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鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂第3课时学案及答案
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这是一份鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂第3课时学案及答案，共16页。学案主要包含了在研究物质性质中的应用，在物质转化和能量转化中的应用等内容，欢迎下载使用。
一、在研究物质性质中的应用
过氧化氢的氧化性或还原性的探究：
(1)过氧化氢的性质预测
(2)实验方案
证明H2O2具有还原性，需加入氧化剂，如酸性KMnO4溶液。证明H2O2具有氧化性，需加入还原剂，如KI溶液。
(3)实验结论：
①H2O2被氧化为O2，表现还原性。
②H2O2可氧化KI生成I2，H2O2表现氧化性。
二、在物质转化和能量转化中的应用
1．利用氧化还原反应实现物质的转化：
(1)金属冶炼：
【填一填】写出下列金属冶炼的化学方程式：
a．碳单质还原氧化铜：CuO＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) Cu＋CO↑。
b．一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2。
c．镁还原四氯化钛：TiCl4＋2Mg eq \(=====,\s\up7(高温)) Ti＋2MgCl2。
d．氢气还原三氧化钨：WO3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(高温)) W＋3H2O。
(2)氯气的实验室制取
①装置
②制备原理
MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
该反应为氧化还原反应，氧化剂为MnO2，还原剂为HCl。
③收集方法：向上排空气法。
(3)其他应用
金属材料的防腐蚀、食品的加工与保鲜、环境污染的防治等。
2．获得能量：
(1)可燃物作还原剂，选择合适氧化剂发生氧化还原反应获得热量；
(2)通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
1．判断下列说法是否正确：
(1)HCl既有氧化性，又有还原性。( )
提示：√。HCl中H元素为＋1价，具有氧化性，而Cl元素为－1价，属于最低价具有还原性。
(2)反应Ag2O＋H2O2===2Ag＋O2↑＋H2O中，H2O2体现氧化性。( )
提示：×。H2O2中O元素的化合价由－1升高为0，因此表现还原性。
(3)H2O2既有氧化性又有还原性。( )
提示：√。H2O2中O元素的化合价有－1价，处于中间价态，因此既有氧化性又有还原性。
2．(教材二次开发)教材实验【活动·探究】中证明过氧化氢既具有氧化性又具有还原性的依据是什么？
提示：过氧化氢可以把KI中I－氧化为I2，证明过氧化氢具有氧化性；过氧化氢中－1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2，证明过氧化氢具有还原性。
3．(教材二次开发)教材P68“无论是哪种冶炼方法，其本质都是利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质。”金属元素被还原一定生成金属单质吗？金属冶炼过程中一定需要加入还原剂吗？
提示：金属阳离子被还原化合价一定降低，但是不一定生成金属单质，如三价铁离子可能被还原成二价铁离子；金属冶炼过程中未必加入还原剂，如电解法制备金属钠。
4．(情境思考)盐酸是无机化工中常说的“三酸”之一。以下是盐酸所发生的四个反应，
①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
③2HCl eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋Cl2↑
④KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O
盐酸在上述反应中分别表现什么性质？
提示：Cl－中氯元素处于最低价态，只表现还原性，H＋中氢元素处于最高价态，只表现氧化性。①Zn与HCl反应，HCl表现为酸性，同时发生氧化还原反应， eq \(H,\s\up6(＋1)) Cl→ eq \(H,\s\up6(0)) 2↑，HCl又表现为氧化性。②NaOH与HCl反应生成盐和水，发生中和反应，HCl表现为酸性。③电解稀盐酸，发生氧化还原反应， eq \(H,\s\up6(＋1)) ＋→ eq \(H,\s\up6(0)) 2↑，
eq \(C,\s\up6(－1)) l－→ eq \(C,\s\up6(0)) l2↑，HCl既表现为氧化性又表现为还原性。④6HCl中5 eq \(C,\s\up6(－1)) l－→
eq \f(5,2) eq \(C,\s\up6(0)) l2↑，Cl元素被氧化，HCl表现出还原性，又6H＋→3H2O，故HCl中的H＋表现出酸性。
学习任务 氯气的实验室制法
素材：
氯气是舍勒在1774年发现的，当时他正在研究软锰矿矿石(主要成分是二氧化锰)时，当他使软锰矿矿石与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。
探究氯气的制备原理
(1)试写出舍勒发现氯气的化学方程式。
提示：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)分析氯气的制备原理中MnO2和HCl分别表现了什么性质？
提示：MnO2在反应中作氧化剂，表现氧化性；HCl在反应中表现了酸性和还原性。
(3)若实验室需要制取少量氯气，应选用什么仪器作发生器？
提示：实验室常用MnO2与浓盐酸制取Cl2，属于固体＋液体 eq \(――→,\s\up7(△)) 气体的反应，应选用烧瓶作发生器。
(4)除MnO2外还有哪些物质可氧化浓盐酸生成Cl2？(写出3种)
提示：KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等。
探究氯气的收集和尾气处理
(1)如何检验氯气已经收集满？
提示：将湿润的淀粉KI试纸放到瓶口，若淀粉KI试纸变蓝，则已收集满。
(2)氯气有毒，如何处理尾气？
提示：应该使用浓氢氧化钠溶液吸收。
实验室制备氯气的装置分析
1．发生装置：
(1)反应原理
①试剂：浓盐酸和二氧化锰。
②反应的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)装置类型：固体＋液体 eq \(――→,\s\up7(△),\s\d5( )) 气体
(3)主要仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。
2．净化装置：
先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图(a)所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图(b)、图(c)和图(d)所示的试剂和装置。
3．收集装置：
(1)Cl2密度大于空气，可用向上排空气法收集，如图(e)。
