第2课时 氯气的性质及应用
基础过关练
题组一 氯气的物理性质与用途
1.生活中难免会遇到一些突发事件,我们要善于利用学过的知识采取科学、有效的方法保护自己。如果发生了氯气泄漏,以下自救得当的是( )
A.用蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻撤离
B.向地势低的地方撤离
C.观察风向,顺风撤离
D.在附近放一盆水
2.下列有关氯气用途的说法不正确的是( )
A.氯气可用于生产盐酸
B.氯气是生产高纯度的氯化钠、氯化亚铁等的主要原料
C.氯气可用于生产漂白剂和消毒剂
D.氯气可用于药物、染料等的生产
题组二 氯气与单质的反应
3.下列氯化物中,既能由金属和氯气直接化合制得,又能由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2 B.FeCl2 C.MgCl2 D.FeCl3
4.氢气在氯气中燃烧的示意图如下所示。下列有关该实验的说法错误的是( )
A.集气瓶中氯气呈黄绿色
B.氢气在氯气中燃烧,火焰呈淡蓝色
C.燃烧过程中集气瓶口会产生大量白雾
D.该实验能充分说明燃烧,不一定有氧气参加
5.某化学教师为进行氯气与金属钠反应的实验,设计了如图所示装置。将一根硬质玻璃管与氯气发生器相连,向该玻璃管内放一块黄豆粒大的金属钠(已吸净煤油),玻璃管右端塞一团浸有NaOH溶液的棉花球。先用酒精灯给钠预热,钠熔成小球时,撤去酒精灯,立即通入氯气,钠剧烈燃烧,生成大量白烟。以下叙述错误的是( )
A.反应生成的大量白烟是氯化钠固体
B.玻璃管右端塞一团浸有NaOH溶液的棉花球的目的是吸收过量的氯气,防止污染空气
C.钠剧烈燃烧产生苍白色火焰
D.发生的反应为2Na+Cl2 2NaCl
题组三 氯气与水、碱等化合物的反应
6.将氯气缓慢通过内有湿润的红纸条的广口瓶(如图所示),下列说法错误的是( )
A.烧杯中的溶液可换成饱和氯化钠溶液进行尾气处理
B.一段时间后,可观察到湿润的红纸条褪色
C.氯气是一种黄绿色的有毒气体
D.烧杯中可能发生反应3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O
7.某化学小组采用如图所示装置(部分夹持装置已略去)制备Cl2并探究其化学性质,下列说法错误的是( )
A.加入药品之前,应先检查装置的气密性
B.通过对装置C和E中的产物分析,可判断温度对Cl2与碱溶液反应的影响
C.装置D中的液体逐渐变成浅黄绿色
D.装置B中NaOH溶液的作用主要为吸收挥发出来的HCl
8.某研究性学习小组欲探究氯气的化学性质,设计的实验装置如图所示。
已知:该装置气密性良好,铁粉放在耐高温的硬质玻璃管中。
请回答下列问题:
(1)为防止铁粉被空气中的氧气氧化,在加热之前应该进行的操作为 。
(2)实验装置中空试管的作用是 。
(3)烧杯中氢氧化钠溶液的作用是 。
(4)盛水的试管中,溶液的颜色为 ,说明氯气 (填“能”或“不能”)溶于水。
题组四 新制氯水及次氯酸的性质
9.下列关于新制氯水的说法错误的是( )
A.向新制氯水中滴入碳酸钠溶液,有气体生成,该气体为CO2
B.将新制氯水滴入紫色石蕊试液,石蕊试液先变红后褪色,说明Cl2有漂白性
C.将新制氯水滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成,其化学方程式为AgNO3+HCl AgCl↓+HNO3
D.新制氯水中含有Cl2、HClO分子,也含有H+、Cl-等离子,说明Cl2与H2O不能完全反应
10.向盛有紫色石蕊溶液的试管中持续通入氯气至过量,溶液颜色可能出现红色、无色、浅黄绿色等变化。
下列叙述正确的是( )
A.过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+
B.过程Ⅱ溶液由红色变成无色,证明试管②中溶液不再呈酸性
C.过程Ⅲ溶液由无色变成浅黄绿色,证明溶液中有HClO
D.过程Ⅱ溶液由红色变成无色,起作用的微粒是Cl2
11.新制氯水中含有多种成分,因而具有多种性质,根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应回答问题(重合部分代表物质间会发生反应,a代表光照新制氯水,b、c、d、e分别代表向新制氯水中加入少量Na2CO3、AgNO3溶液、石蕊试液、NaOH溶液的操作)。
(1)能证明新制氯水具有漂白性的是 (填“a”“b”“c”“d”或“e”)。
(2)c过程中的现象是 。
(3)e过程中主要反应的化学方程式为 。
能力提升练
题组 氯气及含氯化合物性质的综合应用
1.氯气及其化合物在生产和生活中有重要应用,下列关于氯及其化合物的说法正确的是( )
A.氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰
B.NaClO是“84消毒液”的有效成分,其水溶液能使有色布条褪色,原因是生成了氯气,具有漂白性
C.氯气能与铁反应,所以液氯不能存放在钢瓶中
D.氯气能使湿润的石蕊试纸先变蓝后褪色
2.用排饱和食盐水法收集到一集气瓶Cl2,用该瓶气体不能完成的实验是( )
A.探究Cl2是否有漂白性的实验
B.探究Cl2能被NaOH溶液吸收的实验
C.探究H2在Cl2中燃烧的实验
D.探究铜丝在Cl2中燃烧的实验
3.若将浓盐酸滴入烧瓶中进行如图(a、c、d均为浸有相应试液的棉花团)所示的探究实验,下列分析正确的是( )
A.装置A中的KMnO4可用MnO2代替
B.b处红色鲜花瓣褪色,说明Cl2具有漂白性
C.d处涉及反应的化学方程式为:2KI+Cl2 I2+2KCl,现象为d处棉花团变蓝
D.含有0.001 mol Cl2的尾气进入C装置,最多消耗0.001 mol NaOH
4.某实验小组利用长柄V形管设计如图所示的Na与氯气反应的实验(“△”代表酒精灯加热),方法是先加热长柄中的钠块至熔化,撤掉酒精灯,再通入Cl2。下列判断错误的是 ( )
A.长柄中有白烟生成,逐渐凝聚在玻璃管内壁
B.X溶液可为浓NaOH溶液
C.V形管的“消膜泡”可防止X溶液被吹出
D.钠在氯气中燃烧的火焰为苍白色
5.用久置于空气中的生石灰[主要成分为CaO,还含有Ca(OH)2和CaCO3]制取KClO3的流程如下图所示。“转化”时发生反应的化学方程式为Ca(ClO3)2+2KCl 2KClO3↓+CaCl2。下列说法不正确的是( )
A.“打浆”有利于后续“氯化”反应的加速进行
B.“过滤”后的滤渣中含有CaCO3
C.“氯化”过程中Cl2与氢氧化钙反应生成Ca(ClO3)2
D.由“转化”反应可知,相同条件下KClO3的溶解度大于Ca(ClO3)2
6.用新制氯水做实验,验证次氯酸光照分解的产物,可设计成数字化实验,其数据经计算机处理得如下图像。已知:溶液中离子浓度越大,离子所带电荷数越多,溶液导电能力越强。下列说法不正确的是( )
A.0~150 s,氯水pH降低的主要原因是HClO电离产生了H+
B.0~150 s,溶液的导电能力逐渐增强
C.0~150 s,氯水中c(Cl-)逐渐增大
D.可以通过测定氧气的体积分数变化来验证次氯酸分解有O2生成
7.某研究性学习小组同学为探究氯气的性质,设计如图装置进行实验探究。
下列说法不正确的是( )
A.利用装置a、b可探究氯气是否有漂白性
B.通入氯气后可观察到装置c中溶液变红
C.装置d中产生白色沉淀说明氯气与水反应生成了HCl
D.装置e中反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
8.如图所示,若关闭Ⅰ阀,打开Ⅱ阀,让氯气经过甲瓶后,再通入乙瓶,红色布条不褪色;若关闭Ⅱ阀,打开Ⅰ阀,再通入氯气,红色布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是( )
