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第2课时 氧化还原反应(含配平)
一、氧化还原反应
1.元素化合价变化与电子转移关系
以Cl2和Na反应生成NaCl为例:
(1)分析:
必备知识·自主学习
(2)结论:
①氧化还原反应的特征:反应前后元素的_______发生了改变。
②氧化还原反应的本质:反应过程中有电子的_____,包括电子的得失和共用电子对的偏移。
化合价
转移
2.氧化还原反应与非氧化还原反应
(1)氧化还原反应:反应过程中有_____转移的化学反应。
(2)非氧化还原反应:反应过程中没有_____转移的化学反应。
(3)氧化还原反应电子转移的表示方法
表示方法:以Cl2+2Na====2NaCl为例来表示电子转移的方向和数目:
___________________
电子
电子
【易错提示】用双线桥法表示电子转移的注意事项
(1)用带箭头的线由反应物指向生成物,且对准同种元素。
(2)要标明“得”“失”电子,且得失电子总数相等。
(3)箭头不代表电子转移的方向,而是指某元素从反应物到生成物时价态的变化。
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
即:
(1)置换反应一定是氧化还原反应。
(2)复分解反应一定不是氧化还原反应。
(3)有单质参加的化合反应是氧化还原反应。
(4)有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
【自主探索】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)有化合价变化的反应不一定是氧化还原反应。( )
(2)在HNO3、N2O4、NaNO2、NO、N2和NH4Cl中氮元素的化合价分别为+5、+4、
+3、+2、0和-3价。
( )
(3)在氧化还原反应中可能只有元素的化合价的升高,而无化合价的降
低。
( )
(4)氧化还原反应过程中得电子的物质是还原剂,失电子的原子被还原。
( )
(5)氧化还原反应时还原剂先失去电子,氧化剂后得到电子。( )
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
二、氧化剂和还原剂
1.相应关系
2.相关概念
3.氧化还原反应方程式的配平
以反应3NaClO+NaI====NaIO3+3NaCl为例:
(1)标变价:标明反应前后化合价有变化的元素的化合价。
(2)列变化:根据化合价的变化标出电子转移的___________。
(3)得失相等:通过求最小公倍数使_________总数相等。
方向与数目
得失电子
(4)定系数:根据_____________配平其他物质的化学计量数,配平后,将单线变为等号。
3NaClO+NaI====NaIO3+3NaCl
质量守恒定律
【自主探索】
1.已知还原性KI>FeCl2,判断反应:I2+2FeCl2+2KCl====2FeCl3+2KI能否进行?
提示:若反应I2+2FeCl2+2KCl====2FeCl3+2KI能够发生,则还原性:FeCl2>KI,与题目中已知的还原性强弱相矛盾,故该反应不能进行。
2.(情境思考)王安石《元丰行示德逢》节选
雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋。
旱禾秀发埋牛尻,豆死更苏肥荚毛。
这几句诗实际上说的是“雷雨利庄稼”。
电闪雷鸣时会发生如下反应:
①N2+O2
2NO ②2NO+O2====2NO2
③3NO2+H2O====2HNO3+NO
分析三个反应是否为氧化还原反应,并说明原因。是氧化还原反应的,指出反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
提示:三个反应都是氧化还原反应。反应①:氧化剂O2,还原剂N2,NO既是氧化产物又是还原产物;反应②:氧化剂O2,还原剂NO,NO2既是氧化产物又是还原产物;反应③:NO2既是氧化剂又是还原剂,HNO3是氧化产物,NO是还原产物。
关键能力·合作学习
知识点一 氧化还原反应的概念及表示方法?
1.概念间的关系
2.氧化还原反应电子转移的表示方法
通常用电子转移的方向和数目来表示一个氧化还原反应。
(1)双线桥法
表明一种元素反应前后的电子得失(或偏移)情况。
①双线桥法表示电子转移的基本步骤:
②示例:
③注意事项
a.箭尾、箭头必须指向反应物、生成物中相应的同种元素。
b.采用a×b
e-形式表示得失电子数,a为得失电子的原子总数,b为每个原子得失电子数,a、b是“1”时省略。得到与失去的电子总数相等。
(2)单线桥法
表明反应中化合价变化的元素原子间的电子转移情况。
①单线桥法表示电子转移的基本步骤
②示例:
③注意事项
a.单线桥法从反应物中失电子的元素指向反应物中得电子的元素,表示反应物中变价元素原子间电子的转移情况;
b.箭头已标明电子转移的方向,因此不需再标明“得”或“失”,只标明电子转移数目。
【易错警示】认识氧化还原反应的误区
(1)在氧化还原反应中,一种反应物不一定只表现出一种性质。如反应
4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2H2O中,参加反应的HCl一半表现了还原性,
另一半表现了酸性。
(2)得电子难的元素不一定易失去电子。如碳元素、稀有气体元素既不容易
失电子也不容易得电子。
(3)元素由化合态转变为游离态不一定被氧化,也可能被还原。如HCl转化为
Cl2,氯元素被氧化,CuO转化为Cu,铜元素被还原。
【合作探究】
1.(思维升华)在氧化还原反应中,被氧化的物质和被还原的物质是否可以为同一反应物?请举例说明原因。(宏观辨识与微观探析)
提示:可以。如反应2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑中,参加反应的KMnO4既表现了还原性,又表现了氧化性。
2.(情境思考)《中国诗词大会》是央视首档全民参与的诗词节目,节目以“赏中华诗词、寻文化基因、品生活之美”为基本宗旨,力求通过对诗词知识的比拼及赏析,带动全民重温那些曾经学过的古诗词,分享诗词之美,感受诗词之趣,从古人的智慧和情怀中汲取营养,涵养心灵。
古诗词是古人为我们留下的宝贵精神财富,思考下列诗句是否都涉及氧化还原反应。(证据推理与模型认知)
①野火烧不尽,春风吹又生
②粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间
③春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干
④爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
提示:②不涉及。“粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间”实质是碳酸钙的分解和氧化钙与水的反应,都没有元素化合价的变化,不属于氧化还原反应。
【典例示范】
【典例1】(2020·济南高一检测)ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:
2KClO3+H2C2O4+H2SO4
2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O
关于此反应的说法正确的是
( )
A.KClO3发生化合价降低,失电子
B.反应中H2SO4体现了酸性和氧化性
C.反应中H2C2O4被氧化
D.H2C2O4既被氧化又被还原
【思维建模】解答有关氧化还原反应概念问题的思维流程如下:
【解析】选C。由方程式可知:KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,化合价降低,得到电子,A错误;反应中S的化合价没有变化,不表现氧化性,B错误;H2C2O4中C元素从+3价变为+4价,化合价升高,失去电子,被氧化,故C正确、D错误。
【母题追问】(1)上题反应中,若生成1
mol
ClO2,反应转移多少电子?
提示:1
mol。KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,生成1分子ClO2,反应转移1个电子。
(2)上题反应中,失去的电子总数与得到的电子总数有什么关系?
提示:相等。KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,共得到2个电子,H2C2O4中C元素从+3价变为+4价,共失去2个电子,即得失电子总数相等。
【典例2】(2020·临沂高一检测)下列化学反应中电子转移的表示方法正确的是
( )
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)明确化合价升高为失去电子,化合价降低为得到电子。
(2)学会根据化合价的变化判断得失电子的数目。
【解析】选B。A项,电子转移的方向错误,Si应该得到电子,C失去电子;B项,钠失去电子,H得到电子,单线桥法,正确。C项,应是Zn失去2e-;D项,应是Cu失去2e-,单线桥中的箭头方向错误。
【母题追问】(1)B项反应中,H2是还原产物还是氧化产物?
提示:还原产物。
(2)D项反应中,参加反应的硫酸分子,是否全部被还原?
提示:不是。从反应方程式可以看出,2个硫酸分子参加反应,只有1个硫酸分子被还原。
【素养训练】
1.随着老百姓生活水平的提高,汽车进入寻常百姓家,安全驾驶很重要,汽车都
安装有汽车安全气囊,在发生剧烈的汽车碰撞时,汽车安全气囊会发生反应
10NaN3+2KNO3
K2O+5Na2O+16N2↑,有关该反应说法正确的是
( )
A.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶1
B.N2既是氧化产物也是还原产物
C.NaN3是氧化剂
D.KNO3发生氧化反应
【解析】选B。A.NaN3中N元素化合价升高,是还原剂,KNO3中N元素化合价降低,是氧化剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5,故A错误;B.反应中只有N元素的化合价变化,则N2既是氧化产物也是还原产物,故B正确;C.NaN3中N元素化合价升高,是还原剂,故C错误;D.KNO3中N元素化合价降低,被还原,发生还原反应,故D错误。
2.(情境思考)查阅文献得知:汽车尾气的主要成分为NO、CO、O2,在汽车上安装三元催化转化器可使NO转化为无毒的N2,CO转化为无毒的CO2。
反应原理为2CO+2NO
N2+2CO2,请用双线桥法标出电子得失。
提示:
【补偿训练】
1.(2020·海淀高一检测)碘缺乏病是机体因缺碘导致的疾病,即地方性甲状腺肿和地方性克汀病,主要病因是环境缺碘,人体摄取碘不足。
我国政府对碘缺乏病相当重视,为了消除碘缺乏病,规定在食盐中必须加入适量的碘酸钾。检验食盐中是否加碘,可用如下反应:
KIO3+
5KI+
3H2SO4====3K2SO4+3I2+3H2O
(1)请指出该反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
(2)请分别用单线桥法和双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目;利用所得的信息分析,如果反应中转移0.5
mol电子,则生成I2的物质的量为多少?
(3)参加反应的氧化剂和还原剂物质的量之比是多少?氧化产物与还原产物物质的量之比是多少?
(4)不法商贩为贪图盈利,制售假盐,假盐中不含碘,请利用家庭生活用品及KI溶液、稀H2SO4,设计实验,检验食用盐中是否含有碘元素,将你的思路写出来,与同学们交流。
提示:(1)氧化剂是KIO3,还原剂是KI,氧化产物、还原产物均是I2。
(2)双线桥
单线桥:
生成3
mol
I2转移5
mol电子,则转移0.5
mol电子,生成I2为0.3
mol。
(3)1∶5;5∶1。
(4)在少量食盐溶液中,加入少量稀H2SO4及KI溶液,然后再加入几滴淀粉溶液。
在酸性条件下I
能将I-氧化成I2,I2遇淀粉溶液变蓝;而不加碘的食盐则不能
发生类似的反应。
2.一定条件下氨气和氧化铜可以发生如下反应:2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O,
对此反应的分析合理的是
( )
A.该反应属于置换反应
B.NH3被氧化为N2
C.反应体现了金属铜的还原性
D.每生成1
mol
H2O就伴随着1
mol电子转移
【解析】选B。A项,单质与化合物反应生成新的单质和新的化合物的反应是置
换反应,该反应不是置换反应;B项,在反应中NH3中-3价的N元素变为N2中0价的N
元素,化合价升高被氧化;C项,在反应中CuO中+2价的Cu元素变为单质Cu中的0价,
化合价降低被还原,CuO作氧化剂,体现了CuO的氧化性;D项,在反应2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O中,每生成3
mol
H2O转移6
mol电子,故生成1
mol
H2O时转移
2
mol电子。
3.楼房有的是用红砖砌成的,有的则是青砖砌成的,可曾想过为什么同样的砖坯有的能烧成红砖?有的能烧成青砖呢?
材料一:红色的砖是怎么形成的?烧制砖瓦的黏土中含有二价铁盐,黏土制成砖坯,送到窑内大火烘烧,然后熄灭,自然冷却。此时窑内空气流畅,氧气充足,二价铁盐被氧化成三氧化二铁(Fe2O3),由于三氧化二铁是红色,所以得到的就是红砖瓦。
材料二:青砖的形成。砖坯烧透后,从窑顶向下不断淋水,当水遇到红热砖瓦变成水蒸气,碳与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳。这些还原性气体能把砖瓦中红色的氧化铁还原成黑色氧化亚铁或四氧化三铁。同时,没有燃烧的黑色碳颗粒也渗入砖瓦黏土颗粒间隔之中,结果烧出来的砖瓦就呈青灰色。
(1)红砖、青砖烧制过程中涉及哪些化学反应,是否是氧化还原反应?
