(共20张PPT)
1.生活中常用的消毒剂及消毒原理
(1)酒精:吸收细菌蛋白中的水分,使其脱水变性。
(2)医用双氧水:具有氧化性,可以氧化杀死细菌。
(3)碘伏:可以使细菌的蛋白质变性,从而杀死细菌。
(4)高锰酸钾溶液:具有强氧化性,能杀死多数细菌。
(5)硫酸铜溶液:铜离子能使细菌、病毒中的蛋白质变性。
微项目 科学使用含氯消毒剂
知识点 1 消毒剂
必备知识 清单破
分类 特点 举例
无机含氯消毒剂 易受热、光等条件的影响,丧失有效成分 液氯、漂白粉(有效成分为次氯酸钙)、ClO2等
有机含氯消毒剂 相对稳定,但作用效果较慢 二氯异氰尿酸钠等
2.含氯消毒剂的种类
知识拓展 ClO2
(1)物理性质:在通常情况下是一种黄绿色气体,有强烈刺激性气味。
(2)化学性质:见光易分解,具有强氧化性,能与碱发生反应。
(3)应用:主要用于环保、保鲜、漂白和饮用水的消毒杀菌,是国际上公认的安全、高效消毒
剂。
3.84消毒液的性质(详见定点)
1.使用消毒剂前要认真了解各种消毒剂的成分及性质,根据消毒场所、消毒目标,结合消毒剂
的成分与性质,有针对性地选择和使用,避免混用后产生有毒物质或降低效果。如:84消毒液
与H2O2混用,两者发生氧化还原反应而失效。
2.科学使用:消毒剂浓度并不是越大消毒效果越好,例如75%左右的酒精杀菌消毒效果最好,
而纯酒精或95%的酒精杀菌效果均不太好。
知识点 2 合理使用消毒剂
1.NaClO只有氧化性没有还原性,这种说法正确吗 ( )
NaClO中的氯元素的化合价为+1价,发生化学反应时可以升高也可以降低,NaClO
既有氧化性又有还原性。
2.用漂白粉溶液浸泡过的有色布条,如果晾在空气中一段时间后,其漂白效果会更好,这种说
法正确吗 ( )
漂白粉中的次氯酸钙跟空气中的CO2和水蒸气充分反应,生成具有漂白性的HClO。
3.漂白粉性质稳定,长期放置在空气中不会变质,这种说法正确吗 ( )
漂白粉长期放置在空气中,其有效成分次氯酸钙会与空气中的二氧化碳和水蒸气
反应生成HClO,HClO见光会分解。
4.洁厕灵(含盐酸)和84消毒液混合使用,杀菌、消毒效果更好,这种说法正确吗 ( )
洁厕灵(含盐酸)和84消毒液混合,二者会发生氧化还原反应生成有毒气体Cl2。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
√
提示
提示
提示
提示
1.相关实验探究
关键能力 定点破
定点 84消毒液的性质
实验操作 实验现象 结论
用胶头滴管滴一滴84消毒液
于pH试纸上 试纸先变蓝后褪色 84消毒液具有碱性和漂白性
用胶头滴管滴一滴84消毒液
于红纸上 红纸褪色 84消毒液具有漂白性
用胶头滴管滴一滴84消毒液
于淀粉碘化钾试纸上 试纸变蓝 84消毒液具有氧化性
试管1溶液为紫色; 试管2溶液为蓝色,短时间内
无明显变化; 试管3溶液开始为蓝色,滴2滴
稀硫酸后快速褪色 NaClO与稀硫酸反应生成氧
化性更强的HClO
特别提醒 次氯酸虽然有较好的消毒、漂白作用,但在光照条件下会分解,因此不宜直接用
作消毒剂或漂白剂。
2.NaClO的化学性质
(1)与碳酸等酸反应。如NaClO+H2O+CO2 NaHCO3+HClO。
(2)具有氧化性。如NaClO+2HCl(浓) NaCl+Cl2↑+H2O。
(3)具有漂白性。
典例 关于84消毒液的下列说法错误的是( )
A.84消毒液的有效成分是NaClO,使用84消毒液杀菌消毒是利用NaClO与CO2、H2O反应生成
HClO,HClO具有强氧化性
B.84消毒液能使有色布条褪色
C.84消毒液应放在阴凉处密封保存
D.84消毒液与洁厕灵(含盐酸)不能混用,原因是两种溶液混合产生HClO,HClO易分解
思路点拨 掌握84消毒液的性质及其杀菌消毒的原理是解答此类题目的关键。
解析 84消毒液的有效成分是NaClO,使用84消毒液杀菌消毒是利用NaClO与CO2、H2O反应
生成HClO,HClO具有强氧化性,故A正确;84消毒液中含有次氯酸钠,能使有色布条褪色,故B
正确;84消毒液中的次氯酸钠能与空气中的CO2、H2O反应生成次氯酸,次氯酸见光易分解,应
放在阴凉处密封保存,故C正确;在酸性条件下,氯离子与次氯酸根离子反应生成氯气,氯气有
毒,故D错误。
答案 D
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。亚硝酸钠
(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+,导致这种血红蛋白丧失与氧气结合的能力。
如果误食亚硝酸钠中毒,可服用维生素C解毒。
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原理的应用
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
铁元素的常见化合价有0、+2、+3价,Fe2+处于中间价态,可以失去电子被氧化为Fe3+,
也可以得到电子被还原为Fe,Fe2+既有氧化性又有还原性。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 如果误食亚硝酸钠中毒,可服用维生素C解毒,分析维生素C可以解毒的原因。试着依
据材料提供的信息,分析维生素C和Fe2+的还原性强弱。尝试思考并总结同一种氧化剂和多
种不同的还原剂反应时,反应的先后顺序是怎样的
维生素C具有还原性,可以将Fe3+还原成Fe2+,从而缓解中毒症状,说明维生素C的还原性
比Fe2+强。同时含有几种还原剂时 将按照还原性由强到弱的顺序依次反应;同时
含有几种氧化剂时 将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。
问题3 能否将中毒的过程描述成:“中毒是因为Fe2+首先失去电子被氧化,然后亚硝酸钠得到
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
不能。因为氧化剂得到电子和还原剂失去电子是同时发生的。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
(1)规律:还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数=还原剂化合价升高总数=氧化剂化合价降低
总数=转移电子总数。
(2)应用:氧化还原反应方程式的配平和相关计算。
2.强弱规律
(1)规律:氧化剂(较强氧化性)+还原剂(较强还原性) 还原产物(较弱还原性)+氧化产物(较
弱氧化性)。
(2)应用:比较物质的氧化性或还原性强弱;判断氧化还原反应能否发生。
3.先后规律
(1)规律:多种还原剂与一种氧化剂作用时,还原性强的优先被氧化;多种氧化剂与一种还原剂
作用时,氧化性强的优先被还原。
(2)应用:判断氧化还原反应发生的先后顺序。
4.价态规律
(1)规律
(2)应用:对氧化还原反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物进行分析和判断。
5.转化规律
(1)规律
①同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应。
②归中规律
同种元素不同价态之间发生氧化还原反应,元素的化合价“只向中间靠拢不出现交叉”,如:
(正确);
(错误)。
③歧化规律
歧化规律是指同一元素在适宜条件发生氧化还原反应生成不同价态的物质时,该元素的价态
变化一定遵循“中间价态→高价态+低价态”,不会出现“一边倒”的现象,即生成物中该元
素的价态不能都比反应物中该元素价态高,或都比反应物中该元素价态低。具有多种价态的
元素(如Cl、S、N和P等)均可发生歧化反应,如Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
(2)应用
确定氧化产物和还原产物及电子转移的情况,判断氧化还原反应能否发生。
例题 实验室分别进行如下实验:①向蓝色的VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色
变为淡黄色(V );②向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝。下列说法
正确的是 ( )
A.①中还原剂与氧化剂物质的量之比为1∶5
B.②中每生成标准状况下11.2 L气体,转移1 mol电子
C.由①②可知,酸性条件下氧化性:Mn >Cl2>V
D.向(VO2)2SO4溶液中滴加少量FeI2溶液,发生反应Fe2++V +2H+ Fe3++VO2++H2O
典例呈现
素养解读 本题以VOSO4溶液与酸性KMnO4溶液、(VO2)2SO4溶液与浓盐酸反应的现象为情
境素材,考查氧化还原反应的规律和应用,培养学生学以致用的能力,体现了证据推理与模型
认知的化学学科核心素养。
信息提取 向蓝色的VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色,VO2+→V
,V元素化合价由+4价升高到+5价,VOSO4为还原剂,KMnO4为氧化剂;向(VO2)2SO4溶液中滴
加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝,说明(VO2)2SO4→VOSO4,V元素化合价由+5价降低到+4
价,(VO2)2SO4是氧化剂,可判断出物质氧化性强弱以及(VO2)2SO4与FeI2发生的反应。
解题思路 ①中发生的反应由得失电子守恒可得:5VOSO4~KMnO4~5e-,还原剂与氧化剂的物
质的量之比为5∶1,故A错误;根据②中现象,可知2HCl→Cl2,每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,
每生成标准状况下11.2 L(即0.5 mol)气体,转移1 mol电子,故B正确;同一个反应中氧化剂的氧
化性强于氧化产物,由①中发生的反应可得氧化性:Mn >V ,由②中发生的反应可得氧化
性:V >Cl2,所以酸性条件下氧化性:Mn >V >Cl2,故C错误;由于氧化性:V >Cl2>Fe3+>I2,
向(VO2)2SO4溶液中滴加少量FeI2溶液,I-被氧化为I2,Fe2+被氧化为Fe3+,故D错误。
答案 B
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,所以炉火变旺。由该反应
也可以判断氧化性:H2O>CO,还原性:C>H2。
还要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
的知识尽量做到趋利避害。第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第1课时 氧化还原反应
基础过关练
题组一 氧化还原反应的理解与判断
1.(教材习题改编)下列关于氧化还原反应的说法正确的是( )
A.某元素由化合态变为游离态,则该元素一定被还原
B.有O2参加的反应一定是氧化还原反应
C.有单质参加的反应一定是氧化还原反应
D.反应前后有元素的化合价发生变化的反应一定是氧化还原反应
2.下列我国古代的技术应用中,不涉及氧化还原反应的是( )
A.古法炼铁 B.粮食酿醋
C.煅烧贝壳 D.火药爆炸
题组二 氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
3.下列关于氧化还原反应与四种基本反应类型的关系的说法正确的是 ( )
A.化合反应都是氧化还原反应
B.有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应
C.有些置换反应不是氧化还原反应
D.有氧元素参与的复分解反应是氧化还原反应
4.(经典题)氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,下列化学反应属于阴影部分的是( )
A.Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
B.3Fe+2O2 Fe3O4
C.Cl2+2KBr Br2+2KCl
D.2H2O 2H2↑+O2↑
题组三 氧化还原反应中电子转移的表示方法
5.下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是( )
A.
B.
C.
D.
6.饮用水中的N对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中N的浓度,某饮用水研究人员提出,在碱性条件下用铝粉将N还原为N2,化学方程式为10Al+6NaNO3+4NaOH+18H2O 10Na[Al(OH)4]+3N2↑。回答下列问题:
(1)上述反应中,发生氧化反应的物质是 ,发生还原反应的物质是 。
(2)用双线桥法表示反应中电子转移的方向和数目: 。
能力提升练
题组一 新情境下氧化还原反应的分析
1.铬能慢慢地溶于稀盐酸得到蓝色溶液,若通入空气则溶液颜色变绿,发生的反应有①Cr+2HCl CrCl2+H2↑、②4CrCl2+4HCl+O2 4CrCl3+2H2O,下列叙述中正确的是( )
A.反应①②均属于置换反应
B.HCl在反应①②中均发生还原反应
C.反应①中HCl被氧化
D.溶液颜色由蓝变绿是因为Cr2+发生氧化反应生成了Cr3+
2.2022年6月5日,我国神舟十四号载人飞船发射取得圆满成功,飞船的天线用钛镍记忆合金制造,工业上用钛酸亚铁(FeTiO3)冶炼钛的过程如下:
反应①:2FeTiO3+6C+7Cl2 2TiCl4+2FeCl3+6CO
反应②:在氩气环境中,2Mg+TiCl4 Ti+2MgCl2
下列说法正确的是( )
A.反应①中Cl2被氧化,C、FeTiO3被还原
B.反应①中每生成1个CO,转移2个电子
C.反应②中氯化物的总质量保持不变
D.反应①、②中钛元素的化合价都发生了变化
3.天然气中含有少量H2S等气体,在酸性溶液中T.F菌可实现催化脱硫,其原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.反应①②均为氧化还原反应
B.每处理1个H2S,转移1个电子
C.反应前后Fe3+浓度基本保持不变
D.反应①中H2S被氧化
题组二 氧化还原反应中电子转移的简单计算
4.下列各选项中的两种情况转移电子数相等的是( )
A.等质量的钠分别在常温和加热条件下与足量氧气充分反应
B.等质量的氯气分别与过量的氢气和过量的氢氧化钠溶液充分反应
C.分别用过氧化氢和高锰酸钾制得等质量的氧气
D.等质量的铁分别在足量氯气和氧气中充分燃烧
5.用下列方法可制备氯气:①MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑ +2H2O;
②2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O;
③KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O。
若要制得相同质量的氯气,上述三种方法中所转移的电子数目之比是( )
A.2∶2∶3 B.3∶3∶4
C.1∶5∶3 D.6∶6∶5
6.已知KMnO4与浓盐酸反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,回答下列问题:
(1)用双线桥法表示出该反应中电子转移的方向和数目: 。
(2)当有0.5 mol氯气生成时,该反应转移的电子数为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。此时发生氧化反应的HCl占参加反应的HCl的 。
(3)实验室加热KMnO4固体制氧气:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。当分别有2 mol KMnO4参加反应时,KMnO4与浓盐酸的反应与该反应中转移电子数之比为 。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第1课时 氧化还原反应
基础过关练
1.D 某元素由化合态变为游离态,元素化合价可能升高(如Cl-→Cl2),也可能降低(如Cu2+→Cu),A错误;有氧气参加的反应不一定是氧化还原反应,有单质参加的反应也不一定是氧化还原反应,如3O2 2O3,B、C错误;可以通过分析反应前后是否有元素的化合价发生变化来判断某个反应是否属于氧化还原反应,D正确。
2.C 古法炼铁中由含铁化合物转化为铁单质,有元素化合价变化,涉及氧化还原反应,A项不符合题意;醋的酿造过程中,存在从乙醇(C2H5OH)转化为乙酸(CH3COOH)的过程,有元素化合价变化,涉及氧化还原反应,B项不符合题意;煅烧贝壳过程中发生碳酸钙的分解反应,没有元素化合价变化,不涉及氧化还原反应,C项符合题意;火药爆炸过程中存在元素的化合价变化,涉及氧化还原反应,D项不符合题意。
3.B 有些化合反应不是氧化还原反应,如Na2O+H2O 2NaOH,故A错误;有单质生成的分解反应一定有元素化合价变化,一定是氧化还原反应,故B正确;置换反应一定是氧化还原反应,故C错误;复分解反应一定不是氧化还原反应,故D错误。
4.A 阴影部分表示的反应属于氧化还原反应,但不属于四种基本反应类型中的任何一种。A项,该反应是不属于四种基本反应类型的氧化还原反应;B项,该反应是化合反应;C项,该反应是置换反应;D项,该反应是分解反应。
5.B C元素化合价由0价升高到+2价,应该是失去电子,Si元素化合价由+4价降低到0价,应该是得到电子,A项错误;Na元素化合价由0价升高到+1价,失去电子,部分H元素化合价由+1价降低到0价,得到电子,箭头由反应物中失去电子元素的原子指向反应物中得到电子元素的原子,转移电子数也正确,B项正确;Cl2与NaI反应中,Cl元素化合价降低,Cl2得到电子,I元素化合价升高,NaI失去电子,C项错误;Cu元素化合价由0价升高到+2价,失去电子,部分S元素化合价由+6价降低到+4价,得到电子,箭头应该由Cu指向H2SO4中的S,D项错误。
名师点睛 (1)用双线桥法表示电子转移时,箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子,必须注明“得到”和“失去”及得到和失去的电子的数目;(2)用单线桥法表示电子转移时,用箭头标明电子转移方向,箭头由反应物失去电子元素的原子指向反应物得到电子元素的原子,不标“得到”或“失去”,只标电子转移的数目;(3)得到电子总数=失去电子总数=转移电子总数。
6.答案 (1)Al NaNO3
(2)
解析 (1)该反应中,Al元素化合价由0价升高至+3价,失电子,发生氧化反应;NaNO3中N元素化合价由+5价降低至0价,得电子,发生还原反应。(2)根据化合价变化可知,反应中每消耗10 mol Al转移30 mol电子,根据双线桥法的书写步骤书写即可。
能力提升练
1.D 置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,反应②不属于置换反应,A项错误;反应②中,HCl所含两种元素的化合价在反应过程中均保持不变,故HCl未发生还原反应,B项错误;反应①中,HCl中的H元素化合价降低,被还原,C项错误;反应②中,Cr2+被O2氧化生成Cr3+,导致溶液颜色由蓝变绿,D项正确。