①浓硫酸 ②NaOH溶液 ③饱和NaCl溶液 ④KI溶液
A.①② B.②③ C.①②③ D.①②④
9.二氧化氯(ClO2)常温下为黄绿色气体,易溶于水且不与水反应,浓的ClO2受热时易爆炸。ClO2与Cl2一样具有强氧化性,可用于消毒,湿润的ClO2具有漂白性。实验室可用干燥的Cl2与NaClO2固体反应制取ClO2,实验装置如下图所示:
(1)装置A中所发生反应的化学方程式为 。
(2)装置C中应盛装的试剂是 。
(3)装置D中反应的化学方程式为 。
(4)为防止ClO2受热爆炸,实验中采取的措施有 、 。
(5)实验室可通过反应2NaClO3+4HCl(浓) 2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O制取ClO2,所制ClO2中含有Cl2。从所提供的试剂中,选择合适的试剂,设计由该混合气体验证ClO2具有漂白性的实验方案: 。
(可供选择的试剂:NaOH溶液、NaClO2固体、湿润的有色布条)
答案与分层梯度式解析
第2课时 氯气的性质及应用
基础过关练
1.A 肥皂水显弱碱性,可以吸收氯气且不伤皮肤,A正确;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方撤离,B错误;氯气泄漏时应逆风撤离,C错误;氯气在水中的溶解度不大,且与水反应不充分,D错误。
2.B Cl2与H2在点燃或光照下反应生成HCl,HCl溶于水得盐酸,A正确;氯化钠的生产一般不以氯气为原料,高纯度的氯化钠一般是对海水中获取的粗盐进行提纯而得到,B错误;氯气与碱溶液反应,可得到含有次氯酸盐的漂白剂,氯气也可以用于生产ClO2等消毒剂,C正确;氯气是药物制备、冶金工业及染料生产中的重要原料,D正确。
3.C Cu与盐酸不反应,A错误;Fe与氯气在点燃条件下反应生成FeCl3,B错误;Mg与氯气在点燃条件下反应生成MgCl2,Mg与盐酸反应生成MgCl2和H2,C正确;Fe与盐酸反应生成FeCl2,D错误。
4.B 氯气是一种黄绿色有毒气体,A正确;氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰,B错误;氢气在氯气中燃烧生成HCl气体,HCl在集气瓶口与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴,产生大量白雾,C正确;该实验没有氧气参与,说明燃烧不一定有氧气参加,D正确。
5.C 该实验中,Na和Cl2反应发出黄色火焰,有白烟(NaCl)生成,化学方程式为2Na+Cl2 2NaCl,A、D正确,C错误;Cl2有毒,为防止其污染空气,用NaOH溶液吸收多余的Cl2,B正确。
6.A 氯气难溶于饱和食盐水,烧杯中的溶液不能换成饱和氯化钠溶液,A错误;氯气与H2O反应能生成HClO,HClO具有强氧化性,能使湿润的红纸条褪色,B正确;氯气呈黄绿色,是一种有毒气体,C正确;烧杯中起初发生反应Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,放出的热量使溶液温度升高(破题关键),可能发生反应3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O,D正确。
7.D
实验时应该先检查装置的气密性,然后再装药品,A正确;装置C和E温度不同,故可以通过对装置C和E中的产物分析来判断温度对Cl2与碱溶液反应的影响(破题关键)B正确;装置D中通入氯气,形成氯水,新制氯水呈浅黄绿色,C正确;装置B中NaOH溶液用于处理反应后多余的氯气,D错误。
8.答案 (1)通入氯气排尽装置中的空气
(2)防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,使硬质玻璃管炸裂
(3)吸收尾气中的氯气,防止污染空气
(4)浅黄绿色 能
解析 (1)为防止铁粉被空气中的氧气氧化,在加热之前应该通入氯气排尽装置中的空气。
(2)装置中空试管的作用是防止右侧试管中的水倒吸入硬质玻璃管中,使硬质玻璃管炸裂。
(3)氯气有毒,烧杯中氢氧化钠溶液的作用是吸收尾气中的氯气,防止污染空气。
(4)盛水的试管中,溶液最后的颜色为浅黄绿色,说明氯气能溶于水。
9.B 新制氯水中存在反应Cl2+H2O H++Cl-+HClO,新制氯水中含Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-(极少量)。HCl与少量Na2CO3反应可生成气体CO2,A项正确;H+可使紫色石蕊试液变红,HClO具有漂白性,可使红色褪去,Cl2没有漂白性,B项错误;Cl-与Ag+反应生成AgCl白色沉淀,C项正确;氯水中既含反应物Cl2,又含生成物HClO、H+、Cl-等,说明Cl2与H2O的反应为可逆反应,即Cl2与H2O不能完全反应,D项正确。
10.A 过程Ⅰ溶液由紫色变成红色,起作用的微粒是H+,A正确;过程Ⅱ溶液由红色变成无色,是因为HClO具有漂白性,此时溶液仍然呈酸性,B错误,D错误;过程Ⅲ溶液由无色变成浅黄绿色,是因为溶液中存在Cl2,C错误。
11.答案 (1)d
(2)有白色沉淀生成
(3)Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
解析 (1)新制氯水中的HClO有强氧化性,HClO可将有色物质氧化成无色物质,本题中新制氯水能使石蕊试液先变红后褪色,故d能证明新制氯水具有漂白性。
(2)新制氯水中有Cl-,加入AgNO3溶液有白色沉淀AgCl生成。
(3)新制氯水中含有大量Cl2,Cl2与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的化学方程式为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
能力提升练
1.A 氢气在氯气中燃烧产生苍白色火焰,A正确;Cl2本身不具有漂白性,B错误;Cl2与铁在点燃或加热条件下反应,常温下不发生反应,可用钢瓶储存液氯(易错点)C错误;Cl2溶于水形成的氯水中含有H+、HClO,可使石蕊试纸先变红后褪色,D错误。
2.A 该氯气中含有水蒸气,要探究Cl2是否有漂白性,应用干燥的氯气,所以用该瓶气体不能完成A项实验。
3.C KMnO4与浓盐酸反应时不需加热,而MnO2与浓盐酸必须在加热条件下反应,所以装置A中的KMnO4不能用MnO2代替,A不正确;Cl2本身不具有漂白性,应为Cl2与水反应的产物具有漂白性,故b处红色鲜花瓣褪色不能说明Cl2具有漂白性,B不正确;d处Cl2先将I-氧化为I2,化学方程式为2KI+Cl2 2KCl+I2,I2再使淀粉溶液变蓝,C正确;Cl2与NaOH发生反应Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,且尾气中还含有HCl杂质,则含有0.001 mol Cl2的尾气进入C装置,消耗NaOH的物质的量多于0.002 mol,D不正确。
4.D 钠在氯气中燃烧生成NaCl固体,有白烟出现,A项正确;Cl2的持续通入可能导致污染,故可用浓NaOH溶液吸收,B项正确;“消膜泡”起到防止液体被吹出的作用,C项正确;Na在氯气中燃烧产生黄色火焰,D项错误。
5.D 加水后CaO与H2O反应生成Ca(OH)2,“打浆”是将固体反应物粉碎,得到CaCO3和Ca(OH)2的悬浊液,增大氯化时反应物的接触面积,提高反应速率,A正确;Cl2在75 ℃时与Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO3)2和H2O,过滤后,滤渣中含有CaCO3,滤液中加入KCl,KCl与Ca(ClO3)2发生复分解反应生成KClO3沉淀和CaCl2(破题关键)则相同条件下KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2,B、C正确,D错误。
