【暑假初升高】人教版化学初三(升高一)暑假预习-第05讲 氧化还原反应——氧化剂与还原剂 氧化还原反应规律 讲学案
展开第05讲 氧化剂与还原剂 氧化还原反应规律
【学习目标】
1.知道常见的氧化剂、还原剂及其反应后的生成物。
2.了解氧化还原反应规律——价态律、强弱律、优先律、守恒律。
3.能初步配平氧化还原反应方程式。
【基础知识】
(1)为什么茶汤放置后会变色?
绿茶的水溶性色素是构成绿茶茶汤的主要物质,它们主要包括黄酮醇、花青素、黄烷醇和黄烷醇类。绿茶茶汤放置在空气中,茶汤中的黄烷醇会在有氧气条件下发生反应,使茶汤的颜色改变。
(2)苹果切开后为什么会变颜色?
当苹果削皮后,植物细胞中的酚类物质便在酚酶的作用下,与空气中的氧化合,产生大量的醌类物质。新生的醌类物质能使植物细胞迅速的变成褐色。
(3)月饼中的脱氧剂起何作用?
脱氧剂可吸收空气的氧气,从而避免月饼被氧化变质。
常见的氧化剂、还原剂有哪些?反应后转化为什么物质?
一、常见的氧化剂和还原剂
1.常见氧化剂
→→→→
2.常见还原剂
→→→→
(1)物质得电子能力越强,其氧化性就越强;失电子能力越强,其还原性就越强。
(2)物质的氧化性或还原性的强弱取决于物质得、失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
如Na-e-=Na+,Al-3e-=Al3+,Al失去电子的数目较多,但Al的还原性却比Na弱。
方程式
双氧水性质(氧化性、还原性)
Cl2+H2O2=2HCl+O2↑
2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O
2H2O2H2O+O2↑
【答案】还原性(氧价态升高) 氧化性(氧价态降低) 氧化性和还原性(氧价态既升高又降低)
二、氧化还原反应规律
1.价态律
“高价氧化、低价还原、中间价态两头兼”即最高价时只有氧化性,最低价时只有还原性,中间价态时既有氧化性又有还原性。
①元素的化合价处于最高(最低)价态时,具有氧化(还原)性,但不一定具有强氧化(还原)性,如Na+(弱氧化性)、F-(弱还原性)。
②一般来说,同种元素价态越高,氧化性越强;价态越低,还原性越强。
为何苹果汁中加柠檬汁后就不变色了?——柠檬汁中某种与空气中的氧气发生了反应。
苹果汁中和柠檬汁中的某种物质都有还原性,哪一个还原性强?——柠檬汁的某种物质还原性更强。
2.强弱律
方程式
性质比较
氧化性
氧化剂>氧化产物
还原性
还原剂>还原产物
比较规律
比什么性,找什么剂,产物之性小于剂
物质氧化性、还原性的其他判据
根据元素的活动性顺序判断
根据反应条件的
难易判断
反应的条件越简单,反应就越容易发生,说明物质氧化性(或还原性)越强。如4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑、16HCl(浓)+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑,氧化性:KMnO4>MnO2。
根据元素被氧化或被还原的程度判断
某还原剂被不同氧化剂氧化时,元素化合价升得越高,说明氧化剂的氧化性越强。
2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+SFeS,氧化性:Cl2>S。
同一物质在不同的条件下,其氧化性/还原性会有所不同。
(1)温度:①氧化性:浓硫酸(热)>浓硫酸(冷);②还原性:浓盐酸(热)>浓盐酸(冷)。
(2)浓度:HNO3(浓)>HNO3(稀)
(3)pH:①中性环境中NO3-不显氧化性,酸性环境中NO3-显强氧化性;②KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)
苹果汁中的酚类物质和柠檬汁中的维生素C都有还原性,哪一个先与空气中的O2反应?
维生素C的还原性比酚类强,维生素C先与空气中的O2反应。
3.优先先律
同时含有几种还原剂
按照还原性由强到弱的顺序依次与氧化剂反应
如在FeBr2溶液中(还原性Fe2+>Br-)通入Cl2时,Fe2+先与Cl2反应。
同时含有几种氧化剂
按照氧化性由强到弱的顺序依次与还原剂反应
如在含有Fe3+、Cu2+、H+的溶液中加入Fe粉,Fe粉先与Fe3+反应,然后依次为Cu2+、H+。
在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2、AgNO3的溶液中加入过量锌粉,反应的离子先后顺序是____________。
【答案】Ag+、Cu2+
下面两种双线桥的画法,哪种是正确的?
