第4课时 氧化还原反应的应用
[核心素养发展目标] 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,培养科学探究与创新的能力。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,强化化学核心素养的“变化观念”的意识。
一、在研究物质性质中的应用
1.研究物质氧化性或还原性的思路
2.以过氧化氢(H2O2)为例探究物质的氧化性或还原性
性质预测 氧元素化合价为 价,可升高到 价,具有 性 氧元素化合价由 价可降低到 价,具有 性
选择试剂 、 __________
实验操作
实验现象 酸性高锰酸钾溶液 ,产生 ,该气体能使 溶液变
实验结论 H2O2表现 性,被 为 H2O2表现 性,被还原为
思考 (1)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
(2)医疗上常用3%的H2O2溶液作为消毒杀菌剂,利用了H2O2的什么性质 为什么称H2O2为“绿色氧化剂”
_________________________________________________________________________________________
3.物质氧化性或还原性的影响因素
(1)物质氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。如酸性越强,KMnO4的氧化性越 。
1.判断正误
(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元素价态为+2价,为中间价态,因此预测Fe2+既有氧化性又有还原性( )
(3)HBr中Br元素价态为最低价态,因此HBr只能失电子,只有还原性( )
(4)H2O2中H元素价态为+1价,因此预测H2O2和还原性物质反应时,其还原产物为H2( )
(5)物质的氧化性或还原性是由其本身性质决定,与溶液酸碱性无关( )
2.针对以下A~D四个涉及H2O2的反应填空。
A.Na2O2+2HCl===H2O2+2NaCl
B.Ag2O+H2O2===2Ag+O2↑+H2O
C.2H2O22H2O+O2↑
D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH===2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是 (填字母,下同),H2O2仅体现还原性的反应是 ,H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是 ,H2O2既不做氧化剂又不做还原剂的反应是 。
(2)请用双线桥标出C反应中电子转移的方向和数目:_________________________________________。
反应中氧化剂是 ,被氧化的元素是 。
二、在物质转化和能量转化中的应用
1.利用氧化还原反应实现物质的转化
(1)冶炼金属
①金属冶炼的本质
金属阳离子 被还原生成金属单质,Mn++ne-===M。
②金属冶炼方法
金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下:
(2)实验室制取氯气
①制备原理
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
该反应为氧化还原反应,氧化剂为 ,还原剂为 。
思考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 仪器装置
装置C的作用: ;
装置D的作用: 。
③收集方法: 排空气法。
④验满方法:
a.将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸 ,则证明已集满。
b.将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口,观察到试纸 ,
则证明已集满。
⑤尾气吸收:用 吸收,反应的化学方程式为 ,氯气既表现 性又表现 性。
(3)其他制备方法
实验室制备Cl2时,可用KMnO4或KClO3代替MnO2,利用“固体+液体气体(不需要加热)”装置制备。
16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,6HCl(浓)+KClO3===KCl+3Cl2↑+3H2O。
思考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。
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
2.利用氧化还原反应获取能量
1.判断正误
(1)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被氧化的过程( )
(2)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg( )
(3)在浓盐酸和二氧化锰制氯气的反应中,HCl只做还原剂( )
(4)实验室在制取O2和Cl2的反应中,均用到MnO2,两反应中MnO2作用相同( )
(5)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA( )
(6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时,为防止倒吸,导气管不能伸入液面以下( )
2.下表中金属在工业上的冶炼方法错误的是( )
选项 A B C D
金属 Ca、Mg Sn、Pb Al、Na Hg、Ag
冶炼方法 电解法 热还原法 热还原法 热分解法
3.(2023·淄博实验中学高一检测)某学习小组用MnO2和浓盐酸反应来制备纯净的氯气并验证其有无漂白性,设计装置如图,请回答:
(1)A中盛放浓盐酸的仪器名称是_________________________________________________________。
(2)A中反应的化学方程式: ______________________________________________________________。
(3)饱和食盐水的作用是__________________________________________________________________。
(4)按照上述装置,D中现象:__________________________________________________________。
(5)指出该套装置存在的两处缺陷:_____________________________、 。
(6)E中反应的离子方程式: ___________________________________________________。
答案精析
一、
1.还原 氧化 氧化 还原
2.-1 0 还原 -1 -2 氧化 酸性高锰酸钾溶液 KI溶液 淀粉溶液 紫红色褪去 无色无味的气体 带火星的木条复燃 蓝色 还原 氧化 氧气 氧化 H2O
