2.3
氧化剂和还原剂-氧化还原反应的电子转移数目计算
考点卡片
1.氧化还原反应的电子转移数目计算
【知识点的认识】
一、氧化还原反应的计算:
(1)比较典型的计算有:求氧化剂、还原剂物质的量之比或质量比,计算参加反应的氧化剂或还原剂的量,确定反应前后某一元素的价态变化等。
(2)计算的依据是:氧化剂得电子数等于还原剂失电子数,列出守恒关系式求解。
二、氧化还原反应的基本规律:
1.守恒规律
氧化还原反应中有物质失电子必有物质得电子,且失电子总数等于得电子总数。或者说氧化还原反应中,有元素化合价升高必有元素化合价降低,且化合价升高总数必等于降低总数。有关得失电子守恒(化合价守恒)的规律有如下应用:
(1)求某一反应中被氧化与被还原的元素原子个数之比,或求氧化剂与还原剂的物质的量之比及氧化产物与还原产物的物质的量之比。
(2)配平氧化还原反应方程式。
(3)进行有关氧化还原反应的计算:
2.强弱规律
较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。应用:在适宜条件下,用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质,或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质,也可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱。
3.价态规律
元素处于最高价,只有氧化性;元素处于最低价,只有还原性;元素处于中间价态,既有氧化性又有还原性,但主要表现一种性质。物质若含有多种元素,其性质是这些元素性质的综合体现。
4.转化规律
氧化还原反应中,以元素相邻价态之间的转化最容易;不同价态的同种元素之间发生反应,元素的化合价只靠近,不交叉;相邻价态的同种元素之间不发生氧化还原反应。
5.难易规律
越易失去电子的物质,失去后就越难得到电子;越易得到电子的物质,得到后就越难失去电子。一种氧化剂同时和几种还原剂相遇时,还原性最强的优先发生反应;同理,一种还原剂同时与多种氧化剂相遇时,氧化性最强的优先发生反应。
【命题方向】
题型:氧化还原反应电子转移数目的计算:
典例1在下列反应过程中,有3mol电子转移的是( )
A.1mol钠与水反应
B.27g铝与足量盐酸反应
C.22.4L氧气(标准状况)与足量镁反应
D.1.5molNa2O2与足量水反应
分析:A、钠和水反应生成氢氧化钠和氢气;
B、铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气;
C、金属镁在氧气中燃烧生成氧化镁;
D、Na2O2与足量水反应生成氢氧化钠和氧气。
解答:A、2Na+2H2O═2NaOH+H2↑,反应转移2mol电子,lmol钠与水反应,转移1mol电子,故A错误;
B、27g(1mol)铝全部转化为三价,转移3mol电子,故B正确;
C、22.4L(1mol)氧气全部转化为﹣2价,转移4mol电子,故C错误;
D、2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑,该反应转移2mol电子,1.5molNa2O2与足量水反应转移1.5mol电子,故D错误。
故选B。
点评:本题考查学生氧化还原反应中的电子转移情况,可以根据所学知识进行回答,难度不大。
【解题思路点拨】电子转移数目计算步骤:
①标出发生变化的元素的化合价。
②找化合价升高的元素(注意:如果化合价降低的元素只有一种就用化合价降低的元素进行计算)。当升高或降低的元素不止一种时,需要根据不同元素的原子个数比,将化合价变化的数值进行叠加。
②化合价升高总数计算:化合价变化数乘以原子个数。
一.选择题(共5小题)
1.由一种阳离子与两种酸根阴离子组成的盐称为混盐,CaOCl2是一种常见的混盐。下列说法不正确的
是( )
A.CaOCl2有较强的氧化性
B.CaOCl2水溶液呈碱性
C.由氯气为原料,每生成1mol
CaOCl2,转移的电子为2mol
D.CaOCl2的溶液中加入足量浓硫酸,可有黃绿色的气体产生
2.我国科学家利用高效催化剂在温和条件下催化氧化1molCH4得到下列一碳产物,其中转移电子数最少的是( )
A.CH3OH
B.CO
C.HCHO
D.HCOOH
3.在Cu与浓硝酸反应中,若有1mol
HNO3被还原,则发生转移的电子是( )
A.1mol
B.2mol
C.0.5mol
D.0.25mol
4.已知:2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+571.0kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下:
过程Ⅰ:2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)△H=+313.2kJ/mol
过程Ⅱ:……下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中每消耗232g
Fe3O4转移2mol电子
B.过程Ⅱ热化学方程式为:3FeO(s)+H2O(l)═H2(g)+Fe3O4(s)△H=+128.9
kJ/mol
C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能
D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
5.下列说法正确的是( )
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应△H>0
C.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
D.3
mol
H2与1
mol
N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023
二.多选题(共3小题)
6.Na2O2、Cl2、SO2等均能使品红溶液褪色.下列说法正确的是( )
A.Na2O2、Cl2、SO2依次属于电解质、非电解质、非电解质
B.标准状况下,1
mol
Na2O2和22.4LSO2反应生成Na2SO4,转移电子2
mol
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
D.在Na2O2中阴阳离子所含的电子数目不相等
7.下列说法正确的是( )
A.用H2O2分解制氧气,消耗1mol
H2O2,转移电子为2mol
B.0.5molH2和0.5molO2的混合气体为22.4L
C.16gO2和O3的混合气体中含有O数目为NA
D.在反应MnO2+4HCl═MnCl2+Cl2↑+2H2O中,每生成1molCl2有2molHCl被氧化
8.下列叙述正确的是( )
A.用饱和NaHCO3溶液可以将混在CO2气体中的HCl除去
B.能使润湿的淀粉KI试纸变蓝的气体一定是Cl2
C.某“海水”电池的总反应为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,每生成1
mol
Na2Mn5O10转移2
mol电子
D.在铁制品上镀铜时,铁制品作电镀池的阳极,铜盐为电镀液
三.填空题(共5小题)
9.(1)在如图所示的串联装置中,发现灯泡不亮,但若向其中一个烧杯中加水,则灯泡会亮起来。
①加水的烧杯为
。
②将烧杯B和
混合后溶液的导电性会减弱;并写出相关的离子反应方程式:
。
(2)含氯消毒剂可防甲型H1N1流感。二氧化氯是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,它可由KClO3在H2SO4存在下与Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式:
。当有1molKClO3反应时转移电子总数为
(用NA表示阿伏加德罗常数的值)
10.(1)K2FeO4可用作水处理剂,它可由以下反应制得:3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,当有1mol
K2FeO4生成时转移的电子数目为
。
(2)4NH3+6NO═5N2+6H2O反应中氧化产物和还原产物物质的量之比为
。
11.在一定条件下,实验室分别以过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾、过氧化钠为原料制取氧气,当制得同温同压下相同体积的氧气时,四个反应中转移的电子数之比为
。
12.按照要求填空:
(1)设NA为阿伏加德罗常数的值.标准状况下,6.72L
NO2与水充分反应:3NO2+H2O═2HNO3+NO,则转移的电子数目为
.
(2)把0.5mol钠投入过量的mg水中得到ag溶液;把0.5mol镁投入过量的ng盐酸中得到bg溶液,若m=n,则a、b的大小关系是
.
(3)在标准状况下,448mL某气体的质量为0.64g,计算这种气体的相对分质量为
.
(4)某氯化铁与氯化钠的混合液
已知c(Fe3+)=0.2mol/L、c(Cl﹣)=1mol/L,则c(Na+)为
.
(5)向某未知液中先滴加稀盐酸,无现象,再滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀,则说明该未知液中一定含
.(填离子符号)
13.化学就在你身边
(1)汽车尾气是城市空气污染来源之一,汽车尾气中含有CO和NO等有害物质。通过特殊的催化装置,可以使CO与NO相互反应生成无害且稳定的气体N2和CO2,反应的化学方程式是
。若反应生成1molN2,转移的电子数目为
。(NA表示阿伏加德罗常数的值)
(2)在一定的温度和压强下,1体积X2;(气)跟3体积Y2;(气)化合生成2体积化合物,则该化合物的化学式是
。
四.解答题(共2小题)
14.请按要求回答下列问题:
(1)氯气是重要化工原料,实验室常用2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应制备,该反应的氧化剂是
;当生
成标准状况下5.6升Cl2时,转移电子数为
。
(2)谚语:“雷雨发庄稼”中涉及到了
固氮;铵盐是农业生产中常见的氮肥,其在碱性条件下可释放出氨气,实验室用于检验氨气的试剂与现象
。
(3)氢氧化铝可用于医疗上治疗胃酸(
HCl)过多,其治疗原理是
(用离子方程式表示)
15.已知某浓盐酸与二氧化锰在加热下可以发生下列反应:
MnO2+4HCl
(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(1)用双线桥法来表示上述反应中电子转移的方向和数目.
(2)当有43.5g
MnO2参与反应时,作还原剂的盐酸的物质的量是多少,所生成的氯气在标准状况下的体积为多少?
2.3
氧化剂和还原剂-氧化还原反应的电子转移数目计算
试题解析
一.选择题(共5小题)
1.由一种阳离子与两种酸根阴离子组成的盐称为混盐,CaOCl2是一种常见的混盐。下列说法不正确的
是( )
A.CaOCl2有较强的氧化性
B.CaOCl2水溶液呈碱性
C.由氯气为原料,每生成1mol
CaOCl2,转移的电子为2mol
D.CaOCl2的溶液中加入足量浓硫酸,可有黃绿色的气体产生
【答案】C
解:A、混盐CaOCl2中相当于含有CaCl2和Ca(ClO)2两种盐,其中,次氯酸钙具有强的氧化性,所以混盐也具有较强的氧化性,故A正确;
B、Ca(ClO)2溶液呈碱性,是因为次氯酸根离子水解,氯化钙显示中性,所以CaOCl2水溶液呈碱性,故B正确;
C、盐CaOCl2看成CaCl2和Ca(ClO)2,其中Cl的化合价分别是+1和﹣1价,以氯气为原料,每生成1mol
CaOCl2,转移的电子为1mol,故C错误;
D、混盐CaOCl2在酸性条件下发生:Cl﹣+ClO﹣+2H+=Cl2↑+H2O,即CaOCl2的溶液中加入足量浓硫酸,可有黃绿色的气体氯气产生,故D正确。
故选:C。
2.我国科学家利用高效催化剂在温和条件下催化氧化1molCH4得到下列一碳产物,其中转移电子数最少的是( )
A.CH3OH
B.CO
C.HCHO
D.HCOOH
【答案】A
解:CH4→CH3OH:C的化合价由﹣4变化为﹣2,转移电子数为2,即催化氧化1molCH4转移电子数为2NA;
CH4→CO:C的化合价由﹣4变化为+2,转移电子数为6,所以催化氧化1molCH4转移电子数为6NA;
CH4→HCHO:C的化合价由﹣4变化为0,转移电子数为4,即催化氧化1molCH4转移电子数为4NA;
CH4→HCOOH:C的化合价由﹣4变化为+2,转移电子数为6,所以催化氧化1molCH4转移电子数为6NA;
综上,催化氧化1molCH4得到一碳产物,其中转移电子数最少的是CH3OH,
故选:A。
3.在Cu与浓硝酸反应中,若有1mol
HNO3被还原,则发生转移的电子是( )
A.1mol
B.2mol
C.0.5mol
D.0.25mol
【答案】A
解:发生Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,反应中Cu元素的化合价由0价升高为+2价,N元素的化合价由+5价降低为+4价,若有1mol
HNO3被还原,则发生转移的电子是1mol×(5﹣4)=1mol,
故选:A。
4.已知:2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+571.0kJ/mol。以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下:
过程Ⅰ:2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)△H=+313.2kJ/mol
过程Ⅱ:……下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中每消耗232g
Fe3O4转移2mol电子
B.过程Ⅱ热化学方程式为:3FeO(s)+H2O(l)═H2(g)+Fe3O4(s)△H=+128.9
kJ/mol
C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是:太阳能→化学能→热能
D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
【答案】C
解:A、过程Ⅰ:2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)当有2molFe3O4分解时,生成1mol氧气,而232g
Fe3O4的物质的量为1mol,故生成1mol氧气,而氧元素由﹣2价变为0价,故转移2mol电子,故A正确;
B、已知反应①2H2O(l)═2H2(g)+O2(g)△H=+571.0kJ/mol和反应②2Fe3O4(s)═6FeO(s)+O2(g)△H=+313.2kJ/mol,根据盖斯定律,将可得过程II的热化学方程式为:3FeO(s)+H2O(l)═H2(g)+Fe3O4(s)△H=+128.9
kJ/mol,故B正确;
C、过程I和过程II均为吸热反应,故不存在将化学能转化为热能的过程,故C错误;
D、反应FeO(s)+H2O(l)═H2(g)+Fe3O4(s)的产物中,氢气为气体,而Fe3O4为固体,故铁氧化合物循环制H2的产物易分离,且由于利用太阳能,故成本低,故D正确。
故选:C。
5.下列说法正确的是( )
A.氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能
B.反应4Fe(s)+3O2(g)═2Fe2O3(s)常温下可自发进行,该反应△H>0
C.在酶催化淀粉水解反应中,温度越高淀粉水解速率越快
D.3
mol
H2与1
mol
N2混合反应生成NH3,转移电子的数目小于6×6.02×1023
【答案】D
解:A.燃料电池中化学能不能完全转化为电能,部分转化为热能,故A错误;
B.△H﹣T△S<0的反应可自发进行,4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)△S<0,常温下可自发进行,该反应为△H<0,故B错误;
C.升高温度,酶发生变性,淀粉水解速率变慢,故C错误;
D.合成氨为可逆反应,3
mol
H2与1
mol
N2混合不能完全转化,则转移电子的数目小于6×6.02×1023,故D正确;
故选:D。
二.多选题(共3小题)
6.Na2O2、Cl2、SO2等均能使品红溶液褪色.下列说法正确的是( )
A.Na2O2、Cl2、SO2依次属于电解质、非电解质、非电解质
B.标准状况下,1
mol
Na2O2和22.4LSO2反应生成Na2SO4,转移电子2
mol
C.常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运,所以Cl2不与铁反应
D.在Na2O2中阴阳离子所含的电子数目不相等
【答案】BD
解:A、氯气是单质,既不是电解质也不是非电解质,故A错误;
B、1
mol
Na2O2和22.4LSO2恰好反应生成Na2SO4,反应中只有S元素的化合价升高,由+4价升高为+6价,转移电子物质的量是SO2的2倍,转移电子物质的量为1mol×2=2mol,故B正确;
C、铁与氯气在加热或点燃条件下反应生成氯化铁,故C错误;
D、Na2O2由钠离子与过氧根离子构成,过氧根离子含有18个电子、钠离子含有10个电子,阴阳离子所含的电子数目不相等,故D正确;
故选:BD。
7.下列说法正确的是( )
A.用H2O2分解制氧气,消耗1mol
H2O2,转移电子为2mol
B.0.5molH2和0.5molO2的混合气体为22.4L
C.16gO2和O3的混合气体中含有O数目为NA
D.在反应MnO2+4HCl═MnCl2+Cl2↑+2H2O中,每生成1molCl2有2molHCl被氧化
【答案】CD
解:A、用H2O2分解制氧气,过氧化氢自身的氧化还原反应,1mol
H2O2,转移1mol的电子,所以消耗1mol
H2O2,转移电子为1mol,故A错误;
B、状况不知,无法使用气体摩尔体积,故B错误;
C、O2和O3都是由氧原子构成,也就是16g的氧原子的物质的量为1mol,所以16gO2和O3的混合气体中含有O数目为NA,故C正确;
D、在反应MnO2+4HCl═MnCl2+Cl2↑+2H2O中浓盐酸起酸性和强还原性,量之比为1:1,所以每生成1molCl2有2molHCl被氧化,故D正确;
故选:CD。
8.下列叙述正确的是( )
A.用饱和NaHCO3溶液可以将混在CO2气体中的HCl除去
B.能使润湿的淀粉KI试纸变蓝的气体一定是Cl2
C.某“海水”电池的总反应为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,每生成1
mol
Na2Mn5O10转移2
mol电子
D.在铁制品上镀铜时,铁制品作电镀池的阳极,铜盐为电镀液
【答案】AC
解:A.两种气体中只有HCl与碳酸氢钠反应,且不引入杂质,则用饱和NaHCO3溶液可以将混在CO2气体中的HCl除去,故A正确;
B.氯气、二氧化氮均能使润湿的淀粉KI试纸变蓝的气体,则能使润湿的淀粉KI试纸变蓝的气体可能是Cl2,故B错误;
C.反应中电子守恒,每生成1
mol
Na2Mn5O10,2molAg失去电子为2mol,转移电子为2mol,故C正确;
D.镀铜时,Cu为阳极,失去电子,而铁制品作电镀池的阴极,铜盐为电镀液,故D错误;
故选:AC。
三.填空题(共5小题)
9.(1)在如图所示的串联装置中,发现灯泡不亮,但若向其中一个烧杯中加水,则灯泡会亮起来。
①加水的烧杯为 C 。
②将烧杯B和 D 混合后溶液的导电性会减弱;并写出相关的离子反应方程式: Cu2++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═Cu(OH)2↓+BaSO4↓ 。
(2)含氯消毒剂可防甲型H1N1流感。二氧化氯是目前国际上公认的第四代高效、无毒的广谱消毒剂,它可由KClO3在H2SO4存在下与Na2SO3反应制得。请写出反应的离子方程式: 2ClO3﹣+SO32﹣+2H+═2ClO2↑+SO42﹣+H2O 。当有1molKClO3反应时转移电子总数为 NA (用NA表示阿伏加德罗常数的值)
【答案】见试题解答内容
解:(1)①磷酸在水溶液中才导电,作电解质,所以加水的烧杯为C,
故答案为:C;
②烧杯B中硫酸铜是强电解质,导电能力很强,将之和
氢氧化钡混合会生成硫酸钡和氢氧化铜,都是难电离的物质,所以混合后溶液的导电性会减弱,反应的离子方程式:Cu2++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═Cu(OH)2↓+BaSO4↓,
故答案为:D;Cu2++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═Cu(OH)2↓+BaSO4↓;
(2)KClO3在H2SO4存在下与Na2SO3反应,SO32﹣被氧化成SO42﹣,由电子、电荷守恒可知该离子反应为2ClO3﹣+SO32﹣+2H+═2ClO2+SO42﹣+H2O,反应中2molKClO3反应,电子转移2mol,当有1molKClO3反应时转移电子总数为NA,
故答案为:2ClO3﹣+SO32﹣+2H+═2ClO2↑+SO42﹣+H2O;NA。
10.(1)K2FeO4可用作水处理剂,它可由以下反应制得:3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,当有1mol
K2FeO4生成时转移的电子数目为 3NA或1.806×1024 。
(2)4NH3+6NO═5N2+6H2O反应中氧化产物和还原产物物质的量之比为 2:3 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)根据方程式可知,氯元素化合价由反应前的0价下降为﹣1价,得到电子数为6;铁元素化合价由反应前得+3上升到+6价,失去电子数为6,即满足得失电子相等,当有1mol
K2FeO4生成时转移的电子数为1mol×(6﹣3)×NA=3NA或1.806×1024,
故答案为:3NA或1.806×1024;
(2)根据方程式可知,NH3为还原剂,对应的氮气为氧化产物;NO为氧化剂,对应的氮气为还原产物,氧化产物和还原产物物质的量之比为2:3,
故答案为:2:3。
11.在一定条件下,实验室分别以过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾、过氧化钠为原料制取氧气,当制得同温同压下相同体积的氧气时,四个反应中转移的电子数之比为 1:2:2:1 。
【答案】见试题解答内容
解:用高锰酸钾、氯酸钾制氧气,反应过程中O由﹣2价转化为0价,如生成1mol
O2,需转移4mol电子,而用过氧化氢和过氧化钠制氧气,O则由﹣1价转化为0价,如生成1mol
O2,需转移2mol电子,当制得同温同压下相同体积的氧气时,四个反应中转移的电子数之比为1:2:2:1,
故答案为:1:2:2:1。
12.按照要求填空:
(1)设NA为阿伏加德罗常数的值.标准状况下,6.72L
NO2与水充分反应:3NO2+H2O═2HNO3+NO,则转移的电子数目为 0.2NA .
(2)把0.5mol钠投入过量的mg水中得到ag溶液;把0.5mol镁投入过量的ng盐酸中得到bg溶液,若m=n,则a、b的大小关系是 a=b .
(3)在标准状况下,448mL某气体的质量为0.64g,计算这种气体的相对分质量为 32 .
(4)某氯化铁与氯化钠的混合液
已知c(Fe3+)=0.2mol/L、c(Cl﹣)=1mol/L,则c(Na+)为 0.4mol/L .