【答案】从离子方程式来判断。
,第二个正确。
4.价态互不换位律
同种元素的不同价态间发生氧化还原反应,其价态只靠拢不交叉,即价态向中看齐(最多变为同一价态,不可能发生交叉现象。)
相邻价态之间不发生氧化还原反应,如S与SO2、SO2与H2SO4、H2S与S之间均不反应。
实验室用反应2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O制备氯气,若参加反应的氧化剂为20个,则被氧化的还原剂的个数是多少?
解一:
解二:KMnO4MnCl2、HClCl2,n(KMnO4)×5=n(HCl)×1,20×5=n(HCl)×1,n(HCl)=100。
5.守恒律
原理
氧化还原反应中,氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数,表现为元素化合价升高的总数等于元素化合价降低的总数。
步骤
找物质
氧化剂→还原产物 还原剂→氧化产物
定得失
确定1个粒子得失电子数(化合价变化值×变价原子个数)
列关系
N(氧化剂)×1个粒子得电子数=N(还原剂)×1个粒子失电子数
在KI和KIO3混合溶液中加入稀硫酸,发生反应,生成碘、硫酸钾和水。此反应中被氧化的碘元素与被还原的碘元素的原子个数比是
A.5∶1 B.2∶1 C.1∶3 D.1∶5
选A项,
工业上用如下反应制备单质磷:Ca3(PO4)2+SiO2+C→P+CaSiO3+CO↑,如何配平该方程式。
提示:根据氧化剂得电子总数或化合价降低总数与还原剂失电子总数或化合价升高总数相等解题。
一标:
二等:
三定:
四平:
五查:,反应前后原子数、电子得失数都相等。
三、氧化还原反应方程式的配平
配平三原理
电子守恒
氧化剂和还原剂得失电子总数相等
质量守恒
反应前后原子的种类和个数不变
电荷守恒
离子反应前后,所带电荷总数相等
配平五步曲
一标
标出价态变化元素的化合价
二等
据得失电子数相等,找最小公倍数
三定
先定氧化剂及还原产物的计量数,后定还原剂及氧化产物的计量数
四平
用观察法配其它物质的计量数
五查
查各微粒个数、得失电子数是否相等,查离子方程式电荷守恒
离子方程式中,若电荷不守恒,需根据溶液的酸碱性,利用H+/OH-配平电荷。
配平以下氧化还原反应方程式:
一般氧化还原反应
NH3+O2NO+H2O
自身氧化还原反应
NO2+H2O=HNO3+NO
部分氧化还原反应
NH3+Cl2=NH4Cl+H2O
离子反应
Fe2++Cr2O72-+H+=Fe3++Cr3++H2O
缺项氧化还原反应
Cl2+H2O2+NaOH=NaCl+O2↑+
【答案】4NH3+5O24NO+6H2O 3NO2+1H2O=2HNO3+1NO 8NH3+3Cl2=6NH4Cl+2N2 6Fe2++1Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 1Cl2+1H2O2+2NaOH=2NaCl+1O2↑+2H2O
配平的一些小技巧
①一般氧化还原反应:从左配——左边氧化剂、还原剂着手配平。
②配自身氧化还原反应:逆向配——从右边氧化产物、还原产物配平。
③部分氧化还原反应:先据电子守恒配价态变化的氧化剂或还原剂,再加上表现酸性或碱性的没有变价的部分。
④缺项氧化还原反应:先据电子守恒配平,再由质量守恒确定所缺的物质,一般所缺的物质是酸、碱、水。
【考点剖析】
考点一:氧化还原基本概念辨析
例1.(2022年江苏省宿迁市沭阳县期中)元素铬(Cr)的几种化合物存在如图转化关系,下列判断不正确的是
A.反应①②③中铬元素的化合价均发生了变化
B.反应①表明Cr2O3有酸性氧化物的性质
C.反应②利用了H2O2的氧化性
D.K2Cr2O7可作为氧化剂
【答案】A
【解析】A项,在反应①③中Cr元素化合价不变,错误;B项,Cr2O3是金属氧化物,与KOH反应,产生KCrO2和水,所以反应①表明Cr2O3有酸性氧化物的性质,正确;C项,在反应②中H2O2将KCrO2氧化为K2Cr2O4,说明H2O2具有氧化性,正确;D项,在K2Cr2O7中Cr元素化合价为+6价,具有强氧化性,因此K2Cr2O7可作为氧化剂,正确。
考点二:氧化还原规律——价态律
例2.(2021年江苏省南通市如皋期中)下列物质参加氧化还原反应时,硫元素只能被氧化的是
A.Na2S B.S C.SO2 D.浓H2SO4
【答案】A
【解析】参加氧化还原反应时,硫元素只能被氧化,即硫元素的价态处于最低价,硫的最低价为-2价,故选A项。
考点三:氧化还原反应规律——强弱律
例3.(2022年河北省唐山市遵化市期中)根据下列反应的化学方程式,判断有关物质的还原性强弱顺序是
I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI;2FeCl2+Cl2=2FeCl3;2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+I2
