第4课时 氧化还原反应的应用
【学习目标】 1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性。
2．了解氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用，能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法。
知识点一 研究物质的性质[学生用书P77]
INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．氧化还原反应与物质分类
通过学习氧化还原反应，认识物质分类的新视角——从氧化性和还原性角度研究物质的性质。
2．研究物质的氧化性或还原性的思路
INCLUDEPICTURE "学20B84.TIF" INCLUDEPICTURE "学20B84.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "学20B84.TIF" \* MERGEFORMAT
3．过氧化氢(H2O2)的氧化性或还原性的探究
[性质预测] H2O2中氧元素的化合价为－1价，可升高到0价，具有还原性；也可降低到－2价，具有氧化性。
[实验用品] 5% H2O2溶液，酸性KMnO4溶液，KI溶液，淀粉溶液；试管，胶头滴管。
项目 验证H2O2的还原性 验证H2O2的氧化性
实验操作 INCLUDEPICTURE "23ETBG60.TIF" INCLUDEPICTURE "23ETBG60.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "23ETBG60.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "23ETBG61.TIF" INCLUDEPICTURE "23ETBG61.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "23ETBG61.TIF" \* MERGEFORMAT
实验现象 酸性KMnO4溶液______________，产生____________气体，该气体能使带火星的木条______ 淀粉KI溶液变为__________
实验结论 H2O2表现______________，被氧化为________ H2O2表现____________，被还原为________
4.物质的氧化性或还原性的影响因素
(1)物质的氧化性或还原性的强弱是由物质______________的能力决定的。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。
①温度
氧化性：浓硫酸(热)______浓硫酸(冷)。
还原性：浓盐酸(热)______浓盐酸(冷)。
②浓度：HNO3(浓)______HNO3(稀)。
③pH：中性环境中NO不显氧化性，酸性环境中NO显强氧化性。
④酸碱性：KMnO4(酸性)________KMnO4(中性)________KMnO4(碱性)。
INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)预测物质可能有氧化性或还原性，可以根据物质所含元素价态来判断( )
(2)FeCl2中Fe元素的化合价为＋2价，为中间价态，因此预测Fe2＋既有氧化性又有还原性( )
(3)HCl中Cl元素价态为最低价态，因此HCl只能失电子，只有还原性( )
(4)H2O2中H元素的化合价为＋1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，还原产物为H2( )
INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．下列四个涉及H2O2的反应(未配平)，H2O2仅体现氧化性的反应是( )
A．Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl
B．Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2↑＋H2O
C．H2O2―→H2O＋O2↑
D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2SO4＋K2CrO4＋H2O
2．H2O2是一种重要的绿色氧化剂，在H2O2溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，紫色KMnO4溶液迅速褪为无色，同时产生气泡，反应的离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。下列说法正确的是( )
A．O2在该反应中是还原产物
B．H2O2在任何化学反应中都只作为氧化剂
C．该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶5
D．当有2 mol KMnO4完全反应生成Mn2＋时，转移电子的物质的量为5 mol
3．在H2O2溶液中加入KI和H2SO4的混合溶液，迅速发生反应，放出大量气体，反应过程如下：①H2O2＋2KI＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O；②H2O2＋I2===2HIO；③H2O2＋2HIO===I2＋O2↑＋2H2O。下列说法正确的是( )
A．H2O2在上述3个反应中均是氧化剂
B．H2O2的氧化性强于HIO的，还原性弱于I2的
C．上述过程中每生成1 mol氧气，消耗1 mol过氧化氢
D．向反应后的溶液中加入淀粉，溶液呈蓝色
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
INCLUDEPICTURE "25LX122.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX122.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX122.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点二 实现物质转化与获得能量[学生用书P78]
INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．实现物质转化
(1)金属的冶炼
①本质：利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质，即Mn＋＋ne－===M。
②金属的冶炼方法
INCLUDEPICTURE "学25LX123.TIF" INCLUDEPICTURE "学25LX123.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "学25LX123.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下图所示：