6.A 氯水中存在反应Cl2+H2O H++Cl-+HClO,HClO在光照条件下分解生成HCl和O2,0~150 s氯水pH降低的主要原因是HCl的量增多,电离产生的H+增多,A错误;随着反应的进行,溶液中c(Cl-)逐渐增大,溶液的导电能力逐渐增强,B正确,C正确;题图中0~150 s氧气的体积分数不断增大,说明HClO分解有O2生成,D正确。
7.B 通入干燥的Cl2,装置a中干燥的红色布条不褪色,装置b中湿润的红色布条褪色,说明Cl2本身没有漂白性,A正确;通入Cl2,Cl2与水反应生成HCl和HClO,HCl可使紫色石蕊溶液变红,HClO具有漂白性,可使变红了的石蕊溶液褪色,所以观察到装置c中的现象是紫色石蕊溶液先变红后褪色,B错误;装置d中产生白色沉淀,说明Cl2与水反应生成了HCl,HCl与AgNO3反应生成了AgCl白色沉淀,C正确;Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O,D正确。
8.D 若关闭Ⅰ阀,打开Ⅱ阀,让氯气经过甲瓶后,再通入乙瓶,红色布条不褪色,可知甲中试剂干燥氯气或与氯气反应,①可干燥氯气,②④可吸收氯气,均符合题意,③饱和NaCl溶液抑制氯气的溶解,氯气经过饱和NaCl溶液仍能使红色布条褪色。
9.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)浓硫酸
(3)Cl2+2NaClO2 ClO2+2NaCl
(4)冰水浴 通入干燥空气稀释ClO2
(5)将混合气体先与足量NaClO2固体充分反应,将Cl2反应完,剩余气体再与湿润的有色布条中的有色物质反应,最后将尾气通入NaOH溶液中,若布条褪色,则证明ClO2具有漂白性
解析 实验目的为用干燥的Cl2与NaClO2固体反应制取ClO2,实验装置分为A、B、C、D、E、F六个部分,A装置为氯气发生装置,B装置中的试剂为饱和氯化钠溶液,用于除去氯气中混有的氯化氢气体,C装置中的试剂为浓硫酸,用于除去氯气中混有的水蒸气,D装置发生反应Cl2+2NaClO2 ClO2+2NaCl,生成ClO2,E装置用于收集ClO2,装置F中的试剂为氢氧化钠溶液,用于吸收尾气。
(1)浓盐酸与二氧化锰反应制氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)C装置用于除去氯气中混有的水蒸气,则C装置中的试剂为浓硫酸。
(3)装置D中发生干燥的Cl2与NaClO2固体制取ClO2的反应,反应的化学方程式为Cl2+2NaClO2 ClO2+2NaCl。
(4)由题给信息可知,浓的ClO2受热时易爆炸,则为防止ClO2受热爆炸,实验中采取的措施有冰水浴和通入干燥空气稀释ClO2。
(5)验证混合气体中ClO2的漂白性需要先把氯气除去,故先使气体与足量NaClO2固体充分反应,将Cl2反应完,剩余气体再与湿润的有色布条中的有色物质反应,最后利用NaOH溶液吸收尾气,若布条褪色,则证明ClO2具有漂白性。
18第3课时 氧化还原反应
基础过关练
题组一 氧化还原反应相关概念的理解
1.下列说法正确的是( )
A.氧化还原反应中一定有氧元素参加
B.得电子的物质是氧化剂,失电子的物质是还原剂
C.在一个氧化还原反应中,有一种元素被氧化,必有另一种元素被还原
D.某元素从游离态变为化合态,该元素一定被氧化
2.我国古代文献中有许多化学知识的记载,如《淮南万毕术》中提到“曾青(CuSO4)得铁则化为铜”。下列有关该过程涉及的反应的说法正确的是( )
A.该反应为复分解反应
B.该反应中,铜元素的化合价升高
C.该反应中,铁是氧化剂
D.该反应中,硫酸亚铁是氧化产物
题组二 氧化还原反应中电子转移方向和数目的表示
3.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )
A.
B.
C.;
D.
4.已知反应:
①SO3+H2O H2SO4
②3NO2+H2O 2HNO3+NO
③2F2+2H2O 4HF+O2
④2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
⑤Na2O+2HCl 2NaCl+H2O
⑥SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O
(1)上述反应中,不属于氧化还原反应的是 (填序号,下同);H2O被氧化的是 ;H2O被还原的是 ;属于氧化还原反应,但H2O既不被氧化又不被还原的是 。
(2)用双线桥法标出反应②中电子转移的方向和数目: 。
(3)用单线桥法标出反应③中电子转移的方向和数目: 。
题组三 氧化剂、还原剂及物质的氧化性、还原性
5.N2O俗称“笑气”,医疗上曾用作可吸入性麻醉剂。下列关于反应3CO+2NO2 3CO2+N2O的说法正确的是( )
A.CO是氧化剂
B.N2O发生氧化反应
C.NO2被还原
D.常温常压下,0.2 mol NO2参加反应会生成6.72 L CO2
6.铜在潮湿的空气中生锈(铜锈俗称“铜绿”,化学成分是碱式碳酸铜)的化学反应为2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.O2作氧化剂,发生还原反应
B.Cu作还原剂,发生还原反应
C.由此反应可知,化合反应一定是氧化还原反应
D.0.2 mol Cu参加反应,消耗O2的体积一定为2.24 L
7.下列变化过程中,必须加入还原剂才能实现的是( )
A.HCl→Cl2 B.KClO3→KCl
C.CaO→CaCO3 D.SO2→S
8.已知反应:2NaClO3+4HCl 2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,下列关于该反应的说法中不正确的是( )
A.氧化性:NaClO3>Cl2
B.当反应中有2 mol e-转移时,被氧化的HCl为4 mol
C.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
D.产物可以用于自来水消毒、杀菌是因为ClO2和Cl2有强氧化性
9.某学习小组根据H2O2中元素的化合价探究其性质,查找资料得到以下反应:
反应1:H2O2+2HCl+2FeCl2 2FeCl3+2H2O
反应2:5H2O2+2KMnO4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O
反应3:H2O2+2ClO2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2
下列关于这三个反应的描述正确的是( )
A.H2O2均作氧化剂
B.H2O2无论作氧化剂还是还原剂,都是绿色环保的
C.反应1中,每消耗1 mol H2O2,转移1 mol电子
D.H2O2的氧化性在碱性条件下比ClO2强
10.复印机工作时易产生臭氧,臭氧具有强氧化性,可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝。反应为O3+2KI+H2O 2KOH+I2+O2,关于此反应的说法正确的是( )
A.1 mol O3得到4 mol电子
B.O3是氧化剂,H2O与KI是还原剂
C.氧化性:O3>I2
D.氧化产物I2与还原产物KOH的物质的量之比是1∶2
11.锰元素(Mn)的几种化合物之间存在下列转化关系,下列判断错误的是( )
MnOOHMnO2K2MnO4(溶液)KMnO4(溶液)+MnO2
A.反应①中可能需要加入还原剂
B.反应②的还原产物可能是KCl
C.反应③中CO2一定是氧化剂
D.反应①、②、③中锰元素的化合价均发生了变化