(5)向某未知液中先滴加稀盐酸,无现象,再滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀,则说明该未知液中一定含 SO42﹣ .(填离子符号)
【答案】见试题解答内容
解:(1)因为根据方程式3NO2+H2O═2HNO3+NO,3mol二氧化氮与水反应生成2mol硝酸和1mol一氧化氮,转移了2mol电子,所以标准状况下,6.72L
NO2的物质的量为0.3mol,0.3mol二氧化氮与水反应生成0.2mol硝酸和0.1mol一氧化氮,反应转移了0.2mol电子,转移的电子数目为0.2NA,故答案为:0.2NA;
(2)把0.5mol钠投入到mg水(过量)中,则:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
0.5mol
0.25mol
故溶液质量增重=0.5mol×23g/mol﹣0.25mol×2g/mol=11g,
把0.5mol镁投入到ng盐酸(过量)中,则:
Mg+HCl=MgCl2+H2↑
0.5mol
0.5mol
故溶液质量增重=0.5mol×24g/mol﹣0.5mol×2g/mol=11g,
由于m=n,则所得溶液质量相等,即a=b,
故答案为:a=b;
(3)标准状况下,448mL气体的物质的量为:=0.02mol,该气体的摩尔质量为:=32g/mol,所以这种气体的相对分质量为32,
故答案为:32;
(4)根据溶液中阴阳离子所带的正负电荷总数相等,则有c(Na+)×1+c(Fe3+)×3=c(Cl﹣)×1,即:c(Na+)×1+0.2mol/L×3=1mol/L×1,解得:c(Na+)=0.4mol/L,故答案为:0.4mol/L;
(5)向某未知液中先滴加稀盐酸,无现象,说明不是碳酸根、亚硫酸根、银离子,再滴加氯化钡溶液,产生白色沉淀,则与钡离子形成白色沉淀,只能为硫酸根与其反应生成的硫酸钡,所以该澄清溶液中一定含有SO42﹣;
故答案为:SO42﹣.
13.化学就在你身边
(1)汽车尾气是城市空气污染来源之一,汽车尾气中含有CO和NO等有害物质。通过特殊的催化装置,可以使CO与NO相互反应生成无害且稳定的气体N2和CO2,反应的化学方程式是 2CO+2NON2+2CO2 。若反应生成1molN2,转移的电子数目为 4NA 。(NA表示阿伏加德罗常数的值)
(2)在一定的温度和压强下,1体积X2;(气)跟3体积Y2;(气)化合生成2体积化合物,则该化合物的化学式是 XY3或Y3X 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)CO与NO反应生成气体N2和CO2,反应的方程式为:2CO+2NON2+2CO2;N的化合价从+2价降低为0价,若反应生成1molN2,转移4mol电子,则转移的电子数目为4NA;
故答案为:2CO+2NON2+2CO2;4NA;
(2)一定温度和压强下,1体积X2气体与3体积Y2气体化合生成2体积气体化合物,设该化合物为Z,由气体的体积之比等于物质的量之比,等于化学计量数之比,则X2+3Y2═2Z,由原子守恒可知,Z为XY3或Y3X;
故答案为:XY3或Y3X。
四.解答题(共2小题)
14.请按要求回答下列问题:
(1)氯气是重要化工原料,实验室常用2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应制备,该反应的氧化剂是 KMnO4 ;当生
成标准状况下5.6升Cl2时,转移电子数为 0.5NA 。
(2)谚语:“雷雨发庄稼”中涉及到了 自然 固氮;铵盐是农业生产中常见的氮肥,其在碱性条件下可释放出氨气,实验室用于检验氨气的试剂与现象 湿润的红色石蕊试纸,变蓝 。
(3)氢氧化铝可用于医疗上治疗胃酸(
HCl)过多,其治疗原理是 Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O (用离子方程式表示)
【答案】见试题解答内容
解:(1)氧化剂被还原,化合价降低,故此反应的氧化剂为KMnO4;标况下5.6L氯气的物质的量为n==0.25mol,而反应2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O转移10mol电子,生成5mol氯气,故当生成0.25mol氯气时,转移的电子的物质的量为n==0.5mol,
故答案为:KMnO4;0.5NA;
(2)自然界中发生的将游离态的氮转化为化合态的氮为自然固氮,故“雷雨发庄稼”中涉及到了自然固氮;氨气是碱性气体,故可以用湿润的红色石蕊试纸变蓝,
故答案为:自然;湿润的红色石蕊试纸,变蓝;
(3)氢氧化铝具有弱碱性,与盐酸反应生成氯化铝与水,反应离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O,故可以治疗胃酸过多,
故答案为:Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O。
15.已知某浓盐酸与二氧化锰在加热下可以发生下列反应:
MnO2+4HCl
(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(1)用双线桥法来表示上述反应中电子转移的方向和数目.
(2)当有43.5g
MnO2参与反应时,作还原剂的盐酸的物质的量是多少,所生成的氯气在标准状况下的体积为多少?
【答案】见试题解答内容
解:(1)反应MnO2+4HCl═MnCl2+Cl2+2H2O中,Mn元素化合价降低,被还原,MnO2为氧化剂,Cl元素化合价升高,被氧化,Cl2为氧化产物,氧化剂和还原剂得失电子数目相等,由元素化合价的变化可知转移的电子数目为2,用“双线桥法”表示氧化还原反应中电子转移情况为:,
故答案为:;:
(2)43.5g的MnO2的物质的量==0.5mol,则:
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
0.5mol
0.5mol
所以生成氯气为0.5mol,标况下其体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L,作还原剂的盐酸也就是被氧化的HCl生成氯气,根据氯原子守恒可知n还原剂(HCl)=2n(Cl2)=0.5mol×2=1mol,
答:作还原剂的盐酸的物质的量是1mol,生成氯气的体积为11.2L.
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氧化剂和还原剂-氧化还原反应的计算
考点卡片
1.氧化还原反应的计算
【考点归纳】
氧化还原反应计算的基本规律:
对于一个氧化还原反应,元素化合价升高总数与降低总数相等,还原剂失电子总数与氧化剂得电子总数相等,反应前后电荷总数相等(离子反应).
【命题方向】
题型一:求氧化剂与还原剂物质的量或质量之比
典例1:(2010?海南模拟)在3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O反应中,作氧化剂的S原子与作还原剂的S原子的物质的量之比是( )
A.1:2
B.2:1
C.1:3
D.3:1
分析:在3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O反应中,部分硫元素由0价升高为+4价,被氧化,部分硫元素由0价降低为﹣2价,被还原,所以硫既作氧化剂又作还原剂,根据还原产物与氧化产物的化学计量数进行判断.
解答:在3S+6KOH=2K2S+K2SO3+3H2O反应中,部分硫元素化合价由0价升高为+4价,被氧化,氧化产物为K2SO3,部分硫元素由0价降低为﹣2价,被还原,还原产物为K2S,所以硫既作氧化剂又作还原剂,氧化剂被还原生成还原产物,还原剂被氧化生成氧化产物,根据还原产物与氧化产物的化学计量数可知作氧化剂的S原子与作还原剂的S原子的物质的量之比为2:1.
故选:B.
点评:本题考查氧化还原反应概念与计算,难度不大,根据化合价判断氧化剂与还原剂、还原产物与氧化产物是关键,判断后也可根据电子转移守恒计算氧化剂与还原剂的物质的量之比.
题型二:计算参加反应的氧化剂或还原剂的量
典例2:(2008?海南)锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、硝酸铵和水.当生成1mol硝酸锌时,被还原的硝酸的物质的量为( )
A.2mol
B.1mol
C.0.5mol
D.0.25mol
分析:硝酸具有氧化性,可以将金属氧化到最高价,被还原的硝酸就是被还原成硝酸铵,据此结合方程式来计算回答.
解答:因为硝酸很稀,所以硝酸被氧化成NH3(氨气)而不是NO2(二氧化氮),然后氨气极易溶于水,就与稀硝酸反应生成硝酸铵,所以没有NO2
就只生成硝酸锌、硝酸铵和水,
反应的方程式可以表达为:4Zn+10HNO3(稀)=4Zn(NO3)2
+NH4NO3+3H2O,所以被还原的硝酸就是被还原成氨气的那部分,也就是生成硝酸铵的那份,所以生成1mol的硝酸锌,
相对应的生成硝酸铵物质的量就是0.25mol,所以硝酸还原成氨气的部分就是0.25mol.
故选:D.
点评:本题考查学生氧化还原反应中的有关知识,应该知道被还原的硝酸即为化合价降低的氮元素所在的产物,即生成铵根离子的那部分硝酸,根据方程式来分析最简单.
题型三:确定反应前后某一元素的价态变化
典例3:(2013?哈尔滨模拟)R2O8n﹣离子在一定条件下可以把Mn2+离子氧化为MnO4﹣,若R2O8n﹣离子变为RO42﹣离子,又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2,则n的值为( )
A.4
B.3
C.2
D.1
分析:先根据化合价的变化判断氧化剂和还原剂,然后根据原子守恒配平方程式,再根据电荷守恒判断n值.
解答:该反应中,锰元素的化合价变化为+2价→+7价,失电子化合价升高,锰离子作还原剂;氧元素的化合价不变,所以R元素得电子化合价降低,R2O8n﹣作氧化剂,即R2O8n﹣与Mn2+的物质的量之比为5:2,根据各元素的原子守恒写出并配平该方程式为8H2O+5R2O8n﹣+2Mn2+=2MnO4﹣+10RO42﹣+16H+,根据电荷守恒得﹣5n+2×2=﹣1×2+(﹣2×10)+1×16,n=2,
故选C.
点评:本题考查氧化还原反应的计算,根据原子守恒和电荷守恒即可分析解答本题,难度不大.
题型四:转移电子数的计算
典例4:(2012?河南一模)三氟化氮(NF3)是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体.它无色、无臭,在潮湿的空气中能发生下列反应:3NF3+5H2O═2NO+HNO3+9HF.下列有关说法正确的是( )
A.反应中NF3是氧化剂,H2O是还原剂
B.反应中被氧化与被还原的原子的物质的量之比为2:1
C.若反应中生成0.2mol
HNO3,则反应共转移0.2mol
e﹣D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生白雾、红棕色气体等现象
分析:反应3NF3+5H2O═2NO+HNO3+9HF中,只有N元素的化合价发生变化,自身发生氧化还原反应,当有3molNF3参加反应,生成2molNO,1molHNO3,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:1,结合方程式以及对应物质的性质解答该题.
解答:A.只有N元素的化合价发生变化,自身发生氧化还原反应,故A错误;
B.当有3molNF3参加反应,生成2molNO,1molHNO3,反应中被氧化与被还原的原子的物质的量之比为1:2,故B错误;
C.若反应中生成0.2molHNO3,N元素化合价由+3价升高到+5价,则反应共转移0.4mole﹣,故C错误;
D.反应中生成NO,与氧气反应生成红棕色的NO2,同时生成硝酸,易与空气中的水蒸气结合形成白雾,故D正确.
故选D.
点评:本题考查氧化还原反应知识,侧重于氧化还原反应反应的概念和计算的考查,题目难度不大,注意反应中元素化合价的变化,为解答该类题目的关键.
【解题思路点拨】
电子守恒法解题的步骤:
(1)找出氧化剂、还原剂及其物质的量及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量;
(2)根据电子守恒列出等式;
(3)计算公式:氧化剂的物质的量×一个分子内被还原的原子的个数×化合价的变化值=还原剂的物质的量×一个分子内被氧化的原子的个数×化合价的变化值.
一.选择题(共5小题)
1.将16.8g铁和0.3molBr2充分反应,加水溶解后过滤,向滤液中通入amolCl2.下列叙述不正确的是( )
A.当a=0.1时,发生的反应为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣
B.当a=0.45时,发生的反应为:2Fe2++4Br﹣+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl﹣
C.若溶液中Br﹣有一半被氧化时,c(Fe3+):c(Br﹣):c(Cl﹣)=l:1:3
D.当
0<a<0.15
时,溶液中始终满足
2c(Fe2+)+3c
(
Fe3+)+c(
H+)=c(Cl﹣)+c(Br﹣)+c(OH﹣)
2.已知酸性高锰酸钾溶液可以将FeSO4
氧化,反应的化学方程式为
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═K2SO4+X+5Fe2(SO4)3+8H2O,现将一定量的硫酸酸化的高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中铁离子的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示,则下列有关说法不正确的是( )
A.方程式中的X为2MnSO4
B.氧化性:KMnO4>Fe3+>I2
C.根据OC段的数据可知开始加入的高锰酸钾的物质的量为0.30
mol
D.AB段是高锰酸钾和碘化钾溶液反应,BC段的反应为2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2
3.把图2的碎纸片补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平).下列对该反应的说法不正确的是( )
A.IO4﹣作氧化剂
B.若有1mol
Mn2+参加反应转移5
mol电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2
D.配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、3
4.用2×10﹣3
mol的KXO4
恰好将30mL,0.1mol/L的Na2SO3溶液氧化为Na2SO4,则元素X在还原产物中的化合价是( )
A.+1
B.+2
C.+3
D.+4
5.铜和镁的合金4.35
g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4
480
mL
NO2气体和336
mL的N2O4气体(气体的体积已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02
g
B.8.51
g
C.8.26
g
D.7.04
g
二.多选题(共3小题)
6.硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后,会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
氨气也可以用来处理氮氧化物。例如,氨气与一氧化氮可发生如下反应:
4NH3+6NO=5N2+6H2O
将一定量NO和NO2的混合气体通入300mL
5mol/LNaOH溶液中,恰好被完全吸收。下列说法正确的( )
A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为16.8
L
B.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比不可能为1:2
C.若用氨气处理,所需氨气在标准状况下的体积可能为22.4
L
D.在用氨气处理氮氧化物时,氮氧化物发生还原反应
7.较活泼的金属锌不同浓度的硝酸反应时,可得到不同价态的还原产物,如果起反应的锌和硝酸的物质的量之比为4:10,则硝酸的还原产物可能为( )
A.NO2
B.NO
C.N2O
D.NH4NO3
8.将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且
的值与温度高低有关.当n(KOH)=a
mol时,下列有关说法正确的是( )
A.若某温度下,反应后
=11,则溶液中
=
B.参加反应的被还原的氯气为amol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne的范围:amol≤ne≤amol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为amol
三.填空题(共5小题)
9.(1)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2═4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是
。当1mol
O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为
mol。
(2)焙烧明矾的化学方程式为4KAl(SO4)2?12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,在该反应中,还原剂是
。
(3)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1.写出该反应的化学方程式:
。
(4)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I﹣等)中回收碘,其实验过程如图。向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I﹣,其离子方程式为
;
该操作将I2还原为I﹣的目的是
。
(5)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
,反应消耗1mol
NaBH4时转移的电子数目为
。
10.(1)实验室用二氧化锰跟浓盐酸共热反应制取氯气,化学方程式是
4HCl(浓)+MnO2Cl2↑+MnCl2+2H2O,HCl
所起的作用有:
。
(2)KMnO4是常用的氧化剂。用高锰酸钾跟浓盐酸在室温下制氯气的化学方程式是:2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,用双线桥法表示该反应方程式的电子得失情况
。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用
CuCl2作催化剂,在
450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。这一反应的化学方程式为
。
(4)若要制得
71g
氯气,则三种方法被氧化的
HCl
物质的量之比是
,参与反应的
HCl
质量之比是
。
(5)比较以上三个反应,氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序为
KMnO4>MnO2>O2,你认为得到这个顺序的依据是:
。
11.根据以下反应:
KMnO4+
Na2SO3+
H2SO4═
MnSO4+
Na2SO4+
K2SO4
H2O
回答下列问题:
Ⅰ.请配平该反应方程式,该反应还原剂是
,还原产物是
。
Ⅱ.当反应转移1mol电子时,被氧化的物质的质量为
g。
Ⅲ.用单线桥法标出反应中电子转移的方向和数目
。
12.(1)某强氧化剂[RO(OH)2]+能将Na2SO3氧化。已知含2.0×10﹣3
mol[RO(OH)2]+离子的溶液,恰好跟25.0mL
0.2mol/L
的Na2SO3溶液完全反应,则反应后R的化合价为
。
(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO﹣、OH﹣、FeO42﹣、Cl﹣、H2O.写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式:
。
13.Ⅰ、一定条件下,RO3n﹣和氟气(F2)可发生如下反应:RO3n﹣+F2+2OH﹣═RO4﹣+2F﹣+H2O,从而可知在RO3n﹣中,元素R的化合价是
Ⅱ、某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3→N2O3+H2O
②NH3+NO→HNO2+H2O
③N2O4+H2O→HNO3+HNO2
三个反应中,一定不可能实现的是
;在反应①中若消耗NO
15g,转移电子
mol。
Ⅲ、已知Ix﹣和Cl2发生如下反应Ix﹣+Cl2+H2O=Cl﹣+IO3﹣+H+若KIx(Ix﹣)与Cl2的系数之比为1:8,则x值为
。
四.计算题(共2小题)
14.现有一定量的镁铝合金与100mL
稀硝酸充分反应,在反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入1.00mol/L
NaOH溶液,加入NaOH
溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示:
(1)合金中的铝与稀硝酸反应的化学方程式为
;
(2)纵坐标上A
点数值是
,B
点数值是
;
(3)原HNO3
溶掖的物质的量浓度为
。
15.现有一种泉水,取0.5L这种泉水作为样品,经测定该样品中含有48.00mg的Mg2+.那么,该泉水中Mg2+的物质的量的浓度是多少?为使该泉水样品所含的Mg2+全部沉淀,应加入1mol/L
NaOH溶液的体积是多少?(
请写出简要计算过程)
五.解答题(共2小题)
16.Ⅰ.某厂废水中含KCN,其浓度为0.01
mol?L﹣1,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中N化合价均为﹣3价):KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O
(1)上述反应中被氧化的元素是
(用元素符号表示)。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气,请配平下列化学方程式:
KOCN+
Cl2+
═
K2CO3+
N2+
KCl+
(3)若将10
L含KCN的浓度为0.01
mol?L﹣1的废水中KCN氧化除去,最少需要氯气
mol。
Ⅱ.某实验小组为了测定(3)中溶液多余Cl2的含量,常用Na2S2O3标准溶液进行定量测定。
(4)现实验室需用480
mL一定浓度的Na2S2O3溶液,配制该溶液所需玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需
。
(5)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42﹣,因此Na2S2O3常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为
。
17.Ⅰ.过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂,它的水溶液俗称双氧水,常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题:
(1)写出酸性高锰酸钾和H2O2反应的离子方程式
。
(2)Na2O2、K2O以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢,目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,然后过此。则上述最近合的过氧化物是
。
(3)甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上,实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛(HCHO)溶液加入质量分数为30%~70%的过氧化氢溶液中,则该反应的化学方程式为
。
Ⅱ.某工厂废水中含KCN,其浓度为650mg/L,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中N化合价均为﹣3);
(4)KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O中被氧化的元素是
。
(5)通入过量氧气,可将氰酸盐进﹣步氧化为氮气,请配平下列化学方程式:
KOCN+
KOH+
Cl2═
K2CO3+
N2+
KCl+
H2O。
(6)若将5m3含KCN的浓度为650mg/L的废水中KCN氧化成N2除去,需要标准状况下的氯气的体积为
。
试题解析
一.选择题(共5小题)
1.将16.8g铁和0.3molBr2充分反应,加水溶解后过滤,向滤液中通入amolCl2.下列叙述不正确的是( )
A.当a=0.1时,发生的反应为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣
B.当a=0.45时,发生的反应为:2Fe2++4Br﹣+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl﹣
C.若溶液中Br﹣有一半被氧化时,c(Fe3+):c(Br﹣):c(Cl﹣)=l:1:3
D.当
0<a<0.15
时,溶液中始终满足
2c(Fe2+)+3c
(
Fe3+)+c(
H+)=c(Cl﹣)+c(Br﹣)+c(OH﹣)
【答案】C