2.C FeTiO3中Fe显+2价,O显-2价,根据化合物中各元素的化合价代数和为0得Ti显+4价,反应①中Cl的化合价由0价下降到-1价,被还原,C的化合价由0价升高到+2价,Fe的化合价由+2价升高到+3价,Cl2被还原,C、FeTiO3被氧化,A错误;反应①中生成6个CO,转移14个电子,B错误;钛的相对原子质量为48,等于两个镁原子的相对原子质量,所以反应前后反应②中氯化物的总质量保持不变,C正确;反应①中Ti的化合价没有发生变化,反应②中Ti的化合价发生变化,D错误。
3.B 反应①中Fe、S元素化合价改变,反应②中Fe、O元素化合价改变,反应①②均为氧化还原反应,故A正确;总反应的化学方程式为2H2S+O2 2H2O+2S↓,S元素化合价由-2价升高为0价,每处理1个H2S,转移2个电子,故B错误;根据题图及总反应可知,Fe3+在反应①中消耗,在反应②中生成,反应前后Fe3+浓度基本保持不变,故C正确;反应①H2S中S元素化合价由-2价升高为0价,H2S被氧化,故D正确。
4.A 等质量的钠分别在常温和加热条件下与足量氧气充分反应,钠元素的化合价均由0价升高为+1价,所以转移电子数相等,A项正确;氯气与氢气反应生成氯化氢,氯元素化合价由0价降低为-1价,氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,氯元素部分降低为-1价,部分升高为+1价,所以等质量的氯气分别与过量的氢气和过量的氢氧化钠溶液充分反应,转移电子数不相等,B项错误;用过氧化氢制取1 mol O2时转移2 mol电子,用高锰酸钾制取1 mol O2时转移4 mol电子,转移电子数不相等,C项错误;铁在氯气中燃烧,铁元素化合价由0价升高为+3价,铁在氧气中燃烧,铁元素部分由0价升高为+3价,部分由0价升高为+2价,所以等质量的铁分别在足量氯气和氧气中充分反应,转移电子数不相等,D项错误。
5.D 根据化学方程式中元素的化合价变化可知,反应①每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,生成3 mol Cl2转移6 mol电子;反应②每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,生成3 mol Cl2转移6 mol电子;反应③生成3 mol Cl2转移5 mol电子,所以制得相同质量的Cl2,三种方法中转移的电子数目之比为6∶6∶5,故选D。
6.答案
(1) (2)NA 5/8 (3)5∶2
解析 (1)根据反应的化学方程式可知,反应中Mn元素化合价从+7价降低到+2价,部分Cl元素化合价从-1价升高到0价,则用双线桥法表示该反应中电子转移的方向和数目为。
(2)由上述分析可知,该反应转移10 mol电子时生成5 mol Cl2,则生成0.5 mol Cl2时转移电子的物质的量是1 mol,数目为NA。由反应可知,16 mol HCl参加反应时,只有10 mol HCl发生氧化反应,故发生氧化反应的HCl占参加反应的HCl的5/8。
(3)由反应可知,有2 mol KMnO4参加反应时,KMnO4与浓盐酸的反应中转移10 mol电子,KMnO4分解制氧气的反应中转移4 mol电子,故转移电子数之比为5∶2。
12第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第2课时 氧化剂和还原剂
基础过关练
题组一 氧化还原反应相关概念的理解与计算
1.下列说法正确的是( )
A.氧化还原反应中氧化剂和还原剂一定是两种物质
B.氧化还原反应中氧化产物和还原产物一定是两种物质
C.做氧化剂的物质一定不能做还原剂
D.所含元素处于中间价态的物质,既可做氧化剂也可做还原剂
2.(教材习题改编)下列过程加入氧化剂才能实现的是 ( )
A.N→NH3 B.HNO3→NO
C.Cl-→Cl2 D.C→CO2
3.某教授课题组报道了以分级多孔结构的In2S3作为光辅助Li-CO2电池的正极材料的研究,转化中发生反应In++2CO2 In3++C2。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.属于氧化还原反应,反应中铟(In)元素被氧化
B.反应中CO2是氧化剂,C2是氧化产物
C.每消耗1个CO2分子,反应中转移电子的数目为2个
D.In+只有还原性,In3+只有氧化性
4.关于反应8NH3+6NO2 7N2+12H2O,下列说法不正确的是( )
A.该反应中NH3中N元素被氧化
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶4
C.设NA为阿伏加德罗常数的值,反应中每生成1.4 mol N2转移的电子数为4.8NA
D.NO2发生还原反应
题组二 氧化还原反应方程式的书写和配平
5.向氯化铵溶液中加入“84消毒液”发生的离子反应为ClO-+N N2↑+Cl-+H++H2O(未配平)。下列判断正确的是( )
A.该反应的还原剂是ClO-
B.氧化剂与还原剂的化学计量数之比为3∶2
C.N2为还原产物
D.每生成1个N2,转移3个电子
6.把碎纸片b补充到a中,可得到一个完整的离子方程式(未配平)。下列说法正确的是( )
A.反应物粒子是S、S、OH-
B.该反应可能在酸性条件下进行
C.氧化剂与还原剂的粒子个数之比为1∶2
D.3个S原子参加反应时,转移4个电子
7.回答下列问题:(1)配平氧化还原反应: Cu+ HNO3(稀) Cu(NO3)2+ NO↑+ H2O。
(2)+6价铬的毒性很强,具有一定的致癌作用,需要转化为低毒的Cr3+,再转化为不溶物除去,废水中含有的Cr2可以用绿矾(FeSO4·7H2O)除去。测得反应后的溶液中含Cr3+、Fe2+、Fe3+、H+等阳离子。写出该反应的离子方程式: 。
(3)写出反应Na2SO3+Cl2+H2O Na2SO4+HCl配平后对应的离子方程式: 。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第2课时 氧化剂和还原剂
基础过关练
1.D 在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂可以是同一种物质,如Cl2+H2O HCl+HClO,Cl2既是氧化剂又是还原剂,故A、C错误;氧化还原反应中氧化产物和还原产物可以是同一种物质,如有单质参加的化合反应,生成物既是氧化产物又是还原产物,故B错误;所含元素处于中间价态的物质,既可做氧化剂又可做还原剂,故D正确。
2.C N→NH3过程中没有元素化合价发生变化,不需要加入氧化剂,A项不符合题意;HNO3→NO过程中N元素的化合价降低,需加入还原剂,不需要加入氧化剂,B项不符合题意;Cl-→Cl2过程中Cl元素的化合价升高,需加入氧化剂才能实现,C项符合题意;C→CO2过程中没有元素化合价发生变化,不需要加入氧化剂,D项不符合题意。
3.A 反应过程中In元素化合价升高,被氧化,故A正确;C元素化合价从+4价降低为+3价,CO2是氧化剂,发生还原反应,C2是还原产物,故B错误;C元素化合价从+4价降低为+3价,每消耗1个CO2分子,反应中转移电子的数目为1个,故C错误;In+中In元素化合价为+1价,处于中间价态,既有氧化性也有还原性,故D错误。
4.B NH3中N元素化合价从-3价升高至0价,被氧化,A正确;NH3中N元素化合价升高,被氧化生成N2,NO2中N元素化合价降低,被还原生成N2,N2既是氧化产物又是还原产物,氧化产物与还原产物的物质的量之比为4∶3,B不正确;反应中每生成7 mol N2转移的电子数为24NA,所以每生成1.4 mol N2转移的电子数为4.8NA,C正确;NO2中N元素化合价降低,做氧化剂,发生还原反应,D正确。
5.B 根据化合价升降法可配平该离子反应为3ClO-+2N N2↑+3Cl-+2H++3H2O。根据反应中ClO- Cl-可知,ClO-是氧化剂,A项错误;N中N元素化合价升高,即N为还原剂,则该反应中氧化剂与还原剂的化学计量数之比为3∶2,B项正确;反应中N2是氧化产物,Cl-是还原产物,C项错误;结合元素化合价变化可知生成1个N2,应转移6个电子,D项错误。
6.D
反应物粒子是S、OH-,A错误;酸性条件下存在大量氢离子,不能发生此反应,B错误;反应3S+6OH- 2S2-+S+3H2O中,S单质中S元素化合价既升高又降低,则S单质既做还原剂又做氧化剂,由生成物中S2-和S的个数之比为2∶1,可知氧化剂与还原剂的粒子个数之比为2∶1,C错误;由反应的离子方程式可知,3个S原子参与反应时,转移4个电子,D正确。
7.答案 (1)3 8 3 2 4 (2)Cr2+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O (3)S+Cl2+H2O S+2H++2Cl-
解析 (1)反应中Cu元素化合价由0价升高为+2价,HNO3中部分N元素化合价由+5价降低至+2价,根据得失电子守恒、原子守恒得配平后化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。(2)由题意可知,在酸性环境下Cr2被还原为Cr3+,Fe2+被氧化为Fe3+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得该反应的离子方程式为Cr2+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O。(3)反应中S元素化合价由+4价升高为+6价,Cl元素化合价由0价降低为-1价,根据得失电子守恒可知Na2SO3、Cl2、Na2SO4、HCl的化学计量数分别为1、1、1、2,根据原子守恒可得H2O的化学计量数为1,则配平后的化学方程式为Na2SO3+Cl2+H2O Na2SO4+2HCl,离子方程式为S+Cl2+H2O S+2H++2Cl-。
方法点津 (1)书写氧化还原反应方程式时,要根据已知条件和元素化合价的变化确定反应物和生成物,配平要根据化合价升降总数相等,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
(2)配平离子方程式时要注意酸碱性环境,遵循得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒。
7(共39张PPT)
1.多角度认识氧化还原反应
第３节 氧化还原反应
知识点 1 认识氧化还原反应
必备知识 清单破
得氧失氧 化合价变化 电子转移
氧化 反应 物质得到氧的反应 所含某种或某些元素化合价升高的物质发生的反应 失去电子(或共用电子对偏离)的反应
还原 反应 物质失去氧的反应 所含某种或某些元素化合价降低的物质发生的反应 得到电子(或共用电子对偏向)的反应
举例 分析
结论 氧化反应和还原反应是同时发生的 2.氧化还原反应的特征和实质
(1)特征:有元素化合价发生变化。
(2)实质:电子转移(包括电子得失或共用电子对偏移)。
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
(1)置换反应一定是氧化还原反应,复分解反应一定不是氧化还原反应。
(2)有单质参加的化合反应是氧化还原反应;有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
思维建模
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法(详见定点2)
1.概念
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价降低的反应物。
(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价升高的反应物。
(3)氧化性:表示物质得电子能力强弱的性质。
(4)还原性:表示物质失电子能力强弱的性质。
(5)氧化产物:还原剂被氧化得到的产物,氧化产物具有氧化性。
(6)还原产物:氧化剂被还原得到的产物,还原产物具有还原性。
知识点 2 氧化还原反应的有关概念
物质类别 举例 常见还原产物
部分非 金属单质 Cl2 Cl-
O2 H2O
某些氧化物 MnO2 Mn2+
某些含氧酸 浓硫酸 SO2
HNO3 NO、NO2
元素处于高价 态的化合物 KMnO4 MnO2、Mn2+
2.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
(2)常见的还原剂
物质类别 举例 常见氧化产物
活泼的金属单质 Zn Zn2+
某些非金属单质 H2 H+
C CO2、CO
元素处于 低价态的 化合物 氧化物 CO CO2
SO2 SO3
酸 H2S S、SO2
HI I2
盐 S S
Fe2+ Fe3+
(3)既有氧化性又有还原性的物质
某物质所含元素处于中间价态时,该物质既具有氧化性,又具有还原性,一般情况下主要
表现其中一种性质。
元素处于 中间价态 的物质 Fe2+ SO2、S 、 H2SO3 H2O2
氧化产物 Fe3+ SO3、S 、 H2SO4 O2
还原产物 Fe S H2O、OH-
主要表现 的性质 还原性 还原性 氧化性
1.研究物质的性质
(1)根据物质所含元素化合价的升降趋势判断其所具有的性质,比如Na元素的化合价有升高
的趋势,在发生氧化还原反应时常做还原剂,具有还原性。
(2)物质氧化性或还原性强弱的比较(详见定点3)
2.实现物质转化与获得能量
(1)人们利用氧化还原反应实现物质的转化,例如金属的冶炼。
①金属置换法:适用于活泼金属从溶液中还原不活泼金属,如用铁从CuSO4溶液中置换出铜。
②电解法:适用于冶炼活泼金属,如Na、Mg、Al,一般通过电解熔融的氯化钠、氯化镁来冶
炼Na、Mg,电解熔融的氧化铝来冶炼Al。
③热还原法:适用于冶炼较不活泼金属,如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu,常用的还原剂有C、CO、H2
等。
知识点３ 氧化还原反应的应用
④热分解法:适用于冶炼Hg和Ag。
(2)人们利用氧化还原反应获得能量。例如人们利用可燃物作为还原剂,选择合适的氧化剂
与之发生氧化还原反应获得热能;人们还可以利用氧化还原反应获得电能,如生活中使用的
电池。
(3)利用氧化还原反应规律,丰富物质的转化、能量转化的途径,获取生产活动的更高社会效
益。
1.在氧化还原反应中,有一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原,这种说法正确吗 ( )
如反应Cl2+2NaOH NaClO+NaCl+H2O中,部分氯元素被氧化,部分氯元素被还原。
2.有单质参加或生成的反应一定属于氧化还原反应,这种说法正确吗 ( )
有单质参加或生成的反应不一定是氧化还原反应,如石墨转化为金刚石,没有元素
化合价的变化,不是氧化还原反应。
3.含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性,这种说法正确吗 ( )
元素处于最高价态时有氧化性,但不一定有强氧化性,如NaCl中Na+有氧化性,但其
不具有强氧化性。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
4.在反应中某元素由化合态变为游离态,该元素一定被还原,这种说法正确吗 ( )
该元素可能被氧化也可能被还原。
5.实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气的反应中,HCl只体现还原性,这种说法正确吗 ( )
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,体现了HCl的还原性和酸性。
6.1 mol Fe3+ 1 mol Fe的过程中得到3 mol电子,1 mol Cl2 2 mol Cl-的过程中得到2 mol
电子,所以氧化性:Fe3+>Cl2,这种说法正确吗 ( )
物质的氧化性强弱与得电子的数目无关,与得电子的能力有关;同理,还原性的强
弱与失电子的数目无关,与失电子的能力有关。
提示
提示
提示
1.“析”概念
关键能力 定点破
定点 1 氧化还原反应的概念剖析
2.“巧”记忆
氧化还原反应的概念可用“七字诀”记忆。
同理还有:降得还原叫氧化。
3.“用”步骤
(1)正确标出反应前后变价元素的化合价。
(2)先找化合价升高的元素,根据“升失氧化叫还原”找还原剂和相对应的氧化产物。
(3)再找对应的氧化剂和还原产物。
典例 煅烧硫酸亚铁的化学方程式为2FeSO4 SO2↑+Fe2O3+SO3↑,下列有关说法正确的是
( )
A.该分解反应过程中氧元素的化合价降低
B.FeSO4中铁元素被还原
C.SO2是氧化产物
D.该反应中FeSO4既是氧化剂,又是还原剂
思路点拨 解答本题的关键是正确标出化合价,然后根据“升失氧化叫还原”判断。
解析 该反应中氧元素的化合价不变,A错误;FeSO4生成Fe2O3时,Fe元素化合价由+2价升高
到+3价,被氧化,B错误;FeSO4生成SO2时,S元素化合价降低被还原,SO2为还原产物,C错误;Fe-
SO4既是氧化剂,又是还原剂,D正确。
答案 D
1.双线桥法
(1)基本步骤
定点 2 氧化还原反应中电子转移的表示方法
(2)注意事项
①箭头、箭尾必须对应化合价变化的同种元素的原子;
②必须注明“得到”或“失去”;
③得到电子总数=失去电子总数=转移电子总数。
如:
2.单线桥法
(1)基本步骤
(2)注意事项
①用箭头标明电子转移方向,箭头由反应物中失去电子元素的原子指向反应物中得到电子元
素的原子;
②不标“得到”或“失去”,只标电子转移的数目。
如: 2 a
1.根据氧化还原反应判断
一般而言,氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质
与弱还原性物质的方向进行。
氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
定点 3 物质氧化性、还原性强弱的比较
2.根据活动性顺序判断
(1)根据金属活动性顺序
(2)根据非金属活动性顺序
3.根据反应条件判断
不同的氧化剂(还原剂)与同一还原剂(氧化剂)反应时,反应条件要求越低,则对应的氧化
剂(还原剂)的氧化性(还原性)越强,反之越弱。例如:
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
4HCl+O2 2Cl2+2H2O
从反应条件可以看出氧化剂的氧化性:KMnO4>MnO2>O2。
4.根据反应的程度判断
(1)同一物质在相同条件下,被不同氧化剂氧化的程度越大,氧化剂的氧化性越强。如根据Fe+
S FeS、2Fe+3Cl2 2FeCl3可知,氧化性:Cl2>S。
(2)同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原的程度越大,还原剂的还原性越强。如根据
Cu(足量)+2Fe3+ Cu2++2Fe2+、3Zn(足量)+2Fe3+ 3Zn2++2Fe可知,还原性:Zn>Cu。