INCLUDEPICTURE "25LX124.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX124.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX124.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)氯气的实验室制法
①制取原理：__________________________________________，氧化剂为____________，还原剂为__________。
②装置示意图
INCLUDEPICTURE "25LX125.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX125.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX125.TIF" \* MERGEFORMAT
装置C的作用是__________________________；
装置D的作用是__________________________。
③收集方法：__________排空气法。
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "名师点拨LLLa.TIF" INCLUDEPICTURE "名师点拨LLLa.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "名师点拨LLLa.TIF" \* MERGEFORMAT )
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少浓盐酸的挥发。
(2)Cl2难溶于饱和食盐水，所以可用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体，也可用排饱和食盐水法收集氯气。
(3)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
④验满方法
a．将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸__________，则证明已集满。
b．将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸____________________，则证明已集满。
⑤尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收，反应的化学方程式为____________________________________________，氯气既表现____________性又表现__________性。
⑥其他制备方法
用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需要加热且反应速率较大，反应的化学方程式分别为2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O；KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O；Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O；K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O。上述反应中，浓盐酸均表现出________性和________性。
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT (1)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？
(2)为防止Cl2污染，能否用澄清石灰水处理过量的Cl2？请写出相应的化学方程式。
提示：(1)不能。有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度减小，Cl－的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸具有挥发性。
(2)吸收Cl2时不宜用澄清石灰水，因为Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2浓度过低，不能保证Cl2全部被吸收，化学方程式为2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
2．获得能量
(1)利用可燃物作为__________剂，选择合适的__________剂与之发生氧化还原反应获得热能。
(2)通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg( )
(2)实验室在制取O2和Cl2的反应中，均用到MnO2 ，两反应中MnO2的作用相同( )
(3)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原的过程( )
(4)燃烧释放能量的过程一定发生了氧化还原反应( )
(5)工业上冶炼钛的反应为TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2 ，该反应中TiCl4发生还原反应( )
INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．下列冶炼金属的方法错误的是( )
A．加热分解HgO制金属Hg
B．高温下用CO还原赤铁矿炼铁
C．电解NaCl溶液制金属Na
D．Fe和CuSO4溶液湿法炼铜
2．研究发现，在高压条件下，H2可以还原Cu2＋、Ag＋、Au3＋、Hg2＋等离子，得到金属单质。下列说法正确的是( )
A．上述反应中，金属离子被氧化
B．H2和Au3＋反应为置换反应
C．上述金属离子中，Hg2＋的氧化性最强
D．同理，H2也能还原Mg2＋、Fe2＋、Al3＋
3．(2024·山东高一联考)实验室制取Cl2时，净化与收集Cl2所需装置如下图所示。下列说法错误的是( )
INCLUDEPICTURE "25LX126.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX126.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX126.TIF" \* MERGEFORMAT
A．装置接口连接顺序为d→c→b→a→e
B．饱和食盐水可用来除去HCl杂质
C．干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色，所以Cl2具有漂白性