提示:涉及二价铁被氧气氧化成Fe2O3、碳与水生成CO和H2、CO和H2把Fe2O3还原成黑色FeO或Fe3O4三个反应,且都是氧化还原反应。
(2)写出青砖形成过程中第一步反应的化学方程式。用双线桥法标出电子转移的方向和数目。
提示:
知识点二 氧化还原方程式的配平?
1.配平的三大守恒原则:
2.三种配平方法:
(1)正向配平法:适合反应物分别是氧化剂、还原剂的反应,配平按以下4步进行。
(2)逆向配平法:适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的
氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数,然后再确定反应物的化学计量数。
例如,
由于S的化合价既升又降,而且升降总数要相等,所以K2S的化学计量数为2,
K2SO3的化学计量数为1,然后确定S的化学计量数为3。
(3)缺项氧化还原反应方程式的配平。
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来,一般为水、酸(H+)或碱(OH-)。
方法:
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由质量守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
补项原则:
条件
补项原则
酸性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件下
缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
【易错警示】
科学态度——配平氧化还原反应方程式易错点
(1)利用化合价升降法配平的只是发生氧化还原反应那部分元素的化学计量数,若某元素在反应中化合价部分变化,部分没有变化,则最后用观察法,将没有发生氧化还原反应的元素也加上。
(2)利用电子守恒计算时,只能算发生氧化还原反应的那部分元素,没有发生氧化还原反应的那部分不能计算在内。
【合作探究】
1.(教材二次开发)根据教材【学以致用】中的反应可知,实验室制备氯气也可以用此方法制取,该反应中若有1
mol
KMnO4反应,则被氧化的HCl的物质的量是多少?(宏观辨识与微观探析)
提示:当有1
mol
KMnO4反应时,反应的HCl的物质的量是8
mol,显示还原性的HCl只有5
mol。
2.(情境应用)近年来,医疗美容机构数量日渐增多。由于各机构水平参差不齐和执业医生鱼龙混杂,医疗美容纠纷日益增多,不法分子把有毒的H3AsO3用作脱毛剂坑害顾客。
在浓盐酸中,H3AsO3与SnCl2反应的离子方程式为
3SnCl2+12Cl-+2H3AsO3+6H+====2As+3SnCl
+6M。
(1)上述反应方程式中M是什么物质?(宏观辨识与微观探析)
提示:由原子守恒可知M为H2O。
(2)上述反应是否属于氧化还原反应?如果是,请指出反应中的氧化剂、还原
剂、氧化产物和还原产物。(宏观辨识与微观探析)
提示:反应中As的化合价降低,Sn的化合价升高,属于氧化还原反应;由反应中
元素化合价变化知H3AsO3是氧化剂,As为还原产物,SnCl2为还原剂,SnCl
是氧化产物。
【典例示范】
【典例】(2020·徐州高一检测)把图②中的物质补充到图①中,可得到一个完整的氧化还原反应型离子方程式(未配平)
对该氧化还原反应型离子方程式说法不正确的是( )
A.I
作氧化剂
B.氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2
C.若有2
mol
Mn2+参加反应时则转移10
mol电子
D.配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、3
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)氧化还原反应中有电子得失,且得失电子数相等。
(2)要找到正确的氧化剂、还原剂、氧化产物及还原产物。
【解析】选D。已知锰离子是反应物,反应后生成高锰酸根离子,则锰离子失电
子作还原剂,含有碘元素的离子在反应中作氧化剂,碘元素应该得电子,化合价
降低,所以I
是反应物,I
是生成物,根据元素守恒知,水是反应物,该反应
方程式为2Mn2++5I
+3H2O====2Mn
+5I
+6H+
,D错误;I
在反应中化合
价降低,得电子,作氧化剂,故A正确;据方程式知氧化剂高碘酸根离子和还原剂
锰离子的物质的量之比为5∶2,故B正确;由反应方程式可知,有2
mol
Mn2+参加
反应时则转移2
mol×(7-2)=10
mol电子,故C正确。
【母题追问】(1)根据题干中的图写出该反应的方程式并配平。
提示:根据化合价有升必有降以及质量守恒关系可得该反应的方程式为
2Mn2++5I
+3H2O====2Mn
+5I
+6H+。
(2)在该反应中氧化剂和还原剂分别是哪种物质?
提示:氧化剂是I
,还原剂是Mn2+。
【素养训练】
氰化钠是一种重要的基本化工原料,
用于基本化学合成、电镀、冶金和有机合成医药、农药及金属处理方面。氰化钠有剧毒,皮肤伤口接触、吸入、吞食微量可中毒死亡。
(1)NaCN(N为-3价)属于剧毒物质,可用H2O2进行无害化处理:NaCN+H2O2→N2↑+X+H2O。X的化学式是什么?
(2)TiO2作催化剂,用NaClO将CN-氧化成CNO-,CNO-在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2等。写出CNO-在酸性条件下被NaClO氧化的离子方程式。
【解析】(1)根据氧化还原反应中得失电子守恒和原子守恒可以推出X为NaHCO3。(2)CNO-在酸性条件下与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2,根据元素守恒可知还有H2O生成,结合原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒可写出该离子方程式。
答案:(1)NaHCO3
(2)2CNO-+6ClO-+8H+====
N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O
知识点三 氧化性、还原性的比较及氧化还原反应的规律?
1.物质氧化性、还原性强弱的判断
(1)根据氧化还原反应方程式判断
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
特点:比什么性,找什么剂,产物之性小于剂。
(2)根据元素的活动性顺序判断
特点:上左下右可反应,隔之愈远愈易行。
(3)根据反应条件判断
当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如氧化产物化合价相同,可根据反应条件的难易来判断。反应越易进行或越剧烈,则氧化剂的氧化性越强。如:
4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+2H2O+Cl2↑
16HCl(浓)+2KMnO4====2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
氧化性:KMnO4>MnO2。
判断还原剂还原性的原理与此类似。
(4)根据氧化产物的化合价高低判断
当变价的还原剂在相似的条件下作用于不同的氧化剂时,可由氧化产物中元素化合价的高低来判断氧化剂氧化性的强弱。即在相同条件下,使还原剂中元素化合价升得越高,则氧化剂的氧化性越强。
如:2Fe+3Cl2
2FeCl3、
Fe+S
FeS
氧化性:Cl2>S。
判断还原剂还原性的原理与此类似。
2.氧化还原反应的规律
(1)电子守恒规律。
还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数或氧化剂化合价降低的总数=还原剂化合价升高的总数。
应用:氧化还原反应方程式的配平和相关计算。
(2)价态规律。
①高低规律。
元素最高价态:只有氧化性。
元素中间价态:既有氧化性又有还原性。
元素最低价态:只有还原性。
应用:判断元素或物质的氧化性、还原性。
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
(3)先后规律。
多种氧化剂与一种还原剂相遇,氧化性强的首先得电子被还原;多种还原剂与一种氧化剂相遇,还原性强的首先失电子被氧化。
例如,把氯气通入FeBr2溶液时,还原性Fe2+>Br-,若氯气量不足时首先氧化Fe2+;把氯气通入FeI2溶液时,还原性I->Fe2+,若氯气量不足时首先氧化I-。
【易错警示】变化观念——有关氧化还原反应规律应注意的几个问题
(1)具有氧化性的物质不一定是氧化剂,具有还原性的物质不一定是还原剂,应视具体反应而定。
(2)对同一元素而言,一般价态越高,氧化性越强,如Fe3+>Fe2+>Fe;价态越低,氧化性越弱,如S2-(3)高价元素具有氧化性,但氧化性不一定强,如Na2SO4、NaNO3。
(4)进行氧化还原反应计算时,并不是所有的物质的物质的量都要列入计算式,只有化合价变化的物质的物质的量才能列入计算式。
【合作探究】
1.氧化性越强,得电子数目越多;还原性越强,失电子数目越多,这种说法对吗?请举例说明原因。(证据推理与模型认知)
提示:不对。氧化性Cl2>S,但二者与Fe反应时,Cl2中每个Cl得到一个电子将铁氧化为FeCl3,S得到两个电子将Fe氧化为FeS;还原性Na>Fe,但发生反应时Na失去一个电子。
2.同一元素不同价态的化合物中,是否元素的化合价越高,物质的氧化性越强?请举例说明。(证据推理与模型认知)
提示:不是。一般物质中元素的化合价越高,其氧化性越强,但是有些物质却不一定,如HClO4中氯为+7价,高于HClO中的+1价,但HClO4的氧化性却弱于HClO的,因为物质的氧化性强弱不仅与化合价高低有关,而且与物质本身的稳定性有关。
3.(情境应用)金属钛具有许多优异的性能,是航空、军工、电力等领域的必需材料。金红石[主要成分为二氧化钛(TiO2)]
是地壳中钛矿石中的一种。目前,大规模生产钛的方法是第一步:让金红石、碳单质在高温下与氯气反应,制得四氯化钛(TiCl4);第二步:在氩气氛围中加热,使金属镁与四氯化钛反应制得金属钛。
(1)制备金属钛的两步反应是否属于氧化还原反应?若属于氧化还原反应,氧化
剂、还原剂分别是什么?(宏观辨识与微观探析)
提示:第一步:TiO2+2C+2Cl2
TiCl
4+2CO,C、Cl的化合价分别升高和降低,
C为还原剂,Cl2为氧化剂,属于氧化还原反应;第二步:TiCl4+2Mg
Ti+2MgCl2,
Mg、Ti的化合价分别升高和降低,Mg为还原剂,TiCl4为氧化剂,属于氧化还原反
应。
(2)试比较Cl2、TiCl4、Ti三种物质氧化性的大小。(宏观辨识与微观探析)
提示:由第一步反应知氧化性:Cl2>TiCl4,由第二步反应知氧化性:TiCl4>Ti,故Cl2、TiCl4与Ti氧化性的大小为Cl2>TiCl4>Ti。
【典例示范】
【典例】(2020·合肥高二检测)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,
Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能
发生的是
( )
A.3Cl2+6FeI2====2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2====FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(浓)
2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I-====2Fe2++I2
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)氧化还原反应中遵循的是强者优先的原则;
(2)氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。
【解析】选A。根据题意,由氧化性Fe3+>I2知还原性I->Fe2+,当Cl2与FeI2反应时,I-优先被氧化,所以A项错误,B项正确。再根据氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,C、D项均正确。
【母题追问】(1)已知FeI2是存在的,有的同学问FeI3可否存在,为什么?
提示:不存在。因为Fe3+可以与I-发生反应生成Fe2+和I2。
(2)若C项中“Co2O3+6HCl(浓)
2CoCl2+Cl2↑+3H2O”反应是正确的,那么氧化剂和还原剂分别是哪种物质?若有1
mol
Co2O3发生反应,则被氧化的HCl的物质的量是多少?
