鲁科版 (2019)必修 第一册第2章 元素与物质世界第3节 氧化还原反应第3课时复习练习题

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第2章元素与物质世界
第3节　氧化还原反应
第3课时　氧化还原反应的应用
课后篇素养形成
合格考达标练
1.用MnO2与浓盐酸反应制Cl2时,当2 mol HCl被氧化时,生成的Cl2在标准状况下的体积为(　　)
A.11.2 L B.22.4 L
C.33.6 L D.44.8 L
答案B
解析根据实验室制Cl2的原理可知,2 mol HCl被氧化时生成1 mol Cl2,1 mol Cl2在标准状况下的体积为22.4 L。
2.在实验室利用浓盐酸和MnO2制氯气,制备装置中应安装分液漏斗而不能使用长颈漏斗,有关理由叙述错误的是(　　)
A.防止氯气扩散到空气中造成污染
B.便于控制加入盐酸的量
C.长颈漏斗不便于添加液体
D.尽量避免HCl挥发到空气中
答案C
解析制取Cl2时需要浓盐酸,为防止HCl气体和氯气通过长颈漏斗扩散到空气中污染环境,同时又为了便于控制盐酸的量和反应速率应使用分液漏斗。
3.关于实验室制Cl2,下列说法正确的是(　　)
A.可用KMnO4和浓盐酸反应制取
B.用碱石灰干燥Cl2
C.用排水法收集Cl2
D.用饱和石灰水吸收尾气
答案A
解析KMnO4、MnO2都是氧化剂,都能与浓盐酸反应制取Cl2,A正确;Cl2是酸性气体,能溶于水,不能用碱石灰干燥,也不能用排水法收集,B、C错误;Ca(OH)2微溶于水,饱和石灰水中溶有的Ca(OH)2太少,吸收尾气不彻底,D错误。

4.下列物质中指定元素(括号内的元素)既可体现氧化性又可体现还原性的是(　　)
A.HCl(Cl) B.H2O2(O)
C.HClO4(Cl) D.KMnO4(Mn)
答案B
解析HCl中Cl元素的化合价为-1价,处于最低价,只有还原性,不能表现氧化性,故A不符合题意;H2O2中O元素的化合价为-1价,处于中间价,既有氧化性又有还原性,故B符合题意;HClO4中Cl元素的化合价为+7价,处于最高价态,只有氧化性,故C不符合题意;KMnO4中Mn元素的化合价为+7价,处于最高价态,只有氧化性,故D不符合题意。
5.下图所示是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组实验不能利用这套装置进行的是(　　)

A.H2O2溶液和MnO2制O2
B.二氧化锰和浓盐酸反应制Cl2
C.Na2O2和H2O反应制O2
D.碳酸钙和稀盐酸反应制CO2
答案B
解析用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热,因此不能用题给装置进行相应的反应制Cl2。
6.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并检验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是(　　)

A.只有①和②处 B.只有②处
C.只有②和③处 D.只有②③④处
答案D
解析实验设计的目的是制备纯净、干燥的Cl2,并检验它的性质;②中的NaOH溶液能与Cl2反应而使Cl2被吸收掉;③导管应长进短出;④试管封闭,不能使Cl2进入,还缺少加热装置(缺酒精灯)。
7.在酸性溶液中,高锰酸钾发生的反应是MnO4-+5e-+8H+Mn2++4H2O。下列离子能让此反应过程发生的是(　　)
①Fe2+　②C2O42-　③SiO32-　④IO3-
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
答案A
解析根据题意在酸性条件下,高锰酸根离子中Mn元素化合价由+7价变为+2价,发生还原反应而做氧化剂,要使该反应发生加入还原剂即可。还原剂在反应中失电子化合价升高,①Fe2+中Fe元素化合价处于中间价态,具有还原性和氧化性,能被强氧化剂氧化,正确;②C2O42-中C元素为+3价,处于中间价态,具有还原性和氧化性,能被强氧化剂氧化,正确;③SiO32-中Si元素化合价为+4价,处于最高价态,所以没有还原性,错误;④IO3-中I元素化合价为+5价,具有氧化性,能氧化还原性微粒,错误。
8.(2020浙江杭州长征中学高一期中)将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L-1浓盐酸混合后缓缓加热,反应完全后,再向溶液中加入足量AgNO3溶液,生成AgCl沉淀的物质的量为(不考虑盐酸的挥发)(　　)
A.大于0.3 mol,小于0.6 mol
B.等于0.3 mol
C.小于0.3 mol
D.大于0.6 mol
答案A
解析50 mL 12 mol·L-1浓盐酸中氯化氢的物质的量为0.05 L×12 mol·L-1=0.6 mol,根据反应的化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O可知,若盐酸完全反应则生成氯气的物质的量是0.15 mol,由于二氧化锰与稀盐酸不反应,所以生成氯气的物质的量小于0.15 mol,溶液中剩余氯离子的物质的量大于0.6 mol-0.15 mol×2=0.3 mol,所以生成AgCl沉淀的物质的量大于0.3 mol,小于0.6 mol,故A正确。