D．烧杯中发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5([学生用书P80]))
1．以下金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是( )
①MgCl2→Mg ②MnO2→Mn ③ZnO→Zn
④HgO→Hg ⑤磁铁矿→Fe ⑥CuO→Cu
A．①②④ B．③④
C．②③⑤⑥ D．①②③⑤
2．(2022·新高考广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
INCLUDEPICTURE "HG11.TIF" INCLUDEPICTURE "HG11.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "HG11.TIF" \* MERGEFORMAT
3．下列不属于乙醇作为燃料的优点的是( )
A．燃烧时发生氧化反应
B．充分燃烧的产物不污染环境
C．乙醇是一种可再生能源
D．燃烧时放出大量热量
4．(2024·鞍山高一期末)铬(Cr)能形成多种不同颜色的离子，转化关系如下图所示。下列有关该转化过程的说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "24ch1.TIF" INCLUDEPICTURE "24ch1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "24ch1.TIF" \* MERGEFORMAT
A．上图中，Cr元素有＋2、＋3、＋6、＋7多种化合价
B．以上转化关系不都存在电子转移
C．由上图可知，Zn的金属活动性强于Cr的
D．加入还原剂可实现含Cr3＋的溶液颜色由绿色转化为橙色
5．氯气可用来杀菌消毒。实验室制取纯净的氯气的装置(加热及夹持装置已略去)如下图所示。
INCLUDEPICTURE "25LX132.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX132.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "25LX132.TIF" \* MERGEFORMAT
回答下列问题：
(1)实验开始前，应___________________________________。
(2)仪器a的名称为____________，仪器b中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)实验进行一段时间后，可观察到装置Ⅳ中的现象为_________________________________。
(4)装置Ⅴ中的球形干燥管的作用为防倒吸，该装置内发生的反应可能有
ⅰ.Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
ⅱ.3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。
①反应ⅰ的离子方程式为______________________________。
②若反应ⅰ和ⅱ同时发生，共消耗80 g溶质质量分数为20%的NaOH溶液，则消耗二氧化锰的质量为____________g。(不考虑气体的逸出、残留及装置Ⅳ中消耗的氯气)第4课时 氧化还原反应的应用
【学习目标】 1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性。
2．了解氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用，能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法。
知识点一 研究物质的性质[学生用书P77]
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1．氧化还原反应与物质分类
通过学习氧化还原反应，认识物质分类的新视角——从氧化性和还原性角度研究物质的性质。
2．研究物质的氧化性或还原性的思路
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3．过氧化氢(H2O2)的氧化性或还原性的探究
[性质预测] H2O2中氧元素的化合价为－1价，可升高到0价，具有还原性；也可降低到－2价，具有氧化性。
[实验用品] 5% H2O2溶液，酸性KMnO4溶液，KI溶液，淀粉溶液；试管，胶头滴管。
项目 验证H2O2的还原性 验证H2O2的氧化性
实验操作 INCLUDEPICTURE "23ETBG60.TIF" INCLUDEPICTURE "23ETBG60.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "23ETBG61.TIF" INCLUDEPICTURE "23ETBG61.TIF" \* MERGEFORMAT
实验现象 酸性KMnO4溶液______________，产生____________气体，该气体能使带火星的木条______ 淀粉KI溶液变为__________
实验结论 H2O2表现______________，被氧化为________ H2O2表现____________，被还原为________
4.物质的氧化性或还原性的影响因素
(1)物质的氧化性或还原性的强弱是由物质______________的能力决定的。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。
①温度
氧化性：浓硫酸(热)______浓硫酸(冷)。
还原性：浓盐酸(热)______浓盐酸(冷)。
②浓度：HNO3(浓)______HNO3(稀)。
③pH：中性环境中NO不显氧化性，酸性环境中NO显强氧化性。
④酸碱性：KMnO4(酸性)________KMnO4(中性)________KMnO4(碱性)。
[答案自填] 还原 氧化 氧化 还原
紫色褪去 无色无味 复燃 蓝色
还原性 O2 氧化性 H2O 得失电子
> > > > >
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(1)预测物质可能有氧化性或还原性，可以根据物质所含元素价态来判断( )
(2)FeCl2中Fe元素的化合价为＋2价，为中间价态，因此预测Fe2＋既有氧化性又有还原性( )
(3)HCl中Cl元素价态为最低价态，因此HCl只能失电子，只有还原性( )
(4)H2O2中H元素的化合价为＋1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，还原产物为H2( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)×
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1．下列四个涉及H2O2的反应(未配平)，H2O2仅体现氧化性的反应是( )
