酸性条件下I-、N能发生氧化还原反应,符合题意,选D。
题组三 选项中有限制条件的离子共存
5.(2020江苏四市模拟)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.澄清透明的溶液:K+、H+、S、Mn
B.0.1 mol·L-1 NaClO溶液:Na+、N、C、S
C.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液:Ba2+、Al3+、SCN-、Cl-
D.=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、K+、Al、Br-
答案 A ClO-会将S氧化为S,二者不能大量共存,B项错误;Fe3+会与SCN-反应生成Fe(SCN)3,二者不能大量共存,C项错误;=0.1 mol·L-1的溶液pH=1,Al和H+不能大量共存,D项错误。
6.下列有关溶液组成的描述合理的是 ( )
A.无色溶液中可能大量存在Al3+、N、Cl-、S2-
B.酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、S、I-
C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HC
D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、S
答案 C Al3+和S2-相互促进水解生成Al(OH)3和H2S,不能大量共存,A项错误;酸性溶液中ClO-能氧化I-,且H+与ClO-不能大量共存,B项错误;中性溶液中Fe3+不能大量存在,D项错误。
1.(2020江苏单科,4,2分)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.0.1 mol·L-1氨水:Na+、K+、OH-、N
B.0.1 mol·L-1盐酸:Na+、K+、S、Si
C.0.1 mol·L-1 KMnO4溶液:N、Na+、N、I-
D.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液:N、Mg2+、Cl-、S
答案 A B项,Si在酸性溶液中不能大量存在,错误;C项,I-具有还原性,KMnO4具有氧化性,二者会发生氧化还原反应,错误;D项,Cl-与Ag+不能大量共存,S与Ag+也不能大量共存,错误。
2.(2020江苏单科,7,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Cl2通入水中制氯水:Cl2+H2O2H++Cl-+ClO-
B.NO2通入水中制硝酸:2NO2+H2O2H++N+NO
C.0.1 mol·L-1 NaAlO2溶液中通入过量CO2:Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC
D.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中加入过量浓氨水:Ag++NH3+H2OAgOH↓+N
答案 C A项,HClO是弱酸,在离子方程式中不能拆成离子形式,错误;B项,离子方程式配平错误,正确的离子方程式为3NO2+H2O 2H++2N+NO,错误;C项,CO2过量时产物为NaHCO3,且离子方程式已配平,正确;D项,AgNO3溶液中加入过量氨水,最终生成[Ag(NH3)2]+,离子方程式为Ag++2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++2H2O ,错误。
3.(2019江苏单科,4,2分)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Na+、K+、C、Al
B.0.1 mol·L-1 FeCl2溶液:K+、Mg2+、S、Mn
C.0.1 mol·L-1 K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl-、OH-
D.0.1 mol·L-1 H2SO4溶液:K+、N、N、HS
答案 A A项,在NaOH溶液中,Na+、K+、C、Al相互之间不发生化学反应,可以共存;B项,Fe2+具有还原性,Mn具有氧化性,两者之间可发生氧化还原反应,不能共存;C项,C和Ba2+可以结合生成BaCO3沉淀,不能大量共存;D项,在酸性条件下,N可将HS氧化,不能大量共存。
4.(2019江苏单科,7,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- Al+H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2N+2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
D.向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
答案 A A项,Cl2能与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水,离子方程式为Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O,正确;B项,铝粉能与NaOH溶液反应制取H2,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al+3H2↑,错误;C项,铜与稀硝酸反应生成NO,离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O,错误;D项,Na2SiO3易溶于水,应用离子符号表示,故向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸发生反应的离子方程式为Si+2H+ H2SiO3↓,错误。
一、单项选择题
1.(2020河南安阳模拟)下列物质溶于水时会破坏水的电离平衡,且属于电解质的是 ( )
A.氯气 B.硬脂酸(C17H35COOH)
C.氯化钾 D.甘油
答案 B 氯气是单质,既不是电解质又不是非电解质,故不选A;硬脂酸(C17H35COOH)是弱酸,属于电解质,C17H35COOH电离出氢离子,抑制水电离,故选B;氯化钾是强酸强碱盐,溶于水,不会破坏水的电离平衡,故不选C;甘油是丙三醇,属于非电解质,故不选D。
2.下列说法中正确的是 ( )
A.三氧化硫的水溶液能导电,所以三氧化硫是电解质
B.自由移动离子数目多的电解质溶液导电能力一定强
C.NaHSO4在水溶液中及熔融状态下均可电离出Na+、H+、S
D.NH3是非电解质,但其水溶液能导电
答案 D 三氧化硫本身不能电离出离子,是非电解质,A错误;离子数目多的溶液中,离子浓度不一定大,离子所带电荷数不一定多,其导电能力不一定强,B错误;NaHSO4在熔融状态下电离出Na+、HS,C错误;NH3是非电解质,但其溶于水后可形成电解质NH3·H2O,其水溶液能导电,D正确。
3.(2020福建厦门质检)下列表示对应化学反应的离子方程式正确的是 ( )
A.MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4HCl Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
B.明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3↓+3H+
C.Na2O2溶于水产生O2:Na2O2+H2O 2Na++2OH-+O2↑
D.Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HC+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O
答案 D A项,MnO2与浓盐酸反应制Cl2:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O,错误;B项,明矾溶于水产生Al(OH)3胶体:Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+,错误;C项,Na2O2溶于水产生O2:2Na2O2+2H2O 4Na++4OH-+O2↑,错误;D项,Ca(HCO3)2溶液与少量NaOH溶液反应:HC+Ca2++OH- CaCO3↓+H2O,正确。
4.(2020湖南株洲模拟)下列解释事实的离子方程式正确的是 ( )
A.石灰水表面漂着的“白膜”可用醋酸溶解:CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O
B.NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是N+H2O NH3·H2O+H+
C.盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性:Ca2++C CaCO3↓
D.漂白粉溶液在空气中失效:Ca2++2ClO-+CO2+H2O 2HClO+CaCO3↓、2HClO 2HCl+O2↑
答案 D 石灰水表面漂着的“白膜”为碳酸钙,用醋酸溶解的离子方程式为CaCO3+2CH3COOH 2CH3COO-+Ca2++H2O+CO2↑,A项错误;NH4HSO4溶液呈酸性的主要原因是NH4HSO4 N+H++S,B项错误;盐碱地(含较多NaCl、Na2CO3)中加入石膏,降低土壤的碱性,石膏微溶于水,反应的离子方程式为CaSO4+C CaCO3+S,C项错误。
5.(2020福建泉州一模)某混合溶液中所含离子的浓度如下表所示,则X可能为 ( )
所含离子 N S H+ X
浓度/(mol/L) 2 1 2 1
A.Cl- B.Ba2+ C.Fe2+ D.Mg2+
答案 D 溶液(设体积为1 L)中的阴离子带电荷为2 mol/L×1×1 L+1 mol/L×2×1 L=4 mol,氢离子带正电荷为2 mol/L×1×1 L=2 mol,根据溶液呈电中性原则,可知X为阳离子,且带电荷数为2,只有Ba2+、Fe2+、Mg2+三种离子可选;而在酸性环境下,硝酸根离子能够氧化铁离子,不能存在,硫酸根离子与钡离子反应产生沉淀,不能大量存在,只有镁离子在上述溶液中可以大量存在,故D正确。
6.(2020江苏四市模拟)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.用石墨电极电解MgCl2溶液:2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
B.向AlCl3溶液中加入过量氨水:Al3++4NH3·H2O 4N+Al+2H2O
C.乙醛与新制Cu(OH)2悬浊液加热:CH3CHO+2Cu(OH)2+OH- CH3COO-+Cu2O↓+3H2O
D.向Ba(OH)2溶液中加入过量NH4HSO4溶液:Ba2++2OH-+N+H++S BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
答案 C 电解MgCl2溶液时,阴极产生的OH-与Mg2+结合会生成Mg(OH)2沉淀,正确的离子方程式为2Cl-+2H2O+Mg2+ Mg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,A项错误;NH3·H2O为弱碱,正确的离子方程式为Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N,B项错误;NH4HSO4过量,则少量的OH-与H+完全反应,N不参加反应,正确的离子方程式为Ba2++2OH-+2H++S BaSO4↓+2H2O,D项错误。
7.(2020江苏四市期末)室温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 NaClO溶液:Mg2+、K+、HC、I-
B.0.1 mol·L-1 NaCl溶液:Al3+、K+、S、N
C.0.1 mol·L-1 HNO3溶液:Na+、N、S、C
D.0.1 mol·L-1 KOH溶液:Cu2+、Ba2+、CH3COO-、N
答案 B NaClO具有氧化性,能将I-氧化,A项错误;H+与C反应生成H2O和CO2,C项错误;OH-与Cu2+结合生成Cu(OH)2沉淀,D项错误。
8.(2020山东泰安模拟)下列离子方程式正确的是 ( )
A.醋酸溶液与水垢中的CaCO3反应:CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
B.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液,至混合溶液恰好为中性:Ba2++2OH-+2H++S BaSO4↓+2H2O
C.向次氯酸钙溶液中通入SO2:Ca2++2ClO-+SO2+H2O CaSO3↓+2HClO
D.FeCl3溶液与Cu的反应:Cu+Fe3+ Cu2++Fe2+
答案 B 醋酸是弱酸,属于弱电解质,在离子方程式中不能拆为离子,故A错误;向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液,至混合溶液恰好为中性,要求氢氧根离子和氢离子物质的量相等,所以氢氧化钡和硫酸氢钠的物质的量之比为1∶2,故B正确;次氯酸有强氧化性,可以将+4价硫氧化为+6价,故C错误;离子方程式的电荷不守恒,故D错误。
9.(2020江苏四市教学情况调查)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.用Na2CO3溶液处理水垢中的CaSO4:Ca2++C CaCO3↓
B.用稀HNO3洗涤做过银镜反应的试管:Ag+4H++N Ag++NO↑+2H2O
C.用氢氧化钠溶液除去铝表面的氧化膜:Al2O3+2OH- 2Al+H2O
D.工业上用过量氨水吸收二氧化硫:NH3·H2O+SO2 N+HS
答案 C A项,CaSO4为微溶物,不能拆成离子形式,正确的离子方程式为CaSO4+C CaCO3+S,错误;B项,电荷不守恒,正确的离子方程式为3Ag+4H++N 3Ag++NO↑+2H2O,错误;C项,NaOH与Al2O3反应生成NaAlO2和H2O,正确;D项,SO2与过量氨水反应生成(NH4)2SO3,正确的离子方程式为2NH3·H2O+SO2 2N+S+H2O,错误。
10.(2020江苏南京三模)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.pH=2的溶液:Na+、Fe2+、I-、N
B.c(Al)=0.1 mol·L-1的溶液:K+、Na+、OH-、S
C.=0.1 mol·L-1的溶液:Na+、N、Si、ClO-
D.c(Fe3+)=0.1 mol·L-1的溶液:Mg2+、N、Cl-、SCN-
答案 B pH=2的溶液显酸性,酸性环境下N会将Fe2+和I-氧化,A项错误;=0.1 mol·L-1的溶液的pH=1,显酸性,Si与H+反应生成H2SiO3胶状沉淀,ClO-与H+反应生成HClO,C项错误;Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,D项错误。
11.离子方程式2Ca2++3HC+3OH- 2CaCO3↓+C+3H2O可以表示 ( )
A.Ca(HCO3)2与NaOH溶液反应
B.Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应
C.Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应
D.NH4HCO3与澄清石灰水反应
答案 A Ca(HCO3)2与NaOH溶液按照物质的量之比2∶3混合,发生反应的离子方程式为2Ca2++3HC+3OH- 2CaCO3↓+C+3H2O,A项正确;Ca(HCO3)2与Ba(OH)2溶液反应的离子方程式为Ca2++2HC+Ba2++2OH- CaCO3↓+BaCO3↓+2H2O,B项错误;Ca(HCO3)2与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HC+OH- CaCO3↓+H2O,C项错误;NH4HCO3与澄清石灰水反应的离子方程式为Ca2++HC+N+2OH- CaCO3↓+NH3·H2O+H2O,D项错误。
12.在下图点滴板上进行四个溶液间反应的小实验,其对应反应的离子方程式书写正确的是 ( )
A.a反应:Fe2++2H++H2O2 Fe3++2H2O
B.b反应:HC+OH- C+H2O
C.c反应:H++OH- H2O
D.d反应:Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N
答案 D A项,电荷不守恒,错误;B项,离子方程式书写不完整,N也会与OH-反应,错误;C项,醋酸为弱电解质,不能拆写为离子形式,错误。
13.(2020江苏南通第一次调研)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 HCl溶液:N、Na+、N、S
B.0.1 mol·L-1 KOH溶液:Na+、Ca2+、Al、Si
C.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液:K+、Cu2+、OH-、Mn
D.0.1 mol·L-1 NaClO溶液:Mg2+、Fe2+、I-、S2-
答案 A Ca2+与Si反应生成沉淀,B项错误;Cu2+与OH-反应生成沉淀,HC与OH-反应生成C和H2O,C项错误;ClO-与Fe2+、I-、S2-均能发生氧化还原反应,D项错误。
14.(2021江苏南通教学质量调研)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体的实验中,对晶体析出并过滤所得的母液(pH<1)进行处理。常温下,分别取母液并向其中加入指定物质,反应后溶液中主要存在的一组离子正确的是 ( )
A.加入足量BaCl2溶液:N、S、Fe2+、Cl-
B.加入足量Na2O2:Na+、N、S、OH-
C.加入过量稀硝酸:Fe3+、N、N、S
D.加入过量漂白粉溶液:Ca2+、Fe2+、Cl-、ClO-
答案 C Ba2+和S结合生成硫酸钡沉淀,不能共存,A项错误;N、OH-反应,不能共存,B项错误;加入过量稀硝酸,Fe3+、N、N、S能共存,C项正确;Fe2+、ClO-之间发生氧化还原反应,在溶液中不能共存,D项错误。
15.(2020江苏七市第二次调研)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.氢氧化镁溶于稀醋酸:Mg(OH)2+2H+ Mg2++2H2O
B.将ClO2气体通入H2O2、NaOH的混合溶液中制取NaClO2溶液:2ClO2+H2O2+2OH- 2Cl+O2+2H2O
C.苯酚钠溶液中通入少量CO2:CO2+H2O+2C6H5O- 2C6H5OH+C
D.用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮:2OH-+2NO2 2N+H2O
答案 B 醋酸为弱酸,在书写离子方程式时不能拆开,A项错误;ClO2与H2O2、NaOH反应生成NaClO2,氯元素被还原,H2O2被氧化为O2,B项正确;苯酚的酸性强于HC,苯酚钠溶液中通入少量CO2生成HC,C项错误;NaOH溶液与NO2反应生成NaNO3和NaNO2,D项错误。
16.(2020江苏扬州期末)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A.0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液:K+、S、OH-
B.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:N、S、Cl-
C.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液:K+、SCN-、N
D.0.1 mol·L-1 NaClO溶液:Na+、S、I-
答案 A K+、S、OH-均不与Na2CO3反应,能够大量共存,A项正确;N与OH-会发生反应,不能大量共存,B项错误;Fe3+与SCN-能够发生反应生成Fe(SCN)3,不能大量共存,C项错误;ClO-具有氧化性,能够氧化I-,二者不能大量共存,D项错误。
17.(2020江苏南京、盐城二模)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.NO2溶于水:3NO2+H2O 2H++2N+NO
B.电解饱和食盐水:2Cl-+2H+ Cl2↑+H2↑
C.Fe(OH)3溶于氢碘酸:Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O
D.向氨水中通入过量CO2:2NH3·H2O+CO2 2N+C+H2O
答案 A 电解饱和食盐水的离子方程式中不能直接写H+,正确的离子方程式应为2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-,B项错误;Fe3+会将I-氧化为I2,正确的离子方程式为2Fe(OH)3+6H++2I- 2Fe2++6H2O+I2,C项错误;过量的CO2会与H2O和C继续反应生成HC,D项错误。
18.(2020全国高三专题练习)下列图像正确的是 ( )
答案 B 向Ca(OH)2和NaOH的混合溶液中通入CO2,CO2先与Ca(OH)2反应,所以一开始就有碳酸钙沉淀生成,当Ca(OH)2全部反应后,再与NaOH反应,图像与实际反应不符,故A错误;向FeCl3溶液中加入锌粉,Fe3+和Zn先反应生成亚铁离子,则铁离子的浓度减小,亚铁离子浓度增大,然后亚铁离子再与Zn反应生成Fe,亚铁离子浓度减小,锌离子浓度一直增大,后来保持不变,图像与实际反应符合,故B正确;向NaOH溶液中通入CO2,先生成碳酸钠,碳酸根离子浓度增大,氢氧根离子浓度减小,当n mol氢氧根离子完全反应生成0.5n mol碳酸根离子,继续通入二氧化碳,碳酸根离子转化为碳酸氢根离子,最后生成n mol碳酸氢根离子,图像与实际反应不符,故C错误;HCl与Cl2的混合气体通入NaOH溶液中,当NaOH完全反应后,溶液中的Cl-和ClO-会在过量HCl酸化的情况下发生反应Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,最终溶液中ClO-的物质的量几乎为0,图像与实际反应不符,故D错误。
二、非选择题
19.(2020江苏盐城期中)用某含锌废催化剂(主要含ZnO、少量PbO、NiO、CuO及CaCl2、AlCl3等)制取ZnS的工艺流程如下:
(1)“水洗”的目的是 。
(2)“碱浸”时,在液固比为25∶1、NaOH浓度为5 mol·L-1、浸出时间为2 h、搅拌速率为300 r/min的条件下,温度对锌浸出率的影响如图所示,温度超过80 ℃时,锌的浸出率开始减小,其原因是 。
PbO被“碱浸”的化学方程式为 。
(3)“净化”前后溶液中离子浓度变化如下表:
元素 Zn Pb Ni Cu
净化前浓度/(mg·L-1) 2.813×104 26.875 1.495 1.865
净化后浓度/(mg·L-1) 2.813×104 0.245 1.42 0.435
滤渣2中主要的两种成分是 (填化学式)。
(4)“沉锌”时反应的离子方程式为 。母液经浓缩后可返回 工序循环使用。
答案 (1)除去CaCl2、AlCl3等水溶性物质
(2)温度超过80 ℃时,加速了水的蒸发(溶液黏度增大),阻碍了反应物的扩散 PbO+2NaOH Na2PbO2+H2O
(3)Pb、Cu
(4)Zn+S2-+2H2O ZnS↓+4OH- 碱浸