12.南宋的宋慈,在《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,“银针验毒”的化学原理是4Ag+2H2S+O2 2X+2H2O。下列说法正确的是( )
A.X的化学式为AgS
B.反应中Ag和H2S均是还原剂
C.银针验毒时,空气中O2失去电子
D.每生成1个X,反应转移2个电子
13.已知下列反应:
①Cl2+2NaBr 2NaCl+Br2
②2KI+Br2 2KBr+I2
③Na2S+I2 2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的还原性由强到弱的顺序是 。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氧化性由强到弱的顺序是 。
(3)判断下列物质间能否发生反应,若能,写出离子方程式;若不能,说明理由。
①Cl2与Na2S: 。
②I2与NaBr: 。
能力提升练
题组一 氧化还原反应的应用及相关计算
1.氢化亚铜(CuH,其中Cu为+1价)难溶于水,与盐酸反应的化学方程式为2CuH+2HCl CuCl2+2H2↑+Cu;它能在氯气中燃烧;氢化亚铜可用CuSO4溶液和“另一种物质”在一定条件下反应来制备。下列有关说法不正确的是( )
A.CuH既有氧化性又有还原性
B.“另一种物质”一定具有还原性
C.在CuH与盐酸的反应中,HCl为氧化剂,CuH为还原剂
D.CuH在足量的Cl2中燃烧的产物为CuCl2和HCl
2.ClO2是国际上公认的新一代高效、安全、环保的杀菌消毒剂。利用FeS2(Fe的化合价为+2)制备ClO2和用ClO2除去水体中H2S的反应如下:
反应①2FeS2+30NaClO3+14H2SO4 30ClO2↑+Fe2(SO4)3+15Na2SO4+14H2O
反应②:2ClO2+5H2S5S↓+2HCl+4H2O
下列说法正确的是( )
A.反应①中,FeS2是氧化剂
B.由反应②可知氧化性:H2S>S
C.反应①中,每生成1 mol ClO2,反应转移1 mol电子
D.反应②属于置换反应
3.食盐中的碘常以碘酸钾(KIO3)形式存在,可根据反应:KIO3+5KI+6HCl 3I2+6KCl+3H2O验证食盐中存在I。下列关于该反应的说法错误的是( )
A.KIO3作氧化剂,发生还原反应
B.I2既是氧化产物又是还原产物
C.该条件下氧化性:KIO3>I2
D.被氧化的I原子和被还原的I原子个数比为1∶5
4.氧化还原反应在生产生活中普遍存在。
(1)工业上制取Cl2的反应原理为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。当收集到标准状况下224 mL H2时,生成的NaOH为 g,转移的电子为 mol。
(2)工业上制取ClO2的一种原理为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。该反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。ClO2可作饮用水消毒剂,是利用其 (填“氧化”或“还原”)性。
题组二 物质氧化性、还原性强弱的比较
5.反应①②分别是从海藻灰和某种矿石中提取碘的主要反应:
①2NaI+MnO2+3H2SO4 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2
②2NaIO3+5NaHSO3 2Na2SO4+3NaHSO4+H2O+I2
下列说法正确的是( )
A.由②可得还原性:NaHSO3B.碘元素在反应①中被氧化、在反应②中被还原
C.由①②可得氧化性:NaIO3>MnO2>I2
D.反应①②中生成等质量的I2时,转移电子数之比为2∶5
6.已知:①2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
②Cl2+2FeCl2 2FeCl3;
③2KI+2FeCl3 2KCl+I2+2FeCl2。
则下列判断正确的是( )
A.氧化性:KMnO4>FeCl3>Cl2>I2
B.还原性:FeCl2>KI
C.Fe2+只有还原性
D.由以上信息推测:反应Cl2+2KI 2KCl+I2可以发生
答案与分层梯度式解析
第3课时 氧化还原反应
基础过关练
1.B Fe在氯气中燃烧生成FeCl3,该氧化还原反应中没有氧元素参加,A错误;得电子的物质是氧化剂,失电子的物质是还原剂,B正确;反应Cl2+H2O HCl+HClO中,被氧化、被还原的元素都是Cl元素,C错误;氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,该反应中氯元素被还原、氢元素被氧化,D错误。
2.D 该反应的化学方程式为Fe+CuSO4 FeSO4+Cu,属于置换反应,A错误;该反应中,铜元素化合价降低被还原,B错误;该反应中,铁元素化合价升高,铁是还原剂,FeSO4是氧化产物,C错误,D正确。
3.B SiO2→Si,Si元素化合价降低,SiO2得到电子,C→CO,C元素化合价升高,C失去电子,A错误;Cl2→NaCl,Cl元素化合价降低,Cl2得到电子,NaI→I2,I元素化合价升高,NaI失去电子,C错误;Cu与浓硫酸反应,铜失去电子,箭头应该由Cu指向S,D错误。
4.答案 (1)①⑤⑥ ③ ④ ②
(2)
(3)
解析 (1)①⑤⑥反应中没有元素的化合价变化,不属于氧化还原反应;③中H2O中O元素的化合价升高,H2O被氧化;④中H2O中H元素的化合价降低,H2O被还原;②属于氧化还原反应,但H2O中H、O元素的化合价不变,则H2O既没有被氧化也没有被还原。
(2)反应②中,只有氮元素有化合价的变化,NO2既是氧化剂又是还原剂,HNO3为氧化产物,NO为还原产物,3 mol NO2反应时,转移2 mol电子。
(3)反应③中H2O失电子,F2得电子,2 mol F2反应时,转移4 mol电子。
5.C 反应前后C元素化合价升高,CO是还原剂,A错误;NO2发生还原反应生成N2O,N2O是还原产物,B错误,C正确;根据题给方程式知0.2 mol NO2参加反应会生成0.3 mol CO2,常温常压下,0.3 mol CO2的体积大于6.72 L,D错误。
6.A Cu元素的化合价升高,被氧化,Cu作还原剂,发生氧化反应,氧气中O元素的化合价降低,被还原,O2作氧化剂,发生还原反应,A正确,B错误;化合反应不一定是氧化还原反应,如氧化钙和水化合生成氢氧化钙,C错误;根据化学方程式可知,0.2 mol Cu参加反应时,消耗0.1 mol O2,但未告知气体所处状况,无法确定气体体积,D错误。
7.D A项,Cl元素化合价升高,失去电子,被氧化,需加入氧化剂才可以实现,错误;B项,2KClO3 2KCl+3O2↑,不需加入还原剂即可实现,错误;C项,元素化合价没有变化,没有发生氧化还原反应,错误;D项,硫元素化合价降低被还原,需要加入还原剂才能实现,D正确。
8.B 在反应中,氯酸钠中氯元素的化合价降低,被还原,作氧化剂,ClO2是还原产物,部分氯化氢中氯元素的化合价升高,被氧化,作还原剂,Cl2是氧化产物。在同一个氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:NaClO3>Cl2,A正确;当反应中有2 mol e-转移时,部分氯化氢中氯元素的化合价由-1价升高到0价,则被氧化的HCl为2 mol,B错误;Cl2是氧化产物,ClO2是还原产物,由化学方程式可知,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2,C正确;产物ClO2和Cl2都具有强氧化性,可以用于自来水消毒、杀菌,D正确。