A．Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl
B．Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2↑＋H2O
C．H2O2―→H2O＋O2↑
D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2SO4＋K2CrO4＋H2O
解析：选D。Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl是一个非氧化还原反应，H2O2既不是氧化剂，也不是还原剂，A不符合题意；Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2↑＋H2O，Ag2O被还原成单质银，H2O2中氧元素转化为O2，H2O2仅体现还原性，B不符合题意；H2O2―→H2O＋O2↑，过氧化氢的分解反应是自身氧化还原反应，H2O2既体现了氧化性，又体现了还原性，C不符合题意；H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2SO4＋K2CrO4＋H2O，H2O2中氧元素化合价由－1价降低为－2价，被还原，H2O2仅体现氧化性，D符合题意。
2．H2O2是一种重要的绿色氧化剂，在H2O2溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，紫色KMnO4溶液迅速褪为无色，同时产生气泡，反应的离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。下列说法正确的是( )
A．O2在该反应中是还原产物
B．H2O2在任何化学反应中都只作为氧化剂
C．该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶5
D．当有2 mol KMnO4完全反应生成Mn2＋时，转移电子的物质的量为5 mol
解析：选C。该反应中H2O2中－1价的O被氧化生成O2，O2为氧化产物，H2O2为还原剂，故A、B错误；该反应中KMnO4为氧化剂，H2O2为还原剂，根据题给离子方程式可得氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶5，故C正确；该反应中，KMnO4中＋7价的Mn转化为＋2价的Mn，转移5个电子，当有2 mol KMnO4完全反应生成Mn2＋时，转移电子的物质的量为10 mol，故D错误。
3．在H2O2溶液中加入KI和H2SO4的混合溶液，迅速发生反应，放出大量气体，反应过程如下：①H2O2＋2KI＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O；②H2O2＋I2===2HIO；③H2O2＋2HIO===I2＋O2↑＋2H2O。下列说法正确的是( )
A．H2O2在上述3个反应中均是氧化剂
B．H2O2的氧化性强于HIO的，还原性弱于I2的
C．上述过程中每生成1 mol氧气，消耗1 mol过氧化氢
D．向反应后的溶液中加入淀粉，溶液呈蓝色
解析：选D。反应①②中H2O2中O元素的化合价均从－1价降低到－2价，H2O2是氧化剂；反应③中H2O2中O元素的化合价从－1价升高到0价，H2O2是还原剂，故A错误。根据反应②可知，H2O2的氧化性强于HIO的；根据反应③可知，H2O2的还原性强于I2的，故B错误。根据反应②＋反应③得到2H2O2===2H2O＋O2↑，所以每生成1 mol氧气，消耗2 mol 过氧化氢，故C错误。反应后的溶液中生成了碘单质，加入淀粉，溶液呈蓝色，故D正确。
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "反思归纳LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
INCLUDEPICTURE "25LX122.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX122.TIF" \* MERGEFORMAT
知识点二 实现物质转化与获得能量[学生用书P78]
INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材自主预习LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．实现物质转化
(1)金属的冶炼
①本质：利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质，即Mn＋＋ne－===M。
②金属的冶炼方法
INCLUDEPICTURE "学25LX123.TIF" INCLUDEPICTURE "学25LX123.TIF" \* MERGEFORMAT
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下图所示：
INCLUDEPICTURE "25LX124.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX124.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)氯气的实验室制法
①制取原理：__________________________________________，氧化剂为____________，还原剂为__________。
②装置示意图
INCLUDEPICTURE "25LX125.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX125.TIF" \* MERGEFORMAT
装置C的作用是__________________________；
装置D的作用是__________________________。
③收集方法：__________排空气法。
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "名师点拨LLLa.TIF" INCLUDEPICTURE "名师点拨LLLa.TIF" \* MERGEFORMAT )
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少浓盐酸的挥发。
(2)Cl2难溶于饱和食盐水，所以可用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体，也可用排饱和食盐水法收集氯气。
(3)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
④验满方法
a．将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸__________，则证明已集满。