解析 (1)题给含锌废催化剂中含有CaCl2、AlCl3等易溶于水的杂质,水洗可以除去。(2)温度升高促进水分蒸发,导致浸出液的浓度增大,阻碍反应物的扩散;根据题给信息,PbO与NaOH溶液反应生成Na2PbO2,可仿照Al2O3与碱的反应写出方程式。(3)分析题表数据可知,“净化”前后溶液中含Pb元素和Cu元素的离子浓度减少较多,可以推测滤渣2主要成分为Pb和Cu。(4)过滤2得到的滤液中主要是Na2ZnO2,Zn与S2-反应生成ZnS沉淀,结合电荷守恒和元素守恒写出离子方程式:Zn+S2-+2H2O ZnS↓+4OH-,母液主要成分为NaOH,可以返回“碱浸”中循环利用。
23(共61张PPT)
第2讲 离子反应
一、电解质及其电离
必备知识 · 整合
1.电解质和非电解质的比较
定义 特性 实例
电解质 在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物 化合物,能电离、能导电 盐(NaCl)、酸(H2SO4)、碱(NaOH)
非电解质 在水溶液中和熔融状态下都不导电的化合物 化合物,不能电离、不能导电 蔗糖、乙醇
易错点拨 a.电解质和非电解质都属于化合物,单质、混合物既不是电解质,也不是非电解质 b.有些化合物的水溶液虽然能导电,但溶液中导电的离子不是其自身电离产生的,故这些化合物不属于电解质,而属于非电解质,如SO2、CO2、SO3、NH3(因溶于水分别生成的H2SO3、H2CO3、H2SO4、NH3·H2O能电离出自由移动的离子而导电)等
2.强电解质和弱电解质的比较
强电解质 弱电解质
定义 在水溶液中能 全部 电离的电解质 在水溶液中 部分 电离的电解质
电离平衡 不存在 存在
溶液中存在的微粒种类 水合离子、 水分子 水合离子、 水分子 、 弱电解质分子 等
举例 强酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr、HI等 强碱:KOH、NaOH、Ba(OH)2等 绝大部分盐:BaSO4、BaCl2等 弱酸:CH3COOH、HF、H2S、H2CO3等
弱碱:NH3·H2O及难溶于水的碱等
H2O
易错点拨 a.电解质强弱与物质溶解性无关,溶解度小的物质易被误认为是弱电解质。如BaSO4、AgCl、CaCO3等 b.溶液导电性强弱与自由离子的浓度及离子所带的电荷数有关,与电解质强弱无直接关系
3.电解质的电离
(1)电离的理解
电解质在水溶液中或熔融状态下,离解成 自由移动离子 的过程。离子化
合物的电离条件: 水溶液中或熔融状态下 ,共价化合物的电离条件:
水溶液中 。
(2)电离方程式
强电 解质 全部电离,用“ ”连接。
如Na2SO4: Na2SO4 2Na++S
弱电 解质 部分电离,用“ ”表示。多元弱酸分步电离,且电离程度逐步减弱,以第一步电离为主。如H2S的电离方程式: H2S H++HS-、HS- H++S2-
多元弱碱分步电离,但一步写出。如Cu(OH)2的电离方程式: Cu(OH)2 Cu2++2OH-
两性氢氧化物双向电离。如Al(OH)3的电离方程式: H++Al +H2O Al(OH)3 Al3++3OH-
酸 式 盐 强酸酸式盐完全电离,一步写出。如NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4 Na++H++S ,在熔融状态下的电离方程式为NaHSO4 Na++HS
多元弱酸酸式盐,第一步完全电离,其余部分电离。如NaHCO3的电离方程式:NaHCO3 Na++HC 、HC H++C
二、离子反应与离子方程式
1.离子反应
(1)定义:有 离子参加 或有 离子生成 的反应。
(2)类型:
2.离子方程式
(1)书写步骤(以CaCO3与盐酸的反应为例)
(2)意义
离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学反应,还可以表示同一类型的离
子反应,如氢氧化钠溶液和盐酸反应、氢氧化钙溶液和硝酸反应的离子方程
式都可用 H++OH- H2O 来表示。
(3)物质“拆分”原则
书写离子方程式时,氧化物、弱电解质(弱酸、弱碱、水)、多元弱酸的酸根
离子(如HC 、HS-、HS 等)、沉淀、气体、非电解质在离子方程式中均
不能拆分,易溶的强电解质[强酸(浓盐酸、浓硝酸在离子方程式中可拆,浓硫
酸一般不拆)、强碱、大多数可溶性盐]拆成离子形式。
强酸的酸式酸根离子在水溶液中写成拆分形式。如NaHSO4应写成Na+、H+
和S ;而NaHSO4在熔融状态下应写成Na+和HS 。
微溶物出现在反应物中时,澄清溶液可以拆,悬浊液不可拆;微溶物出现在生
成物中时当沉淀处理,不可拆。如:澄清石灰水与盐酸反应的离子方程式:H++
OH- H2O;用石灰乳制漂白粉的离子方程式:Ca(OH)2+Cl2 Ca2++Cl-+
ClO-+H2O。
及时提醒 a.盐类水解的离子方程式用“ ”而不用“ ”。
b.熟记四种常见的微溶物是Ag2SO4、CaSO4、MgCO3、Ca(OH)2。
三、离子共存
1.离子共存的条件
几种离子在同一溶液中大量共存,指离子之间 不反应 ;若离子之间能
发生反应 ,则不能大量共存。
2.分析离子能否大量共存必备知识
(1)中学常见的四种有颜色的离子: Mn (紫红色)、 Cu2+ (蓝
色)、 Fe3+ (棕黄色)、 Fe2+ (浅绿色)。
(2)常见的表示溶液呈酸性的表述
a.pH=1的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 红 的溶液;
c.使甲基橙呈 红色 的溶液;
d.与镁粉反应放出 氢气 的溶液;
e.c(OH-)=1×10-14 mol/L的溶液(常温下)。
(3)常见的表示溶液呈碱性的表述
a.pH=14的溶液(常温下);
b.使紫色石蕊试纸变 蓝 的溶液;
c.使无色酚酞试液变 红 的溶液;
d.c(H+)=1×10-14 mol/L的溶液(常温下)。
(4)常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述
a.与铝粉反应放出 氢气 的溶液;
b.由水电离出的c(OH-)=1×10-12 mol/L的溶液(常温下);
c.与NH4HCO3反应能产生气体的溶液。
3.判断离子能否大量共存的“四个要点”
(1)一色——溶液颜色,无色溶液中不存在有色离子
(2)二性——溶液的酸、碱性
a.在强酸性溶液中,OH-及 弱酸根 离子(如C 、S 、S2-、CH3COO-等)
均不能大量存在;
b.在强碱性溶液中,H+及 弱碱 阳离子(如N 、Al3+、Mg2+、Fe3+等)均不能
大量存在;
c.弱酸的 酸式酸根 离子(如HC 、HS 、HS-等)在强酸性和强碱性溶液
中均不能大量存在。
(3)三特殊——三种特殊情况
a.Al 与HC 不能大量共存,发生反应的离子方程式为 Al +HC +H2O
Al(OH)3↓+C 。
b.“N +H+”组合具有强氧化性,能与S2-、Fe2+、I-、S 等具有还原性的离
子发生 氧化还原 反应而不能大量共存。
c.N 与CH3COO-、C ,Mg2+与HC 等组合中,虽然两种离子都能水解且水
解相互促进,但总的水解程度仍很小,它们在溶液中能大量共存。
(4)四反应——四种反应类型
a.复分解反应,如Ba2+与S 、N 与OH-、H+与CH3COO-等不能大量共存。
b.氧化还原反应:如Fe3+与I-、S2-,N (H+)与Fe2+等不能大量共存。
c.配合反应:如Fe3+与SCN-等不能大量共存。
d.相互促进水解的反应:如Al3+与C 、HC 、Al 等不能大量共存。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)BaSO4投入水中,溶液的导电性弱,故它是弱电解质 ( )
(2)CO2、NH3的水溶液能导电,所以CO2、NH3均是电解质 ( )
(3)NaCl固体不导电,熔融的KCl能导电,所以前者是非电解质,后者是电解质
( )
(4)强电解质溶液的导电性比弱电解质溶液的导电性强 ( )
(5)溶液的导电性强弱与溶液中离子浓度及离子所带的电荷数有关 ( )
√
(6)Fe和稀盐酸反应:2Fe+6H+ 2Fe3++3H2↑ ( )
(7)NaHCO3的水解:HC +H2O H2CO3+OH- ( )
(8)向NaClO溶液中通入少量SO2:2ClO-+H2O+SO2 2HClO+S ( )
(9)Mg(OH)2与醋酸的反应:OH-+H+ H2O ( )
(10)向Na2CO3溶液中滴入少量盐酸:C +2H+ H2O+CO2↑ ( )
2.下列物质在水溶液中的电离方程式错误的是 ( )
A.NaHSO3 Na++H++S
B.H2S H++HS-
C.MgCl2 Mg2++2Cl-
D.Ba(OH)2 Ba2++2OH-
解析 HS 为弱酸根离子,不能拆开写,A错误。
A
3.下列化学反应的离子方程式错误的是 ( )
A.BaCl2溶液与K2SO4溶液的反应:Ba2++S BaSO4↓
B.NaOH溶液与硝酸的反应:OH-+H+ H2O
C.Na2CO3溶液与硫酸的反应:C +2H+ CO2↑+H2O
D.碳酸钙与盐酸的反应:C +2H+ CO2↑+H2O
解析 D项中碳酸钙为不溶于水的固体,应写化学式,正确的离子方程式为
CaCO3+2H+ Ca2++CO2↑+H2O。
D
4.水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.N 、Ba2+、Br-、C B.Cl-、S 、Fe2+、H+
C.K+、Na+、S 、Mn D.Na+、H+、N 、HC
解析 Ba2+与C 能反应生成BaCO3沉淀,不能大量共存。S 与H+能反应生
成SO2和H2O,S 与Fe2+能生成沉淀FeSO3,不能大量共存。H+与HC 能反应
生成CO2和H2O,不能大量共存。
C
5.写出下列反应的离子方程式。
(1)澄清石灰水中加入稀盐酸: OH-+H+ H2O 。
(2)石灰乳与Na2CO3溶液反应: Ca(OH)2+C CaCO3+2OH- 。
(3)NH4Cl与NaOH两稀溶液混合: N +OH- NH3·H2O 。
(4)用MnO2与浓盐酸共热制Cl2: MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O 。
关键能力 · 突破
考点一 电解质的分类和电离
题组一 电解质及其电离
1.下列说法正确的是 ( )
A.酸、碱、盐都是电解质 B.电解质都是易溶于水的物质
C.氧化物都是电解质 D.氢化物都不是电解质
解析 硫酸钡是电解质,但难溶于水,B错误;非金属氧化物如SO2等属于非电
解质,C错误;KH属于电解质,HCl也是电解质,D错误。
A
2.下列物质在指定条件下的电离方程式不正确的是 ( )
A.熔融的BaSO4:BaSO4 Ba2++S
B.NH3·H2O溶液:NH3·H2O N +OH-
C.熔融的NaHSO4:NaHSO4 Na++H++S
D.H2CO3的第二步电离:HC H++C
解析 熔融的NaHSO4的电离方程式为NaHSO4 Na++HS 。
C
题组二 溶液导电性变化分析
3.现有下列几种导电性变化图像,把符合要求的图像序号填在相应的题目后
面括号中。
(1)向H2SO4溶液中加入等体积、等物质的量浓度的Ba(OH)2溶液 ( )
(2)向H2SO3溶液中通入Cl2直至过量 ( )
(3)向AgNO3溶液中通入少量HBr ( )
(4)向氨水中通入HCl直至过量 ( )
(5)向NaOH溶液中通入少量Cl2 ( )
(6)向饱和石灰水中不断通入SO2 ( )
④
②
③
②
③
①
4.向0.02 mol·L-1CuSO4溶液中匀速滴加1 mol·L-1氨水,先观察到有浅蓝色沉淀
[Cu2(OH)2SO4]生成,后沉淀溶解,逐渐变为深蓝色溶液。该实验过程体系的
pH和电导率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.c(Cu2+):a点=b点
B.bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++
2OH-+S Cu2(OH)2SO4↓
C.d点时:c(N )<2c(S )
D.导电能力:N >[Cu(NH3)4]2+
D
解析 a点到b点发生反应:2Cu2++2NH3·H2O+S Cu2(OH)2SO4↓+2N ,
c(Cu2+)减小,故c(Cu2+):a点>b点,A错误;bc段生成浅蓝色沉淀的反应为2Cu2++
2NH3·H2O+S Cu2(OH)2SO4↓+2N ,B错误;c点沉淀达到最大值,此时溶
质为(NH4)2SO4,c点到d点,pH突变,但导电率几乎不变,故d点溶质为(NH4)2SO4
和NH3·H2O,那么d点溶液中电荷守恒为c(N )+c(H+)=c(OH-)+2c(S ),因为
此时pH>7,c(H+)2c(S ),C错误;b'点之前释放N ,导电能
力增强,b'点之后释放[Cu(NH3)4]2+和OH-,导电能力降低,说明导电能力:N >
[Cu(NH3)4]2+,D正确。
题组一 离子方程式的书写
考点二 离子方程式的书写及正误判断
1.写出下列典型反应的离子方程式。
(1)氯化铝溶液中加入过量氨水: Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N 。
(2)小苏打与乙酸溶液混合: HC +CH3COOH CH3COO-+CO2↑+H2O 。
(3)澄清石灰水中加入盐酸: OH-+H+ H2O 。
(4)Cl2通入水中: Cl2+H2O H++Cl-+HClO 。
(5)实验室用浓盐酸与MnO2共热制Cl2: 4H++2Cl-+MnO2 Cl2↑+2H2O+Mn2+ 。
(6)在石灰乳中加入Na2CO3溶液: Ca(OH)2+C CaCO3+2OH- 。
(7)NaHCO3溶液与稀盐酸混合: HC +H+ H2O+CO2↑ 。
(8)FeCl3溶液与Cu反应: 2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ 。
(9)Ba(OH)2溶液与(NH4)2SO4溶液混合: Ba2++2OH-+2N +S BaSO4↓+
2NH3·H2O 。
(10)Fe2O3溶于HI溶液中: Fe2O3+6H++2I- 2Fe2++I2+3H2O 。
(11)FeO溶于稀HNO3中: 3FeO+10H++N 3Fe3++NO↑+5H2O 。
(12)磁性氧化铁溶于稀硝酸中: 3Fe3O4+28H++N 9Fe3++NO↑+14H2O 。
2.写出下列与量有关的反应的离子方程式。
(1)酸性氧化物与碱溶液反应。如CO2通入澄清石灰水中:
CO2少量: CO2+Ca2++2OH- CaCO3↓+H2O ;
CO2过量: CO2+OH- HC 。
(2)多元弱酸盐与强酸反应。如Na2CO3溶液与稀盐酸反应:
盐酸少量: C +H+ HC ;
盐酸过量: C +2H+ H2O+CO2↑ 。
(3)铝盐溶液与强碱溶液反应。如AlCl3溶液与NaOH溶液反应:
NaOH溶液少量: Al3++3OH- Al(OH)3↓ ;
NaOH溶液过量: Al3++4OH- Al +2H2O 。
(4)NaAlO2溶液与强酸溶液反应。如NaAlO2溶液与盐酸反应:
盐酸少量: Al +H++H2O Al(OH)3↓ ;
盐酸过量: Al +4H+ Al3++2H2O 。
(5)CO2通入NaAlO2溶液中:
CO2少量: 2Al +CO2+3H2O 2Al(OH)3↓+C ;
CO2过量: Al +CO2+2H2O Al(OH)3↓+HC 。
(6)Fe与稀硝酸反应:
Fe少量: Fe+N +4H+ Fe3++NO↑+2H2O ;
Fe过量: 3Fe+2N +8H+ 3Fe2++2NO↑+4H2O 。
(7)FeI2溶液与Cl2反应:
Cl2少量: 2I-+Cl2 2Cl-+I2 ;
Cl2过量: 2Fe2++4I-+3Cl2 2Fe3++2I2+6Cl- 。
(8)Ca(HCO3)2溶液与NaOH溶液混合:
NaOH少量: HC +OH-+Ca2+ CaCO3↓+H2O ;
NaOH过量: 2HC +2OH-+Ca2+ CaCO3↓+C +2H2O 。
(9)NH4Al(SO4)2溶液与Ba(OH)2溶液反应:
①n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶1: 2Al3++3S +3Ba2++6OH- 3BaSO4↓+
2Al(OH)3↓ 。
②n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶2: N +Al3++2S +2Ba2++4OH-
2BaSO4↓+Al(OH)3↓+NH3·H2O 。
③n[NH4Al(SO4)2]∶n[Ba(OH)2]=1∶3: N +Al3++2S +2Ba2++5OH-
2BaSO4↓+NH3·H2O+Al +2H2O 。
(10)向含有H+、Al3+、N 的溶液中,逐滴加入NaOH溶液至过量,反应的离子
方程式依次为:
H++OH- H2O ;
Al3++3OH- Al(OH)3↓ ;
N +OH- NH3·H2O ;
Al(OH)3+OH- Al +2H2O 。
名师总结
与量有关的离子方程式的种类与书写思路
(1)先后型:向FeBr2溶液中通入氯气,氯气少量时Fe2+首先反应,Cl2过量时Fe2+和
Br-均反应;向FeI2溶液中通入氯气,氯气少量时I-首先反应,Cl2过量时Fe2+和I-均
反应。向NH4HCO3溶液中加入NaOH溶液,首先是HC 与OH-发生中和反应,
然后是N 与OH-反应。
(2)配比型:两种物质比例不同,反应的离子方程式不同。这种离子反应的书
写可用“定一法”书写,将量少的物质化学计量数定为1,如向Ca(HCO3)2溶液
中加入过量NaOH溶液的离子方程式的书写:
3.(2021江苏南通启东中学期初)氯气是一种重要的工业原料,液氯储存区贴
有的说明卡如下:
题组二 离子方程式的正误判断
包装 钢瓶
储运要求 远离金属粉末、氨、烃类、醇类物质;设置氯气检测仪
泄漏处理 NaOH、NaHSO3溶液吸收
下列解释事实的方程式不正确的是 ( )
A.氯气用于自来水消毒:Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-
B.电解饱和食盐水制取Cl2:2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑
C.浓氨水检验泄漏的氯气,产生白烟:8NH3+3Cl2 6NH4Cl+N2
D.氯气“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用:HS +Cl2+H2O S +3H++2Cl-
解析 HClO为弱酸,不能完全电离,该反应的离子方程式为Cl2+H2O H++
Cl-+HClO,A项错误。
A
4.(2020江苏扬州期末)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Na与H2O反应:Na+2H2O Na++2OH-+H2↑
B.AlCl3溶液与氨水反应:Al3++3OH- Al(OH)3↓
C.MnO2与浓盐酸反应:MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
D.酸性KMnO4溶液与NaNO2溶液反应:2Mn +5N +3H2O 2Mn2++5N
+6OH-
C
解析 A项电荷不守恒,正确的离子方程式为2Na+2H2O 2Na++2OH-+
H2↑,错误;一水合氨为弱电解质,不能拆开写,正确的离子方程式为Al3++3NH3·
H2O Al(OH)3↓+3N ,B项错误;MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成氯
化锰、氯气和水,C项正确;酸性环境下不会生成OH-,正确的离子方程式为
2Mn +5N +6H+ 2Mn2++5N +3H2O,D项错误。
5.(2020江苏镇江期末)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Fe3O4与HI溶液反应:Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O
B.NaHSO4溶液和Ba(OH)2溶液混合使溶液呈中性:2H++S +Ba2++2OH-
BaSO4↓+2H2O
C.Cl2与热的NaOH溶液反应制取NaClO3:2Cl2+6OH- 3Cl-+Cl +3H2O
D.在强碱性溶液中次氯酸钠与Fe(OH)3反应生成Na2FeO4:
3ClO-+2Fe(OH)3 2Fe +3Cl-+H2O+4H+
B
解析 A项,I-具有还原性,可将Fe3+还原为Fe2+,正确的离子方程式为Fe3O4+
8H++2I- 3Fe2++4H2O+I2,错误;B项,反应至中性,说明反应后溶液中溶质为
Na2SO4,正确;C项,电荷不守恒,正确的离子方程式为3Cl2+6OH- 5Cl-+Cl +
3H2O,错误;D项,碱性溶液中不会大量存在H+,正确的离子方程式为4OH-+3ClO-
+2Fe(OH)3 2Fe +3Cl-+5H2O,错误。
名师总结
离子方程式正误判断的思维流程
考点三 离子共存
题组一 无限制条件的离子共存的判断
1.下列各组离子,能在溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Mg2+、Cl-、OH- B.H+、Ca2+、C 、N
C.Cu2+、K+、S 、N D.Na+、HC 、OH-、Ca2+
解析 A项中Mg2+与OH-反应生成Mg(OH)2沉淀,不能大量共存;B项中H+与
C 不能大量共存,Ca2+与C 会生成CaCO3沉淀,也不能大量共存;C项中各离
子之间不反应,可以大量共存;D项中HC 与OH-、Ca2+反应会生成H2O和
CaCO3沉淀,不能大量共存。
C
2.(2020北京北师大附中模拟)在水溶液中能大量共存的一组离子是 ( )
A.N 、H+、S2 、P B.Na+、Ca2+、Cl-、N
C.Cu2+、Hg2+、S2-、S D.Ba2+、Al3+、Br-、C
解析 A中H+与S2 发生氧化还原反应;C中S2-分别与Cu2+、Hg2+反应生成沉
淀;D中Ba2+与C 反应生成沉淀,Al3+与C 发生相互促进的水解反应。
B
题组二 题干中有限制条件的离子共存
3.下列各组离子能在酸性溶液中大量共存的是 ( )
A.Na+、Fe2+、N 、S B.Na+、Ca2+、Cl-、ClO-
C.Mg2+、Ba2+、C 、S D.K+、N 、Cl-、HC
A
解析 酸性溶液中,H+、Na+、Fe2+、N 、S 之间不发生反应,在溶液中能
够大量共存,故A符合题意;酸性溶液中,ClO-与H+反应生成次氯酸不能大量共
存,故B不符合题意;溶液中Mg2+与C 反应生成碳酸镁沉淀,Ba2+与C 、S
反应生成碳酸钡和硫酸钡沉淀,H+与C 反应生成CO2和H2O,不能大量共存,
故C不符合题意;酸性溶液中,HC 与H+反应生成二氧化碳气体,不能大量共存,
故D不符合题意。
4.下列各组离子在碱性条件下可以大量共存,在酸性条件下因发生氧化还原
反应而不能大量共存的是 ( )
A.Cu2+、Fe2+、N 、Cl- B.K+、Mg2+、HC 、S
C.S2-、Na+、K+、Cl- D.Ba2+、Na+、I-、N
解析 OH-能与Cu2+、Fe2+发生反应生成沉淀,故不能大量共存,A不选;OH-与
Mg2+反应生成Mg(OH)2沉淀,也能与HC 反应生成水和C ,故不能大量共
存,B不选;碱性溶液中,题给离子不反应,能大量共存,在酸性条件下H+、S2-发
生非氧化还原反应生成H2S气体,C不选;碱性溶液中题给离子不反应,能大量
共存,但在酸性条件下I-、N 能发生氧化还原反应,符合题意,选D。
D
题组三 选项中有限制条件的离子共存
5.(2020江苏四市模拟)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
( )
A.澄清透明的溶液:K+、H+、S 、Mn
B.0.1 mol·L-1 NaClO溶液:Na+、N 、C 、S
C.0.1 mol·L-1 FeCl3溶液:Ba2+、Al3+、SCN-、Cl-
D. =0.1 mol·L-1的溶液:Na+、K+、Al 、Br-
A
解析 ClO-会将S 氧化为S ,二者不能大量共存,B项错误;Fe3+会与SCN-
反应生成Fe(SCN)3,二者不能大量共存,C项错误; =0.1 mol·L-1的溶液