提示:氧化剂是Co2O3,还原剂是HCl。若有1
mol
Co2O3发生反应,则反应的HCl
是6
mol,则被氧化的HCl的物质的量是2
mol。
【素养训练】
(2020·临沂高一检测)某同学在做实验时引发了镁失火,他立即拿起二氧化碳
灭火器欲把火扑灭,却被实验老师及时制止。原因是CO2可以支持镁燃烧发生以
下反应:2Mg+CO2
2MgO+C,下列关于该反应的判断正确的是
( )
A.Mg元素化合价由0价升高到+2价,所以MgO是还原产物
B.由此反应可以判断氧化性CO2>MgO,还原性Mg>C
C.CO2作氧化剂,表现氧化性,发生氧化反应
D.Mg原子失去的电子数目等于O原子得到的电子数目
【解析】选B。2Mg+CO2
2MgO+C,镁化合价由0价升高到MgO的+2价,所以镁为还原剂,MgO为氧化产物;二氧化碳化合价由+4价降低到C的0价,所以二氧化碳为氧化剂,C为还原产物。镁化合价由0价升高到MgO的+2价,所以镁为还原剂,MgO为氧化产物,A错误;根据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,所以氧化性CO2>MgO,还原性Mg>C,故B正确;二氧化碳化合价由+4价降低到C的0价,所以二氧化碳为氧化剂,发生还原反应,C错误;根据得失电子守恒,Mg原子失去的电子数目等于C原子得到的电子数目,故D错误。
【补偿训练】
高锰酸钾消毒剂,化学品名称是高锰酸钾,俗名是灰锰氧、PP粉,是一种常用的消毒剂。
已知反应:
①2KMnO4+16HCl(浓)====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②2KBr+Cl2====2KCl+Br2
(1)上述反应能否确定KMnO4、Cl2、Br2的氧化性的强弱?
提示:根据同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,氧化性KMnO4>Cl2>Br2。
(2)利用如图所示装置,设计实验,证明KMnO4、Cl2、Br2氧化性的强弱,限选试剂:KBr溶液(已知Cl2是一种黄绿色的气体,Br2是深红棕色发烟挥发性液体,微溶于水,水溶液呈棕黄色。)
提示:装置a中是浓盐酸,d中是KBr溶液;装置a中浓盐酸与c中KMnO4混合后高锰酸钾紫色褪去生成黄绿色气体,可证明氧化性KMnO4>Cl2;d中溶液颜色变为橙黄色,说明有Br2生成,证明氧化性Cl2>Br2。
【课堂小结】
三言两语话重点
(1)氧化还原反应的特征:化合价变化。
(2)氧化还原反应本质:电子转移(得失或偏移)。
(3)氧化剂、还原剂概念。
(4)掌握氧化还原反应的“四大”规律——守恒规律、强弱规律、价态规律、先后规律。
课堂检测·素养达标
1.下列古代技术的应用中,不涉及氧化还原反应的是( )
【解析】选C。A.古法炼铁中金属元素的化合价降低,为氧化还原反应,故A不选;B.化丹(Pb3O4)为铅,Pb元素化合价变化,为氧化还原反应,故B不选;C.煅烧贝壳,是碳酸钙发生分解反应,没有发生氧化还原反应,故C选;D.火药爆炸,属于剧烈的氧化还原反应,存在元素的化合价变化,故D不选。
2.(2020·南京高二检测)下列有关氧化还原反应的叙述正确的是
( )
A.元素化合价升高的反应是还原反应
B.物质在变化中失去了电子,此物质中的某一元素化合价降低
C.有电子转移的反应就是氧化还原反应
D.有化合价升降的反应,不一定是氧化还原反应
【解析】选C。元素化合价升高的反应为氧化反应,A项错误;失去电子应表现为化合价升高,B项错误;有化合价升降的反应一定是氧化还原反应,D项错误。
3.(2020·泰安高二检测)下列反应中,水只作氧化剂的是
( )
A.SO2+H2O====H2SO3
B.Cl2+H2O
HCl+HClO
C.2H2O
2H2↑+O2↑
D.2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
【解析】选D。A项,不是氧化还原反应;B项,氯气既是氧化剂也是还原剂,水既不是氧化剂也不是还原剂;C项,水既是氧化剂也是还原剂;D项,钠是还原剂,水是氧化剂。
4.(教材二次开发·教材习题改编)2019年10月1日,我国在天安门前举行了盛大的阅兵仪式,阅兵式上我国向世界展示了我们的新式武器。我国自行研制的第五代单座双发隐形战斗机歼—31使用了高强度、耐高温的钛合金材料。
工业上冶炼钛的反应为TiCl4+2Mg
Ti+2MgCl2。下列说法正确的是
( )
A.该反应中TiCl4是还原剂,Mg是氧化剂
B.该反应中还原性的强弱大小为Mg>Ti,说明金属性Mg>Ti
C.若制取0.5
mol
Ti,转移1
mol电子
D.TiCl4中Cl元素被氧化
【解析】选B。该反应中Mg失电子是还原剂,TiCl4是氧化剂,A不正确;由于还原剂的还原性大于还原产物的还原性,所以还原性(即金属性)Mg>Ti,B正确;若制取0.5
mol
Ti,则转移2
mol电子,C不正确;TiCl4中Cl元素没有发生化合价变化,不参与氧化还原反应,Ti元素被还原,D不正确。
【补偿训练】
糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病,糖尿病严重影响人民的生活,可导致各种组织,特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。医院进行糖尿病的检测需要抽血化验,目前研究发现泪水可以更准确快速地检测糖尿病,其原理是用氯金酸钠(NaAuCl4)溶液与泪水中的葡萄糖发生反应生成纳米金单质颗粒(直径为20～60
nm)。下列有关说法不正确的是
( )
A.葡萄糖在反应中体现还原性
B.氯金酸钠中金元素的化合价为+3
C.检测时NaAuCl4发生氧化反应
D.纳米金单质颗粒分散在水中所得的分散系属于胶体
【解析】选C。A.葡萄糖中含有醛基,醛基具有还原性,则葡萄糖具有还原性,在反应中体现还原性,故A正确;B.NaAuCl4中Na为+1价,Cl为-1价,则氯金酸钠中金元素的化合价为+3,故B正确;C.氯金酸钠变为金化合价降低,发生还原反应,故C错误;D.纳米金单质颗粒直径为20～60
nm,分散在水中所得的分散系为胶体,故D正确。
【素养新思维】
5.高锰酸钾外用片(或溶液),适用于急性皮炎或急性湿疹,特别是伴继发感染的湿敷,清洗小面积溃疡。
(1)高锰酸钾外用片能够清洗小面积溃疡,应用了高锰酸钾的什么性质?
(2)下面是高锰酸钾外用片的部分使用说明及注意事项,请思考:
①说明高锰酸钾水溶液为什么易变质,临用前需用温水配制,并立即使用。
②说明高锰酸钾外用片为何不能与碘化物接触或并用。
[注意事项]
1.本品仅供外用,切忌口服。
2.本品水溶液易变质,故临用前用温水配制,并立即使用。
[药品相互作用]
不可与碘化物、有机物接触或并用,尤其是晶体。
答案:(1)高锰酸钾具有强氧化性,可杀菌消毒。
(2)①KMnO4与空气中还原性物质反应。
②高锰酸钾有强氧化性,碘化物有还原性,容易发生氧化还原反应。课时素养评价
十三 氧化还原反应(含配平)(二)
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题5分,共15分)
1.把苹果切开后不久,果肉上便会产生一层咖啡色的物质,其原因是果肉里的酚在空气中被氧化为有色物质,这些有色物质很快聚合成为咖啡色的聚合物。空气中常见的氧化剂是
( )
A.N2
B.O2
C.H2O
D.CO2
【解析】选B。空气中常见的氧化剂是氧气。
2.由于环保方面的原因,目前要推广使用以水为溶剂的防锈漆——水基防锈漆,但水基漆较易溶解O2,在干燥之前易导致金属表面产生锈斑,为此要在水基漆中加入缓蚀剂,以下可作为缓蚀剂添加的是
( )
A.KMnO4
B.NaNO2
C.FeCl3
D.浓硫酸
【解析】选B。缓蚀剂必须具有还原性,根据元素的化合价分析,只有NaNO2具有还原性。
【补偿训练】
1.FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2。上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为( )
A.2∶7 B.1∶7 C.2∶3 D.5∶6
【解析】选A。标出变价元素的化合价,分析价态变化可知:1
mol
FeO·Cr2O3失去7
mol电子,1
mol
NaNO3得到2
mol电子,则由得失电子守恒可知二者系数比应为2∶7。
2.(双选)(教材二次开发·原创题)O3具有强氧化性,将O3通入KI溶液中发生反应:O3+I-+H+I2+O2+H2O(未配平),下列说法正确的是
( )
A.配平后的离子方程式为2O3+2I-+4H+I2+2O2+2H2O
B.每生成1
mol
I2转移电子2
mol
C.O2是还原产物之一
D.该反应能说明O3的氧化性大于I2的氧化性
【解析】选B、D。A项中方程式虽然满足原子守恒,但不满足电子守恒和电荷守恒,配平后正确的离子方程式为O3+2I-+2H+I2+O2+H2O,故每生成1
mol
I2转移电子2
mol,A错误,B正确;O3和O2中O的化合价均为0,故O2既不是氧化产物,也不是还原产物,C错误;该反应能说明O3的氧化性大于I2的,D正确。
3.宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,“银针验毒”的原理是Ag+
H2S+O2Ag2S+H2O(未配平)。下列说法不正确的是
( )
A.配平后的方程式为4Ag+2H2S+O22Ag2S+2H2O
B.银针验毒时,空气中氧气得到电子
C.反应中Ag和H2S均是还原剂
D.每生成1
mol
Ag2S,反应转移2
mol
e-
【解析】选C。配平后的方程式为4Ag+2H2S+O22Ag2S+2H2O,A正确;银针验毒时,空气中氧气得到电子,B正确;反应中Ag是还原剂,氧气是氧化剂,H2S既不是氧化剂又不是还原剂,C错误;银的化合价升高1,每生成1
mol
Ag2S,反应转移
2
mol
e-,D正确。
【补偿训练】
1.(双选)在淀粉碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液,并加入少量的稀硫酸,溶液立即变蓝,在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液,蓝色逐渐消失。下列判断不正确的是
( )
A.溶液立即变蓝是因为发生了2I-+ClO-+2H+I2+Cl-+H2O
B.蓝色逐渐消失是因为发生了I2+S+H2O2I-+S+2H+
C.氧化性:ClO->S>I2
D.次氯酸钠与亚硫酸钠在酸性条件下可以共存
【解析】选C、D。溶液立即变蓝是因为次氯酸钠将碘化钾溶液氧化生成I2,A正确;蓝色逐渐消失是I2与亚硫酸钠溶液发生氧化还原反应,B正确;氧化性顺序为ClO->I2>S,C错误;次氯酸钠可以氧化亚硫酸钠,故不能共存,D错误。
2.在酸性高锰酸钾溶液中加入过氧化钠粉末,溶液褪色,其中发生反应的离子方程式为Mn+H++Na2O2Mn2++O2↑+H2O+Na+(未配平)。下列判断正确的是( )
A.O2是还原产物,Mn2+是氧化产物
B.Na2O2既是氧化剂,又是还原剂
C.标准状况下,产生22.4
LO2时反应转移2
mol
e-
D.配平上述方程式为Mn+8H++5Na2O228Mn2++5O2↑+4H2O+10Na+
【解析】选C。
锰元素的化合价降低,被还原,过氧化钠中氧元素的化合价升高被氧化,则O2是氧化产物,Mn2+是还原产物,A、B错误;标准状况下,产生22.4
L
O2时反应转移22.4
L÷22.4
L·mol-1×2×[0-(-1)]=2
mol
e-,C正确;2Mn+16H++5Na2O22Mn2++5O2↑+8H2O+10Na+,D错误。
3.等物质的量的下列化合物与足量浓盐酸反应,得到氯气物质的量最多的是( )
已知:Mn+H++Cl-Mn2++Cl2↑+H2O(未配平)
Cl+H++Cl-Cl2↑+H2O(未配平)
ClO-+H++Cl-Cl2↑+H2O(未配平)
A.KClO3
B.KMnO4
C.MnO2
D.Ca(ClO)2
【解析】选A。根据得失电子守恒可知,选项中物质的量相等的四种物质得电子,而盐酸中Cl-失电子,等物质的量的物质得到的电子越多,生成的氯气越多,A、B选项中,1
mol物质均得到5
mol电子,但是氯酸钾中的氯元素也转化成了氯气,A正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共15分)
4.工业盐中含有NaNO2,外观和食盐相似,有咸味,人若误食会引起中毒,致死量为0.3～0.5
g。已知NaNO2能发生如下反应(化学方程式已配平):2N+xI-+yH+2NO↑+I2+zH2O,请回答下列问题:
(1)上述反应中,x的数值是__________,根据是?____________________;?
y的数值是____________,根据是__?_____________________。?