b．将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸____________________，则证明已集满。
⑤尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收，反应的化学方程式为____________________________________________，氯气既表现____________性又表现__________性。
⑥其他制备方法
用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需要加热且反应速率较大，反应的化学方程式分别为2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O；KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O；Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O；K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O。上述反应中，浓盐酸均表现出________性和________性。
INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT (1)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？
(2)为防止Cl2污染，能否用澄清石灰水处理过量的Cl2？请写出相应的化学方程式。
提示：(1)不能。有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度减小，Cl－的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸具有挥发性。
(2)吸收Cl2时不宜用澄清石灰水，因为Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2浓度过低，不能保证Cl2全部被吸收，化学方程式为2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
2．获得能量
(1)利用可燃物作为__________剂，选择合适的__________剂与之发生氧化还原反应获得热能。
(2)通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
[答案自填] 还原剂 还原剂 降低 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O MnO2
HCl 除去Cl2中少量的HCl气体 干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气) 向上 变蓝
先变红后褪色 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O 氧化 还原 还原 酸
还原 氧化
INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "自我诊断LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
(1)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg( )
(2)实验室在制取O2和Cl2的反应中，均用到MnO2 ，两反应中MnO2的作用相同( )
(3)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原的过程( )
(4)燃烧释放能量的过程一定发生了氧化还原反应( )
(5)工业上冶炼钛的反应为TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2 ，该反应中TiCl4发生还原反应( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "多维迁移应用LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1．下列冶炼金属的方法错误的是( )
A．加热分解HgO制金属Hg
B．高温下用CO还原赤铁矿炼铁
C．电解NaCl溶液制金属Na
D．Fe和CuSO4溶液湿法炼铜
解析：选C。一般通过电解熔融的氯化钠制金属Na，C错误。
2．研究发现，在高压条件下，H2可以还原Cu2＋、Ag＋、Au3＋、Hg2＋等离子，得到金属单质。下列说法正确的是( )
A．上述反应中，金属离子被氧化
B．H2和Au3＋反应为置换反应
C．上述金属离子中，Hg2＋的氧化性最强
D．同理，H2也能还原Mg2＋、Fe2＋、Al3＋
解析：选B。氢气与题述金属离子反应生成氢离子和金属单质，金属离子发生了还原反应，被还原，A项错误；3H2＋2Au3＋===2Au＋6H＋，属于置换反应，B项正确；根据金属活动性顺序，Au的还原性最弱，Au3＋的氧化性最强，C项错误；在金属活动性顺序中，镁、铝、铁在氢之前，故氢气不能还原Mg2＋、Fe2＋、Al3＋，D项错误。
3．(2024·山东高一联考)实验室制取Cl2时，净化与收集Cl2所需装置如下图所示。下列说法错误的是( )
INCLUDEPICTURE "25LX126.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX126.TIF" \* MERGEFORMAT
A．装置接口连接顺序为d→c→b→a→e
B．饱和食盐水可用来除去HCl杂质
C．干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色，所以Cl2具有漂白性
D．烧杯中发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
解析：选C。制得的Cl2中混有HCl，需先经过盛有饱和食盐水的洗气瓶以除去HCl，再经过盛有浓硫酸的洗气瓶进行干燥，Cl2的密度比空气的大，用向上排空气法进行收集，Cl2有毒不能直接排放到大气中，需用NaOH溶液进行吸收，故装置接口连接顺序为d→c→b→a→e，A、B正确；干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色，是由于Cl2和鲜花中的水反应生成的HClO具有漂白性，Cl2无漂白性，C错误；Cl2与NaOH溶液发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，D正确。
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5([学生用书P80]))