pH=1,Al 和H+不能大量共存,D项错误。
6.下列有关溶液组成的描述合理的是 ( )
A.无色溶液中可能大量存在Al3+、N 、Cl-、S2-
B.酸性溶液中可能大量存在Na+、ClO-、S 、I-
C.弱碱性溶液中可能大量存在Na+、K+、Cl-、HC
D.中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、S
解析 Al3+和S2-相互促进水解生成Al(OH)3和H2S,不能大量共存,A项错误;酸
性溶液中ClO-能氧化I-,且H+与ClO-不能大量共存,B项错误;中性溶液中Fe3+不
能大量存在,D项错误。
C
1.(2020江苏单科,4,2分)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
( )
A.0.1 mol·L-1氨水:Na+、K+、OH-、N
B.0.1 mol·L-1盐酸:Na+、K+、S 、Si
C.0.1 mol·L-1 KMnO4溶液:N 、Na+、N 、I-
D.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液:N 、Mg2+、Cl-、S
A
解析 B项,Si 在酸性溶液中不能大量存在,错误;C项,I-具有还原性,KMnO4
具有氧化性,二者会发生氧化还原反应,错误;D项,Cl-与Ag+不能大量共存,S
与Ag+也不能大量共存,错误。
2.(2020江苏单科,7,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.Cl2通入水中制氯水:Cl2+H2O 2H++Cl-+ClO-
B.NO2通入水中制硝酸:2NO2+H2O 2H++N +NO
C.0.1 mol·L-1 NaAlO2溶液中通入过量CO2:Al +CO2+2H2O Al(OH)3↓+
HC
D.0.1 mol·L-1 AgNO3溶液中加入过量浓氨水:Ag++NH3+H2O AgOH↓+N
C
解析 A项,HClO是弱酸,在离子方程式中不能拆成离子形式,错误;B项,离子
方程式配平错误,正确的离子方程式为3NO2+H2O 2H++2N +NO,错误;C
项,CO2过量时产物为NaHCO3,且离子方程式已配平,正确;D项,AgNO3溶液中
加入过量氨水,最终生成[Ag(NH3)2]+,离子方程式为Ag++2NH3·H2O
[Ag(NH3)2]++2H2O ,错误。
3.(2019江苏单科,4,2分)室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
( )
A.0.1 mol·L-1 NaOH溶液:Na+、K+、C 、Al
B.0.1 mol·L-1 FeCl2溶液:K+、Mg2+、S 、Mn
C.0.1 mol·L-1 K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl-、OH-
D.0.1 mol·L-1 H2SO4溶液:K+、N 、N 、HS
A
解析 A项,在NaOH溶液中,Na+、K+、C 、Al 相互之间不发生化学反
应,可以共存;B项,Fe2+具有还原性,Mn 具有氧化性,两者之间可发生氧化还
原反应,不能共存;C项,C 和Ba2+可以结合生成BaCO3沉淀,不能大量共存;
D项,在酸性条件下,N 可将HS 氧化,不能大量共存。
4.(2019江苏单科,7,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是 ( )
A.室温下用稀NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O
B.用铝粉和NaOH溶液反应制取少量H2:Al+2OH- Al +H2↑
C.室温下用稀HNO3溶解铜:Cu+2N +2H+ Cu2++2NO2↑+H2O
D.向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸:Na2SiO3+2H+ H2SiO3↓+2Na+
A
解析 A项,Cl2能与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO和水,离子方程式为
Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O,正确;B项,铝粉能与NaOH溶液反应制取H2,离子
方程式为2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2↑,错误;C项,铜与稀硝酸反应生成
NO,离子方程式为3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O,错误;D项,Na2SiO3
易溶于水,应用离子符号表示,故向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸发生反应的离
子方程式为Si +2H+ H2SiO3↓,错误。第3讲 氧化还原反应
考试要点 核心素养
1.了解氧化还原反应的本质。 2.了解常见的氧化还原反应。 3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。 1.证据推理与模型认知:建立氧化还原的观点,掌握氧化还原反应的规律,结合常见的氧化还原反应理解有关规律;利用氧化还原的观点通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。 2.科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现。创造和应用的科学实践活动;能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
第1课时 氧化还原反应概念、规律及应用
一、氧化还原反应基本概念
1.本质和特征
2.相关概念及其关系
[简记] “失升氧,得降还,若说剂,正相反”。
例如:反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中氧化剂是MnO2,还原剂是HCl,氧化产物是Cl2,生成1 mol Cl2时转移电子数目为⑦ 1.204×1024 。
思考 a.有单质参与的化合反应、有单质生成的分解反应⑧ 一定 (填“一定”或“不一定”,下同)是氧化还原反应。
b.有单质参加或生成的化学反应,⑨ 不一定 是氧化还原反应,如3O2 2O3。
c.元素由化合态变为游离态时,该元素⑩ 不一定 被还原。如:Cu2+→Cu时,铜元素被还原,Cl-→Cl2时,氯元素被氧化。
d.所有的置换反应都 是 (填“是”或“不是”,下同)氧化还原反应;所有的复分解反应都 不是 氧化还原反应。
3.氧化性和还原性
(1)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)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有 氧化性 ,如Fe3+、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。
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法
如Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头指向反应前、后有元素化合价变化的 同种 (填“同种”或“不同种”)元素的原子,且需注明“得(到)”或“失(去)”。
b.箭头的方向 不代表 (填“代表”或“不代表”)电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数 等于 (填“等于”或“不一定等于”)得到电子的总数。
(2)单线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头从 失 (填“得”或“失”,下同)电子元素的原子指向 得 电子元素的原子。
b. 不标 (填“不标”或“只标”,下同)“得到”或“失去”, 只标 电子转移的总数。
c.线桥只出现在 反应物 (填“反应物”或“生成物”)中。
5.氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
包括某些活泼的非金属单质、含有高价态元素的化合物、某些氧化物和过氧化物等。如:
特别提醒 a.O2、O3在水溶液中的还原产物,酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或。
b.浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
(2)常见的还原剂
包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质(化合物、低价金属阳离子、非金属阴离子、氢化物等)。如:
(3)既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或微粒
二、氧化还原反应的规律及应用
(一)强弱规律
1.氧化性、还原性的判断
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,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性) 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)根据反应条件和产物价态高低进行判断
a.与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就 越强 。如Na与冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500 ℃才能发生反应,I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
b.当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:一般反应条件越低,氧化剂的氧化性 越强 ,如:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。
c.当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性 越强 ,如:2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe+S FeS,则氧化性:Cl2>S。
3.应用
(1)判断物质氧化性、还原性强弱。
(2)判断离子发生氧化还原反应的顺序。
(3)判断元素金属性、非金属性强弱。
(4)判断电化学中阴、阳离子的放电顺序。
(二)优先规律:一种氧化剂(还原剂)同时和几种还原剂(氧化剂)相遇时,还原性(氧化性)较强的物质先反应。此规律用于解决反应的顺序问题。
(三)价态规律:有多种价态的元素,处于最高价态时只具有 氧化性 (如H2SO4中的S元素),处于最低价态时只具有 还原性 (如H2S中的S元素),处于中间价态时既有氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)。价态规律可应用于判断物质的氧化性、还原性。
1.归中反应: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”。同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化合价只接近而不交叉,最多达到 同种 价态。如:H2S+H2SO4(浓) S↓+SO2↑+2H2O(H2→,H2O4→O2)、5Cl-+Cl+6H+ 3Cl2↑+3H2O。
2.歧化反应:“中间价 高价+低价”。
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,如:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
(四)守恒规律
化合价 升高总数 与 降低总数 相等,实质是反应中 失电子总数与得电子总数 相等。该规律可应用于氧化还原反应方程式的配平及相关计算等。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)金属阳离子一定只具有氧化性 ( )
(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)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应 ( )
(4)分解反应一定是氧化还原反应,而化合反应为非氧化还原反应 ( )
(5)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物一定不同 ( )
答案 (1) (2) (3) (4) (5)
2.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
答案 D A项中转移电子数目错误,应为e-;B项中氧化产物与还原产物均为Cl2,且转移电子数目为5e-;C项中用单线桥表示电子转移时不标“得”或“失”。
3.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应:Ce4++Fe2+ Fe3++Ce3+、Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+,由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是 ( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Sn2+、Ce3+、Fe2+
C.Ce3+、Fe2+、Sn2+ D.Fe2+、Sn2+、Ce3+
答案 A 根据反应Ce4++Fe2+ Fe3++Ce3+,可以判断出还原性:Fe2+>Ce3+;根据反应Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+,可以判断出还原性:Sn2+>Fe2+,所以还原性:Sn2+>Fe2+>Ce3+。
4.下列反应中:HCl作还原剂的是 ,HCl作氧化剂的是 ,HCl为还原产物的是 。
①KOH+HCl KCl+H2O
②2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
③Cl2+H2O HCl+HClO
④2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑
⑤Fe+2HCl FeCl2+H2↑
答案 ② ⑤ ③
考点一 氧化还原反应基本概念
题组一 氧化还原反应的概念及判断
1.下列变化需要加入合适的氧化剂才能完成的是 ( )
A.CuO→Cu B.H2SO4→H2
C.Fe→FeCl2 D.HNO3→N2
答案 C 铜元素的化合价降低,则需要加入合适的还原剂来实现,A项错误;氢元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,B项错误;铁元素的化合价升高,需要加入合适的氧化剂才能实现,C项正确;氮元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,D项错误。
2.下列反应属于氧化还原反应的是 ( )
A.H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O
B.2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
C.NH3+HCl NH4Cl
D.CuO+H2 Cu+H2O
答案 D H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O是中和反应,不是氧化还原反应,A不符合题意;2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,B不符合题意;NH3+HCl NH4Cl中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,C不符合题意;CuO+H2 Cu+H2O中氢元素化合价升高,铜元素化合价降低,属于氧化还原反应,D符合题意。
3.(2020北京等级考)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是 ( )
A.湿润的红色布条遇氯气褪色
B.棕黄色FeCl3饱和溶液滴入沸水中变成红褐色
C.紫色酸性KMnO4溶液通入乙烯气体后褪色
D.浅黄色Na2O2固体露置于空气中逐渐变为白色
答案 B A项,氯气使湿润的红色布条褪色是因为氯气与水发生氧化还原反应生成了HClO,HClO具有漂白性,使红色布条褪色,与氧化还原反应有关;B项,棕黄色FeCl3饱和溶液滴入沸水中变成红褐色是由于Fe3+水解生成 Fe(OH)3胶体,与氧化还原反应无关;C项,紫色酸性KMnO4溶液通入乙烯气体后褪色是因为酸性高锰酸钾溶液氧化乙烯,与氧化还原反应有关;D项,浅黄色Na2O2固体露置于空气中逐渐变为白色,是因为过氧化钠与空气中的水和二氧化碳反应最终变为Na2CO3,与氧化还原反应有关。
4.(2020江苏扬州月考)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.FeCl3易发生水解,可用于蚀刻铜制的印制线路板
B.漂白粉具有氧化性,可用于脱除烟气中的SO2和NO
C.CaCO3高温下能分解,可用于修复被酸雨浸蚀的土壤
D.活性炭具有还原性,可用于除去水体中的Pb2+等重金属离子
答案 B FeCl3具有强氧化性,能与Cu等金属反应,可用于蚀刻铜制的印制线路板,与FeCl3易发生水解无关,A错误;漂白粉的主要成分是次氯酸钙,次氯酸钙具有强氧化性,能氧化SO2和NO生成硫酸盐和硝酸盐,B正确;CaCO3能与酸反应,改良、修复被酸雨浸蚀的土壤,与CaCO3高温下能分解无关,C错误;活性炭与Pb2+等金属离子不反应,D错误。
题组二 电子转移的表示方法
5.判断下列反应中电子转移方向、数目表示的正误(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)( )
(2)( )
(3)( )
(4)( )
(5)( )
(6)( )
答案 (1) (2) (3) (4)√ (5)√ (6)
名师总结
正确表示电子转移的关键——正确标出元素化合价
基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆:一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;二三铁、二四碳;二三四五氮常见;二四六硫、锰齐(七)全;铜汞二价最常见;单质零价永不变。
一些特殊物质中元素的化合价:
(OH)2 O(OH)2 PO4 LiPO4
K2O4 Cu Cl (OH)2Cl2
S3 H3O3 O2
O H4 O4 LiH2
Al K H2O4 Na2O3
Na K2O7 K2O4 —
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.(2021江苏南通高三开学考试)向盛有KMnO4溶液的试管中加入过量的MnSO4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(NaBiO3)粉末,溶液又变为紫红色。下列推断错误的是 ( )
A.氧化性:NaBiO3>KMnO4>MnO2
B.生成8.7 g黑色沉淀,转移0.2 mol电子
C.利用NaBiO3可以检验溶液中的Mn2+
D.NaBiO3可与浓盐酸发生反应:NaBiO3+6HCl(浓) BiCl3+Cl2↑+NaCl+3H2O
答案 B 氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物,氧化剂发生还原反应,化合价降低。在盛有KMnO4溶液的试管中加入过量的MnSO4溶液,产生黑色沉淀,溶液由紫红色变为无色,说明KMnO4溶液可氧化MnSO4生成MnO2,故氧化性:KMnO4>MnO2;在滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液变为紫红色,说明氧化性:NaBiO3>KMnO4,则氧化性:NaBiO3>KMnO4>MnO2,故A正确。根据上述分析,KMnO4溶液可氧化MnSO4生成MnO2,发生的反应为2Mn+3Mn2++2H2O 5MnO2↓+4H+,由离子方程式得关系式:5MnO2~6e-,8.7 g MnO2的物质的量为0.1 mol,转移电子的物质的量为×6=0.12 mol,故B错误。滤液中含有Mn2+,加入少量的铋酸钠粉末,溶液变为紫红色,说明NaBiO3可氧化MnSO4生成KMnO4,则利用NaBiO3可以检验溶液中的Mn2+,故C正确。KMnO4可与浓盐酸发生反应生成Cl2,由于氧化性:NaBiO3>KMnO4,NaBiO3也可与浓盐酸发生反应,化学方程式为NaBiO3+6HCl(浓) BiCl3+Cl2↑+NaCl+3H2O,故D正确。
2.已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,则下列反应不能发生的是 ( )
A.2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+
B.I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI
C.H2O2+H2SO4 SO2↑+O2↑+2H2O
D.2Fe3++2I- 2Fe2++I2
答案 C 根据氧化还原反应的规律可知,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。强氧化剂与强还原剂发生反应产生具有弱氧化性和弱还原性的物质。若A反应可以发生,则还原性:SO2>Fe2+,正确;若B反应可以发生,则还原性:SO2>I-,正确;若C反应可以发生,则还原性:H2O2>SO2,错误;若D反应可以发生,则还原性:I->Fe2+,正确。
3.(2020山西阳泉模拟)已知下列实验事实:
①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液;
②将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝;
③向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液,再酸化,可得K2Cr2O7溶液。
下列判断不正确的是 ( )
A.化合物KCrO2中Cr为+3价
B.实验①证明Cr2O3是两性氧化物
C.实验②证明氧化性:Cr2D实验③证明H2O2有氧化性
答案 C 实验②说明反应生成单质碘,依据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性”可知氧化性:Cr2>I2,C不正确。
4.已知在碱性溶液中可发生如下反应:2R(OH)3+3ClO-+4OH- 2R+3Cl-+5H2O。则R中R的化合价是 ( )
A.+3 B.+4
C.+5 D.+6
答案 D 该氧化还原反应中,Cl元素由+1价降至-1价,设R中R元素为x价,R(OH)3中R元素为+3价,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,有2×[x-(+3)]=3×[+1-(-1)],解得x=+6。
5.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G Q+NaCl
②Q+H2O X+H2
③Y+NaOH G+Q+H2O