解:n(Fe)==0.3mol,n(Br2)=0.3mol,由反应2Fe+3Br2═2FeBr3可知,反应后Fe过量,在在溶液中进一步发生Fe+2Fe3+=3Fe2+,则反应后溶液中存在0.3molFe2+和0.6molBr﹣,
A.当a=0.1时,氯气不足,因Fe2+的还原性大于Br﹣,只发生2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣,反应后Fe2+还有剩余,故A正确;
B.当a=0.45时,首先发生2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣,此时Fe2+完全反应,消耗0.15molCl2,剩余0.3molCl2,进一步发生2Br﹣+Cl2═Br2+2Cl﹣,又知Br﹣为0.6mol,则二者恰好反应,所以总方程式为2Fe2++4Br﹣+3Cl2═2Fe3++2Br2+6Cl﹣,故B正确;
C.若溶液中Br﹣有一半被氧化时,首先发生2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣,此时Fe2+完全反应,消耗0.15molCl2,又知Br﹣为0.6mol,Br﹣有一半被氧化,则反应0.3mol,由方程式2Br﹣+Cl2═Br2+2Cl﹣,可知消耗0.15molCl2,则共消耗0.3mol氯气,则c(Fe3+):c(Br﹣):c(Cl﹣)=0.3mol:0.3mol=0.6mol=1:1:2,故C错误;
D.当0<a<0.15时,氯气不足,溶液中存在Fe2+和Fe3+,由电荷守恒可知2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Cl﹣)+c(Br﹣)+c(OH﹣),故D正确。
故选:C。
2.已知酸性高锰酸钾溶液可以将FeSO4
氧化,反应的化学方程式为
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═K2SO4+X+5Fe2(SO4)3+8H2O,现将一定量的硫酸酸化的高锰酸钾溶液与硫酸亚铁溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中铁离子的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示,则下列有关说法不正确的是( )
A.方程式中的X为2MnSO4
B.氧化性:KMnO4>Fe3+>I2
C.根据OC段的数据可知开始加入的高锰酸钾的物质的量为0.30
mol
D.AB段是高锰酸钾和碘化钾溶液反应,BC段的反应为2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2
【答案】C
解:A.由原子守恒及电子守恒可知,X为2MnSO4,故A正确;
B.由图可知,高锰酸钾先氧化碘离子,铁离子也能氧化碘离子,则氧化性:KMnO4>Fe3+>I2,故B正确;
C.由氧化剂和还原剂得失电子数目相等可知反应的关系式为2KMnO4~10Fe3+~10I﹣,共消耗的n(I﹣)=1.25mol,则开始加入的高锰酸钾的物质的量为=0.25mol,故C错误;
D.开始时Fe3+浓度不变,则说明Fe3+没有参加反应,则AB应为高锰酸钾和碘化钾的反应,BC段Fe3+浓度逐渐减小,为铁离子和碘化钾的反应,反应的离子方程式为2Fe3++2I﹣=2Fe2++I2,故D正确。
故选:C。
3.把图2的碎纸片补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平).下列对该反应的说法不正确的是( )
A.IO4﹣作氧化剂
B.若有1mol
Mn2+参加反应转移5
mol电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为5:2
D.配平后Mn2+、H+的化学计量数分别为2、3
【答案】D
解:该反应方程式为2Mn2++5IO4﹣+3H2O=2MnO4﹣+5IO3﹣+6H+,
A.IO4﹣在反应中得电子,I元素化合价降低,作氧化剂,故A正确;
B.若有1mol
Mn2+参加反应时则转移=1mol×(7﹣2)=5
mol电子,故B正确;
C.由方程式可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为5:2,故C正确;
D.配平后Mn、H+的化学计量数分别为2、6,故D错误;
故选:D。
4.用2×10﹣3
mol的KXO4
恰好将30mL,0.1mol/L的Na2SO3溶液氧化为Na2SO4,则元素X在还原产物中的化合价是( )
A.+1
B.+2
C.+3
D.+4
【答案】D
解:Na2SO3恰好将XO4﹣还原,反应中Na2SO3变成Na2SO4,S元素的化合价由+4价升高为+6价,则X的化合价降低,
设元素X在还原产物中的化合价为x,
由电子守恒可知,
0.003mol×(6﹣4)=2×10﹣3mol×(7﹣x),
解得x=+4,
故选:D。
5.铜和镁的合金4.35
g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4
480
mL
NO2气体和336
mL的N2O4气体(气体的体积已折算到标准状况),在反应后的溶液中,加入足量的氢氧化钠溶液,生成沉淀的质量为( )
A.9.02
g
B.8.51
g
C.8.26
g
D.7.04
g
【答案】C
解:4.48L的
NO2气体的物质的量为=0.2mol,0.336L的N2O4气体物质的量为=0.015mol,根据电子转移守恒,金属失去电子物质的量0.2mol×1+0.015mol×2×1=0.23mol,
最终生成沉淀为Cu(OH)2和Mg(OH)2,根据电荷守恒可知,金属失去电子物质的量等于沉淀中氢氧根的物质的量,故沉淀质量为4.35g+0.23mol×17g/mol=8.26g,
故选:C。
二.多选题(共3小题)
6.硝酸工业尾气中的NO、NO2进入大气后,会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理,反应的化学方程式如下:
NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
氨气也可以用来处理氮氧化物。例如,氨气与一氧化氮可发生如下反应:
4NH3+6NO=5N2+6H2O
将一定量NO和NO2的混合气体通入300mL
5mol/LNaOH溶液中,恰好被完全吸收。下列说法正确的( )
A.原混合气体中NO在标准状况下的体积可能为16.8
L
B.所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比不可能为1:2
C.若用氨气处理,所需氨气在标准状况下的体积可能为22.4
L
D.在用氨气处理氮氧化物时,氮氧化物发生还原反应
【答案】AD
解:A.300
mL
5mol/LNaOH溶液中n(NaOH)=0.3L×5mol/L=1.5mol,若只发生NO2+NO+2NaOH═2
NaNO2+H2O,n(NO)=0.75mol,标准状况下气体体积=22.4L/mol×0.75mol=16.8L,故A正确;
B.不确定NO、NO2的量,可能发生NO2+NO+2NaOH═2
NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH═NaNO2+NaNO3+H2O两个反应,所以溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为1:2,故B错误;
C.上述分析可知V(NO)≤16.8L,若发生4NH3+6NO═5N2+6H2O,则需要NH3在标准状况下体积≤16.8L×=11.2L,不可能为22.4L,故C错误;
D.4NH3+6NO═5N2+6H2O反应中NO作氧化剂被还原为N2,故D正确;
故选:AD。
7.较活泼的金属锌不同浓度的硝酸反应时,可得到不同价态的还原产物,如果起反应的锌和硝酸的物质的量之比为4:10,则硝酸的还原产物可能为( )
A.NO2
B.NO
C.N2O
D.NH4NO3
【答案】CD
解:锌和稀硝酸发生氧化还原反应,起反应的锌和硝酸的物质的量之比为4:10,假设锌为4mol,生成硝酸锌为4mol,作酸性的硝酸为8mol,则锌与被还原的硝酸的物质的量之比为4:2,则被还原的硝酸为2mol,
反应后Zn被氧化为+2价,设硝酸还原产物为x价,
则4mol×(2﹣0)=2mol×(5﹣x),
x=+1,则还原产物N2O,或NH4NO3,
故选:CD。
8.将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且
的值与温度高低有关.当n(KOH)=a
mol时,下列有关说法正确的是( )
A.若某温度下,反应后
=11,则溶液中
=
B.参加反应的被还原的氯气为amol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne的范围:amol≤ne≤amol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为amol
【答案】AC
解:A.设n(ClO﹣)=1mol,反应后=11,则n(Cl﹣)=11mol,电子转移守恒,5×n(ClO3﹣)+1×n(ClO﹣)=1×n(Cl﹣),即:5×n(ClO3﹣)+1×1mol=1×11mol,解得:n(ClO3﹣)=2mol,故溶液中=,故A正确;
B.由Cl原子守恒可知,2n(Cl2)=n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3),由钾离子守恒可知n(KCl)+n(KClO)+n(KClO3)=n(KOH)=amol,故参加反应的氯气的物质的量为:n(Cl2)=n(KOH)=0.5a
mol,故B错误;
C.氧化产物只有KClO3时,转移电子最多,根据电子转移守恒n(KCl)=5(KClO3),由钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO3)=n(KOH),故n(KClO3)=n(KOH)=a
mol,转移电子最大物质的量为:a
mol×5=a
mol,氧化产物只有KClO时,转移电子最少,根据电子转移守恒n(KCl)=n(KClO),根据钾离子守恒:n(KCl)+n(KClO)=n(KOH),故:n(KClO)=n(KOH)=a
mol,转移电子最小物质的量=a
mol×1=a
mol,则反应中转移电子的物质的量ne的范围为:a
mol≤ne≤a
mol,故C正确;
D.氧化产物只有KClO3时,其物质的量最大,由C中计算可知:n最大(KClO3)=n(KOH)=a
mol,故D错误;
故选:AC。
三.填空题(共5小题)
9.(1)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2═4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是 Cu2S 。当1mol
O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为 4 mol。
(2)焙烧明矾的化学方程式为4KAl(SO4)2?12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,在该反应中,还原剂是 S 。
(3)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴、阳离子个数比为1:1.写出该反应的化学方程式: 4KClO3KCl+3KClO4 。
(4)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I﹣等)中回收碘,其实验过程如图。向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I﹣,其离子方程式为 SO32﹣+I2+H2O=2I﹣+2H++SO42﹣ ;
该操作将I2还原为I﹣的目的是 使四氯化碳中的碘进入水层 。
(5)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应得到NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为 NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑ ,反应消耗1mol
NaBH4时转移的电子数目为 4NA或2.408×1024 。
【答案】(1)Cu2S;4;
(2)S;
(3)4KClO3KCl+3KClO4;
(4)SO32﹣+I2+H2O=2I﹣+2H++SO42﹣;使四氯化碳中的碘进入水层;
(5)NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024。
解:(1)Cu2S中Cu、S元素化合价都生成升高,故Cu2S是还原剂;反应中只有氧气中O元素化合价降低,故1mol氧气反应转移电子为1mol×4=4mol,
故答案为:Cu2S;4;
(2)4KAl(SO4)2?12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应硫单质中硫元素化合价升高为+4价。硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为+4价,复印纸还原剂是硫单质,
故答案为:S;
(3)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400℃时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐的阴阳离子个数比为1:1,则该无氧酸为KCl,KCl中氯元素化合价为﹣1,说明氯酸钾中氯元素化合价降低,则另一种含氧酸盐中氯元素化合价会升高,由于氯酸钾中氯元素化合价为+5,则氯元素化合价升高只能被氧化成高氯酸钾,根据氧化还原反应中化合价升降相等配平该反应为:4KClO3KCl+3KClO4,
故答案为:4KClO3KCl+3KClO4;
(4)碘具有氧化性,能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠,自身被还原生成碘,离子反应方程式为SO32﹣+I2+H2O=2I﹣+2H++SO42﹣;碘不容易溶于水,但碘离子易溶于水,为了使更多的I元素进入水溶液应将碘还原为碘离子,
故答案为:SO32﹣+I2+H2O=2I﹣+2H++SO42﹣;使四氯化碳中的碘进入水层;
(5)NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,还生成氢气,且反应前后B的化合价不变,所以NaBH4与H2O中H元素发生归中反应,H元素化合价由﹣1价、+1价变为0价,依据得失电子守恒可知:NaBH4的系数为1,H2O的系数为2,依据原子个数守恒配平反应方程式:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,反应消耗1mol
NaBH4时转移的电子数目依据氢元素化合价变化,﹣1价和+1价变化为0价计算得到电子转移总数4mol,转移的电子数目为4NA或2.408×1024,
故答案为:NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑;4NA或2.408×1024。
10.(1)实验室用二氧化锰跟浓盐酸共热反应制取氯气,化学方程式是
4HCl(浓)+MnO2Cl2↑+MnCl2+2H2O,HCl
所起的作用有: 酸、还原剂 。
(2)KMnO4是常用的氧化剂。用高锰酸钾跟浓盐酸在室温下制氯气的化学方程式是:2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,用双线桥法表示该反应方程式的电子得失情况 。
(3)历史上曾用“地康法”制氯气。这一方法是用
CuCl2作催化剂,在
450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气。这一反应的化学方程式为 4HCl+O22H2O+2Cl2 。
(4)若要制得
71g
氯气,则三种方法被氧化的
HCl
物质的量之比是 1:1:1 ,参与反应的
HCl
质量之比是 10:8:5 。
(5)比较以上三个反应,氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序为
KMnO4>MnO2>O2,你认为得到这个顺序的依据是: 同一种还原剂,不同的氧化剂发生反应,反应越容易进行,氧化剂的氧化性越强 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)4HCl(浓)+MnO2═MnCl2+2H2O+Cl2↑中,Mn元素的化合价由+4价降低为+2价,则MnO2发生了还原反应,是氧化剂,Cl元素的化合价由﹣1价升高为0,则HCl为还原剂,每4分子氯化氢中只有2分子发生了氧化反应,盐酸是还原剂和酸,
故答案为:酸、还原剂;
(2)反应中KMnO4为氧化剂,Mn元素的化合价由+7价降低到+2价,得到5个电子,Cl元素化合价升高,被氧化,当有2molKMnO4参加反应,转移电子10mol,则电子转移的方向和数目可表示为,
故答案为:;
(3)用CuCl2作催化剂,在450℃时用空气中的O2跟HCl反应也能制得氯气,其化学方程式:4HCl+O22H2O+2Cl2,故答案为:4HCl+O22H2O+2Cl2;
(4)若要制得
71g
氯气,氯气的物质的量为1mol,氯都由﹣1价变成0价,所以生成等物质的量的氯气转移电子数相等,所以三种方法被氧化的
HCl
物质的量之比是1:1:1,生成1mol的氯气参与反应的
HCl
的物质的量分别为:4mol,mol,2mol,三者的质量之比为:10:8:5,故答案为:1:1:1、10:8:5;
(5)4HCl(浓)+MnO2Cl2↑+MnCl2+2H2O反应条件为加热;2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O无须任何条件自发进行;4HCl+O22H2O+2Cl2在高温催化剂条件下发生,同一种还原剂氯化氢,在不同的氧化剂发生反应,反应越容易进行,氧化剂的氧化性越强,所以氧化剂的氧化能力从强到弱的顺序为
KMnO4>MnO2>O2,故答案为:同一种还原剂,不同的氧化剂发生反应,反应越容易进行,氧化剂的氧化性越强。
11.根据以下反应:
2 KMnO4+ 5 Na2SO3+ 3 H2SO4═ 2 MnSO4+ 5 Na2SO4+ 1 K2SO4 3 H2O
回答下列问题:
Ⅰ.请配平该反应方程式,该反应还原剂是 Na2SO3 ,还原产物是 MnSO4 。
Ⅱ.当反应转移1mol电子时,被氧化的物质的质量为 63 g。
Ⅲ.用单线桥法标出反应中电子转移的方向和数目
。
【答案】见试题解答内容
解:I.反应KMnO4+Na2SO3+H2SO4﹣MnSO4+Na2SO4+K2SO4
H2O中Mn元素化合价降低,由+7价降低到+2价,被还原,S元素化合价由+4价升高到+6价,被氧化,化合价升降数为10,则KMnO4的计量数为2,Na2SO3的计量数为5,根据原子守恒可得配平的化学方程式为2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O,其中S元素化合价升高、发生氧化反应、Na2SO3是还原剂;Mn元素化合价降低、是氧化剂、被还原、还原产物为MnSO4,
故答案为:2,5,3,2,5,1,3;Na2SO3;MnSO4;
II.反应的化学方程式为2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O,转移电子为2×(7﹣2)e﹣=10e﹣,即5molNa2SO3被氧化时转移10mole﹣,则转移1mol电子时,被氧化Na2SO3的物质的量为=0.5mol,质量为0.5mol×126g/mol=63g,
故答案为:63;
III.反应2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=2MnSO4+5Na2SO4+K2SO4+3H2O中KMnO4是氧化剂,Na2SO3是还原剂,反应中Na2SO3失去10e﹣,KMnO4得到10e﹣,单线桥法表示反应中电子转移的方向和数目为,
故答案为:。
12.(1)某强氧化剂[RO(OH)2]+能将Na2SO3氧化。已知含2.0×10﹣3
mol[RO(OH)2]+离子的溶液,恰好跟25.0mL
0.2mol/L
的Na2SO3溶液完全反应,则反应后R的化合价为 0 。
(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO﹣、OH﹣、FeO42﹣、Cl﹣、H2O.写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式: 2Fe(OH)3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)S元素的化合价由+4价升高为+6价,设R元素的化合价由+5价降低x,由电子守恒可知2.0×10﹣3
mol×(5﹣x)=0.025L×0.2mol/L×(6﹣4),解得x=0,
故答案为:0;
(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),由给出的离子可知,Fe元素的化合价由+3价升高为+6价,Cl元素的化合价由+1价降低为﹣1价,结合电子、电荷及原子守恒可知,湿法制高铁酸钾反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O,
故答案为:2Fe(OH)3+3ClO﹣+4OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O。
13.Ⅰ、一定条件下,RO3n﹣和氟气(F2)可发生如下反应:RO3n﹣+F2+2OH﹣═RO4﹣+2F﹣+H2O,从而可知在RO3n﹣中,元素R的化合价是 +5
Ⅱ、某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3→N2O3+H2O
②NH3+NO→HNO2+H2O
③N2O4+H2O→HNO3+HNO2
三个反应中,一定不可能实现的是 ② ;在反应①中若消耗NO
15g,转移电子 0.5 mol。
Ⅲ、已知Ix﹣和Cl2发生如下反应Ix﹣+Cl2+H2O=Cl﹣+IO3﹣+H+若KIx(Ix﹣)与Cl2的系数之比为1:8,则x值为 3 。
【答案】见试题解答内容
解:I、由电荷守恒可知,n=1,设RO3n﹣中x元素的化合价为x,则x+(﹣2)×3=﹣1,解得x=+5;
故答案为:+5;
II、氧化还原反应的特征是元素化合价的升降,②中N元素化合价只升高不降低,不符合氧化还原反应原理,故不能发生;反应①中N的化合价从+2价升高到+3价,1molNO转移1mol电子,若消耗NO
15g,即0.5mol时转移电子为0.5mol;
故答案为:②;0.5;
III、氧化还原反应中,碘元素化合价升高值为(5x+1),所有氯元素化合价降低总值为2,根据电子守恒,则在氯气前面的系数是(5x+1),Ix﹣前面的系数是1,根据电荷守恒,则所得产物还缺少(5x+3)个正电荷,即是(5x+3)H+,根据原子守恒配平水前面系数是(5x+3),即:Ix﹣+(5x+1)Cl2+(5x+3)H2O=(5x+1)Cl﹣+IO3﹣+(5x+3)H+,若消耗Ix﹣与Cl2物质的量之比为1:8,则=,解得x=3;
故答案为:3。
四.计算题(共2小题)
14.现有一定量的镁铝合金与100mL
稀硝酸充分反应,在反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入1.00mol/L
NaOH溶液,加入NaOH
溶液的体积与产生沉淀的物质的量关系如图所示:
(1)合金中的铝与稀硝酸反应的化学方程式为 8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O ;
(2)纵坐标上A
点数值是 0.012 ,B
点数值是 0.004 ;
(3)原HNO3
溶掖的物质的量浓度为 0.45mol/L 。
【答案】见试题解答内容
解:反应始终没有气体生成,说明没有氮的氧化物生成,由于金属化合价升高,推测N元素化合价只能由+5变成了﹣3价,由图象可知硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与剩余的硝酸反应,之后再生成氢氧化镁、氢氧化铝沉淀;当沉淀完全后继续加入NaOH溶液,沉淀量不变,说NaOH与NH4+发生反应,NH4+反应完全氢氧化铝沉淀开始溶解,直至最后剩余氢氧化镁沉淀。
(1)由分析可知,Mg、Al与硝酸反应时,硝酸的还原产物为NH4NO3,根据氧化还原反应得失电子守恒和电荷守恒配平可得:8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O,
故答案为:8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3NH4NO3+9H2O;
(2)EF段发生反应Al(OH)3+OH﹣=AlO2﹣+2H2O,则Al(OH)3的物质的量为:(49﹣41)×10﹣3L×1.00mol/L=0.008
mol;
Al(OH)3的物质的量为0.008mol,根据铝元素守恒,故混合金属中n(Al)=0.05mol,由图可知,DE段消耗的氢氧化钠的体积为:41mL﹣37mL=4mL,故该阶段参加反应的氢氧化钠为:0.004L×1.00mol/L=0.004mol,根据NH4++OH﹣═NH3?H2O
可知:n(NH4+)=0.004ml,根据电子转移守恒有,2n(Mg)+3n(Al)=8n(NH4+),即:2n(Mg)+3×0.008mol=8×0.004mol,解得n(Mg)=0.004mol,B点为氢氧化镁沉淀,根据质量守恒可知氢氧化镁的物质的量为0.004mol,纵坐标上A