1．以下金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是( )
①MgCl2→Mg ②MnO2→Mn ③ZnO→Zn
④HgO→Hg ⑤磁铁矿→Fe ⑥CuO→Cu
A．①②④ B．③④
C．②③⑤⑥ D．①②③⑤
解析：选C。热还原法主要适用于金属活动性顺序中处于中部或金属活动性与之相当的金属，故符合题意的有②③⑤⑥。
2．(2022·新高考广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
INCLUDEPICTURE "HG11.TIF" INCLUDEPICTURE "HG11.TIF" \* MERGEFORMAT
解析：选D。A项，除杂装置，先除去HCl，后除去水蒸气，能达到实验目的；B项，收集装置，氯气的密度比空气的大，进气管长，出气管短，能达到实验目的；C项，探究氯气是否具有漂白性，能达到实验目的；D项，尾气吸收应用碱液，不能达到实验目的。
3．下列不属于乙醇作为燃料的优点的是( )
A．燃烧时发生氧化反应
B．充分燃烧的产物不污染环境
C．乙醇是一种可再生能源
D．燃烧时放出大量热量
解析：选A。有机化合物燃烧时都发生氧化反应，并不是乙醇作为燃料的优点。
4．(2024·鞍山高一期末)铬(Cr)能形成多种不同颜色的离子，转化关系如下图所示。下列有关该转化过程的说法正确的是( )
INCLUDEPICTURE "24ch1.TIF" INCLUDEPICTURE "24ch1.TIF" \* MERGEFORMAT
A．上图中，Cr元素有＋2、＋3、＋6、＋7多种化合价
B．以上转化关系不都存在电子转移
C．由上图可知，Zn的金属活动性强于Cr的
D．加入还原剂可实现含Cr3＋的溶液颜色由绿色转化为橙色
解析：选B。A.由题图可知，Cr元素有＋2、＋3、＋6多种化合价，A错误；B.Cr2O→CrO，Cr元素化合价不变，不存在电子转移，B正确；C.由反应2Cr3＋＋Zn===2Cr2＋＋Zn2＋可知，Zn的还原性比Cr2＋的强，但不能得出Zn的金属活动性强于Cr的，C错误；D.加入氧化剂可实现含Cr3＋的溶液颜色由绿色转化为橙色，D错误。
5．氯气可用来杀菌消毒。实验室制取纯净的氯气的装置(加热及夹持装置已略去)如下图所示。
INCLUDEPICTURE "25LX132.TIF" INCLUDEPICTURE "25LX132.TIF" \* MERGEFORMAT
回答下列问题：
(1)实验开始前，应___________________________________。
(2)仪器a的名称为____________，仪器b中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)实验进行一段时间后，可观察到装置Ⅳ中的现象为_________________________________。
(4)装置Ⅴ中的球形干燥管的作用为防倒吸，该装置内发生的反应可能有
ⅰ.Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
ⅱ.3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。
①反应ⅰ的离子方程式为______________________________。
②若反应ⅰ和ⅱ同时发生，共消耗80 g溶质质量分数为20%的NaOH溶液，则消耗二氧化锰的质量为____________g。(不考虑气体的逸出、残留及装置Ⅳ中消耗的氯气)
解析：(1)实验开始前，应检查装置的气密性。
(2)仪器a的名称为分液漏斗，仪器b中MnO2和浓盐酸反应制取氯气，发生反应的化学方程式为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(3)氯气和水反应生成HCl、HClO，HCl显酸性，HClO具有漂白性，故实验进行一段时间后，可观察到装置Ⅳ中的现象为瓶内出现黄绿色气体且湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色。
(4)①反应ⅰ的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②由反应ⅰ和反应ⅱ，并结合4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，可得到关系式：MnO2～Cl2～2NaOH，设消耗二氧化锰的质量为x g，可得＝，解得x＝17.4。
答案：(1)检查装置的气密性 (2)分液漏斗 4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (3)瓶内出现黄绿色气体且湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色 (4)①Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
②17.4(共49张PPT)
第4课时 氧化还原反应的应用
【学习目标】 1.以H2O2为例，学会根据元素化合价预测并设计实验探究物质的氧化性或还原性。
2．了解氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用，能从元素价态变化的视角说明物质的转化路径，学会氯气的实验室制法。
知识点一
PART
01
第一部分
知识点一 研究物质的性质
1．氧化还原反应与物质分类
通过学习氧化还原反应，认识物质分类的新视角——从氧化性和还原性角度研究物质的性质。
2．研究物质的氧化性或还原性的思路
还原
氧化
氧化
还原
3．过氧化氢(H2O2)的氧化性或还原性的探究
[性质预测] H2O2中氧元素的化合价为－1价，可升高到0价，具有还原性；也可降低到－2价，具有氧化性。
[实验用品] 5% H2O2溶液，酸性KMnO4溶液，KI溶液，淀粉溶液；试管，胶头滴管
项目 验证H2O2的还原性 验证H2O2的氧化性
实验操作
项目 验证H2O2的还原性 验证H2O2的氧化性
实验现象 酸性KMnO4溶液______________，产生____________气体，该气体能使带火星的木条______ 淀粉KI溶液变为__________
实验结论 H2O2表现______________，被氧化为________ H2O2表现________，被还原为________
紫色褪去
无色无味
复燃
蓝色
还原性
O2
氧化性
H2O
4.物质的氧化性或还原性的影响因素
(1)物质的氧化性或还原性的强弱是由物质______________的能力决定的。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。
①温度
氧化性：浓硫酸(热)______浓硫酸(冷)。
还原性：浓盐酸(热)______浓盐酸(冷)。
得失电子
>
>
②浓度：HNO3(浓)______HNO3(稀)。
③pH：中性环境中NO不显氧化性，酸性环境中NO显强氧化性。