5.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)最高价态的元素只有氧化性,最低价态的元素只有还原性,处于中间价态的元素兼有氧化
性和还原性。
典例 已知反应:①Cl2+2FeCl2 2FeCl3
②2Mn2++5PbO2+4H+ 2Mn +5Pb2++2H2O
③2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
④2FeCl3+2KI 2FeCl2+I2+2KCl
下列叙述不正确的是 ( )
A.氧化性:PbO2>Mn >Cl2>FeCl3>I2
B.还原性:I->Cl->Fe2+
C.PbO2与浓盐酸共热可能发生反应:PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O
D.向FeI2溶液中通入过量Cl2,存在反应:3Cl2+2FeI2 2FeCl3+2I2
思路点拨 首先根据元素的化合价变化判断出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;然后
根据同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,还原剂的还原性大于还原产物分析判断;最
后根据氧化性、还原性的强弱判断反应能否发生。
解析 同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,由反应①得氧化性:Cl2>FeCl3,由反应②得
氧化性:PbO2>Mn ,由反应③得氧化性:Mn >Cl2,由反应④得氧化性:FeCl3>I2,所以氧化性:
PbO2>Mn >Cl2>FeCl3>I2,故A正确;同一反应中还原剂的还原性大于还原产物,由反应①得
还原性:Fe2+>Cl-,由反应④得还原性:I->Fe2+,所以还原性:I->Fe2+>Cl-,故B不正确;由于氧化性:
PbO2>Cl2,所以PbO2与浓盐酸共热可能发生反应:PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O,故C
正确;向FeI2溶液中通入过量Cl2,I-和Fe2+均被完全氧化,所以存在反应:3Cl2+2FeI2 2FeCl3+2
I2,故D正确。
答案 B
1.实验仪器:铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、陶土网、圆底烧瓶、分液漏斗(配双孔塞)、
导气管、集气瓶、烧杯。
2.实验试剂:氢氧化钠溶液、浓盐酸、二氧化锰、饱和食盐水、浓硫酸。
3.实验原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
4.制备装置
定点４ 氯气的实验室制法
5.净化方法:用饱和食盐水除去氯气中混有的HCl(上图中装置B),再用浓硫酸除去氯气中混有
的水蒸气(上图中装置C)。
6.收集方法:(1)氯气的密度比空气大,可以用向上排空气法收集(上图中装置D)。(2)氯气在饱
和食盐水中的溶解度小,可以用排饱和食盐水法收集。
7.尾气处理:用氢氧化钠溶液(上图中装置E)吸收尾气,以防污染空气。
8.验满
方法1:将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的集气瓶口,观察到试纸立即变蓝,则证明已集
满。
方法2:将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的集气瓶口,观察到试纸先变红后褪色,则证明已集
满。
9.实验室制氯气的注意事项
①稀盐酸与MnO2不反应,制取氯气时必须选用浓盐酸;加热温度不宜过高,以减少氯化氢的挥
发。
②为了便于控制反应速率,一般应选用分液漏斗,而不用长颈漏斗。
③尾气处理时,不能用澄清石灰水吸收氯气,因为澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少,吸收不完
全。
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。
典例 某研究性学习小组的同学设计了用二氧化锰与浓盐酸反应制取纯净干燥的氯气的实
验,其实验装置如图:
(1)装置连接完成后必须进行的操作是 ,指出装置中的一处错误: 。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为 ,如果将过量的二氧
化锰与含14.6 g HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于7.1 g,其主要的原因
有 、 。
(3)B中盛放的液体是 ,装置C的作用是 。
(4)L的作用是 ,
装置E中发生反应的离子方程式为 。
(5)为了提高浓盐酸的利用率,可以使用KMnO4固体在常温下与浓盐酸反应,得到的氧化产物
和还原产物与浓盐酸和MnO2反应得到的相同,该反应的离子方程式为
。
思路点拨 一套完整的气体制备与性质检验实验装置,一般应包含以下四部分:
解析 (1)连接好仪器,应先检查装置的气密性,防止气体泄漏;装置D用于收集氯气,氯气密度
比空气大,应用向上排空气法,即“长进短出”。
(2)装置A用于制取氯气,其反应为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,浓盐酸变为稀盐
酸该反应停止。
(3)装置B中为饱和食盐水,用于除去氯气中含有的HCl气体;装置C中为浓硫酸,干燥氯气。
(4)L可以平衡圆底烧瓶和分液漏斗中的气压,使分液漏斗中的液体顺利滴下;装置E为尾气处
理装置,吸收多余的氯气,防止污染空气,发生反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2
O。
(5)根据题意,KMnO4固体与浓盐酸反应的离子方程式为2Mn +10Cl-+16H+ 5Cl2↑+2Mn
2++8H2O。
答案 (1)检查装置的气密性 装置D中的导管不对,左侧应为长导管,右侧应为短导管
(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 浓盐酸变稀,不能继续反应 HCl挥发
(3)饱和食盐水 干燥氯气
(4)平衡气压,便于浓盐酸顺利滴下 Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(5)2Mn +10Cl-+16H+ 5Cl2↑+2Mn2++8H2O
1.配平依据
(1)得失电子守恒:氧化剂得到电子总数和还原剂失去电子总数相等;氧化剂中所含元素化合
价降低总数和还原剂中所含元素化合价升高总数相等。
(2)原子守恒:反应前后各元素的原子种类和数目不变。
(3)电荷守恒:在氧化还原反应的离子方程式中,反应前各离子所带电荷代数和等于反应后各
离子所带电荷代数和。
2.配平步骤
以C和浓HNO3在加热条件下反应生成NO2(气体)、CO2和H2O为例。
①标价态:写出反应物和生成物的化学式,标出发生氧化反应和还原反应的元素的化合价。
+H O3(浓)—— O2↑+ O2↑+H2O
定点５ 氧化还原反应方程式的书写与配平
②列变化:标出反应前后元素化合价的变化。
③求总数:依据得失电子守恒,使化合价升高和降低的总数相等。
④配化学计量数:用观察法确定其他物质的化学计量数。
C+4HNO3(浓)——4NO2↑+CO2↑+2H2O
⑤查守恒:原子个数是否相等,得失电子数是否相等,配平后,把单线改成等号,标注反应条件。
(离子方程式还要检查电荷是否守恒)
C+4HNO3(浓) 4NO2↑+CO2↑+2H2O
典例 现取一定量硫酸酸化的硫酸锰(MnSO4)溶液,向其中依次加入下列试剂,对应的现象如
表所示:
试剂 少量铋酸钠 过量的双氧水 适量KI-淀粉溶液
实验现象 溶液呈紫红色 紫红色消失,产生气泡 溶液变成蓝色
已知:①金属元素铋(Bi)价态为+3价时较稳定,Bi3+无色;
②铋酸钠(NaBiO3)为浅黄色固体,难溶于水;
③淀粉溶液遇到I2变成蓝色。
(1)由上述现象可得NaBiO3、H2O2、Mn 、I2的氧化性由强到弱的顺序为 。
(2)请写出NaBiO3与硫酸锰溶液在酸性条件下反应的离子方程式:
。
(3)硫酸酸化的NaBiO3溶液和H2O2反应产生氧气,请将反应的化学方程式补充完整:
NaBiO3+ H2O2+ H2SO4 Na2SO4+ Bi2(SO4)3+ O2↑+ 。
思路点拨 找出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,再根据得失电子守恒和原子守恒配
平化学方程式。
解析 (1)将少量铋酸钠(NaBiO3)加入硫酸酸化的硫酸锰(MnSO4)溶液中,溶液呈紫红色,表明
NaBiO3(氧化剂)与MnSO4(还原剂)反应生成Mn (氧化产物),故氧化性NaBiO3>Mn ;加入
过量的双氧水,溶液的紫红色消失并产生气泡(O2),说明Mn (氧化剂)与H2O2(还原剂)反应生
成氧气,故氧化性Mn >H2O2;加入适量KI-淀粉溶液,溶液变成蓝色,说明H2O2(氧化剂)与KI
(还原剂)反应生成I2(氧化产物),故氧化性H2O2>I2;综上,氧化性由强到弱的顺序为NaBiO3、Mn
、H2O2、I2。
(2)NaBiO3与硫酸锰溶液在酸性条件下发生氧化还原反应,NaBiO3把Mn2+氧化为Mn 而自身
被还原为Bi3+,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得离子方程式为2Mn2++5NaBiO3+
14H+ 2Mn +5Bi3++5Na++7H2O。
(3)反应中Bi元素的化合价由+5价降低为+3价,H2O2中O元素的化合价由-1价升高为0价,由得
失电子守恒可知,NaBiO3、Bi2(SO4)3的化学计量数分别为2、1,H2O2、O2的化学计量数分别为
2、2;再根据原子守恒配平化学方程式为2NaBiO3+2H2O2+4H2SO4 Na2SO4+Bi2(SO4)3+2O2
↑+6H2O。
答案 (1)NaBiO3、Mn 、H2O2、I2
(2)2Mn2++5NaBiO3+14H+ 2Mn +5Bi3++5Na++7H2O
(3)2 2 4 1 1 2 6 H2O第2章 元素与物质世界
题型整合练 结合情境信息书写离子方程式或化学方程式
题型1 复分解反应型离子方程式的书写
1.向盛有稀盐酸和氯化铜混合溶液的烧杯中逐滴滴加一定浓度的氢氧化钠稀溶液,生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液体积的变化关系如图,下列有关说法不正确的是( )
A.O~a段混合溶液存在H+与OH-的反应
B.a~b段反应的离子方程式为Cu2++2OH- Cu(OH)2↓
C.b点处烧杯内溶液不显酸性
D.b~c段沉淀质量不变,则烧杯内溶液的溶质只有NaCl
2.硫酸铅难溶于水,也难溶于硝酸,可溶于醋酸铵溶液中,形成无色的溶液,其化学方程式是PbSO4+2CH3COONH4 (CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4,该反应为复分解反应。当(CH3COO)2Pb(醋酸铅)溶液中通入H2S时,有黑色沉淀PbS和难电离的CH3COOH生成,表示这个反应的化学用语正确的是( )
A.(CH3COO)2Pb+H2S PbS↓+2CH3COOH
B.Pb2++H2S PbS↓+2H+
C.Pb2++2CH3COO-+H2S PbS↓+2CH3COOH
D.Pb2++2CH3COO-+2H++S2- PbS↓+2CH3COOH
3.(不定项)标准状况下,将V L CO2气体通入2 L NaOH溶液中,在所得溶液中逐滴加入0.5 mol·L-1稀硫酸至过量,产生的气体与消耗稀硫酸的体积关系如图所示(忽略CO2的溶解)。下列说法正确的是 ( )
A.标准状况下V=44.8
B.O到a点过程中发生反应先后顺序为C+H+ HC、OH-+H+ H2O
C.a点溶液中所含溶质的化学式为NaHCO3
D.NaOH溶液的物质的量浓度为2.5 mol·L-1
题型2 氧化还原反应型离子方程式或化学方程式的书写
4.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2)催化氧化的离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4S+4H+,实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是 ( )
A.该反应消耗1个O2分子转移4个电子
B.反应Ⅱ中Fe3+为氧化剂
C.过程Ⅲ发生的氧化还原反应为Fe2++2NO Fe(NO)2+
D.反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O
5.(经典题)按要求回答下列问题。
(1)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。该反应的离子方程式为 。
(2)工业上从海水中提取单质溴可采用如下方法:
①向海水中通入Cl2将海水中Br-氧化为Br2,其离子方程式为 。
②向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出,用纯碱溶液吸收,除生成NaBr、NaBrO3外,还有无色无味的气体生成,其化学方程式为 。
③将②所得溶液用H2SO4酸化,使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴,再用有机溶剂提取溴后,还可得到副产品Na2SO4,这一过程可用化学方程式表示为 。
6.回答下列问题:
(1)实验室常用来检验Cl-的药品是 。
(2)将反应温度控制在70 ℃时,Cl2通入NaOH溶液中可以得到NaClO3、NaCl和水,反应的化学方程式为 。
(3)在一定条件下,把氯气通入NaOH溶液中,生成物中含有NaCl、NaClO、NaClO3三种含氯化合物,其中ClO-、Cl两种离子的物质的量与反应时间(t)的关系曲线如图所示。在0~t2 s 内,Cl2与NaOH反应的离子方程式为 。
7.按要求书写化学方程式或离子方程式。
(1)以NaIO3为原料制备I2的方法是:先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3,生成碘化物;再向混合溶液中加入NaIO3溶液,反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为 。
(2)①Cl2O为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为 。
②ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,溢出大量气泡,得到ClO2溶液。上述过程中,产生“气泡”的化学方程式为 。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
题型整合练 结合情境信息书写离子方程式或化学方程式
1.D
归纳总结 酸和盐的混合溶液中,加入碱溶液时,先发生酸碱中和反应,再发生盐和碱的反应;同理碱和盐的溶液中,加入酸溶液,先发生酸碱中和反应,再发生盐和酸的反应。
2.A PbSO4+2CH3COONH4 (CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4是复分解反应,复分解反应发生的条件是有沉淀、气体、难电离的物质(如水)生成,由此可推知生成的(CH3COO)2Pb难电离,书写离子方程式时应写成化学式形式,书写离子方程式时H2S不能拆开,PbS为沉淀、CH3COOH难电离,书写离子方程式时也不能拆开,故A正确。
3.AD 根据题图可知,未产生气体消耗的硫酸比产生气体消耗的硫酸多,所以通入CO2后所得溶液中的溶质为氢氧化钠和碳酸钠,氢氧化钠消耗1 L稀硫酸,碳酸钠转化成CO2消耗4 L稀硫酸;碳酸钠转化成CO2消耗硫酸的物质的量为(0.5×4) mol=2 mol,根据H2SO4~Na2CO3~CO2可得,V(CO2)=(2×22.4) L=44.8 L,故A正确;O到a点过程中发生反应先后顺序为OH-+H+ H2O、C+H+ HC,故B错误;a点溶液中所含溶质的化学式为NaHCO3、Na2SO4,故C错误;消耗2.5 mol H2SO4时,溶液中溶质为Na2SO4,根据2NaOH~Na2CO3~H2SO4~Na2SO4,n(NaOH)=2×2.5 mol=5 mol,NaOH溶液的物质的量浓度为=2.5 mol·L-1,故D正确。
4.C O2中O元素的化合价由0价下降到-2价,该反应消耗1个O2分子转移4个电子,A正确;反应Ⅱ中Fe3+由+3价变为+2价,化合价降低,所以反应Ⅱ中Fe3+为氧化剂,B正确;过程Ⅲ发生的反应为Fe2++2NO Fe(NO)2+,该反应不是氧化还原反应,C错误;由题图知,反应ⅠFe(NO)2+中Fe元素的化合价由+2价升高为+3价,O2中O元素的化合价由0价下降到-2价,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,D正确。
5.答案 (1)①+6价 强氧化性 ②4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑ (2)①Cl2+2Br- 2Cl-+Br2 ②3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2 ③5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Br2+3Na2SO4+3H2O
解析 (1)①K2FeO4中K、O分别为+1价和-2价,结合化合物中各元素化合价代数和为0,可知Fe元素为+6价。K2FeO4中铁元素处于高价态,具有强氧化性。
②结合题中信息,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可写出该反应的离子方程式为4Fe+10H2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑。
(2)①Cl2将Br-氧化为Br2,离子方程式为Cl2+2Br- Br2+2Cl-。②Br2用Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3和无色无味气体,根据原子守恒可推断无色无味气体为CO2,该反应的化学方程式为3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2。③根据题中信息可知NaBr、NaBrO3和H2SO4反应可生成Br2和Na2SO4,该反应的化学方程式为5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Br2+3Na2SO4+3H2O。
6.答案 (1)AgNO3溶液和稀HNO3 (2)3Cl2+6NaOH NaClO3+5NaCl+3H2O (3)5Cl2+10OH- 2ClO-+Cl+7Cl-+5H2O