A.I->Fe2+>Cl->SO2 B.Cl->Fe2+>SO2>I-
C.Fe2+>I->Cl->SO2 D.SO2>I->Fe2+>Cl-
【答案】D
【解析】根据还原剂的还原性强于还原产物的还原性判断:①SO2为还原剂,HI为还原产物,故SO2的还原性强于I-;②FeCl2为还原剂,FeCl3为还原产物,故Fe2+的还原性强于Cl-;③HI为还原剂,FeCl2为还原产物,故I-的还原性强于Fe2+;综上所述I-、Fe2+、Cl-、SO2四种粒子的还原性强弱大小为SO2>I->Fe2+>Cl-,故答案选D项。
考点四:氧化还原反应规律——电子守恒律
例4.(2022年四川省资阳市期末改编)已知含有15NA个Na2SO3粒子的Na2SO3溶液恰好与含有5NA个KRO4粒子的KRO4溶液完全反应转化为Na2SO4。则R元素在产物中的化合价是
A.+1 B.+2 C.+3 D.+4
【答案】A
【解析】设R元素在产物中的化合价为x价,R元素化合价从+7价降到x价;S元素化合价从+4升高到+6价,KRO4、Na2SO3Na2SO4,n(KRO4)×(7-x)=n(Na2SO3)×2,根据氧化还原反应得失电子数相等列等式:5NA×(7-x)=15NA×2,得x=1;A项符合题意。
考点五:氧化还原方程式的配平
例5.(2022年天津市五校联考期中)自来水中的NO3-对人类健康产生危害。为了降低自来水中NO3-的浓度,某研究人员提出在碱性条件下用Al粉还原NO3-,产物是N2。发生的反应可表示如下,请完成方程式的配平。
______Al+______NO3-+______OH-→______AlO2-+______N2↑+_____H2O
【答案】10Al+6NO3-+4OH-=10AlO2-+3N2↑+2H2O
【解析】反应中铝元素化合价由0升高为+3,、氮元素化合价由+5降低为0,根据得失电子守恒有5Al+3NO3-+OH-→5AlO2-+N2↑+H2O,由电荷守恒5Al+3NO3-+2OH-→5AlO2-+N2↑+H2O,再由质量守恒有5Al+3NO3-+2OH-→5AlO2-+N2↑+H2O,最后将化学计量数扩大2倍得:10Al+6NO3-+4OH-=10AlO2-+3N2↑+2H2O。
考点六:信息氧化还原方程式的书写
例6.(2022年江苏省徐州市12月月考选编)亚硝酸钠(NaNO2)像食盐一样有咸味,但有很强的毒性,误食NaNO2会使人中毒。
自来水中的NO3-对人类健康会产生危害,碱性条件下用Mg还原NO3-,主要产物是Mg(OH)2 、N2等,写出该反应过程的离子方程式_______________________________________。
【答案】5Mg+2NO3-+6H2O=5Mg(OH)2+N2↑+2OH-
【解析】根据信息可知发生的反应为:Mg+NO3-―→Mg(OH)2+N2↑,Mg的化合价由0价升为+2价,N的化合价由+5价降为0价,根据电子守恒有5Mg+2NO3-―→5Mg(OH)2+1N2↑,再根据电荷守恒有5Mg+2NO3-―→5Mg(OH)2+1N2↑+2OH-,最后由质量守恒配平得方程式5Mg+2NO3-+6H2O=5Mg(OH)2+N2↑+2OH-。
【真题演练】
1.(2022年河北省张家口市期中)2Fe3++2I-=2Fe2++I2,2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,则有关离子的还原性由强到弱顺序为
A.C1->Fe2+>I- B. Fe2+>I->Cl- C. I->Fe2+>Cl- D. Fe2+>Cl->I-
【答案】C
【解析】在同一个氧化还原反应中,有还原剂的还原性强于还原产物的还原性,从反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知I-的还原性强于Fe2+,从反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-可知Fe2+的还原性强于Cl-,故还原性:I->Fe2+>Cl-,C项符合题意。
2.(2022年河南省新乡市期中)已知:一定条件下稀硝酸溶解铜的化学方程式为3Cu+8HNO3(浓)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。下列说法错误的是
A.HNO3作氧化剂 B.铜作还原剂
C.Cu(NO3)2既是氧化产物又是还原产物 D.还原性:Cu>NO
【答案】C
【解析】A项,HNO3中N化合价部分降低,发生还原反应,HNO3作氧化剂,正确;B项,铜化合价升高,发生氧化反应,因此Cu作还原剂,正确;C项,Cu化合价升高得到产物Cu(NO3)2,因此Cu(NO3)2是氧化产物,不是还原产物,错误;D项,根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性,因此还原性:Cu>NO,正确。