④酸碱性：KMnO4(酸性)________KMnO4(中性)________KMnO4(碱性)。
>
>
>
(1)预测物质可能有氧化性或还原性，可以根据物质所含元素价态来判断( )
(2)FeCl2中Fe元素的化合价为＋2价，为中间价态，因此预测Fe2＋既有氧化性又有还原性( )
(3)HCl中Cl元素价态为最低价态，因此HCl只能失电子，只有还原性( )
(4)H2O2中H元素的化合价为＋1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，还原产物为H2( )
√
√
×
×
1．下列四个涉及H2O2的反应(未配平)，H2O2仅体现氧化性的反应是( )
A．Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl
B．Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2↑＋H2O
C．H2O2―→H2O＋O2↑
D．H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2SO4＋K2CrO4＋H2O
√
解析：Na2O2＋HCl―→H2O2＋NaCl是一个非氧化还原反应，H2O2既不是氧化剂，也不是还原剂，A不符合题意；
Ag2O＋H2O2―→Ag＋O2↑＋H2O，Ag2O被还原成单质银，H2O2中氧元素转化为O2，H2O2仅体现还原性，B不符合题意；
H2O2―→H2O＋O2↑，过氧化氢的分解反应是自身氧化还原反应，H2O2既体现了氧化性，又体现了还原性，C不符合题意；
H2O2＋Cr2(SO4)3＋KOH―→K2SO4＋K2CrO4＋H2O，H2O2中氧元素化合价由－1价降低为－2价，被还原，H2O2仅体现氧化性，D符合题意。
√
解析：该反应中H2O2中－1价的O被氧化生成O2，O2为氧化产物，H2O2为还原剂，故A、B错误；
该反应中KMnO4为氧化剂，H2O2为还原剂，根据题给离子方程式可得氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶5，故C正确；
该反应中，KMnO4中＋7价的Mn转化为＋2价的Mn，转移5个电子，当有2 mol KMnO4完全反应生成Mn2＋时，转移电子的物质的量为10 mol，故D错误。
3．在H2O2溶液中加入KI和H2SO4的混合溶液，迅速发生反应，放出大量气体，反应过程如下：①H2O2＋2KI＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O；②H2O2＋I2===2HIO；③H2O2＋2HIO===I2＋O2↑＋2H2O。下列说法正确的是( )
A．H2O2在上述3个反应中均是氧化剂
B．H2O2的氧化性强于HIO的，还原性弱于I2的
C．上述过程中每生成1 mol氧气，消耗1 mol过氧化氢
D．向反应后的溶液中加入淀粉，溶液呈蓝色
√
解析：反应①②中H2O2中O元素的化合价均从－1价降低到－2价，H2O2是氧化剂；反应③中H2O2中O元素的化合价从－1价升高到0价，H2O2是还原剂，故A错误。根据反应②可知，H2O2的氧化性强于HIO的；根据反应③可知，H2O2的还原性强于I2的，故B错误。根据反应②＋反应③得到2H2O2===2H2O＋O2↑，所以每生成1 mol氧气，消耗2 mol 过氧化氢，故C错误。反应后的溶液中生成了碘单质，加入淀粉，溶液呈蓝色，故D正确。
知识点二
PART
02
第二部分
知识点二 实现物质转化与获得能量
1．实现物质转化
(1)金属的冶炼
①本质：利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质，即Mn＋＋ne－===M。
②金属的冶炼方法
还原剂
还原剂
降低
金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下图所示：
(2)氯气的实验室制法
①制取原理：__________________________________________，氧化剂为____________，还原剂为__________。
②装置示意图
装置C的作用是__________________________；
装置D的作用是______________________________。
③收集方法：__________排空气法。
MnO2
HCl
除去Cl2中少量的HCl气体
干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气)
向上
(1)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少浓盐酸的挥发。
(2)Cl2难溶于饱和食盐水，所以可用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体，也可用排饱和食盐水法收集氯气。
(3)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
④验满方法
a．将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸__________，则证明已集满。
b．将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集氯气的集气瓶口，若观察到试纸________________，则证明已集满。
⑤尾气吸收：用氢氧化钠溶液吸收，反应的化学方程式为_______________________________________，氯气既表现____________性又表现__________性。
变蓝
先变红后褪色
2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O
氧化
还原
⑥其他制备方法
用KMnO4、KClO3、Ca(ClO)2、K2Cr2O7等氧化剂代替MnO2制取氯气，反应不需要加热且反应速率较大，反应的化学方程式分别为2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O；KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O；Ca(ClO)2＋4HCl(浓)===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O；K2Cr2O7＋14HCl(浓)===2CrCl3＋2KCl＋3Cl2↑＋7H2O。上述反应中，浓盐酸均表现出________性和________性。
还原
酸
(1)含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？
(2)为防止Cl2污染，能否用澄清石灰水处理过量的Cl2？请写出相应的化学方程式。