(2)Cl2能溶于水，1体积水溶解2体积Cl2，用排饱和食盐水法收集，如图(f)。
排饱和食盐水法收集的Cl2较纯，但不干燥。向上排空气法可收集到干燥的Cl2，但不纯。
4．吸收装置：
因氯气有毒，在制备和使用氯气时，为了防止对环境污染，需要尾气处理。在实验室中通常用NaOH溶液吸收多余的氯气。
实验室制取氯气的其他方法
实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3代替MnO2，利用“固体＋液体―→气体(不需要加热)” 装置制备：
16HCl(浓)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，
6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3Cl2↑＋3H2O。
【知识拓展】实验室制取气体装置
实验室制取气体的一套完整的装置应当由四部分组成：
(1)发生装置
(2)净化装置
(3)收集装置
(4)尾气处理
【思考讨论】
1．(教材二次开发)结合氯气的性质教材P68“迁移应用”中要制备干燥纯净的氯气应该在哪个位置添加什么装置？
提示：浓盐酸易挥发，因此氯气中会混有水蒸气和氯化氢气体，除去氯化氢气体用饱和食盐水，除去水蒸气用浓硫酸，因此在集气瓶之前需要依次连接装有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶，这样在集气瓶中才会收集到纯净干燥的氯气。
2．饱和食盐水、浓硫酸的作用是什么？能否将二者顺序颠倒？
提示：饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl；浓硫酸除去水蒸气。二者不能颠倒，否则会重新混有水蒸气。
3．尾气处理装置中能否用澄清石灰水处理过量的Cl2?
提示：不能。澄清石灰水中Ca(OH)2溶解度不大，能够处理的Cl2量较少，一般不用澄清石灰水吸收尾气。
4．(知识关联)在前面我们学习了关于氯气的性质，某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。
(1)图Ⅰ中若MnO2过量，则HCl可全部消耗完吗？
提示：二氧化锰只与浓盐酸反应，与稀盐酸不反应，因此HCl不可能耗尽。
(2)图Ⅱ的现象能说明氯水中有哪些微粒？
提示：紫色石蕊试液滴加到氯水中，先变红，后褪色，说明氯水中具有酸性的微粒以及漂白性的微粒。
(3)图Ⅲ会产生棕黄色的雾吗？
提示：不会，产生的是棕黄色的烟。
(4)图Ⅳ是用来验证氯气的哪些性质？
提示：该装置可以验证氯气没有漂白性，氯水有漂白性。
【典例】(2021·济南高一检测)某化学小组用如图所示的装置制取氯气。下列说法正确的是( )
A.该装置图中至少存在三处明显错误
B．该实验中收集氯气的方法不正确
C．如果需要得到干燥纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可
D．含有2 ml HCl的某浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，转移1 ml电子
【解题指南】解答本题时要注意以下三点：
(1)注意长颈漏斗和分液漏斗的区别。
(2)注意实验室中制取氯气时反应的条件和对盐酸的要求。
(3)注意有毒气体必须尾气处理。
【解析】选A。A项，该装置的错误：没有用酒精灯加热，MnO2与浓盐酸不发生反应，从而得不到Cl2；装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和HCl的挥发；没有进行尾气处理；B项，Cl2的密度比空气大，该收集方法正确；C项，要得到干燥纯净的Cl2，首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气；D项，根据反应：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，盐酸浓度变稀后便不再反应，使产生的Cl2的物质的量小于0.5 ml，转移的电子小于1 ml。
实验室制备氯气的注意事项：
(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。
(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少，吸收不完全。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
【备选例题】
(2021·武汉高一检测)如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：
(1)指出上述图中的各处错误：
①_________________________________________________________；
②_________________________________________________________；
③_________________________________________________________；
④_________________________________________________________。
(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是
①饱和食盐水_________________________________________________；
②浓硫酸_________________________________________________；
③NaOH溶液_________________________________________________。
(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是__________。
A．向烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．向烧瓶中加入浓盐酸
(4)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26 g。
其主要原因有：
①_________________________________________________________，
②_________________________________________________________。
(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是________________________。
(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是________________________。
实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是____________。
【解题指南】解答本题需要注意以下2点：
(1)实验室制备氯气时用浓盐酸与二氧化锰，稀盐酸与二氧化锰不反应。
(2)根据氯气的性质可以对氯气进行除杂。
【解析】(2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76 g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26 g。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