3.(2022年江苏省盐城市响水中学期中)ClO2是一种广谱型的消毒剂,根据世界环保联盟的要求,ClO2将逐渐取代Cl2成为生产自来水的消毒剂。工业制备ClO2的方法有多种,其中之一是用NaClO3和H2C2O4(草酸)的混合溶液加硫酸酸化制取ClO2,该反应中还原剂和氧化剂的个数之比是
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.2∶3
【答案】C
【解析】NaClO3ClO2、H2C2O4CO2,N(NaClO3)×1=N(H2C2O4)×2,N(H2C2O4)∶N(NaClO3)=1∶2。故选C项。
4.(2022年山西省晋城市与高平市期中改编)判断下列反应中,电子转移方法不正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】BC
【解析】A项,反应中Cr元素化合价从+6价价降低+3价,2个Cr原子得到6个电子,氯元素化合价从-1价升高到0价,6个氯离子失去6个电子,正确;B项,硫化氢中硫元素化合价从-2价升高到0价,硫酸中硫元素化合价从+6价降低到+4价,则应该表示为,错误;C项,根据化合价不能交叉的原则,氯酸钾中氯元素的化合价应从+5降到0,盐酸中氯元素的化合价应从-1升高到0,即,错误;D项,硫化氢中硫元素化合价从-2价升高到0价,二氧化硫中硫元素化合价从+4价降低到0价,根据电子得失守恒可知反应中转移4个电子,正确。
5.(2022年湖北省期中)在常温下,发生下列几种反应:
①16H++10Z-+2XO4-=2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2=2A3++2B-
③2B-+Z2=B2+2Z-
根据上述反应,下列结论判断错误的是
A.溶液中可发生反应:Z2+2A2+=2A3++2Z-
B.Z元素①、③反应中都被氧化
C.氧化性强弱的顺序为:XO4->Z2>B2>A3+
D.反应①中,X2+是XO4-的还原产物
【答案】B
【解析】①16H++10Z-+2XO4-=2X2++5Z2+8H2O中,XO4-是氧化剂,Z2是氧化产物,氧化性:XO4->Z2;②2A2++B2=2A3++2B-中,B2是氧化剂,A3+是氧化产物,氧化性:B2>A3+;③2B-+Z2=B2+2Z-中,Z2是氧化剂,B2是氧化产物,氧化性:Z2>B2;
A项,依据氧化性的传递性,氧化性Z2>B2>A3+,所以溶液中Z2+2A2+=2A3++2Z-能发生,正确;B项,反应①中Z元素被氧化,反应③中Z被还原,错误;C项,由①知,氧化性XO4->Z2,由前面分析,氧化性Z2>B2>A3+,所以氧化性:XO4->Z2>B2>A3+,正确;D项,反应①中,XO4-是氧化剂,则X2+是XO4-的还原产物,正确。
6.(2022年河南省新乡市期中)已知氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2,下列不能发生的反应是
A.Cl2+2NaI=2NaCl+I2
B.Br2+2NaI=2NaBr+I2
C.2FeCl3+2NaI=2FeCl2+2NaCl+I2
D.3Br2+2FeCl2=2FeBr3+2Cl2↑
【答案】D
【解析】根据同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,据此分析解题。
A项,Cl2+2NaI=2NaCl+I2中Cl2为氧化剂,I2为氧化产物,故氧化性Cl2>I2,与题干信息一致,反应可以发生,不符合题意;B项,Br2+2NaI=2NaBr+I2中Br2是氧化剂,I2为氧化产物,故氧化性Br2>I2,与题干信息一致,反应可以发生,不符合题意;C项,2FeCl3+2NaI=2FeCl2+2NaCl+I2中Fe3+是氧化剂,I2是氧化产物,故氧化性Fe3+>I2,与题干信息一致,反应可以发生,不符合题意;D项,3Br2+2FeCl2=2FeBr3+2Cl2↑中Br2为氧化剂,Cl2为氧化产物,故氧化性Br2>Cl2,与题干信息不一致,反应不能发生,符合题意。
7.(2022年湖北省孝感市期中)回答下列问题:
(1)在S2-、Fe3+、Fe2+、Mg2+、S、I-、H+中,只有氧化性的是___________,只有还原性的是___________,既有氧化性又有还原性的是___________。
(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3―→N2O3+H2O
②N2O4+H2O―→HNO3+HNO2
③NH3+NO―→HNO2+H2O
其中你认为一定不可能实现的是___________(填序号)。