(2)根据上述反应,可用化学试纸及生活中常见物质进行实验来鉴别工业盐和食盐,现有碘化钾-淀粉试纸,则还需选用的生活中常见物质的名称为_________。?
(3)某工厂废切削液中含有2%～5%的NaNO2,直接排放会造成水污染,但加入下列物质中的某一种就能使NaNO2转化为不引起污染的N2,该物质是________。?
a.NaCl
b.H2O2
c.NH4Cl
d.浓硫酸
所发生反应的化学方程式为________________________。?
【解析】(1)根据碘原子守恒可得x=2,离子反应满足电荷守恒,故y=4。
(2)用碘化钾-淀粉试纸进行实验来鉴别工业盐和食盐时,需要在酸性条件下,用食醋即可。
(3)NaNO2转化为N2时,NaNO2起氧化剂作用,因而还需加入还原剂,选项中能起还原剂作用的为NH4Cl。
答案:(1)2 原子个数守恒 4 电荷守恒
(2)食醋
(3)c NaNO2+NH4ClN2↑+2H2O+NaCl
一、选择题(本题包括1小题,共6分)
5.某反应体系中的物质有:NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。下列方框中对应的物质或有关叙述正确的是
( )
A.Na2S4O6、H2O、Na2S2O3、Au2O、NaOH
B.Na2S2O3、NaOH、Na2S4O6、Au2O、H2O
C.Na2S2O3、H2O、Na2S4O6、Au2O、NaOH
D.当1
mol
Au2O3完全反应时,转移电子8
mol
【解析】选C。Au2O3是反应物,则Au2O是生成物,Au的化合价由+3变成+1,化合价降低,则Na2S2O3(硫元素为+2价)是反应物,Na2S4O6(硫元素为+2.5价)是生成物。根据反应前后硫元素守恒有2Na2S2O3Na2S4O6,根据钠元素守恒,可知生成物中缺少钠元素,所以NaOH是生成物,再根据氢元素守恒,可知水是反应物。由关系式:Au2O3～Au2O～4e-,所以当1
mol
Au2O3完全反应时,转移电子的物质的量为
4
mol。
【补偿训练】
(双选)某离子反应中涉及H2O、ClO-、N、H+、N2、Cl-六种微粒。常温条件下反应时,N2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列判断错误的是( )
A.该反应的氧化剂是ClO-
B.此反应的离子方程式为3ClO-+2NN2↑+3H2O+3Cl-+2H+
C.该反应生成1
mol氧化产物时,转移的电子为8
mol
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3
【解析】选C、D。由图象分析可知,N2的物质的量随反应进行逐渐增大,N2是生成物,N为反应物,反应的离子方程式为3ClO-+2NN2↑+3H2O+3Cl-+2H+。该反应的氧化剂是ClO-,A、B正确;氮元素化合价由-3价升高到0价,则生成1
mol氧化产物(N2)时,转移6
mol
电子,C错误;由离子方程式可知,氧化剂(ClO-)与还原剂(N)的物质的量之比为3∶2,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共14分)
6.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、低毒的杀菌剂和消毒剂是今后发展的趋势。
(1)Cl2、H2O2、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________(填选项字母)。?
A.Cl2
B.H2O2
C.ClO2
D.O3
(2)H2O2有时可作为矿业废液消毒剂,有“绿色氧化剂”的美称。如消除采矿业废液中的氰化物(如KCN),经以下反应实现:KCN+H2O2+H2OA+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)漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)在常温与黑暗处可保存一年。亚氯酸不稳定,可分解,反应的离子方程式为HClO2ClO2↑+H++Cl-+H2O(未配平)。在该反应中,当有
1
mol
ClO2生成时转移的电子个数约为____________。?
(4)“84”消毒液(主要成分是NaClO溶液)和洁厕剂(主要成分是浓盐酸)不能混用,原因是?____________________________(用离子方程式表示)。
(5)实验室常用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,反应的化学方程式为____________
_________________。?
【解析】(1)分别为1
mol的Cl2、H2O2、ClO2、O3四种物质,得电子分别为2
mol、2
mol、5
mol、2
mol,消毒效率最高的是ClO2。
(2)根据原子守恒知生成物A是KHCO3,H2O2作氧化剂,其还原产物是H2O,没有污染,被称为“绿色氧化剂”。
(3)配平方程式为5HClO24ClO2↑+H++Cl-+2H2O,当有1
mol
ClO2生成时转移的电子个数约为6.02×1023。
(4)NaClO溶液和洁厕剂反应:ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O
(5)KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2的方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
答案:(1)C
(2)KHCO3
H2O2作氧化剂,其还原产物是H2O,没有污染
(3)6.02×1023
(4)ClO-+Cl-+2H+Cl2↑+H2O
(5)2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
【补偿训练】
新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定。生产K2FeO4的工艺流程如图所示:
(1)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
____FeCl3+____NaOH+______NaClO____Na2FeO4+____+____。其中氧化剂是________(填化学式)。?
(2)“转化”过程中发生反应的化学方程式为
?_______________________________________________________。?
(3)已知Fe(OH)3也能与次氯酸盐发生如下反应(未配平):Fe(OH)3+ClO-+OH-
Fe+Cl-+H2O。
①已知有10.7
g
Fe(OH)3参加反应,共转移了________个电子。?
②根据所学的知识,推测Fe能和下列________(填序号)物质反应。?
A.KMnO4
B.SO2
C.H2S
D.O2
(4)用高铁酸钾(K2FeO4)处理的水中含有Fe3+具有催化作用,常温下可将SO2转化为S,从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,则另一反应的离子方程式为__________________________________________?__。?
(5)ClO2也是一种高效水处理剂,在实验室中可以用KClO3、H2C2O4、H2SO4溶液混合制得:
①写出该反应的方程式________________________________。?
②1
mol
KClO3参加反应,转移的电子为?__________mol。
【解析】(1)反应中NaClO是氧化剂,还原产物是NaCl,根据元素守恒,可知反应式中需要补充NaCl和H2O。根据化合价升降法配平方程式为2FeCl3+10NaOH+3NaClO2Na2FeO4+9NaCl+5H2O。
(2)根据(1)中反应的化学方程式和“转化”后最终得到的产物,可知“转化”过程是在加入KOH溶液后,将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4。
(3)①10.7
gFe(OH)3为0.1
mol,1
mol
Fe(OH)3
参加反应,转移3
mol电子。
②根据信息可知Fe为强氧化剂,能与还原剂SO2、H2S反应。
(4)根据离子方程式4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O和信息知,另一个反应必为Fe3+将SO2氧化为S,同时自身被还原为Fe2+,从而Fe2+、Fe3+实现循环,达到催化作用。
(5)①KClO3、H2C2O4、H2SO4溶液混合发生2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。
②1
mol
KClO3参加反应,转移的电子为1
mol。
答案:(1)2 10 3 2 9NaCl 5H2O
NaClO
(2)Na2FeO4+2KOHK2FeO4+2NaOH
(3)①0.3NA
②BC
(4)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+
(5)①2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O ②1
PAGE课时素养评价
十二 氧化还原反应(含配平)(一)
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.单宁是葡萄酒中所含有的两种酚类化合物其中的一种物质,单宁有独特的抗氧化性,能有效抵御生物氧化作用,它还有清除活性氧的功能。
对于单宁在保护葡萄酒过程中的有关说法,正确的是
( )
A.单宁作还原剂
B.单宁作氧化剂
C.单宁被还原
D.单宁中某元素化合价降低
【解析】选A。单宁可以有效避免葡萄酒因为被氧化而变酸,这说明单宁易被氧化,可作抗氧化剂,因此可以作还原剂,单宁中某些元素的化合价升高,答案选A。
2.(2020·北京市东城区高一检测)瑞典化学家舍勒在研究软锰矿矿石时,把浓盐酸和软锰矿矿石混合加热,意外得到了氯气,MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,关于该反应的叙述正确的是
( )
A.MnO2是还原剂
B.HCl具有还原性
C.MnO2被HCl氧化
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
【解析】选B。MnO2中Mn的化合价由+4价降为+2价,故MnO2是氧化剂,A错误;HCl中Cl的化合价由-1价升为0价,故HCl是还原剂,即HCl具有还原性,B正确;MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,则MnO2被HCl还原,C错误;4份HCl在该反应中,有2份HCl体现酸性,另外2份HCl体现还原性,此时需要1份氧化剂MnO2,故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,D错误。
【补偿训练】
一定条件下,KClO3与I2发生下列反应:2KClO3+I22KIO3+Cl2,下列推断正确的是( )
A.该反应属于复分解反应
B.氧化性:I2>KClO3
C.还原性:KClO3>I2
D.还原剂为I2,氧化剂为KClO3
【解析】选D。该反应属于置换反应,A错误。
2+ 2KO3 +l2
氧化剂
还原剂 氧化产物 还原产物
氧化性:,还原性:
3.真空碳热还原-氯化法可实现由铝土矿制备金属铝。其核心步骤反应为Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO。对于该反应下列说法不正确的是
( )
A.Al2O3为氧化剂
B.CO为氧化产物
C.AlCl3为还原产物
D.C
为还原剂
【解析】选A。A.Cl元素的化合价降低,氯气是氧化剂,故A错误;B.C元素的化合价升高,失去电子被氧化,CO为氧化产物,故B正确;C.Cl元素的化合价降低,被还原,AlCl3为还原产物,故C正确;D.C元素的化合价升高,失去电子被氧化,发生氧化反应,则C作还原剂,故D正确。
4.(2020·三明高二检测)根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是( )
H2SO3+I2+H2O2HI+H2SO4
2FeCl3+2HI2FeCl2+2HCl+I2
3FeCl2+4HNO32FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
A.H2SO3>I->Fe2+>NO
B.I->Fe2+>H2SO3>NO
C.Fe2+>I->H2SO3>NO
D.NO>Fe2+>H2SO3>I-
【解析】选A。先确定各反应的还原剂(分别为H2SO3、HI、FeCl2)和还原产物(分别为HI、FeCl2、NO),根据还原性:还原剂>还原产物,故有H2SO3>HI,HI>FeCl2,
FeCl2>NO。
5.(2020·长春高一检测)下列电子转移表示正确的是
( )
A.
B.
C.↑
D.