答案：(1)①应用浓盐酸 ②无加热装置 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气
(3)ACB
(4)①加热使HCl大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应
(5)将浓盐酸慢慢滴下，加热用小火
(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－ eq \(=====,\s\up7(△)) Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
1．(2021·会宁高一检测)下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是( )
A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质
B．实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用
C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl
D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集
【解析】选D。Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；实验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而能溶于水，D项正确。
2．(2021·宜昌高一检测)实验室制取氯气时有如下操作，其中操作顺序正确的是( )
①连好装置，检查气密性
②缓缓加热
③加入二氧化锰粉末
④加入浓盐酸
⑤将多余氯气用氢氧化钠溶液吸收
⑥用向上排空气法收集氯气
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
【解析】选D。制取Cl2的基本流程：检查气密性→加物品→加热→收集→尾气处理。
【拔高题组】
1．(2021·汕头高一检测)下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是( )
A．MnO2与浓盐酸共热
B．缓慢加热反应
C．用向下排空气法收集Cl2
D．多余氯气常用较浓的碱液吸收
【解析】选C。由于浓盐酸有挥发性，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱液反应，故常用较浓的碱液吸收多余的Cl2。
2．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是( )
【解析】选C。集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。
2020年，全球暴发新型冠状病毒肺炎疫情，根据国家卫健委高级别专家组成员李兰娟院士在记者会上透露酒精、含氯的消毒剂(如84消毒液)均可有效灭活病毒。
某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置，并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(70 ℃)) 5X－＋XO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O”。
回答下列问题：
(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为
_______________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________________________
(填“能”或“不能”，下同)，理由是________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是______________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是
____________________________________________________。
【解析】本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(70 ℃)) 5Cl－＋ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O。
答案：(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度
(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应
(4)不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
1．(水平1)由过氧化氢分子中氧元素的化合价可知，H2O2具有( )
A．氧化性 B．还原性
C．酸性 D．氧化性和还原性
【解析】选D。H2O2中氧元素为－1价，既可以升高到0价，又可以降低到－2价，故在氧化还原反应中既有氧化性又有还原性。
2．(水平1)(教材二次开发·教材试题改编)某危险品仓库中存放有化工原料氰化钠(NaCN)。该物质有剧毒，一旦进入城市排水系统，后果不堪设想。当仓库发生火灾爆炸事故时，工作人员一方面封堵氰化钠泄漏渠道，另一方面对已经泄漏的少量氰化钠做无害化处理。根据NaCN的化合价，推测它可能有的性质是( )
A．NaCN中N元素的化合价为＋3价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
B．NaCN中N元素的化合价为－3价只能升高，因此该物质具有还原性；C元素的化合价为＋2价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
C．NaCN中C元素的化合价为＋4价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
D．NaCN中CN－的化合价为－1价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
【解析】选B。NaCN中N元素的化合价为－3价只能升高，因此该物质具有还原性；C元素的化合价为＋2价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性。
3．(水平1)下列工业生产和生活中，涉及氧化还原反应的是( )
①高炉炼铁
②炼铜时用铁把铜从CuSO4溶液中置换出来
③工业上用碳还原SiO2制粗硅
④电解氧化铝制铝
⑤钢铁腐蚀 ⑥水果保鲜
⑦水滴石穿 ⑧漂白粉消毒
A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧
C．①②③④⑤⑧ D．①②③④⑤⑥⑧
【解析】选D。⑦中涉及的CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，无化合价变化，为非氧化还原反应。