点数值为氢氧化铝和氢氧化铝的总物质的量,其数值为:0.008+0.004=0.012,
故答案为:0.004;0.012;
(3)根据N元素守恒可知:n(HNO3)=n(H+)+2n(NH4NO3)+2n[Mg(NO3)3]+3n[Al(NO3)3]=0.005L×1.00mol/L+2×0.004mol+3×0.008mol+2×0.004mol=0.045mol,
原HNO3溶掖的物质的量浓度为:=0.45mol/L,
故答案为:0.45mol/L。
15.现有一种泉水,取0.5L这种泉水作为样品,经测定该样品中含有48.00mg的Mg2+.那么,该泉水中Mg2+的物质的量的浓度是多少?为使该泉水样品所含的Mg2+全部沉淀,应加入1mol/L
NaOH溶液的体积是多少?(
请写出简要计算过程)
【答案】见试题解答内容
解:48.00mgMg2+的物质的量为:n(Mg2+)==0.002mol,该泉水中Mg2+的物质的量的浓度为:c(Mg2+)==0.004mol/L;
根据关系式可知Mg2+~2NaOH可知,沉淀48.00mg的Mg2+消耗NaOH的物质的量为:n(NaOH)=2n(Mg2+)=0.002mol×2=0.004mol,应加入1mol/L
NaOH溶液的体积是:=0.004L=4mL,
答:该泉水中Mg2+的物质的量的浓度是0.004mol/L;为使该泉水样品所含的Mg2+全部沉淀,需要加入4mL1mol/L的NaOH溶液。
五.解答题(共2小题)
16.Ⅰ.某厂废水中含KCN,其浓度为0.01
mol?L﹣1,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中N化合价均为﹣3价):KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O
(1)上述反应中被氧化的元素是 C (用元素符号表示)。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气,请配平下列化学方程式: 2KOCN+8KOH+3Cl2═2K2CO3+N2+6KCl+4H2O
2 KOCN+ 3 Cl2+ 8 KOH ═ 2 K2CO3+ 1 N2+ 6 KCl+ 4 H2O
(3)若将10
L含KCN的浓度为0.01
mol?L﹣1的废水中KCN氧化除去,最少需要氯气 0.25
mol。
Ⅱ.某实验小组为了测定(3)中溶液多余Cl2的含量,常用Na2S2O3标准溶液进行定量测定。
(4)现实验室需用480
mL一定浓度的Na2S2O3溶液,配制该溶液所需玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还需 500mL容量瓶 。
(5)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42﹣,因此Na2S2O3常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为 S2O32﹣+4Cl2+5H2O═2SO42﹣+8Cl﹣+10H+ 。
【答案】见试题解答内容
解:Ⅰ.(1)KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O中C元素化合价由+2价升高为+4价,被氧化,
故答案为:C;
(2)反应中KOCN→N2,N元素化合价由﹣3价升高为0价,共升高6价,Cl2→KCl,Cl元素化合价由0价降低为﹣1价,共降低2价,化合价升降最小公倍数为6,故N2系数为1,Cl2系数为3,结合原子守恒配平其它物质的系数,平衡后方程式为:2KOCN+8KOH+3Cl2═2K2CO3+N2+6KCl+4H2O,
故答案为:2KOCN+8KOH+3Cl2═2K2CO3+N2+6KCl+4H2O;2、3、8、KOH、2、1、6、4、H2O;
(3)根据以上分析可知1
mol
KCN最终被氧化为碳酸钾和氮气,失去5
mol电子,1氯气得到2
mol电子,根据电子得失守恒可知将10
L含KCN的浓度为0.01
mol?L﹣1的废水中KCN氧化除去,最少需要氯气=0.25
mol,故答案为:0.25;
Ⅱ.(4)配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤:计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容等,用到的仪器除了烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还需要500mL容量瓶;
故答案为:500mL容量瓶;
(5)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42﹣,则氯气被还原为氯离子,根据电子守恒、离子守恒、原子守恒离子反应为S2O32﹣+4Cl2+5H2O═2SO42﹣+8Cl﹣+10H+,
故答案为:S2O32﹣+4Cl2+5H2O═2SO42﹣+8Cl﹣+10H+。
17.Ⅰ.过氧化氢是用途很广的绿色氧化剂,它的水溶液俗称双氧水,常用于消毒、杀菌、漂白等。试回答下列问题:
(1)写出酸性高锰酸钾和H2O2反应的离子方程式 2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O 。
(2)Na2O2、K2O以及BaO2都可与酸作用生成过氧化氢,目前实验室制取过氧化氢可通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,然后过此。则上述最近合的过氧化物是 BaO2 。
(3)甲酸钙[Ca(HCOO)2]广泛用于食品工业生产上,实验室制取甲酸钙的方法之一是将氢氧化钙和甲醛(HCHO)溶液加入质量分数为30%~70%的过氧化氢溶液中,则该反应的化学方程式为 Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O 。
Ⅱ.某工厂废水中含KCN,其浓度为650mg/L,现用氯氧化法处理,发生如下反应(化合物中N化合价均为﹣3);
(4)KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O中被氧化的元素是 C 。
(5)通入过量氧气,可将氰酸盐进﹣步氧化为氮气,请配平下列化学方程式:
KOCN+ 8 KOH+ 3 Cl2═ 2
K2CO3+ 1
N2+ 6
KCl+ 4
H2O。
(6)若将5m3含KCN的浓度为650mg/L的废水中KCN氧化成N2除去,需要标准状况下的氯气的体积为 2800L 。
【答案】I.(1)2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O;
(2)BaO2;
(3)Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O;
II.(4)C;
(5)2;8;3;2;1;6;4;
(6)2800L。
解:I.(1)酸性高锰酸钾和H2O2反应生成氧气、锰离子和水,反应的离子方程式为:2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O,
故答案为:2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O;
(2)实验室通过上述某种过氧化物与适量稀硫酸作用,过滤后即可制得较纯净的H2O2溶液,说明生成了硫酸钡沉淀,所以选用BaO2,
故答案为:BaO2;
(3)将氢氧化钙和甲醛溶液依次加入质量分数为30%~70%的过氧化氢溶液中,生成Ca(HCOO)2和H2O,其反应的方程式为:Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O,
故答案为:Ca(OH)2+2HCHO+2H2O2=Ca(HCOO)2+4H2O;
Ⅱ.(4)KCN+2KOH+Cl2═KOCN+2KCl+H2O中,C元素化合价由+2价升高为+4价,被氧化,
故答案为:C;
(5)反应中KOCN→N2,N元素化合价由﹣3价升高为0价,共升高6价,Cl2→KCl,Cl元素化合价由0价降低为﹣1价,共降低2价,化合价升降最小公倍数为6,故N2系数为1,Cl2系数为3,结合原子守恒配平其它物质的系数,平衡后方程式为:2KOCN+8KOH+3Cl2═2K2CO3+N2+6KCl+4H2O,
故答案为:2;8;3;2;1;6;4;
(6)废水中KCN的质量为:650mg?L﹣1×5×103L=6.5×5×102g,物质的量为:=50mol,使KCN完全转化为无毒物质,应生成CO、N2,整个过程中C元素化合价由+2价升高为+4价,N元素化合价由﹣3价升高为0价,Cl元素化合价由0价降低为﹣1价,电子转移守恒可知2×n(Cl2)=50mol×(4﹣2)+50mol×[0﹣(﹣3)],解得:n(Cl2)=125mol,标况下125mol氯气的体积为:22.4L/mol×125mol=2800L,
故答案为:2800L。
第1页(共1页)2.3
氧化剂和还原剂-氧化还原反应
考点卡片
1.氧化还原反应
【知识点的知识】
1、概念:
在反应中有元素化合价变化的化学反应.
(1)实质:有电子的转移(得失或偏移);
(2)特征:有元素化合价的升降.
2、四大基本反应类型与氧化还原反应之间的关系:
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)部分化合反应是氧化还原反应(有单质参加的)
4)部分分解反应是氧化还原反应(有单质生成的)
关系图如下图所示:
3、相关概念辨析
1)氧化反应:元素化合价升高的反应
还原反应:元素化合价降低的反应
氧化还原反应:凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应
2)氧化剂和还原剂(反应物)
氧化剂:得电子(或电子对偏向)的物质﹣﹣﹣﹣﹣﹣氧化性:氧化剂具有的得电子的能力
还原剂:失电子(或电子对偏离)的物质﹣﹣﹣﹣﹣﹣还原性:还原剂具有的失电子的能力
3)氧化产物:氧化后的生成物
还原产物:还原后的生成物.
4)被氧化:还原剂在反应时化合价升高的过程
被还原:氧化剂在反应时化合价降低的过程
5)氧化性:氧化剂具有的得电子的能力
还原性:还原剂具有的失电子的能力
6)氧化还原反应的实质:电子的转移(电子的得失或共用电子对的偏移)
口诀:失电子,化合价升高,被氧化(氧化反应),还原剂;
得电子,化合价降低,被还原(还原反应),氧化剂.
7)关系网络如下图所示:
【命题方向】
题型一:氧化还原反应的判断
典例1:(2010?福州一模)化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应是四种基本化学反应类型.下列变化属于氧化还原反应,但是不属于四种基本反应类型的是( )
A.CO+CuOCu+CO2
B.2Al+Fe2OAl2O3+2Fe
C.2O33O2
D.Cl2+2FeCl2═2FeCl3
分析:反应符合“多变一”的特征,属于化合反应,符合“一变多”特征的反应,属于分解反应,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,属于置换反应,两种化合物相互交换成分生成两种新的化合物的反应,属于复分解反应,有电子的转移的化学反应是氧化还原反应.
解答:A、该反应中有化合价的升降,属于氧化还原反应,但不符合四种基本反应类型,故A正确;
B、该反应中有化合价的升降,属于氧化还原反应,同时又是置换反应,故B错误;
C、该反应没有化合价的升降,不属于氧化还原反应,故C错误;
D、该反应有化合价的升降,属于氧化还原反应,同时又是化合反应,故D错误.
故选A.
点评:本题考查了化学基本概念,难度不大,根据定义来分析解答即可.
题型二:氧化剂、还原剂和转移电子数的判断
典例2:(2014?宿迁模拟)三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF.下列有关该反应的说法正确的是( )
A.NF3是氧化剂,H2O是还原剂
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1
C.若生成0.2
mol
HNO3,则转移0.2
mol电子
D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体
分析:3NF3+5H2O=2NO+HNO3+9HF反应中,只有N元素的化合价发生变化,NF3既是氧化剂又是还原剂,从化合价的变化的角度分析氧化还原反应.
解答:A.只有N元素的化合价发生变化,NF3既是氧化剂又是还原剂,故A错误;
B.NF3生成NO,被还原,NF3生成HNO3,被氧化,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:2,故B错误;
C.生成0.2molHNO3,转移的电子的物质的量为0.2mol×(5﹣3)=0.4mol,故C错误;
D.生成的NO易与空气中氧气反应生成红棕色气体二氧化氮,故D正确.
故选D.
点评:本题考查氧化还原反应,题目难度中等,注意化合价的升降为氧化还原反应的特征,注意从化合价的角度分析.
题型三:是否需要加入氧化剂(或还原剂)的判断
典例3:(2013?浙江模拟)下列变化中,必须加入还原剂才能发生的是( )
A.SO2→SO3
B.CuO→Cu
C.I﹣→I2
D.HCO3﹣→CO32﹣
分析:加入还原剂才能发生,则选项中物质为氧化剂发生的化学反应,氧化剂中某元素的化合价降低,以此来解答.
解答:A.SO2→SO3中,S元素的化合价升高,需要加氧化剂实现,故A错误;
B.CuO→Cu中,Cu元素的化合价降低,需要加还原剂实现,故B正确;
C.I﹣→I2中,I元素的化合价升高,需要加氧化剂实现,故C错误;
D.HCO3﹣→CO32﹣中,元素的化合价不变,不发生氧化还原反应,故D错误;
故选B.
点评:本题考查氧化还原反应,为高考常见题型,把握反应中元素的化合价变化为解答的关键,注意氧化剂中元素的化合价降低,题目难度不大.
【解题思路点拨】氧化还原反应中的基本规律:
(1)电子得失守恒规律
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式.运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法:氧化剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值
(2)表现性质规律
当元素具有可变化合价,一般化合价处于最低价态时只具有还原性;处于最高价态时只具有氧化性;处于中间价态
时既具有氧化性又具有还原性.利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性,但不能判断物质氧化性及还原性的强弱.
(3)反应先后规律
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性较强的物质;同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性较强的物质.
如:将Cl2通入物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中,Cl2首先与NaI反应;将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的
Fe3+和Cu2+的混合溶液中,Fe首先与Fe3+反应;FeBr2中通入Cl2,Cl2首先氧化Fe2+.
(4)价态变化规律
高价氧化(性)低价还原(性),中间价态两边转.同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应,价态只能归中而不能交叉.
本规律应用于氧化还原反应的分析和判断(如反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O中氧化产物和还原产物均为
Cl2,生成3molCl2电子转移数是5mol
).
①歧化反应规律
同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子(或离子)发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应.歧化反应化合价的特点是:某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化.歧化反应是自身氧化还原反应的一种,常用于判断某种元素的化合价高低以及有关氧化还原反应方程式的计算.
②价态归中规律
同种元素由不同价态(高价态和低价态)转变为中间价态的氧化还原反应,称之为归中反应,也称“反歧化反应”.常用于方程式的书写,当有中间价态时,才可能发生,否则不反应,如SO2与浓硫酸不反应,可用浓H2SO4干燥.
(5)性质强弱规律
氧化还原反应若能进行,一般为较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物.
常用于在适宜条件下,用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质,亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物.
一.选择题(共5小题)
1.下列反应中,非金属单质只作氧化剂的是( )
A.Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O
B.2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
C.C+2CuO2Cu+CO2↑
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
2.工业上用发烟HClO4把潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2]来除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法不正确的是( )
A.HClO4属于强酸,反应还生成了另一种强酸
B.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+6价
C.该反应离子方程式为19ClO4﹣+8Cr3++8OH﹣═8CrO2(ClO4)2+3Cl﹣+4H2O
D.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3:8
3.黄铁矿(FeS2)催化氧化的化学方程式为:2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4.已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.FeSO4和H2SO4都是离子化合物,均属于强电解质
B.0.1mol?L﹣1FeSO4溶液中Fe2+离子的浓度为0.1mol?L﹣1
C.FeSO4既是被氧化得到的产物,又是被还原得到的产物
D.当转移2mol电子时,消耗氧气的体积(标准状况)约为22.4L
4.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应:10NaN3+2KNO3═K2O+5Na2O+16N2↑下列说法正确的是( )
A.KNO3是还原剂,其中氮元素被氧化
B.生成物中的N2是氧化产物,K2O是还原产物
C.每转移1
mol电子,可生成N2的体积为35.84
L
D.若有65
g
NaN3参加反应,则被氧化的N的物质的量为3
mol
5.为实现随处可上网,中国发射了“中星16号”卫星。NH4ClO4是火箭的固体燃料,发生反应为2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.1mol
NH4ClO4溶于水含NH4+和ClO4﹣离子数均为NA
B.产生6.4g
O2反应转移的电子总数为1.4NA
C.反应中还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为3:1
D.0.5mol
NH4ClO4分解产生的气体体积为44.8L
二.多选题(共3小题)
6.铋酸钠(NaBiO3)是一种强氧化剂,不溶于冷水,在酸性条件下能把Mn2+氧化成MnO4﹣,发生的离子反应为:2Mn2++5NaBiO3+14H+═2MnO4﹣+5Bi3++5Na++7H2O.下列推断错误的是( )
A.该反应可以检验溶液中是否存在Mn2+
B.酸性条件可用稀硫酸提供
C.若有0.2mol氧化产物生成,转移电子数为0.5NA
D.NaBiO3可由下列反应制得:BiCl3+Cl2+NaCl+3H2O═NaBiO3+6HCl
7.高铁酸钠是一种新型高效水处理剂,主要制备方法如下:
湿法:Fe(OH)3+NaC1O+NaOH﹣Na2FeO4+NaC1+H2O(反应未配平)
干法:2FeSO4+6Na2O2═2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑
下列说法正确的是( )
A.高铁酸钠既有杀菌消毒的作用也有净水的作用
B.用湿法制备1mol
Na2FeO4需消耗1mol
NaC1O
C.干法中被FeSO4还原的Na2O2与做还原剂的Na2O2的物质的量之比为4:1
D.分别用湿法和干法制备等量高铁酸钠,两个反应过程中转移的电子数相同
8.近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe﹣Sm﹣As﹣F﹣O组成的化合物。下列有关说法正确的是( )
A.F﹣的半径比O2﹣的大
B.AsH3的沸点比NH3的低
C.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子
D.配合物Fe(CO)n可做催化剂,当Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18时,n=5
三.填空题(共5小题)
9.生活饮用水水质的标准主要有:色度、浑浊度、pH、细菌总数、嗅和味等.目前城市自来水处理过程中所使用的主要药剂仍是Cl2(消毒剂)和Al2(SO4)3(沉降剂),但由于种种原因,用这两种物质处理水质,总有缺陷.因此,有资料报道:Na2FeO4是一种强氧化剂,可作为一种新型净水剂,在反应中被还原为Fe3+,使用该物质可代替Cl2和Al2(SO4)3.
(1)配平工业上制备铁酸钠的化学方程式:
Fe2O3+
NaNO3+
NaOH→
Na2FeO4+
NaNO2+
H2O
(2)当反应物中含有1.4mol钠离子,上述反应恰好完全进行时,电子转移总数为
NA.
(3)某厂制备铁酸钠后的废液中含NaNO2溶液,直接排放会造成污染,下列试剂中:
①NaCl ②NH4Cl ③KMnO4 ④浓H2SO4,能使NaNO2转化为N2(不引起二次污染)的是
(选填编号),反应的离子方程式为
.
10.按要求回答下列问题:
(1)KMnO4作为强氧化剂,其氧化性随溶液的酸性增强而增大,在酸性介质中还原产物是Mn2+,在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2,试写出在酸性条件下氧化H2O2的离子方程式:
。
(2)工业上可用KClO3溶液与Na2SO3溶液在稀H2SO4存在下制得ClO2气体,试写出该反应的离子方程式:
。
(3)在强酸性混合稀土溶液中加入H2O2,可以将溶液中Ce3+氧化成Ce(OH)4沉淀得以分离,试写出该反应的离子方程式
。
(4)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可生成K2FeO4和KCl,写出该反应的离子方程式:
。
11.铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4
+SO2↑+2H2O,其中硫元素的化合价
(填“升高”或“降低”),被
(填“氧化”或“还原”);在该反应中,若生成了标准状况下11.2L
SO2,则消耗了
mol
Cu,反应产生的气体通入品红溶液中现象是
。
12.氯气可以用于制备“战略金属”钛,其中有关反应如下,用双线桥(或单线桥)标出反应中电子转移的方向和数目。TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
反应中氧化剂是
,被氧化的物质是
。
13.有下列反应:①Fe+CuSO4═Cu+FeSO4
②CaO+H2O═Ca(OH)2
③Ba(OH)2+H2SO4
═BaSO4↓+2H2O
④Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑
⑤2KClO3═2KCl+3O2↑
⑥CaCO3═CaO+CO2↑
⑦2CO+O2═2CO2
⑧SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓
(1)反应①中,氧化剂是
。
(2)反应③的离子反应方程式为
。
(3)写出一个符合⑧的化学反应方程式
。
四.计算题(共2小题)
14.铜与浓硝酸反应的方程式为:Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(1)在该反应中,被还原的元素是
,氧化产物是
。
(2)在方程式标出电子转移的方向和数目
。
(3)若有32g铜参与反应,被还原的硝酸有
mol。
15.在实验室里,用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热),来制取氯气。
反应:2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)“双线桥法”标出电子转移情况
。
(2)若生成2.24L标准状况时的氯气,请计算(写出必要的计算过程):
①论上需要多少克KMnO4参加反应?
②被氧化的HCl的物质的量为多少?