提示：(1)不能。有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度减小，Cl－的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸具有挥发性。
(2)吸收Cl2时不宜用澄清石灰水，因为Ca(OH)2微溶于水，澄清石灰水中Ca(OH)2浓度过低，不能保证Cl2全部被吸收，化学方程式为2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
2．获得能量
(1)利用可燃物作为__________剂，选择合适的__________剂与之发生氧化还原反应获得热能。
(2)通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
还原
氧化
(1)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg( )
(2)实验室在制取O2和Cl2的反应中，均用到MnO2 ，两反应中MnO2的作用相同( )
(3)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原的过程( )
(4)燃烧释放能量的过程一定发生了氧化还原反应( )
×
×
√
√
√
√
1．下列冶炼金属的方法错误的是( )
A．加热分解HgO制金属Hg
B．高温下用CO还原赤铁矿炼铁
C．电解NaCl溶液制金属Na
D．Fe和CuSO4溶液湿法炼铜
解析：一般通过电解熔融的氯化钠制金属Na，C错误。
√
2．研究发现，在高压条件下，H2可以还原Cu2＋、Ag＋、Au3＋、Hg2＋等离子，得到金属单质。下列说法正确的是( )
A．上述反应中，金属离子被氧化
B．H2和Au3＋反应为置换反应
C．上述金属离子中，Hg2＋的氧化性最强
D．同理，H2也能还原Mg2＋、Fe2＋、Al3＋
解析：氢气与题述金属离子反应生成氢离子和金属单质，金属离子发生了还原反应，被还原，A项错误；
3H2＋2Au3＋===2Au＋6H＋，属于置换反应，B项正确；
根据金属活动性顺序，Au的还原性最弱，Au3＋的氧化性最强，C项错误；
在金属活动性顺序中，镁、铝、铁在氢之前，故氢气不能还原Mg2＋、Fe2＋、Al3＋，D项错误。
3．(2024·山东高一联考)实验室制取Cl2时，净化与收集Cl2所需装置如下图所示。下列说法错误的是( )
A．装置接口连接顺序为d→c→b→a→e
B．饱和食盐水可用来除去HCl杂质
C．干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色，所以Cl2具有漂白性
D．烧杯中发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
√
解析：制得的Cl2中混有HCl，需先经过盛有饱和食盐水的洗气瓶以除去HCl，再经过盛有浓硫酸的洗气瓶进行干燥，Cl2的密度比空气的大，用向上排空气法进行收集，Cl2有毒不能直接排放到大气中，需用NaOH溶液进行吸收，故装置接口连接顺序为d→c→b→a→e，A、B正确；
干燥纯净的Cl2能使鲜花褪色，是由于Cl2和鲜花中的水反应生成的HClO具有漂白性，Cl2无漂白性，C错误；
Cl2与NaOH溶液发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，D正确。
课堂检测 巩固落实
PART
03
第三部分
1．以下金属的冶炼(“→”前为原料，“→”后为所得的金属)，其中最适宜用热还原法冶炼的是( )
①MgCl2→Mg ②MnO2→Mn ③ZnO→Zn
④HgO→Hg ⑤磁铁矿→Fe ⑥CuO→Cu
A．①②④ B．③④
C．②③⑤⑥ D．①②③⑤
解析：热还原法主要适用于金属活动性顺序中处于中部或金属活动性与之相当的金属，故符合题意的有②③⑤⑥。
√
2．(2022·新高考广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是( )
√
解析：A项，除杂装置，先除去HCl，后除去水蒸气，能达到实验目的；B项，收集装置，氯气的密度比空气的大，进气管长，出气管短，能达到实验目的；C项，探究氯气是否具有漂白性，能达到实验目的；D项，尾气吸收应用碱液，不能达到实验目的。
√
3．下列不属于乙醇作为燃料的优点的是( )
A．燃烧时发生氧化反应
B．充分燃烧的产物不污染环境
C．乙醇是一种可再生能源
D．燃烧时放出大量热量
解析：有机化合物燃烧时都发生氧化反应，并不是乙醇作为燃料的优点。
4．(2024·鞍山高一期末)铬(Cr)能形成多种不同颜色的离子，转化关系如下图所示。下列有关该转化过程的说法正确的是( )
A．上图中，Cr元素有＋2、＋3、＋6、＋7多种化合价
B．以上转化关系不都存在电子转移
C．由上图可知，Zn的金属活动性强于Cr的
D．加入还原剂可实现含Cr3＋的溶液颜色由绿色转化为橙色
√
解析：A.由题图可知，Cr元素有＋2、＋3、＋6多种化合价，A错误；
C.由反应2Cr3＋＋Zn===2Cr2＋＋Zn2＋可知，Zn的还原性比Cr2＋的强，但不能得出Zn的金属活动性强于Cr的，C错误；
D.加入氧化剂可实现含Cr3＋的溶液颜色由绿色转化为橙色，D错误。
5．氯气可用来杀菌消毒。实验室制取纯净的氯气的装置(加热及夹持装置已略去)如下图所示。
回答下列问题：
(1)实验开始前，应____________________。
解析：实验开始前，应检查装置的气密性。
检查装置的气密性
(2)仪器a的名称为____________，仪器b中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
分液漏斗
(3)实验进行一段时间后，可观察到装置Ⅳ中的现象为_________________________________________________________________。
解析：氯气和水反应生成HCl、HClO，HCl显酸性，HClO具有漂白性，故实验进行一段时间后，可观察到装置Ⅳ中的现象为瓶内出现黄绿色气体且湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色。
瓶内出现黄绿色气体且湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色
(4)装置Ⅴ中的球形干燥管的作用为防倒吸，该装置内发生的反应可能有
ⅰ.Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
ⅱ.3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。
①反应ⅰ的离子方程式为______________________________。
②若反应ⅰ和ⅱ同时发生，共消耗80 g溶质质量分数为20%的NaOH溶液，则消耗二氧化锰的质量为____________g。(不考虑气体的逸出、残留及装置Ⅳ中消耗的氯气)
Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
17.4