4．(水平2)已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是( )
A.在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2
B．用试管①收集Cl2，试管②可防止NaOH溶液倒吸入试管①中
C．③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D．用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
【解析】选A。根据导管的进出长短可知试管①用于收集Cl2，试管②用于防止NaOH溶液倒吸入①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境，①中收集到的Cl2不纯，混有HCl和水蒸气。
【补偿训练】
(2021·榆林高一检测)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是( )
A.①和②处 B．只有②处
C．②和③处 D．②、③、④处
【解析】选D。①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。
5．(水平1)下列四个化学反应中，理论上不能获得电能的是( )
A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
B．2H2＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
【解析】选D。D项中的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池。
6．(水平2)实验室里用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2。试回答下列问题：
(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式，并用双线桥法标出电子转移的方向和数目：________________________________________________。
(2)B处盛有饱和食盐水，其作用是______________。
(3)C处盛放的试剂是__________(填名称)，其作用是____________。
(4)E处盛有__________(填名称)溶液，发生反应的离子方程式为___________。
(5)实验结束时，应先熄灭__________处酒精灯。
【解析】(1)A装置是生成氯气，实验室用二氧化锰氧化浓盐酸生成氯气，其中二氧化锰是氧化剂，氯化氢是还原剂，产生1 ml Cl2转移2 ml电子。
(2)由于和铜反应的氯气应该是纯净干燥的，所以B中盛有饱和食盐水，除去氯化氢。
(3)C处盛放的是浓硫酸，其作用是干燥氯气。
(4)氯气有毒，需要进行尾气处理，可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，离子方程式为2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O。
(5)实验结束时，应先熄灭D处酒精灯，以防止倒吸。
答案：(1) (2)吸收HCl气体 (3)浓硫酸 干燥氯气 (4)氢氧化钠 2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O (5)D
7．(水平2)(1)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
其中你认为不可能实现的是________。
(2)下列三个氧化还原反应中，氧化性最强的物质是______________________。
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2KMnO4＋16HCl(浓)===
2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
若溶质中Cl－与I－共存，为了氧化I－而Cl－不被氧化，除Cl2单质外，还应用上述反应中的________作氧化剂。
【解析】(1)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应，生成物中该元素的价态应介于两种反应物价态之间。②式反应物中的氮元素为－3、＋2价，生成物中为＋3价，－3与＋2之间的价态应为0价或＋1价，不可能出现＋3价的氮，所以②式不能实现。(2)由①知氧化性FeCl3＞I2，还原性I－＞Fe2＋；由②知氧化性Cl2＞FeCl3，还原性Fe2＋＞Cl－；由③知氧化性KMnO4＞Cl2，还原性Cl－＞Mn2＋。由此推知氧化性强弱顺序为KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，还原性强弱顺序为I－＞Fe2＋＞Cl－＞Mn2＋。所以KMnO4可氧化Cl－、Fe2＋及I－，Cl2可氧化Fe2＋及I－，FeCl3只氧化I－。所以必须选择比Cl2氧化能力差而又比I2氧化能力强的氧化剂，即只能选FeCl3。
答案：(1)② (2)KMnO4 FeCl3元素
化合价
化合价变化趋势
性质
氢
＋1价
降低
氧化性
氧
－1价
升高
还原性
－1价
降低
氧化性
装置基
本类型
固体反应
物(加热)
固液反应
物(不加热)
固液反应
物(加热)
装置示
意图
主要仪器
酒精灯、大试管
长颈漏斗、大试管
圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、石棉网
装置选
择依据
根据反应原理、反应物状态和反应条件来选择
典型气体
NH3
O2、H2、CO2
Cl2、HCl
装置
类型
液体除杂剂
(不加热)
固体除杂剂
(不加热)
固体除杂剂
(加热)
适用
范围
不溶于水(溶液) 的气体
常温下不与除杂剂反应的气体
加热条件下不与除杂剂反应的气体
装置
示意
图
气体性质
装置
方法
适用气体
气体难溶(不溶)于水
排水法
H2、O2、NO
气体密度＜空气(气体相对分
子质量＜29)
向下排
空气法
H2、NH3、
CH4等
气体密度＞空气(气体相
对分子质量＞29)
向上排
空气法
CO2、Cl2、
HCl等
装置
适用
气体
难溶于电解质溶液的易燃气体，如H2、CO等
易与电解质溶液反应的气体，如Cl2、H2S、SO2等
所有危险或有污染性的气体均可用此法(只适用于少量气体)
一、在研究物质性质中的应用
过氧化氢的氧化性或还原性的探究：
(1)过氧化氢的性质预测
(2)实验方案
证明H2O2具有还原性，需加入氧化剂，如酸性KMnO4溶液。证明H2O2具有氧化性，需加入还原剂，如KI溶液。
(3)实验结论：
①H2O2被氧化为O2，表现还原性。
②H2O2可氧化KI生成I2，H2O2表现氧化性。
二、在物质转化和能量转化中的应用
1．利用氧化还原反应实现物质的转化：
(1)金属冶炼：
【填一填】写出下列金属冶炼的化学方程式：
a．碳单质还原氧化铜：CuO＋C eq \(=====,\s\up7(高温)) Cu＋CO↑。
b．一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3＋3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe＋3CO2。