9.资料一:考古工作者从安阳的商代铸铜遗址中,发现当时冶炼铜的主要矿物原料是孔雀石[Cu2(OH)2CO3],主要燃料是木炭,冶炼温度估计在1 000 ℃。
资料二:西汉刘安著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁则化为铜”,“曾青”可能是硫酸铜一类的物质,将孔雀石溶于硫酸中得此溶液,当把铁粉投入此溶液中即可得铜。
(1)关于“曾青”和孔雀石的水溶性分析中,判断正确的是　　　。 
A.前者可溶,后者难溶
B.前者难溶,后者可溶
C.两者均可溶
D.两者均难溶
(2)以孔雀石为原料的冶炼过程中,用现代化学的观念分析,可能涉及的化学反应有　　　　　　。 
①Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
②2CuO+C2Cu+CO2↑
③CuO+COCu+CO2
④CO2+C2CO
A.①② B.①③
C.①②③ D.①②③④
(3)在(2)的四个反应中,不属于四种基本反应类型的有(填序号,下同)　　　　,不属于氧化还原反应的有　　　。 
(4)资料二中,假设溶解孔雀石的酸是稀硫酸,写出用此方法冶炼铜的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)A　(2)D　(3)③　①
(4)Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2↑+3H2O、CuSO4+FeFeSO4+Cu
解析(1)由资料一:孔雀石为矿物原料,可知孔雀石难溶于水,由资料二:“曾青得铁则化为铜”可知铁把铜从它的盐溶液中置换出来,所以“曾青”可溶于水,答案选A。
(2)以孔雀石为原料冶炼时可能涉及的反应有孔雀石高温分解生成氧化铜、水和二氧化碳,碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳,碳和二氧化碳反应生成一氧化碳,一氧化碳还原氧化铜,答案选D。
(3)反应①为一种物质生成三种物质,属于分解反应;反应②为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,属于置换反应;反应③不符合四种基本反应类型;反应④属于化合反应。反应①没有元素化合价的变化,其他均有化合价的变化,故反应①不是氧化还原反应。
(4)孔雀石的主要成分是碱式碳酸铜,可与稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳,化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2↑+3H2O;然后用铁还原硫酸铜,化学方程式为CuSO4+FeFeSO4+Cu。
10.(1)氧化还原反应是化学反应中的重要类型。
已知:2CuFeS2+4O2Cu2S+2FeO+3SO2,该反应中被还原的元素是　　　　,氧化产物是 　。 
(2)已知下列3个反应:
①2BrO3-+Cl2Br2+2ClO3-
②5Cl2+6H2O+I22HIO3+10HCl
③ClO3-+5Cl-+6H+3Cl2↑+3H2O
则ClO3-、BrO3-、IO3-、Cl2的氧化性由弱到强的排序为　　　　　　　　　　　　　。 
(3)某强氧化剂[RO(OH)2]+能将Na2SO3氧化。已知含2.0×10-3 mol[RO(OH)2]+的溶液恰好与25.0 mL 0.2 mol·L-1的Na2SO3溶液完全反应,则反应后R的化合价为　　　　价。 
(4)已知Fe3+的氧化性强于I2的,请你从所给试剂中选择所需试剂,设计一个实验加以证明。(提示:请写出实验步骤、现象及结论)
①FeCl3溶液　②碘水　③KI溶液　④稀硫酸
⑤淀粉溶液
答案(1)Cu、O　SO2
(2)IO3-I2
C.反应①中FeCl2是氧化产物,反应②中FeCl2是还原剂
D.反应③中若生成2 mol Cl2共转移5 mol 电子
答案B
解析根据题中所给反应的化学方程式及氧化还原反应的规律可得,氧化性强弱顺序为MnO4->Cl2>Fe3+>I2,还原性强弱顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+,则A错误,B正确;在反应①中FeCl2是还原产物,在反应②中FeCl2是还原剂,C错误;在反应③中生成5 mol Cl2时转移10 mol电子,则生成2 mol Cl2时转移4 mol 电子,D错误。
13.单质钛(Ti)的机械强度高,抗腐蚀能力强,有“未来金属”之称。以TiO2制金属钛,主要反应有:①TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO;②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti。