9.B 反应1中H2O2中O元素的化合价降低,H2O2作氧化剂,反应2、反应3中H2O2中O元素的化合价升高,H2O2作还原剂,A错误;H2O2作氧化剂时生成水,作还原剂时生成氧气,产物对环境无污染,B正确;反应1中,每消耗1 mol H2O2,转移2 mol电子,C错误;反应3中,H2O2作还原剂,ClO2作氧化剂,则H2O2的氧化性在碱性条件下比ClO2弱,D错误。
10.C 1 mol O3参与题述反应得到2 mol电子,A错误;O3是氧化剂,KI是还原剂,H2O中元素的化合价没有变化,B错误;同一反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物,即氧化性:O3>I2,C正确;1 mol O3中只有1 mol O得电子,氧化产物I2与还原产物KOH的物质的量之比是1∶1,D错误。
11.C 反应①中锰元素化合价降低,MnO2发生还原反应,可能需要加入还原剂,A正确;反应②中锰元素化合价升高,根据氧化还原反应规律,KClO3中Cl元素化合价降低,被还原,所以还原产物可能是KCl,B正确;反应③中锰元素化合价部分升高部分降低,发生歧化反应,CO2既不是氧化剂又不是还原剂,C错误;反应①、②、③中锰元素的化合价均发生了变化,D正确。
12.D 由原子守恒可知X的化学式为Ag2S,A错误;银针验毒时,空气中O2得到电子,做氧化剂,Ag反应后生成Ag2S,Ag失去电子,做还原剂,H2S中的H、S元素的化合价没有发生变化,H2S既不是氧化剂也不是还原剂,B、C错误;由化学方程式知,4Ag~4e-~2Ag2S,则每生成1个Ag2S,反应转移2个电子,D正确。
13.答案 (1)S2->I->Br->Cl-
(2)Cl2>Br2>I2>S
(3)①Cl2+S2- 2Cl-+S↓ ②氧化性:Br2>I2,故I2与NaBr不能反应
解析 (1)在同一氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,由反应①知还原性:Br->Cl-,由反应②知还原性:I->Br-,由反应③知还原性:S2->I-,即还原性:S2->I->Br->Cl-。
(2)在同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由①得氧化性:Cl2>Br2,由②得氧化性:Br2>I2,由③得氧化性:I2>S,故氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>I2>S。
(3)①由(2)知氧化性Cl2>S,故Cl2与Na2S能发生反应:Cl2+S2- 2Cl-+S↓。
②由(2)知氧化性:Br2>I2,故I2与NaBr不能反应。
能力提升练
1.C CuH中Cu的化合价为+1价,可以升高到+2价,也可以降低到0价,CuH既有氧化性又有还原性,A正确;CuSO4中Cu为+2价,CuSO4溶液和“另一种物质”在一定条件下反应可制备CuH,CuSO4被还原,则“另一种物质”一定具有还原性,B正确;在CuH与盐酸的反应中,CuH中的H的化合价升高,部分Cu的化合价升高,部分Cu的化合价降低(破题关键),CuH既作氧化剂又作还原剂,HCl中H的化合价降低,HCl作氧化剂,C错误;CuH在足量的Cl2中燃烧,产物为CuCl2和HCl,D正确。
2.C 对于反应①,FeS2中Fe和S化合价都升高,FeS2被氧化,是还原剂,A错误;反应②中H2S是还原剂,S是氧化产物,不能得出氧化性:H2S>S的结论,B错误;反应①中氧化剂只有NaClO3,NaClO3被还原为ClO2,氯元素的化合价由+5价降低到+4价,因此每生成1 mol ClO2,反应转移1 mol电子,C正确;反应②不是置换反应,D错误。
3.D KIO3中的I从+5价降低到0价,KIO3作氧化剂,发生还原反应,A正确;KIO3中的I从+5价降低到0价,KI中的I从-1价升高到0价,I2既是氧化产物又是还原产物,B正确;该反应中,KIO3是氧化剂,I2是氧化产物,同一反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,故氧化性:KIO3>I2,C正确;KI被氧化,KIO3被还原,根据化学方程式可知,被氧化的I原子和被还原的I原子个数比为5∶1,D错误。
4.答案 (1)0.8 0.02
(2)2∶1 氧化
解析 (1)n(H2)==0.01 mol,由题给化学方程式得关系式:2NaOH~H2~2e-,则生成0.01 mol H2时生成NaOH的质量为0.01 mol×2×40 g·mol-1=0.8 g,转移电子的物质的量为0.02 mol。
(2)反应2NaClO3+Na2SO3+H2SO4 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O中,氧化剂为NaClO3,还原剂为Na2SO3,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。ClO2可作饮用水消毒剂,是利用其氧化性。
5.B 反应②中NaHSO3作还原剂,I2是还原产物,则还原性:NaHSO3>I2,A错误;反应①中碘元素化合价升高,被氧化,反应②中碘元素化合价降低,被还原,B正确;反应①中,MnO2为氧化剂,I2为氧化产物,可得氧化性:MnO2>I2,反应②中,NaIO3为氧化剂,I2为还原产物,则氧化性:NaIO3>I2,但是无法比较NaIO3和MnO2的氧化性强弱,C错误;反应①中生成1个I2,转移2个电子,反应②中生成1个I2,转移10个电子,因此反应①②中生成等质量的I2时,转移电子数之比为1∶5,D错误。
6.D 同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,根据题述反应分析可知氧化性KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,故A错误;还原性KI>FeCl2,故B错误;Fe2+既具有氧化性又具有还原性,C错误;因氧化性:Cl2>I2,故可推测反应Cl2+2KI 2KCl+I2可以发生,D正确。
14(共36张PPT)
第一单元 氯气及氯的化合物
1.氯气的实验室制法
(1)原理:4HCl(浓)+MnO2 MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)Cl2的收集方法、净化方法、尾气吸收方法及实验室制备Cl2的注意事项。(详见定点1)
2.氯气的工业制法
原理:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
知识点 1 氯气的制备
必备知识 清单破
1.Cl的原子结构及存在:原子结构示意图为 ;Cl在自然界中以化合态存在。
2.物理性质
知识点 2 氯气的性质及应用
颜色 状态 密度 气味 溶解性 特性
黄绿色 气体 比空气大 刺激性气味 1体积水约能溶解2体积氯气 易液化
3.化学性质
(1)与单质反应
反应现象 化学方程式
Na 钠在氯气中剧烈燃烧,产生黄色火焰和大量白烟 2Na+Cl2 2NaCl
Fe 铁在氯气中燃烧,产生红棕色的烟 2Fe+3Cl2 2FeCl3
Cu 铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟 Cu+Cl2 CuCl2
H2 H2在Cl2中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾生成 H2+Cl2 2HCl
(2)与水反应
①Cl2+H2O HCl+HClO,氯水中含有的微粒有:Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-。
②次氯酸的性质
a.弱酸性。酸性:HClOb.不稳定性。HClO见光易分解,反应的化学方程式为2HClO 2HCl+O2↑。