c．镁还原四氯化钛：TiCl4＋2Mg eq \(=====,\s\up7(高温)) Ti＋2MgCl2。
d．氢气还原三氧化钨：WO3＋3H2 eq \(=====,\s\up7(高温)) W＋3H2O。
(2)氯气的实验室制取
①装置
②制备原理
MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
该反应为氧化还原反应，氧化剂为MnO2，还原剂为HCl。
③收集方法：向上排空气法。
(3)其他应用
金属材料的防腐蚀、食品的加工与保鲜、环境污染的防治等。
2．获得能量：
(1)可燃物作还原剂，选择合适氧化剂发生氧化还原反应获得热量；
(2)通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
1．判断下列说法是否正确：
(1)HCl既有氧化性，又有还原性。( )
提示：√。HCl中H元素为＋1价，具有氧化性，而Cl元素为－1价，属于最低价具有还原性。
(2)反应Ag2O＋H2O2===2Ag＋O2↑＋H2O中，H2O2体现氧化性。( )
提示：×。H2O2中O元素的化合价由－1升高为0，因此表现还原性。
(3)H2O2既有氧化性又有还原性。( )
提示：√。H2O2中O元素的化合价有－1价，处于中间价态，因此既有氧化性又有还原性。
2．(教材二次开发)教材实验【活动·探究】中证明过氧化氢既具有氧化性又具有还原性的依据是什么？
提示：过氧化氢可以把KI中I－氧化为I2，证明过氧化氢具有氧化性；过氧化氢中－1价的氧元素被酸性KMnO4溶液氧化为O2，证明过氧化氢具有还原性。
3．(教材二次开发)教材P68“无论是哪种冶炼方法，其本质都是利用氧化还原反应中的电子转移，使被还原的化合物中的金属元素的化合价从正价降低至0价，生成金属单质。”金属元素被还原一定生成金属单质吗？金属冶炼过程中一定需要加入还原剂吗？
提示：金属阳离子被还原化合价一定降低，但是不一定生成金属单质，如三价铁离子可能被还原成二价铁离子；金属冶炼过程中未必加入还原剂，如电解法制备金属钠。
4．(情境思考)盐酸是无机化工中常说的“三酸”之一。以下是盐酸所发生的四个反应，
①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
③2HCl eq \(=====,\s\up7(电解)) H2↑＋Cl2↑
④KClO3＋6HCl(浓)===3Cl2↑＋KCl＋3H2O
盐酸在上述反应中分别表现什么性质？
提示：Cl－中氯元素处于最低价态，只表现还原性，H＋中氢元素处于最高价态，只表现氧化性。①Zn与HCl反应，HCl表现为酸性，同时发生氧化还原反应， eq \(H,\s\up6(＋1)) Cl→ eq \(H,\s\up6(0)) 2↑，HCl又表现为氧化性。②NaOH与HCl反应生成盐和水，发生中和反应，HCl表现为酸性。③电解稀盐酸，发生氧化还原反应， eq \(H,\s\up6(＋1)) ＋→ eq \(H,\s\up6(0)) 2↑，
eq \(C,\s\up6(－1)) l－→ eq \(C,\s\up6(0)) l2↑，HCl既表现为氧化性又表现为还原性。④6HCl中5 eq \(C,\s\up6(－1)) l－→
eq \f(5,2) eq \(C,\s\up6(0)) l2↑，Cl元素被氧化，HCl表现出还原性，又6H＋→3H2O，故HCl中的H＋表现出酸性。
学习任务 氯气的实验室制法
素材：
氯气是舍勒在1774年发现的，当时他正在研究软锰矿矿石(主要成分是二氧化锰)时，当他使软锰矿矿石与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后，他又感到一种由衷的快乐。
探究氯气的制备原理
(1)试写出舍勒发现氯气的化学方程式。
提示：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)分析氯气的制备原理中MnO2和HCl分别表现了什么性质？
提示：MnO2在反应中作氧化剂，表现氧化性；HCl在反应中表现了酸性和还原性。
(3)若实验室需要制取少量氯气，应选用什么仪器作发生器？
提示：实验室常用MnO2与浓盐酸制取Cl2，属于固体＋液体 eq \(――→,\s\up7(△)) 气体的反应，应选用烧瓶作发生器。
(4)除MnO2外还有哪些物质可氧化浓盐酸生成Cl2？(写出3种)
提示：KMnO4、K2Cr2O7、KClO3等。
探究氯气的收集和尾气处理
(1)如何检验氯气已经收集满？
提示：将湿润的淀粉KI试纸放到瓶口，若淀粉KI试纸变蓝，则已收集满。
(2)氯气有毒，如何处理尾气？
提示：应该使用浓氢氧化钠溶液吸收。
实验室制备氯气的装置分析
1．发生装置：
(1)反应原理
①试剂：浓盐酸和二氧化锰。
②反应的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( )) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
(2)装置类型：固体＋液体 eq \(――→,\s\up7(△),\s\d5( )) 气体
(3)主要仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。
2．净化装置：
先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图(a)所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图(b)、图(c)和图(d)所示的试剂和装置。
3．收集装置：
(1)Cl2密度大于空气，可用向上排空气法收集，如图(e)。
(2)Cl2能溶于水，1体积水溶解2体积Cl2，用排饱和食盐水法收集，如图(f)。
排饱和食盐水法收集的Cl2较纯，但不干燥。向上排空气法可收集到干燥的Cl2，但不纯。
4．吸收装置：
因氯气有毒，在制备和使用氯气时，为了防止对环境污染，需要尾气处理。在实验室中通常用NaOH溶液吸收多余的氯气。
实验室制取氯气的其他方法
实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3代替MnO2，利用“固体＋液体―→气体(不需要加热)” 装置制备：
16HCl(浓)＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，
6HCl(浓)＋KClO3===KCl＋3Cl2↑＋3H2O。
【知识拓展】实验室制取气体装置
实验室制取气体的一套完整的装置应当由四部分组成：
(1)发生装置
(2)净化装置
(3)收集装置
(4)尾气处理
【思考讨论】
1．(教材二次开发)结合氯气的性质教材P68“迁移应用”中要制备干燥纯净的氯气应该在哪个位置添加什么装置？
提示：浓盐酸易挥发，因此氯气中会混有水蒸气和氯化氢气体，除去氯化氢气体用饱和食盐水，除去水蒸气用浓硫酸，因此在集气瓶之前需要依次连接装有饱和食盐水和浓硫酸的洗气瓶，这样在集气瓶中才会收集到纯净干燥的氯气。
2．饱和食盐水、浓硫酸的作用是什么？能否将二者顺序颠倒？
提示：饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl；浓硫酸除去水蒸气。二者不能颠倒，否则会重新混有水蒸气。
3．尾气处理装置中能否用澄清石灰水处理过量的Cl2?