④Z+NaOH Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由高到低的顺序是 ( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
答案 C 由①得出Q中Cl元素化合价高于G;由②得出X中Cl元素化合价高于Q;由③得出Y中Cl元素化合价介于G、Q之间;由④得出Z中Cl元素化合价介于Q、X之间,故选C。
名师总结
“三步”搞定氧化还原反应概念题
第一步:依据题意分析概念
“失升氧,得降还;剂性一致,其他相反”。“剂性一致”即氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,生成还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物。
第二步:依据规律判断反应的合理性
氧化还原反应遵循:强弱规律、优先规律、价态规律、守恒规律等,“高价氧化低价还,中间价态两俱全”。
第三步:利用得失电子守恒进行定量判断
有关氧化还原反应的定量问题,利用得失电子守恒可以简化计算过程。对于生疏的或多步氧化还原反应,可直接找出起始的氧化剂、还原剂和最终的还原产物、氧化产物,利用原子守恒和得失电子守恒,建立已知量与未知量的关系,快速列式求解。
1.(2020浙江7月选考,10,2分)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
答案 B ,根据化合价变化分析可得:MnO2为氧化剂,对应的MnCl2为还原产物,HCl为还原剂,对应的Cl2为氧化产物,故n(Cl2)∶n(MnCl2)=1∶1,B正确。
2.(2020山东,2,2分)下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.谷物发酵酿造食醋 B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒 D.大气中NO2参与酸雨形成
答案 B A项,谷物发酵酿造食醋过程中存在淀粉的水解和葡萄糖的氧化,涉及氧化还原反应,错误;B项,小苏打用作食品膨松剂是利用了小苏打受热易分解的性质,不涉及氧化还原反应,正确;C项,含氯消毒剂具有氧化性,利用其消毒时发生氧化还原反应,错误;D项,NO2参与酸雨形成时转化为HNO3,氮元素的化合价升高,发生了氧化还原反应,错误。
3.(2019北京理综,10,6分)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是 ( )
物质(括号内为杂质) 除杂试剂
A FeCl2溶液(FeCl3) Fe粉
B NaCl溶液(MgCl2) NaOH溶液、稀HCl
C Cl2(HCl) H2O、浓H2SO4
D NO(NO2) H2O、无水CaCl2
答案 B A项,用Fe粉除去FeCl2溶液中的Fe3+时,发生了氧化还原反应;C项,除去Cl2中的HCl杂质一般用饱和食盐水,用水除会损失部分Cl2,同时Cl2与H2O的反应是氧化还原反应;D项,NO2和H2O的反应属于氧化还原反应。
4.(2019浙江4月选考,6,2分)反应8NH3+3Cl2 N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为 ( )
A.2∶3 B.8∶3
C.6∶3 D.3∶2
答案 A 分析题给反应,当有3 mol Cl2被还原时,参加反应的8 mol NH3中只有2 mol被氧化为N2,6 mol NH3转化为NH4Cl时化合价没有变化,则被氧化的NH3为2 mol,A项正确。
5.(2018北京理综,9,6分)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是 ( )
A B C D
实验 NaOH溶液滴入FeSO4溶液中 石蕊溶液滴入氯水中 Na2S溶液滴入AgCl浊液中 热铜丝插入稀硝酸中
现象 产生白色沉淀,随后变为红褐色 溶液变红,随后迅速褪色 沉淀由白色逐渐变为黑色 产生无色气体,随后变为红棕色
答案 C A项,白色沉淀为Fe(OH)2,在空气中被氧化为Fe(OH)3;B项,氯水中有次氯酸,具有强氧化性,使红色褪去;C项,沉淀由白色变为黑色是因为Ag2S比AgCl更难溶,AgCl发生复分解反应转化为Ag2S,不涉及氧化还原反应;D项,Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2和NO,NO在空气中被氧化生成红棕色的NO2。
一、单项选择题
1.下列变化过程中,加入氧化剂才能实现的是 ( )
A.Cl2→Cl- B.I-→I2
C.SO2→S D.CuO→Cu
答案 B
2.下列变化中,气体被还原的是 ( )
A.水蒸气使CuSO4固体变蓝
B.氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄
C.H2使灼热CuO固体变红
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
答案 B 水蒸气使CuSO4固体变蓝,发生了反应:CuSO4+5H2O CuSO4·5H2O,但不是氧化还原反应,故A不符合题意;氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄,发生了反应:Cl2+2FeCl2 2FeCl3,Cl2中Cl从0价降低到-1价,Cl2被还原,故B符合题意;H2使灼热CuO固体变红,发生了反应:H2+CuO Cu+H2O,H2中H从0价升高到+1价,H2被氧化,故C不符合题意;氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,发生了反应:AlCl3+3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4Cl,但不是氧化还原反应,故D不符合题意。
3.(2020天津河西调查)化学与生活密切相关,下列过程没有发生氧化还原反应的是 ( )
A.酸性重铬酸钾溶液检测酒精含量
B.服用小苏打药片治疗胃酸过多
C.植物油开封久置变质
D.即热饭盒自热包中的镁粉、铁粉遇食盐水迅速放热
答案 B B项,小苏打药片中的主要成分是碳酸氢钠,胃酸的主要成分是盐酸,碳酸氢钠与盐酸发生复分解反应,没有发生氧化还原反应,符合题意。
4.(2020山东潍坊三检)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示转化关系。下列说法错误的是 ( )
A.反应①利用了H2Te的还原性
B.反应②中H2O作氧化剂
C.反应③利用了H2O2的氧化性
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应
答案 D 反应①中H2Te被O2氧化生成Te,体现了H2Te的还原性,故A正确;反应②中Te与H2O反应生成H2TeO3,Te元素化合价升高,是还原剂,则H2O为氧化剂,应有H2生成,故B正确;反应③中H2TeO3 H6TeO6,Te元素化合价升高,发生氧化反应,则H2O2作氧化剂,体现氧化性,故C正确;H2Te2O5转化为H2Te4O9时不存在元素化合价的变化,未发生氧化还原反应,故D错误。
5.(2020广东中山模拟)含氟的卤素互化物通常用作氟化剂,使金属氧化物转化为氟化物,如2Co3O4+6ClF3 6CoF3+3Cl2+4X。下列有关该反应的说法中正确的是 ( )
A.X与O3互为同位素
B.ClF3中氯元素为+4价
C.Co3O4在反应中做氧化剂
D.1 mol Co3O4参加反应转移9 mol电子
答案 D 根据质量守恒定律可知,X为O2,其与O3互为同素异形体,A错误。ClF3中F元素非金属性大于Cl元素,氟元素为-1价,则氯元素为+3价,B错误。Co3O4中Co元素的化合价由+升高到+3,被氧化,O元素的化合价由-2升高到0,被氧化,则Co3O4做还原剂,C错误。Co3O4中O元素的化合价由-2升高到0,Co元素的化合价由+升高到+3,1 mol Co3O4参加反应转移电子的物质的量为[2×4+3×(3-)]mol=9 mol,D正确。
6.黑火药是我国古代四大发明之一,其爆炸时发生反应的化学方程式为S+2KNO3+3C K2S+N2↑+3CO2↑。有关该反应的说法不正确的是 ( )
A.KNO3做氧化剂
B.反应过程中转移了12 mol e-
C.S发生了还原反应
D.C表现出还原性
答案 B 题给反应中N元素和S元素化合价降低,得电子被还原,S和KNO3为氧化剂,A正确;C是还原剂,化合价从0价升高为+4价,共转移12e-,而不是12 mol e-,B错误;S发生了还原反应,C正确;C元素化合价升高,失电子被氧化,C为还原剂,C表现出还原性,D正确。
7.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,关于此反应的说法正确的是 ( )
A.KClO3中的Cl化合价降低,失电子
B.反应中H2SO4体现了酸性和强氧化性
C.反应中H2C2O4被氧化
D.产物中Cl与C化合价相同,因而氧化性一样强
答案 C A项,由题给化学方程式可知:KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,化合价降低,得到电子,错误;B项,反应中S的化合价没有变化,不表现氧化性,错误;C项,H2C2O4中C元素从+3价变为+4价,化合价升高,失去电子,被氧化,正确;D项,不同元素的化合价相同,其氧化性却不同,ClO2具有强氧化性,CO2具有弱氧化性,错误。
8.(2020山西太原质检)下列应用不涉及物质氧化性或还原性的是 ( )
A.用葡萄糖制镜或保温瓶胆
B.用漂白液杀菌、消毒
C.用Na2SiO3溶液制备木材防火剂
D.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
答案 C 葡萄糖与银氨溶液发生氧化还原反应,生成银单质,葡萄糖做还原剂被氧化,故A不符合题意;用漂白液杀菌、消毒利用了NaClO的强氧化性,故B不符合题意;用Na2SiO3溶液制备木材防火剂不发生氧化还原反应,与物质的氧化性或还原性无关,故C符合题意;高锰酸钾可氧化具有催熟作用的乙烯,从而达到保鲜水果的目的,故D不符合题意。
9.(2020河北唐山质检)在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应,生成一种棕黄色气体X。则X为 ( )
A.Cl2 B.Cl2O C.ClO2 D.Cl2O5
答案 C Na2SO3被氧化为Na2SO4,S元素化合价由+4价升高到+6价;NaClO3中Cl元素的化合价降低,设Cl元素在还原产物中的化合价为x,根据得失电子守恒有1×[(+6)-(+4)]=2×(+5-x),解得x=+4,故棕黄色气体X的化学式为ClO2。
10.(2020辽宁本溪模拟)水是一种重要的资源,它同时在化学反应中担任着重要的角色,既可作为反应物又可作为生成物,下图中和水相连的物质都能和水发生反应,则有关说法正确的是 ( )
A.上述反应中属于氧化还原反应的有①②④⑥⑦⑧
B.①和⑦中都有氧气生成,且生成1 mol O2转移的电子数相同
C.①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂
D.⑦中水做氧化剂,②中水做还原剂
答案 C H2O与Na2O、SO3、Mg3N2的反应不属于氧化还原反应,其余反应均属于氧化还原反应,A错误;①中2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,生成1 mol O2转移2 mol e-,⑦中2F2+2H2O 4HF+O2,生成1 mol O2转移4 mol e-,B错误;①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂,C正确;⑦中水做还原剂,②中水做氧化剂,D错误。
11.(2020江苏南通如皋中学调研)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.Na2SiO3易溶于水,可用作木材防火剂
B.NH3呈碱性,可用作制冷剂
C.Fe粉有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.漂白粉溶液呈无色,可用作消毒剂
答案 C Na2SiO3用作木材防火剂,利用了它不燃、不爆的化学性质,A项错误;NH3易液化,液氨汽化时吸收大量的热,可以用作制冷剂,B项错误;铁粉具有较强的还原性,可以先于食品与氧气反应,避免食品被氧化,C项正确;漂白粉与CO2和水反应生成的HClO具有强氧化性,可作消毒剂,D项错误。
12.(2020山东潍坊模拟)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对饮用水杀菌、消毒的同时,还产生Fe(OH)3胶体吸附杂质净化水
B.用FeCl2溶液吸收反应Ⅰ中尾气后可再利用
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D.该生产条件下,物质的溶解性:Na2FeO4答案 D A项,K2FeO4具有强氧化性,可用于杀菌、消毒,生成的铁离子水解形成具有吸附性的氢氧化铁胶体,可用于净水,正确;B项,尾气中含有氯气,可与氯化亚铁反应生成氯化铁,可再利用,正确;C项,反应中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,正确;D项,结晶过程中加入浓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,因此K2FeO4晶体析出,错误。
13.已知Pb3O4与HNO3溶液发生反应Ⅰ:Pb3O4+4H+ PbO2+2Pb2++2H2O;PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ:5PbO2+2Mn2++4H++5S 2Mn+5PbSO4+2H2O。下列推断正确的是 ( )
A.由反应Ⅰ可知,Pb3O4中Pb(Ⅱ)和Pb(Ⅳ)比为1∶2
B.由反应Ⅰ、Ⅱ可知,氧化性:HNO3>PbO2>Mn
C.Pb可与稀硝酸发生反应:3Pb+16HNO3 3Pb(NO3)4+4NO↑+8H2O
D.Pb3O4可与盐酸发生反应:Pb3O4+8HCl 3PbCl2+4H2O+Cl2↑
答案 D 1个Pb3O4中Pb(Ⅱ)有2个,Pb(Ⅳ)有1个,故两者之比为2∶1,A项错误;反应Ⅰ不是氧化还原反应,因此不能得出氧化性:HNO3>PbO2,B项错误;Pb与稀硝酸发生反应生成Pb(NO3)2,C项错误;Pb3O4可与盐酸发生反应:Pb3O4+8HCl 3PbCl2+4H2O+Cl2↑,D项正确。
14.(2020山东潍坊二模)四氧化钌(RuO4)是金黄色针状晶体,微溶于水,有强氧化性,能氧化浓盐酸生成Cl2和Ru3+。酸性介质中固体Na2RuO4与NaClO溶液或NaClO3溶液反应均可制得RuO4。下列说法正确的是 ( )
A.若NaClO3与Na2RuO4的物质的量之比为1∶3,则还原产物为Cl2
B.RuO4与浓盐酸反应生成11.2 L Cl2转移电子数为NA
C.酸性介质中氧化性:RuO4>Cl>Cl2
D.在稀硫酸环境中,Na2RuO4与NaClO反应制备RuO4的化学方程式为Na2RuO4+NaClO+H2SO4 RuO4+Na2SO4+NaCl+H2O
答案 D Na2RuO4→RuO,失电子数为2,如果NaClO3与Na2RuO4物质的量之比为1∶3,由得失电子守恒可知,+5价氯应变为-1价氯,故还原产物不可能为Cl2,A项错误;11.2 L Cl2所处的条件未知,故无法计算出转移的电子数,B项错误;RuO4能氧化浓盐酸生成Cl2,氧化剂RuO4的氧化性大于氧化产物Cl2,即氧化性:RuO4>Cl2,Na2RuO4与NaClO3溶液反应均可制得RuO4,氧化剂NaClO3的氧化性大于氧化产物RuO4,即氧化性:Cl>RuO4,C项错误;在稀硫酸环境中,Na2RuO4与NaClO反应得到RuO4和NaCl,根据元素守恒判断出生成物还有硫酸钠和水,反应的化学方程式为Na2RuO4+NaClO+H2SO4 RuO4+Na2SO4+NaCl+H2O,D项正确。
15.(2020江苏镇江期末)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效的漂白剂和氧化剂,可用于各种纤维和某些食品的漂白。工业上制备亚氯酸钠的流程如图所示:
下列说法不正确的是 ( )
A.反应①阶段,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1
B.若反应①通过原电池来实现,则ClO2是正极产物
C.反应②中的H2O2可用NaClO4代替
D.反应②条件下,ClO2的氧化性大于H2O2的氧化性
答案 C 反应①中,氧化剂是NaClO3,还原剂是SO2,还原产物是ClO2,氧化产物是NaHSO4,根据得失电子守恒可得NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1,A项正确;ClO2是还原产物,原电池正极表面发生还原反应,则ClO2是正极产物,B项正确;反应②中,从ClO2与H2O2反应的变价情况可知,ClO2作氧化剂,被还原为NaClO2,则H2O2作还原剂,NaClO4只具有氧化性,所以不能用NaClO4代替H2O2,C项错误;同一反应中,氧化剂的氧化性强于还原剂的氧化性,则ClO2的氧化性大于H2O2的氧化性,D项正确。
16.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2)催化氧化反应的离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4S+4H+。实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂
B.反应Ⅱ中Fe3+做氧化剂,FeS2被还原
C.反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,Fe(NO)2+做氧化剂
D.反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,该反应是氧化还原反应
答案 A 由题图可知,反应Ⅰ中,O2将Fe(NO)2+氧化为Fe3+,并释放出NO;反应Ⅱ中Fe3+将FeS2氧化成S,生成的Fe2+在反应Ⅲ中又与NO结合成Fe(NO)2+进入下一个过程。总反应为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4S+4H+,NO的量不变。由上述分析可知,NO在反应前后没有发生量的变化,性质也没有发生变化,所以在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂,故A正确;反应Ⅱ中硫元素的化合价升高,铁元素的化合价降低,Fe3+做氧化剂,FeS2被氧化,故B错误;反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,铁元素的化合价由+2价升高到+3价,Fe(NO)2+做还原剂,故C错误;反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,所含元素的化合价没有发生变化,该反应是非氧化还原反应,故D错误。
17.为验证还原性:SO2>Fe2+>Cl-,三组同学分别进行了下图实验,并对溶液1和溶液2中所含离子进行了检验,能证明上述还原性顺序的实验组有 ( )
溶液1 溶液2
甲 含Fe3+、Fe2+ 含S
乙 含Fe3+,无Fe2+ 含S
丙 含Fe3+,无Fe2+ 含Fe2+
A.只有甲 B.甲、乙
C.甲、丙 D.甲、乙、丙
答案 C 本实验利用“还原剂的还原性大于还原产物”“强还原性物质制弱还原性物质”的原理来验证还原性的强弱顺序。向FeCl2溶液中通入Cl2,得到溶液1,再向溶液1中通入SO2,得到溶液2。甲实验溶液1中含有Fe3+、Fe2+,说明发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,且Cl2反应完全,可证明还原性:Fe2+>Cl-;溶液2中含有S,则说明发生反应:2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S+4H+,可证明还原性:SO2>Fe2+,故甲实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。乙实验溶液1中含有Fe3+,无Fe2+剩余,则还原性:Fe2+>Cl-,但Cl2可能过量,再通入SO2,可能发生的反应是Cl2+SO2+2H2O 2Cl-+S+4H+,不能够比较SO2与Fe2+的还原性强弱,故乙实验结论不能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。丙实验溶液1中含有Fe3+,没有Fe2+,通入SO2后溶液中又含有Fe2+,说明SO2将Fe3+还原得到Fe2+,证明还原性:SO2>Fe2+,故丙实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。
二、非选择题
18.(2020江苏四市期末)工业上用钛白渣[主要成分为FeSO4,还含有少量Fe2(SO4)3、MgSO4及TiOSO4]为主要原料生产氧化铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:
(1)“溶解”时,TiOSO4发生水解生成难溶于水的H2TiO3,反应的化学方程式为 。
(2)“除杂”时,加入NH4HF2固体的作用是 。
(3)“氧化”时,Fe2+生成FeOOH的离子方程式是 。
(4)滤液X中主要含有的阳离子是 (填化学式)。
(5)实验测得反应溶液的pH、温度对氧化铁黄产率的影响如图所示。
①反应温度宜选择 。
②氧化时应控制pH的合理范围是4.5左右,pH过小或过大均会导致氧化铁黄产率较低,其原因可能是 。
答案 (1)TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4
(2)除去Mg2+
(3)4Fe2++O2+8OH- 4FeOOH↓+2H2O
(4)Na+、N
(5)①40 ℃
②pH过低导致氧化铁黄部分溶于酸,pH过大导致Fe(OH)3增多
解析 (1)TiOSO4水解生成H2TiO3和硫酸。(2)加入NH4HF2固体的目的是使Mg2+转化为MgF2沉淀而除去。(3)碱性条件下Fe2+被空气中的O2氧化生成FeOOH,结合电荷守恒配平。(4)向溶解的钛白渣中加入NH4HF2固体,除去了Mg2+,向过滤后的溶液中加入NaOH溶液并通入空气,使Fe2+转化为FeOOH沉淀,此时溶液中存在的阳离子是N和Na+。(5)根据温度与FeOOH产率的示意图可知,40 ℃时FeOOH的产率最大,因此反应的适宜温度为40 ℃;由pH与FeOOH产率的示意图可知,当pH约为4.5时FeOOH的产率最大,pH太小时酸性太强,会导致氧化铁黄部分溶解,pH过大会导致生成过多的Fe(OH)3。
21(共56张PPT)
第3讲 氧化还原反应
第1课时 氧化还原反应概念、规律及应用
一、氧化还原反应基本概念
必备知识 · 整合
1.本质和特征
2.相关概念及其关系
[简记] “失升氧,得降还,若说剂,正相反”。
例如:反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中氧化剂是MnO2,还原剂
是HCl,氧化产物是Cl2,生成1 mol Cl2时转移电子数目为 1.204×1024 。
思考 a.有单质参与的化合反应、有单质生成的分解反应 一定 (填“一
定”或“不一定”,下同)是氧化还原反应。
b.有单质参加或生成的化学反应, 不一定 是氧化还原反应,如3O2
2O3。
c.元素由化合态变为游离态时,该元素 不一定 被还原。如:Cu2+→Cu时,铜
元素被还原,Cl-→Cl2时,氯元素被氧化。
d.所有的置换反应都 是 (填“是”或“不是”,下同)氧化还原反应;所有
的复分解反应都 不是 氧化还原反应。
3.氧化性和还原性