c.强氧化性。HClO的氧化性较强,可用于自来水的杀菌消毒,还可用作漂白剂。
(3)与碱反应
①Cl2与NaOH溶液反应:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
②工业上制漂白粉:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。漂白粉的主要成分为CaCl2、
Ca(ClO)2,其有效成分为Ca(ClO)2。
漂白粉的漂白原理:Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClO。
1.氧化还原反应的定义:有电子转移的化学反应。
2.氧化还原反应的实质:电子的转移(得失或偏移)。
3.氧化还原反应的特征:元素化合价有升降,且化合价升高的总价数等于化合价降低的总价
数。
4.氧化还原反应概念之间的关系
失去电子——化合价升高——被氧化——发生氧化反应——是还原剂。
得到电子——化合价降低——被还原——发生还原反应——是氧化剂。
知识点 3 氧化还原反应基本概念
(1)用双线桥法表示的基本步骤与一般模型
知识点 4 氧化还原反应的表示方法
(其中,a×b=c×d)
示例:
氧化还原反应的表示方法
一般模型:
(2)用单线桥法表示的基本步骤与一般模型
示例:
知识点 5 物质氧化性、还原性强弱的比较(详见定点3)
知识辨析
1.实验室制备氯气的实验中,可以将净化装置中的饱和食盐水和浓硫酸调换。这种说法对
吗
2.氢气在氯气中燃烧会产生白烟。这种说法对吗
3.Cl2能使湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色,说明Cl2既有酸性又有漂白性。这种说法对吗
4.在氧化还原反应中,一种物质被氧化的同时,一定有另一种物质被还原。这种说法对吗
5.物质失去电子数越多,还原性越强。这种说法对吗
一语破的
1.不对。若调换,即先通入浓硫酸干燥,再通入饱和食盐水中除氯化氢,最终氯气中会混有水
蒸气。
2.不对。“烟”是固体小颗粒分散到气体中形成的,如Fe、Cu、Na分别与氯气反应生成红
棕色烟、棕黄色烟、白烟。“雾”是小液滴分散到气体中形成的,如H2在Cl2中燃烧生成的
HCl与空气中的水接触形成酸雾(白雾)。
3.不对。Cl2既没有酸性,也没有漂白性。Cl2溶于水得到的氯水既有酸性(H+),又有漂白性
(HClO)。
4.不对。氧化还原反应中,可能同种物质既被氧化又被还原,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO
+H2O中,Cl2既是还原剂又是氧化剂。
5.不对。物质氧化性、还原性的强弱与得失电子的难易程度有关,与得失电子的多少无关。
关键能力 定点破
定点 1 氯气的实验室制法
1.实验室制Cl2的装置及原理
知识点拨 (1)KMnO4也可氧化浓盐酸制Cl2:2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+
8H2O,该反应不需要加热。(2)Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小,用排饱和食盐水法收集Cl2
时,可除去实验中挥发出来的HCl气体。
2.实验室制备Cl2的注意事项
(1)必须用浓盐酸。MnO2与稀盐酸不反应。一般使用分液漏斗,不用长颈漏斗。
(2)加热温度不宜过高,以减少盐酸的挥发。
(3)实验结束后,先停止反应并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
(4)尾气吸收装置中所盛溶液不能为澄清石灰水,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收尾
气不完全。
(5)反应特点
①浓盐酸中,部分Cl的化合价升高,4 mol HCl参加反应,被氧化的HCl为2 mol。
②随着反应的进行,盐酸浓度减小,稀盐酸与MnO2不反应,故MnO2足量时,HCl不能完全反
应。
(6)干燥剂的选择
选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应。如氯气能与碱反应,所以
不能用碱石灰进行干燥,常用浓硫酸干燥。
(7)验满方法
①将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近收集Cl2的瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集满。
②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近收集Cl2的瓶口,观察到试纸立即变红,后褪色,则证明已集满。
典例 某化学兴趣小组欲在实验室探究氯气的性质及模拟工业上制取漂白粉,设计了如图所
示装置进行实验。
请按要求回答下列问题:
(1)盛放浓盐酸的仪器名称为 。本实验中制备Cl2的化学方程式为
分液漏斗
。
(2)饱和食盐水在该实验中的作用是 。
(3)气体通入淀粉KI溶液后可观察到溶液变蓝,则氧化性:Cl2 I2。(填“>”或“<”)
(4)若干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色,则装置甲中盛放的试剂是 。
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
除去Cl2中的HCl气体
>
浓H2SO4
思路点拨 MnO2和浓盐酸在烧瓶中共热制备Cl2,浓盐酸易挥发出HCl,用饱和食盐水吸收Cl2
中混有的HCl;Cl2与KI反应生成的I2使淀粉溶液显蓝色;甲中盛放浓硫酸,除去Cl2中的H2O,用
干燥的有色布条和湿润的有色布条作对比实验,探究干燥的Cl2是否有漂白性;最后氯气与石
灰乳反应制备漂白粉。
解析 (1)该实验中盛放浓盐酸的仪器名称为分液漏斗;MnO2和浓盐酸在烧瓶中共热制备Cl2
的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)饱和食盐水在该实验中的作用
是除去Cl2中的HCl气体。(3)气体通入淀粉KI溶液后可观察到溶液变蓝,发生反应:Cl2+2KI
I2+2KCl,Cl2是氧化剂,I2为氧化产物,氧化性:Cl2>I2。(4)干燥的有色布条不褪色,湿润的有
色布条褪色,说明甲中盛放的为干燥剂,即浓H2SO4。
1.新制氯水性质的多样性
定点 2 氯水的性质
特别提醒 新制氯水可使紫色石蕊溶液先变红(起作用的是H+)后褪色(起作用的是HClO)。
2.新制氯水、久置氯水、液氯的比较
新制氯水 久置氯水 液氯
分类 混合物 混合物 纯净物
颜色 浅黄绿色 无色 黄绿色
所含微粒 Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH- H+、Cl-、H2O、OH- Cl2
性质 酸性、漂白性、氧化性等 酸性 氧化性
典例 下列实验现象与新制氯水中的某些成分(括号内物质)没有关系的是( )
A.将NaHCO3固体加入新制氯水中,有无色气泡产生(H+)
B.新制氯水使红色布条褪色(Cl-)
C.溶液呈浅黄绿色且有刺激性气味(Cl2)
D.向新制氯水中滴加AgNO3溶液,有白色沉淀产生(Cl-)
B
思路点拨 从新制氯水的成分入手,新制氯水的颜色及其化学性质与所对应的微粒:黄绿色
(Cl2)、酸性(H+)、漂白性(HClO)、与AgNO3溶液反应产生白色沉淀(Cl-)等,然后结合选项分
析即可。
解析 将NaHCO3加入新制氯水中,HC 与H+发生反应生成H2O和CO2,A项不符合题意;新制
氯水使红色布条褪色是因为HClO有漂白作用,B项符合题意;由于新制氯水中存在Cl2,故新制
氯水呈浅黄绿色且有刺激性气味,C项不符合题意;向新制氯水中滴加AgNO3溶液,Ag+与Cl-反