(3)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
③2NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O
若溶质中Cl-与I-共存,为了氧化I-而Cl-不被氧化,除单质外,还可以用上述反应中的___________做氧化剂。
(4)第(3)问反应③中氧化产物是___________,还原产物是___________。
【答案】(1)①Fe3+、Mg2+、H+ ②S2-、I- ③Fe2+、S (2)③ (3)①NaClO3 ②FeCl3 (4)①Cl2 ②ClO2
【解析】(1)Fe3+、Mg2+、H+离子表现最高化合价,在化学反应中只有氧化性;S2-、I-离子表现最低化合价,在化学反应中只有还原性;Fe2+、S离子表现中间价态,在化学反应中既能表现氧化性,又能表现还原性。故答案:Fe3+、Mg2+、H+;S2-、I-;Fe2+、S;(2)根据元素的化合价变化规律,可知:①NO+HNO3―→N2O3+H2O为归中反应;②N2O4+H2O―→HNO3+HNO2为歧化反应,③NH3+NO―→HNO2+H2O不符合价态规律,所以不能发生。故答案:③;(3)根据强制弱的规律可知:反应①2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2中的氧化剂为FeCl3,氧化产物为I2,所以氧化性:FeCl3>I2;反应②2FeCl2+Cl2=2FeCl3中的氧化剂为Cl2,氧化产物为FeCl3,所以氧化性:Cl2>FeCl3;反应③2NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O中的氧化剂NaClO3,氧化产物为Cl2,所以氧化性:NaClO3>Cl2;氧化性由强到弱的物质顺序是:NaClO3>Cl2>FeCl3;氧化性最强的物质是NaClO3。根据①2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2中的氧化性物质的氧化性:FeCl3>I2;反应②2FeCl2+Cl2=2FeCl3中的氧化性物质的氧化性:Cl2>FeCl3可知,若溶质中Cl-与I-共存,为了氧化I-而Cl-不被氧化,除单质外,还可以用上述反应中的FeCl3做氧化剂。故答案:NaClO3 ;FeCl3;(4)根据③2 NaClO3+4HCl(浓)=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O反应可知,NaClO3为氧化剂,对应的产物为ClO2,所以还原产物是ClO2;HCl为还原剂,对应的产物为Cl2,所以氧化产物是Cl2。故答案:Cl2;ClO2。
8.(2022年河南省新乡市期中)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理,工业上有多种制备高铁酸钠的方法,其中一种方法的化学反应原理可用离子方程式表示为3ClO-+2Fe3++xOH-=2FeO42-+3Cl-+yH2O。
(1)上述反应中的x=_______,y=_______。
(2)上述反应中氧化剂为_______;还原产物为_______。
(3)由上述反应可知,氧化性强弱:ClO-_______(填“>”或“<”,下同)FeO42-;还原性强弱:Cl-_______Fe3+。
(4)请用单线桥法表示该反应中电子的转移情况:_______________________________________。
(5)已知:Na2FeO4在处理饮用水的过程中铁元素会被转化为Fe3+,进而Fe3+在水中产生Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性。
①Na2FeO4在处理饮用水的过程中_______(填“发生了”或“未发生”)氧化还原反应。
②Fe(OH)3胶体为_______色,写出区分胶体与溶液的操作及现象:_____________________________
___________________________________________________。
【答案】(1)10 5 (2)ClO- Cl- (3)> < (4) (5)①发生了 ②红褐 用激光笔照射液体,从垂直于光束的方向观察,若是胶体则可以看到一条光亮的“通路”