思考 (1)过氧化氢可以把KI中I-氧化为I2,证明过氧化氢具有氧化性;过氧化氢中-1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2,证明过氧化氢具有还原性。
(2)H2O2杀死细菌病毒,利用了H2O2的强氧化性;H2O2为“绿色氧化剂”的原因为H2O2的还原产物为H2O,对环境或体系不造成污染。
3.(2)强
应用体验
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.(1)D B C A
(2) H2O2 O
解析 Na2O2和H2O2中氧元素的化合价均是-1价,A中H2O2既不是氧化剂,也不是还原剂;B中H2O2中氧元素的化合价升高,H2O2仅表现还原性;C中H2O2中氧元素的化合价既有升高也有降低,H2O2既表现氧化性,又表现还原性;D中H2O2中氧元素的化合价降低,H2O2只表现氧化性。
二、
1.(1)① 得电子 ② 还原剂 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 还原剂 CuSO4+FeFeSO4+Cu 4Al+3O2↑
(2)①MnO2 HCl
思考1 不能。有两个原因:一是随着反应的进行,盐酸浓度变小,Cl-的还原性减弱,MnO2不能再氧化HCl,此反应不再进行;二是浓盐酸有挥发性。
②分液漏斗 圆底烧瓶 NaOH溶液 除去Cl2中少量的HCl气体 干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气) ③向上 ④a.变蓝 b.先变红后褪色 ⑤氢氧化钠溶液 2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O 氧化 还原
思考2 吸收Cl2时不宜用澄清石灰水代替NaOH溶液,因为Ca(OH)2微溶于水,溶解的量少,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。
应用体验
1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.C [Al和Na是活泼金属,冶炼法分别是电解熔融的Al2O3和NaCl。]
3.(1)分液漏斗 (2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)除去Cl2中的HCl (4)布条颜色变浅
(5)装置B、C之间没有气体干燥装置 C中的导管“短进长出”
(6)Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
解析 (2)浓盐酸在加热条件下与二氧化锰反应生成氯气:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(3)由于浓盐酸具有挥发性,Cl2中混有HCl气体,通过饱和食盐水可除去氯气中的HCl,同时也能减少Cl2在水中的溶解。(4)氯气没有干燥,氯气与水反应生成的HClO可使有色布条褪色,D中现象为有色布条颜色变浅。(共77张PPT)
氧化还原反应的应用
第4课时
第2章 第3节
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核心素养
发展目标
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，培养科学探究与创新的能力。
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，强化化学核心素养的“变化观念”的意识。
内容索引
一、在研究物质性质中的应用
二、在物质转化和能量转化中的应用
课时对点练
在研究物质性质中的应用
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一
1.研究物质氧化性或还原性的思路
一 在研究物质性质中的应用
还原
氧化
氧化
还原
2.以过氧化氢(H2O2)为例探究物质的氧化性或还原性
性质预测 氧元素化合价为___价，可升高到___价，具有_____性 氧元素化合价由____价可降低到____价，具有_____性
选择试剂 __________________ _______、___________
实验操作
-1
0
还原
-1
-2
氧化
酸性高锰酸钾溶液
KI溶液
淀粉溶液
实验现象 酸性高锰酸钾溶液_____________，产生_________________，该气体能使____________________ 溶液变______
实验结论 H2O2表现_____性，被_____为_____ H2O2表现_____性，被还原为______
紫红色褪去
无色无味的气体
带火星的木条复燃
蓝色
还原
氧化
氧气
氧化
H2O
(1)证明过氧化氢具有氧化性或还原性的依据是什么？
思考
提示 过氧化氢可以把KI中I-氧化为I2，证明过氧化氢具有氧化性；过氧化氢中-1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2，证明过氧化氢具有还原性。
(2)医疗上常用3%的H2O2溶液作为消毒杀菌剂，利用了H2O2的什么性质？为什么称H2O2为“绿色氧化剂”？
思考
提示 H2O2杀死细菌病毒，利用了H2O2的强氧化性；H2O2为“绿色氧化剂”的原因为H2O2的还原产物为H2O，对环境或体系不造成污染。
3.物质氧化性或还原性的影响因素
(1)物质氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。
(2)环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。如酸性越强，KMnO4的氧化性越 。
强
1.判断正误
(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元素价态为+2价，为中间价态，因此预测Fe2+既有氧化性又有还原性
(3)HBr中Br元素价态为最低价态，因此HBr只能失电子，只有还原性
(4)H2O2中H元素价态为+1价，因此预测H2O2和还原性物质反应时，其还原产物为H2
(5)物质的氧化性或还原性是由其本身性质决定，与溶液酸碱性无关
应用体验
×
√
×
√
×
2.针对以下A~D四个涉及H2O2的反应填空。
A.Na2O2+2HCl===H2O2+2NaCl
B.Ag2O+H2O2===2Ag+O2↑+H2O
C.2H2O2 2H2O+O2↑
D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH ===2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
应用体验