解析 (1)氯离子和银离子反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,故实验室常用来检验Cl-的药品是AgNO3溶液和稀HNO3。(2)在70 ℃时,Cl2通入NaOH溶液中可以得到NaClO3、NaCl和水,根据得失电子守恒和原子守恒可知,化学方程式为3Cl2+6NaOH NaClO3+5NaCl+3H2O。(3)在0~t2 s内,Cl2与NaOH反应生成ClO-、Cl的物质的量分别为2 mol、1 mol,故Cl2共失去电子2 mol+1 mol×5=7 mol,根据得失电子守恒可知,应生成7 mol Cl-,所以离子方程式为5Cl2+10OH- 2ClO-+Cl+7Cl-+5H2O。
7.答案 (1)2I I2+5S+3H++H2O (2)①2Cl2+HgO HgCl2+Cl2O ②NaHCO3+NaHSO4 Na2SO4+H2O+CO2↑
解析 (1)结合题给信息:第一步为I I-+3S+3H+,第二步为6H++5I-+I 3I2+3H2O,总反应为2I I2+H2O+3H++5S。(2)①Cl2发生歧化反应生成Cl2O和Cl-,则HgO和Cl2反应的化学方程式为2Cl2+HgO HgCl2+Cl2O;②由题意知ClO2易溶于水,可知产生的“气泡”成分为CO2,即NaHCO3与NaHSO4反应的化学方程式为NaHCO3+NaHSO4 Na2SO4+H2O+CO2↑。
9第2章 元素与物质世界
微项目 科学使用含氯消毒剂
基础过关练
题组一 消毒剂的种类及消毒原理
1.下列有关说法错误的是( )
A.HClO不稳定,见光易分解,通常以次氯酸盐作为漂白剂的主要成分
B.医用酒精中乙醇可使细菌的蛋白质变性
C.漂白粉性质稳定,可以敞口放置
D.医用过氧化氢溶液应放置于遮光阴凉处保存
2.消毒剂在生产生活中有极其重要的作用,开发具有广谱、高效、低毒性的消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、ClO2(还原产物为Cl-)、O3(1 mol O3转化为1 mol O2和1 mol H2O)等物质常被用作消毒剂。等物质的量的上述物质消毒效率最高的是 (填字母)。
A.Cl2 B.ClO2 C.O3
(2)H2O2有时可作为采矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。消除采矿业废液中的氰化物(如KCN):KCN+H2O+H2O2 A+NH3↑,则生成物A的化学式为 ;H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是 。
(3)某净水丸为水消毒剂。在水中,外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸;几分钟后,内层物质Na2SO3溶出,可将水中的多余次氯酸除去。
①简述净水丸的消毒原理:
。
②亚硫酸钠将水中多余次氯酸除去的离子方程式为 。
(4)84消毒液与适量硫酸混合使用可增强消毒能力, (填“能”或“不能”)用浓盐酸代替硫酸,用离子方程式说明原因: 。
题组二 84消毒液的制备及其性质
3.某同学为研究84消毒液的性质,购买了一瓶84消毒液,部分包装说明如下:
主要成分:NaClO
溶质质量分数:14.9%
规格:500 mL
密度:1.1 g·cm-3
使用方法:稀释至100倍后使用
注意事项:密封保存
根据以上信息和相关知识判断,下列说法不正确的是( )
A.该消毒液能杀菌消毒是利用了HClO的强氧化性
B.该84消毒液中的NaClO的物质的量浓度为2.2 mol·L-1
C.该84消毒液需密封保存是因为能吸收空气中的O2而变质
D.向紫色石蕊溶液中滴加少量该消毒液,溶液最终褪色
4.84消毒液是一种常见的含氯消毒剂。如图为某品牌84消毒液的说明书中的部分内容。
产品特点 本品是以次氯酸钠为主要成分的液体消毒剂。可杀灭肠道致病菌、化脓性球菌、致病性酵母菌,并能灭活病毒。 注意事项 1.本品易使有色衣物脱色,禁止用于丝、毛、麻织物的消毒。 2.不得将本品与酸性产品(如洁厕类清洁产品)同时使用。 3.置于避光、阴凉处保存。 4.外用消毒剂,须稀释后使用,勿口服。
(1)84消毒液的主要成分为 (用化学式表示)。
(2)常温下,将氯气通入NaOH溶液中可制得84消毒液的主要成分,写出反应的离子方程式: 。
(3)某同学研究84消毒液的漂白性,实验如下。
资料:84消毒液中含氯微粒主要有ClO-、Cl-、HClO;相同浓度时,HClO的氧化性强于ClO-;ORP是反映水溶液中所有物质表现出来的氧化—还原性,ORP值越大,氧化性越强。
Ⅰ.向2 mL 84消毒液中加入2 mL水后,放入红色纸片,观察到纸片慢慢褪色。
Ⅱ.向2 mL 84消毒液中加入2 mL白醋后,放入红色纸片,观察到纸片迅速褪色。
Ⅲ.测得84消毒液在不同温度时ORP随时间的变化曲线如图所示。
①已知白醋显酸性,不具有漂白性。实验Ⅰ、Ⅱ现象不同的原因是 。
②实验表明,向84消毒液中加入较多稀硫酸时会产生氯气,生成氯气的离子方程式是 。
③由实验Ⅲ可得出的结论是 。ORP值不同的原因可能是 。
(4)针对不同物品的消毒,84消毒液需要稀释到不同的浓度来使用。取含次氯酸钠14.9 g·L-1的84消毒液1 mL,加水稀释至100 mL,则稀释后的溶液中次氯酸钠的物质的量浓度为 mol L-1。
5.84消毒液是常用消毒剂,有效成分为NaClO,某化学小组在实验室制备84消毒液并探究其相关性质。回答下列问题:
(1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器名称是 ,装置甲中反应的离子方程式为 。
(2)装置丙中淀粉-KI试纸变蓝,发生反应的化学方程式为 。
(3)装置丁制备NaClO的反应中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1,若要制取1 mol NaClO,理论上反应中转移电子的物质的量为 。
(4)装置戊的作用是 。
(5)为了进一步研究消毒液的性质,兴趣小组同学向盛有2 mL 84消毒液的试管中逐滴加入10%的H2O2溶液,发现有大量的气泡产生,对此作出以下猜想。
猜想1:H2O2与消毒液发生反应产生氧气。
猜想2:……
①若猜想1正确,反应的化学方程式为 ;猜想2可能为 。
②为了验证猜想,某探究小组设计用如图装置进行实验。操作如下:在相同条件下,用注射器取等量的H2O2溶液,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,若观察到 ,则证明猜想1正确。
能力提升练
题组 含氯消毒剂的制备及性质探究
1.84消毒液可用于消毒和漂白,下列实验现象的分析不正确的是( )
实验操作 实验现象
① 混合后溶液的pH=9.9,短时间内未褪色,一段时间后蓝色褪去
② 混合后溶液pH=5.0,蓝色迅速褪去,无气体产生
③ 混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
A.对比实验①和②,②中蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+ HClO
B.实验③中产生的气体是Cl2,由HClO分解得到:2HClO H2O+Cl2↑
C.对比实验②和③,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性
D.加酸可以提高84消毒液的漂白效果,但需要调控到合适的pH才能安全使用
2.次氯酸(HClO)消毒液适用于对环境等消毒。如图所示,在装置D中先制得Cl2O气体,装置E中得到次氯酸。已知:Cl2O气体在45 ℃以上会发生分解,与水反应会生成HClO(假设各装置试剂均足量)。
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 。
(2)在装置D中,需用干燥纯净的Cl2与潮湿的碳酸钠反应制备Cl2O,为获得干燥纯净的Cl2,装置B、C中应分别盛放 、 。
(3)D中反应在生成Cl2O的同时还生成NaCl和NaHCO3,则发生反应的化学方程式为 (不考虑水与Cl2O的反应);装置E中发生反应的化学方程式为 。
(4)实验时,需持续通入干燥空气的作用是 。
3.二氧化氯(ClO2)具有强氧化性,常用于饮用水的消毒,在处理水时自身被还原为Cl-。某实验小组利用如图装置制备、收集ClO2并验证其化学性质,制备时反应的化学方程式为2KClO3+2H2C2O4 K2C2O4+2ClO2↑+2CO2↑+2H2O。请回答下列问题:
(1)装置Ⅰ中仪器a的名称为 。
(2)同学们查找资料发现:
①ClO2在NaClO2溶液中的溶解度较小;
②CO2与NaClO2溶液发生反应: H2O+ CO2+ Cl HC+ ClO2↑+ Cl-(请配平该离子方程式)。
(3)装置Ⅱ和Ⅲ中均盛有饱和NaClO2溶液,请指出它们的作用。装置Ⅱ: ,装置Ⅲ: 。
(4)装置V中盛有淀粉碘化钾溶液,实验时观察到的现象为 。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
微项目 科学使用含氯消毒剂
基础过关练
1.C 通常次氯酸盐比HClO稳定,故A正确;医用酒精中乙醇可以使细菌的蛋白质变性,故B正确;以次氯酸钙为有效成分的漂白粉与二氧化碳、水反应生成次氯酸,次氯酸不稳定,见光或受热易分解,所以需要避光并置于阴凉处密封保存,故C错误;过氧化氢受热易分解,应置于遮光阴凉处保存,故D正确。
2.答案 (1)B (2)KHCO3 H2O2的还原产物是H2O,没有污染 (3)①外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能杀菌消毒 ②S+HClO S+Cl-+H+ (4)不能 2H++Cl-+ClO- Cl2↑+H2O
解析 (1)1 mol Cl2(Cl2→Cl-)、ClO2(ClO2→Cl-)、O3反应时,转移电子的物质的量依次为2 mol、5 mol、2 mol,等物质的量的上述物质反应时,ClO2得到的电子数最多,消毒效率最高。
(2)根据原子守恒可知反应KCN+H2O2+H2O A+NH3↑中的A为KHCO3。在反应中,H2O2是氧化剂,其还原产物是H2O,没有污染。
(3)①外层物质Cl2Na(NCO)3先与水反应,生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,能杀菌消毒。②亚硫酸钠具有还原性,亚硫酸钠把次氯酸还原为氯离子,S被氧化为S,反应的离子方程式为S+HClO S+Cl-+H+。
(4)次氯酸钠会和浓盐酸反应生成有毒气体氯气,反应的离子方程式为2H++Cl-+ClO- Cl2↑+H2O,所以不能用浓盐酸代替硫酸。
3.C 84消毒液能杀菌消毒,是由于使用时消毒液的主要成分NaClO与CO2、H2O反应生成了HClO,HClO具有强氧化性,能杀菌消毒,故A正确;题述84消毒液中NaClO的物质的量浓度为 mol·L-1=2.2 mol·L-1,故B正确;NaClO与空气中的CO2、H2O反应可生成HClO,HClO见光易分解,因此84消毒液保存时不能敞口放置,需要密封保存,故C不正确;84消毒液中含有NaClO,NaClO具有氧化性,所以向紫色石蕊溶液中滴加该消毒液,溶液最终褪色,故D正确。
4.答案 (1)NaClO
(2)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O
(3)①醋酸和ClO-反应生成HClO,实验Ⅱ中HClO浓度大于实验Ⅰ中HClO浓度,实验Ⅱ中溶液的氧化性更强 ②ClO-+Cl-+2H+ H2O+Cl2↑ ③ORP值与温度有关,其他条件相同时温度越高,ORP值越低 较高温度下次氯酸分解,溶液中次氯酸浓度减小,氧化性减弱 (4)0.002
解析 (1)84消毒液的主要成分为NaClO。
(2)常温下,将氯气通入NaOH溶液中,反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,其离子方程式为Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O。
(3)①白醋中含有醋酸,醋酸的酸性强于HClO,醋酸可与ClO-反应生成HClO,根据相同浓度时,HClO的氧化性强于ClO-,实验Ⅱ中HClO浓度大于实验Ⅰ中HClO浓度,实验Ⅱ中溶液的氧化性更强,因此实验Ⅰ、Ⅱ现象不同。②实验表明,向84消毒液中加入较多稀硫酸时会产生氯气,即ClO-、Cl-和H+反应生成氯气,反应的离子方程式是ClO-+Cl-+2H+ H2O+Cl2↑。③根据题图中信息可知,ORP值与温度有关,其他条件相同时温度越高,ORP值下降得越快,ORP值不同的原因是次氯酸受热分解生成HCl和O2,导致溶液中HClO浓度减小,氧化性减弱。
(4)取含次氯酸钠14.9 g·L-1的84消毒液1 mL,则1 mL 84消毒液含有次氯酸钠的质量为14.9 g·L-1×0.001 L=0.014 9 g,加水稀释至100 mL,则稀释后的溶液中次氯酸钠的物质的量浓度为=0.002 mol·L-1。
5.答案 (1)分液漏斗 2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O (2)Cl2+2KI I2+2KCl (3)1 mol (4)尾气处理,防止污染空气 (5)①NaClO+H2O2 O2↑+NaCl+H2O 84消毒液催化H2O2分解,生成了氧气 ②H2O2与84消毒液反应产生的气体的体积是二氧化锰催化H2O2分解产生的气体体积的2倍
解析 (1)装置甲中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗;根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得装置甲中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)装置丙中淀粉-KI试纸变蓝,说明氯气与KI发生反应生成I2,化学方程式为Cl2+2KI I2+2KCl。(3)装置丁中制备NaClO的反应为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶1,即生成Cl-与ClO-的物质的量之比为1∶1,若要制取1 mol NaClO,理论上反应中转移电子的物质的量为1 mol。(4)装置戊的作用是尾气处理,吸收多余的氯气,防止污染空气。(5)①若猜想1正确,根据题意、原子守恒和得失电子守恒可知,反应的化学方程式为NaClO+H2O2 O2↑+NaCl+H2O;猜想2可能为84消毒液催化H2O2分解,生成了氧气。②根据题给装置图可知,通过测量产生气体的体积验证猜想,根据得失电子守恒可得,猜想1有关系式:H2O2~O2,猜想2有关系式:2H2O2~O2,所以在相同条件下,用注射器取等量的H2O2溶液,分别加入盛有足量84消毒液和二氧化锰的锥形瓶中,做对照实验,若观察到H2O2与84消毒液反应产生的气体的体积是二氧化锰催化H2O2分解产生的气体体积的2倍,则证明猜想1正确。
能力提升练
1.B 84消毒液的有效成分为NaClO,溶液显碱性,实验①中,一段时间后蓝色褪去的原因是NaClO与CO2、H2O反应生成了HClO,实验②中,蓝色迅速褪去的原因是发生了反应ClO-+H+ HClO,故A正确;实验③中,84消毒液中加入浓度较大的稀硫酸,混合后溶液pH=3.2,蓝色迅速褪去,并产生大量气体,该气体可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,说明生成了氯气,发生的反应为Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,故B错误;对比实验②和③,酸溶液浓度大小会影响反应过程,溶液的pH可能会影响ClO-的氧化性或Cl-的还原性,故C正确;加酸可以提高84消毒液的漂白效果,但酸的浓度较大时会有氯气生成,需要调控到合适的pH才能安全使用,故D正确。
2.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)饱和氯化钠溶液 浓硫酸 (3)2Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O Cl2O+H2O 2HClO (4)把D中生成的Cl2O赶入E试管中;通过气流降低温度,防止Cl2O分解
解析 (1)用MnO2与浓盐酸反应制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)此法制备的氯气里面有氯化氢和水蒸气杂质,需要依次通过饱和氯化钠溶液和浓硫酸除去。(3)D的试管中盛放的是潮湿的碳酸钠,反应在生成Cl2O的同时还生成NaCl和NaHCO3,根据原子守恒可知还有水参加反应,根据得失电子守恒、原子守恒可得反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O;装置E中Cl2O和水反应生成次氯酸,反应为Cl2O+H2O 2HClO。(4)已知Cl2O气体在45 ℃以上会发生分解,与水反应会生成HClO,通入干燥的空气可以将Cl2O赶入E中,同时流动的空气也可以起到降温作用,防止Cl2O分解。
3.答案 (1)圆底烧瓶 (2)2 4 5 4 4 1
(3)除去ClO2中的CO2 排液法收集ClO2气体 (4)溶液由无色变为蓝色
解析 (1)仪器a为圆底烧瓶。(2)根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为2H2O+4CO2+5Cl 4HC+4ClO2↑+Cl-。(3)由信息可知CO2与NaClO2溶液反应生成ClO2,而ClO2难溶于NaClO2溶液;制得的ClO2应先除杂后收集,观察装置Ⅱ与Ⅲ导气管的连接方式,可知装置Ⅱ作用为除去ClO2中的CO2,装置Ⅲ的作用为排饱和NaClO2溶液法收集ClO2气体。(4)ClO2将碘化钾氧化为I2,自身被还原为Cl-,故观察到装置V中溶液由无色变为蓝色。
16第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第3课时 氧化还原反应的应用
基础过关练
题组一 氧化性、还原性强弱的比较
1.根据反应:O2+2H2S 2S↓+2H2O,Na2S+I2 2NaI+S,4NaI+O2+2H2SO4 2I2+2Na2SO4+2H2O,判断下列物质的氧化性由强到弱的顺序正确的是( )
A.O2>I2>S B.H2S>NaI>H2O
C.S>I2>O2 D.H2O>NaI>H2S
2.已知反应:①H2SO3+I2+H2O 2HI+H2SO4,②2FeCl3+2HI 2FeCl2+2HCl+I2,③3FeCl2+4HNO3(稀) 2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3。下列说法正确的是( )
A.还原性:H2SO3>I->Fe2+>NO
B.还原性:NO>Fe2+>H2SO3>I-