2.3
氧化剂和还原剂-氧化还原反应
试题解析
一.选择题(共5小题)
1.下列反应中,非金属单质只作氧化剂的是( )
A.Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O
B.2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑
C.C+2CuO2Cu+CO2↑
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
【答案】D
解:A.Br2+2NaOH═NaBr+NaBrO+H2O,非金属单质Br2中Br元素化合价既升高又降低,既作氧化剂又作还原剂,故A错误;
B.2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,非金属单质为产物,作还原产物,故B错误;
C.C+2CuO2Cu+CO2↑,非金属单质C中C元素化合价升高,作还原剂,故C错误;
D.4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3,非金属单质O2中O元素化合价只降低,作氧化剂,故D正确。
故选:D。
2.工业上用发烟HClO4把潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2]来除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法不正确的是( )
A.HClO4属于强酸,反应还生成了另一种强酸
B.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+6价
C.该反应离子方程式为19ClO4﹣+8Cr3++8OH﹣═8CrO2(ClO4)2+3Cl﹣+4H2O
D.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3:8
【答案】C
解:A.Cl元素非金属性较强,HClO4属于强酸,生成盐酸,也属于强酸,故A正确;
B.CrO2
(ClO4)2中O为﹣2价、Cl为+7价,则Cr元素显+6价,故B正确;
C.该反应的离子方程式为19ClO4﹣+8Cr3++4H2O=8CrO2(ClO4)2+3C1﹣+8H+,故C错误;
D.该反应的离子方程式为19ClO4﹣+8Cr3++4H2O=8CrO2(ClO4)2+3C1﹣+8H+,化合价降低的为氧化剂ClO4﹣,其中有3molCl元素发生变化,化合价升高的为还原剂,对应的产物为氧化产物,故CrO2(ClO4)2,其中有8molCr元素发生变化,故氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3:8,故D正确。
故选:C。
3.黄铁矿(FeS2)催化氧化的化学方程式为:2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4.已知NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.FeSO4和H2SO4都是离子化合物,均属于强电解质
B.0.1mol?L﹣1FeSO4溶液中Fe2+离子的浓度为0.1mol?L﹣1
C.FeSO4既是被氧化得到的产物,又是被还原得到的产物
D.当转移2mol电子时,消耗氧气的体积(标准状况)约为22.4L
【答案】C
解:A.FeSO4属于盐,是离子化合物,H2SO4属于酸,是共价化合物,它们均属于强电解质,故A错误;
B.FeSO4溶液中Fe2+离子容易水解,故0.1mol?L﹣1FeSO4溶液中Fe2+离子的浓度小于0.1mol?L﹣1,故B错误;
C.根据反应2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4,FeS2中亚铁离子的化合价为+2价,硫元素的化合价为﹣1价,单质氧气中氧元素的化合价为0价,硫酸亚铁中,铁元素的化合价为+2价,硫元素的化合价为+6价,氧元素的化合价为﹣2价,硫元素的化合价升高到+6价,氧气单质中的氧元素的化合价降低到﹣2价,则FeS2为还原剂,氧气为氧化剂,生成的FeSO4既是被氧化得到的产物,又是被还原得到的产物,故C正确;
D.根据反应2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4可知,7mol氧气参加反应,氧元素化合价从0降低到﹣2价,共转移28mol电子,当转移2mol电子时,消耗氧气的物质的量为0.5mol,标准状况下的体积约为0.5mol×22.4L/mol=11.2L,故D错误;
故选:C。
4.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应:10NaN3+2KNO3═K2O+5Na2O+16N2↑下列说法正确的是( )
A.KNO3是还原剂,其中氮元素被氧化
B.生成物中的N2是氧化产物,K2O是还原产物
C.每转移1
mol电子,可生成N2的体积为35.84
L
D.若有65
g
NaN3参加反应,则被氧化的N的物质的量为3
mol
【答案】D
解:A.KNO3中N元素的化合价降低,为氧化剂,其中氮元素被还原,故A错误;
B.只有N元素的化合价变化,则N2是氧化产物,也是还原产物,故B错误;
C.由反应可知转移10mol电子生成16mol氮气,则每转移1
mol电子,可生成N2为1.6mol,状况未知,不能计算其体积,故C错误;
D.若有65
g
NaN3参加反应,则被氧化的N的物质的量为×3=3mol,故D正确。
故选:D。
5.为实现随处可上网,中国发射了“中星16号”卫星。NH4ClO4是火箭的固体燃料,发生反应为2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.1mol
NH4ClO4溶于水含NH4+和ClO4﹣离子数均为NA
B.产生6.4g
O2反应转移的电子总数为1.4NA
C.反应中还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为3:1
D.0.5mol
NH4ClO4分解产生的气体体积为44.8L
【答案】B
解:A.铵根离子水解,浓度减小,则1mol
NH4ClO4溶于水含ClO4﹣离子数为NA,含NH4+离子数小于NA,故A错误;
B.产生6.4g即0.2mol
O2,同时生成0.1molCl2,Cl元素化合价由+7价降低到0价,转移的电子总数为1.4NA,故B正确;
C.O、N元素化合价升高,N2、O2为氧化产物,Cl元素的化合价降低,Cl2为还原产物,则反应中还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为1:3,故C错误;
D.没有说明是否是标准状况下,无法计算0.5mol
NH4ClO4分解产生的气体体积,故D错误。
故选:B。
二.多选题(共3小题)
6.铋酸钠(NaBiO3)是一种强氧化剂,不溶于冷水,在酸性条件下能把Mn2+氧化成MnO4﹣,发生的离子反应为:2Mn2++5NaBiO3+14H+═2MnO4﹣+5Bi3++5Na++7H2O.下列推断错误的是( )
A.该反应可以检验溶液中是否存在Mn2+
B.酸性条件可用稀硫酸提供
C.若有0.2mol氧化产物生成,转移电子数为0.5NA
D.NaBiO3可由下列反应制得:BiCl3+Cl2+NaCl+3H2O═NaBiO3+6HCl
【答案】CD
解:A.在酸性条件下能把Mn2+氧化成MnO4﹣,溶液颜色变为紫红色,可以检验溶液中是否存在Mn2+,故A正确;
B.因H2SO4中S元素为最高价,不能再被氧化,能用于酸化铋酸钠溶液,故B正确;
C.2Mn2++5NaBiO3+14H+═2MnO4﹣+5Bi3++5Na++7H2O,反应中MnO4﹣是氧化产物,生成2mol氧化产物电子转移总数10mol,若有0.2mol氧化产物生成,转移电子数为NA,故C错误;
D.铋酸钠(NaBiO3)是一种强氧化剂,能氧化氯化氢,NaBiO3不能由反应BiCl3+Cl2+NaCl+3H2O═NaBiO3+6HCl制得,故D错误;
故选:CD。
7.高铁酸钠是一种新型高效水处理剂,主要制备方法如下:
湿法:Fe(OH)3+NaC1O+NaOH﹣Na2FeO4+NaC1+H2O(反应未配平)
干法:2FeSO4+6Na2O2═2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑
下列说法正确的是( )
A.高铁酸钠既有杀菌消毒的作用也有净水的作用
B.用湿法制备1mol
Na2FeO4需消耗1mol
NaC1O
C.干法中被FeSO4还原的Na2O2与做还原剂的Na2O2的物质的量之比为4:1
D.分别用湿法和干法制备等量高铁酸钠,两个反应过程中转移的电子数相同
【答案】AC
解:A.K2FeO4具有强氧化性,可用于消毒杀菌,被还原为Fe3+,水解生成Fe(OH)3,具有吸附性,可用于吸附水中的悬浮杂质,有净水的作用,故A正确;
B.湿法中每生成1molNa2FeO4,有1molFe(OH)3参加反应,化合价由+3价升高到+6价,转移电子3mol,又NaC1O中Cl元素化合价由+1降低到﹣1,根据得失电子守恒,需消耗mol
NaC1O,故B错误;
C.干法中Fe、O元素的化合价升高,O元素的化合价降低,则还原剂是2FeSO4、1Na2O2,氧化剂是5Na2O2,又FeSO4中Fe元素化合价由+2价升高到+6价,且Na2O2中O元素化合价由﹣1价变化为0价,所以被2FeSO4还原的Na2O2为=4,则干法中被FeSO4还原的Na2O2与做还原剂的Na2O2的物质的量之比为4:1,故C正确;
D.湿法制备中Fe元素化合价由+3价升高到+6价,转移电子3mol,干法制备中Fe元素化合价由+2价升高到+6价,转移电子4mol,所以分别用湿法和干法制备等量高铁酸钠,两个反应过程中转移的电子数不同,故D错误。
故选:AC。
8.近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe﹣Sm﹣As﹣F﹣O组成的化合物。下列有关说法正确的是( )
A.F﹣的半径比O2﹣的大
B.AsH3的沸点比NH3的低
C.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子
D.配合物Fe(CO)n可做催化剂,当Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18时,n=5
【答案】BD
解:A、F﹣和O2﹣的电子层数相同,所以F﹣的半径比O2﹣的小,故A错误;
B、氨分子间存在氢键,而AsH3分子间不存在氢键,所以AsH3的沸点比NH3的低,故B正确;
C、Fe失去电子生成阳离子时电子从外到内依次失去,Fe原子最外层电子属于4s轨道,所以成为阳离子时首先失去4s轨道电子,故C错误;
D、中心原子是铁原子,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2n=18,n=5,故D正确;
故选:BD。
三.填空题(共5小题)
9.生活饮用水水质的标准主要有:色度、浑浊度、pH、细菌总数、嗅和味等.目前城市自来水处理过程中所使用的主要药剂仍是Cl2(消毒剂)和Al2(SO4)3(沉降剂),但由于种种原因,用这两种物质处理水质,总有缺陷.因此,有资料报道:Na2FeO4是一种强氧化剂,可作为一种新型净水剂,在反应中被还原为Fe3+,使用该物质可代替Cl2和Al2(SO4)3.
(1)配平工业上制备铁酸钠的化学方程式:
1 Fe2O3+ 3 NaNO3+ 4 NaOH→ 2 Na2FeO4+ 3 NaNO2+ 2 H2O
(2)当反应物中含有1.4mol钠离子,上述反应恰好完全进行时,电子转移总数为 1.2 NA.
(3)某厂制备铁酸钠后的废液中含NaNO2溶液,直接排放会造成污染,下列试剂中:
①NaCl ②NH4Cl ③KMnO4 ④浓H2SO4,能使NaNO2转化为N2(不引起二次污染)的是 ② (选填编号),反应的离子方程式为 NH4++NO2
﹣=N2↑+2H2O .
【答案】见试题解答内容
解:(1)Fe元素的化合价由+3价升高为+6价,N元素的化合价由+5价降低为+3价,由质量守恒定律及电子守恒可知配平后化学反应为Fe2O3+3NaNO3+4NaOH=2Na2FeO4+3NaNO2+2H2O,故答案为:1;3;4;2;3;2;
(2)由上述反应可知,转移6mol电子,反应物中含7mol钠离子,则含有1.4mol钠离子,上述反应恰好完全进行时,电子转移总数为1.2NA,
故答案为:1.2;
(3)因NaNO2转化为不引起污染的N2的过程中N的化合价降低,另一物质化合价必升高,只有NH4Cl符合,离子反应为,
故答案为:②;NH4++NO2
﹣=N2↑+2H2O.
10.按要求回答下列问题:
(1)KMnO4作为强氧化剂,其氧化性随溶液的酸性增强而增大,在酸性介质中还原产物是Mn2+,在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2,试写出在酸性条件下氧化H2O2的离子方程式: 2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O 。
(2)工业上可用KClO3溶液与Na2SO3溶液在稀H2SO4存在下制得ClO2气体,试写出该反应的离子方程式: 2ClO3﹣+SO32﹣+2H+=SO42﹣+2ClO2↑+2H2O 。
(3)在强酸性混合稀土溶液中加入H2O2,可以将溶液中Ce3+氧化成Ce(OH)4沉淀得以分离,试写出该反应的离子方程式 2Ce3++H2O2+6H2O=Ce(OH)4↓+6H+ 。
(4)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可生成K2FeO4和KCl,写出该反应的离子方程式: 2Fe3++3ClO﹣+10OH+=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)该反应中高锰酸钾作氧化剂,Mn元素化合价由+7价变为+2价,则双氧水作还原剂,O元素化合价由﹣1价变为0价,且转移电子数为10,离子方程式为2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O
2↑+8H2O,
故答案为:2MnO4﹣+5H2O2+6H+=2Mn2++5O
2↑+8H2O;
(2)根据题干信息知,氯酸钾和亚硫酸钠在酸性条件下反应生成二氧化硫,同时生成硫酸钠和水,离子方程式为2
ClO3﹣+SO32﹣+2H+=SO42﹣+2ClO2↑+2
H2O,
故答案为:2
ClO3﹣+SO32﹣+2H+=SO42﹣+2ClO2↑+2
H2O;
(3)强酸性条件下双氧水将Ce3+氧化成Ce(OH)4,同时双氧水被还原,且生成氢离子,离子方程式为2Ce3++H2O2+6H2O=Ce(OH)4↓+6H+,
故答案为:2Ce3++H2O2+6H2O=Ce(OH)4↓+6H+;
(4)氯化铁和KClO在碱性条件下反应生成K2FeO4和KCl,同时还生成水,离子方程式为2Fe3++3ClO﹣+10OH+=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O,
故答案为:2Fe3++3ClO﹣+10OH+=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O。
11.铜与浓硫酸发生反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4
+SO2↑+2H2O,其中硫元素的化合价 降低 (填“升高”或“降低”),被 还原 (填“氧化”或“还原”);在该反应中,若生成了标准状况下11.2L
SO2,则消耗了 0.5 mol
Cu,反应产生的气体通入品红溶液中现象是 品红溶液褪色 。
【答案】降低;还原;0.5;品红溶液褪色。
解:该反应中,S元素化合价从+6价降低到+4价,被还原,所以浓硫酸做氧化剂,铜作还原剂,铜作还原剂,在反应中被氧化,根据化学方程式Cu+2H2SO4(浓)═CuSO4+SO2↑+2H2O可知,消耗1molCu,生成22.4L二氧化硫气体,所以若生成了标准状况下11.2L
SO2,则消耗了0.5mol
Cu,二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色;
故答案为:降低;还原;0.5;品红溶液褪色。
12.氯气可以用于制备“战略金属”钛,其中有关反应如下,用双线桥(或单线桥)标出反应中电子转移的方向和数目。TiO2+2C+2Cl2
TiCl4+2CO
反应中氧化剂是 氯气 ,被氧化的物质是 碳 。
【答案】见试题解答内容
解:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO中,C元素的化合价升高,Cl元素的化合价降低,该反应转移4e﹣,氧化剂是氯气,被氧化的物质是碳,电子转移的方向和数目是或,
故答案为:或;氯气;碳。
13.有下列反应:①Fe+CuSO4═Cu+FeSO4
②CaO+H2O═Ca(OH)2
③Ba(OH)2+H2SO4
═BaSO4↓+2H2O
④Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑
⑤2KClO3═2KCl+3O2↑
⑥CaCO3═CaO+CO2↑
⑦2CO+O2═2CO2
⑧SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓
(1)反应①中,氧化剂是 CuSO4 。
(2)反应③的离子反应方程式为 Ba2++2OH﹣+SO42﹣+2H+=BaSO4↓+2H2O 。
(3)写出一个符合⑧的化学反应方程式 Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)反应①Fe+CuSO4═Cu+FeSO4中铜元素的化合价降低,所以硫酸铜是氧化剂,故答案为:
CuSO4;
(2)硫酸钡是难溶物、水是弱电解质书写离子方程式时不拆,Ba(OH)2+H2SO4═BaSO4↓+2H2O的离子方程式为:2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣=BaSO4↓+2H2O,故答案为:Ba2++2OH﹣+SO42﹣+2H+=BaSO4↓+2H2O;
(3)硝酸钡和硫酸反应生成不溶性的硫酸钡沉淀和可溶性的硝酸,反应方程式为:Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3,故答案为:Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3。
四.计算题(共2小题)
14.铜与浓硝酸反应的方程式为:Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(1)在该反应中,被还原的元素是 HNO3中+5价的氮 ,氧化产物是 硝酸铜 。
(2)在方程式标出电子转移的方向和数目 。
(3)若有32g铜参与反应,被还原的硝酸有 1 mol。
【答案】见试题解答内容
解:(1)在Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O反应中,铜单质中铜元素化合价升高被氧化,铜作还原剂,硝酸铜为氧化产物,浓硝酸中+5价的N的化合价降低被还原,浓硝酸作氧化剂;故答案为:HNO3中+5价的氮;硝酸铜;
(2)在Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O反应中,铜作还原剂,浓硝酸作氧化剂,电子转移的数目为2e﹣,则电子转移的方向和数目为;故答案为:;
(3)由Cu+4HNO3(浓)→Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O可知,1mol铜参加反应有2mol硝酸被还原,32g铜的物质的量为=0.5mol,则被还原的硝酸的物质的量为0.5mol×2=1mol,故答案为:1。
15.在实验室里,用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热),来制取氯气。
反应:2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)“双线桥法”标出电子转移情况 。
(2)若生成2.24L标准状况时的氯气,请计算(写出必要的计算过程):
①论上需要多少克KMnO4参加反应?
②被氧化的HCl的物质的量为多少?
【答案】见试题解答内容
解(1)反应中KMnO4中Mn元素获得10电子生成MnCl2,HCl中Cl元素失去10个电子生成Cl2.用线桥表示出该反应的电子转移情况为:,
故答案为:;
(2)n(Cl2)==0.1mol,
①2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2×158
g
5mol
m
0.1mol
m=6.32g,
答:理论上需要6.32gKMnO4
参加反应;
②2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
被氧化HCl
5mol
10mol
0.1mol
n
n=0.2mol,
答:被氧化的HCl的物质的量为0.2mol。
第1页(共1页)2.3
氧化剂和还原剂-重要的氧化剂、还原剂
考点卡片
1.重要的氧化剂
1、常见的氧化剂:
①活泼非金属单质:如
Cl2、Br2、O2等.
②某些高价氧化物,如SO3、MnO2等.
③氧化性含氧酸,如
浓H2SO4、HNO3、HClO等
④高价含氧酸盐,如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等.
⑤过氧化物,如Na2O2、H2O2等.
⑥某些金属阳离子:如Ag+、Fe3+等
2、常见的还原剂:
①活泼金属单质:如
Na、Al、Zn、Fe等.
②低价态的金属阳离子:如Fe2+等;
③某些非金属单质:如
H2、C等.
④元素(如C、S等)处于低价时的氧化物,如CO、NO、SO2等.
⑤元素(如Cl、S等)处于低化合价时的氢化物:如
H2S、HCl、HI、NH3等.
⑥元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐或酸,如Na2SO3、H2SO3、H2C2O4、FeSO4等.
【命题方向】
题型:常见强氧化剂的判断
典例:高铁酸钾(
K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂,它的性质和作用是( )
A.有强氧化性,可消毒杀菌,还原产物能吸附水中杂质
B.有强还原性,可消毒杀菌,氧化产物能吸附水中杂质
C.有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能消毒杀菌
D.有强还原性,能吸附水中杂质,氧化产物能消毒杀菌
分析:根据高铁酸钾的化学式
K2FeO4,从物质所含元素的化合价来分析氧化性还原性问题,利用离子的水解产物的性质来分析净水原因.
解答:高铁酸钾(
K2FeO4)中Fe的化合价是+6价,具有强氧化性,能杀菌消毒,其还原产物Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,能吸附水中杂质,
故选:A.
点评:本题考查净水剂的净水原理,明确强氧化性及离子水解是解答的关键,并明确具有强氧化性的物质,能使蛋白质变性,从而起到杀菌消毒的作用来解答.
典例2:下列各组微粒中,在一定条件下均可以做氧化剂的是( )
A.F﹣,Br﹣,S2﹣B.Fe3+,MnO4﹣,NO3﹣C.Cl2,HClO,Mg
D.ClO﹣,Cl﹣,Ag+
分析:元素处于高价的物质一般具有氧化性,元素处于低价的物质一般具有还原性,元素处于中间价态时,该物质既有氧化性,又有还原性;对于同一种元素,一般是价态越高,其氧化性就越强;价态越低,其还原性越强.
解答:对于元素来说化合价降低被还原具有氧化性,所以有氧化性则该元素的化合价能够降低;有最高价的元素只有氧化性.
A、三种离子的化合价都已处于最低价,故无氧化性,故A错误;
B、Fe3+,MnO4﹣,NO3﹣三种离子中各元素均具有最高价态,只具有氧化性,故B正确;
C、镁是金属只作还原剂,故C错误;
D、氯离子处在最低价态只有还原性无氧化性,故D错误;
故选B.
点评:本题考查了元素氧化性判断,氧化还原反应的概念应用,解题的关键是掌握有关元素化合价与氧化性还原性的关系.
【解题思路点拨】解决该类问题首先要熟记常见的氧化剂和还原剂,其次要记住基本原则:处于最高价态的元素只有氧化性,处于最低价态的元素只有还原性,化合价居中的元素既有氧化性又有还原性.
2.重要的还原剂
1、常见的氧化剂:
①活泼非金属单质:如
Cl2、Br2、O2等.
②某些高价氧化物,如SO3、MnO2等.
③氧化性含氧酸,如
浓H2SO4、HNO3、HClO等
④高价含氧酸盐,如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、FeCl3等.
⑤过氧化物,如Na2O2、H2O2等.
⑥某些金属阳离子:如Ag+、Fe3+等
2、常见的还原剂:
①活泼金属单质:如
Na、A1、Zn、Fe等.
②低价态的金属阳离子:如Fe2+等;
③某些非金属单质:如
H2、C等.
④元素(如C、S等)处于低价时的氧化物,如CO、NO、SO2等.
⑤元素(如Cl、S等)处于低化合价时的氢化物:如
H2S、HCl、HI、NH3等.
⑥元素(如S、Fe等)处于低化合价时的盐或酸,如Na2SO3、H2SO3、H2C2O4、FeSO4等.
【命题方向】
题型:还原剂的判断
1.随着人们生活节奏的加快,方便的小包装食品已被广泛接受.为了延长食品的保质期,防止食品氧化变质,在包装袋中可以放入的化学物质是( )
A.无水硫酸铜
B.硫酸亚铁
C.食盐
D.生石灰
分析:防止食品氧化变质,延长食品的保质期,在包装袋中常加入抗氧化物质,则选项中的物质应具有还原性,以此来解答.
解答:A.无水硫酸铜能吸收水分,且不能防止食物被氧化,故A不选;
B.硫酸亚铁具有还原性,在反应中S元素的化合价升高,能防止食物被氧化,故B选;
C.食盐不能防止食物被氧化,故C不选;
D.生石灰具有吸水性,常用作干燥剂,不能防止食物被氧化,故D不选;
故选B.