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是 (填字母，下同)，H2O2仅体现还原性的反应是 ，H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是 ，H2O2既不做氧化剂又不做还原剂的反应是 。
(2)请用双线桥标出C反应中电子转移的方向和数目：____________________。
反应中氧化剂是 ，被氧化的元素是 。
应用体验
D
B
C
A
H2O2
O
应用体验
Na2O2和H2O2中氧元素的化合价均是-1价，A中H2O2既不是氧化剂，也不是还原剂；
B中H2O2中氧元素的化合价升高，H2O2仅表现还原性；
C中H2O2中氧元素的化合价既有升高也有降低，H2O2既表现氧化性，又表现还原性；D中H2O2中氧元素的化合价降低，H2O2只表现氧化性。
归纳总结
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在物质转化和能量转化中的应用
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二
二 在物质转化和能量转化中的应用
1.利用氧化还原反应实现物质的转化
(1)冶炼金属
①金属冶炼的本质
金属阳离子 被还原生成金属单质，Mn++ne-===M。
得电子
②金属冶炼方法
还原剂
还原剂
②金属冶炼方法
CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
4Al＋3O2↑
归纳总结
金属的冶炼方法
金属活泼性与冶炼方法的关系如下：
(2)实验室制取氯气
①制备原理
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
该反应为氧化还原反应，氧化剂为 ，还原剂为 。
MnO2
HCl
思考1
含有146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应，能生成71 g Cl2吗？
提示 不能。有两个原因：一是随着反应的进行，盐酸浓度变小，Cl-的还原性减弱，MnO2不能再氧化HCl，此反应不再进行；二是浓盐酸有挥发性。
②仪器装置
分液漏斗
圆底
烧瓶
NaOH溶液
装置C的作用：_________________________；
装置D的作用：______________________________。
除去Cl2中少量的HCl气体
干燥氯气(或除去Cl2中的水蒸气)
③收集方法： 排空气法。
④验满方法：
a.将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸 ，则证明已集满。
b.将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸 ，则证明已集满。
⑤尾气吸收：用 吸收，反应的化学方程式为___________
_____________________，氯气既表现_____性又表现______性。
向上
变蓝
先变红后褪色
氢氧化钠溶液
2NaOH+Cl2
===NaCl+NaClO+H2O
氧化
还原
(3)其他制备方法
实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3代替MnO2，利用“固体+液体―→气体(不需要加热)”装置制备。
16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，6HCl(浓)+KClO3===
KCl+3Cl2↑+3H2O。
思考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 吸收Cl2时不宜用澄清石灰水代替NaOH溶液，因为Ca(OH)2微溶于水，溶解的量少，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.利用氧化还原反应获取能量
1.判断正误
(1)金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被氧化的过程
(2)可以通过热还原法用H2还原MgO生成Mg
(3)在浓盐酸和二氧化锰制氯气的反应中，HCl只做还原剂
(4)实验室在制取O2和Cl2的反应中，均用到MnO2，两反应中MnO2作用相同
应用体验
×
×
×
×
(5)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA
(6)用NaOH溶液吸收多余的Cl2时，为防止倒吸，导气管不能伸入液面以下
应用体验
×
×
2.下表中金属在工业上的冶炼方法错误的是
应用体验
选项 A B C D
金属 Ca、Mg Sn、Pb Al、Na Hg、Ag
冶炼方法 电解法 热还原法 热还原法 热分解法
√
Al和Na是活泼金属，冶炼法分别是电解熔融的Al2O3和NaCl。
3.(2023·淄博实验中学高一检测)某学习小组用MnO2和浓盐酸反应来制备纯净的氯气并验证其有无漂白性，设计装置如图，请回答：
(1)A中盛放浓盐酸的仪器名称是________。
应用体验
分液漏斗
应用体验
(2)A中反应的化学方程式：_____________________
___________________________________。
MnCl2+Cl2↑+2H2O
MnO2+4HCl(浓)
浓盐酸在加热条件下与二氧化锰反应生成氯气：MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)饱和食盐水的作用是_______________。
应用体验
除去Cl2中的HCl
由于浓盐酸具有挥发性，Cl2中混有HCl气体，通过饱和食盐水可除去氯气中的HCl，同时也能减少Cl2在水中的溶解。
(4)按照右述装置，D中现象：_________
_______。
应用体验
布条颜色
氯气没有干燥，氯气与水反应生成的HClO可使有色布条褪色，D中现象为有色布条颜色变浅。
变浅
(5)指出该套装置存在的两处缺陷：______
________________________、________
_________________。
(6)E中反应的离子方程式：___________
__________________。
应用体验
装置B、
C之间没有气体干燥装置
C中的
导管“短进长出”
Cl2+2OH-
===Cl-+ClO-+H2O
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课时对点练
题组一 研究物质的性质
1.为贮存、运输、使用方便，工业上常将H2O2转化为固态的过碳酸钠晶体(化学式为2Na2CO3·3H2O2)，该晶体有Na2CO3和H2O2的双重性质，下列物质都会使过碳酸钠较快失效，其中在反应中，H2O2只表现还原性的是
A.MnO2 B.H2S
C.稀H2SO4 D.酸性KMnO4
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MnO2可催化分解H2O2，反应中H2O2既表现氧化性，又表现还原性，故A项不符合要求；