C.还原性:H2SO3>Fe2+>I->NO
D.还原性:NO>Fe2+>I->H2SO3
3.(经典题)已知:①2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;②Cl2+2FeCl2 2FeCl3;③2KI+2FeCl3 2KCl+I2+2FeCl2。下列说法正确的是( )
A.氧化性:Mn>Fe3+>Cl2
B.还原性:Cl->I->Fe2+
C.Fe3+只有氧化性,Fe2+只有还原性
D.由信息推测:反应Cl2+2I- 2Cl-+I2可以进行
4.已知在酸性溶液中,Co2O3的还原产物是Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列叙述中,正确的是( )
A.Co2O3在酸性溶液中易被氧化成Co2+
B.Cl2通入FeI2溶液中,可发生反应3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3
C.FeCl3溶液能将KI溶液中的I-氧化
D.I2具有较强的氧化性,可以将Co2+氧化成Co2O3
5.为了探究Fe3+、Fe2+、Cu2+、Ag+的氧化性强弱,设计实验如图所示。请回答下列问题:
(1)写出AgNO3的电离方程式: 。
(2)补全实验Ⅰ、Ⅱ的现象或结论。
实验编号 实验现象 实验结论
Ⅰ ① 氧化性:Cu2+>Fe2+
Ⅱ 溶液变成蓝色 ②
Ⅲ 铜丝溶解 氧化性:Fe3+>Cu2+
③写出实验Ⅱ中发生反应的离子方程式: 。
④写出实验Ⅲ中发生反应的离子方程式: 。
(3)Fe、Cu、CuSO4溶液、AgNO3溶液均能导电,CuSO4溶液、AgNO3溶液能导电的原因是 。
(4)实验Ⅱ中的AgNO3完全反应后,抽出铜丝,洗净后干燥、称重,发现铜丝比反应前增重0.152 g,则反应生成Ag的质量为 g。
题组二 金属的冶炼
6.下列冶炼金属的方法属于热还原法的是( )
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.WO3+3H2 W+3H2O
C.Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
D.2Ag2O 4Ag+O2↑
7.工业上冶炼锡的其中一步反应原理为2SnO2+3C 2Sn+aM↑+CO2↑。下列说法错误的是( )
A.该反应中SnO2被还原
B.a的值为3
C.该反应中有两种氧化产物
D.每生成1个CO2,转移的电子数为8
8.在《天工开物》中,记载有火法炼锌工艺。该工艺涉及反应的化学方程式为ZnCO3+2C Zn+3CO↑。下列说法正确的是( )
A.该反应为置换反应
B.在该反应中还原产物为Zn
C.该反应中生成1 mol金属锌时,转移2 mol电子
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1
题组三 氯气的实验室制法
9.已知KMnO4与浓盐酸在常温下能反应产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并与金属反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是( )
A.①和③ B.②和④ C.②和③ D.②、③和④
10.实验室制备氯气的方法有多种,下列说法错误的是( )
A.KClO3与浓盐酸反应制备Cl2时,HCl既表现酸性又表现还原性
B.Ca(ClO)2与浓盐酸反应制备Cl2时,Cl2既是氧化产物又是还原产物
C.KMnO4、Ca(ClO)2分别与浓盐酸反应,产生等量Cl2时转移电子数也相同
D.MnO2与浓盐酸反应制备Cl2需要加热,而KMnO4和浓盐酸反应制备Cl2无需加热,可得出氧化性:KMnO4>MnO2>Cl2
11.某化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰反应制取并收集两瓶干燥、纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气,设计了如下装置:
(1)写出装置Ⅰ烧瓶中发生反应的化学方程式: 。
(2)装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和氯化钠溶液,其作用是 ;装置Ⅲ的作用是干燥氯气,应盛放 (填试剂名称)。
(3)实验开始后,先 弹簧夹a(填“关闭”或“打开”,下同), 弹簧夹b;当集满一瓶氯气时,为减少换集气瓶时氯气的外逸,再 弹簧夹a, 弹簧夹b,换好集气瓶后,再调节弹簧夹a、b继续收集氯气。
(4)兴趣小组的某些同学准备在装置Ⅵ的烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气,你认为其中不恰当的是 (填序号)。
①氢氧化钠溶液 ②浓硫酸 ③水
(5)工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉,反应的化学方程式为 ,漂白粉的有效成分是 (填化学式)。
能力提升练
题组一 氧化还原反应规律的应用
1.R2在酸性溶液中与Mn反应,反应产物为RO2、Mn2+、H2O。已知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶5,则x为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.已知在酸性溶液中,下列物质氧化KI生成I2,自身发生如下变化:Fe3+→Fe2+;Mn→Mn2+;Cl2→Cl-;HNO3→NO。则生成1分子I2需要下列粒子的数目最少的是( )
A.Fe3+ B.Mn C.Cl2 D.HNO3
3.现有三个氧化还原反应:①2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2,②2FeCl2+Cl2 2FeCl3,③K2Cr2O7+14HCl(浓) 2KCl+2CrCl3+3Cl2↑+7H2O。若某溶液中有Fe2+、I-、Cl-共存,要除去I-而不影响Fe2+和Cl-,则可加入的试剂是( )
A.Cl2 B.K2Cr2O7
C.FeCl3 D.HCl
4.(不定项)已知常温下,在溶液中发生如下反应:
①16H++10Z-+2X 2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2 2A3++2B-
③2B-+Z2 B2+2Z-
由此推断下列说法错误的是( )
A.含Z2的溶液与含A2+的溶液混合可以发生氧化还原反应
B.Z元素在反应③中被还原,在反应①中被氧化
C.氧化性由强到弱的顺序是X、Z2、B2、A3+
D.向含有B-、A2+的混合溶液中滴入少量的含X的溶液,发生的反应是16H++10B-+2X 2X2++5B2+8H2O
5.(经典题)已知G、Q、X、Y、Z均为含不同价态氯元素的化合物,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
这五种化合物中氯元素的化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
题组二 与物质的氧化性或还原性有关的实验探究
6.(经典题)为探究物质的氧化性,某实验小组设计如图实验,在实验过程中,观察到氯化亚铁溶液变黄,四氯化碳层由无色变为紫红色(已知:碘单质易溶于四氯化碳,可得到紫红色溶液)。下列说法错误的是( )
A.圆底烧瓶中的反应为Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O
B.浸有NaOH溶液的棉花起吸收尾气的作用
C.四氯化碳可用淀粉溶液替换
D.试管下层出现紫红色,可证明氧化性:Cl2>Fe3+>I2
7.已知常温下氯气为黄绿色气体,溴为红棕色液体,但易挥发形成溴蒸气,碘为紫黑色固体。某小组为比较Cl-、Br-、I-的还原性,设计实验如表,下列对实验的分析不合理的是( )
序号 实验1 实验2 实验3
装 置 ① ② ③
微热后,溶液颜色无明显变化;把蘸有浓氨水的玻璃棒靠近试管口,产生白烟(NH4Cl) 溶液变黄;试管口有红棕色气体生成 溶液变为深紫色;经检验溶液中含单质碘
A.实验1试管中发生的反应为NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑
B.根据实验1和实验2能判断还原性:Br->Cl-
C.根据实验3能判断还原性:I->Br-
D.题述实验利用了浓H2SO4的难挥发性、强氧化性等
8.某同学欲探究H2O2的氧化性、还原性。
Ⅰ.(1)该同学从化合价的角度分析H2O2既有氧化性又有还原性,探究H2O2的氧化性可以选取的物质是 (填序号)。
①淀粉-KI溶液(硫酸酸化)
②酸性KMnO4溶液
③Cl2
④HNO3溶液
任选一个你所选的物质进行实验,观察到 现象,证明H2O2有氧化性,反应的离子方程式为 。
Ⅱ.资料:Na2O2+2H2O 2NaOH+H2O2、2H2O2 2H2O+O2↑。
该同学做以下实验继续探究:
①制备H2O2:将Na2O2溶于冰水中,产生少量气泡,得溶液A。
②向A中加入过量稀H2SO4,得溶液B。
③检验H2O2:向溶液A、B中分别滴加适量KMnO4溶液。
(2)B中产生气泡,滴入的溶液紫色褪去。反应的离子方程式为 。
(3)A中滴入的溶液紫色褪去,有棕褐色固体生成,产生大量气泡。推测固体可能含MnO2,对其产生的原因提出猜想:
猜想1 KMnO4有氧化性,能被还原为MnO2;
猜想2 Mn2+有 性,能与H2O2反应产生MnO2;
猜想3 ……
(4)探究猜想2的合理性,并分析B中没有产生棕褐色固体的原因,设计实验如下:
序号 实验 试剂 现象
ⅰ a 生成棕褐色固体,产生大量气泡
ⅱ b 有少量气泡
ⅲ
H2O2溶液 有少量气泡
ⅲ是ⅱ和ⅰ的对照实验。
①X溶液是 。
②a是 ,b是 。
③取ⅰ中棕褐色固体,通过实验证明是MnO2。
综上所述,H2O2体现氧化性还是还原性与反应对象的性质和溶液的酸碱性有关。
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
第3节 氧化还原反应
第3课时 氧化还原反应的应用
基础过关练
1.A 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。反应O2+2H2S 2S↓+2H2O中,氧化性:O2>S;反应Na2S+I2 2NaI+S中,氧化性:I2>S;反应4NaI+O2+2H2SO4 2I2+2Na2SO4+2H2O中,氧化性O2>I2。综上,氧化性:O2>I2>S,故选A。
2.A 同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性。根据各元素化合价变化可得:
反应 ① ② ③
还原性 H2SO3>I- I->Fe2+ Fe2+>NO
所以还原性由强到弱的顺序为H2SO3>I->Fe2+>NO,A项正确。
3.D 根据三个反应中各元素的化合价变化,以及同一个氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物,氧化剂的氧化性大于氧化产物,可得:
反应 ① ② ③
氧化性 Mn>Cl2 Cl2>Fe3+ Fe3+>I2
还原性 Cl->Mn2+ Fe2+>Cl- I->Fe2+
故氧化性:Mn>Cl2>Fe3+>I2,还原性:I->Fe2+>Cl->Mn2+,A、B错误;Fe2+既具有还原性,又具有氧化性,C错误;由于氧化性:Cl2>I2,可推测出反应Cl2+2I- 2Cl-+I2可以进行,D正确。
方法点津 解答此类题时,首先根据元素的化合价变化判断出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物;然后根据同一个氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,还原剂的还原性大于还原产物分析判断;最后根据氧化性、还原性的强弱判断反应能否发生。
4.C 在酸性溶液中,Co2O3的还原产物是Co2+,则Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,故A错误;铁离子的氧化性强于碘单质,即碘离子的还原性强于亚铁离子,Cl2通入FeI2溶液中,碘离子会先被氯气氧化,不可能发生反应3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3,故B错误;铁离子的氧化性强于碘单质,则FeCl3溶液能将KI溶液中的I-氧化,故C正确;Co2O3的氧化性比I2强,则I2不能将Co2+氧化成Co2O3,故D错误。
5.答案 (1)AgNO3 Ag++N (2)①铁丝上有红色固体析出 ②氧化性:Ag+>Cu2+ ③Cu+2Ag+ Cu2++2Ag ④Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+ (3)CuSO4、AgNO3在溶液中能电离出自由移动的离子 (4)0.216
解析 (1)AgNO3是强电解质,在溶液中完全电离,电离方程式为AgNO3 Ag++N。(2)①实验Ⅰ:Fe与硫酸铜反应生成Cu和硫酸亚铁,故实验Ⅰ的现象是铁丝上有红色固体析出;②实验Ⅱ:Cu与硝酸银反应生成Ag和硝酸铜,硝酸银是氧化剂,硝酸铜是氧化产物,故氧化性:Ag+>Cu2+;③实验Ⅱ中发生反应的离子方程式为Cu+2Ag+ Cu2++2Ag;④实验Ⅲ:观察到铜丝溶解,即Cu与氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜,则实验Ⅲ中发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+。(3)CuSO4溶液、AgNO3溶液均能导电的原因是CuSO4、AgNO3在溶液中能电离出自由移动的离子。(4)设生成Ag的质量为x,
Cu+2Ag+ Cu2++2Ag 固体质量增加
64 2×108 2×108-64=152
x 0.152 g
216∶152=x∶0.152 g,解得x=0.216 g。
6.B 金属的冶炼方法取决于金属的活泼性,活泼金属Na、Mg等一般用电解熔融的氯化物制得;较不活泼的金属Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用的还原剂有C、CO、H2等;Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得。钠性质活泼,需用电解法制取,A不符合题意;钨性质较不活泼,可用热还原法制取,B符合题意;Fe+CuSO4 Cu+FeSO4不属于热还原法,C不符合题意;银性质不活泼,可用热分解法制取,D不符合题意。
7.B 该反应中Sn元素化合价降低,SnO2被还原,故A正确;根据原子守恒可知,M为CO,a为2,故B错误;根据化学方程式2SnO2+3C 2Sn+2CO↑+CO2↑可知,C被氧化为CO和CO2,故C正确;每生成1个CO2,转移的电子数为8,故D正确。
8.A 一种单质和一种化合物反应生成另外一种单质和另外一种化合物的反应为置换反应,故A正确;该氧化还原反应中,ZnCO3中Zn元素和C元素化合价降低,得到电子,做氧化剂,碳单质中C元素化合价升高,Zn为还原产物,CO既是氧化产物又是还原产物,故B错误;反应中生成1 mol锌时,消耗2 mol碳,转移4 mol电子,故C错误;锌是还原产物,3 mol CO中有2 mol是氧化产物,有1 mol是还原产物,所以氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1,故D错误。
9.D KMnO4有强氧化性,与浓盐酸在常温下能反应产生Cl2,①正确;浓盐酸易挥发,生成的氯气中混有HCl和水蒸气,应通入盛有饱和食盐水的洗气瓶除去HCl,Cl2能与NaOH溶液反应,所以不能用氢氧化钠溶液吸收氯气中混有的HCl,②错误;用浓硫酸干燥氯气,导管应长进短出,③错误;氯气与金属在试管中反应时,气体应通入试管底部,并用双孔塞,否则容易造成试管内压强过大,且应增加尾气处理装置,④错误。
10.C KClO3与浓盐酸反应制备Cl2的化学方程式为KClO3+6HCl(浓) 3Cl2↑+KCl+3H2O,HCl中部分Cl元素化合价升高,HCl既表现酸性又表现还原性,故A正确;Ca(ClO)2与浓盐酸反应制备Cl2的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓) 2Cl2↑+CaCl2+2H2O,反应中化合价发生变化的元素只有Cl,氯气既是氧化产物又是还原产物,故B正确;KMnO4与浓盐酸反应每生成1 mol氯气转移2 mol电子,Ca(ClO)2与浓盐酸反应每生成1 mol氯气转移1 mol电子,故C不正确;不同的氧化剂与同一还原剂反应时,反应条件要求越低,则对应的氧化剂的氧化性越强,由于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气需要加热,而高锰酸钾和浓盐酸反应制备氯气无需加热,可得出氧化性:KMnO4>MnO2,再根据同一个氧化还原反应中氧化剂氧化性大于氧化产物,可得氧化性:MnO2>Cl2,故D正确。
11.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)除去Cl2中混有的HCl 浓硫酸
(3)关闭 打开 打开 关闭
(4)②③
(5)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
解析 (1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2,其化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制取的氯气中混有水蒸气和HCl气体,因Cl2难溶于饱和氯化钠溶液,而HCl易溶于饱和氯化钠溶液,所以饱和氯化钠溶液的作用是除去氯气中混有的HCl气体;浓硫酸可以吸收水蒸气,而且不和Cl2反应,所以装置Ⅲ应盛放浓硫酸。
(3)为了防止氯气外逸,在更换集气瓶时必须关闭弹簧夹b,关闭弹簧夹b后气压会增大,应打开弹簧夹a,让气球暂时贮存部分氯气。所以实验开始后,先关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b;当集满一瓶氯气时,再打开弹簧夹a,关闭弹簧夹b,换好集气瓶后,再调节弹簧夹a、b继续收集氯气。
(4)浓硫酸不能吸收Cl2;Cl2在水中的溶解度不大,而且溶解的Cl2只有部分与水反应,所以水不能用于Cl2的尾气处理。
(5)制取漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2。
能力提升练
1.B 设R2中R元素的化合价为+n价,反应中Mn是氧化剂,Mn元素从+7价降低为+2价,R元素从+n价升高为+4价,则根据得失电子守恒可得:(7-2)×2=(4-n)×2×5,解得n=3,则有(+3)×2+(-2)×4=-x,即x=2。
2.B 根据得失电子守恒分析:
A. B.
C. D.
用量最少的是Mn。
3.C 根据题给氧化还原反应可知氧化性:K2Cr2O7>Cl2>FeCl3>I2,为除去I-而不影响Fe2+和Cl-,加入的氧化剂的氧化性应弱于或等于FeCl3且强于I2,可加入FeCl3除去I-,C项正确。
4.D ①16H++10Z-+2X 2X2++5Z2+8H2O反应中X是氧化剂,Z2是氧化产物,氧化性:X>Z2;②2A2++B2 2A3++2B-反应中B2是氧化剂,A3+是氧化产物,氧化性:B2>A3+;③2B-+Z2 B2+2Z-反应中Z2是氧化剂,B2是氧化产物,氧化性:Z2>B2,所以氧化性:X>Z2>B2>A3+。氧化性:Z2>A3+,所以含Z2的溶液与含A2+的溶液混合可以发生反应Z2+2A2+ 2A3++2Z-,故A正确;反应③中Z元素化合价降低被还原,反应①中Z元素化合价升高被氧化,故B正确;由上述分析可知,氧化性由强到弱的顺序是X>Z2>B2>A3+,故C正确;还原性:B-
5.A 根据氧化还原反应中“化合价有升必有降”的原则,反应①:NaCl中Cl元素为-1价(最低价),则G→NaCl时Cl元素化合价降低,而G→Q时Cl元素化合价升高,即Cl元素化合价:Q>G>-1;同理根据反应②,可知H2O H2,H元素化合价降低,则Q→X时Cl元素化合价升高,即Cl元素化合价:X>Q;由反应③得Cl元素化合价:Q>Y>G;由反应④得Cl元素化合价:X>Z>Q。综合上述分析,可知五种化合物中Cl元素的化合价由低到高的顺序是G、Y、Q、Z、X,A项正确。
方法点津 解答本题要抓住歧化反应和归中反应的规律,同种元素的化合价发生变化时,一定满足“中间价态 高价态+低价态”和“高价态+低价态 中间价态”,据此可比较不同物质中同一元素的价态高低。
6.D 漂白粉中的次氯酸钙与浓盐酸发生反应生成Cl2,化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O,故A正确;浸有NaOH溶液的棉花起吸收多余氯气的作用,防止污染空气,故B正确;碘遇淀粉溶液变蓝,也能证明有碘单质生成,故C正确;试管下层出现紫红色,说明有碘单质生成,氯气及氯气溶于水生成的HClO也有氧化性,可与碘化钾反应生成碘单质,不能说明Fe3+的氧化性强于I2,故D错误。
7.C 实验1试管中浓硫酸与NaCl在加热条件下反应能生成HCl,反应的化学方程式为NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑,A正确;由实验1可知浓硫酸不能氧化氯离子,由实验2中试管口有红棕色气体生成,可知浓硫酸可氧化溴离子,则还原性:Br->Cl-,B正确;②中溶液含有溴单质,也可能含有H2SO4,将其加入NaI固体中,碘离子被氧化为I2,可能是H2SO4把I-氧化为I2,所以根据实验3不能比较I-、Br-的还原性,C错误;实验1利用了浓硫酸的难挥发性,实验2利用了浓硫酸的强氧化性,D正确。
8.答案 (1)① 淀粉-KI溶液(硫酸酸化)变蓝 2H++H2O2+2I- I2+2H2O (2)5H2O2+6H++2Mn 2Mn2++5O2↑+8H2O (3)还原 (4)①MnSO4溶液 ②H2O2和NaOH溶液 H2O2和H2SO4溶液
解析 (1)探究H2O2的氧化性,应该选用还原剂,KI具有还原性,H2O2溶液中加入淀粉-KI溶液(硫酸酸化),若溶液变蓝,说明I-被氧化为I2,证明H2O2具有氧化性,反应的离子方程式为2H++H2O2+2I- I2+2H2O,故选①。(2)根据题意,B中产生气泡,滴入的溶液紫色褪去,说明H2O2被氧化为氧气,Mn被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可得反应的离子方程式为5H2O2+6H++2Mn 2Mn2++5O2↑+8H2O。(3)固体可能含MnO2,产生的原因可能是KMnO4有氧化性,能被还原为MnO2;溶液中的Mn2+与H2O2反应产生MnO2(Mn元素化合价升高,发生氧化反应,所以Mn2+有还原性)。(4)溶液A、B的区别是酸碱性不同,溶液B中有硫酸,在酸性条件下没有棕褐色固体MnO2生成,设计实验ⅰ、ⅱ的目的是验证在碱性条件下Mn2+能被H2O2氧化为MnO2,ⅲ是ⅱ和ⅰ的对照实验,故试剂a是H2O2和NaOH溶液,试剂b是H2O2和H2SO4溶液,X溶液是MnSO4溶液。
22第2章 元素与物质世界
本章复习提升
易混易错练
易错点1 离子反应分析不清导致判断溶液导
电能力出现错误
1.离子的摩尔电导率可用来衡量电解质溶液中离子导电能力的强弱,摩尔电导率越大,离子在溶液中的导电能力越强。已知Ca2+、OH-、HC的摩尔电导率(单位为S·m2·mol-1)分别为0.60、1.98、0.45。向澄清石灰水中通入过量的二氧化碳(忽略溶液体积变化),溶液导电能力随二氧化碳通入量的变化趋势正确的是( )
A B
C D
2.某实验小组同学利用电导率传感器测定NH3·H2O与酸反应过程中溶液导电能力的变化。向20 mL 2 mol·L-1 CH3COOH溶液中匀速滴加2 mol·L-1氨水,溶液导电能力变化如图1所示,向20 mL 2 mol·L-1的CH3COOH溶液与20 mL 2 mol·L-1的盐酸混合溶液中匀速滴加2 mol·L-1的氨水,溶液导电能力变化如图2所示。
图1 图2
下列说法错误的是( )
A.图1中A点溶液中大量存在的离子是CH3COO-、N
B.图1中A点和图2中D点溶液中N的物质的量浓度相等
C.图2中D点~E点发生反应的离子方程式为CH3COOH+NH3·H2O CH3COO-+N+H2O
D.图2中B点~D点溶液导电能力下降,主要是因为溶液体积增大导致离子总浓度减小
易错点2 不能正确应用氧化还原反应的规律而出错
3.(经典题)已知还原性S2->I->Fe2+>Br->Cl-,下列判断不正确的是( )
A.Fe3+与S2-在水溶液中不能大量共存
B.氧化性:Cl2>Br2>I2
C.将足量Br2加入FeCl2溶液中,离子方程式为Br2+2Cl- 2Br-+Cl2↑
D.将Cl2通入FeBr2溶液中,Cl2先氧化Fe2+,再氧化Br-
4.在室温下,发生下列几种反应:
①14H++6Z-+X2 2X3++3Z2+7H2O
②2A2++B2 2A3++2B-
③2B-+Z2 B2+2Z-
根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.氧化性强弱顺序为X2>Z2>B2>A3+
B.X3+是X2的还原产物,B2是B-的氧化产物
C.在溶液中可能发生反应:14H++6A2++X2 2X3++6A3++7H2O
D.要将含有A2+、Z-和B-的溶液中A2+转化为A3+,而不氧化Z-和B-,应加入Z2
思想方法练
守恒思想在化学变化中的应用
方法概述
守恒思想是一种重要的化学思想。守恒有多种形式,如质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。
(1)得失电子守恒:氧化还原反应中,氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升高总数=化合价降低总数。
(2)质量守恒:反应前后原子的种类和个数不变。
(3)电荷守恒:①溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数;②在离子方程式中,反应前各离子所带电荷代数和等于反应后各离子所带电荷代数和。
1.M2和S2-在酸性溶液中发生反应:M2+3S2-+14H+ 2M3++3S↓+7H2O,则M2中M的化合价是( )
A.+2 B.+3 C.+4 D.+6
2.(2024河南郑州期中联考)实验室欲配制一种仅含四种离子(不考虑水的电离)的混合溶液,且溶液中四种离子的浓度均为1 mol·L-1,下列选项中的离子组合能达到此目的的是 ( )
A.Na+、K+、S、N
B.N、Na+、N、Cl-
C.Ba2+、Na+、S、Cl-
D.H+、K+、Cl-、C
3.含X的溶液与亚硫酸钠(Na2SO3)溶液恰好反应完全,已知Na2SO3被氧化为Na2SO4,并且参加反应的X与S的个数比为1∶2。则含元素X的还原产物可能是( )
A.XO- B.X D.X-
4.向9.92 g铁粉和氧化铜的混合物中,加入适量的稀硫酸,使其全部溶解,产生无色气体和2.56 g红色固体,得到的溶液中只有一种金属阳离子。下列说法正确的是( )
A.无色气体的物质的量为0.1 mol
B.原混合物中铁粉的质量为6.72 g
C.得到的溶液中Fe2+的物质的量为0.1 mol
D.若用产生的无色气体还原混合物中等质量的CuO固体,则该无色气体还剩余0.05 mol
5.二氧化氯(ClO2)是国际上公认的高效安全消毒剂。已知工业上制备二氧化氯的方法之一是用甲醇在酸性介质中与氯酸钠反应。二氧化氯能与许多化学物质发生爆炸性反应,遇水生成次氯酸、氯气和氧气。
回答下列问题:
(1)请配平下列反应的化学方程式(CH3OH中H为+1价,O为-2价)。
CH3OH+ NaClO3+ CO2↑+ ClO2↑+ Na2SO4+
(2)该反应中,被氧化的元素是 (填元素符号)。还原产物与氧化产物的物质的量之比是 。
(3)根据上述反应可推知 。
a.氧化性:ClO2>NaClO3
b.氧化性:NaClO3>CH3OH
c.还原性:CH3OH>ClO2
d.还原性:CH3OH>Na2SO4
(4)若转移的电子数目为0.3NA(设NA为阿伏加德罗常数的值),则反应产生气体的体积(标准状况)为 L。
(5)消毒效率常以单位质量的消毒剂得到的电子数表示。ClO2的消毒效率是Cl2的 倍。
综合拔高练
五年高考练
考点1 物质的分类与转化
1.(2022浙江6月选考,1改编)下列消毒剂的有效成分属于盐的是( )
A.高锰酸钾溶液
B.过氧乙酸(化学式为CH3COOOH)溶液
C.双氧水
D.医用酒精
2.(2023福建,1)唐代陆羽《茶经·三之造》中记载茶叶制作过程:“晴采之,蒸之,捣之,拍之,焙之,穿之,封之,茶之干矣”。以下操作中最不可能引起化学变化的是( )
A.蒸 B.捣 C.焙 D.封
3.(2020课标Ⅱ,7)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是( )
A.胆矾的化学式为CuSO4
B.胆矾可作为湿法冶铜的原料
C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程
D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应
考点2 离子反应与离子共存
4.(2022湖北,4改编)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.在0.1 mol·L-1氨水中:Ag+、Cu2+、N、S
B.在0.1 mol·L-1氯化钠溶液中:Cu2+、Ag+、N、OH-
C.在0.1 mol·L-1醋酸溶液中:S、N、Br-、H+
D.在0.1 mol·L-1FeCl3溶液中:K+、I-、Na+、S
5.(2023北京,6改编)下列离子方程式与所给事实不相符的是( )
A.铁粉溶于稀硫酸:Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.食醋去除水垢中的CaCO3:CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
C.利用覆铜板制作印刷电路板:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
D.Na2S去除废水中的Hg2+:Hg2++S2- HgS↓
6.(不定项)(高考组编)下列反应的离子方程式正确的是( )
A.向次氯酸钙溶液中通入足量二氧化碳:ClO-+CO2+H2O HClO+HC
B.NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液混合:HC+Ba2++OH- BaCO3↓+H2O
C.过量CO2通入饱和碳酸钠溶液:2Na++C+CO2+H2O 2NaHCO3↓
D.Cl2通入石灰乳中:Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O
7.(2022广东,14改编)下列关于Na的化合物之间转化反应的离子方程式书写正确的是( )
A.碱转化为酸式盐:OH-+2H++C HC+2H2O
B.碱转化为两种盐:2OH-+Cl2 ClO-+Cl-+H2O
C.过氧化物转化为碱:2+2H2O 4OH-+O2↑
D.盐转化为另一种盐:Na2CO3+2H+ CO2↑+H2O+2Na+
考点3 氧化还原反应及其应用
8.(2022山东,1)古医典富载化学知识,下述之物见其氧化性者为( )
A.金(Au):“虽被火亦未熟”
B.石灰(CaO):“以水沃之,即热蒸而解”
C.石硫黄(S):“能化……银、铜、铁,奇物”
D.石钟乳(CaCO3):“色黄,以苦酒(醋)洗刷则白”
9.(2023重庆,4改编)已知反应:2F2+2NaOH OF2+2NaF+H2O(OF2中F元素的化合价为-1),NA为阿伏加德罗常数的值,若消耗44.8 L(标准状况)F2,下列叙述错误的是( )
A.转移的电子数为4NA
B.生成的NaF质量为84 g
C.生成的氧化产物分子数为2NA
D.反应中NaOH是还原剂
10.(2021湖南,8)KIO3常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反应为6I2+11KClO3+3H2O6KH(IO3)2+5KCl+3Cl2↑。下列说法错误的是( )
A.产生22.4 L(标准状况)Cl2时,反应中转移10 mol e-
B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11∶6
C.可用石灰乳吸收反应产生的Cl2制备漂白粉
D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中I的存在
11.(2023湖南,10改编)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中As2S3是氧化剂
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
12.(不定项)(2021山东,13)实验室中利用固体KMnO4进行如下实验,下列说法错误的是( )
A.G与H均为氧化产物
B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应
D.G与H的物质的量之和可能为0.25 mol
13.(高考组编)按要求书写化学方程式或离子方程式。
(1)(2023新课标,27改编)Cr2在酸性条件下“还原”时加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,得到Cr3+,反应的离子方程式为 。
(2)(2023湖北,18节选)铜与过量H2O2反应的探究如下:
实验②中Cu溶解的离子方程式为 ;产生的气体为 。比较实验①和②,从氧化还原角度说明H+的作用是 。
(3)(2022江苏,16改编)在酸性条件下CeO2与H2O2反应生成Ce3+并放出O2,该反应的离子方程式为 。
高考模拟练
应用实践
1.下列应用中涉及氧化还原反应的是( )
A.使用明矾对水进行净化
B.雪天道路上撒盐融雪
C.暖贴中的铁粉遇空气放热
D.自热火锅发热包中生石灰遇水产生热量