点评:本题考查氧化还原反应,明确信息及元素的化合价变化是解答本题的关键,题目难度不大.
典例2:下列微粒只能作还原剂的是( )
A.S2﹣B.Fe2+C.Fe3+D.H+
分析:根据元素的化合价高低判断氧化剂还原剂.最高价态的元素只有氧化性,最低价态的元素只有还原性,中间价态的既有氧化性又有还原性.
解答:A、S2﹣中S元素的化合价是最低价态只有还原性,故A正确;
B、Fe2+中铁元素的化合价是中间价态既有氧化性又有还原性,故B错误;
C、H+中H元素的化合价是最高价态只有氧化性,故C错误;
D、Fe3+中铁元素的化合价是最高价态只有氧化性,故D错误;
故选A.
点评:物质氧化剂还原剂的判断是根据元素的化合价高低判断.最高价态的元素只有氧化性,最低价态的元素只有还原性,中间价态的既有氧化性又有还原性.
【解题思路点拨】解决该类问题首先要熟记常见的氧化剂和还原剂,其次要记住基本原则:处于最高价态的元素只有氧化性,处于最低价态的元素只有还原性,化合价居中的元素既有氧化性又有还原性.
一.选择题(共22小题)
1.高锰酸钾(KMnO4)是一种强氧化剂,在化学实验中被大量使用,下列关于它的性质和用途的叙述正确的是( )
A.为了增强其氧化性,在配制时加入一定浓度的盐酸
B.该物质在反应中可以被还原,也可以被氧化
C.可用酸化的KMnO4溶液除去甲烷中的乙烯
D.KMnO4中Mn元素为其最高价+7,故含有最高价元素的化合物,均有强氧化性,如浓硫酸、浓硝酸
2.下列粒子不具有氧化性的是( )
A.Cl2
B.H+
C.Mg
D.CO2
3.高铁酸钾(
K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂,它的性质和作用是( )
A.有强氧化性,可消毒杀菌,还原产物能吸附水中杂质
B.有强还原性,可消毒杀菌,氧化产物能吸附水中杂质
C.有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能消毒杀菌
D.有强还原性,能吸附水中杂质,氧化产物能消毒杀菌
4.用氢气作还原剂和金属作还原剂相比,可得金属的纯度的说法正确的是( )
A.用氢气的高
B.用金属的高
C.二者相同
D.无法比较
5.高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是( )
A.一氧化碳
B.二氧化碳
C.石灰石
D.空气
6.下列物质中的氮元素只能体现氧化性的是( )
A.NH3
B.NO
C.NO2
D.HNO3
7.下列物质中有三种具有某一相同的化学性质,则不属于这三种物质之列的是( )
A.Na2O2
B.KMnO4
C.HNO3
D.Na2SO4
8.下列说法中,正确的是( )
A.酸性高锰酸钾溶液具有强的氧化性,配制时用盐酸酸化
B.用25.00mL碱式滴定管量取20.00mL酸性高锰酸钾溶液
C.将KI溶液滴入酸性KMnO4溶液中,溶液的紫色能褪去
D.将SO2通入酸性高锰酸钾溶液,溶液紫色褪去,是SO2漂白性的表现
9.下列各组微粒中,在一定条件下均可以做氧化剂的是( )
A.F﹣,Br﹣,S2﹣
B.Fe3+,MnO4﹣,NO3﹣
C.Cl2,HClO,Mg
D.ClO﹣,Cl﹣,Ag+
10.下列微粒中,只具有氧化性的是( )
A.S
B.Na
C.Fe2+
D.Cu2+
11.下列做法中用到物质氧化性的是( )
A.酒精消毒
B.84消毒
C.浓硫酸干燥氯气
D.SO2漂白
12.“绿色化学”越来越受到人们的重视,下列物质可以看作绿色氧化剂的是( )
A.浓硫酸
B.浓盐酸
C.双氧水
D.氯水
13.下列物质:①浓H2SO4;②HNO3;③Cl2;④H2;⑤O2;⑥Ag;⑦HCl溶液;⑧KMnO4;⑨MnO2;⑩CO.其中属于常见的氧化剂的一组是( )
A.①②③④⑤⑧⑨
B.①②③⑤⑧⑨
C.①②③⑤⑦⑥⑧
D.①②③⑤⑦⑨⑩
14.下列粒子中只具有还原性的是( )
A.Cl﹣
B.Cl2
C.H+
D.H2O
15.下列各组微粒中,在一定条件下均可以作氧化剂的是( )
A.F﹣、Br﹣、S2﹣
B.Cl2、HClO、Mg
C.Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣
D.ClO﹣、Cl﹣、Ag+
16.下列微粒不具有还原性的是( )
A.H2
B.H+
C.Cl2
D.Cl?
17.下列化合物中氮元素只具有还原性的是( )
A.KNO3
B.HNO3
C.NO
D.NH3
18.下列变化必须加入氧化剂才能完成的是( )
A.MnO4﹣→MnO2
B.Cl2→HClO
C.Fe2+→Fe3+
D.HCO3﹣→CO
19.下列物质中既有氧化性又有还原性的是( )
A.HClO
B.Na
C.SiO2
D.N2O5
20.下列粒子不具有还原性和只具有还原性的依次是( )
A.Na+、Na
B.CO2、CO
C.S、S2﹣
D.Fe2+、Fe
21.下列各组微粒中,在一定条件下均可以作氧化剂的是( )
A.F﹣、Br﹣、S2﹣
B.Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣
C.Cl2、HClO、Mg
D.ClO﹣、Cl﹣、Ag+
22.下列物质中,常做还原剂的是( )
A.KMnO4
B.CO
C.HNO3
D.O2
2.3
氧化剂和还原剂-重要的氧化剂、还原剂
试题解析
一.选择题(共22小题)
1.高锰酸钾(KMnO4)是一种强氧化剂,在化学实验中被大量使用,下列关于它的性质和用途的叙述正确的是( )
A.为了增强其氧化性,在配制时加入一定浓度的盐酸
B.该物质在反应中可以被还原,也可以被氧化
C.可用酸化的KMnO4溶液除去甲烷中的乙烯
D.KMnO4中Mn元素为其最高价+7,故含有最高价元素的化合物,均有强氧化性,如浓硫酸、浓硝酸
【答案】B
解:A.浓盐酸能被高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾氧化性减弱,为了增强其氧化性,在配制时加入一定浓度的硫酸,故A错误;
B.高锰酸钾发生分解反应得到锰酸钾、二氧化锰和氧气,高锰酸钾在反应中既发生还原反应,又发生氧化反应,故B正确;
C.乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,但是甲烷中引入了二氧化碳杂质,甲烷和酸性高锰酸钾溶液不反应,可以用酸化的KMnO4溶液鉴别甲烷和乙烯,故C错误;
D.含有最高价元素的化合物不一定有强氧化性,如浓磷酸,故D错误;
故选:B。
2.下列粒子不具有氧化性的是( )
A.Cl2
B.H+
C.Mg
D.CO2
【答案】C
解:A.Cl元素的化合价为0,处于中间价态,具有氧化性,故A不选;
B.H元素的化合价为+1价,为最高价,具有氧化性,故B不选;
C.Mg元素的化合价为0,为最低价,不具有氧化性,故C选;
D.C元素的化合价为+4价,为最高价,具有氧化性,故D不选;
故选:C。
3.高铁酸钾(
K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂,它的性质和作用是( )
A.有强氧化性,可消毒杀菌,还原产物能吸附水中杂质
B.有强还原性,可消毒杀菌,氧化产物能吸附水中杂质
C.有强氧化性,能吸附水中杂质,还原产物能消毒杀菌
D.有强还原性,能吸附水中杂质,氧化产物能消毒杀菌
【答案】A
解:高铁酸钾(
K2FeO4)中Fe的化合价是+6价,具有强氧化性,能杀菌消毒,其还原产物Fe3+水解生成氢氧化铁胶体,能吸附水中杂质,
故选:A。
4.用氢气作还原剂和金属作还原剂相比,可得金属的纯度的说法正确的是( )
A.用氢气的高
B.用金属的高
C.二者相同
D.无法比较
【答案】A
解:用氢气作还原剂:氢气与金属氧化物反应时生成的是金属单质和水,而水能够挥发,这样能得到纯的金属;
用金属作还原剂:由于两种金属可能形成合金,难于分离,得到的金属纯度较低;
故用氢气作还原剂得到金属的纯度较高,
故选:A。
5.高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是( )
A.一氧化碳
B.二氧化碳
C.石灰石
D.空气
【答案】A
解:高炉炼铁的反应方程式为:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,在该反应中,CO中C的化合价为+2价,二氧化碳中的C的化合价为+4价,故C的化合价升高,CO被氧化,故CO为还原剂,
故选:A。
6.下列物质中的氮元素只能体现氧化性的是( )
A.NH3
B.NO
C.NO2
D.HNO3
【答案】D
解:A.氨气中氮元素处于最低价,该物质只有还原性,不能表现氧化性,故A错误;
B.NO中氮元素的化合价处于中间价,既有氧化性又有还原性,故B错误;
C.NO2中氮元素的化合价处于中间价,既有氧化性又有还原性,故C错误;
D.HNO3氮元素处于最高价,该物质中的硫元素只能表现氧化性,故D正确。
故选:D。
7.下列物质中有三种具有某一相同的化学性质,则不属于这三种物质之列的是( )
A.Na2O2
B.KMnO4
C.HNO3
D.Na2SO4
【答案】D
解:Na2O2、KMnO4、HNO3均有较强的氧化性,是常见的氧化剂;Na2SO4没有强氧化性,所以Na2SO4的性质与其它三种具有某一相同的化学性质不同,
故选:D。
8.下列说法中,正确的是( )
A.酸性高锰酸钾溶液具有强的氧化性,配制时用盐酸酸化
B.用25.00mL碱式滴定管量取20.00mL酸性高锰酸钾溶液
C.将KI溶液滴入酸性KMnO4溶液中,溶液的紫色能褪去
D.将SO2通入酸性高锰酸钾溶液,溶液紫色褪去,是SO2漂白性的表现
【答案】C
解:A.酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化还原性物质,盐酸能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以不能用盐酸酸化,常用硫酸酸化,故A错误;
B.酸性高锰酸钾溶液具有强腐蚀性,可腐蚀橡皮管,所以应该用酸式滴定管量取酸性高锰酸钾溶液,故B错误;
C.酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化还原性物质,酸性高锰酸钾溶液能氧化碘化钾,而自身被还原,导致溶液紫色褪去,故C正确;
D.酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化还原性物质,二氧化硫能被酸性高锰酸钾溶液氧化,导致溶液紫色褪去,故D错误;
故选:C。
9.下列各组微粒中,在一定条件下均可以做氧化剂的是( )
A.F﹣,Br﹣,S2﹣
B.Fe3+,MnO4﹣,NO3﹣
C.Cl2,HClO,Mg
D.ClO﹣,Cl﹣,Ag+
【答案】B
解:对于元素来说化合价降低被还原具有氧化性,所以有氧化性则该元素的化合价能够降低;有最高价的元素只有氧化性。
A、三种离子的化合价无法变低,故无氧化性,故A错误;
B、Fe3+,MnO4﹣,NO3﹣三种离子中各元素均具有最高价态,只具有氧化性,故B正确;
C、镁是金属只作还原剂,故C错误;
D、氯离子处在最低价态只有还原性无氧化性,故D错误;
故选:B。
10.下列微粒中,只具有氧化性的是( )
A.S
B.Na
C.Fe2+
D.Cu2+
【答案】D
解:A、硫元素的化合价处于中间价态,所以有氧化性和还原性,故A错误;
B、金属钠的化合价处于最低价态,所以有还原性,故B错误;
C、Fe2+的化合价处于中间价态,所以既有氧化性又有还原性,故C错误;
D、Cu2+的化合价处于最高价态,所以只有氧化性,故D正确;
故选:D。
11.下列做法中用到物质氧化性的是( )
A.酒精消毒
B.84消毒
C.浓硫酸干燥氯气
D.SO2漂白
【答案】B
解:A.医药中常用酒精消毒是因为酒精能够使细菌蛋白质发生变性,不涉及化合价变化,不属于氧化还原反应,故A错误;
B.84消毒液的主要成分为NaClO,消毒是利用氯原子的强氧化性,故B正确;
C,浓硫酸干燥氯气,利用浓硫酸的吸水性,做干燥剂,不存在氧化还原反应,故C错误;
D.二氧化硫和有色物质反应生成无色物质,所以不体现氧化性,故D错误;
故选:B。
12.“绿色化学”越来越受到人们的重视,下列物质可以看作绿色氧化剂的是( )
A.浓硫酸
B.浓盐酸
C.双氧水
D.氯水
【答案】C
解:A、浓硫酸的做氧化剂被还原后产物为二氧化硫,是污染性气体,故A错误;
B、浓盐酸做氧化剂被还原后产物为氢气,是易燃易爆的气体,故B错误;
C、双氧水还原后的产物为水,对环境没有污染,故C正确;
D、氯水有强氧化性,对环境有一定的危害,不符合绿色化学的理念,故D错误。
故选:C。
13.下列物质:①浓H2SO4;②HNO3;③Cl2;④H2;⑤O2;⑥Ag;⑦HCl溶液;⑧KMnO4;⑨MnO2;⑩CO.其中属于常见的氧化剂的一组是( )
A.①②③④⑤⑧⑨
B.①②③⑤⑧⑨
C.①②③⑤⑦⑥⑧
D.①②③⑤⑦⑨⑩
【答案】B
解:活泼非金属的单质或具有元素最高价态的化合物一般具有强氧化性,常用作氧化剂,这些物质中属于常见的氧化剂有浓硫酸、硝酸、氯气、氧气、高锰酸钾溶液、二氧化锰,
故选:B。
14.下列粒子中只具有还原性的是( )
A.Cl﹣
B.Cl2
C.H+
D.H2O
【答案】A
解:A、Cl﹣中Cl元素化合价为最低价态,只具有还原性,故A正确;
B、Cl2中Cl元素化合价处于中间价态,既具有氧化性又具有还原性,故B错误;
C、H+中H元素化合价处于最高价态,只具有氧化性,故C错误;
D、H2O中O元素化合价为最低价态,具有还原性,H2O中H元素化合价处于最高价态,具有氧化性,则水既具有氧化性又具有还原性,故D错误。
故选:A。
15.下列各组微粒中,在一定条件下均可以作氧化剂的是( )
A.F﹣、Br﹣、S2﹣
B.Cl2、HClO、Mg
C.Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣
D.ClO﹣、Cl﹣、Ag+
【答案】C
解:A.F﹣、Br﹣、S2﹣元素化合价都为最低价,只能作还原剂,故A错误;
B.Mg元素化合价为0,只有还原性,故B错误;
C.Fe、Mn、N元素化合价都处于最高价态,Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣都具有氧化性,为强氧化剂,故C正确;
D.Cl元素化合价为﹣1,只有还原性,故D错误。
故选:C。
16.下列微粒不具有还原性的是( )
A.H2
B.H+
C.Cl2
D.Cl?
【答案】B
解:H2、Cl2的化合价是中间价态,所以既有氧化性又有还原性,Cl﹣的化合价是最低价态只有还原性,H+的化合价是最高价态只有氧化性,故选B。
17.下列化合物中氮元素只具有还原性的是( )
A.KNO3
B.HNO3
C.NO
D.NH3
【答案】D
解:氮元素的常见化合价有﹣3、0、+2、+4、+5价。
A、硝酸钾中的氮元素化合价是+5价,是最高价态,在酸性环境下,硝酸根离子具有很强的氧化性,故A错误;
B、硝酸分子中氮元素是+5价,是最高价态,所以只具有氧化性,故B错误;
C、一氧化氮分子中氮元素是+2价,属于中间价态,所以既具有氧化性又具有还原性,故C错误;
D、氨气分子中氮元素是﹣3价,最低价态,所以只具有还原性,故D正确。
故选:D。
18.下列变化必须加入氧化剂才能完成的是( )
A.MnO4﹣→MnO2
B.Cl2→HClO
C.Fe2+→Fe3+
D.HCO3﹣→CO
【答案】C
解:A、该转化中锰元素化合价降低了,高锰酸根为氧化剂,需要加入还原剂,故A错误;
B、该转化中Cl元素化合价升高了,氯气与水反应中,氯气既是氧化剂又是还原剂,不需要加入氧化剂也能实现,故B错误;
C、该转化中铁元素化合价升高了,需加入氧化剂才能实现,故C正确;
D、该转化中没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,故D错误。故选C。
19.下列物质中既有氧化性又有还原性的是( )
A.HClO
B.Na
C.SiO2
D.N2O5
【答案】A
解:A.HClO中的Cl元素的化合价为+1价,一般情况下凡元素化合价处于中间价态都是既有氧化性又有还原性,故A正确;
B.Na是金属无负价,处于最低价,只有还原性,故B错误;
C.SiO2中Si元素的化合价为+4价,处于最高价态,则只有氧化性,故C错误;
D.N2O5中N元素的化合价为+5价,处于最高价态,则只有氧化性,故D错误。
故选:A。
20.下列粒子不具有还原性和只具有还原性的依次是( )
A.Na+、Na
B.CO2、CO
C.S、S2﹣
D.Fe2+、Fe
【答案】A
解:A、钠离子只有氧化性,金属钠只有还原性,故A正确;
B、二氧化碳不具有还原性,一氧化碳既有氧化性又有还原性,故B错误;
C、硫单质既有氧化性又有还原性,硫离子只有还原性,故C错误;
D、亚铁离子既有氧化性又有还原性,单质铁只有还原性,故D错误。
故选:A。
21.下列各组微粒中,在一定条件下均可以作氧化剂的是( )
A.F﹣、Br﹣、S2﹣
B.Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣
C.Cl2、HClO、Mg
D.ClO﹣、Cl﹣、Ag+
【答案】B
解:A.F﹣、Br﹣、S2﹣对应元素化合价处于最低价,只具有还原性,故A错误;
B.Fe、Mn、N元素化合价都处于最高价态,Fe3+、MnO4﹣、NO3﹣都具有氧化性,为强氧化剂,故B正确;
C.Mg元素化合价为0,只有还原性,故C错误;
D.Cl元素化合价为﹣1,只有还原性,故D错误。
故选:B。
22.下列物质中,常做还原剂的是( )
A.KMnO4
B.CO
C.HNO3
D.O2
【答案】B
解:A、KMnO4具有强氧化性,是常见的氧化剂,故A错误;
B、CO中碳元素为+2价,是碳的较低的价态可做还原剂,是常见的还原剂,故B正确;
C、HNO3中氮元素是最高价态,具有强氧化性,是常见的氧化剂,故C错误;
D、O2具有较强的氧化性,是常见的氧化剂,故D错误;
故选:B。
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氧化剂和还原剂-氧化性、还原性强弱的比较
考点卡片
1.氧化性、还原性强弱的比较
物质的氧化性强弱、还原性强弱的比较方法:
1)依据元素周期表判断
①同主族元素从上到下形成单质的还原性增强,氧化性减弱.
②同周期元素,从左向右元素形成的单质还原性减弱,氧化性增强.
2)依据物质的活动性顺序判断:
①根据金属活动性顺序来判断:
按金属活动性顺序,排在前面的金属元素原子的还原性强,排在后面的金属元素阳离子的氧化性强.如:还原性Na>Mg>Al,氧化性Cu2+>H+>Zn2+.
②非金属按F、O、Cl、Br、I、S的顺序从左向右原子氧化性减弱,其阴离子还原性增强.
原子氧化性:F>O>Cl>Br>I>S,离子的还原性:F﹣<O2﹣<Cl﹣<Br﹣<I﹣<S2﹣.
3)根据元素的价态高低判断:
元素处于高价的物质一般具有氧化性,元素处于低价的物质一般具有还原性,元素处于中间价态时,该物质既有氧化性,又有还原性.对于同一种元素,一般是价态越高,其氧化性就越强;价态越低,其还原性越强.如氧化性:Fe3+>Fe2+,S(+6)>S(+4)>S(0).特例:HClO>HClO2>HClO3>HClO4(氧化性).
4)根据氧化还原反应发生的规律来判断:氧化还原反应可用如下式子表示:
氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物
规律:氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物.
5)根据反应条件判断:
一般来说与同一还原剂(或氧化剂)反应时,要求反应条件简单的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强.如:常温下KMnO4可将HCl氧化为Cl2,而MnO2则需加热才能将HCl氧化为Cl2,故氧化性:KMnO4>MnO2.
6)根据氧化、还原的程度判断:
①不同氧化剂与同一还原剂反应,使还原剂被氧化呈高价态的氧化剂氧化性强.如Fe分别与S、Cl2、O2发生反应:Fe+SFeS,2Fe+3Cl22FeCl3,3Fe+2O2Fe3O4,可判断出氧化性:Cl2>O2>S.