H2S有较强的还原性，可和H2O2发生反应：H2O2+H2S===2H2O+S↓，H2O2表现氧化性，故B项不符合要求；
稀H2SO4只和Na2CO3发生反应而使晶体失效，故C项不符合要求；
酸性高锰酸钾具有强氧化性，可和H2O2发生反应，反应中H2O2表现还原性，被氧化生成O2，故D项符合要求。
2.科学家指出：多种海产品如虾、蟹、牡蛎等体内含有+5价的砷(As)，它对人体是无毒的，但+3价的砷有毒。下列有关说法不正确的是
A.+3价的砷有还原性
B.+5价的砷有氧化性
C.砷从+5价转变为+3价，发生还原反应
D.从合理膳食的角度，建议食用大量海鲜时饮用橙汁
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+3价的As能够失去电子变为+5价，被氧化，表现还原性，A正确；
+5价的As能够得到电子变为+3价，元素化合价降低被还原，表现氧化性，发生还原反应，B、C正确；
若食用大量海鲜时饮用橙汁，其中含有维生素C，具有还原性，能够将+5价的As还原为+3价，导致人中毒，因此食用大量海鲜时不能饮用橙汁，D错误。
题组二 实现物质转化与获得能量
3.(2023·福建泉州高一期末)下列金属冶炼的反应原理不恰当的是
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.MgO+H2 Mg+H2O
C.2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
D.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
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由上表可知，工业上常用电解法获得金属Mg，反应原理为MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑，B项错误。
金属 Na、Mg、Al等 Ag、Hg等 Cu、Fe、Pb等
冶炼方法 电解法 热分解法 热还原法
4.乙醇可以通过粮食、秸秆发酵生成，也可以通过工业合成；乙醇作燃料可以制作燃料电池获得电能。下列选项中属于乙醇作为燃料的优点的是
①燃烧时，燃料发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境 ③乙醇是一种可再生能源 ④燃烧时放出大量热量
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
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有机物燃烧时都发生氧化反应，并不是乙醇作为燃料的优点。
题组三 氯气的实验室制法
5.(2023·北京通州区高一检测)已知KMnO4在常温下与浓盐酸迅速反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是
A.反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+
16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
B.在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2
C.③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D.用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
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6.实验室用下列方法制取氯气：①用384 g质量分数为38%的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量浓盐酸反应。若不考虑氯化氢的挥发，则反应后所得氯气的质量
A.方法①比方法②多 B.方法②比方法①多
C.两种方法一样多 D.无法比较
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在反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中，随着盐酸变稀，不再与二氧化锰反应，384 g质量分数为38%的氯化氢不可能完全反应，制得的氯气小于71 g；若浓盐酸足量，87 g二氧化锰可制得71 g氯气。
7.(2023·贵阳高一检测)利用如图所示装置制备氯气并除杂，下列说法正确的是
A.装置甲中MnO2足量时，盐酸
不可能被完全消耗
B.利用装置乙除去氯气中的HCl
C.利用装置丙干燥氯气
D.利用装置丁吸收尾气
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随着反应的进行，浓盐酸变稀到一定程度，反应会停止，A正确；
NaOH溶液与氯气、HCl均会反应，B错误；
应从长导管进气，C错误；
澄清石灰水浓度太小，吸收尾气氯气的效果不好，D错误。
8.向酸性高锰酸钾溶液中滴加过氧化氢溶液，高锰酸钾溶液褪色，同时产生能使带火星的木条复燃的气体，下列判断正确的是
A.在该反应中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂
B.当反应转移的电子为0.1 mol时，反应产生标准状况下1.12 L O2
C.通常所说的酸化的高锰酸钾溶液是指滴加了浓盐酸的高锰酸钾溶液
D.该反应的离子方程式为2Mn+6H++H2O2===2Mn2++4H2O+3O2↑
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反应中过氧化氢为反应的还原剂，故A错误；
生成5 mol氧气，反应转移10 mol电子，则当反应转移的电子为0.1 mol时，生成氧气的体积为0.1 mol××22.4 L·mol-1=1.12 L(标准状况下)，故B正确；
浓盐酸具有还原性，能与具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成氯气，则不能用浓盐酸酸化高锰酸钾溶液，故C错误；
反应的离子方程式为2Mn+6H++5H2O2===2Mn2++8H2O+5O2↑，故D错误。
9.NaClO2具有强氧化性，是较好的消毒剂。实验室可以用 NaClO2与浓盐酸反应制取Cl2，制取装置如图所示，下列叙述一定正确的是
①长颈漏斗可以替换仪器a
②NaClO2属于盐
③通过装置乙除去HCl和H2O
④反应中NaClO2被还原
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
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√
①不能用长颈漏斗替换仪器a，生成的氯气易从长颈漏斗逸出，错误；
③除杂时先通过饱和食盐水除去HCl，后经浓硫酸干燥，且导管长进短出，图乙不能除杂，错误；