提示：不能。澄清石灰水中Ca(OH)2溶解度不大，能够处理的Cl2量较少，一般不用澄清石灰水吸收尾气。
4．(知识关联)在前面我们学习了关于氯气的性质，某同学用以下装置制备并检验Cl2的性质。
(1)图Ⅰ中若MnO2过量，则HCl可全部消耗完吗？
提示：二氧化锰只与浓盐酸反应，与稀盐酸不反应，因此HCl不可能耗尽。
(2)图Ⅱ的现象能说明氯水中有哪些微粒？
提示：紫色石蕊试液滴加到氯水中，先变红，后褪色，说明氯水中具有酸性的微粒以及漂白性的微粒。
(3)图Ⅲ会产生棕黄色的雾吗？
提示：不会，产生的是棕黄色的烟。
(4)图Ⅳ是用来验证氯气的哪些性质？
提示：该装置可以验证氯气没有漂白性，氯水有漂白性。
【典例】(2021·济南高一检测)某化学小组用如图所示的装置制取氯气。下列说法正确的是( )
A.该装置图中至少存在三处明显错误
B．该实验中收集氯气的方法不正确
C．如果需要得到干燥纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可
D．含有2 ml HCl的某浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，转移1 ml电子
【解题指南】解答本题时要注意以下三点：
(1)注意长颈漏斗和分液漏斗的区别。
(2)注意实验室中制取氯气时反应的条件和对盐酸的要求。
(3)注意有毒气体必须尾气处理。
【解析】选A。A项，该装置的错误：没有用酒精灯加热，MnO2与浓盐酸不发生反应，从而得不到Cl2；装置中没有用分液漏斗而采用长颈漏斗导致气体外逸和HCl的挥发；没有进行尾气处理；B项，Cl2的密度比空气大，该收集方法正确；C项，要得到干燥纯净的Cl2，首先应将气体通过饱和食盐水除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气；D项，根据反应：MnO2＋4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，盐酸浓度变稀后便不再反应，使产生的Cl2的物质的量小于0.5 ml，转移的电子小于1 ml。
实验室制备氯气的注意事项：
(1)稀盐酸与MnO2不反应，制取氯气时必须选用浓盐酸；加热温度不宜过高，以减少氯化氢的挥发。
(2)制取的氯气有毒，且在加热时容易逸出，所以应选用分液漏斗，而不用长颈漏斗。
(3)尾气处理时，不能用澄清石灰水吸收氯气，因为澄清石灰水中Ca(OH)2含量少，吸收不完全。
(4)实验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的氯气，再拆卸装置，避免污染空气。
【备选例题】
(2021·武汉高一检测)如图所示是某学生设计的实验室制备并干燥Cl2及吸收多余氯气的实验装置图，请回答：
(1)指出上述图中的各处错误：
①_________________________________________________________；
②_________________________________________________________；
③_________________________________________________________；
④_________________________________________________________。
(2)在改进后的装置中，下列物质的作用分别是
①饱和食盐水_________________________________________________；
②浓硫酸_________________________________________________；
③NaOH溶液_________________________________________________。
(3)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是__________。
A．向烧瓶中加入MnO2粉末
B．加热
C．向烧瓶中加入浓盐酸
(4)如果将过量二氧化锰与含HCl 8.76 g的浓盐酸混合加热，充分反应后生成的氯气明显少于4.26 g。
其主要原因有：
①_________________________________________________________，
②_________________________________________________________。
(5)为了提高浓盐酸的利用率，你对实验的建议是________________________。
(6)圆底烧瓶中发生反应的离子方程式是________________________。
实验结束清洗仪器时，为了减少烧瓶中残留氯气对环境的污染，可以向烧瓶中加入的溶液是________，有关的离子方程式是____________。
【解题指南】解答本题需要注意以下2点：
(1)实验室制备氯气时用浓盐酸与二氧化锰，稀盐酸与二氧化锰不反应。
(2)根据氯气的性质可以对氯气进行除杂。
【解析】(2)先除HCl，后干燥，再收集，最后尾气吸收。(3)检查装置气密性后的操作顺序为先加固体药品，然后加入液体药品，最后加热。(4)题中所给盐酸中HCl的质量是8.76 g，但由于盐酸受热易挥发，且随反应的不断进行，盐酸浓度越来越小，变为稀盐酸后不再与MnO2反应，所以产生的Cl2的质量小于4.26 g。(5)为减少盐酸的挥发，慢慢滴加浓盐酸，用小火加热。(6)利用Cl2和NaOH溶液反应除多余的Cl2。
答案：(1)①应用浓盐酸 ②无加热装置 ③盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ④两洗气瓶里进气导管和出气导管的长短颠倒
(2)①除去Cl2中的氯化氢 ②除去氯气中的水蒸气 ③吸收多余的氯气
(3)ACB
(4)①加热使HCl大量挥发 ②浓盐酸变稀后不再发生反应
(5)将浓盐酸慢慢滴下，加热用小火
(6)MnO2＋4H＋＋2Cl－ eq \(=====,\s\up7(△)) Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
NaOH溶液 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、
H＋＋OH－===H2O
1．(2021·会宁高一检测)下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是( )
A．将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质
B．实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和氧化剂作用
C．实验室用如图装置除去Cl2中的少量HCl