应生成白色沉淀(AgCl),D项不符合题意。
1.根据氧化还原反应比较
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
2.根据金属活动性顺序比较
定点 3 物质氧化性、还原性强弱的比较
3.根据反应条件来判断
当不同的氧化剂(或还原剂)与同一还原剂(或氧化剂)反应时,反应条件要求越低,反应越
易进行,则对应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,反之越弱。
4.根据元素的价态比较
(1)一般来说,同种元素的价态越高,其氧化性越强,如氧化性:Fe3+>Fe2+;同种元素的价态越低,
其还原性越强,如还原性:S2->S>SO2。
(2)最高价态只有氧化性,最低价态只有还原性,处于中间价态兼有氧化性和还原性。
典例 下列三个氧化还原反应中,物质的氧化性强弱判断正确的是 ( )
①2FeCl3 +2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2
③2KMnO4 +5Cl2↑+8H2O
A.KMnO4>Cl2>FeCl3>I2
B.FeCl3>Cl2>KMnO4>I2
C.Cl2>KMnO4>FeCl3>I2
D.KMnO4>FeCl3>Cl2>I2
A
思路点拨 题目要求比较物质氧化性强弱,首先分别找出三个反应中的氧化剂和氧化产物,
然后根据同一反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物判断,最后整合得出相关结论即可。
解析 同一反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物:由①可判断FeCl3的氧化性强于I2,由②可
得Cl2的氧化性强于FeCl3,由③可得KMnO4的氧化性强于Cl2,则氧化性: >FeCl3>I2,
A项正确。
情境探究
人体血红蛋白分子中含有Fe2+,正是这些Fe2+使血红蛋白分子具有载氧功能。如果因为
某种原因血红蛋白分子中的Fe2+被氧化成Fe3+,这种血红蛋白分子就会丧失载氧能力,使人体
出现缺氧症状。研究结果显示,源自食物中的铁元素主要在小肠内被吸收,并且人体只能吸
收Fe2+。因为维生素C具有还原性,可以将Fe3+还原成Fe2+,所以食用维生素C含量较高的食物
有利于人体对铁元素的吸收。
学科素养 情境破
素养 证据推理与模型认知——新情境下氧化还原反应规律的应用
问题1 从化合价的角度分析,为什么Fe2+能被氧化为Fe3+ Fe2+具有氧化性吗 分析总结元素的
化合价与氧化性、还原性有什么关系
提示 从化合价的角度分析,Fe2+处于中间价态,Fe2+可以失去电子被氧化为Fe3+,也可以得到
电子被还原为Fe,Fe2+既有还原性又有氧化性。元素处于最低价态时只有还原性,处于最高价
态时只有氧化性,处于中间价态时既有氧化性又有还原性。
问题2 依据情境提供的信息,分析维生素C和Fe2+的还原性强弱。
提示 维生素C将Fe3+还原成Fe2+,则维生素C作还原剂,Fe2+为还原产物,同一反应中还原剂的
还原性强于还原产物,即维生素C的还原性强于Fe2+。
问题3 能否将血红蛋白分子中的Fe2+被氧化成Fe3+的过程描述成:“Fe2+首先失去电子被氧化,
然后某物质得到电子,被还原” 为什么 据此分析氧化还原反应中氧化剂得电子和还原剂失
电子的过程有何规律存在
提示 不能。因为氧化剂得电子和还原剂失电子同时发生,所以氧化还原反应中氧化剂得电
子总数等于还原剂失电子总数。
讲解分析
氧化还原反应的基本规律及应用
1.守恒规律
还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数,元素化合价降低的总数=元素化合价升高的总
数。应用:氧化还原反应方程式的相关计算。
2.强弱规律
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。应用:比较物质的氧化性或还原性
强弱;判断在一定条件下,某些氧化还原反应能否发生。
3.价态规律
应用:判断物质的氧化性、还原性。
4.先后规律
(1)多种还原剂与一种氧化剂作用时,还原性强的优先被氧化。
(2)多种氧化剂与一种还原剂作用时,氧化性强的优先被还原。
应用:判断物质的稳定性和反应顺序。
例题 K2FeO4是一种优良的水处理剂,一种制备方法是将Fe2O3、KNO3、KOH混合共熔,反应
为Fe2O3+3KNO3+4KOH 2K2FeO4+3KNO2+2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列关于
该反应的说法不正确的是( )
A.Fe2O3作还原剂,KNO3作氧化剂
B.氧化性:KNO3>K2FeO4
C.每生成1 mol K2FeO4,转移6NA个e-
D.K2FeO4具有氧化杀菌作用
典例呈现
C
信息提取 利用所给反应中元素化合价的升降确定氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物,
分析转移电子的数目。
素养解读 本题以K2FeO4的一种制备原理为情境素材,考查氧化剂与还原剂的识别、物质氧
化性强弱的比较等知识,提升学生学以致用的能力,培养证据推理与模型认知的化学学科核
心素养。
解题思路 反应中Fe元素的化合价由Fe2O3中的+3价升至K2FeO4中的+6价,Fe2O3作还原剂,N
的化合价由KNO3中的+5价降至KNO2中的+3价,KNO3作氧化剂,A正确;同一氧化还原反应中,
氧化性:氧化剂>氧化产物,则氧化性:KNO3>K2FeO4,B正确;Fe的化合价由Fe2O3中的+3价升至
K2FeO4中的+6价,每生成1 mol K2FeO4,转移3NA个e-,C错误;K2FeO4中Fe为+6价,具有强氧化性,
故具有氧化杀菌作用,D正确。
思维升华
氧化还原反应在生产生活中应用非常广泛,根据所学知识可解释某些具体问题。如在烧
水时不慎把水洒在炉火上,炉火会着得更旺,这是炽热的碳和水蒸气反应生成了水煤气(CO和
H2),其化学方程式为C+H2O(g) CO+H2,气体燃料与O2接触更充分,所以看到炉火燃烧更
旺。由该反应也可以判断氧化性:H2O>CO,还原性:C>H2。
还应注意的是,氧化还原反应在生产生活中对人类既有正面影响,又有负面影响,要利用
所学的知识做到趋利避害。专题3 从海水中获得的化学物质
第一单元 氯气及氯的化合物
第1课时 氯气的发现与制备
基础过关练
题组一 氯元素的存在和含氯物质的获得
1.浩瀚的海洋中蕴藏着丰富的资源,其中可被人类利用的氯化物含量相当高。海水中含量最多的氯化物是( )
A.NaCl B.MgCl2
C.KCl D.CaCl2
2.下列关于Cl的说法不正确的是( )
A.氯元素在自然界中存在游离态,只是量极少
B.通过海水晒盐可得到粗盐
C.氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体
D.Cl是重要的“成盐元素”,主要以NaCl、MgCl2等氯化物的形式存在于海水中
题组二 氯气的发现及实验室制法
3.下图是实验室制取氯气的装置图,下列说法不正确的是( )
A.装置a中发生的反应:4HCl(浓)+MnO2 Cl2↑+MnCl2+2H2O
B.装置b中能够收集到纯净且干燥的氯气
C.装置c的作用是吸收尾气
D.若MnO2换成KMnO4,则可以无需酒精灯
4.下列反应与人类最早发现氯气的化学反应原理相关的是 ( )
A.MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
B.4HCl+O2 2Cl2+2H2O
C.2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑
D.2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
5.将软锰矿与浓盐酸混合加热,是实验室制备氯气的一种方法。下列说法不正确的是( )
A.为了便于学生观察氯气的制备实验,可在讲台上直接做氯气的制备实验
B.将87 g MnO2和足量浓盐酸反应,将含有146 g HCl的浓盐酸与足量MnO2反应,两种情况下制得的氯气的量不等
C.为防止氯气污染环境,可用NaOH溶液进行尾气处理
D.实验时加热温度不宜过高,以减少HCl的挥发
6.实验室制取下列气体,所选的反应试剂、制备装置与收集方法合理的是 ( )
选项 气体 反应试剂 制备装置 收集方法
A CO2 石灰石、稀硫酸 b e
B Cl2 MnO2、浓盐酸 b d
C Cl2 浓盐酸、KMnO4 b d
D O2 KMnO4 a e
7.氯气在生产生活中具有广泛应用。舍勒发现将软锰矿和浓盐酸混合加热可产生氯气,该方法仍是当今实验室制备氯气的主要方法之一。下列装置能达到相应实验目的的是( )
8.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的装置正确的是( )
9.实验室利用如图所示装置制备氯气,图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中共有几处错误( )
A.1处 B.2处 C.3处 D.4处
10.某课外活动小组利用如图所示装置制取氯气,提供的试剂:浓盐酸、饱和食盐水、氢氧化钠溶液、高锰酸钾固体、水。反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(1)装置M中盛放的试剂是 ;H中盛放的试剂是 。
(2)收集Cl2时,关闭弹簧夹 和弹簧夹 ,打开弹簧夹 。
(3)尾气处理时,关闭弹簧夹a和弹簧夹 ,打开弹簧夹 。处理尾气选用的试剂为 。
(4)用含0.032 mol HCl的浓盐酸跟足量高锰酸钾固体反应,产生Cl2的物质的量应 (填“大于”“等于”或“小于”)0.01 mol。
题组三 氯气的工业制法
11.电解饱和NaCl溶液不能得到的产物为( )
A.Cl2 B.Na C.NaOH D.H2
12.下列关于氯气制备原理的说法不正确的是 ( )
A.电解饱和食盐水制氯气时,与电源正极相连的碳棒上方充满黄绿色气体
B.工业上制取氯气的原料是饱和食盐水
C.实验室也可用浓盐酸与高锰酸钾反应制取Cl2
D.实验室制取氯气时最好大火加热使温度迅速升高
13.关于电解饱和氯化钠溶液,下列叙述正确的是 ( )
A.电解时在阳极(接电源正极)得到氯气,在阴极(接电源负极)得到金属钠
B.在阳极附近有黄绿色的气体产生
C.在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈无色
D.电解一段时间后,将电解液全部转移到烧杯中,充分搅拌后溶液呈中性
答案与分层梯度式解析
专题3 从海水中获得的化学物质
第一单元 氯气及氯的化合物
第1课时 氯气的发现与制备
基础过关练
1.A 海水中含量最多的氯化物为NaCl,A项正确。
2.A 氯元素在自然界中只以化合态的形式存在,A错误;通过海水晒盐可得到含MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质的粗盐,B正确;氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的气体,C正确;海水中氯元素主要以NaCl、MgCl2等氯化物的形式存在,D正确。
3.B MnO2和浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2,化学方程式为4HCl(浓)+MnO2 Cl2+MnCl2+2H2O,A正确;生成的Cl2中混有水蒸气和HCl,装置b中不能收集到纯净且干燥的Cl2,B错误;氯气能够和NaOH溶液反应,装置c的作用是吸收尾气,C正确;KMnO4与浓盐酸在常温下反应可生成Cl2,D正确。
4.A 1774年,瑞典化学家舍勒用软锰矿和浓盐酸在加热条件下反应制得氯气,这是人类第一次发现游离态的Cl,A正确。
5.A 不可在讲台上直接做氯气的制备实验,需在通风橱中进行,防止造成中毒事件,A错误;87 g MnO2的物质的量是1 mol,由于有足量浓盐酸,故1 mol MnO2完全反应产生1 mol Cl2,146 g HCl的物质的量是=4 mol,若4 mol HCl完全反应,生成1 mol Cl2,但随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止(破题关键),所以生成的氯气的物质的量小于1 mol,故两种情况下反应产生的Cl2的量不等,B正确;Cl2是大气污染物,在排放前要进行尾气处理,一般用NaOH溶液进行吸收,C正确;盐酸具有挥发性,所以实验时加热温度不宜过高,D正确。
6.C CaSO4微溶,CaCO3与H2SO4反应生成的CaSO4附着在CaCO3表面阻止反应进一步进行,另外CO2密度比空气大,不能用向下排空气法收集,A错误;MnO2与浓盐酸反应需要加热,应该选择c装置,B错误;浓盐酸和KMnO4反应生成Cl2,Cl2密度大于空气,可用向上排空气法收集,C正确;应该用排水法收集O2,D错误。
7.D 二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取Cl2,A错误;应该先除杂后干燥,B错误;单孔橡胶塞塞紧集气瓶瓶口,只能进气,不能排气,瓶内压强增大到一定程度,会将橡胶塞压出,C错误;Cl2有毒,可以用NaOH溶液吸收,D正确。
8.C 集气瓶瓶口使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能将橡胶塞压出(易错点),A错误;因为Cl2比空气的密度大,集气瓶口朝下时,Cl2应短管进,B错误;该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理,C正确;由于Cl2和NaOH溶液反应,故不能用该装置收集Cl2,D错误。
9.C 应选饱和食盐水除去氯化氢,不能用氢氧化钠溶液,因为氢氧化钠可以与氯气反应,②错误;干燥装置导管应“长进短出”,否则浓硫酸会被压入其右侧装置中,③错误;澄清石灰水浓度较低,无法完全吸收尾气,应用氢氧化钠溶液,④错误。选C。
10.答案 (1)浓盐酸 饱和食盐水
(2)a c b
(3)b c 氢氧化钠溶液
(4)小于
解析 (1)装置M中应为浓盐酸,G中应为高锰酸钾固体,H中应为饱和食盐水,装置P是尾气处理装置,该烧杯中的试剂是氢氧化钠溶液。
(2)收集Cl2时,先关闭弹簧夹a和c,打开弹簧夹b,生成的Cl2会将饱和食盐水压入烧杯D中,从而将Cl2收集在H中。
(3)尾气处理时,关闭弹簧夹a和弹簧夹b,打开弹簧夹c,多余的Cl2就会被P中的氢氧化钠溶液吸收。
(4)根据化学方程式可知,若0.032 mol HCl完全反应会生成0.01 mol Cl2,但由于浓盐酸具有挥发性,有一部分HCl会挥发出来,且随反应进行浓盐酸变稀盐酸,从而使生成的氯气的物质的量小于0.01 mol。
11.B 电解饱和食盐水得到Cl2、H2和NaOH,不能得到Na,故选B。
12.D 浓盐酸具有挥发性,实验室制取Cl2时应缓缓加热且温度不宜过高,以减少HCl的损失,D错误。
13.B 阴极得到H2和NaOH,无单质钠产生,A错误;Cl2在阳极生成,B正确;在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液,溶液呈红色,C错误;溶液中有NaOH,呈碱性,D错误。
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