④反应中NaClO2得到电子被还原，正确。
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10.(2023·湖北荆州高一检测)现用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是
A.装置C中试剂是饱和食盐水，
目的是除去HCl气体
B.实验过程中，硬质玻璃管中
产生大量棕黄色的烟
C.实验时，应该先加热装置D，再打开 A中分液漏斗的活塞
D.将装置 A中的KMnO4直接换为MnO2，也可完成该实验
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装置C中试剂是浓硫酸，目的是干燥氯气，A错误；
铜在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，B正确；
应先打开装置A中分液漏斗的活塞，当产生的氯气充满整套装置时，再点燃装置D处酒精灯，C 错误；
MnO2与浓盐酸常温下不反应，D错误。
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11.(2023·烟台高一检测)利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)：
已知：K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在，碱性减弱易发生反应：3Mn+2H2O
===2Mn+MnO2↓+4OH-。
下列说法错误的是
A.装置A中固体可以是KClO3或漂白粉
B.装置B中盛放饱和食盐水，除去Cl2中的HCl
C.为防止C中产生黑色沉淀，应向其中加入适量浓NaOH溶液
D.装置C中每消耗0.5 mol Cl2，则生成1 mol KMnO4
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装置A中在常温下反应制取Cl2，可以用浓盐酸与KClO3或漂白粉固体发生氧化还原反应制取Cl2，A正确；
浓盐酸具有挥发性，挥发的HCl随Cl2进
入饱和食盐水，饱和食盐水能够抑制Cl2的溶解，同时也可以除去Cl2中的HCl，B正确；
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在装置C中Cl2与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4，K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在，而碱性减弱易发生歧化反应产生MnO2黑色固体，因此为
防止C中产生黑色沉淀，应向其中加入适量浓NaOH溶液，C正确；
在装置C中通入的Cl2不仅与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4，而且也与NaOH溶液发生歧化反应，因此装置C中每消耗0.5 mol Cl2生成KMnO4的物质的量小于1 mol，D错误。
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12.氧化还原反应原理在研究物质性质及物质转化方面具有重要的价值。
(1)焊接钢轨时可以用Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3制备铁，该反应所属基本反应类型是 ，用双线桥标出电子转移的方向和数目：
_______________________。
置换反应
由化学方程式可知，该反应属于置换反应；反应中铁元素的化合价降低被还原，氧化铁为反应的氧化剂，铝元素的化合价升高被氧化，铝为反
应的还原剂，电子转移的方向和数目为 。
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(2)宋代的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理为4Ag+2H2S+O2===2X+2H2O，则X的化学式是 ，其中H2S在该反应中 (填字母)。
A.做氧化剂
B.做还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
Ag2S
D
由原子守恒可知，X的化学式为Ag2S；反应中氢、硫元素的化合价没有变化，则硫化氢在反应中既不是氧化剂又不是还原剂。
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(3)油画所用颜料含有某种白色铅化合物，置于空气中天长日久就会变成黑色，从而使油画色彩变暗。若用H2O2来“清洗”，则可将PbS转变成白色的PbSO4，从而使油画的色彩“复原”。上述“清洗”反应的化学方程式为 。
PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O
H2O2具有氧化性，会将黑色的PbS氧化为白色的PbSO4，而H2O2则被还原为H2O，根据电子守恒和原子守恒，可得该反应的化学方程式为PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O。
13.(2023·天津南开区高一检测)二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气，如图是制取Cl2并探究
Cl2化学性质的装置图。
(1)圆底烧瓶中发生反应的离子
方程式为__________________
_______________________。
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MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
圆底烧瓶中二氧化锰氧化浓盐酸制取氯气，发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。
(2)若要得到干燥纯净的气体，则装置 B中应盛放的试剂是 ，装置C中应盛放的试剂是 ；装置B的作用是__________________
_________。
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饱和食盐水
浓硫酸
除去氯气中的氯化
氢气体
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若要得到干燥纯净的气体，则装置B中应盛放的试剂是饱和食盐水，装置C中应盛放的试剂是浓硫酸；装置B的作用是除去氯气中的氯化氢。
(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液，能观察到的实验现象是 。
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溶液变蓝
E中若装有淀粉碘化钾溶液，氯气将碘离子氧化为碘单质，淀粉遇碘单质变蓝，则能观察到的实验现象是溶液变蓝。