【解析】(1)在3ClO-+2Fe3++xOH-=2FeO42-+3Cl-+yH2O中,根据电荷守恒:-3+6-x=-4-3,所以x=10,然后根据质量守恒可求出y=5,即该反应的化学方程式为:3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;(2)在3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O中,ClO-中氯元素的化合价从+1价降低到反应后Cl-中的-1价,做氧化剂,被还原,还原产物为Cl-;(3)该反应中,ClO-做氧化剂,Cl-是还原产物,Fe3+被氧化为FeO42-,则Fe3+是还原剂,FeO42-是氧化产物。在一个氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,则氧化性:ClO->FeO42-,还原性:Fe3+>Cl-;(4)该反应中,1 个ClO-转化为Cl-,得到2 个电子,则3个ClO-转化为Cl-,得到6个电子;1个Fe3+转化为FeO42-,失去3个电子,则2个Fe3+转化为FeO42-,失去6个电子。即2个Fe3+转移6个电子给3个ClO-,用单线桥法表示表示该反应中电子的转移情况为:;(5)Na2FeO4在处理饮用水的过程中铁元素会被转化为Fe3+,铁元素发生了化合价的变化,发生了氧化还原反应。Fe(OH)3胶体为红褐色,区分胶体与溶液的方法为丁达尔效应,具体操作为用激光笔照射液体,从垂直于光束的方向观察,若是胶体则可以看到一条光亮的“通路”。
【过关检测】
1.在KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O的反应中,被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为
A.1∶6 B.6∶1 C.1∶5 D.5∶1
【答案】D
【解析】反应KClO3+6HCl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O,KClO3中氯元素化合价由+5降低为0、HCl中氯元素化合价由-1升高为0,电子转移的方向和数目是,被氧化的氯与被还原的氯的原子个数比为5∶1,故选D项。
2.(2021年广东省惠州第一学期期末)已知,(1)2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KC1+I2 (2)FeCl2+Cl2=2FeC13,据此可判断各物质的氧化性由强到弱的顺序是:
A.FeCl3>Cl2>I2 B.Cl2>FeCl3>I2
C.I2>Cl2>FeCl3 D.Cl2>I2>FeCl3
【答案】B
【解析】氧化还原反应中,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物,据此分析判断。
根据反应(1)可知,氧化剂为FeCl3、还原剂为KI、还原产物为FeCl2、氧化产物为I2,所以氧化性:FeCl3>I2;根据反应(2)可知,氧化剂Cl2、氧化产物为FeCl3、还原剂FeCl2、还原产物为FeCl3,所以氧化性:Cl2>FeCl3;故氧化性:Cl2>FeCl3>I2,选B项。
3.(2022年湖北省宜昌市期中)根据反应:①2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-,②2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,③2Fe3++2I-=2Fe2++I2。判断下列物质的氧化性由强到弱的顺序正确的是
A.Cl2>Br2>Fe3+>I2 B.Br2>Fe3+>Cl2>I2
C.Cl2>Br2>I2>Fe3+ D.I2>Fe3+>Br2>Cl2
【答案】A
【解析】根据氧化还原反应的强弱律判断,由①2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-可知氧化性:Br2>Fe3+,由②2Br-+Cl2=Br2+2Cl-可知氧化性:Cl2>Br2,据③2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知氧化性:Fe3+>I2。综合之氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>Fe3+>I2,A项符合题意。
4.(2022年江苏省江阴市期末)氢化钠(NaH)可在野外用作生氢剂,其中氢元素为-1价。NaH用作生氢剂时的化学反应原理为:NaH+H2O=NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法中,正确的是
A.该反应属于置换反应
B.H2O发生氧化反应,被还原
C.NaH是失去电子,是氧化剂
D.还原性大小:NaH>H2
【答案】D
【解析】NaH中H元素显-1价,H2O中H元素显+1价,H2中H元素的化合价为0,根据氧化还原反应的归中规律分析。
A项,置换反应是单质+化合物→单质+化合物,根据该反应的特点,该反应不属于置换反应,错误;B项,H2O中部分H元素由+1价→0价,化合价降低被还原,H2O中部分H被还原,发生还原反应,错误;C项,NaH中H元素显-1价,在反应中转化成0价,化合价升高被氧化,NaH为还原剂,错误;D项,根据还原剂的还原性大于还原产物的还原性,NaH>H2,正确。