D．实验室制备Cl2，可用排饱和食盐水集气法收集
【解析】选D。Cl2通入饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，引入新的杂质，并且消耗Cl2，A项不正确；实验室制取Cl2，浓盐酸起到酸性和还原剂的作用，B项不正确；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体时，导气管应长进短出，C项不正确；实验室用排饱和食盐水法收集Cl2是因为Cl2难溶于饱和食盐水，而能溶于水，D项正确。
2．(2021·宜昌高一检测)实验室制取氯气时有如下操作，其中操作顺序正确的是( )
①连好装置，检查气密性
②缓缓加热
③加入二氧化锰粉末
④加入浓盐酸
⑤将多余氯气用氢氧化钠溶液吸收
⑥用向上排空气法收集氯气
A．①②③④⑤⑥ B．③④②①⑥⑤
C．①④③②⑥⑤ D．①③④②⑥⑤
【解析】选D。制取Cl2的基本流程：检查气密性→加物品→加热→收集→尾气处理。
【拔高题组】
1．(2021·汕头高一检测)下列关于实验室用MnO2制取Cl2的叙述不正确的是( )
A．MnO2与浓盐酸共热
B．缓慢加热反应
C．用向下排空气法收集Cl2
D．多余氯气常用较浓的碱液吸收
【解析】选C。由于浓盐酸有挥发性，故必须缓慢加热以减少HCl的挥发；Cl2的密度比空气的密度大，故应用向上排空气法收集Cl2；Cl2极易与碱液反应，故常用较浓的碱液吸收多余的Cl2。
2．在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是( )
【解析】选C。集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到一定程度，可能将橡胶塞压出，A项错误；因为Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。
2020年，全球暴发新型冠状病毒肺炎疫情，根据国家卫健委高级别专家组成员李兰娟院士在记者会上透露酒精、含氯的消毒剂(如84消毒液)均可有效灭活病毒。
某研究小组为了制备84消毒液(主要成分为NaClO)设计了如图装置，并查阅到下列资料：“卤素与水的反应是放热反应，在加热情况下卤素与碱液发生如下反应：3X2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(70 ℃)) 5X－＋XO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O”。
回答下列问题：
(1)装置中的试管内发生反应的离子方程式为
_______________________________________________________________。
(2)装置中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________________________
(填“能”或“不能”，下同)，理由是________________。
(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？________，理由是______________。
(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？________，理由是
____________________________________________________。
【解析】本题具有较强的综合性，装置产生的Cl2在冰水冷却下与NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则HCl与NaOH反应将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息：氯气与水的反应是放热反应，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－ eq \(=====,\s\up7(70 ℃)) 5Cl－＋ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋3H2O。
答案：(1)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(2)不能 氯气中混有的HCl气体进入试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度
(3)能 少量水蒸气进入试管中不影响反应
(4)不能 氯气与水的反应是放热反应，反应时温度升高，可能引起副反应，生成NaClO3
1．(水平1)由过氧化氢分子中氧元素的化合价可知，H2O2具有( )
A．氧化性 B．还原性
C．酸性 D．氧化性和还原性
【解析】选D。H2O2中氧元素为－1价，既可以升高到0价，又可以降低到－2价，故在氧化还原反应中既有氧化性又有还原性。
2．(水平1)(教材二次开发·教材试题改编)某危险品仓库中存放有化工原料氰化钠(NaCN)。该物质有剧毒，一旦进入城市排水系统，后果不堪设想。当仓库发生火灾爆炸事故时，工作人员一方面封堵氰化钠泄漏渠道，另一方面对已经泄漏的少量氰化钠做无害化处理。根据NaCN的化合价，推测它可能有的性质是( )
A．NaCN中N元素的化合价为＋3价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
B．NaCN中N元素的化合价为－3价只能升高，因此该物质具有还原性；C元素的化合价为＋2价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
C．NaCN中C元素的化合价为＋4价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
D．NaCN中CN－的化合价为－1价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性
【解析】选B。NaCN中N元素的化合价为－3价只能升高，因此该物质具有还原性；C元素的化合价为＋2价既能升高又能降低，因此该物质既有氧化性又有还原性。
3．(水平1)下列工业生产和生活中，涉及氧化还原反应的是( )
①高炉炼铁
②炼铜时用铁把铜从CuSO4溶液中置换出来
③工业上用碳还原SiO2制粗硅
④电解氧化铝制铝
⑤钢铁腐蚀 ⑥水果保鲜
⑦水滴石穿 ⑧漂白粉消毒
A．①②③④ B．⑤⑥⑦⑧
C．①②③④⑤⑧ D．①②③④⑤⑥⑧
【解析】选D。⑦中涉及的CaCO3＋H2O＋CO2===Ca(HCO3)2，无化合价变化，为非氧化还原反应。