(4)足量的浓盐酸与17.4 g MnO2完全反应，产生的Cl2在标准状况下的体积为 。此时有 g HCl被氧化。
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17.4 g MnO2的物质的量为0.2 mol，根据MnO2+4H++2Cl- Mn2++
Cl2↑+2H2O可知，足量的浓盐酸与17.4 g MnO2完全反应，产生0.2 mol Cl2，在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L，此时被氧化的HCl为0.4 mol，质量为0.4 mol×36.5 g·mol-1=14.6 g。
(5)装置F可用于吸收尾气，F中发生反应的化学方程式是______________
_________________。
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NaCl+NaClO+H2O
Cl2+2NaOH===
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装置F可用于吸收尾气；F中可为氢氧化钠溶液，氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，故F中发生反应的化学方程式是Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
14.某同学用KMnO4与浓盐酸反应制备纯净Cl2的装置如图所示。
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(1)A中发生反应的化学方程式为16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2_______+
5Cl2↑+8H2O(补全化学方程式) ，分液漏斗上方回形玻璃管的作用是
_________________________________________________________。
MnCl2
维持圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，使浓盐酸顺利滴下
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(2)装置C的作用是 ，装置D中的现象为______________________
时证明E中收集的气体不含水蒸气。
(3)E装置中导管 (填“x”或“y”)应伸至靠近集气瓶底部。
干燥氯气
白色的无水硫酸铜不变蓝
y
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KMnO4与浓盐酸发生氧化还原反应
生成MnCl2、KCl、Cl2和H2O，化学
方程式为16HCl(浓)+2KMnO4===
2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，分液漏斗上方回形玻璃管的作用是维持蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，使浓盐酸顺利滴下，通过饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，B中的装置起到缓冲的作用，再经过无水氯化钙的干燥，通过无水硫酸铜检验水是否吸收干净，E装置用于收集氯气，根据氯气的密度大于空气，采用向上排空气法收集，F装置用于尾气处理和防止空气中的水蒸气进入E装置，由此分析。
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氯气的密度大于空气，采用向上排空气法收集，E装置中导管y应伸至靠近集气瓶底部。
(4)制取氯水时将装置B连接装置G即可(如图)，装置G中长玻璃导管连接多孔玻璃球的作用是 ，氯水中存在多种微粒，使品红褪色的微粒、使紫色石蕊溶液变红的微粒、与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的微粒分别是 (填字母)。
a.Cl2、H+、Cl-
b.HClO、H+ 、Cl-
c.HClO、Cl2、HCl
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增大气体与溶液的接触面积，使气体被充分吸收
b
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氯气易溶于水，装置G中长玻璃导管连接多孔玻璃球的作用是增大氯气与水的接触面积，使气体被充分吸收，氯水中存在 HClO、H+、Cl-、H2O、Cl2、ClO-、OH-，其中使品红褪色的微粒是 HClO，使紫色石蕊溶液变红的微粒是酸，即H+，与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的微粒是Cl-。
(5)有同学认为用装置I可以代替装置F，你认为是否可以？ 。若可以，此空不填；若不可以，简述理由： 。
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不可以
不能防止水蒸气进入E装置
装置I不能代替装置F，F装置用于尾气处理和防止空气中的水蒸气进入E装置，装置I只能起到尾气吸收和防止倒吸，不能防止水蒸气进入E装置。
返回作业20 氧化还原反应的应用
［分值：100分］
(选择题1~11题，每小题5分，共55分)
题组一 研究物质的性质
1.为贮存、运输、使用方便，工业上常将H2O2转化为固态的过碳酸钠晶体(化学式为2Na2CO3·3H2O2)，该晶体有Na2CO3和H2O2的双重性质，下列物质都会使过碳酸钠较快失效，其中在反应中，H2O2只表现还原性的是 ( )
A.MnO2 B.H2S
C.稀H2SO4 D.酸性KMnO4
2.科学家指出：多种海产品如虾、蟹、牡蛎等体内含有+5价的砷(As)，它对人体是无毒的，但+3价的砷有毒。下列有关说法不正确的是 ( )
A.+3价的砷有还原性
B.+5价的砷有氧化性
C.砷从+5价转变为+3价，发生还原反应
D.从合理膳食的角度，建议食用大量海鲜时饮用橙汁
题组二 实现物质转化与获得能量
3.(2023·福建泉州高一期末)下列金属冶炼的反应原理不恰当的是 ( )
A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
B.MgO+H2Mg+H2O
C.2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
4.乙醇可以通过粮食、秸秆发酵生成，也可以通过工业合成；乙醇作燃料可以制作燃料电池获得电能。下列选项中属于乙醇作为燃料的优点的是 ( )
①燃烧时，燃料发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境 ③乙醇是一种可再生能源 ④燃烧时放出大量热量
A.①②③ B.①②④