下列叙述不正确的是(　　)
A.反应①中碳是还原剂
B.反应①中TiO2是氧化剂
C.反应②表现了金属镁还原性比金属钛强
D.反应①中氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶1
答案B
解析分析反应①中元素化合价变化情况可知,C是还原剂,Cl2是氧化剂,两者物质的量之比为1∶1。反应②中,Mg做还原剂,Ti为还原产物,故还原性Mg>Ti。
14.黑火药爆炸过程中发生反应的化学方程式为2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是(　　)
A.每生成55 g K2S转移电子数为6.02×1023
B.S和KNO3均为还原剂
C.反应过程中氮元素被还原
D.CO2为还原产物
答案C
解析反应过程中S和KNO3为氧化剂,CO2为氧化产物,每生成55 g K2S转移电子数为3.612×1024。
15.铀元素在核工业中有重要作用,自然界中存在的铀矿中含有二氧化铀(UO2),工业上可以选用钾、钙、镁等金属与二氧化铀反应制得单质铀。若要获得等量的铀,这三种金属中消耗质量最多的是(　　)
A.钾 B.钙
C.镁 D.镁、钙一样多
答案A
解析1 mol UO2生成单质铀转移4 mol电子,1 mol还原剂K、Ca、Mg反应时分别失去电子1 mol、2 mol、2 mol,结合摩尔质量可知,获得等量的铀时消耗K最多。
16.已知:①向KMnO4晶体中滴加浓盐酸时产生黄绿色气体;②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变为黄色;③取实验②生成的溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是(　　)
A.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性
B.上述实验中,共有2个氧化还原反应
C.实验①生成的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝
D.上述实验证明氧化性:MnO4->Cl2>I2>Fe3+
答案C
解析实验②中FeCl2是还原剂,失电子被氧化生成氯化铁,故A错误;题中三个反应中均有元素化合价的变化,则均属于氧化还原反应,故B错误;实验①生成的氯气能与碘化钾发生置换反应生成单质碘,所以实验①生成的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,故C正确;实验①中高锰酸钾是氧化剂、浓盐酸是还原剂,氧化性MnO4->Cl2;实验②中氯化亚铁是还原剂、氯气是氧化剂,氧化性Cl2>Fe3+;实验③中碘离子是还原剂、铁离子是氧化剂,氧化性Fe3+>I2。则氧化剂的氧化性顺序是MnO4->Cl2>Fe3+>I2,故D错误。
17.钛因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注,常温下钛不和非金属、强酸反应,红热时,却可与常见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的必需原料。地壳中含钛矿石之一为金红石(TiO2),目前大规模生产Ti的方法如下。
第一步:金红石、炭粉混合物在高温条件下通入Cl2制得TiCl4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,该反应的还原剂为　　　　(填名称)。 
第二步:在氩气的气氛中,用过量的Mg在高温条件下与TiCl4反应制得金属钛。
(1)此反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)如何从上述所得的产物中获取金属钛?简述实验步骤并写出有关反应的化学方程式。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO　炭粉
(1)TiCl4+2MgTi+2MgCl2
(2)在反应后的混合物中加入足量的盐酸除去剩余的镁,过滤,并用蒸馏水洗涤固体即得金属钛;Mg+2HClMgCl2+H2↑
解析由反应物金红石、炭粉及Cl2和产物之一为TiCl4可知,另一产物为碳的氧化物,又知该气体可燃,故为CO。显然Ti元素的化合价不变,而Cl元素的化合价降低,化合价升高的元素为碳元素,因而反应物炭粉为还原剂。利用上述思路可得镁与TiCl4反应的产物为Ti和MgCl2。因反应中镁是过量的,故在反应所得的混合物中提取钛必须除去镁粉和MgCl2,加足量的盐酸可除去镁,之后过滤,将滤渣用水洗涤可得钛。
18.(2020辽宁实验中学高一期中)如图是实验室制备氯气并验证氯气性质的装置(其中夹持装置已省略)。