4．(水平2)已知KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成Cl2，如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取Cl2的简易装置，下列叙述不正确的是( )
A.在试管①中盛有饱和食盐水，用试管②收集Cl2
B．用试管①收集Cl2，试管②可防止NaOH溶液倒吸入试管①中
C．③用于吸收多余的Cl2，防止污染环境
D．用该装置收集到的Cl2中会混有HCl气体和水蒸气
【解析】选A。根据导管的进出长短可知试管①用于收集Cl2，试管②用于防止NaOH溶液倒吸入①中，NaOH溶液吸收多余的Cl2，防止污染环境，①中收集到的Cl2不纯，混有HCl和水蒸气。
【补偿训练】
(2021·榆林高一检测)已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验其与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是( )
A.①和②处 B．只有②处
C．②和③处 D．②、③、④处
【解析】选D。①是制备氯气的装置，②是除去氯气中氯化氢杂质的装置，③是干燥装置，④是用于氯气与金属反应的装置。除杂时不能消耗欲保留的气体，因为氯气可与NaOH溶液反应，化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，所以②处错误；③中进气管短，出气管却插入液面下，所以无法干燥气体，也不能使气体进入④中与金属反应，所以③处错误；④是一个封闭体系，未反应的气体不断蓄积会使容器内压强过大而发生爆炸，所以④处错误。
5．(水平1)下列四个化学反应中，理论上不能获得电能的是( )
A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
B．2H2＋O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
【解析】选D。D项中的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池。
6．(水平2)实验室里用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2。试回答下列问题：
(1)写出圆底烧瓶中发生反应的化学方程式，并用双线桥法标出电子转移的方向和数目：________________________________________________。
(2)B处盛有饱和食盐水，其作用是______________。
(3)C处盛放的试剂是__________(填名称)，其作用是____________。
(4)E处盛有__________(填名称)溶液，发生反应的离子方程式为___________。
(5)实验结束时，应先熄灭__________处酒精灯。
【解析】(1)A装置是生成氯气，实验室用二氧化锰氧化浓盐酸生成氯气，其中二氧化锰是氧化剂，氯化氢是还原剂，产生1 ml Cl2转移2 ml电子。
(2)由于和铜反应的氯气应该是纯净干燥的，所以B中盛有饱和食盐水，除去氯化氢。
(3)C处盛放的是浓硫酸，其作用是干燥氯气。
(4)氯气有毒，需要进行尾气处理，可用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，离子方程式为2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O。
(5)实验结束时，应先熄灭D处酒精灯，以防止倒吸。
答案：(1) (2)吸收HCl气体 (3)浓硫酸 干燥氯气 (4)氢氧化钠 2OH－＋Cl2===Cl－＋ClO－＋H2O (5)D
7．(水平2)(1)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
其中你认为不可能实现的是________。
(2)下列三个氧化还原反应中，氧化性最强的物质是______________________。
①2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2
②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
③2KMnO4＋16HCl(浓)===
2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
若溶质中Cl－与I－共存，为了氧化I－而Cl－不被氧化，除Cl2单质外，还应用上述反应中的________作氧化剂。
【解析】(1)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应，生成物中该元素的价态应介于两种反应物价态之间。②式反应物中的氮元素为－3、＋2价，生成物中为＋3价，－3与＋2之间的价态应为0价或＋1价，不可能出现＋3价的氮，所以②式不能实现。(2)由①知氧化性FeCl3＞I2，还原性I－＞Fe2＋；由②知氧化性Cl2＞FeCl3，还原性Fe2＋＞Cl－；由③知氧化性KMnO4＞Cl2，还原性Cl－＞Mn2＋。由此推知氧化性强弱顺序为KMnO4＞Cl2＞FeCl3＞I2，还原性强弱顺序为I－＞Fe2＋＞Cl－＞Mn2＋。所以KMnO4可氧化Cl－、Fe2＋及I－，Cl2可氧化Fe2＋及I－，FeCl3只氧化I－。所以必须选择比Cl2氧化能力差而又比I2氧化能力强的氧化剂，即只能选FeCl3。
答案：(1)② (2)KMnO4 FeCl3元素
化合价
化合价变化趋势
性质
氢
＋1价
降低
氧化性
氧
－1价
升高
还原性
－1价
降低
氧化性
装置基
本类型
固体反应
物(加热)
固液反应
物(不加热)
固液反应
物(加热)
装置示
意图
主要仪器
酒精灯、大试管
长颈漏斗、大试管
圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、石棉网
装置选
择依据
根据反应原理、反应物状态和反应条件来选择
典型气体
NH3
O2、H2、CO2
Cl2、HCl
装置
类型
液体除杂剂
(不加热)
固体除杂剂
(不加热)
固体除杂剂
(加热)
适用
范围
不溶于水(溶液) 的气体
常温下不与除杂剂反应的气体
加热条件下不与除杂剂反应的气体
装置
示意
图
气体性质
装置
方法
适用气体
气体难溶(不溶)于水
排水法
H2、O2、NO
气体密度＜空气(气体相对分
子质量＜29)
向下排
空气法
H2、NH3、
CH4等
气体密度＞空气(气体相
对分子质量＞29)
向上排
空气法
CO2、Cl2、
HCl等
装置
适用
气体
难溶于电解质溶液的易燃气体，如H2、CO等
易与电解质溶液反应的气体，如Cl2、H2S、SO2等
所有危险或有污染性的气体均可用此法(只适用于少量气体)
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