②同一物质在相同的条件下,被不同还原剂还原得越彻底,还原剂的还原性越强.如:HCl+H2SO4(浓)→不反应,HBr+H2SO4(浓)→Br2+SO2↑+H2O,HI+H2SO4(浓)→I2+H2S↑+H2O,可判断出还原性:HI>HBr>HCl.
7)根据反应的剧烈程度判断:不同氧化剂与同一还原剂反应,反应越剧烈氧化剂的氧化性越强;不同还原剂与同一氧化剂反应时,反应越剧烈还原的还原性越强.如Fe、Zn与同浓度的稀硫酸反应时,Zn放出大量气泡,Fe缓慢放出气泡,故还原性:Zn>Fe.
8)根据电化学原理判断:
①两种不同的金属构成原电池的两极,还原性:负极金属>正极金属
②电解池中,氧化性越强的金属阳离子优先在阴极放电,还原性强的非金属阴离子优先在阳极放电.
9)某些物质的氧化性、还原性强弱与外界条件有关:
①浓度:一般而言,同种氧化剂浓度大者氧化性强.如氧化性:浓HNO3>稀HNO3.
②温度:升高温度氧化剂氧化性增强,还原剂还原性也增强.如常温下CO不能与CuO反应,但加热时能还原CuO.
③溶液的酸碱度:一般在酸性环境下,氧化剂的氧化性增强,如在中性溶液中Fe2+与NO3﹣可共存,但在酸性条件下Fe2+与NO3﹣不能共存.
【命题方向】
题型一:根据氧化还原反应发生的规律来判断
典例1:(2014?浙江模拟)SO2通入足量的Fe(NO3)3稀溶液中,溶液有棕色变为浅绿色,但立即又变成棕黄色,这时若滴入BaCl2溶液,会产生白色沉淀.针对上述一系列变化,下列说法不正确的是( )
A.上述过程中,最终被还原的是NO3﹣
B.从上述反应可以得出结论,氧化性:HNO3>Fe3+>稀硫酸
C.上述过程中,会产生一种无色难溶于水的气体
D.假设通SO2完全反应,同温同压下,SO2和逸出气体的体积比为1:1
分析:根据滴入BaCl2溶液,则会产生白色沉淀,则具有还原性的SO2通入Fe(NO3)3溶液中发生了氧化还原反应,反应时硫元素的化合价升高被氧化为硫酸,铁元素化合价的变化可以依据现象判断,溶液由黄色变为浅绿色,但立即又变为黄色,三价铁离子变为亚铁离子,后又被氧化为三价铁离子,注意NO3﹣在酸性条件下具有强氧化性.
解答:A、溶液由黄色变为浅绿色,但立即又变为黄色,三价铁离子变为亚铁离子,后又被氧化为三价铁离子,所以最终被还原的是NO3﹣,故A正确;
B、由溶液有棕色变为浅绿色,说明三价铁的氧化性强于稀硫酸,但在硝酸存在的前提下立即又变成棕黄色,说明亚铁迅速被氧化成铁离子,故硝酸的氧化性强三价铁,综上所述氧化性:HNO3>Fe3+>稀硫酸,故B正确;
C、硝酸根离子和二氧化硫被氧后产生的氢离子构成强氧化性体系,氧化亚铁时生成无色的一氧化氮气体,故C正确;
D、上述过程中,最终被还原的是NO3﹣,故相当于二氧化硫与硝酸根离子之间的氧化还原,3SO2~2NO3﹣,之比为3:2,故D错误;
故选D.
点评:本题考查氧化还原反应的综合应用,注意利用信息来判断发生的氧化反应,明确硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性是解答的关键.
典例2:(2011?丹东模拟)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+2KI=2KCl+I2
C.Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2FeCl2+Cl2=2FeCl3
分析:根据化学方程式,只要根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性得出的结果符合题干已知条件的,说明反应成立.
解答:A、根据反应:3Cl2+6FeI2=2FeCl3+4FeI3,得出氧化性是:Cl2>FeCl3,但是氧化性是FeCl3>I2,还原性是碘离子强于亚铁离子,碘离子会先被氯气氧化,和题意不相符合,不可能发生,故A选;
B、根据反应:Cl2+2KI=2KCl+I2,得出氧化性是:Cl2>I2,和题意相符合,反应可能发生,故B不选;
C、根据反应:Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O,得出氧化性是:Co2O3>Cl2,和题意相符合,反应可能发生,故C不选;
D、根据反应:2FeCl2+Cl2=2FeCl3,得出氧化性是:Cl2>FeCl3,和题意相符合,反应可能发生,故D不选.
故选A.
点评:本题考查学生分析和解决问题的能力,可以根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,难度不大.
题型二:其他方法的考察
典例3.据下列事实:①X+Y2+=X2++Y;②Z+H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑;③Z2+氧化性比X2+弱;④由Y、W电极组成的电池,电极反应为W2++2e﹣=W、Y﹣2e﹣=Y2+,可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为( )
A.X>Z>Y>W
B.Z>W>X>Y
C.Z>Y>X>W
D.Z>X>Y>W
分析:根据同一化学反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,据此分析X、Y、Z、W的还原性强弱.
解答:①X+Y2+=X2++Y,X作还原剂,Y是还原产物,所以X的还原性大于Y的还原性;
②Z+H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑,Z能与冷水反应作还原剂,所以Z的还原性最强;z作还原剂,氢气是还原产物,所以Z的还原性大于氢气的还原性;
③Z2+氧化性比X2+弱,所以Z的还原性大于X的还原性;
④由Y、W电极组成的电池,电极反应为W2++2e﹣=W、Y﹣2e﹣=Y2+,Y是还原剂,W是还原产物,所以Y的还原性大于W的还原性;
所以X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为Z>X>Y>W.
故选D.
点评:本题考查了还原性强弱的比较,难度不大,明确同一化学反应中,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性.
【解题思路点拨】氧化还原反应中的基本规律:
(1)电子得失守恒规律
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式.运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法:氧化剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值=还原剂物质的量×变价元素的原子个数×化合价的变化值
(2)表现性质规律
当元素具有可变化合价,一般化合价处于最低价态时只具有还原性;处于最高价态时只具有氧化性;处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性.利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性,但不能判断物质氧化性及还原性的强弱.
(3)反应先后规律
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性较强的物质;同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性较强的物质.
如:将Cl2通入物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中,Cl2首先与NaI反应;将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的
Fe3+和Cu2+的混合溶液中,Fe首先与Fe3+反应;FeBr2中通入Cl2,Cl2首先氧化Fe2+.
(4)价态变化规律
高价氧化(性)低价还原(性),中间价态两边转.同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应,价态只能归中而不能交叉.
本规律应用于氧化还原反应的分析和判断(如反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O中氧化产物和还原产物均为
Cl2,生成3molCl2电子转移数是5mol
).
①歧化反应规律
同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子(或离子)发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应.歧化反应化合价的特点是:某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化.歧化反应是自身氧化还原反应的一种,常用于判断某种元素的化合价高低以及有关氧化还原反应方程式的计算.
②价态归中规律
同种元素由不同价态(高价态和低价态)转变为中间价态的氧化还原反应,称之为归中反应,也称“反歧化反应”.常用于方程式的书写,当有中间价态时,才可能发生,否则不反应,如SO2与浓硫酸不反应,可用浓H2SO4干燥.
(5)性质强弱规律
氧化还原反应若能进行,一般为较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物.
常用于在适宜条件下,用氧化性较强的物质制备氧化性较弱的物质或用还原性较强的物质制备还原性较弱的物质,亦可用于比较物质间氧化性或还原性的强弱,氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物.
一.选择题(共5小题)
1.根据下列反应判断氧化剂的氧化性由强到弱的顺序正确的是( )
①Cl2+2KI═I2+2KCl
②2FeCl3+2HI═I2+2FeCl2+2HCl
③2FeCl2+Cl2═2FeCl3
④I2+SO2+2H2O═2HI+H2SO4
A.Cl2>I2>Fe3+>SO2
B.Fe3+>Cl2>I2>SO2
C.Cl2>Fe3+>I2>SO2
D.Cl2>Fe3+>S>I2
2.已知氧化性:Cl2>Fe3+>S,则下列反应不能发生的是( )
A.S+2Fe2+═2Fe3++S2﹣
B.2Fe3++S2﹣═2Fe2++S↓
C.S2﹣+Cl2═S↓+2Cl﹣
D.2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣
3.已知I﹣、Fe2+、SO2、Cl﹣和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的顺序为SO2>I﹣>Fe2+>H2O2>Cl﹣,则下列反应不可能发生的是( )
A.3Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42﹣+4H+
B.I2+SO2+2H2O═H2SO4+2HI
C.2Fe2++I2═2Fe3++2I﹣
D.H2O2+SO2═H2SO4
4.常温下,在溶液中可能发生以下反应:
①H++Z﹣+XO4﹣═X2++Z2+H2O(未配平)
②2M2++R2═2M3++2R﹣
③2R﹣+Z2═R2+2Z﹣
由此判断下列说法正确的是( )
A.常温下反应2M2++Z2═2M3++2Z﹣不可以自发进行
B.R元素在反应②中被氧化,在反应③中被还原
C.反应①配平后,H2O的化学计量数为8
D.还原性强弱顺序为H+>Z﹣>R﹣>M2+
5.已知:①Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+;②氧化性Co2O3>Cl2>Fe3+>I2.下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2
B.Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl﹣
C.Co2O3+6HCl(浓)═2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.3Cl2+6FeI2═2FeCl3+4FeI3
二.多选题(共3小题)
6.已知反应:①2A﹣+C2═2C﹣+A2②2C﹣+B2═2B﹣+C2③2D﹣+C2═2C﹣+D2下列说法正确的是( )
A.氧化性:A2>B2>C2>D2
B.D﹣不能被B2氧化
C.氧化能力:B2>C2>D2
D.还原性:A﹣>B﹣
7.已知X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化能力依次减弱的顺序为W2、Z2、X2、Y2,下列氧化还原反应能发生的是( )
A.2W﹣+Z2═2Z﹣+W2
B.2X﹣+Z2═2Z﹣+X2
C.2Y﹣+W2═2W﹣+Y2
D.2Z﹣+X2═2X﹣+Z2
8.已知常温下,在溶液中发生如下反应,由此推断下列说法正确的是( )
①16H++10Z﹣+2XO4﹣═2X2++5Z2+8H2O;
②2A2++B2═2A3﹣+2B﹣;
③2B﹣+Z2═B2+2Z﹣.
A.Z元素在反应①中被还原,在反应③中被氧化
B.反应Z2+2A2+═2A3++2Z﹣可以进行
C.氧化性由强到弱的顺序是XO4﹣,Z2,B2,A3+
D.还原性由强到弱的顺序是Z﹣,B﹣,A2+,X2+
三.填空题(共5小题)
9.某实验小组为探究ClO﹣、I2、SO42﹣在酸性条件下的氧化性强弱,设计实验如下:
实验①: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;
实验②:向实验①的溶液中加入4
mL
0.5
mol/L的亚硫酸钠溶液,蓝色恰好完全褪去.
(1)写出实验①中发生反应的离子方程式
.
(2)实验②中化学反应转移电子的物质的量是
.
(3)以上实验说明,在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由强到弱的顺序是
.
10.(1)已知氧化性:BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。
a:可观察到的现象是:①
;②
。
b:写出有关反应的离子方程式:①
;
②
。
(2)用滴管将新制的饱和氯水逐滴滴入含有酚酞的NaOH稀溶液中,直至红色褪去。试回答下列问题:
①新制的饱和氯水中含有哪些物质?
;
②实验室保存新制的饱和氯水的方法是
;
③产生上述现象的原因可能有两种(简要文字说明):①是由于
;②是由于
;
④简述怎样用实验证明红色褪去的原因是①或者②:
11.已知氧化性BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2.现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量.
(1)可观察到的现象是:①
;②
.
(2)写出有关离子方程式:①
;②
.
12.某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验
(1)装置连接后(如图),首先要进行的第一步操作是
.但整套实验装置存在一处明显不足之处在于
.
(2)用改正后的装置进行实验.实验过程如下:
实验操作
实验现象
结论
打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入
适量浓盐酸;然后关闭活塞a,
点燃酒精灯
D装置中:溶液变红
E装置中:水层溶液变黄,振荡后CCl4层无明显变化
通过该实验现象,氧化性强弱的结论为:
(3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化:D装置中:红色慢慢褪去.E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐变成红色.
为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:
I.(SCN)2性质与卤素单质类似.氧化性:Cl2>(SCN)2
Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色,遇水迅速发生水解,也可发生反应:BrCl+KBr═KCl+Br2
Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水
①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因
,请设计简单实验证明上述解释:
.
②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:
用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生.请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因
.
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中,该反应的化学方程式为
.
13.某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现:在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色.
(1)提出问题:Fe3+、Br2哪一个的氧化性更强?
(2)猜想
①甲同学认为氧化性:Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含
(填化学式,下同)所致.
②乙同学认为氧化性:Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含
所致.
(3)设计实验并验证
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的.供选用的试剂:
a.酚酞试液
b.CCl4
c.无水酒精
d.KSCN溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象.(试剂填序号)
选用试剂
实验现象
方案1
方案2
(4)应用与拓展
①在足量的稀氯化亚铁溶液中加入l~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的离子反应方程式为
.
②在FeBr2溶液中通入足量
Cl2,所发生的离子反应方程式为
.
四.解答题(共2小题)
14.氰[(CN)2]和硫氰[(SCN)2]的化学性质和卤素很相似,化学上称为“拟卤素”。它们的阴离子还原性强弱为Cl﹣<Br﹣<CN﹣<SCN﹣<I﹣.试写出:
(1)(CN)2与KOH溶液反应的化学方程式:
。
(2)KBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2反应的离子方程式:
。
(3)硫氰酸(化学式为HSCN)有两种同分异构体。目前游离酸中的这两种互变异构体尚无法分离,硫氰酸易溶于水,其水溶液有强酸性。已知:硫氰酸中的碳、氮、硫原子在一条直线上,H、S、C、N的化合价分别为+1、﹣2、+4、﹣3,则硫氰酸的可能的结构式为
或
。
(4)硫氰酸可由硫氰酸钾与硫酸氢钾在一定条件下加热制得,这一事实说明
。
15.Ⅰ:某实验小组为探究ClO﹣、I2、SO42﹣在酸性条件下的氧化性强弱,设计实验如下:
实验①: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;
实验②:向实验①的溶液中加入4ML
0.5mol?L﹣1的亚硫酸钠溶液,蓝色恰好完全褪去。
(1)写出实验①中发生反应的离子方程式:
。
(2)实验②的化学反应中转移电子的物质的量是
。
(3)以上实验说明,在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由弱到强的顺序是
。
Ⅱ.(4)Cl2、H2O2、ClO2(还原产物为Cl﹣)、O3(1mol
O3转化为1mol
O2和1mol
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
(填序号)。
A.Cl2
B.H2O2
C.ClO2
D.O3
(5)“84”消毒液(主要成分是NaClO)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)。
2.3
氧化剂和还原剂-氧化性、还原性强弱的比较
试题解析
一.选择题(共5小题)
1.根据下列反应判断氧化剂的氧化性由强到弱的顺序正确的是( )
①Cl2+2KI═I2+2KCl
②2FeCl3+2HI═I2+2FeCl2+2HCl
③2FeCl2+Cl2═2FeCl3
④I2+SO2+2H2O═2HI+H2SO4
A.Cl2>I2>Fe3+>SO2
B.Fe3+>Cl2>I2>SO2
C.Cl2>Fe3+>I2>SO2
D.Cl2>Fe3+>S>I2
【答案】C
解:①反应Cl2+2KI═I2+2KCl,氧化剂为Cl2,氧化产物为I2,氧化性Cl2>I2;
②2FeCl3+2HI═I2+2FeCl2+2HCl,氧化剂为FeCl3,氧化产物为I2,氧化性Fe3+>I2;
③2FeCl2+Cl2═2FeCl3,氧化剂为Cl2,氧化产物为FeCl3,氧化性Cl2>Fe3+;
④I2+SO2+2H2O═2HI+H2SO4,氧化剂为I2,SO2为还原剂,氧化性I2>SO2。
所以氧化性Cl2>Fe3+>I2>SO2。
故选:C。
2.已知氧化性:Cl2>Fe3+>S,则下列反应不能发生的是( )
A.S+2Fe2+═2Fe3++S2﹣
B.2Fe3++S2﹣═2Fe2++S↓
C.S2﹣+Cl2═S↓+2Cl﹣
D.2Fe2++Cl2═2Fe3++2Cl﹣
【答案】A
解:A..S+2Fe2+=2Fe3++S2﹣,可知氧化性是S>Fe3+,不符合题干已知条件,所以反应不能发生,故A选;
B.2Fe3++S2﹣=2Fe2++S↓,可知氧化性是Fe3+>S,符合题干已知条件,所以反应能发生,故B不选;
C.S2﹣+Cl2=S↓+2Cl﹣,可知氧化性是Cl2>S,符合题干已知条件,所以反应能发生,故C不选;
D.2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl﹣,可知氧化性是Cl2>Fe3+,符合题干已知条件,所以反应能发生,故D不选;
故选:A。
3.已知I﹣、Fe2+、SO2、Cl﹣和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的顺序为SO2>I﹣>Fe2+>H2O2>Cl﹣,则下列反应不可能发生的是( )
A.3Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42﹣+4H+
B.I2+SO2+2H2O═H2SO4+2HI
C.2Fe2++I2═2Fe3++2I﹣
D.H2O2+SO2═H2SO4
【答案】C
解:A.因该反应中S元素的化合价升高,Fe元素的化合价降低,则SO2为还原剂,还原性强弱为SO2>Fe2+,与已知的还原性强弱一致,故A不选;
B.因该反应中S元素的化合价升高,I元素的化合价降低,则SO2为还原剂,还原性强弱为SO2>I﹣,与已知的还原性强弱一致,故B不选;
C.因该反应中Fe元素的化合价升高,碘元素的化合价降低,则Fe2+为还原剂,还原性强弱为Fe2+>I﹣,与已知的还原性强弱不一致,故C选;
D.若该反应发生,S元素的化合价升高,O元素的化合价降低,则SO2为还原剂,还原性强弱为H2O2<SO2,与已知的还原性强弱一致,故D不选;
故选:C。
4.常温下,在溶液中可能发生以下反应:
①H++Z﹣+XO4﹣═X2++Z2+H2O(未配平)
②2M2++R2═2M3++2R﹣
③2R﹣+Z2═R2+2Z﹣
由此判断下列说法正确的是( )
A.常温下反应2M2++Z2═2M3++2Z﹣不可以自发进行
B.R元素在反应②中被氧化,在反应③中被还原
C.反应①配平后,H2O的化学计量数为8
D.还原性强弱顺序为H+>Z﹣>R﹣>M2+
【答案】C
解:A.②2M2++R2=2M3++2R﹣,反应中氧化剂R2的氧化性大于氧化产物M3+,③2R﹣+Z2=R2+2Z﹣,反应中氧化剂Z2的氧化性大于氧化产物R2,得到氧化性的顺序Z2>R2>M3+,所以反应2M2++Z2=2M3++2Z﹣可以自发进行,故A错误;
B.②2M2++R2=2M3++2R﹣,反应中R元素化合价降低做氧化剂,被还原;③2R﹣+Z2=R2+2Z﹣,反应中R元素化合价升高做还原剂被氧化,故B错误;
C.①16H++10Z﹣+2XO4﹣=2X2++5Z2+8H2O,H2O的化学计量数为8,故C正确;
D.①反应中还原性强弱顺序Z﹣>X2+,②反应中还原性强弱顺序M2+>R﹣,③反应中还原性强弱顺序R﹣>Z﹣,则还原性M2+>R﹣>Z﹣>X2+,故D错误;
故选:C。
5.已知:①Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+;②氧化性Co2O3>Cl2>Fe3+>I2.下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2
B.Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl﹣
C.Co2O3+6HCl(浓)═2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.3Cl2+6FeI2═2FeCl3+4FeI3
【答案】D
解:A、根据反应:2Fe3++2I﹣═2Fe2++I2,得出氧化性是:Fe3+>I2,与题意相符合,反应可能发生,故A不选;
B、根据反应:Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl﹣,得出氧化性是:Cl2>Fe3+,与题意相符合,反应可能发生,故B不选;
C、根据反应:Co2O3+6HCl(浓)═2CoCl2+Cl2↑+3H2O,得出氧化性是:Co2O3>Cl2,和题意相符合,反应可能发生,故C不选;
D、根据反应:3Cl2+6FeI2=2FeCl3+4FeI3,得出氧化性是:Cl2>FeCl3,但是氧化性是FeCl3>I2,还原性是碘离子强于亚铁离子,碘离子会先被氯气氧化,和题意不相符合,不可能发生,故D选。
故选:D。
二.多选题(共3小题)
6.已知反应:①2A﹣+C2═2C﹣+A2②2C﹣+B2═2B﹣+C2③2D﹣+C2═2C﹣+D2下列说法正确的是( )
A.氧化性:A2>B2>C2>D2
B.D﹣不能被B2氧化
C.氧化能力:B2>C2>D2
D.还原性:A﹣>B﹣
【答案】CD
解:①2A﹣+C2═2C﹣+A2
反应中氧化性C2大于A2,还原性A﹣大于C﹣;
②2C﹣+B2═2B﹣+C2
反应中氧化性B2大于C2,还原性C﹣大于B﹣;
③2D﹣+C2═2C﹣+D2反应中氧化性C2大于D2,还原性D﹣大于C﹣;
则氧化性:B2>C2>D2或B2>C2>A2,D2与A2氧化性不能判断;
还原性:A﹣>C﹣>B﹣或D﹣>C﹣>B﹣,D﹣与A﹣还原性不能判断;
A.由以上分析可知:氧化性:B2>C2>D2或B2>C2>A2,故A错误;
B.由分析可知,氧化性:B2>D2,则D﹣能被B2氧化,故B错误;
C.氧化性越强,则氧化能力越强,则氧化能力:B2>C2>D2,故C正确;
D.由分析可知,还原性:A﹣>B﹣,故D正确。
故选:CD。
7.已知X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化能力依次减弱的顺序为W2、Z2、X2、Y2,下列氧化还原反应能发生的是( )
A.2W﹣+Z2═2Z﹣+W2
B.2X﹣+Z2═2Z﹣+X2
C.2Y﹣+W2═2W﹣+Y2
D.2Z﹣+X2═2X﹣+Z2
【答案】BC
解:A.该反应中,氧化性Z2>W2,与已知不符合,所以不能发生,故A不选;
B.该反应中,氧化性Z2>X2,与已知相符,所以能发生,故B选;
C.该反应中,氧化性W2>Y2,与已知符合,所以能发生,故C选;
D.该反应中,氧化性X2>Z2,与已知不符合,所以不能发生,故D不选;
故选:BC。
8.已知常温下,在溶液中发生如下反应,由此推断下列说法正确的是( )
①16H++10Z﹣+2XO4﹣═2X2++5Z2+8H2O;
②2A2++B2═2A3﹣+2B﹣;
③2B﹣+Z2═B2+2Z﹣.