已知:装置A是氯气的发生装置,发生反应的化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2↑+2H2O。
据此回答下列问题:
(1)装置B中饱和食盐水的作用是　　　　　　　。 
(2)装置B也是安全瓶,目的是监测实验进行时装置C中是否发生堵塞,请写出装置C中发生堵塞时装置B中的实验现象:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性,则装置C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次应放入的物质是　　　　(填字母)。 
序号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
a
干燥的有色布条
碱石灰
湿润的有色布条
b
干燥的有色布条
无水硫酸铜
湿润的有色布条
c
湿润的有色布条
浓硫酸
干燥的有色布条
d
湿润的有色布条
无水氯化钙
干燥的有色布条

(4)装置D的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案(1)除去Cl2中的HCl
(2)装置B中长颈漏斗内液面上升,形成一段液柱
(3)d
(4)吸收多余的氯气,防止污染环境
解析(1)实验室制备的氯气中含有氯化氢,氯化氢在饱和食盐水中溶解度较大,氯气在饱和食盐水中溶解度不大,所以可以用B中饱和食盐水除去Cl2中的HCl。
(2)监测实验进行时C中是否发生堵塞,发生堵塞时B中的压强增大,气体将溶液压入长颈漏斗中,装置B中长颈漏斗内液面上升,形成一段液柱。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性。湿润的有色布条中,氯气和水反应生成次氯酸具有漂白性,选项中ab的Ⅰ中都是干燥的有色布条,Ⅱ中都是干燥剂,再通入Ⅲ中湿润的有色布条不能验证氯气是否具有漂白性;c中Ⅱ中为浓硫酸,Cl2不能通过,所以c不能检验Cl2是否具有漂白性,所以选d。
(4)氯气有毒不能直接排放到空气中,故装置D的作用是吸收多余的氯气,防止污染空气。
新情境创新练
19.针对以下A~D四个涉及H2O2的反应(未配平)填空:
A.Na2O2+HClH2O2+NaCl
B.Ag2O+H2O2Ag+O2+H2O
C.H2O2H2O+O2
D.H2O2+Cr2(SO4)3+KOHK2CrO4+K2SO4+H2O
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是　　　　　　(填反应代号,下同),H2O2仅体现还原性的反应是　　　　　　,H2O2既体现氧化性,又体现还原性的反应是　　　　　　,H2O2既不做氧化剂又不做还原剂的反应是　　　　　　。 
(2)用单线桥法标出D反应中电子转移的方向和数目:
3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
反应中氧化剂是　　　　　　　,被氧化的元素是　　　　　　,还原产物是　　　　　　。 
答案(1)D　B　C　A
(2)
H2O2　Cr　H2O
解析A反应中H2O2不是氧化剂,也不是还原剂;B反应中H2O2仅表现还原性;C反应中H2O2中氧元素一部分化合价升高,一部分化合价降低,既表现氧化性,又表现还原性;D反应中H2O2中的氧元素化合价降低,只表现氧化性。