C.①③④ D.②③④
题组三 氯气的实验室制法
5.(2023·北京通州区高一检测)已知KMnO4在常温下与浓盐酸迅速反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是 ( )
A.反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
B.在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2
C.③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D.用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
6.实验室用下列方法制取氯气：①用384 g质量分数为38%的浓盐酸与足量的二氧化锰反应；②用87 g二氧化锰与足量浓盐酸反应。若不考虑氯化氢的挥发，则反应后所得氯气的质量 ( )
A.方法①比方法②多 B.方法②比方法①多
C.两种方法一样多 D.无法比较
7.(2023·贵阳高一检测)利用如图所示装置制备氯气并除杂，下列说法正确的是 ( )
A.装置甲中MnO2足量时，盐酸不可能被完全消耗
B.利用装置乙除去氯气中的HCl
C.利用装置丙干燥氯气
D.利用装置丁吸收尾气
8.向酸性高锰酸钾溶液中滴加过氧化氢溶液，高锰酸钾溶液褪色，同时产生能使带火星的木条复燃的气体，下列判断正确的是 ( )
A.在该反应中，H2O2既是氧化剂，又是还原剂
B.当反应转移的电子为0.1 mol时，反应产生标准状况下1.12 L O2
C.通常所说的酸化的高锰酸钾溶液是指滴加了浓盐酸的高锰酸钾溶液
D.该反应的离子方程式为2Mn+6H++H2O22Mn2++4H2O+3O2↑
9.NaClO2具有强氧化性，是较好的消毒剂。实验室可以用 NaClO2与浓盐酸反应制取Cl2，制取装置如图所示，下列叙述一定正确的是 ( )
①长颈漏斗可以替换仪器a ②NaClO2属于盐 ③通过装置乙除去HCl和H2O ④反应中NaClO2被还原
A.①② B.②③
C.①③ D.②④
10.(2023·湖北荆州高一检测)现用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是 ( )
A.装置C中试剂是饱和食盐水，目的是除去HCl气体
B.实验过程中，硬质玻璃管中产生大量棕黄色的烟
C.实验时，应该先加热装置D，再打开 A中分液漏斗的活塞
D.将装置 A中的KMnO4直接换为MnO2，也可完成该实验
11.(2023·烟台高一检测)利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)：
已知：K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在，碱性减弱易发生反应：3Mn+2H2O2Mn+MnO2↓+4OH-。
下列说法错误的是 ( )
A.装置A中固体可以是KClO3或漂白粉
B.装置B中盛放饱和食盐水，除去Cl2中的HCl
C.为防止C中产生黑色沉淀，应向其中加入适量浓NaOH溶液
D.装置C中每消耗0.5 mol Cl2，则生成1 mol KMnO4
12.(11分)氧化还原反应原理在研究物质性质及物质转化方面具有重要的价值。
(1)焊接钢轨时可以用Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3制备铁，该反应所属基本反应类型是 ，用双线桥标出电子转移的方向和数目： 。
(2)宋代的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载，“银针验毒”的原理为4Ag+2H2S+O22X+2H2O，则X的化学式是 ，其中H2S在该反应中 (填字母)。
A.做氧化剂
B.做还原剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
(3)油画所用颜料含有某种白色铅化合物，置于空气中天长日久就会变成黑色，从而使油画色彩变暗。若用H2O2来“清洗”，则可将PbS转变成白色的PbSO4，从而使油画的色彩“复原”。上述“清洗”反应的化学方程式为 。
13.(16分)(2023·天津南开区高一检测)二氧化锰(MnO2)与浓盐酸混合加热可得到氯气，如图是制取Cl2并探究Cl2化学性质的装置图。
(1)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式为 。
(2)若要得到干燥纯净的气体，则装置 B中应盛放的试剂是 ，装置C中应盛放的试剂是 ；装置B的作用是 。
(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液，能观察到的实验现象是 。
(4)足量的浓盐酸与17.4 g MnO2完全反应，产生的Cl2在标准状况下的体积为 。此时有 g HCl被氧化。
(5)装置F可用于吸收尾气，F中发生反应的化学方程式是 。
14.(18分)某同学用KMnO4与浓盐酸反应制备纯净Cl2的装置如图所示。
(1)A中发生反应的化学方程式为16HCl(浓)+2KMnO42KCl+2 +5Cl2↑+8H2O(补全化学方程式) ，分液漏斗上方回形玻璃管的作用是 。
(2)装置C的作用是 ，装置D中的现象为 时证明E中收集的气体不含水蒸气。
(3)E装置中导管 (填“x”或“y”)应伸至靠近集气瓶底部。
(4)制取氯水时将装置B连接装置G即可(如图)，装置G中长玻璃导管连接多孔玻璃球的作用是 ，氯水中存在多种微粒，使品红褪色的微粒、使紫色石蕊溶液变红的微粒、与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的微粒分别是 (填字母)。
a.Cl2、H+、Cl-
b.HClO、H+ 、Cl-
c.HClO、Cl2、HCl
(5)有同学认为用装置I可以代替装置F，你认为是否可以？ 。若可以，此空不填；若不可以，简述理由： 。
答案精析
1.D [MnO2可催化分解H2O2,反应中H2O2既表现氧化性,又表现还原性,故A项不符合要求;H2S有较强的还原性,可和H2O2发生反应:H2O2+H2S===2H2O+S↓,H2O2表现氧化性,故B项不符合要求;稀H2SO4只和Na2CO3发生反应而使晶体失效,故C项不符合要求;酸性高锰酸钾具有强氧化性,可和H2O2发生反应,反应中H2O2表现还原性,被氧化生成O2,故D项符合要求。]
2.D [+3价的As能够失去电子变为+5价,被氧化,表现还原性,A正确;+5价的As能够得到电子变为+3价,元素化合价降低被还原,表现氧化性,发生还原反应,B、C正确;若食用大量海鲜时饮用橙汁,其中含有维生素C,具有还原性,能够将+5价的As还原为+3价,导致人中毒,因此食用大量海鲜时不能饮用橙汁,D错误。]
3.B [
金属 Na、Mg、Al等 Ag、Hg等 Cu、Fe、Pb等
冶炼方法 电解法 热分解法 热还原法