【解析】选B。A项,得失电子标反,且转移电子总数不等;C项,KClO3中氯元素得电子,氧元素失去电子,转移电子数为12;D项,双线桥的起始位置不当。
6.(教材二次开发·原创题)教材【学科提炼】中叙述了氧化还原反应中的守恒关系。守恒观点是氧化还原反应解题的一个重要观点。下题就是用守恒观点解题的一个非常重要的例子。已知,12
mL
0.1
mol·L-1的亚硫酸(H2SO3)溶液,恰好跟20
mL
浓度为0.02
mol·L-1的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液完全反应,则元素铬(Cr)在还原产物中的化合价是
( )
A.+1
B.+2
C.+3
D.+6
【解析】选C。根据题意可知,H2SO3是还原剂,H2SO3中+4价的硫元素被氧化成+6价,重铬酸钾是氧化剂,+6价的铬元素被还原,设还原产物中铬的化合价为x。由关系式:H2SO3～H2SO4～2e-,Cr2～2～2(6-x)e-,反应中得失电子数相等,所以:0.020
L×0.02
mol·L-1×2×(6-x)=0.012
L×0.1
mol·L-1×2,x=3。
7.某同学在烧水时,不小心把水洒在炉火上,结果发现炉火更旺了,原因是H2O(g)和炽热的碳反应生成了水煤气(CO和H2),反应方程式为C+H2O(g)CO+H2,下列关于该反应的说法正确的是
( )
A.该反应中,C失去电子,被还原
B.该反应中,H2得到电子,被还原
C.该反应中,每转移2
mol电子生成1
mol
H2
D.该反应属于复分解反应
【解析】选C。该反应中,碳元素的化合价从0升高到+2,C失去电子被氧化,A项错误;氢元素的化合价从+1降低到0,H2O得到电子被还原,B项错误;1
mol
C从0价变为+2价,失去2
mol
电子,2
mol
H从+1价变为0价,得到2
mol电子,生成1
mol
H2,C项正确;该反应属于置换反应,也是氧化还原反应,但不是复分解反应,D项错误。
8.2019年10月1日,我国举行了盛大的阅兵仪式,阅兵式上首次展示了东风-41洲际导弹,它的射程可以覆盖地球的每一个角落。扬我国威,振奋人心,化学起到了功不可没的作用。它使用到一种燃料是偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮,在火箭发射导弹时,两者剧烈反应产生大量气体并释放出大量的热,该反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O43N2↑+2CO2↑+4H2O↑,下列叙述错误的是( )
A.此反应是氧化还原反应
B.反应瞬间产生大量高温气体,推动火箭飞行
C.在反应中C2H8N2
作氧化剂
D.1
mol
N2O4分子反应,转移8
mol电子
【解析】选C。A、N元素在反应物中以化合态存在,反应生成氮气,N元素化合价变化,反应是氧化还原反应,A正确;B、偏二甲肼和四氧化二氮剧烈反应产生大量气体并释放出大量的热,瞬间产生大量高温气体,推动火箭飞行,B正确;C、N2O4中N元素化合价降低,N2O4是氧化剂,偏二甲肼中所含元素化合价一定有升高,故偏二甲肼作还原剂,C错误;D、N2O4中N元素化合价由+4降低到0价,则转移4×2=8
(mol)电子,D正确。
【补偿训练】
1.(2019·成都高一检测)用高铁酸钠(Na2FeO4)对河湖水消毒是城市饮水处理的新技术。一种生成Na2FeO4的反应如下:Fe2O3+Na2O2(氧为-1价)Na2FeO4+Na2O(未配平),下列说法不正确的是
( )
A.Na2O2既是氧化剂又是还原剂
B.Fe2O3在反应中失去电子
C.配平后为Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O
D.Na2FeO4能消毒杀菌是因其具有强氧化性
【解析】选A。在反应Fe2O3+Na2O2(氧为-1价)Na2FeO4+Na2O中,Fe2O3中的铁元素失电子被氧化,化合价由+3价升高到+6价,故Fe2O3是还原剂,Na2O2中氧元素得电子被还原,化合价由-1价降到-2价,故Na2O2是氧化剂;由得失电子守恒和原子守恒配平为Fe2O3+3Na2O22Na2FeO4+Na2O;Na2FeO4中Fe处于高价态,具有强氧化性,所以能用于自来水的杀菌消毒。
2.(2020·南昌高二检测)已知反应:
①Cl2+2KBr2KCl+Br2,
②KClO3+6HCl(浓)3Cl2↑+KCl+3H2O,
③2KBrO3+Cl2Br2+2KClO3。下列说法正确的是
( )
A.反应①②③都有单质生成,所以都是置换反应
B.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2
C.反应②中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6∶1
D.③中1
mol还原剂反应则氧化剂得到电子的物质的量为2
mol
【解析】选B。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称为置换反应,故反应②不是置换反应,A项错误;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由题意可知,氧化性的强弱顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2,B项正确;反应②中参加反应的HCl为6
mol,其中作还原剂的HCl为5
mol,故还原剂HCl与氧化剂KClO3的物质的量之比为5∶1,C项错误;在氧化还原反应中得失电子守恒,反应③中还原剂为Cl2,根据反应前后氯元素化合价的变化,1
mol
Cl2参加反应失去10
mol电子,D项错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(15分)每逢南方的梅雨季节,盒里的饼干就很容易受潮变软,不再酥脆了。有一种食品干燥剂——泡沫铁粉,是铁粉在高温炉里加入发泡剂,使铁粉变成疏松多孔的物质。饼干盒里有了它,铁粉吸收空气中的水分和氧气,自己变为铁锈,但食品的保质期却可以大大延长,味正如初。铁单质是由铁矿石冶炼得到的。
(1)铁粉可以吸收水分和氧气,被称为双吸收剂。发生的化学反应为4Fe+3O2+6H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。上述变化过程中,铁的化合价________(填“升高”或“降低”)发生____________(填“还原反应”或“氧化反应”,下同),氧元素发生____________。?
(2)假设铁矿石的主要成分是Fe2O3,写出Fe2O3与CO在高温条件下发生反应生成铁单质的化学方程式:?_________________________,?
该反应________(填“属于”或“不属于”,下同)氧化还原反应,____________置换反应。?
【解析】(1)铁粉发生的化学反应为4Fe+3O2+6H2O4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,上述反应中铁的化合价从0升高到+3价,发生氧化反应,氧元素化合价从0降低为-2价,发生还原反应。
(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,该反应中Fe2O3被还原,CO被氧化,所以属于氧化还原反应,但是没有单质参加反应,所以不属于置换反应。
答案:(1)升高 氧化反应 还原反应
(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
属于 不属于
10.(15分)(1)野外焊接铁轨常常采用铝热反应。
已知铝热反应的化学方程式为Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe,该反应所属基本反应类型是______,在反应中铁元素的化合价________(填“升高”或“降低”),该元素的原子________(填“失去”或“得到”)电子。发生氧化反应的是________(填化学式,下同),发生还原反应的是________。?
(2)在反应H2SO3+2H2S3H2O+3S↓中,被氧化与被还原元素的质量比为________,在反应3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O中,被还原的硫与被氧化的硫的质量比为
____?__。?
【解析】(1)该反应为置换反应,铁元素化合价降低,得到电子,发生还原反应,铝元素化合价升高,发生氧化反应。(2)H2S中硫元素化合价升高:H2→,发生氧化反应,被氧化;H2SO3中硫元素化合价降低:H2O3→,发生还原反应,被还原。被氧化与被还原的硫元素质量比为2∶1。3
mol
S,其中2
mol
S化合价降低,被还原,1
mol
S化合价升高,被氧化,所以被还原的硫与被氧化的硫的质量比为2∶1。
答案:(1)置换反应 降低 得到 Al Fe2O3
(2)2∶1 2∶1
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.我国“四大发明”在人类发展史上起到了非常重要的作用,其中黑火药的爆炸反应2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑。该反应中被氧化的元素是
( )
A.C
B.N
C.N和S
D.N和C
【解析】选A。在反应中碳元素的化合价由0升高到+4价,被氧化。
【补偿训练】
(2019·汕头高一检测)磷单质在反应4P+3KOH+3H2O3KH2PO2+PH3中的变化是( )
A.被氧化
B.被还原
C.既被氧化又被还原
D.既未被氧化又未被还原
【解析】选C。磷元素的化合价由反应前的0价,部分升高为KH2PO2中的+1价,被氧化;另一部分降低为PH3中的-3价,被还原。
12.中国化学家研究的一种新型复合光催化剂[碳纳米点(CQDs)/氮化碳(C3N4)纳米复合物]可以利用太阳光实现高效分解水,其原理如图所示。下列说法正确的是
( )
A.C3N4中C的化合价为-4
B.反应的两个阶段转移电子数相等
C.阶段Ⅱ中,H2O2既是氧化剂,又是还原剂
D.通过该反应,实现了化学能向太阳能的转化
【解析】选C。A.化合物C3N4中氮元素的化合价为-3价,结合化合物中化合价代数和为0可得,碳元素的化合价为+4价,故A错误;B.由于两个过程中,参与反应的量未知,因此无法比较转移电子数的大小,故B错误;C.阶段Ⅱ中发生反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑,H2O2中氧元素由-1价变为0价和-2价,因此H2O2既是氧化剂,又是还原剂,故C正确;D.该反应中,实现了太阳能转化为化学能,故D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.过氧化氢(H2O2,氧显-1价)俗名双氧水,医疗上利用它杀菌消毒的作用来清洗伤口。
已知过氧化氢可以发生如下反应:
A.Ag2O+H2O22Ag+O2↑+H2O
B.2H2O22H2O+O2↑
C.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH
2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
回答下列问题:
(1)反应A中,H2O2作________(填“氧化剂”“还原剂”或“既是氧化剂又是还原剂”,下同),反应B中,过氧化氢作____________,反应C中H2O2作________。?
(2)根据上述反应可知,H2O2、Ag2O、K2CrO4的氧化性由强到弱的顺序是________________________。?
(3)某强酸反应体系中发生的一个氧化还原的离子反应,反应物和生成物共六种微粒:O2、Mn、H2O、Mn2+、H2O2、H+。已知该反应中H2O2只发生了如下过程:
H2O2→O2。写出该反应的离子方程式?_______________________________。?
【解析】(1)A中双氧水中的氧的化合价升高,体现还原性,B中双氧水中氧元素化合价既升高也降低,既体现氧化性又体现还原性,C中双氧水中氧元素化合价降低,说明双氧水作氧化剂,体现了氧化性。
(2)反应Ag2O+H2O22Ag+O2↑+H2O中,氧化银作氧化剂,双氧水作还原剂,则氧化性Ag2O>H2O2,反应3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH2K2CrO4+3K2SO4+8H2O中,双氧水作氧化剂,铬酸钾作氧化产物,则氧化性H2O2>K2CrO4,故氧化性顺序为Ag2O>H2O2>K2CrO4。
(3)H2O2只发生了H2O2→O2的变化体现了双氧水的还原性,作还原剂,所以高锰酸根作氧化剂,还原产物是锰离子,根据电子守恒、原子守恒和电荷守恒配平离子方程式。
答案:(1)还原剂 既是氧化剂又是还原剂
氧化剂
(2)Ag2O>H2O2>K2CrO4
(3)2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O
【补偿训练】
(2019·西安高一检测)凡是养鱼的人都知道一种很不错的消毒剂,这就是被称为当今第四代消毒产品的二氧化氯。其属于A1级别安全高效消毒剂之一,并且可以在极低的浓度下对病菌有杀灭作用,功效显而易见。一起来看看它的使用方法吧。
KClO3和浓盐酸在一定温度下反应生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为
KClO3+ HCl(浓)
KCl+ ClO2↑+ Cl2↑+ ______?
(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)。
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是______(填序号)。?
①只有还原性 ②还原性和酸性
③只有氧化性
④氧化性和酸性
(3)产生1分子Cl2,转移的电子为_____个。?
(4)ClO2具有很强的氧化性,因此常被用作消毒剂,其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的________倍(保留小数点后两位)。?
【解析】(1)氧化还原方程式的配平可从电子得失相等和原子守恒两个方面来完成。注意不交叉规律的使用。
(2)反应中浓盐酸一部分转化成Cl2表现还原性,一部分转化成KCl表现酸性。
(4)设ClO2和Cl2的质量均为m,其消毒效率之比为(×5)∶(×2)≈2.63。
答案:(1)2 4 2 2 1 2 H2O
(2)② (3)2 (4)2.63
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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 氯气的制备、性质及应用
一、氯气的发现与制备
1.氯气的发现与命名
必备知识·自主学习
项目
年代
国家
名字
发现者
1774年
瑞典
舍勒
命名者
1810年
英国
戴维
2.氯气的实验室制备方法
(1)反应原理
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)实验装置
①A装置为_________装置,作用是_____气体。
②B装置为_____装置,作用是_____气体。
③C装置为_________装置,作用是___________。
气体发生
制备
收集
收集
尾气处理
吸收多余Cl2
3.Cl2的工业制备——氯碱工业
(1)电解装置和反应现象
(2)反应方程式:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑。
【自主探索】
1.实验室制取氯气时,由于反应条件是“浓盐酸”和“加热”,生成的Cl2中含挥发出来的HCl气体和水蒸气,若实验室要制取纯净、干燥的Cl2,如何除去Cl2中的杂质并干燥?