(1)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)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有 氧化性 ,如Fe3+、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。
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法
如Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头指向反应前、后有元素化合价变化的 同种 (填“同种”或
“不同种”)元素的原子,且需注明“得(到)”或“失(去)”。
b.箭头的方向 不代表 (填“代表”或“不代表”)电子转移的方向,仅表
示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数 等于 (填“等于”或“不一定等于”)得到电子的总
数。
(2)单线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头从 失 (填“得”或“失”,下同)电子元素的原子指向 得
电子元素的原子。
b. 不标 (填“不标”或“只标”,下同)“得到”或“失去”, 只标
电子转移的总数。
c.线桥只出现在 反应物 (填“反应物”或“生成物”)中。
5.氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
包括某些活泼的非金属单质、含有高价态元素的化合物、某些氧化物和过
氧化物等。如:
特别提醒 a.O2、O3在水溶液中的还原产物,酸性条件下是H2O,中性、碱性
条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或 。
b.浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
(2)常见的还原剂
包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质
(化合物、低价金属阳离子、非金属阴离子、氢化物等)。如:
(3)既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或微粒
二、氧化还原反应的规律及应用
(一)强弱规律
1.氧化性、还原性的判断
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,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性) 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)根据反应条件和产物价态高低进行判断
a.与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就 越强 。如Na与
冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>
Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2
与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500 ℃才能发生反应,I2与H2在不断
加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
b.当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应
条件的高低进行判断:一般反应条件越低,氧化剂的氧化性 越强 ,如:MnO2+
4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+
8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。
c.当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化
产物的价态高低进行判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性 越强 ,
如:2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe+S FeS,则氧化性:Cl2>S。
3.应用
(1)判断物质氧化性、还原性强弱。
(2)判断离子发生氧化还原反应的顺序。
(3)判断元素金属性、非金属性强弱。
(4)判断电化学中阴、阳离子的放电顺序。
(二)优先规律:一种氧化剂(还原剂)同时和几种还原剂(氧化剂)相遇时,还原性
(氧化性)较强的物质先反应。此规律用于解决反应的顺序问题。
(三)价态规律:有多种价态的元素,处于最高价态时只具有 氧化性 (如H2
SO4中的S元素),处于最低价态时只具有 还原性 (如H2S中的S元素),处于
中间价态时既有氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)。价态规律可应用于
判断物质的氧化性、还原性。
1.归中反应: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”。同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化
合价只接近而不交叉,最多达到 同种 价态。如:H2S+H2SO4(浓) S↓+
SO2↑+2H2O(H2 → ,H2 O4→ O2)、5Cl-+Cl +6H+ 3Cl2↑+3H2O。
2.歧化反应:“中间价 高价+低价”。
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,如:Cl2+
2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
(四)守恒规律
化合价 升高总数 与 降低总数 相等,实质是反应中 失电子总数与得
电子总数 相等。该规律可应用于氧化还原反应方程式的配平及相关计算等。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)金属阳离子一定只具有氧化性 ( )
(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)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应 ( )
(4)分解反应一定是氧化还原反应,而化合反应为非氧化还原反应 ( )
(5)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物一定不同( )
2.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
D
解析 A项中转移电子数目错误,应为e-;B项中氧化产物与还原产物均为Cl2,
且转移电子数目为5e-;C项中用单线桥表示电子转移时不标“得”或“失”。
3.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应:Ce4++Fe2+ Fe3++Ce3+、
Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+,由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由
强到弱的顺序是 ( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Sn2+、Ce3+、Fe2+
C.Ce3+、Fe2+、Sn2+ D.Fe2+、Sn2+、Ce3+
解析 根据反应Ce4++Fe2+ Fe3++Ce3+,可以判断出还原性:Fe2+>Ce3+;根据反
应Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+,可以判断出还原性:Sn2+>Fe2+,所以还原性:Sn2+>
Fe2+>Ce3+。
A
4.下列反应中:HCl作还原剂的是 ② ,HCl作氧化剂的是 ⑤ ,HCl为还原
产物的是 ③ 。
①KOH+HCl KCl+H2O
②2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
③Cl2+H2O HCl+HClO
④2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑
⑤Fe+2HCl FeCl2+H2↑
关键能力 · 突破
考点一 氧化还原反应基本概念
题组一 氧化还原反应的概念及判断
1.下列变化需要加入合适的氧化剂才能完成的是 ( )
A.CuO→Cu B.H2SO4→H2
C.Fe→FeCl2 D.HNO3→N2
C
解析 铜元素的化合价降低,则需要加入合适的还原剂来实现,A项错误;氢元
素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,B项错误;铁元素的化合价升
高,需要加入合适的氧化剂才能实现,C项正确;氮元素的化合价降低,需要加
入合适的还原剂来实现,D项错误。
2.下列反应属于氧化还原反应的是 ( )
A.H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O
B.2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
C.NH3+HCl NH4Cl
D.CuO+H2 Cu+H2O
D
解析 H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O是中和反应,不是氧化还原反应,A不
符合题意;2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O中没有元素的化合价发生变化,
不是氧化还原反应,B不符合题意;NH3+HCl NH4Cl中没有元素的化合价
发生变化,不是氧化还原反应,C不符合题意;CuO+H2 Cu+H2O中氢元素化
合价升高,铜元素化合价降低,属于氧化还原反应,D符合题意。
3.(2020北京等级考)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是 ( )
A.湿润的红色布条遇氯气褪色
B.棕黄色FeCl3饱和溶液滴入沸水中变成红褐色
C.紫色酸性KMnO4溶液通入乙烯气体后褪色
D.浅黄色Na2O2固体露置于空气中逐渐变为白色
B
解析 A项,氯气使湿润的红色布条褪色是因为氯气与水发生氧化还原反应
生成了HClO,HClO具有漂白性,使红色布条褪色,与氧化还原反应有关;B项,
棕黄色FeCl3饱和溶液滴入沸水中变成红褐色是由于Fe3+水解生成 Fe(OH)3胶
体,与氧化还原反应无关;C项,紫色酸性KMnO4溶液通入乙烯气体后褪色是因
为酸性高锰酸钾溶液氧化乙烯,与氧化还原反应有关;D项,浅黄色Na2O2固体
露置于空气中逐渐变为白色,是因为过氧化钠与空气中的水和二氧化碳反应
最终变为Na2CO3,与氧化还原反应有关。
4.(2020江苏扬州月考)下列有关物质性质与用途具有对应关系的是 ( )
A.FeCl3易发生水解,可用于蚀刻铜制的印制线路板
B.漂白粉具有氧化性,可用于脱除烟气中的SO2和NO
C.CaCO3高温下能分解,可用于修复被酸雨浸蚀的土壤
D.活性炭具有还原性,可用于除去水体中的Pb2+等重金属离子
B
解析 FeCl3具有强氧化性,能与Cu等金属反应,可用于蚀刻铜制的印制线路
板,与FeCl3易发生水解无关,A错误;漂白粉的主要成分是次氯酸钙,次氯酸钙
具有强氧化性,能氧化SO2和NO生成硫酸盐和硝酸盐,B正确;CaCO3能与酸反
应,改良、修复被酸雨浸蚀的土壤,与CaCO3高温下能分解无关,C错误;活性炭
与Pb2+等金属离子不反应,D错误。
题组二 电子转移的表示方法
5.判断下列反应中电子转移方向、数目表示的正误(正确的画“√”,错误的
画“ ”)。
(1) ( )
(2) ( )
(3) ( )
(4) ( )
(5) ( )
(6) ( )
√
√
名师总结
正确表示电子转移的关键——正确标出元素化合价
基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正、负化合价
的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助
化合价口诀来记忆:一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三
铝、四硅、五价磷;二三铁、二四碳;二三四五氮常见;二四六硫、锰齐(七)
全;铜汞二价最常见;单质零价永不变。
一些特殊物质中元素的化合价:
(OH)2 O(OH)2 PO4 Li PO4
K2 O4 Cu Cl (OH)2Cl2
S3 H3 O3 O2
O H4 O4 Li H2
Al K H2 O4 Na2 O3
Na K2 O7 K2 O4 —
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.(2021江苏南通高三开学考试)向盛有KMnO4溶液的试管中加入过量的MnSO4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
(NaBiO3)粉末,溶液又变为紫红色。下列推断错误的是 ( )
A.氧化性:NaBiO3>KMnO4>MnO2
B.生成8.7 g黑色沉淀,转移0.2 mol电子
C.利用NaBiO3可以检验溶液中的Mn2+
D.NaBiO3可与浓盐酸发生反应:NaBiO3+6HCl(浓) BiCl3+Cl2↑+NaCl+3H2O
B
解析 氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物,氧化剂发生还原反
应,化合价降低。在盛有KMnO4溶液的试管中加入过量的MnSO4溶液,产生黑
色沉淀,溶液由紫红色变为无色,说明KMnO4溶液可氧化MnSO4生成MnO2,故
氧化性:KMnO4>MnO2;在滤液中加入少量的铋酸钠粉末,溶液变为紫红色,说
明氧化性:NaBiO3>KMnO4,则氧化性:NaBiO3>KMnO4>MnO2,故A正确。根据
上述分析,KMnO4溶液可氧化MnSO4生成MnO2,发生的反应为2Mn +3Mn2++
2H2O 5MnO2↓+4H+,由离子方程式得关系式:5MnO2~6e-,8.7 g MnO2的物
质的量为0.1 mol,转移电子的物质的量为 ×6=0.12 mol,故B错误。滤液
中含有Mn2+,加入少量的铋酸钠粉末,溶液变为紫红色,说明NaBiO3可氧化
MnSO4生成KMnO4,则利用NaBiO3可以检验溶液中的Mn2+,故C正确。KMnO4
可与浓盐酸发生反应生成Cl2,由于氧化性:NaBiO3>KMnO4,NaBiO3也可与浓
盐酸发生反应,化学方程式为NaBiO3+6HCl(浓) BiCl3+Cl2↑+NaCl+3H2O,
故D正确。
2.已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强
弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,则下列反应不能发生的是 ( )
A.2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++S +4H+
B.I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI
C.H2O2+H2SO4 SO2↑+O2↑+2H2O
D.2Fe3++2I- 2Fe2++I2
C
解析 根据氧化还原反应的规律可知,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还
原剂>还原产物。强氧化剂与强还原剂发生反应产生具有弱氧化性和弱还原
性的物质。若A反应可以发生,则还原性:SO2>Fe2+,正确;若B反应可以发生,则
还原性:SO2>I-,正确;若C反应可以发生,则还原性:H2O2>SO2,错误;若D反应可
以发生,则还原性:I->Fe2+,正确。
3.(2020山西阳泉模拟)已知下列实验事实:
①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液;
②将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝;
③向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液,再酸化,可得K2Cr2O7溶液。
下列判断不正确的是 ( )
A.化合物KCrO2中Cr为+3价
B.实验①证明Cr2O3是两性氧化物
C.实验②证明氧化性:Cr2 D实验③证明H2O2有氧化性
C
解析 实验②说明反应生成单质碘,依据“氧化剂的氧化性大于氧化产物的
氧化性”可知氧化性:Cr2 >I2,C不正确。
4.已知在碱性溶液中可发生如下反应:2R(OH)3+3ClO-+4OH- 2R +3Cl-+
5H2O。则R 中R的化合价是 ( )
A.+3 B.+4
C.+5 D.+6
解析 该氧化还原反应中,Cl元素由+1价降至-1价,设R 中R元素为x价,
R(OH)3中R元素为+3价,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,有
2×[x-(+3)]=3×[+1-(-1)],解得x=+6。
D
5.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关
系(未配平):
①G Q+NaCl
②Q+H2O X+H2
③Y+NaOH G+Q+H2O
④Z+NaOH Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由高到低的顺序是 ( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
C
解析 由①得出Q中Cl元素化合价高于G;由②得出X中Cl元素化合价高于Q;
由③得出Y中Cl元素化合价介于G、Q之间;由④得出Z中Cl元素化合价介于
Q、X之间,故选C。
名师总结
“三步”搞定氧化还原反应概念题
第一步:依据题意分析概念
“失升氧,得降还;剂性一致,其他相反”。“剂性一致”即氧化剂具有氧化
性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,生成
还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物。
第二步:依据规律判断反应的合理性
氧化还原反应遵循:强弱规律、优先规律、价态规律、守恒规律等,“高价氧
化低价还,中间价态两俱全”。
第三步:利用得失电子守恒进行定量判断
有关氧化还原反应的定量问题,利用得失电子守恒可以简化计算过程。对于
生疏的或多步氧化还原反应,可直接找出起始的氧化剂、还原剂和最终的还
原产物、氧化产物,利用原子守恒和得失电子守恒,建立已知量与未知量的关
系,快速列式求解。
1.(2020浙江7月选考,10,2分)反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,
氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
解析 ,根据化合价变化分析可
得:MnO2为氧化剂,对应的MnCl2为还原产物,HCl为还原剂,对应的Cl2为氧化
产物,故n(Cl2)∶n(MnCl2)=1∶1,B正确。
B
2.(2020山东,2,2分)下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.谷物发酵酿造食醋 B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒 D.大气中NO2参与酸雨形成
解析 A项,谷物发酵酿造食醋过程中存在淀粉的水解和葡萄糖的氧化,涉及
氧化还原反应,错误;B项,小苏打用作食品膨松剂是利用了小苏打受热易分解
的性质,不涉及氧化还原反应,正确;C项,含氯消毒剂具有氧化性,利用其消毒
时发生氧化还原反应,错误;D项,NO2参与酸雨形成时转化为HNO3,氮元素的
化合价升高,发生了氧化还原反应,错误。
B
3.(2019北京理综,10,6分)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原
反应的是 ( )
物质(括号内为杂质) 除杂试剂
A FeCl2溶液(FeCl3) Fe粉
B NaCl溶液(MgCl2) NaOH溶液、稀HCl
C Cl2(HCl) H2O、浓H2SO4
D NO(NO2) H2O、无水CaCl2
B
解析 A项,用Fe粉除去FeCl2溶液中的Fe3+时,发生了氧化还原反应;C项,除去
Cl2中的HCl杂质一般用饱和食盐水,用水除会损失部分Cl2,同时Cl2与H2O的反
应是氧化还原反应;D项,NO2和H2O的反应属于氧化还原反应。
4.(2019浙江4月选考,6,2分)反应8NH3+3Cl2 N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与
被还原的Cl2的物质的量之比为 ( )
A.2∶3 B.8∶3 C.6∶3 D.3∶2
解析 分析题给反应,当有3 mol Cl2被还原时,参加反应的8 mol NH3中只有
2 mol被氧化为N2,6 mol NH3转化为NH4Cl时化合价没有变化,则被氧化的NH3
为2 mol,A项正确。
A
5.(2018北京理综,9,6分)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是
( )
A B C D
实验 NaOH溶液滴入FeSO4溶液中 石蕊溶液滴入氯水中 Na2S溶液滴入AgCl浊液中 热铜丝插入稀硝酸中
现象 产生白色沉淀,随后变为红褐色 溶液变红,随后迅速褪色 沉淀由白色逐渐变为黑色 产生无色气体,随后变为红棕色
C
解析 A项,白色沉淀为Fe(OH)2,在空气中被氧化为Fe(OH)3;B项,氯水中有
次氯酸,具有强氧化性,使红色褪去;C项,沉淀由白色变为黑色是因为Ag2S比
AgCl更难溶,AgCl发生复分解反应转化为Ag2S,不涉及氧化还原反应;D项,
Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2和NO,NO在空气中被氧化生成红棕色的NO2。第2课时 氧化还原反应方程式的配平与拓展
近几年高考化学试题的主观题中,新情境下陌生氧化还原反应方程式的书写与配平是最常见的考查方式。除了已知反应物和生成物,利用氧化还原反应方程式的配平方法书写方程式外,有时还会出现缺项方程式的配平。该类氧化还原反应方程式一般结合实际情境或化工流程中物质的转化判定所缺物质,同时结合离子反应进行考查,题目综合性强,难度较大。备考过程中要结合实例,确定解题流程,分类突破。
一、氧化还原方程式的配平
类型一 直接型氧化还原反应方程式的配平
如配平下列反应的离子方程式:
MnO(OH)2+I-+H+Mn2++I2+H2O
[流程应用]
类型二 缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、酸(H+)或碱(OH-),其配平流程如下:
如完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )Mn+( )C2+ ( )Mn2++( )CO2↑+
[流程应用]
及时提醒 补项原则
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O,少O补OH-
类型三 信息型氧化还原反应方程式的书写
信息型氧化还原反应方程式是指用文字描述的方式,叙述一个化学反应的过程,需要从文字信息中找出反应物、生成物,进而分析反应中得失电子情况,其流程如下:
如+6价Cr的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 。
[流程应用]
二、竞争型离子反应和氧化还原反应
如果溶液中存在多种离子,则相互之间发生的反应可能有多种,此时溶液中可能发生“平行反应”,也可能发生“竞争反应”。“平行反应”是指离子之间同时反应互不影响,而“竞争反应”是指各个反应要按照一定的顺序完成。“竞争反应”的常见类型如下:
1.一种氧化剂(还原剂)与多种还原剂(氧化剂)反应,如把Cl2通入含有I-、Br-、Fe2+的溶液中,按照还原能力由强到弱的顺序,I-优先反应,其次是Fe2+,最后是Br-。
2.一种酸(碱)与多种碱性(酸性)物质反应,如把盐酸逐滴加入含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中,按照碱性由强到弱的顺序,NaOH优先反应,其次是Na2CO3,最后是NaHCO3。
3.若某一溶液中同时存在几种能与所加试剂形成类型相似的沉淀的离子,则溶解度(严格来说应为溶度积)小的物质先沉淀。如向AlCl3、FeCl3的混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液,应优先生成Fe(OH)3沉淀,而不是Al(OH)3沉淀。
4.互相促进水解的反应与复分解反应
如果既符合发生互相促进水解反应的条件,又符合直接发生复分解反应的条件,究竟发生哪个反应,要具体情况具体分析。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)向水中加入一小块钠:Na+2H2O NaOH+H2↑ ( )
(2)向FeCl2溶液中通入Cl2:FeCl2+Cl2 FeCl3 ( )
(3)MnO2和浓盐酸混合加热:MnO2+4H++4Cl- Mn2++2Cl2↑+2H2O ( )
(4)向稀硝酸中加入铜片:Cu+2H++N Cu2++NO↑+H2O( )
答案 (1) (2) (3) (4)
2.(1) KI+ KIO3+ H2SO4 I2+ K2SO4+ H2O
(2) Mn+ H++ Cl- Mn2++ Cl2↑+ H2O
(3) P4+ KOH+ H2O K3PO4+ PH3↑
(4) ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-+ Fe+ H2O
(5) Fe(OH)2+ ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-
(6) P+ FeO+ CaO Ca3(PO4)2+ Fe
答案 (1)5 1 3 3 3 3
(2)2 16 10 2 5 8
(3)2 9 3 3 5
(4)3 2 4 OH- 3 2 5
(5)2 1 1 H2O 2 1
(6)2 5 3 1 5
3.某高温还原法制备新型氮化铝(AlN)陶瓷的反应体系中的物质有Al2O3、C、N2、AlN、CO。请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。
+ + ——AlN+
答案 Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO
4.(1)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
(2)已知Fe3S4能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标准状况下的密度为1.518 g·L-1),写出该反应的离子方程式: 。
(3)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B(B元素的化合价为+3价)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH,其离子方程式为 。
答案 (1)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
(2)Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S
(3)2Fe2++B+4OH-2Fe+2H2↑+B(OH
考点一 氧化还原反应方程式的配平与书写
题组一 氧化还原反应方程式的配平
1.配平下列方程式。
(1) Mn+ Fe2++ Mn2++ Fe3++
(2) Cl+ Fe2++ Cl-+ Fe3++
(3) NaBO2+ SiO2+ Na+ H2 NaBH4+ Na2SiO3
(4) LiCoO2+ H2SO4+ H2O2 Li2SO4+ CoSO4+ O2↑+
答案 (1)1 5 8 H+ 1 5 4 H2O
(2)1 6 6 H+ 1 6 3 H2O
(3)1 2 4 2 1 2
(4)2 3 1 1 2 1 4 H2O
2.(2020浙江舟山模拟)已知氧化性:Br2>Fe3+。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,发生反应的离子方程式为aFe2++bBr-+cCl2 dFe3++eBr2+fCl-,下列选项中的数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是 ( )
A.2 4 3 2 2 6 B.0 2 1 0 1 2
C.2 0 1 2 0 2 D.2 2 2 2 1 4
答案 B 根据题意,Cl2先氧化Fe2+,不可能先氧化Br-,B选项错误。
方法技巧
氧化还原反应方程式的配平技巧
(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应物着手配平。
(2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解反应、歧化反应)一般从右边着手配平。
(3)缺项配平法:先将得、失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物一侧缺正电荷,一般加H+,生成物一边加水;若反应物一侧缺负电荷,一般加OH-,生成物一边加水,然后将两边电荷数配平。
(4)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
题组二 氧化还原反应方程式的书写
3.(2020陕西西安交大附中模拟)KMnO4与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应,生成Mn2+、CO2和水,写出并配平该反应的离子方程式: 。
答案 2Mn+5C2+16H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
4.高铁酸钾(K2FeO4)是一种易溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠,然后在一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,从而使高铁酸钾析出。
(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为 ,推测其具有的化学性质是 。
(2)高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。
①该反应的离子方程式为 。
②高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是 。
(3)①在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4+aNa2O2 2Na2FeO4+bX+2Na2SO4+cO2↑,该反应中物质X的化学式为 ,b与c的关系是 。
②一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾,原因是 。
(4)在碱性条件下,由氯化铁、氯气可制备高铁酸钾,写出该反应的离子方程式: 。
答案 (1)+6价 强氧化性
(2)①4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑ ②杀菌消毒、净水
(3)①Na2O b=2c ②相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度
(4)2Fe3++3Cl2+16OH- 2Fe+6Cl-+8H2O
解析 (1)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零,可得K2FeO4中铁元素的化合价为+6价;高铁酸钾中铁元素处于高价态,因此高铁酸钾具有强氧化性。
(2)①高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH,反应的离子方程式为4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑。②高铁酸钾具有强氧化性,作为水处理剂能起到杀菌消毒的作用,同时其还原产物为Fe(OH)3胶体,又能起到净水的作用。
(3)①根据元素守恒和得失电子守恒可知,X应是Na2O,根据钠元素守恒有2a=8+2b,根据氧元素守恒有2a=8+b+2c,两式联立,可得b=2c。②一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾,原因是相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。
(4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁可制备高铁酸钾,根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒,反应的离子方程式为2Fe3++3Cl2+16OH- 2Fe+6Cl-+8H2O。
考点二 氧化还原反应的相关计算
题组一 守恒法计算
1.Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
答案 D Na2 xNa2O4,NaO Na,根据得失电子守恒可得:[6-(-)]×x=16×2,解得x=5。
2.(2020江苏第二次大联考)某三价铁配合物的化学式可表示为Ka[Feb(C2O4)c]·xH2O,为测定其组成,进行如下实验:
步骤1:称取1.964 0 g该配合物晶体,配制成250.00 mL溶液。
步骤2:取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中,加入5.0 mL 1 mol·L-1硫酸,加热到70~85 ℃,用0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液48.00 mL。
步骤3:向反应后的溶液中加入一定量锌粉。加热至黄色恰好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。
步骤4:继续用0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定步骤3所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液8.00 mL。
(1)步骤2中,KMnO4将C2氧化为CO2,该滴定反应的离子方程式为 。
(2)步骤3中黄色消失的原因是 (用离子方程式表示)。
(3)配制配合物溶液的过程中,若定容时俯视容量瓶的刻度线,则最终所得晶体组成中水的含量 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)通过计算确定该三价铁配合物的化学式(写出计算过程)。
答案 (1)5C2+2Mn+16H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O
(2)2Fe3++Zn 2Fe2++Zn2+
(3)偏小
(4)根据滴定反应5C2+2Mn+16H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O和5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,可知250.00 mL溶液中各微粒的物质的量分别为
n(C2)=n(Mn)×10=×0.010 0 mol·L-1×48.00 mL×10-3 L·mL-1×10=0.012 mol
n(Fe3+)=n(Fe2+)=5n(Mn)×10=5×0.010 0 mol·L-1×8.00 mL×10-3 L·mL-1×10=0.004 mol
据电荷守恒得:n(K+)=2×0.012 mol-3×0.004 mol=0.012 mol
根据质量守恒得:n(H2O)=
=0.012 mol
n(K+)∶n(Fe3+)∶n(C2)∶n(H2O)=0.012 mol∶0.004 mol∶0.012 mol∶0.012 mol=3∶1∶3∶3,该三价铁配合物的化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
解析 (1)Mn将C2氧化为CO2,Mn被还原为Mn2+,反应物中有H+参与反应,生成物中还有H2O,根据化合价升降法配平离子方程式。(2)步骤3中,Zn将Fe3+还原为Fe2+,溶液黄色消失。(3)配制配合物溶液的过程中,若定容时俯视容量瓶的刻度线,则溶液体积偏小,溶液浓度偏大,滴定时消耗KMnO4溶液的体积偏大,计算求得的C2、Fe3+、K+的量偏大,则最终所得晶体组成中水的含量偏小。(4)步骤2中测定的是C2的量,步骤4中测定的是Fe3+的量,根据电荷守恒求出K+的量,根据质量守恒求出H2O的量,最后根据n(K+)∶n(Fe3+)∶n(C2)∶n(H2O)求出a、b、c、x的比值,即可得出该三价铁配合物的化学式。
名师总结
应用得失电子守恒解题的一般步骤
(1)“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的个数)。
(3)“三列关系式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
题组二 多步氧化还原反应的计算
3.往含Fe3+、H+、N的混合液中加入少量S,充分反应后,下列表示该反应的离子方程式正确的是 ( )
A.2Fe3++S+H2O 2Fe2++S+2H+
B.2H++S H2O+SO2↑
C.2H++2N+3S 3S+2NO↑+H2O
D.2Fe3++3S+3H2O 2Fe(OH)3↓+3SO2↑
答案 C 氧化还原反应优先于非氧化还原反应,因此B、D不正确。如果S先与Fe3+反应,则生成的Fe2+又会与H+、N反应,所以S应先与H+、N反应,故选C。
4.将足量Cl2缓缓通入含0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合溶液中。在此过程中溶液的pH与Cl2通入量的关系示意图是(溶液体积变化忽略不计,且不考虑Cl2与水反应) ( )
答案 A 因H2SO3的还原性强于HBr的还原性,故Cl2先氧化H2SO3:H2SO3+Cl2+H2O H2SO4+2HCl,生成的H2SO4和HCl是强酸,故溶液的pH减小;当H2SO3完全反应后,发生反应Cl2+2HBr Br2+2HCl,溶液的pH不再改变。
名师总结
抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
在多步连续进行的氧化还原反应中,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,则可以利用反应过程中转移电子的数目相等,找出“始态物质”与“终态物质”化合价发生变化的元素,再根据化合价升高总数和化合价降低总数相等,建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。
例如:a mol的铜与足量的浓HNO3反应,将产生的NO2气体与b mol的O2混合通入水中,气体完全被吸收。
则“始态物质Cu” Cu2+,
“中间物质HNO3” NO2↑,
故“始态物质Cu”与“终态物质O2”之间物质的量的关系为2Cu~O2,即a=2b。
1.(2020江苏单科,20节选)(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为 。
答案 (1)HC+H2 HCOO-+H2O
解析 (1)根据题意,HC+H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HC得到2个电子,说明n(HC)∶n(H2)∶n(HCOO-)=1∶1∶1。
2.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为
NO+NO2+2OH- 2N+H2O
2NO2+2OH- N+N+H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为N的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N,其离子方程式为 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。
答案 (1)2NH3+2O2 N2O+3H2O
(2)①BC ②NaNO3 NO
(3)①3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N+5H+
②溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强
解析 (1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程式。(2)①若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使NO和NO2去除率降低。②据题给反应:2NO2+2OH- N+N+H2O可知,NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,因此吸收后排放的尾气中NO的含量较高。(3)①根据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N,根据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N+5H+,根据原子守恒可得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N+5H+。②NaClO溶液的初始pH越小,c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。
一、单项选择题
1.某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe元素完全氧化为Fe3+。x的值为 ( )
A.0.80 B.0.85
C.0.90 D.0.93
答案 A 根据得失电子守恒可知,FexO被氧化为Fe3+转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子0.01 mol。则有×(3-)×x=0.01,x=0.80,故选A。
2.根据下表中的信息判断,下列说法错误的是 ( )
序号 反应物 产物
① Cl2、H2O2 Cl-……
② Cl2、FeBr2 FeCl3、FeBr3
③ KClO3、HCl Cl2、KCl、H2O
A.第①组反应的氧化产物为O2
B.第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比小于或等于1∶2
C.第③组反应中生成3 mol Cl2,转移6 mol电子
D.氧化性:Cl>Cl2>Fe3+
答案 C H2O2中O元素的化合价升高,失去电子,被氧化,则第①组反应的氧化产物为O2,A项正确;②中溴元素的化合价没有变化,Cl2只将Fe2+氧化为Fe3+,发生的反应为3Cl2+6FeBr2 2FeCl3+4FeBr3,则Cl2与FeBr2的物质的量之比为1∶2,或小于1∶2,B项正确;在反应KClO3+6HCl KCl+3Cl2↑+3H2O中,每生成3 mol氯气转移5 mol电子,物质的氧化性:Cl>Cl2,由②中Cl2氧化FeBr2生成FeBr3知氧化性:Cl2>Fe3+,因此物质的氧化性:Cl>Cl2>Fe3+,C项错误,D项正确。
3.通过卤素间的反应实验,可以比较出卤素单质氧化性的强弱。实验如下:
下列说法不正确的是 ( )
A.CCl4起萃取、富集I2的作用
B.Ⅰ中发生反应的离子方程式为Br2+2I- I2+2Br-
C.依据a、b中现象,可以证明Cl2的氧化性比Br2的强
D.b中下层变无色,说明I2转化为I-
答案 D I2易溶于CCl4,在水中溶解度较小,故CCl4起萃取、富集I2的作用,A正确;在KI溶液中加溴水,溴单质与I-发生置换反应,故Ⅰ中发生反应的离子方程式为Br2+2I- I2+2Br-,B正确;依据现象可知,氯气能继续氧化碘单质,而溴单质不能,故依据a、b中现象,可以证明Cl2的氧化性比Br2强,C正确;继续滴加氯水,可以将I2氧化为I(无色),D错误。
4.LiAlH4是重要的储氢材料,可与水发生反应:LiAlH4+2H2O LiAlO2+4H2↑。下列说法中正确的是 ( )
A.氢气既是氧化产物又是还原产物
B.LiAlH4既是氧化剂又是还原剂
C.若生成标准状况下4.48 L H2,则转移0.4 mol电子
D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1
答案 A 由反应的化学方程式可知,LiAlH4中H由-1价升高到0价,被氧化,H2O中H由+1价降低到0价,被还原,氢气既是氧化产物又是还原产物,A项正确;LiAlH4中H由-1价升高到0价,被氧化,是还原剂,B项错误;由反应的化学方程式可知,每1 mol LiAlH4反应,转移4 mol电子,生成4 mol H2,若生成标准状况下4.48 L(即0.2 mol)H2,则转移0.2 mol电子,C项错误;LiAlH4为还原剂,水为氧化剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2,D项错误。
5.已知溶液中可发生反应:2FeBr2+Br2 2FeBr3,现向100 mL的FeBr2溶液中通入3.36 L(标准状况)Cl2,充分反应后测得溶液中Cl-和Br-的物质的量浓度相等,则原FeBr2溶液的物质的量浓度为 ( )
A.2 mol·L-1 B.1 mol·L-1
C.0.4 mol·L-1 D.0.2 mol·L-1
答案 A Fe2+的还原性强于Br-,若Cl2只氧化Fe2+,Cl-和Br-的物质的量浓度不会相等,故部分Br-被氧化。设FeBr2的物质的量为x,3.36 L Cl2的物质的量是0.15 mol,转移电子的物质的量为0.3 mol。则根据得失电子守恒得:x+(2x-0.3 mol)=0.3 mol,解得x=0.2 mol,故FeBr2溶液的物质的量浓度为2 mol·L-1。
6.(2020山东济南模拟)工业上用发烟HClO4把潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2]来除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法不正确的是 ( )
A.HClO4属于强酸,反应还生成了另一种强酸
B.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8
C.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+6价
D.该反应的离子方程式为19Cl+8Cr3++8OH- 8CrO2(ClO4)2+3Cl-+4H2O