由上表可知,工业上常用电解法获得金属Mg,反应原理为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,B项错误。]
4.D [有机物燃烧时都发生氧化反应,并不是乙醇作为燃料的优点。]
5.B
6.B [在反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,随着盐酸变稀,不再与二氧化锰反应,384 g质量分数为38%的氯化氢不可能完全反应,制得的氯气小于71 g;若浓盐酸足量,87 g二氧化锰可制得71 g氯气。]
7.A [随着反应的进行,浓盐酸变稀到一定程度,反应会停止,A正确;NaOH溶液与氯气、HCl均会反应,B错误;应从长导管进气,C错误;澄清石灰水浓度太小,吸收尾气氯气的效果不好,D错误。]
8.B [反应中过氧化氢为反应的还原剂,故A错误;生成5 mol氧气,反应转移10 mol电子,则当反应转移的电子为0.1 mol时,生成氧气的体积为0.1 mol××22.4 L·mol-1=1.12 L(标准状况下),故B正确;浓盐酸具有还原性,能与具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应生成氯气,则不能用浓盐酸酸化高锰酸钾溶液,故C错误;反应的离子方程式为2Mn+6H++5H2O2===2Mn2++8H2O+5O2↑,故D错误。]
9.D [①不能用长颈漏斗替换仪器a,生成的氯气易从长颈漏斗逸出,错误;③除杂时先通过饱和食盐水除去HCl,后经浓硫酸干燥,且导管长进短出,图乙不能除杂,错误;④反应中NaClO2得到电子被还原,正确。]
10.B [装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,A错误;铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,B正确;应先打开装置A中分液漏斗的活塞,当产生的氯气充满整套装置时,再点燃装置D处酒精灯,C 错误; MnO2与浓盐酸常温下不反应,D错误。]
11.D [装置A中在常温下反应制取Cl2,可以用浓盐酸与KClO3或漂白粉固体发生氧化还原反应制取Cl2,A正确;浓盐酸具有挥发性,挥发的HCl随Cl2进入饱和食盐水,饱和食盐水能够抑制Cl2的溶解,同时也可以除去Cl2中的HCl,B正确;在装置C中Cl2与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4,K2MnO4在浓强碱溶液中稳定存在,而碱性减弱易发生歧化反应产生MnO2黑色固体,因此为防止C中产生黑色沉淀,应向其中加入适量浓NaOH溶液,C正确;在装置C中通入的Cl2不仅与K2MnO4发生氧化还原反应产生KMnO4,而且也与NaOH溶液发生歧化反应,因此装置C中每消耗0.5 mol Cl2生成KMnO4的物质的量小于1 mol,D错误。]
12.(1)置换反应
(2)Ag2S D (3)PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O
解析 (1)由化学方程式可知,该反应属于置换反应;反应中铁元素的化合价降低被还原,氧化铁为反应的氧化剂,铝元素的化合价升高被氧化,铝为反应的还原剂,电子转移的方向和数目为。(2)由原子守恒可知,X的化学式为Ag2S;反应中氢、硫元素的化合价没有变化,则硫化氢在反应中既不是氧化剂又不是还原剂。(3)H2O2具有氧化性,会将黑色的PbS氧化为白色的PbSO4,而H2O2则被还原为H2O,根据电子守恒和原子守恒,可得该反应的化学方程式为PbS+4H2O2===PbSO4+4H2O。
13.(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)饱和食盐水 浓硫酸 除去氯气中的氯化氢气体 (3)溶液变蓝 (4)4.48 L 14.6 (5)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
解析 (1)圆底烧瓶中二氧化锰氧化浓盐酸制取氯气,发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)若要得到干燥纯净的气体,则装置B中应盛放的试剂是饱和食盐水,装置C中应盛放的试剂是浓硫酸;装置B的作用是除去氯气中的氯化氢。(3)E中若装有淀粉碘化钾溶液,氯气将碘离子氧化为碘单质,淀粉遇碘单质变蓝,则能观察到的实验现象是溶液变蓝。(4)17.4 g MnO2的物质的量为0.2 mol,根据MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O可知,足量的浓盐酸与17.4 g MnO2完全反应,产生0.2 mol Cl2,在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L,此时被氧化的HCl为0.4 mol,质量为0.4 mol×36.5 g·mol-1=14.6 g。(5)装置F可用于吸收尾气;F中可为氢氧化钠溶液,氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,故F中发生反应的化学方程式是Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
14.(1)MnCl2 维持圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,使浓盐酸顺利滴下 (2)干燥氯气 白色的无水硫酸铜不变蓝 (3)y (4)增大气体与溶液的接触面积,使气体被充分吸收 b (5)不可以 不能防止水蒸气进入E装置
解析 KMnO4与浓盐酸发生氧化还原反应生成MnCl2、KCl、Cl2和H2O,化学方程式为16HCl(浓)+2KMnO4===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,分液漏斗上方回形玻璃管的作用是维持蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,使浓盐酸顺利滴下,通过饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,B中的装置起到缓冲的作用,再经过无水氯化钙的干燥,通过无水硫酸铜检验水是否吸收干净,E装置用于收集氯气,根据氯气的密度大于空气,采用向上排空气法收集,F装置用于尾气处理和防止空气中的水蒸气进入E装置,由此分析。
(3)氯气的密度大于空气,采用向上排空气法收集,E装置中导管y应伸至靠近集气瓶底部。
(4)氯气易溶于水,装置G中长玻璃导管连接多孔玻璃球的作用是增大氯气与水的接触面积,使气体被充分吸收,氯水中存在 HClO、H+、Cl-、H2O、Cl2、ClO-、OH-,其中使品红褪色的微粒是 HClO,使紫色石蕊溶液变红的微粒是酸,即H+,与AgNO3溶液反应生成白色沉淀的微粒是Cl-。
(5)装置I不能代替装置F,F装置用于尾气处理和防止空气中的水蒸气进入E装置,装置I只能起到尾气吸收和防止倒吸,不能防止水蒸气进入E装置。