2.下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是( )
A.盐酸中:Na+、K+、Cl-、Mg2+
B.烧碱溶液中:S、Cu2+、K+、Cl-
C.澄清石灰水中:K+、C、N、Na+
D.新制氯水中:Fe2+、Cu2+、Cl-、N
3.下列四组反应中,Ⅰ和Ⅱ能用同一个离子方程式表示的是( )
组别 Ⅰ Ⅱ
① 盐酸与少量小苏打溶液混合 盐酸与过量小苏打溶液混合
② 烧碱溶液中通入少量CO2 烧碱溶液中通入过量CO2
③ Ba(OH)2溶液中加入足量NaHSO4溶液 Ba(OH)2溶液中加入足量H2SO4溶液
④ 向盐酸中加入适量氢氧化钾 向盐酸中加入适量氢氧化铜
A.①② B.②③ C.②④ D.①③
4.新制Fe(OH)3胶体的胶团结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.Fe(OH)3胶体显电中性
B.Fe(OH)3胶团第一层和第二层共同构成胶体粒子,带正电
C.向Fe(OH)3胶体中逐滴加入盐酸至过量,产生红褐色沉淀
D.Fe(OH)3胶团结构可表示为{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-
5.粗盐水中含有少量Ca2+、S、Mg2+等杂质,实验室提纯流程如图。下列说法错误的是( )
A.“试剂1”“试剂2”的加入顺序不可颠倒
B.“固体”的成分是Mg(OH)2、BaSO4和CaCO3
C.“过滤”操作使用的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
D.“蒸发结晶”时,有晶体析出并剩余少量液体即停止加热
6.水体中氨氮含量超标会造成水体富营养化,用次氯酸钙除去氨氮的原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A.每生成22.4 L N2,转移6 mol电子
B.该过程需控制温度,温度过高时氨氮去除率会降低
C.过程②中氧化剂与还原剂的物质的量之比是3∶2
D.除去氨氮的总反应方程式为4NH3+3Ca(ClO)2 2N2+3CaCl2+6H2O
7.已知:某溶液中含有Mg2+、Ba2+、Ag+和N。现分别用NaCl溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液将溶液中的三种阳离子逐一完全沉淀分离,其流程如图所示。下列说法正确的是( )
A.试剂A可能为NaOH溶液
B.沉淀2只能是BaCO3,不可能是Mg(OH)2
C.每加一种试剂需过量但不需要过滤即可进行下一步
D.生成沉淀1的离子方程式只能是Ag++Cl- AgCl↓
8.如图甲所示装置,向装有一瓶氯气的集气瓶中添加适量的蒸馏水,振荡,先利用注射器加入NaOH溶液,再利用注射器加入稀盐酸,用压强传感器测得集气瓶内的压强随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法错误的是( )
甲 乙
A.阶段①说明氯气溶于水,溶于水的氯气全部与水反应
B.阶段②压强变小,该过程发生了氧化还原反应
C.阶段③发生反应的离子方程式为Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O
D.若将Cl2换成CO2,所得的压强变化趋势与图乙相似
9.某小组同学利用如图装置制备Cl2并探究其性质。
回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的离子方程式为 ;装置B可贮存多余的气体,则B中所盛装的液体是 。
(2)装置C的作用是证明干燥的Cl2无漂白性,但潮湿的Cl2具有漂白性,则Ⅱ、Ⅲ处依次应放入的物质是 (填字母)。
a.干燥的石蕊试纸 b.湿润的石蕊试纸
c.碱石灰 d.无水氯化钙
(3)实验发现装置E中溶液显浅棕色。查阅资料:I-+I2 在溶液中显棕黄色,能使淀粉变蓝;可被Cl2氧化为IC(红色)和IC(黄色),两种离子混合可使溶液呈浅棕色,两种离子可被氧化成I(无色)。为探究溶液显浅棕色的原因进行如下实验:
操作 现象
a 取E中的溶液1 mL,滴入1滴碘水 溶液变蓝
取E中的溶液1 mL,滴入1滴淀粉 溶液没有明显变化
b 将I2溶于KI溶液,取该溶液1 mL,滴入1滴淀粉;持续通入Cl2 溶液先变蓝;通入Cl2后蓝色褪去,溶液变为浅棕色,随后溶液变为无色,最后溶液略显浅黄绿色
①操作a的实验目的是 ;由实验可知,E中溶液显浅棕色的原因可能是 。
②实验证明与Cl2反应的最终产物是I,其离子方程式为 。
迁移创新
10.固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。如图为少量HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图(图中比例为微粒个数比),下列叙述不正确的是( )
A.HCl在水中的电离方程式为HCl H++Cl-
B.冰表面第一层中,HCl以分子形式存在,因此HCl不是电解质
C.冰表面第二层中,H+浓度为5×10-3 mol·L-1(设冰的密度为0.9 g·cm-3)
D.冰表面第三层中无HCl分子
11.NaNO2和食盐外观很像,曾出现有人误把NaNO2当食盐食用而中毒的事件。在酸性条件下它具有强氧化性。
Ⅰ.已知NaNO2水溶液呈碱性,AgNO2是一种难溶于水的白色固体。
(1)人体血红蛋白中含有Fe2+。若误食亚硝酸盐,则导致血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+,可以及时服用维生素C解毒,维生素C在解毒的过程中表现出 (填“氧化”或“还原”)性。
(2)下列方法中,不能用来区分NaNO2和NaCl的是 (填字母)。
A.测溶液的酸碱性
B.加入AgNO3溶液观察是否有沉淀生成
C.分别在它们的酸性溶液中加入FeCl2溶液,观察溶液颜色变化
(3)S2可以与Fe2+反应制备Fe2O3纳米颗粒。
①若参加反应的S2与Fe2+的个数之比为1∶2,配平该反应的离子方程式:
Fe2++ S2+ H2O2+ OH- Fe2O3+ S2+ H2O
②下列关于①反应的说法中正确的是 (填字母)。
A.该反应中S2表现氧化性
B.已知生成的Fe2O3纳米颗粒的直径为10 nm,则Fe2O3纳米颗粒为胶体
C.该反应中H2O2做氧化剂
Ⅱ.已知亚硝酸钠能发生反应:2NaNO2+4HI 2NO↑+I2+2NaI+2H2O。
(1)用双线桥法表示该反应中电子转移的方向及数目: 。氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
(2)测定NaNO2的质量分数的过程如下:称取0.6 g NaNO2粗品于锥形瓶中,先加水溶解,再向其中滴加0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液,恰好完全反应时,消耗24 mL酸性KMnO4溶液。计算NaNO2粗品中NaNO2的质量分数: 。[已知测定过程中发生的反应为Mn+H+ Mn2++N+H2O(未配平),且杂质不与KMnO4反应]
答案与分层梯度式解析
第2章 元素与物质世界
本章复习提升
易混易错练
1.D 向澄清石灰水中通入CO2,开始时发生反应CO2+Ca2++2OH- CaCO3↓+H2O,Ca2+、OH-浓度减小,溶液导电能力减弱,后CO2过量,发生反应CaCO3+CO2+H2O Ca2++2HC,沉淀溶解,Ca2+、HC浓度增大,最终钙离子的浓度与原来相等,HC的浓度与原来OH-的浓度相等,但OH-的摩尔电导率大于HC的摩尔电导率,所以最终溶液的导电能力小于原来溶液,故选D。
易错分析 分析溶液导电能力变化时,易因为分析不清楚溶液中发生的反应而判断错误。解答此类题目时,先分析物质之间发生的离子反应,弄清楚溶液中离子种类、浓度的变化情况,从而确定溶液导电能力的变化。
2.B A点时CH3COOH和NH3·H2O恰好完全反应,溶质为醋酸铵,大量存在的离子为CH3COO-、N,故A正确;图2中,从起始到D点,发生反应:HCl+NH3·H2O NH4Cl+H2O,n(HCl)=n(NH4Cl),图1中A点和图2中D点溶液中N的物质的量相等,但两点所对应溶液的总体积不同,N的浓度不相等,故B错误;D点~E点发生反应CH3COOH+NH3·H2O CH3COO-+N+H2O,由弱电解质CH3COOH生成强电解质醋酸铵,溶液导电能力增强,故C正确;B点到D点,发生反应HCl+NH3·H2O NH4Cl+H2O,离子总物质的量几乎不变,但溶液体积增大引起离子总浓度减小,从而导致溶液导电能力减小,故D正确。
3.C 根据还原性S2->Fe2+可知,Fe3+与S2-在水溶液中会发生反应生成S和Fe2+,不能大量共存,A正确;已知还原性I->Br->Cl-,则氧化性Cl2>Br2>I2,B正确;将足量Br2加入FeCl2溶液中,由于还原性Fe2+>Br->Cl-,所以溴单质只能将亚铁离子氧化,不会氧化氯离子,C错误;将Cl2通入FeBr2溶液中,由于还原性Fe2+>Br-,Cl2先氧化Fe2+,再氧化Br-,D正确。
易错分析 不能熟练运用氧化还原反应规律是导致这类题出错的主要原因,同学们需要熟练运用守恒规律(原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒等),对于氧化剂的氧化性强弱顺序或还原剂的还原性强弱顺序也需要会判断和应用。
4.D ①14H++6Z-+X2 2X3++3Z2+7H2O中,Z元素的化合价升高,则Z-为还原剂,Z2为氧化产物;X元素的化合价降低,则X2为氧化剂,X3+为还原产物。②2A2++B2 2A3++2B-中,A元素的化合价升高,则A2+为还原剂,A3+为氧化产物;B元素的化合价降低,则B2为氧化剂,B-为还原产物。③2B-+Z2 B2+2Z-中,Z元素的化合价降低,则Z2为氧化剂,Z-为还原产物;B元素的化合价升高,则B-为还原剂,B2为氧化产物。由上述3个反应知氧化性:X2>Z2>B2>A3+,还原性:A2+>B->Z->X3+,A正确。X3+是X2的还原产物,B2是B-的氧化产物,B正确。根据氧化性强弱顺序可知,在溶液中可能发生反应:14H++6A2++X2 2X3++6A3++7H2O,C正确。要将含有A2+、Z-和B-的溶液中A2+转化为A3+,而不氧化Z-和B-,应加入B2,若加入Z2,B-也会被氧化,D错误。
思想方法练
1.D 解法一:根据电荷守恒可得-x+3×(-2)+14=2×(+3),解得x=2,假设M2中M的化合价为+a,则2×(+a)+7×(-2)=-2,解得a=6,即M2中M的化合价是+6。
解法二:设M2中M的化合价为+a,根据得失电子守恒可得:2(a-3)=3[0-(-2)],解得a=6。
方法点津 本题有两种解法:可以先根据电荷守恒求出原子团M2所带的电荷数,再计算出M的化合价;该反应为氧化还原反应,也可以直接利用得失电子守恒进行计算。
2.B 四种离子可以共存,若溶液中四种离子的浓度均为1 mol·L-1,电荷不守恒,A项不符合题意;该组四种离子之间不反应,能共存,四种离子的浓度均为1 mol·L-1,满足电荷守恒,B项符合题意;Ba2+与S反应生成硫酸钡沉淀,二者不能大量共存,C项不符合题意;H+与C反应,二者不能大量共存,D项不符合题意。
方法点津 先判断四种离子在溶液中能否大量共存,若可以大量共存,再根据电解质在水溶液中阳离子所带的正电荷总数和阴离子所带的负电荷总数是否相等判断。
3.A 设还原产物中元素X的价态为x,参加反应的X与S的个数比为1∶2,根据得失电子守恒可知,1×(5-x)=2×(6-4),解得x=+1,生成物可能是XO-,故选A。
方法点津 该题无需把完整的离子反应写出,根据题目信息把氧化剂、还原剂、氧化产物找出来,根据得失电子守恒即可确定答案。
4.B 根据题意可知,2.56 g红色固体为Cu,物质的量为0.04 mol,根据铜原子守恒可知原混合物中CuO的物质的量也为0.04 mol,质量为0.04 mol×80 g·mol-1=3.2 g;铁粉的质量为9.92 g-3.2 g=6.72 g,n(Fe)==0.12 mol;由离子方程式Fe+Cu2+ Fe2++Cu可知,0.04 mol Fe用于置换铜,0.08 mol Fe用于生成H2,根据关系式Fe~H2可知生成H2的物质的量为0.08 mol,故A错误、B正确;溶液中金属阳离子全为Fe2+,由铁原子守恒可得,Fe2+的物质的量为0.12 mol,故C错误;由化学方程式H2+CuO Cu+H2O可知,还原0.04 mol CuO需要0.04 mol H2,剩余H2的物质的量为0.08 mol-0.04 mol=0.04 mol,故D错误。
5.答案 (1)1 6 3H2SO4 1 6 3 5H2O (2)C 6∶1 (3)bc (4)7.84 (5)2.63
解析 (1)根据原子守恒、得失电子守恒配平,得到化学方程式为CH3OH+6NaClO3+3H2SO4 CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O。(2)该反应中,CH3OH做还原剂,被氧化的元素是C,还原产物是二氧化氯,氧化产物是二氧化碳,还原产物和氧化产物的物质的量之比是6∶1。(3)该反应中,氧化剂是NaClO3,还原剂是CH3OH,氧化产物是CO2,还原产物是ClO2,同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物,还原剂的还原性强于还原产物,所以氧化性:NaClO3>CH3OH,还原性:CH3OH>ClO2。(4)根据CH3OH+6NaClO3+3H2SO4 CO2↑+6ClO2↑+3Na2SO4+5H2O可知,生成7 mol气体,转移6 mol电子,则转移0.3NA个电子时,生成0.35 mol气体,在标准状况下的体积为0.35 mol×22.4 L/mol=7.84 L。(5)设ClO2、Cl2的质量均为1 g,则≈2.63,则ClO2的消毒效率是Cl2的2.63倍。
综合拔高练
五年高考练
1.A 高锰酸钾溶液的有效成分为KMnO4,属于盐;过氧乙酸溶液的有效成分是CH3COOOH,属于酸;双氧水的有效成分是H2O2,属于氧化物;医用酒精的有效成分为CH3CH2OH,属于有机物。
2.D 材料大意:晴好的天气时采摘茶叶,经过蒸青、捣泥、拍压、烘焙、穿孔、封装等工序,制造出优质茶叶。蒸青,这样做出的茶去掉了生青的草味,加热引起颜色的变化,有新物质产生,故A不符合题意;捣泥压榨,去汁压饼,让茶叶的苦涩味大大降低,可能引起物质的变化,故B不符合题意;烘焙加热可能引起物质分解、氧化等,故C不符合题意;封装,可保持干燥、防止氧化,最不可能引起化学变化,故D符合题意。
考场速决 “蒸”“焙”需要加热,一般会引起物质变化;“捣”的过程中,未与空气隔绝,茶叶中的某些成分可能会发生变化;“封”与外界环境隔绝,最不可能引起化学变化。
3.A A项,胆矾是硫酸铜晶体,其化学式为CuSO4·5H2O,错误;B项,湿法冶铜中的一步反应是铁与CuSO4溶液发生置换反应,故胆矾可作为湿法冶铜的原料,正确;C项,将CuSO4溶液浓缩结晶可得胆矾,正确;D项,铁与硫酸铜溶液发生置换反应,置换出来的铜附在铁釜上,正确。
知识拓展 常见物质的俗名
CuSO4·5H2O:胆矾、蓝矾 FeSO4·7H2O:绿矾 KAl(SO4)2·12H2O:明矾 Na2SO4·10H2O:芒硝 Na2CO3:纯碱、苏打 NaHCO3:小苏打 CaO:生石灰 Ca(OH)2:消石灰、熟石灰 NaOH:火碱、烧碱、苛性钠