答案 D 根据题意,写出题给反应的化学方程式:19HClO4+8CrCl3+4H2O 8CrO2(ClO4)2+27HCl,据此解答。HClO4属于强酸,反应生成的HCl也是强酸,A项正确;该反应的氧化剂为HClO4,氧化产物为CrO2(ClO4)2,根据方程式,当有19 mol HClO4参加反应时,其中有3 mol做氧化剂,生成的氧化产物[CrO2(ClO4)2]为8 mol,因此参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8,B项正确;CrO2(ClO4)2中O元素显-2价,Cl显-1价,所以Cr元素显+6价,C项正确;该反应在酸性条件下发生,离子方程式为19Cl+8Cr3++4H2O 8CrO2(ClO4)2+8H++3Cl-,D项错误。
7.(2020北京西城一模)下列变化过程不涉及氧化还原反应的是( )
A B C D
将铁片放入冷的浓硫酸中无明显现象 向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,不变色,滴加氯水后溶液显红色 向Na2SO3固体中加入硫酸,生成无色气体 向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,脱脂棉燃烧
答案 C A项,将铁片放入冷的浓硫酸中会发生钝化,在铁片表面形成致密的氧化膜,过程中发生了氧化还原反应;B项,向氯化亚铁溶液中加入KSCN溶液不变色,滴加氯水后溶液中发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,生成的Fe3+遇KSCN溶液变红,过程中发生了氧化还原反应;C项,向亚硫酸钠固体中加入硫酸,生成无色气体,发生反应:S+2H+ SO2↑+H2O,过程中未发生氧化还原反应;D项,向包有Na2O2粉末的脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,发生反应:2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,生成氧气且放出大量的热,使脱脂棉燃烧,过程中发生了氧化还原反应。
8.(2020北京第四中学模拟)实验室模拟工业处理含铬废水,操作及现象如图1所示(已知:深蓝色溶液中生成了CrO5,Cr为黄色),反应过程中铬元素的化合价变化如图2所示。下列说法正确的是 ( )
A.实验开始至5 s,铬元素被氧化
B.实验开始至30 s,溶液中生成Cr3+的总反应离子方程式为Cr2+3H2O2+8H+ 2Cr3++7H2O+3O2↑
C.30 s至80 s的过程,一定是氧气氧化了Cr3+
D.80 s时,溶液中又生成了Cr2,颜色相比于开始时浅,是水稀释所致
答案 B Cr2中Cr元素为+6价,根据题图2,实验开始至5 s,铬元素的化合价没有发生变化,因此铬元素没有被氧化,A项错误;实验开始至30 s,溶液中生成Cr3+,铬元素的化合价降低,则H2O2中的O元素被氧化生成氧气,总反应的离子方程式为Cr2+3H2O2+8H+ 2Cr3++7H2O+3O2↑,B项正确;30 s时,在溶液中加入氢氧化钠,80 s时,铬元素的化合价为+6,可能是H2O2在碱性溶液中氧化性更强,将Cr3+氧化的结果,也可能是前面生成的CrO5(CrO5中含有过氧键)具有强氧化性,将Cr3+氧化的结果,C项错误;80 s时,铬元素的化合价为+6,溶液显碱性,此时存在Cr2+2OH- 2Cr+H2O的平衡体系,溶液中存在的应该是Cr,D项错误。
9.向200 mL FeBr2溶液中逐渐通入Cl2,其中n(Fe3+)、n(Br2)随通入n(Cl2)的变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.氧化性:Br2>Fe3+
B.由图可知,该FeBr2溶液的浓度为1 mol·
C.n(Cl2)=0.12 mol时,溶液中的离子浓度有c(Fe3+)∶c(Br-)=1∶8
D.n(FeBr2)∶n(Cl2)=1∶1时,反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2 2Fe3++Br2+4Cl-
答案 C 由题图可知,向200 mL FeBr2溶液中通入0.1 mol氯气时,Fe2+恰好被完全氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,由方程式可得n(Fe2+)=0.2 mol,则n(Br-)=0.4 mol;通入氯气0.3 mol时,溶液中0.4 mol Br-恰好被完全氧化为Br2,反应的离子方程式为2Br-+Cl2 Br2+2Cl-,则氯气与溴化亚铁溶液完全反应的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2 2Fe3++2Br2+6Cl-。A项,由题图可知,向200 mL FeBr2溶液中通入氯气,亚铁离子先反应,说明还原性:Fe2+>Br-,还原剂的还原性越强,对应氧化产物的氧化性越弱,则氧化性:Br2>Fe3+,故正确。B项,由通入0.1 mol氯气时,Fe2+恰好被完全氧化为Fe3+可得,溶液中n(Fe2+)=0.2 mol,则FeBr2溶液的浓度为=1 mol·L-1,故正确;C项,当通入n(Cl2)=0.12 mol时,0.2 mol Fe2+已经完全被氧化为Fe3+,n(Fe3+)=0.2 mol,过量的0.02 mol Cl2与0.04 mol Br-反应,溶液中n(Br-)=(0.4-0.04)mol=0.36 mol,则溶液中的离子浓度有c(Fe3+)∶c(Br-)=n(Fe3+)∶n(Br-)=0.2 mol∶0.36 mol=5∶9,故错误;D项,n(FeBr2)∶n(Cl2)=1∶1时,溶液中Fe2+已经完全被氧化为Fe3+,有一半Br-被氧化为Br2,反应的离子方程式为2Fe2++2Br-+2Cl2 2Fe3++Br2+4Cl-,故正确。
10.在含a mol FeCl3溶液中加入含b mol Fe和b mol Cu的混合粉末充分反应(忽略离子的水解),下列说法中不正确的是 ( )
A.当a≤2b时,发生的离子反应为2Fe3++Fe 3Fe2+
B.当2b≤a≤4b时,反应中转移电子的物质的量n(e-)为2b mol≤n(e-)≤4b mol
C.当2a=5b时,发生的总离子反应为10Fe3++4Fe+Cu 14Fe2++Cu2+
D.当2b答案 D A项,因为还原性:Fe>Cu,所以当a≤2b时(即Fe过量),发生的离子反应为2Fe3++Fe 3Fe2+,正确;B项,根据2Fe3++Fe 3Fe2+、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,当2b≤a≤4b时,反应转移电子的物质的量为2b mol≤n(e-)≤4b mol,正确;C项,=时,发生的离子反应为10Fe3++4Fe+Cu 14Fe2++Cu2+,正确;D项,当2b≤a≤4b时,有
2Fe3+ + Fe 3Fe2+
2b mol b mol 3b mol
2Fe3++Cu 2Fe2+ + Cu2+
(a-2b) mol (a-2b) mol mol
所以n(Fe2+)∶n(Cu2+)=(3b+a-2b)mol∶mol=(a+b)∶,错误。
二、非选择题
11.(2020江苏淮安一模)硫酸锌可用于制造锌钡白、印染媒染剂等。用锌白矿(主要成分为ZnO,还含有Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)制备ZnSO4·7H2O的流程如下。
相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)如下表:
金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe3+ 1.1 3.2
Fe2+ 5.8 8.8
Zn2+ 6.4 8.0
(1)“滤渣1”的主要成分为 (填化学式)。“酸浸”过程中,提高锌元素浸出率的措施有:适当提高酸的浓度、 (填一种)。
(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,除与溶液中的Fe3+、H+反应外,另一主要反应的化学方程式为 。
(3)“氧化”过程中,发生反应的离子方程式为 。溶液pH控制在3.2~6.4的目的是 。
(4)“母液”中含有的盐类物质有 (填化学式)。
答案 (1)SiO2 粉碎锌白矿(或充分搅拌、适当加热等)
(2)Zn+CuSO4 Cu+ZnSO4
(3)3Fe2++Mn+7ZnO+9H+ 3Fe(OH)3+MnO2+7Zn2+ 使Fe3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,Mn变为MnO2沉淀,避免引入杂质
(4)ZnSO4、K2SO4
解析 锌白矿中加入稀硫酸浸取,ZnO、Fe2O3、CuO分别和稀硫酸反应生成ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4,SiO2和稀硫酸不反应,然后过滤,得到的滤液中含有ZnSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、H2SO4,向滤液中加入Zn,将Fe3+还原为Fe2+,将Cu2+还原为Cu,过滤后得到的滤液中含有ZnSO4、FeSO4,向滤液中加入高锰酸钾,高锰酸钾将Fe2+氧化为Fe3+,向溶液中加入适量氧化锌,溶液pH升高,铁离子转化为氢氧化铁沉淀,过滤,得到的滤液中含有ZnSO4,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到ZnSO4·7H2O。(1)根据上述分析,“滤渣1”的主要成分为SiO2。浸取过程中,为提高浸出效率可采用的措施有:将矿石粉碎、提高浸取时的温度或适当增大酸的浓度等。(2)“置换”过程中,加入适量的锌粉,Zn除与溶液中的Fe3+、H+反应外,另一主要反应为Zn置换铜的反应,反应的化学方程式为Zn+CuSO4 Cu+ZnSO4。(3)根据题给流程图,“氧化”过程中,Fe2+能被高锰酸钾氧化生成Fe3+,高锰酸钾被还原成二氧化锰,生成的铁离子转化为氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为3Fe2++Mn+7ZnO+9H+ 3Fe(OH)3+MnO2+7Zn2+;溶液pH控制在3.2~6.4可以使Fe3+沉淀完全,而Zn2+不沉淀,Mn变为MnO2沉淀,避免引入杂质。(4)根据上述分析,氧化后溶液中含有的盐类物质有ZnSO4、K2SO4。
12.(2020江苏无锡期末)三氯化六氨合钴(Ⅲ){[Co(NH3)6]Cl3}是合成其他含钴配合物的重要原料。制备流程如下:
(1)“混合”步骤需在煮沸的NH4Cl溶液中加入研细的CoCl2·6H2O晶体,加热煮沸的目的是 。
(2)流程中加入NH4Cl溶液可防止加氨水时溶液中c(OH-)过大,其原理是 。
(3)“氧化”步骤中应先加入氨水再加入H2O2,理由是 。
(4)为测定产品中钴的含量,进行下列实验:
①称取样品4.000 g于烧瓶中,加80 mL水溶解,加入15.00 mL 4 mol·L-1 NaOH溶液,加热煮沸15~20 min,冷却后加入15.00 mL 6 mol·L-1 HCl溶液酸化,将[Co(NH3)6]Cl3转化成Co3+,一段时间后,将烧瓶中的溶液全部转移至250 mL容量瓶中,加水定容,取其中25.00 mL试样加入锥形瓶中;
②加入足量KI晶体,充分反应;
③加入淀粉溶液作指示剂,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,再重复2次,测得消耗Na2S2O3溶液的平均体积为15.00 mL。(已知:2Co3++2I- 2Co2++I2,I2+2S2 2I-+S4)
通过计算确定该产品中钴的含量(写出计算过程)。
答案 (1)除去溶液中的O2,防止Co2+被氧化
(2)NH4Cl溶于水电离出的N会抑制NH3·H2O的电离
(3)防止Co(OH)3的生成
(4)2Co3+~I2~2Na2S2O3
n(Na2S2O3)=0.100 0 mol·L-1×15.00 mL×10-3 L·mL=1.500×10-3 mol
n(I2)=n(Na2S2O3)=×1.500×10-3 mol=7.500×10-4 mol
n(Co元素)=n(Co3+)=2n(I2)=1.500×10-3 mol
m(Co元素)=1.500×10-3 mol×59 g·mol-1=8.85×10-2 g
w(Co元素)=×100%=22.125%。
解析 (1)加热煮沸可以除去水中溶解的氧气,防止氧气过早将Co2+氧化。(2)NH4Cl溶液可以电离产生大量的N,抑制NH3·H2O电离。(3)若先加入H2O2,会将溶液中的Co2+氧化为Co3+,并产生Co(OH)3沉淀。
13.(2020江苏南京期末)黄铁矾法是硫酸体系中除铁的常用方法,黄铵铁矾是黄铁矾中的一种,其化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w,摩尔质量为480 g· mol-1。
(1)除去MnSO4酸性溶液中的Fe2+可向溶液中加入MnO2,充分搅拌,然后用氨水调节溶液的pH为1~3,升温到95 ℃,静置即可形成黄铵铁矾沉淀。MnO2氧化Fe2+的离子方程式为 ;
静置形成黄铵铁矾过程中溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)依据下列实验和数据可确定黄铵铁矾的化学式。
Ⅰ.称取黄铵铁矾2.400 g,加入足量NaOH溶液充分反应后过滤,向滤液中加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液,得到沉淀2.330 g。
Ⅱ.科研人员曾对黄铵铁矾进行热分解实验,热重曲线如图所示(已知:黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O,300~575 ℃只有NH3、H2O放出,此时残留固体中只存在Fe、O、S三种元素,670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。
根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式(写出计算过程)。
答案 (1)MnO2+4H++2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O 减小
(2)z==2
y=×2=3
18 g·mol-1×x+56 g·mol-1×3+96 g·mol-1×2+17 g·mol-1×w=480 g·mol-1
由化合物中各元素正、负化合价代数和为0知,x×(+1)+3×(+3)+2×(-2)+w×(-1)=0
解得x=1,w=6(或=,减少的必为NH3和H2O,即每 480 g 黄铵铁矾受热分解,此阶段中释放1 mol NH3和0.5 mol H2O,推得x=1;由电荷守恒:x+3y=2z+w,w=6)
故黄铵铁矾的化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6。
解析 (1)MnO2具有氧化性,可与Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+,离子方程式为MnO2+4H++2Fe2+ Mn2++2Fe3++2H2O;静置形成黄铵铁矾沉淀过程中,溶液中OH-浓度减小,则pH减小。(2)步骤Ⅰ得到的2.330 g 沉淀为BaSO4,可计算z;步骤Ⅱ根据热重曲线可计算氧化铁的物质的量,进而计算y,结合电荷守恒和化合价代数和为0计算x、w,进而得出黄铵铁矾的化学式。
20(共40张PPT)
第2课时 氧化还原反应方程式的
配平与拓展
近几年高考化学试题的主观题中,新情境下陌生氧化还原反应方程式的书写
与配平是最常见的考查方式。除了已知反应物和生成物,利用氧化还原反应
方程式的配平方法书写方程式外,有时还会出现缺项方程式的配平。该类氧
化还原反应方程式一般结合实际情境或化工流程中物质的转化判定所缺物
质,同时结合离子反应进行考查,题目综合性强,难度较大。备考过程中要结
合实例,确定解题流程,分类突破。
必备知识 · 整合
一、氧化还原方程式的配平
类型一 直接型氧化还原反应方程式的配平
如配平下列反应的离子方程式:
MnO(OH)2+I-+H+ Mn2++I2+H2O
[流程应用]
类型二 缺项型氧化还原反应方程式的配平
缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、
酸(H+)或碱(OH-),其配平流程如下:
如完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )Mn +( )C2 + ( )Mn2++( )CO2↑+
[流程应用]
条件 补项原则
酸性条件下 缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下 缺H或多O补H2O,少O补OH-
及时提醒 补项原则
类型三 信息型氧化还原反应方程式的书写
信息型氧化还原反应方程式是指用文字描述的方式,叙述一个化学反应
的过程,需要从文字信息中找出反应物、生成物,进而分析反应中得失电子情
况,其流程如下:
如+6价Cr的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2 还原成Cr3+,该反
应的离子方程式为 。
[流程应用]
二、竞争型离子反应和氧化还原反应
如果溶液中存在多种离子,则相互之间发生的反应可能有多种,此时溶液中
可能发生“平行反应”,也可能发生“竞争反应”。“平行反应”是指离子
之间同时反应互不影响,而“竞争反应”是指各个反应要按照一定的顺序完
成。“竞争反应”的常见类型如下:
1.一种氧化剂(还原剂)与多种还原剂(氧化剂)反应,如把Cl2通入含有I-、Br-、
Fe2+的溶液中,按照还原能力由强到弱的顺序,I-优先反应,其次是Fe2+,最后是
Br-。
2.一种酸(碱)与多种碱性(酸性)物质反应,如把盐酸逐滴加入含有NaOH、
Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中,按照碱性由强到弱的顺序,NaOH优先反应,其次
是Na2CO3,最后是NaHCO3。
3.若某一溶液中同时存在几种能与所加试剂形成类型相似的沉淀的离子,则
溶解度(严格来说应为溶度积)小的物质先沉淀。如向AlCl3、FeCl3的混合溶
液中逐滴加入氢氧化钠溶液,应优先生成Fe(OH)3沉淀,而不是Al(OH)3沉淀。
4.互相促进水解的反应与复分解反应
如果既符合发生互相促进水解反应的条件,又符合直接发生复分解反应的条
件,究竟发生哪个反应,要具体情况具体分析。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“ ”)。
(1)向水中加入一小块钠:Na+2H2O NaOH+H2↑ ( )
(2)向FeCl2溶液中通入Cl2:FeCl2+Cl2 FeCl3 ( )
(3)MnO2和浓盐酸混合加热:MnO2+4H++4Cl- Mn2++2Cl2↑+2H2O ( )
(4)向稀硝酸中加入铜片:Cu+2H++N Cu2++NO↑+H2O( )
2.(1) KI+ KIO3+ H2SO4 I2+ K2SO4+ H2O
(2) Mn + H++ Cl- Mn2++ Cl2↑+ H2O
(3) P4+ KOH+ H2O K3PO4+ PH3↑
(4) ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-+ Fe + H2O
(5) Fe(OH)2+ ClO-+ Fe(OH)3+ Cl-
(6) P+ FeO+ CaO Ca3(PO4)2+ Fe
5
1
3
3
3
3
2
16
10
2
5
8
2
9
3
3
5
3
2
4
OH-
3
2
5
2
1
1
H2O
2
1
2
5
3
1
5
3.某高温还原法制备新型氮化铝(AlN)陶瓷的反应体系中的物质有Al2O3、
C、N2、AlN、CO。请将AlN之外的反应物与生成物分别填入以下空格
内,并配平。
Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO
4.(1)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发
生反应的离子方程式为 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 。
(2)已知Fe3S4能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标准状况下的密度为1.518 g·L-1),写出该反应的离子方程式: Fe3S4+6H+ 3H2S↑+3Fe2++S 。
(3)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中B (B元素的
化合价为+3价)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH ,其离子方程式为
2Fe2++B +4OH- 2Fe+2H2↑+B(OH 。
关键能力 · 突破
考点一 氧化还原反应方程式的配平与书写
题组一 氧化还原反应方程式的配平
1.配平下列方程式。
(1) Mn + Fe2++ Mn2++ Fe3++
(2) Cl + Fe2++ Cl-+ Fe3++
(3) NaBO2+ SiO2+ Na+ H2 NaBH4+ Na2SiO3
(4) LiCoO2+ H2SO4+ H2O2 Li2SO4+ CoSO4+ O2↑+
1
5
8
H+
1
5
4
H2O
H+
1
6
6
1
6
3
H2O
1
2
4
1
2
2
2
3
1
1
2
1
4
H2O
2.(2020浙江舟山模拟)已知氧化性:Br2>Fe3+。FeBr2溶液中通入一定量的Cl2,
发生反应的离子方程式为aFe2++bBr-+cCl2 dFe3++eBr2+fCl-,下列选项中的
数字与离子方程式中的a、b、c、d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的
是 ( )
A.2 4 3 2 2 6 B.0 2 1 0 1 2
C.2 0 1 2 0 2 D.2 2 2 2 1 4
解析 根据题意,Cl2先氧化Fe2+,不可能先氧化Br-,B选项错误。
B
方法技巧
氧化还原反应方程式的配平技巧
(1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应
物着手配平。
(2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解反应、歧化反应)一般从右边
着手配平。
(3)缺项配平法:先将得、失电子数配平,再观察两边电荷。若反应物一侧缺
正电荷,一般加H+,生成物一边加水;若反应物一侧缺负电荷,一般加OH-,生成
物一边加水,然后将两边电荷数配平。
(4)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原
剂、氧化产物、还原产物。
题组二 氧化还原反应方程式的书写
3.(2020陕西西安交大附中模拟)KMnO4与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应,生
成Mn2+、CO2和水,写出并配平该反应的离子方程式: 2Mn +5C2 +16H+
2Mn2++10CO2↑+8H2O 。
4.高铁酸钾(K2FeO4)是一种易溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常
先制得高铁酸钠,然后在一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,从
而使高铁酸钾析出。
(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为 +6价 ,推测其具有的化学性质是 强氧化性 。