A.Z元素在反应①中被还原,在反应③中被氧化
B.反应Z2+2A2+═2A3++2Z﹣可以进行
C.氧化性由强到弱的顺序是XO4﹣,Z2,B2,A3+
D.还原性由强到弱的顺序是Z﹣,B﹣,A2+,X2+
【答案】BC
解:A.Z元素在①中化合价升高,在反应中被氧化,在③中化合价降低,在反应中被还原,故A错误;
B.根据反应2A2++B2=2A3﹣+2B﹣,可得氧化性是B2>A3+,2B﹣+Z2=B2+2Z﹣,可得氧化性是Z2>B2>A3+,反应Z2+2A2+=2A3++2Z﹣可以进行,故B正确;
C.氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,反应①16H++10Z﹣+2XO4﹣=2X2++5Z2+8H2O中,氧化性XO4﹣>Z2;反应②2A2++B2=2A3﹣+2B﹣中,氧化性B2>A3+;反应③2B﹣+Z2=B2+2Z﹣中,氧化性Z2>B2,所以氧化性由强到弱的顺序是XO4﹣>Z2>B2>A3+,故C正确;
D.氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,反应①16H++10Z﹣+2XO4﹣=2X2++5Z2+8H2O中,还原性Z﹣>X2+;反应②2A2++B2=2A3﹣+2B﹣中,还原性A2+>B﹣;反应③2B﹣+Z2=B2+2Z﹣中,还原性B﹣>Z﹣,所以还原性由强到弱的顺序是A2+>B﹣>Z﹣>X2+,故D错误;
故选:BC。
三.填空题(共5小题)
9.某实验小组为探究ClO﹣、I2、SO42﹣在酸性条件下的氧化性强弱,设计实验如下:
实验①: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;
实验②:向实验①的溶液中加入4
mL
0.5
mol/L的亚硫酸钠溶液,蓝色恰好完全褪去.
(1)写出实验①中发生反应的离子方程式 ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O .
(2)实验②中化学反应转移电子的物质的量是 0.004
mol .
(3)以上实验说明,在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由强到弱的顺序是 ClO﹣、I2、SO42﹣ .
【答案】见试题解答内容
解:(1)实验①说明酸性条件下,次氯酸钠把碘离子氧化生成碘单质,同时自身被还原生成氯离子,该反应中,次氯酸根离子得电子作氧化剂,碘离子失电子是还原剂,氧化产物是碘,所以氧化性强弱为:ClO﹣>I2,反应离子方程式为:ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O,
故答案为:ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O;
(2)实验②说明碘单质把亚硫酸根离子氧化生成硫酸根离子,自身被还原生成碘离子,氧化剂是碘,还原剂是亚硫酸钠,氧化产物是硫酸根离子,所以氧化性强弱为:I2>SO42﹣,反应离子方程式为:H2O+I2+SO32﹣=SO42﹣+2I﹣+2H+,
设转移电子的物质的量为x.
H2O+SO32﹣+I2=SO42﹣+2I﹣+2H+转移电子
1mol
2mol
0.5mol/L×0.004L
x
x==0.004mol,
故答案为:0.004
mol;
(3)实验①说明氧化性强弱为:ClO﹣>I2,实验②说明氧化性强弱为:I2>SO42﹣,所以在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由强到弱的顺序是ClO﹣、I2、SO42﹣;
故答案为:ClO﹣、I2、SO42﹣.
10.(1)已知氧化性:BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量。
a:可观察到的现象是:① KI淀粉溶液变蓝色 ;② 溶液褪色 。
b:写出有关反应的离子方程式:① 2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2 ;
② I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣ 。
(2)用滴管将新制的饱和氯水逐滴滴入含有酚酞的NaOH稀溶液中,直至红色褪去。试回答下列问题:
①新制的饱和氯水中含有哪些物质? H2O、HClO、Cl2、OH﹣、Cl﹣、ClO﹣、H+ ;
②实验室保存新制的饱和氯水的方法是 装在棕色瓶中保存在阴凉、黑暗处 ;
③产生上述现象的原因可能有两种(简要文字说明):①是由于 酚酞被强氧化剂HClO氧化而破坏 ;②是由于 NaOH被氯水中的酸性物质中和,红色褪去 ;
④简述怎样用实验证明红色褪去的原因是①或者②: 向所得溶液中再滴入几滴NaOH溶液,若溶液又恢复成红色,原因②对,若无变化原因①对
【答案】见试题解答内容
解:(1)a:已知氧化性BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2.现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液生成I2,溶液变蓝色,当氯水过量时I2被氧化为IO3﹣,所以溶液褪色,
故答案为:KI淀粉溶液变蓝色;溶液褪色;
b:将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液生成I2,所以发生的离子方程式为:2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2;当氯水过量时I2被氧化为IO3﹣,发生的离子方程式为:I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣,
故答案为:2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2;I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣;
(2)①氯气溶于水与水发生可逆反应生成HCl和HClO,又HClO为弱酸部分电离,所以新制的饱和氯水中含有H2O、HClO、Cl2、OH﹣、Cl﹣、ClO﹣、H+,
故答案为:H2O、HClO、Cl2、OH﹣、Cl﹣、ClO﹣、H+;
②氯水是液体,应用细口瓶盛装;氯水中HClO光照易分解,所以应用棕色瓶盛放可装在棕色瓶中保存在阴凉、黑暗处,
故答案为:装在棕色瓶中保存在阴凉、黑暗处;
③氢氧化钠酚酞溶液呈红色,向其中加入新制氯水,红色褪去,原因可能为:①酚酞被强氧化剂HClO氧化而破坏;②NaOH被氯水中的酸性物质中和,红色褪去,故答案为:酚酞被强氧化剂HClO氧化而破坏;
NaOH被氯水中的酸性物质中和,红色褪去;
④证明褪色的原因向所得溶液中再滴入几滴NaOH溶液,若溶液又恢复成红色,原因②对;若无变化,原因①对,
故答案为:向所得溶液中再滴入几滴NaOH溶液,若溶液又恢复成红色,原因②对,若无变化原因①对。
11.已知氧化性BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2.现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液中至过量.
(1)可观察到的现象是:① KI淀粉溶液变蓝色 ;② 溶液褪色 .
(2)写出有关离子方程式:① 2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2 ;② I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣ .
【答案】见试题解答内容
解:(1)已知氧化性BrO3﹣>ClO3﹣>Cl2>IO3﹣>I2.现将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液生成I2,溶液变蓝色,当氯水过量时I2被氧化为IO3﹣,所以溶液褪色,
故答案为:KI淀粉溶液变蓝色;溶液褪色;
(2)将饱和氯水逐滴滴入KI淀粉溶液生成I2,所以发生的离子方程式为:2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2;当氯水过量时I2被氧化为IO3﹣,发生的离子方程式为:I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣,
故答案为:2I﹣+Cl2═2Cl﹣+I2;I2+5Cl2+6H2O═10Cl﹣+12H++2IO3﹣.
12.某化学兴趣小组为探究Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验
(1)装置连接后(如图),首先要进行的第一步操作是 检验装置的气密性 .但整套实验装置存在一处明显不足之处在于 缺少尾气处理装置 .
(2)用改正后的装置进行实验.实验过程如下:
实验操作
实验现象
结论
打开活塞a,向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸;然后关闭活塞a,点燃酒精灯
D装置中:溶液变红
E装置中:水层溶液变黄,振荡后CCl4层无明显变化
通过该实验现象,氧化性强弱的结论为: Cl2>Fe3+
(3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化:D装置中:红色慢慢褪去.E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后颜色逐渐变成红色.
为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:
I.(SCN)2性质与卤素单质类似.氧化性:Cl2>(SCN)2
Ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,它呈红色,遇水迅速发生水解,也可发生反应:BrCl+KBr═KCl+Br2
Ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水
①请用平衡移动原理(结合化学用语)解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因 过量氯气和SCN﹣反应2SCN﹣+Cl2=2Cl﹣+(SCN)2,使SCN﹣浓度减小,则使Fe3++3SCN﹣?Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动而褪色 ,请设计简单实验证明上述解释: 取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理;或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理 .
②欲探究E中颜色变化的原因,设计实验如下:
用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生.请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因 BrCl+H2O=HBrO+HCl反应产生Cl﹣,由于AgBrO易溶于水,没有Br﹣生成,加入AgNO3溶液,只能生成AgCl沉淀 .
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中,该反应的化学方程式为 BrCl+2KI=KCl+KBr+I2 .
【答案】见试题解答内容
解:(1)装置A制备氯气,装置连接后应检验装置的气密性;由于氯气有毒,直接排放到空气中会污染大气,要用碱液吸收尾气,实验装置缺少尾气处理装置,
故答案为:检验装置的气密性;缺少尾气处理装置;
(2)D装置中:溶液变红,说明有铁离子生成,据此得出氯气的氧化性大于铁离子;
E装置中:水层溶液变黄,振荡后CCl4层无明显变化,说明氯气和溴离子未反应,氯气氧化亚铁离子为铁离子,则氧化性强弱顺序是
Cl2>Fe3+,
故答案为:Cl2>Fe3+;
(3)①过量氯气和SCN﹣反应2SCN﹣+Cl2=2Cl﹣+(SCN)2,使SCN﹣浓度减小,则使Fe3++3SCN﹣?Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动而褪色,
为检验其褪色原因,检验方法为:取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理;或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理,
故答案为:过量氯气和SCN﹣反应2SCN﹣+Cl2=2Cl﹣+(SCN)2,使SCN﹣浓度减小,则使Fe3++3SCN﹣?Fe(SCN)3平衡向逆反应方向移动而褪色;
取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则上述推测合理;或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理;
②过量的氯气和溴反应生成氯化溴,氯化溴不稳定,易和水反应生成盐酸和次溴酸,氯离子和银离子反应生成白色沉淀氯化银,次溴酸和银离子反应生成次溴酸银易溶于水,所以生成的白色沉淀为氯化银,
故答案为:BrCl+H2O=HBrO+HCl反应产生Cl﹣,没有Br﹣生成,由于AgBrO易溶于水,加入AgNO3溶液,只能生成AgCl沉淀;
③将少量BrCl通入到碘化钾溶液中,BrCl的氧化性比Br2强,能与KI反应得到KCl、KBr及I2,该反应的化学方程式为
BrCl+2KI=KCl+KBr+I2,
故答案为:BrCl+2KI=KCl+KBr+I2.
13.某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现:在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色.
(1)提出问题:Fe3+、Br2哪一个的氧化性更强?
(2)猜想
①甲同学认为氧化性:Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含 Br2 (填化学式,下同)所致.
②乙同学认为氧化性:Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含 Fe3+ 所致.
(3)设计实验并验证
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的.供选用的试剂:
a.酚酞试液
b.CCl4
c.无水酒精
d.KSCN溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象.(试剂填序号)
选用试剂
实验现象
方案1
b
下层(CCl4层)无色
方案2
d
溶液变为血红色
(4)应用与拓展
①在足量的稀氯化亚铁溶液中加入l~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的离子反应方程式为 2Fe2++Br2═2Fe3++2Br﹣ .
②在FeBr2溶液中通入足量
Cl2,所发生的离子反应方程式为 4Fe2++2Br﹣+3Cl2═4Fe3++Br2+6Cl﹣ .
【答案】见试题解答内容
解:(2)Fe2+的颜色:浅绿色,Fe3+的颜色:棕黄色,溴水的颜色:橙黄色.
根据题意在足量的氯化亚铁溶液中加入l﹣2滴溴水,若Fe3+氧化性强于Br2,则不发生氧化还原反应,溶液呈黄色是由加入溴水引起的;如果Br2氧化性强于Fe3+,则发生反应:2Fe2++Br2═2
Fe3++2Br﹣,生成了Fe3+,则溶液呈黄色是由Fe3+引起的.因此①中甲同学认为氧化性:Fe3+>Br2,不发生反应,溶液呈黄色是由溴水引起的;②中乙同学认为氧化性:Fe3+<Br2,发生反应生成Fe3+,溶液呈黄色是由Fe3+引起的,
故答案为:①Br2;②Fe3+;
(3)乙同学的观点认为氧化性:Fe3+<Br2,则会发生反应:2
Fe2++Br2═2Fe3++2Br﹣,由于溴水少量,要全部参与反应,生成物中生成了Fe3+.
要证明乙同学的观点确实正确,设计两种方案进行实验.方案一:证明溶液中不存在Br2,根据题意,选择试剂四氯化碳来进行萃取实验,由于四氯化碳呈无色、密度大于水、与水不互溶、易溶解Br2,观察到现象为:出现分层现象,下层为四氯化碳,且呈无色.则证明方案一正确.
方案二:证明溶液中存在Fe3+.根据题意,选择试剂硫氰化钾溶液,观察到现象为溶液呈血红色.则证明方案二正确.方案一、方案二都正确即可证明乙同学的观点确实正确.
故答案为:
选用试剂(填序号)
实验现象
方案1
b
下层(CCl4层)无色
方案2
d
溶液变为血红色
(4)①根据结论:氧化性:Fe3+<Br2,在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水时,Br2可以把Fe2+氧化成Fe3+,Br2本身被还原成Br﹣,离子方程式为2Fe2++Br2═2Fe3++2Br﹣,故答案为:2Fe2++Br2═2Fe3++2Br﹣;
②在FeBr2溶液中通入足量
Cl2,既能氧化Fe2+,又能氧化Br﹣.发生的反应为4Fe2++2Br﹣+3Cl2═4Fe3++Br2+6Cl﹣,故答案为:4Fe2++2Br﹣+3Cl2═4Fe3++Br2+6Cl﹣.
四.解答题(共2小题)
14.氰[(CN)2]和硫氰[(SCN)2]的化学性质和卤素很相似,化学上称为“拟卤素”。它们的阴离子还原性强弱为Cl﹣<Br﹣<CN﹣<SCN﹣<I﹣.试写出:
(1)(CN)2与KOH溶液反应的化学方程式: (CN)2+2KOH=KCN+KCNO+H2O 。
(2)KBr和KSCN的混合溶液中加入(CN)2反应的离子方程式: 2SCN﹣+(CN)2=(SCN)2+2CN﹣ 。
(3)硫氰酸(化学式为HSCN)有两种同分异构体。目前游离酸中的这两种互变异构体尚无法分离,硫氰酸易溶于水,其水溶液有强酸性。已知:硫氰酸中的碳、氮、硫原子在一条直线上,H、S、C、N的化合价分别为+1、﹣2、+4、﹣3,则硫氰酸的可能的结构式为 H﹣S﹣C≡N 或 S═C═N﹣H 。
(4)硫氰酸可由硫氰酸钾与硫酸氢钾在一定条件下加热制得,这一事实说明 硫氰酸是一种低沸点酸 。
【答案】见试题解答内容
解:(1)由Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O可知,(CN)2的化学性质和卤素很相似,则(CN)2与KOH(aq)反应的化学方程式为(CN)2+2KOH=KCN+KCNO+H2O,
故答案为:(CN)2+2KOH=KCN+KCNO+H2O;
(2)阴离子的还原性强弱为:Cl﹣<Br﹣<CN﹣<SCN﹣<I﹣,KBr和KSCN的混合溶液中加入足量(CN)2反应,只发生KSCN与(CN)2的反应,该反应为2SCN﹣+(CN)2=(SCN)2+2CN﹣,
故答案为:2SCN﹣+(CN)2=(SCN)2+2CN﹣;
(3)H、S、C、N的化合价分别为+1、﹣2、+4、﹣3,说明氢与其它原子形成一对共用电子对,硫形成二对共用电子对,碳形成四对共用电子对,氮形成三对共用电子对,则硫氰酸的可能的结构式为H﹣S﹣C≡N和S═C═N﹣H,故答案为:H﹣S﹣C≡N;S═C═N﹣H;
(4)硫氰酸钾与硫酸氢钾两者的沸点不同,其中硫氰酸是一种低沸点酸,用加热的方法硫氰酸变为气态,故答案为:硫氰酸是一种低沸点酸。
15.Ⅰ:某实验小组为探究ClO﹣、I2、SO42﹣在酸性条件下的氧化性强弱,设计实验如下:
实验①: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;
实验②:向实验①的溶液中加入4ML
0.5mol?L﹣1的亚硫酸钠溶液,蓝色恰好完全褪去。
(1)写出实验①中发生反应的离子方程式: ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O 。
(2)实验②的化学反应中转移电子的物质的量是 0.004mol 。
(3)以上实验说明,在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由弱到强的顺序是 SO42﹣<I2<ClO﹣ 。
Ⅱ.(4)Cl2、H2O2、ClO2(还原产物为Cl﹣)、O3(1mol
O3转化为1mol
O2和1mol
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 C (填序号)。
A.Cl2
B.H2O2
C.ClO2
D.O3
(5)“84”消毒液(主要成分是NaClO)和洁厕剂(主要成分是浓盐酸)不能混用,原因是 ClO﹣+Cl﹣+2H+═Cl2↑+H2O (用离子方程式表示)。
【答案】见试题解答内容
解:I、(1)实验①说明酸性条件下,次氯酸钠把碘离子氧化生成碘单质,同时自身被还原生成氯离子,该反应中,次氯酸根离子得电子作氧化剂,碘离子失电子是还原剂,氧化产物是碘,所以氧化性强弱为:ClO﹣>I2,反应离子方程式为:ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O,故答案为:ClO﹣+2I﹣+2H+=I2+Cl﹣+H2O;
(2)实验②说明碘单质把亚硫酸根离子氧化生成硫酸根离子,自身被还原生成碘离子,氧化剂是碘,还原剂是亚硫酸钠,氧化产物是硫酸根离子,所以氧化性强弱为:I2>SO42﹣,反应离子方程式为:H2O+I2+SO32﹣=SO42﹣+2I﹣+2H+,
设转移电子的物质的量为x。
H2O+SO32﹣+I2=SO42﹣+2I﹣+2H+转移电子
1mol
2mol
0.5mol/L×0.004L
x
x==0.004mol,
故答案为:0.004
mol;
(3)实验①说明氧化性强弱为:ClO﹣>I2,实验②说明氧化性强弱为:I2>SO42﹣,所以在酸性条件下ClO﹣、I2、SO42﹣的氧化性由弱到强的顺序是SO42﹣<I2<ClO﹣,故答案为:SO42﹣<I2<ClO﹣;
II、(4)1mol
Cl2(发生的反应为Cl2+H2O=HCl+HClO)、H2O2、ClO2、O3分别消毒时,转移电子依次为1mol、1mol、5mol、2mol,等物质的量的上述物质反应,ClO2转移的电子数最多,消毒效率最高,
故答案为:C;
(5)ClO﹣与浓盐酸中的Cl﹣会发生反应生成有毒的Cl2,方程式为ClO﹣+Cl﹣+2H+═Cl2↑+H2O,
故答案为:ClO﹣+Cl﹣+2H+═Cl2↑+H2O。
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