提示:用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,并用浓硫酸干燥。
2.(知识关联)工业上制取氯气使用的是电解饱和食盐水的方法,电解饱和食盐水的时候,主要产生的是氢气、氯气和氢氧化钠,请从物质分类的角度对三种物质进行分类。
提示:氢气和氯气属于单质,氢氧化钠是碱。
二、氯气的性质及应用
1.氯气的物理性质
黄绿
大
刺激性
毒
2
颜色
密度
气味
毒性
状态
溶解性
特性
_____
色
比空
气___
_______
气味
有___
气体
1体积水
约能溶
解__体积
氯气
易液
化
2.Cl2的化学性质——活泼非金属单质
(1)Cl2与金属的反应
(2)Cl2与H2反应
氢气在Cl2中燃烧,其化学方程式为H2+Cl2
2HCl,
工业利用此法制盐酸。
(3)氯气和水的反应
化学方程式:Cl2+H2O
HCl+HClO
(4)氯气和碱的反应
①氯气和氢氧化钠、氢氧化钙的反应
②漂白粉
主要成分_______________,有效成分________,漂白原理Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3+______。
3.氯气的用途
(1)常用于自来水的_____。
(2)制造盐酸。
(3)制造_______。
(4)用于农药的生产、药物的合成。
Ca(ClO)2、CaCl2
Ca(ClO)2
2HClO
消毒
漂白剂
【自主探索】
(情境思考)1915年4月22日,第一次世界大战西线战场,夜幕刚刚落下,防守比利时伊普尔的法军阵线前方,从对面德军堑壕里突然升起一股奇怪的致命绿烟,微弱的东北风将这股绿烟吹向法军,士兵四处溃逃,瞬间许多人就中毒倒地,渐渐地没有了呼吸。这是人类战争史上第一次使用生化武器。
1.氯气使人中毒死亡的原理是什么?
提示:氯气具有强烈的刺激性气味,吸入少量氯气会使人鼻腔和喉头黏膜受到刺激并引起胸痛和咳嗽,吸入较多氯气时会使人窒息死亡。
2.当日常生活中遇到氯气泄漏时,应如何躲避?
提示:氯气密度比空气大,应躲避到较高位置。
关键能力·合作学习
知识点一 氯水的性质及应用?
氯水性质的多样性
在氯水中含有多种微粒,因此在与不同物质发生反应时,表现出不同微粒的性质,现列表如下:
所加
试剂
参与反应
的微粒
实验
现象
化学方程式
或解释
AgNO3
溶液
Cl-
产生白
色沉淀
HCl+AgNO3====AgCl↓+HNO3
Na2CO3
固体
H+
有气泡
产生
2HCl+Na2CO3====2NaCl+
CO2↑+H2O
有色
布条
HClO
布条颜色
褪去
漂白性
FeCl2
溶液
Cl2
溶液由浅
绿色变为
棕黄色
2FeCl2+Cl2====2FeCl3
石蕊
溶液
HClO、H+
先变红
后褪色
酸性和漂白性
【特别警示】氯水中含有Cl2、HClO,当氯水发生氧化还原(如与FeCl2、NaBr、KI等)反应时,只看作Cl2参与反应,如2FeCl2+Cl2====2FeCl3;当考虑氯水的漂白性和消毒性时,只看作HClO起作用。
【合作探究】
1.将盛有氯水的烧瓶置于阳光下照射,有气泡产生,此气泡成分是氯气吗?烧瓶内溶液的酸碱性有何变化?(科学探究与创新意识)
提示:不是;酸性增强。因反应2HClO
2HCl+O2↑,放出O2,有HCl生成,酸性增强。
2.(思维升华)品红溶液呈红色,向品红溶液中加入新制氯水,溶液的颜色有何变化?(宏观辨识与微观探析)
提示:新制氯水中含有HClO,具有漂白性,因此品红溶液褪色。
3.(情境思考)你知道如何用自来水正确养金鱼吗?首先,用容器取适量的自来水,将其放置在阳光照射的地方两天以上(三天更好),再将其倒进鱼缸里面。
(1)自来水用氯气来消毒,说明氯气具有哪些方面的性质?(证据推理与模型认知)
(2)自来水晒过一段时间后,可以减少水中的有毒物质,发生了哪些化学反应?(科学探究与创新意识)
提示:(1)自来水用氯气来消毒,说明氯气具有强氧化性。(2)氯气对自来水消毒
后,含有少量氯气和次氯酸。经过阳光照射后,发生的化学反应有2HClO
2HCl+O2↑。
【典例示范】
【典例】(2020·徐州高一检测)下列关于氯水的叙述中正确的是
( )
A.新制氯水中只含有Cl2和H2O分子
B.往新制氯水中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
C.光照氯水有气泡逸出,该气体是Cl2
D.氯水放置数天后,酸性减弱
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)新制氯水的主要成分;
(2)新制氯水中各成分的主要性质。
【解析】选B。新制氯水中有Cl2、HClO、H2O分子,H+、Cl-、ClO-等离子,A项错
误;新制氯水中含有Cl-,与AgNO3反应生成白色沉淀,B项正确;光照氯水发生反
应2HClO
2HCl+O2↑,逸出的气体是O2,而不是Cl2,C项错误;HClO分解后变成
HCl,HCl是强酸,溶液的酸性增强,D项错误。
【规律方法】氯水的粒子成分和性质
(1)粒子:H2O、Cl2、HClO、H+、Cl-、ClO-、(OH-)
(2)性质
【母题追问】新制氯水可以使碳酸氢钠溶液放出气泡,主要是哪种物质起的作用?
提示:主要是新制氯水中的氢离子在起作用。
【素养训练】
氯水中因含有次氯酸等成分,所以可以用于自来水或者泳池的消毒,其实氯水中还含有其他多种成分,因而具有多种性质。新制氯水可分别与图中四种物质发生反应(四种物质与氯水的重合部分代表物质间的反应,且氯水足量),请回答下列问题。
(1)能证明氯水具有漂白性的是________(填“a”“b”“c”或“d”)。?
(2)反应c的现象是______________,?
反应e的现象是______________,?
反应e的化学方程式为______________,?
反应b的化学方程式为______________。?
(3)久置的氯水最终会变成________,用化学反应方程式表示为________。?
(4)实验室保存氯水的方法是?____________________。?
【解析】氯水中含有H+、Cl-、Cl2、H2O、HClO等粒子,可以与NaOH、AgNO3、Na2CO3发生反应。HClO具有漂白性,故氯水可使石蕊试液先变红后褪色,但HClO不稳定,见光易分解。
答案:(1)d
(2)有白色沉淀生成 氯水的黄绿色消失
Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑
(3)盐酸 2HClO
2HCl+O2↑
(4)密封保存在棕色试剂瓶中并置于阴凉处
知识点二 氯气的实验室制法?
实验室制取氯气的装置图
1.试剂的选择
通常选用浓盐酸和MnO2或KMnO4等来制取。如
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)====2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.发生装置
选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)。以此分析可知,实验室制取氯气是加热固体与液体的混合物,所以应选用固液加热制气发生装置。
3.收集方法
选用收集方法的主要依据是气体的密度和水溶性。因为氯气能溶于水,密度比空气的大,所以收集氯气时,不能用排水法,应该用向上排空气法。Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小,也可用排饱和食盐水法收集Cl2。
4.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、五氧化二磷等进行干燥。
5.吸收装置
氯气有毒,实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行,通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。
6.验满
常用湿润的淀粉碘化钾试纸或湿润的蓝色石蕊试纸检验Cl2。方法是将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近集气瓶瓶口,试纸变蓝,或将湿润的蓝色石蕊试纸靠近集气瓶瓶口,试纸先变红后褪色,则可证明Cl2已收集满。
【方法导引】
实验装置的安装方法以及常见气体的收集方法总结
(1)气体实验装置的安装顺序
①由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是:放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。
②从左到右(如制氯气:发生装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置)。
③先塞后定(把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好)。
(2)常用气体收集方法
①排水法:适用于不溶于水且不与水反应的气体。
②排空气法:适用于同温同压下密度与空气密度相差较大的且不与空气中的任何气体反应的气体。它又包括:
a.向上排空气法:适用于密度比空气大的气体。
b.向下排空气法:适用于密度比空气小的气体。
③排液法:Cl2可用排饱和食盐水法收集。
【合作探究】
1.(思维升华)含有4
mol
HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应,能生成1
mol
Cl2吗?(宏观辨识与微观探析)
提示:不能,因为随着反应的进行,盐酸的浓度变小,MnO2与稀盐酸不反应,故生成的Cl2小于1
mol。
2.某同学认为用澄清石灰水代替氢氧化钠溶液进行尾气处理,同时还可以制得漂白粉,你认为该同学的想法是否合理?(科学探究与创新意识)
提示:不合理。澄清石灰水的浓度很小,不能确保氯气被完全吸收,且制备漂白粉是利用氯气与石灰乳反应。
【典例示范】
【典例】(2020·南京高一检测)实验室制备氯气的装置如图。图中涉及气体发生、除杂、干燥、收集、尾气处理装置,其中错误的是
( )
A.①
B.②
C.③
D.④
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)注意氯气制取装置从前到后的排列顺序;
(2)各装置的连接及相应的特点。
【解析】选C。③装置中的导气管应从长管进短管出。
【母题追问】(1)氯气的发生装置中主要发生的反应是什么?
提示:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)氯气的尾气处理装置中主要发生的反应是什么?
提示:Cl2+2NaOH====NaCl
+NaClO+H2O。
【素养训练】
舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。舍勒是在1774年发现这种气体的,
当他加热黑色的软锰矿与浓盐酸的混合物时,
发现产生了一种烟雾,
并与加热王水时所生成的烟雾是完全一样的,后来证实这种烟雾的成分为氯气。
(1)阅读信息,写出舍勒制备氯气的化学方程式。
提示:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)下列装置用于二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应制取纯净、干燥的氯气。
①在装置A～E中,有a～i
9个接口,用编号表示仪器的导气管连接顺序依次为________→________→________→________→________→________→________→________→________。?
②B瓶中浓H2SO4的作用是________,?
E瓶中饱和食盐水的作用是_________。?
③C瓶中NaOH溶液的作用是_________。?
提示:①a→h→i→c→b→f→g→d→e
②吸收Cl2中的水蒸气,制得干燥的Cl2 除去Cl2中的HCl,制得纯净的Cl2
③吸收剩余的Cl2,防止Cl2污染空气
(3)说明舍勒没有发现氯元素的原因。这对你进行科学研究有哪些启示?
提示:舍勒虔信燃素学说,误认为这是由于“脱燃素的锰”(二氧化锰)从盐酸中夺去了燃素而产生了这种气体,因此称它为“脱燃素盐酸”,而没有认为它是一种元素。这警示我们不能迷信权威,应以事实为依据,科学探究,实事求是。
氯气的实验室制法
原理
条件
药品
浓盐酸、MnO2
加热
制取装置
发生装置
净化装置
收集装置
尾气处理装置
固+液→气
向上排空气法（或排饱和食盐水法）
NaOH溶液
HCl
饱和食盐水
水
浓硫酸
Cl-检验
知识点 由氯气制备的常用消毒剂和漂白剂?
1.次氯酸的漂白原理、特点及应用范围
2.次氯酸盐
(1)“84”消毒液:
①制备:由Cl2和NaOH溶液反应制得。
②主要成分:NaCl和NaClO;有效成分:NaClO。
(2)漂白粉
3.ClO2
二氧化氯可用于消毒和漂白,其漂白能力和消毒能力比氯气强且使用起来更加
安全。
4.向氯水中加入CaCO3固体后,氯水的杀菌、漂白能力将增强的原因(后续课程
会学习):氯水中存在平衡:Cl2+H2O
H++
Cl-+HClO
,CaCO3固体与H+反应,降
低H+的浓度,使平衡向右移动,HClO的浓度增大,所以漂白性会增强。
【合作探究】
(1)制取漂白粉时,应选择石灰水还是石灰乳?为什么?