5.(2022年北京市第四中学期中)Cl2通入70℃的氢氧化钠水溶液中,能同时发生两个自身氧化还原反应(未配平):NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O NaOH+Cl2→NaCl+NaClO3+H2O
反应完成后测得溶液中NaClO与NaClO3的数目之比为5∶2,则该溶液中NaCl与NaClO的数目之比为
A.2∶1 B.3∶1 C.15∶7 D.7∶5
【答案】B
【解析】Cl2NaCl,Cl2NaClO、Cl2NaClO3,N(NaCl)×1=N(NaClO)×1+N(NaClO3)×5,N(NaCl)×1=5×1+2×5,N(NaCl)=15,N(NaCl)∶N(NaClO)=15∶5=3∶1,B项符合题意。
6.(2022年湖北省期中改编)为了防止枪支生锈,常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层——“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为:Fe+NaNO2+5NaOH=3Na2FeO2+H2O+NH3↑。下列有关的叙述不正确的是
A.NO2-的氧化性大于FeO22-的氧化性
B.反应中转移电子2NA个,则生成还原产物0.5NA个
C.枪支“发蓝”实质上是使铁表面钝化导致难以生锈
D.上述反应中,单质铁被氧化,而NaNO2作为氧化剂
【答案】B
【解析】A项,该化学反应中,Fe元素的化合价从0变为+2价,化合价升高了2价,则Fe为还原剂;N元素从NaNO2中的+3价变为NH3中的-3价,化合价降低了6价;氨气为还原产物,反应中生成1个氨气转移6个电子;该反应中氧化剂为NO2-,氧化产物为FeO22-,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则NO2-的氧化性大于FeO22-的氧化性,故正确;B项,根据A项分析,氨气为还原产物,反应中生成1个氨气转移6个电子,则反应中转移电子2NA个,则生成还原产物NA个,错误;C项,枪支“发蓝”是一层致密的保护层四氧化三铁,其实质上是使铁表面钝化导致难以生锈,正确;D项,根据A项分析,反应中,单质铁为还原剂,被氧化,而NaNO2作为氧化剂,正确。
7.(2022年江西省九校期中联考)已知还原性:I->Fe2+>Br-,且有下列三个反应:①Cl2(少量)+FeI2=FeCl2+I2 ②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- ③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O。下列说法正确的是
A.①②③中氧化产物分别是I2、Fe3+、Cl2
B.根据以上方程式可以得到氧化性Cl2>Fe3+>Co2O3
C.可以推理得到Cl2(少量)+FeBr2=FeCl2+Br2
D.在反应③中HCl体现了酸性和还原性
【答案】AD
【解析】A项,根据①Cl2(少量)+FeI2=FeCl2+I2可知,还原剂为FeI2被Cl2氧化为I2,所以氧化产物为I2;根据②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-可知,还原剂为Fe2+被Br 2氧化为Fe3+,所以氧化产物为Fe3+;根据③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O可知,还原剂为HCl被Co2O3氧化为Cl2,所以氧化产物为Cl2;正确;B项,根据氧化还原反应中强弱规律可知,①Cl2(少量)+FeI2=FeCl2+I2中氧化性Cl2>I2;②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-中氧化性Br2>Fe3+;③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O中氧化性Co2O3>Cl2,所以可以得到氧化性Co2O3>Cl2>Fe3+,错误;C项,由反应①、②可知还原性:I->Fe2+>Br-,Cl2少量时先与Fe2+反应,而不是先与Br-反应,故Cl2(少量)+2Fe2+=2Fe3++2Cl-,错误;D项,根据③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O可知,在反应③中2个HCl体现了还原性,4个HCl体现了酸性,正确。
8.(2022年江苏省淮安市期末)ClO2和亚氯酸钠(NaClO2)都是广泛使用的漂白剂、消毒剂。高浓度ClO2气体易发生爆炸,在生产、使用时需用其他气体进行稀释。某工厂生产ClO2和NaClO2的工艺流程为:
ClO2发生器中反应为NaClO3+Na2SO3+H2SO4―→Na2SO4+ClO2↑+H2O(未配平),下列有关该反应的说法中,正确的是
A.反应中Na2SO3是氧化剂
B.反应中ClO2是氧化产物
C.每生成1个ClO2转移2个电子
D.参加反应的NaClO3和Na2SO3的个数之比为2∶1
【答案】D
【解析】A项,在NaClO3+Na2SO3+H2SO4→Na2SO4+ClO2↑+H2O中,Na2SO3中硫的化合价为+4价,反应后生成Na2SO4,硫的化合价为+6价,化合价升高,失去电子,做还原剂,错误;B项,氯元素的化合价从反应前NaClO3中的+5价降低到ClO2中的+4价,化合价降低,得到电子,发生还原反应,所以ClO2是还原产物,错误;C项,氯元素的化合价从+5价降低到+4价,生成1个ClO2转移1个电子,错误;D项,1个Na2SO3参加反应,失去2个电子,1个NaClO3参加反应,得到1个电子,在氧化还原反应中,得失电子总数相等,所以参加反应的NaClO3和Na2SO3的个数之比为2∶1,正确。
9.(2022年四川省宜宾市期末)工业废水中含有的重铬酸根(Cr2O72-)有毒,必须处理达标后才能排放。工业上常用绿矾(FeSO4·7H2O)做处理剂,反应的离子方程式如下:6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。回答下列问题:
(1)上述反应中,还原剂是___________(填离子符号);氧化性:Cr2O72-___________Fe3+(填“>”或“<”)。
(2)用“单线桥”标出电子转移的方向和数目:6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
【答案】(1)Fe2+ >(2)
【解析】(1)反应6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O中,Fe由+2价变为+3价,化合价升高,被氧化作为还原剂;Cr2O72-为反应中的氧化剂,Fe3+为反应中的氧化产物,根据反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,氧化性Cr2O72->Fe3+;(2)Cr化合价由+6价变为+3价,化合价降低,Cr2O72-中的2个Cr得6e-;Fe由+2价变为+3价,化合价升高,6个Fe2+失6e-,单线桥表示为。
10.(2021年江苏省南通市如皋期末)氧化还原反应在亚硝酸盐的制取和转化中有重要的应用。
(1)Ca(NO2)2(亚硝酸钙)可用作混凝土中钢筋的防护剂,实验室可用如下反应制备:
Ca(NO3)2+2CaFe2O4+4NO=3Ca(NO2)2+2Fe2O3
①该反应中的氧化剂是____________。
②该反应中被氧化的N原子与被还原的N原子的个数之比为____________。
(2)某氧化还原反应中的所有物质为NaNO2、Na2SO4、NO、H2SO4、NaI、I2和H2O。已知NaNO2是反应物。
①写出该反应的化学方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目:
_____________________________________________________________________。
②由该反应可以得到物质的氧化性顺序是_________>________。
【答案】(1)Ca(NO3)2 2∶1 (2) NaNO2 I2
【解析】(1)①Ca(NO3)2中N的价态为+5价、Ca(NO2)2中N的价态为+3价,故氧化剂为Ca(NO3)2;②NO被氧化、Ca(NO3)2被还原,被氧化的N原子与被还原的N原子的个数之比为4∶2=2∶1;(2)①根据“某氧化还原反应中的所有物质为NaNO2、Na2SO4、NO、H2SO4、NaI、I2和H2O。已知NaNO2是反应物”,可知NaNO2生成NO,NaNO2作氧化剂,则NaI为还原剂,其氧化产物为I2,反应为NaNO2+NaI+H2SO4―→Na2SO4+NO↑+I2,反应中N元素价态由+3价变为+2价,降低1价,I元素价态由-1变为0价,升高1价,由电子守恒有1NaNO2+1NaI+H2SO4―→Na2SO4+NO↑+I2,由钠守恒有1NaNO2+1NaI+1H2SO4―→1Na2SO4+NO↑+I2,最后由H、O守恒得1NaNO2+1NaI+1H2SO4―→1Na2SO4+NO↑+I2+1H2O,将计量数扩大2倍有2NaNO2+2NaI+2H2SO4=2Na2SO4+2NO↑+1I2+2H2O;反应中NaI失去2个电子,NaNO2得到这2个电子,电子转移方向和数目为:;②根据氧化还原反应的强弱律可知NaNO2的氧化性大于I2。
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