(2)高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。
①该反应的离子方程式为 4Fe +10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑ 。
②高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是 杀菌消毒、净水 。
(3)①在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4+aNa2O2 2Na2FeO4+
bX+2Na2SO4+cO2↑,该反应中物质X的化学式为 Na2O ,b与c的关系是 b=2c 。
②一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾,原因是
相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度 。
(4)在碱性条件下,由氯化铁、氯气可制备高铁酸钾,写出该反应的离子方程
式: 2Fe3++3Cl2+16OH- 2Fe +6Cl-+8H2O 。
解析 (1)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零,可得K2FeO4中铁
元素的化合价为+6价;高铁酸钾中铁元素处于高价态,因此高铁酸钾具有强氧
化性。
(2)①高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH,反应的离子方程式为
4Fe +10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑。②高铁酸钾具有强氧化
性,作为水处理剂能起到杀菌消毒的作用,同时其还原产物为Fe(OH)3胶体,又
能起到净水的作用。
(3)①根据元素守恒和得失电子守恒可知,X应是Na2O,根据钠元素守恒有2a=
8+2b,根据氧元素守恒有2a=8+b+2c,两式联立,可得b=2c。②一定温度下,向高
铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾,原因是相同条件下高铁酸钾
的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。
(4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁可制备高铁酸钾,根据得失电子守恒、原
子守恒及电荷守恒,反应的离子方程式为2Fe3++3Cl2+16OH- 2Fe +6Cl-+
8H2O。
考点二 氧化还原反应的相关计算
题组一 守恒法计算
1.Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO被还原为NaCl,若反
应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为1∶16,则x的值为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
解析 Na2 xNa2 O4,Na O Na ,
根据得失电子守恒可得:[6-(- )]×x=16×2,解得x=5。
D
2.(2020江苏第二次大联考)某三价铁配合物的化学式可表示为Ka[Feb(C2O4)c]·
xH2O,为测定其组成,进行如下实验:
步骤1:称取1.964 0 g该配合物晶体,配制成250.00 mL溶液。
步骤2:取25.00 mL所配溶液于锥形瓶中,加入5.0 mL 1 mol·L-1硫酸,加热到70~
85 ℃,用0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液48.00 mL。
步骤3:向反应后的溶液中加入一定量锌粉。加热至黄色恰好消失,过滤,洗涤,
将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。
步骤4:继续用0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定步骤3所得溶液至终点,消耗
KMnO4溶液8.00 mL。
(1)步骤2中,KMnO4将C2 氧化为CO2,该滴定反应的离子方程式为
5C2 +2Mn +16H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O 。
(2)步骤3中黄色消失的原因是 2Fe3++Zn 2Fe2++Zn2+ (用离子
方程式表示)。
(3)配制配合物溶液的过程中,若定容时俯视容量瓶的刻度线,则最终所得晶
体组成中水的含量 偏小 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)通过计算确定该三价铁配合物的化学式(写出计算过程)。
答案 (4)根据滴定反应5C2 +2Mn +16H+ 10CO2↑+2Mn2++8H2O和
5Fe2++Mn +8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,可知250.00 mL溶液中各微粒的物质
的量分别为
n(C2 )= n(Mn )×10= ×0.010 0 mol·L-1×48.00 mL×10-3 L·mL-1×10=
0.012 mol
n(Fe3+)=n(Fe2+)=5n(Mn )×10=5×0.010 0 mol·L-1×8.00 mL×10-3 L·mL-1×10=
0.004 mol
据电荷守恒得:n(K+)=2×0.012 mol-3×0.004 mol=0.012 mol
根据质量守恒得:n(H2O)= =0.012 mol
n(K+)∶n(Fe3+)∶n(C2 )∶n(H2O)=0.012 mol∶0.004 mol∶0.012 mol∶
0.012 mol=3∶1∶3∶3,该三价铁配合物的化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。
解析 (1)Mn 将C2 氧化为CO2,Mn 被还原为Mn2+,反应物中有H+参与反
应,生成物中还有H2O,根据化合价升降法配平离子方程式。(2)步骤3中,Zn将
Fe3+还原为Fe2+,溶液黄色消失。(3)配制配合物溶液的过程中,若定容时俯视
容量瓶的刻度线,则溶液体积偏小,溶液浓度偏大,滴定时消耗KMnO4溶液的
体积偏大,计算求得的C2 、Fe3+、K+的量偏大,则最终所得晶体组成中水的
含量偏小。(4)步骤2中测定的是C2 的量,步骤4中测定的是Fe3+的量,根据电
荷守恒求出K+的量,根据质量守恒求出H2O的量,最后根据n(K+)∶n(Fe3+)∶
n(C2 )∶n(H2O)求出a、b、c、x的比值,即可得出该三价铁配合物的化学式。
名师总结
应用得失电子守恒解题的一般步骤
(1)“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的
个数)。
(3)“三列关系式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
题组二 多步氧化还原反应的计算
3.往含Fe3+、H+、N 的混合液中加入少量S ,充分反应后,下列表示该反应
的离子方程式正确的是 ( )
A.2Fe3++S +H2O 2Fe2++S +2H+
B.2H++S H2O+SO2↑
C.2H++2N +3S 3S +2NO↑+H2O
D.2Fe3++3S +3H2O 2Fe(OH)3↓+3SO2↑
解析 氧化还原反应优先于非氧化还原反应,因此B、D不正确。如果S 先与
Fe3+反应,则生成的Fe2+又会与H+、N 反应,所以S 应先与H+、N 反应,故选C。
C
4.将足量Cl2缓缓通入含0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合溶液中。在此
过程中溶液的pH与Cl2通入量的关系示意图是(溶液体积变化忽略不计,且不
考虑Cl2与水反应) ( )
A
解析 因H2SO3的还原性强于HBr的还原性,故Cl2先氧化H2SO3:H2SO3+Cl2+
H2O H2SO4+2HCl,生成的H2SO4和HCl是强酸,故溶液的pH减小;当H2SO3
完全反应后,发生反应Cl2+2HBr Br2+2HCl,溶液的pH不再改变。
名师总结
抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算
在多步连续进行的氧化还原反应中,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,
则可以利用反应过程中转移电子的数目相等,找出“始态物质”与“终态物
质”化合价发生变化的元素,再根据化合价升高总数和化合价降低总数相等,
建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。
例如:a mol的铜与足量的浓HNO3反应,将产生的NO2气体与b mol的O2混合通
入水中,气体完全被吸收。
则“始态物质Cu” Cu2+,
“中间物质HNO3” NO2↑,
故“始态物质Cu”与“终态物质O2”之间物质的量的关系为2Cu～O2,即a=2b。
1.(2020江苏单科,20节选)(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的
KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式
为 HC +H2 HCOO-+H2O 。
解析 (1)根据题意,HC +H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HC 得到2
个电子,说明n(HC )∶n(H2)∶n(HCOO-)=1∶1∶1。
2.(2019江苏单科,16,12分)N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮
氧化物的尾气需处理后才能排放。
(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使
N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为
2NH3+2O2 N2O+3H2O 。
(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应
为NO+NO2+2OH- 2N +H2O
2NO2+2OH- N +N +H2O
①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 BC (填字母)。
A.加快通入尾气的速率
B.采用气、液逆流的方式吸收尾气
C.吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液
②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaNO2晶体,该晶体中的主要杂质
是 NaNO3 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是
NO (填化学式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除
率。其他条件相同,NO转化为N 的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸
调节)的变化如图所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和N ,其离子方程式为
3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+ 。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 溶液pH越小,溶液
中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强 。
解析 (1)根据得失电子守恒和原子守恒可写出NH3与O2反应的化学方程
式。(2)①若要提高尾气中NO和NO2的去除率,须加快氮氧化物与NaOH的反
应速率。B项措施能增大气、液反应物的接触面积,C项措施增大NaOH溶液
的浓度,二者均能加快反应速率;A项措施易导致氮氧化物不能及时被吸收,使
NO和NO2去除率降低。②据题给反应:2NO2+2OH- N +N +H2O可知,
NaNO2晶体中含有NaNO3杂质;由于NO与NaOH不反应,因此吸收后排放的尾
气中NO的含量较高。(3)①根据得失电子守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+
2N ,根据电荷守恒可得:3HClO+2NO 3Cl-+2N +5H+,根据原子守恒可
得:3HClO+2NO+H2O 3Cl-+2N +5H+。②NaClO溶液的初始pH越小,
c(H+)越大,c(HClO)越大,氧化NO的能力越强,NO的转化率越高。微专题3 陌生化学(离子)反应方程式的书写
陌生化学(离子)反应方程式书写核心素养体现在“变化观念与平衡思想”。一般源于生产实际和科研成果等,以解决课堂互动探究化学实际问题为思路进行设问,充分体现了理论与实践相结合的观点。
类型一 化工流程型陌生化学(离子)方程式的书写
信息“新”、内容别致、陌生度高的化工流程型化学(离子)方程式的书写。首先通过准确、有效地理解试题中的流程、图表等新信息,并将信息与课本知识有机地结合起来,达到以旧带新的作用,进而产生新思路,发现新规律,创造性地解决问题。
◆典型案例
例1 铈是一种重要的稀土金属元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一种制备工艺流程图:
(注:“高铈”是指溶液中Ce为+4价)
(1)写出加入氨水时发生反应的离子方程式: 。
(2)“氧化”过程若用NaClO代替O2,写出该反应的离子方程式: 。
答案 (1)Ce3++3NH3·H2O Ce(OH)3↓+3N (2)2Ce(OH)3+ClO-+H2O 2Ce(OH)4+Cl-
类型二 信息型陌生化学(离子)反应方程式的书写
“信息型”化学(离子)反应方程式书写一类试题是历年高考的高频考题。该类题的特点是信息新颖,新旧相承,知识引路,培养能力,它能较好地考查学生理解、提取、处理新信息的能力以及根据新信息结合已有知识分析问题和解决问题的应变能力。
信息型化学(离子)方程式书写题的基本解题思路如下:
◆典型案例
例2 (2018课标Ⅰ,27改编)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,用碘标准溶液进行滴定,该反应的离子方程式为 。
答案 S2+2I2+3H2O 2S+4I-+6H+
1.(2020福建泉州检测节选)利用硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO,杂质为Al2O3和SiO2等)生产铁基颜料铁黄(FeOOH)的制备流程如下:
(1)滤渣Ⅰ的主要成分是FeS2、S和 (填化学式);Fe3+被FeS2还原的离子方程式为 。
(2)“氧化”中,生成FeOOH的离子方程式为 。
答案 (1)SiO2 2Fe3++FeS2 3Fe2++2S (2)4Fe2++8NH3·H2O+O2 4FeOOH↓+8N+2H2O
解析 (1)硫酸渣加硫酸溶液酸溶,得到含Fe3+、Fe2+、Al3+的溶液,SiO2不溶于酸,还原过程中加FeS2还原Fe3+同时生成S,因此滤渣Ⅰ中有S、FeS2、SiO2。反应物为Fe3+、FeS2(硫显-1价,铁显+2价),生成物有Fe2+(Fe3+被还原为Fe2+)、S(滤渣Ⅰ成分之一),根据得失电子守恒配平。(2)过滤Ⅰ后滤液中主要含Fe2+、Al3+,通入空气将Fe2+氧化成Fe3+,加氨水调节pH为3~4,使Fe3+形成沉淀,故反应物为Fe2+、O2、NH3·H2O,生成物有FeOOH、N。
2.过二硫酸()是一种白色晶体,其酸及盐均为强氧化剂。
(1)(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为 。
(2)在Ag+及加热的条件下,S2可将溶液中的Mn2+氧化为Mn,该反应的离子方程式为 ,观察到的现象是 。
(3)由氯磺酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸,该反应的化学方程式为 。
答案 (1)(NH4)2S2O8 2N+S2
(2)2Mn2++5S2+8H2O 2Mn+10S+16H+ 溶液颜色变为紫色
(3)2ClSO3H+H2O2 H2S2O8↓+2HCl
解析 (2)由过二硫酸的结构可知,分子中S元素处于最高价+6价,分子中-1价O具有氧化性,则反应的离子方程式为5S2+2Mn2++8H2O 2Mn+10S+16H+,由于生成Mn,溶液会变为紫色。
3.(2020山西名校联盟大联考节选)Ⅰ.将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量的NaHCO3溶液,可制得FeCO3,写出反应的离子方程式: 。
Ⅱ.无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:
(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为 。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为 。
答案 Ⅰ.Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O
Ⅱ.(1)Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO
(2)S+Cl2+H2O S+2Cl-+2H+
解析 Ⅰ.由题意知该反应离子方程式为Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。Ⅱ.(1)根据制备AlCl3的工艺流程可知,由冷却器出来的气体有CO和Cl2,CO是氯化炉中的生成物,且Cl2是过量的,氯化炉中发生反应的化学方程式为Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO;(2)Na2SO3与Cl2发生氧化还原反应,Na2SO3做还原剂被氧化为Na2SO4,Cl2做氧化剂,此反应的离子方程式为S+Cl2+H2O S+2Cl-+2H+。
3(共12张PPT)
微专题3 陌生化学(离子)反应
方程式的书写
陌生化学(离子)反应方程式书写核心素养体现在“变化观念与平衡思想”。
一般源于生产实际和科研成果等,以解决课堂互动探究化学实际问题为思路
进行设问,充分体现了理论与实践相结合的观点。
类型一 化工流程型陌生化学(离子)方程式的书写
信息“新”、内容别致、陌生度高的化工流程型化学(离子)方程式的书
写。首先通过准确、有效地理解试题中的流程、图表等新信息,并将信息与
课本知识有机地结合起来,达到以旧带新的作用,进而产生新思路,发现新规律,
创造性地解决问题。
典型案例
例1 铈是一种重要的稀土金属元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一种制
备工艺流程图:
(注:“高铈”是指溶液中Ce为+4价)
(1)写出加入氨水时发生反应的离子方程式: Ce3++3NH3·H2O Ce(OH)3↓+3N 。
(2)“氧化”过程若用NaClO代替O2,写出该反应的离子方程式: 2Ce(OH)3+
ClO-+H2O 2Ce(OH)4+Cl- 。
类型二 信息型陌生化学(离子)反应方程式的书写
“信息型”化学(离子)反应方程式书写一类试题是历年高考的高频考题。该
类题的特点是信息新颖,新旧相承,知识引路,培养能力,它能较好地考查学生理
解、提取、处理新信息的能力以及根据新信息结合已有知识分析问题和解决
问题的应变能力。
信息型化学(离子)方程式书写题的基本解题思路如下:
典型案例
例2 (2018课标Ⅰ,27改编)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品的抗氧化剂。在
测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,用碘标准溶液进行滴定,该反应的离子方
程式为 S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+ 。
1.(2020福建泉州检测节选)利用硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO,杂质为Al2O3和
SiO2等)生产铁基颜料铁黄(FeOOH)的制备流程如下:
(1)滤渣Ⅰ的主要成分是FeS2、S和 SiO2 (填化学式);Fe3+被FeS2还原的离
子方程式为 2Fe3++FeS2 3Fe2++2S 。
(2)“氧化”中,生成FeOOH的离子方程式为 4Fe2++8NH3·H2O+O2
4FeOOH↓+8N +2H2O 。
解析 (1)硫酸渣加硫酸溶液酸溶,得到含Fe3+、Fe2+、Al3+的溶液,SiO2不溶于
酸,还原过程中加FeS2还原Fe3+同时生成S,因此滤渣Ⅰ中有S、FeS2、SiO2。反
应物为Fe3+、FeS2(硫显-1价,铁显+2价),生成物有Fe2+(Fe3+被还原为Fe2+)、S(滤
渣Ⅰ成分之一),根据得失电子守恒配平。(2)过滤Ⅰ后滤液中主要含Fe2+、Al3+,
通入空气将Fe2+氧化成Fe3+,加氨水调节pH为3~4,使Fe3+形成沉淀,故反应物为
Fe2+、O2、NH3·H2O,生成物有FeOOH、N 。
2.过二硫酸( )是一种白色晶体,其酸及盐均为强氧
化剂。
(1)(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为 (NH4)2S2O8 2N +S2 。
(2)在Ag+及加热的条件下,S2 可将溶液中的Mn2+氧化为Mn ,该反应的离
子方程式为 2Mn2++5S2 +8H2O 2Mn +10S +16H+ ,观察到的现
象是 溶液颜色变为紫色 。
(3)由氯磺酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可得固态的过二硫酸,该反应的化学方
程式为 2ClSO3H+H2O2 H2S2O8↓+2HCl 。
解析 (2)由过二硫酸的结构可知,分子中S元素处于最高价+6价,分子中-1价
O具有氧化性,则反应的离子方程式为5S2 +2Mn2++8H2O 2Mn +
10S +16H+,由于生成Mn ,溶液会变为紫色。
3.(2020山西名校联盟大联考节选)Ⅰ.将少量FeSO4·7H2O溶于水,加入一定量
的NaHCO3溶液,可制得FeCO3,写出反应的离子方程式: Fe2++2HC
FeCO3↓+CO2↑+H2O 。
Ⅱ.无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等。工业上以铝土矿(Al2O3、
Fe2O3)为原料制备无水AlCl3的工艺流程如下:
(1)氯化炉中Al2O3、Cl2和C反应的化学方程式为 Al2O3+3Cl2+3C
2AlCl3+3CO 。
(2)用Na2SO3溶液可除去冷却器排出的尾气中的Cl2,此反应的离子方程式为
S +Cl2+H2O S +2Cl-+2H+ 。
解析 Ⅰ.由题意知该反应离子方程式为Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+
H2O。Ⅱ.(1)根据制备AlCl3的工艺流程可知,由冷却器出来的气体有CO和Cl2,
CO是氯化炉中的生成物,且Cl2是过量的,氯化炉中发生反应的化学方程式为
Al2O3+3Cl2+3C 2AlCl3+3CO;(2)Na2SO3与Cl2发生氧化还原反应,Na2SO3做
还原剂被氧化为Na2SO4,Cl2做氧化剂,此反应的离子方程式为S +Cl2+H2O
S +2Cl-+2H+。