提示:由于氢氧化钙的溶解度较小,制备漂白粉时不能用石灰水,应用石灰乳。在石灰乳中通入氯气可制得漂白粉,也可以用氯气与稍湿的消石灰作用制得。
(2)漂白粉中起漂白作用的是HClO,为什么工业上却不保存HClO,而保存漂白粉?
提示:HClO不稳定,见光易分解,久置后会变质,所以制备稳定的次氯酸盐更便于储存和运输。
(3)(情境应用)下面几幅图片是某氯气泄漏事故现场。
①从图片可以看出现场人员撤离时均用一块毛巾捂住口鼻以防止吸入氯气,那么,这块毛巾应怎样处理会更好?
提示:由于Cl2易和碱反应,因此可以将毛巾蘸肥皂水或小苏打水等呈弱碱性的溶液。
②消防人员在现场向空中喷洒石灰水,这是为什么?请用化学方程式说明原理。
提示:2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
【典例示范】
【典例】城市生活用水常用漂白粉杀菌、消毒。下列关于漂白粉的叙述正确的是
( )
A.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2和CaCl2
B.将Cl2制成漂白粉的主要目的是使它转化为较稳定的物质,便于保存和运输
C.漂白粉是由Cl2与烧碱制得的
D.在使用漂白粉时应用浓盐酸
【解题指南】解答本题需注意以下两点:
(1)熟记漂白粉的主要成分和有效成分;
(2)浓盐酸能与漂白粉反应。
【解析】选B。A.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,故A错误;B.氯水中的HClO能漂白,但易分解且不易保存、运输,所以制成固态漂白粉,故B正确;C.氯气与烧碱反应生成NaCl、NaClO,故C错误;D.漂白粉与浓盐酸发生反应生成氯气,氯气有毒,故D错误。
【误区警示】
(1)工业上制备漂白粉是用Cl2与石灰乳反应而不是与澄清石灰水反应。
(2)次氯酸盐的漂白和消毒作用通常是靠转化为HClO来实现的。
【素养训练】
Cl2是一种重要的化工原料。如图是一些含氯产品。
(1)①中钢瓶上应贴的标签为________。?
A.腐蚀品
B.爆炸品
C.有毒品
D.易燃品
(2)下列有关漂白粉和漂白液的说法正确的是_______。?
A.漂白粉是纯净物,漂白液是混合物
B.漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2
C.工业上将氯气通入澄清石灰水制取漂白粉
D.漂白液的有效成分是Na2O2
(3)工业上利用Cl2制盐酸,其化学方程式为__________。?
Cl2溶于水可制得氯水,如何检验一瓶氯水已经完全变质?
__________。?
【解析】(1)Cl2有毒,储存Cl2的钢瓶应贴的标签为有毒品。(2)漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,漂白液的有效成分是NaClO,二者均是混合物,A、D项错误;制取漂白粉时,不用澄清石灰水,因氢氧化钙的溶解度较小,一般用石灰乳,也可用氯气与稍湿的消石灰作用制得,C项错误。(3)久置氯水的成分为稀盐酸,新制氯水的成分为Cl2、HCl、HClO,新制氯水和稀盐酸均与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,均与Na2CO3溶液反应放出CO2气体,遇酚酞溶液均无明显现象。新制氯水中加入紫色石蕊溶液先变红后褪色,而稀盐酸中加入紫色石蕊溶液只变红色。
答案:(1)C (2)B (3)H2+Cl2
2HCl 用
试管取适量该氯水,滴入几滴紫色石蕊试液,若溶液只变红不褪色,证明氯水已经完全变质
【课堂小结】氯气的实验室制法
三言两语话重点
(1)掌握氯气的制备方法:氯气实验室制法和工业制法。
(2)掌握氯气的“四大”性质:与金属反应、与非金属反应、与水反应、与碱反应。
(3)知道新制氯水的主要成分:“三分子”、“四离子”。
(4)掌握“两种”常见含氯化合物的有效成分:漂白粉-次氯酸钙、“84”消毒液—次氯酸钠。
课堂检测·素养达标
1.消灭地鼠的方法很多,其中一种方法是将氯气通入鼠洞中,
这是利用了氯气的哪些性质
( )
①密度比空气大
②易液化
③能溶于水
④有毒
A.①④
B.①②
C.③④
D.①③④
【解析】选A。氯气密度比空气大,有毒,可用来消灭地鼠,没有用到其易液化和能溶于水的性质。
2.(教材二次开发·教材习题改编)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.用湿毛巾或蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻撤退
B.向地势低的地方撤离
C.观察风向,顺风撤离
D.在室内放一盆水
【解析】选A。因肥皂水显弱碱性,则可以吸收氯气,A正确;氯气的密度大于空气,故应向地势高的地方跑,B错误;逆风跑,才可以脱离氯气的笼罩,C错误;氯气与水反应,其速度慢且反应不充分,D错误。
【补偿训练】
(2020·嘉兴高一检测)氯气是重要的化工原料,能用于对自来水消毒。下列有关氯气的叙述中正确的是
( )
A.氯气在常温下能与铁反应,故不能用钢罐存放液氯
B.液氯和氯水不是同一物质
C.点燃氢气和氯气的混合气体可以制取氯化氢
D.用氯气对生活用水进行消毒的原因是氯气能杀灭细菌
【解析】选B。干燥的氯气与铁在常温下不反应,因此可以用钢罐存放液氯,故A错误;氯水为氯气的水溶液,液氯为纯净物,二者不是同一种物质,故B正确;点燃氢气和氯气的混合气体,易发生爆炸,不安全,故C错误;氯气之所以长期用于自来水消毒,是因氯气与水反应生成的HClO,具有强氧化性,可以杀死细菌、病毒,故D错误。
3.(2020·石家庄高一检测)如图装置用来检验氯气的部分性质,下列说法不正确的是
( )
A.装置A的作用是除去氯气中的水蒸气
B.该实验必须在通风橱中进行
C.装置B的现象是两种布条都褪色
D.装置C中发生的反应为Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
【解析】选C。氯气中混有水蒸气,会干扰其漂白性的检验,用装置A除去氯气中的水蒸气,A正确;氯气有毒,会污染环境,所以该实验必须在通风橱中进行,B正确;装置B的现象是干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色,C不正确;装置C中发生的反应为Cl2被NaOH溶液吸收,生成NaCl、NaClO、H2O,D正确。
【补偿训练】下列说法正确的是
( )
A.向久置的氯水中滴入紫色石蕊溶液,溶液将先变红后褪色
B.欲除去Cl2中少量的HCl气体,可将此混合气体通过盛有饱和食盐水的洗气瓶
C.漂白粉的有效成分是CaCl2和Ca(ClO)2
D.氯水的成分为Cl2和Ca(ClO)2,应密封保存
【解析】选B。HClO易分解,久置氯水实际是盐酸,因此只能使紫色石蕊溶液变红,而不能使其褪色,A项错误;漂白粉的主要成分是CaCl2和Ca(ClO)2,有效成分是Ca(ClO)2,C项错误;新制氯水的成分有Cl2、H+、ClO-、OH-、Cl-、HClO、H2O,不含有Ca(ClO)2,D项错误;Cl2几乎不溶于饱和食盐水,但HCl易溶于饱和食盐水,因此可用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl气体,B项正确。
4.新制氯水与久置氯水相比较,下列结论不正确的是( )
A.颜色相同
B.前者能使有色布条褪色
C.都含有H+
D.加AgNO3溶液都能生成白色沉淀
【解析】选A。新制氯水呈黄绿色,久置氯水为无色,A项错误。
【补偿训练】
(2020·扬州高一检测)实验室用如图所示装置来制取氯气,该装置由A、B、C三个基本装置组合而成,请回答下列问题:
(1)该制取氯气的装置有一个错误,请指出错误__________。
(2)说出A、B、C三个基本装置的名称:A是________装置,B是________装置,C是________装置。
(3)C装置中烧杯内所装液体是________溶液。
(4)写出A装置中反应的化学方程式__________。
【解析】(1)烧瓶不能用酒精灯直接加热,应该垫上石棉网。
(2)A为气体发生装置,B为气体收集装置,C为尾气吸收装置。
(3)一般用较浓的NaOH溶液吸收多余的氯气,防止污染空气。
(4)MnO2和浓盐酸反应制取氯气的化学方程式为
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
答案:(1)烧瓶底部缺少石棉网
(2)气体发生 气体收集(或集气) 尾气吸收
(3)NaOH
(4)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O?
【素养新思维】
5.某工厂在山坡坑道的仓库里贮存有氯气钢瓶。某天,有一只装有氯气的钢瓶损坏,造成了氯气泄漏,请回答下列问题:
(1)作为在场工人,你认为处理钢瓶的正确方法是______(填序号)。?
A.把钢瓶推到坡下的小河里
B.把钢瓶丢到深坑里,用熟石灰填埋
C.把钢瓶扔到农田中
理由是_______。?
(2)钢瓶处理后,工人应立即________(填序号)。?
A.转移到坡下 B.转移到坡上
理由是_______。?
(3)若在场工人没有防毒面具,可以用浸有某种物质的水溶液的毛巾捂住口鼻,则最适宜采用的物质是________(填序号)。?