4.C 氨水显碱性,OH-、S分别与Ag+反应而不能大量共存,Cu2+与NH3·H2O反应而不能大量共存,A项错误;Cu2+、Ag+分别与OH-反应生成沉淀而不能大量共存,Ag+与Cl-反应生成沉淀而不能大量共存,B项错误;醋酸溶液显酸性,在醋酸溶液中S、N、Br-、H+之间互不反应,能大量共存,C项正确;Fe3+与I-发生氧化还原反应而不能大量共存,D项错误。
名师点睛 离子不共存一般会发生两类反应,一是复分解反应,二是氧化还原反应:
(1)复分解反应:注意观察离子之间是否能够生成沉淀、气体或难电离的物质(如弱酸、弱碱或水等)。例如,溶液中含Ag+,则Cl-、S、C等不能大量存在;酸性溶液中弱酸根离子或氢氧根离子等不能大量存在。
(2)氧化还原反应:注意观察是否存在常见的具有氧化性或还原性的离子。常见的具有氧化性的离子有Fe3+、Mn、ClO-等,常见的具有还原性的离子有I-、S、Fe2+等。
5.B CH3COOH为弱酸,CH3COOH在书写离子方程式时需写化学式。
6.AC 向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳,反应生成碳酸氢钙和次氯酸:ClO-+CO2+H2O HClO+HC,故A正确;NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液发生反应的离子方程式为2HC+Ba2++2OH- BaCO3↓+C+2H2O,故B错误;过量CO2通入饱和碳酸钠溶液反应产生碳酸氢钠晶体,反应的离子方程式为2Na++C+CO2+H2O 2NaHCO3↓,故C正确;石灰乳在书写离子方程式时不能拆成离子形式,应该写化学式,故D错误。
7.B 题给离子方程式中原子不守恒,故A错误;氯气与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O,故B正确;在离子方程式中Na2O2不能拆成离子形式,故C错误;Na2CO3能溶于水,在离子方程式中应拆成离子形式,故D错误。
8.C “见其氧化性者”说明该物质做氧化剂,Au、CaO、CaCO3在其描述中均不做氧化剂。S单质与银、铜、铁等反应时,硫元素化合价降低,是氧化剂,故选C。
高考风向 氧化还原反应的判断及在生活中的应用是高频考点。一般是结合生活中的真实情境或传统文化进行考查,在学习过程中要有意识地积累与化学相关的古诗词等方面的知识。
9.C 反应中F元素的化合价由0降低到-1,部分O元素的化合价由-2升高到+2,每消耗2 mol F2转移4 mol 电子。若消耗标准状况下44.8 L F2(即2 mol),则转移的电子数为4NA,A正确;反应中每消耗2 mol F2生成2 mol NaF,质量为2 mol×42 g·mol-1=84 g,B正确;根据反应可知,F2是氧化剂,NaOH是还原剂,氧化产物为OF2,每消耗2 mol F2生成的氧化产物OF2分子数为NA,C错误、D正确。
10.A A项,根据题给化学方程式可知,还原剂为I2,每6 mol I2参加反应,转移60 mol电子,生成3 mol Cl2,则产生1 mol Cl2时转移20 mol电子,错误;B项,反应中氧化剂为KClO3,还原剂为I2,物质的量之比等于化学计量数之比,为11∶6,正确;C项,工业上将Cl2通入冷的石灰乳中制漂白粉,正确;D项,I与酸化的淀粉碘化钾溶液发生反应5I-+I+6H+ 3I2+3H2O,淀粉遇碘变蓝,能检验I是否存在,正确。
11.D 反应Ⅰ中,As2S3→H2S2O3,S元素的化合价升高,As2S3是还原剂,故A错误;As2S3在紫外光作用下与O2、H2O反应生成了As2O3和H2S2O3,反应Ⅰ中反应前后As元素的化合价均为+3价,故B错误;反应Ⅰ的化学方程式为2As2S3+6O2+3H2O 2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ的化学方程式为As2S3+7O2+6H2O 2H3AsO4+3H2SO4,即参加反应的:Ⅰ>Ⅱ,故C错误;反应Ⅰ和反应Ⅱ中氧化1 mol As2S3分别转移的电子数为12NA和28NA(NA为阿伏加德罗常数的值),数目之比为3∶7,故D正确。
12.BD KMnO4受热分解的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,气体单质G为氧气,O元素化合价从-2升高为0,G为氧化产物,H是浓盐酸与高锰酸钾分解产生的固体物质反应得到的产物,根据题给流程图可知Mn元素化合价降低,则HCl中Cl元素化合价应升高,H为Cl2,是氧化产物,A项正确;根据KMnO4受热分解的化学方程式可知KMnO4中Mn元素化合价降低,O元素化合价升高,故KMnO4既是氧化剂又是还原剂,B项错误;Mn元素至少参加了KMnO4分解,K2MnO4、MnO2分别与浓盐酸反应,即3个氧化还原反应,C项正确;根据得失电子守恒,0.1 mol KMnO4与HCl完全反应生成0.25 mol Cl2,由于有O2产生,所以Cl2和O2的物质的量之和小于0.25 mol,D项错误。
13.答案 (1)2Cr2+10H+ 4Cr3++6S+5H2O
(2)Cu+H2O2+2H+ Cu2++2H2O O2 增强H2O2的氧化性
(3)2CeO2+H2O2+6H+ 2Ce3++O2↑+4H2O
解析 (1)根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒可写出该离子方程式:2Cr2+10H+ 4Cr3++6S+5H2O。(2)根据实验现象“铜片溶解,溶液变蓝,少量无色气体产生”可知铜反应生成了硫酸铜,H2O2作氧化剂被还原,产物为H2O,离子方程式为Cu+H2O2+2H+ Cu2++2H2O,H2O2在Cu2+催化下分解生成O2和H2O,无色气体为O2。实验①Na2SO4溶液显中性,实验无明显现象,实验②稀硫酸呈酸性,反应现象明显,通过对比,说明H+的作用是增强H2O2的氧化性。(3)在酸性条件下CeO2与H2O2反应生成Ce3+和O2,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+ 2Ce3++O2↑+4H2O。
三年模拟练
1.C 明矾中Al3+与H2O反应产生的Al(OH)3胶体吸附水中的悬浮物而净水,与氧化还原反应无关,A错误;撒盐融雪是NaCl的溶解使含盐雪水的凝固点降低,与氧化还原反应无关,B错误;使用暖贴时,铁粉与空气中的O2、H2O发生氧化还原反应,C正确;生石灰与水反应放出大量热,与氧化还原反应无关,D错误。
素养解读 本题以日常生活中的物质应用为情境,考查氧化还原反应的应用,体现了宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
2.A 盐酸中,Na+、K+、Cl-、Mg2+相互之间不反应,能大量共存,A项符合题意;NaOH溶液呈碱性,OH-与Cu2+反应,不能大量共存,B项不符合题意;澄清石灰水中含有Ca2+,Ca2+与C反应生成CaCO3沉淀而不能大量共存,C项不符合题意;新制氯水中含有的Cl2、HClO具有强氧化性,能与Fe2+发生氧化还原反应,不能大量共存,D项不符合题意。
方法点津 限定条件的离子共存题目的分析思路
3.D Ⅰ和Ⅱ均能用H++HC H2O+CO2↑表示,①符合题意;烧碱溶液中通入少量CO2生成碳酸钠,烧碱溶液中通入过量CO2生成碳酸氢钠,二者不能用同一个离子方程式表示,②不符合题意;Ⅰ和Ⅱ均能用2H++S+Ba2++2OH- BaSO4↓+2H2O表示,③符合题意;向盐酸中加入适量氢氧化钾,离子方程式为H++OH- H2O,向盐酸中加入适量氢氧化铜,离子方程式为2H++Cu(OH)2 2H2O+Cu2+,二者不能用同一个离子方程式表示,④不符合题意。故选D。
4.C Fe(OH)3胶体显电中性,A项正确;由题图可知,Fe(OH)3胶团第一层和第二层共同构成胶体粒子,带正电,B项正确;向Fe(OH)3胶体中逐滴加入盐酸至过量,开始时胶体聚沉产生红褐色沉淀,盐酸过量时,沉淀会溶解,C项错误;由题图可知,Fe(OH)3胶团结构可表示为{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-,D项正确。
5.B
“试剂1”“试剂2”的加入顺序不可颠倒,否则过量的Ba2+无法除去,A正确;由图分析可知固体成分还有BaCO3,B错误;“过滤”操作时使用的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,C正确;“蒸发结晶”时,有晶体析出并剩余少量液体即停止加热,利用余热将剩余水分蒸干,D正确。
6.A 没有注明气体所处状况,无法计算,A项错误;温度过高时,次氯酸受热分解,氨氮去除率会降低,B项正确;过程②中氧化剂为HClO,Cl元素的化合价由+1降低至-1,还原剂为NH3,N元素的化合价由-3升高到0,根据得失电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比是3∶2,C项正确;根据原理图可知,除去氨氮的总反应中的反应物为NH3、Ca(ClO)2,生成物为N2、CaCl2、H2O,根据得失电子守恒和原子守恒可得总反应方程式为4NH3+3Ca(ClO)2 2N2+3CaCl2+6H2O,D项正确。
素养解读 本题以次氯酸钙除去氨氮的原理图为情境,考查氧化还原反应方程式的书写及相关计算,培养学生利用所学知识解决实际问题的能力,体现了宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
7.D 由题给流程图可知,溶液中含有Ba2+、Mg2+、Ag+,先加入的试剂A为NaCl溶液,生成的沉淀1为AgCl,过滤分离AgCl;向溶液1中加入的试剂B为NaOH溶液,生成的沉淀2为Mg(OH)2,过滤分离Mg(OH)2;向溶液2中加入的试剂C为Na2CO3溶液,生成的沉淀3为BaCO3。Ag+和 Mg2+均与OH-反应产生沉淀,试剂A不可能为NaOH溶液,故A错误;沉淀2是Mg(OH)2,故B错误;由于实验目的是将三种阳离子逐一沉淀分离,所以每步均需过滤后再进行下一步操作,故C错误;生成沉淀1的离子方程式只能是Ag++Cl- AgCl↓,故D正确。
8.A 阶段①说明氯气溶于水,但溶于水的氯气只是部分与水反应生成HCl和次氯酸,A错误;阶段②压强变小,是因为氯气和氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水,该过程发生了氧化还原反应,B正确;阶段③压强又逐渐增大,发生反应的离子方程式为Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,C正确;若将Cl2换成CO2,二氧化碳能溶于水,但溶解度不大,加入氢氧化钠溶液,NaOH和二氧化碳反应生成碳酸钠和水(或生成NaHCO3或Na2CO3、NaHCO3均有),最后加入稀盐酸,又可产生二氧化碳,因此所得的压强变化趋势与题图乙相似,D正确。
9.答案 (1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O 饱和食盐水 (2)d、a (3)①证明反应后的E溶液中有淀粉,无,说明溶液的浅棕色不是造成的 被Cl2氧化成IC(红色)和IC(黄色),两者混合使溶液呈浅棕色 ②8Cl2++9H2O 16Cl-+18H++3I
解析
(1)二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O;饱和食盐水可以降低氯气在水中的溶解度,装置B可贮存多余的气体,应盛装的液体是饱和食盐水。(2)装置C的作用是证明干燥的Cl2无漂白性,潮湿的Cl2具有漂白性,所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次应放入的物质是湿润的石蕊试纸、无水氯化钙、干燥的石蕊试纸。(3)①滴入1滴碘水,溶液显蓝色,证明反应后的E溶液中有淀粉;滴入淀粉溶液,溶液颜色没有明显变化,说明反应后的E溶液中没有,溶液的浅棕色不是造成的;根据信息可知,E中溶液显浅棕色的原因可能是被Cl2氧化成IC(红色)和IC(黄色),两种离子混合使溶液呈浅棕色;②与Cl2反应的最终产物是I,结合得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得反应的离子方程式为8Cl2++9H2O 16Cl-+18H++3I。
10.B HCl在水中完全电离,电离方程式为HCl H++Cl-,A正确;HCl属于电解质,B不正确;冰表面第二层中,氯化氢完全电离,Cl-与H2O的物质的量之比为10-4∶1,设Cl-的物质的量为1 mol,则H2O的物质的量为10 000 mol,第二层中冰的体积为=2×105 cm3=200 L,所以冰表面第二层中,H+浓度为=5×10-3 mol·L-1,C正确;根据题图可知,冰表面第三层中只有H2O分子,没有HCl分子,D正确。
素养解读 本题以HCl气体分子在253 K冰表面吸附和溶解过程的示意图为情境,通过对吸附和溶解过程中微观粒子的识别,考查电解质的判断、浓度计算等,体现了宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
11.答案 Ⅰ.(1)还原
(2)B
(3)①2 1 4 4 1 1 6 ②C
Ⅱ.(1) 1∶1
(2)69%
解析 Ⅰ.(1)NaNO2能使血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+,说明NaNO2具有氧化性,用维生素C解毒,就是把Fe3+还原为Fe2+,即维生素C具有还原性。(2)NaNO2水溶液呈碱性,NaCl水溶液呈中性,则可测溶液的酸碱性来区分NaNO2和NaCl,故A不符合题意;AgNO2和AgCl均为难溶于水的白色固体,则不能用AgNO3溶液来区分NaNO2和NaCl,故B符合题意;在酸性环境中NaNO2能将Fe2+氧化为Fe3+,溶液颜色由浅绿色变为黄色,而NaCl与Fe2+不反应,则可用FeCl2溶液来鉴别酸性的NaNO2和NaCl溶液,故C不符合题意。(3)①根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平题给离子方程式:2Fe2++S2+4H2O2+4OH- Fe2O3+S2+6H2O。②2Fe2++S2+4H2O2+4OH- Fe2O3+S2+6H2O反应中硫元素化合价升高被氧化,S2表现了还原性,故A错误;胶体为混合物,而Fe2O3纳米颗粒为纯净物,故B错误;反应中H2O2中的氧元素化合价降低,被还原,做氧化剂,故C正确。Ⅱ.(1)氮元素的化合价由+3价降低为+2价,部分碘元素的化合价由-1价升高为0价,用双线桥法表示电子转移的方向和数目为+2NaI+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。(2)称取0.6 g NaNO2粗品,加水溶解,用0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液进行滴定,滴定结束后消耗24 mL酸性KMnO4溶液,设样品中含有亚硝酸钠的物质的量为n,依据得失电子守恒可得:
5N
5 mol 2 mol
n 0.1 mol·L-1×24×10-3 L
解得n=0.006 mol,NaNO2粗品中NaNO2的质量分数为×100%=69%。
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