A.NaOH
B.NaCl
C.Ca(OH)2
D.Na2CO3
【解析】(1)装有氯气的钢瓶损坏后的处理方法是把钢瓶丢到深坑里,用熟石灰填埋,会发生反应2Cl2+2Ca(OH)2====CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。
(2)由于氯气的密度比空气大,所以钢瓶处理后,工人应立即转移到坡上。
(3)由于氯气能够与碱发生反应,所以所用的物质的水溶液应该呈碱性,而且不能对人体产生危害,故最适宜采用的物质是Na2CO3。
答案:(1)B 氯气能与熟石灰反应
(2)B Cl2的密度比空气大
(3)D课时素养评价
十一 氯气的制备、性质及应用
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.自来水是用Cl2杀菌消毒的,不法商贩用自来水冒充蒸馏水出售,为辨真伪,可用下列哪一种试剂鉴别
( )
A.酚酞溶液 B.FeCl3溶液
C.AgNO3溶液
D.NaOH溶液
【解析】选C。自来水用Cl2杀菌消毒后会含有Cl-,加入AgNO3溶液后会产生白色沉淀而变浑浊。
2.(2020·南宁高一检测)实验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气,主要操作有:①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上;②把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯确定铁圈的高度,固定好铁圈,放好石棉网;③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2,再向分液漏斗中加浓盐酸,并将导管放入集气瓶中;④检查气密性;⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗,连接好导管。最好的实验操作顺序是
( )
A.②③④①⑤
B.②①③⑤④
C.②①⑤④③
D.②①③④⑤
【解析】选C。实验装置的安装顺序一般为“从下到上(即放铁架台→放酒精灯→根据灯焰的大致高度确定铁圈位置),从左到右”,且制备气体时,加入药品前应检查装置的气密性。
3.用玻璃棒蘸取新制氯水点在pH试纸上,观察到的现象是
( )
【解析】选B。氯水显酸性,同时氯水具有漂白作用。
4.将足量新制氯水分别滴加到下列溶液或滤纸上,对所观察到的现象描述合理的一组是
( )
选项
AgNO3溶液
蓝色石蕊试纸
Na2CO3溶液
A
产生沉淀
变红
有气泡
B
无明显现象
变红
产生沉淀
C
产生沉淀
先变红后褪色
有气泡
D
产生沉淀
先变红后褪色
产生沉淀
【解析】选C。新制氯水中含有Cl2、H+、Cl-、HClO等微粒,滴入AgNO3溶液时,Cl-与Ag+反应生成AgCl白色沉淀;滴到蓝色石蕊试纸上,H+使其变红,而后HClO又将其氧化而褪色;滴到Na2CO3溶液中,H+与C反应生成H2O和CO2,故有气泡产生,答案为C项。
【补偿训练】
下列实验过程中,不会产生气体的是
( )
【解析】选C。A项,新制氯水中的HClO见光分解生成氧气,不符合题意;B项,新制氯水中的H+与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2,不符合题意;C项,新制氯水中的Cl2与NaBr反应生成Br2和NaCl,没有气体产生,符合题意;D项,H2O与Na2O2反应生成O2,不符合题意。
5.实验室制取氯气后,产生的尾气选用下列哪种方法处理最好
( )
【解析】选D。氯气在水中溶解度较小,而与NaOH溶液会发生反应,所以应用NaOH溶液吸收尾气;氯气会污染空气,所以应插入液面以下吸收。
6.(2020·滨州高一检测)
某同学在pH试纸上滴几滴新制的氯水,现象如图所示,下列有关该实验的说法中正确的是
( )
A.该实验说明Cl2分子具有漂白性
B.该实验说明H+扩散速度比HClO分子快
C.将实验后的pH试纸在酒精灯上微热,试纸又恢复为原来的颜色
D.若用久置的氯水进行实验,现象相同
【解析】选B。HClO具有漂白性,Cl2无漂白性,A项错误。HClO的漂白持久、稳定,实验后的pH试纸加热不会恢复原来的颜色,C项错误。久置的氯水主要成分为稀盐酸,无漂白性,D项错误。
7.(教材二次开发·原创题)教材【实验探究】中研究氯水性质时,有同学在充分研究氯水成分后,又对氯水性质进行了进一步的研究。研究后,他列出了下列一些物质,其中能使干燥的蓝色石蕊试纸先变红后褪色的是
( )
①氯气
②液氯
③新制氯水
④敞口久置的氯水
⑤盐酸
⑥用盐酸酸化的漂白粉溶液
A.①②③
B.①②③⑥
C.③⑥
D.③④⑥
【解析】选C。起漂白作用的物质是HClO,新制氯水中含有HClO;而氯气、液氯中均无HClO;久置的氯水实际为稀盐酸溶液;⑥中H++ClO-HClO,生成HClO。
8.(2020·杭州高一检测)如图所示,从A处通入新制备的Cl2,关闭B阀时,C处的红色布条看不到明显现象;当打开B阀后,C处红色布条逐渐褪色。D中装的是( )
①浓硫酸
②NaOH溶液
③H2O
④饱和NaCl溶液
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
【解析】选C。本题解题关键在于明确HClO有漂白作用,干燥的Cl2不具备漂白作用。应先判断A处通入的Cl2是否带有水蒸气。根据B阀门打开时,红色布条褪色,说明A处Cl2为潮湿的;潮湿的Cl2在B阀关闭时通过D,看不到C处红色布条有明显变化,说明D处溶液吸收了氯气或者吸收了潮湿氯气中的水蒸气。因此正确选项为C。
【补偿训练】
(双选)(2020·北京昌平区高一检测)实验探究能力是一名中学生的必备能力。某化学小组用下列装置制备并检验Cl2的性质,下列说法正确的是
( )
A.Ⅰ图中:如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗完
B.Ⅱ图中:充分光照后,量筒中剩余气体约为10
mL(条件相同)
C.Ⅲ图中:生成蓝色的烟,若在集气瓶中加入少量水,所得溶液呈蓝绿色
D.Ⅳ图中:干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条能褪色,不能说明Cl2有漂白性
【解析】选B、D。如果MnO2过量,随着反应进行,浓盐酸浓度减小到一定程度,不再与二氧化锰继续反应,所以盐酸不能全部消耗,A错误;氯气溶于水,与水发生反应产生HCl和HClO,Cl2+H2OHCl+HClO,该反应是可逆反应,产生的HClO光照分解,发生反应:2HClO2HCl+O2↑,前一个反应正向进行,最终完全转化为HCl和O2,HCl溶于水,最后得到气体为O2,所以根据元素守恒,结合相同条件下气体体积比等于气体的物质的量的比,可知充分光照后,量筒中剩余气体约为10
mL,B正确;铜在氯气中燃烧生成氯化铜,氯化铜固体颗粒是棕黄色的,故产生棕黄色的烟,C错误;干燥的有色布条不褪色,而湿润的有色布条能褪色,是因为氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸具有漂白性,使有色布条褪色,剩余氯气通入盛氢氧化钠溶液的烧杯中发生反应为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,用NaOH溶液进行尾气处理,D正确。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(15分)某同学利用下图所示的装置研究钠与氯气的反应。
【实验装置】
【实验步骤】
①将一定量浓盐酸滴在KMnO4粉末上,立即产生黄绿色气体。
②待黄绿色气体均匀充满集气瓶时,关闭止水夹。
③再向钠粒上滴2滴水,片刻后钠燃烧,产生白烟,白色固体附着在集气瓶内壁上。
【实验步骤及现象分析】
(1)步骤①,黄绿色气体是Cl2,反应的化学方程式为_____________。?
(2)步骤③,引起钠燃烧的原因是?____________________。?
(3)生成白色固体的化学方程式是?______________________。?
(4)结合离子方程式说明NaOH溶液的作用是?__________________?__。?
【解析】(1)该反应中产生的黄绿色气体是氯气,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(2)Na能在Cl2中燃烧是因为Na与H2O反应放热,达到Na在Cl2中燃烧的着火点,从而引起钠的燃烧;
(3)Na在Cl2中燃烧生成NaCl,则白色固体是NaCl,反应的化学方程式为2Na+Cl22NaCl;
(4)氯气有毒不能直接排放到空气中,氯气和水反应生成酸,酸能和碱发生中和反应,所以NaOH溶液的作用是吸收氯气,防止其污染环境,反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。
答案:(1)2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)Na与水反应放热,达到Na在Cl2中燃烧的着火点
(3)2Na+Cl22NaCl
(4)Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O,吸收氯气,防止其污染环境
10.(15分)为了探究氯水能否和碳酸钙发生化学反应,某学生设计如下实验:
实验一:向盛有饱和氯水的锥形瓶中加入大理石,并充分振荡,观察到氯水的黄绿色褪去并同时产生气体。
实验二:取实验一后锥形瓶中清液,进行如下实验:
①该清液滴在有色布条上有极强的漂白作用。
②该清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀。
③该清液中滴加盐酸可产生大量气体。
实验三:该学生设想用下列装置收集实验二中产生的气体做进一步检验。
回答下列问题:
(1)在实验二中,清液滴在有色布条上有极强的漂白作用说明该清液中含有
?_____________(写化学式);清液中滴加碳酸钠溶液产生白色沉淀说明该清液中含有________;清液中滴加盐酸产生的气体是________(用化学式表示)。?
(2)实验三中,洗气装置内的洗涤液一般用______溶液,用________装置收集。?
(3)该学生通过上述实验,写出了氯水和碳酸钙反应的化学方程式:
___________________。?
【解析】氯气溶于水,发生反应:Cl2+H2OHCl+HClO,生成的HCl与CaCO3发生反应:2HCl+CaCO3CaCl2+CO2↑+H2O,滴加盐酸产生Cl2,反应:HCl+HClOCl2↑+H2O。实验三中为了减少Cl2的溶解用饱和NaCl溶液吸收杂质气体,用排液法收集气体,应将导管口插入试管口。
答案:(1)HClO C Cl2
(2)饱和NaCl B
(3)CaCO3+2Cl2+H2O2HClO+CaCl2+CO2↑
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.(2020·东营高一检测)下列物质转化不能通过一步反应直接实现的是( )
FeCl2Cl2Ca(ClO)2HClOO2
A.① B.
② C.
③ D.
④
【解析】选A。A、①氯气与铁在点燃条件下反应生成氯化铁,不能一步到位生成氯化亚铁,选项A选;
B、
②
氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,可以一步反应直接实现,选项B不选;C、③次氯酸钙与二氧化碳和水反应生成碳酸钙和次氯酸,可以一步反应直接实现,选项C不选;D、④次氯酸溶液在光照条件下分解生成盐酸和氧气,可以一步反应直接实现,选项D不选。
12.(双选)(2020·北京顺义区高一检测)某同学设计用下图的装置制备少量的AlCl3(易和水蒸气反应)。下列说法错误的是
( )
A.B装置中所装试剂为饱和的NaCl溶液,其作用是除去氯气中的HCl
B.装置C和F中的试剂均为浓硫酸,其作用是防止水蒸气进入E中
C.用50
mL
12
mol·L-1的盐酸与足量的MnO2反应,所得氯气可以制取26.7
g
AlCl3
D.实验过程中应先点燃D处的酒精灯,再点燃A处的酒精灯
【解析】选C、D。实验室是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气,含有杂质气体氯化氢和水蒸气,氯化氢极易溶于水,而氯气在饱和食盐水中溶解度很小,因此B装置中所装试剂为饱和的NaCl溶液,其作用是除去氯气中的HCl,A正确;因为AlCl3易与水蒸气反应,所以铝和氯气反应必须在干燥的环境下进行,因此装置C和F中的试剂均为浓硫酸,其作用是防止水蒸气进入E中,B正确;用50
mL
12
mol·L-1的盐酸与足量的MnO2反应,由于浓盐酸不断消耗,变为稀盐酸,与二氧化锰不反应,所以50
mL
12
mol·L-1的盐酸产生氯气的量小于0.15
mol,因此氯气与铝反应生成氯化铝的量少于0.1
mol,质量小于13.35
g,C错误;实验过程中应先点燃A处的酒精灯,反应产生氯气,利用氯气排净装置内的空气,待装置中充满黄绿色气体时再点燃D处的酒精灯,反应进行,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.(2019·福州高一检测)某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氯气,并探究其性质。
请回答下列问题:
(1)实验室制取氯气的化学方程式为_____________________;?
检查上图中反应器A的气密性的方法是?___________________。?
(2)现要求从上图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套制取纯净、干燥氯气的装置,实验时要防止污染。下表是按仪器的连接顺序由上至下依次填写的,请将该表填写完整(加入的试剂自选)。
选用的仪器(填字母)
加入的试剂
作用
A
浓盐酸、二氧化锰
反应器(或产生气体)
C
收集Cl2
(3)该实验中用仪器C收集Cl2时,进气口应为________(填字母)。?
(4)将氯气通入紫色石蕊溶液中,可观察到溶液先变红后褪色的现象,出现这种现象的原因是?_____________________________________________________。?
(5)人若吸入大量氯气会中毒死亡。某地化工厂的贮氯罐意外发生泄漏,周围被疏散的群众应采取的防御自救措施是?_________________________________。?
【解析】(1)实验室制备Cl2是用MnO2氧化浓盐酸,该装置的气密性检查应用加热法;
(2)由于MnO2与浓盐酸制得的Cl2中含有HCl、H2O,需除去,所以连接顺序为制气→除HCl→干燥→收集→尾气吸收,仪器组合为A→C→C→C→B;
(3)由于Cl2密度大于空气,应用向上排空气法收集,则b管进气,a管出气;
(4)Cl2+H2OHCl+HClO,溶液呈酸性,但是HClO具有强氧化性,能漂白指示剂;
(5)由于Cl2密度大于空气,所以应去地势高的地方,还可以利用Cl2与碱液反应的性质来吸收Cl2。
答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
关闭分液漏斗的活塞,将导气管插入水中,用双手捂住烧瓶(或用酒精灯微热烧瓶),若导气管口有气泡冒出,松手后导气管中能形成一段稳定水柱,则说明气密性良好
(2)
选用的仪器(填字母)
加入的试剂
作用
C
饱和氯化钠溶液
除去HCl
C
浓硫酸
除去H2O
B
NaOH溶液
吸收多余的Cl2
(3)b
(4)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,酸能使石蕊溶液变红,次氯酸又能使石蕊溶液褪色
(5)先用水或弱碱性溶液将毛巾润湿后捂住口鼻,然后尽量沿逆风方向向地势较高处跑
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