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2022版高考化学总复习专题二化学物质及其变化第3讲第1课时氧化还原反应概念规律及应用教案新人教版
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这是一份2022版高考化学总复习专题二化学物质及其变化第3讲第1课时氧化还原反应概念规律及应用教案新人教版，共20页。试卷主要包含了氧化还原反应基本概念，氧化还原反应的规律及应用等内容，欢迎下载使用。
第3讲 氧化还原反应
考试要点
核心素养
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
1.证据推理与模型认知:建立氧化还原的观点,掌握氧化还原反应的规律,结合常见的氧化还原反应理解有关规律;利用氧化还原的观点通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。
2.科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现。创造和应用的科学实践活动;能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
第1课时 氧化还原反应概念、规律及应用
一、氧化还原反应基本概念
1.本质和特征
2.相关概念及其关系
[简记] “失升氧,得降还,若说剂,正相反”。
例如:反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中氧化剂是MnO2,还原剂是HCl,氧化产物是Cl2,生成1molCl2时转移电子数目为⑦ 1.204×1024 。
思考 a.有单质参与的化合反应、有单质生成的分解反应⑧ 一定 (填“一定”或“不一定”,下同)是氧化还原反应。
b.有单质参加或生成的化学反应,⑨ 不一定 是氧化还原反应,如3O22O3。
c.元素由化合态变为游离态时,该元素⑩ 不一定 被还原。如:Cu2+→Cu时,铜元素被还原,Cl-→Cl2时,氯元素被氧化。
d.所有的置换反应都 是 (填“是”或“不是”,下同)氧化还原反应;所有的复分解反应都 不是 氧化还原反应。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性是指物质 得电子 的性质(或能力);还原性是指物质 失电子 的性质(或能力)。
(2)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有 氧化性 ,如Fe3+、H2SO4、KMnO4等;最低价态——只有 还原性 ,如金属单质、Cl-、S2-等;中间价态——既有 氧化性 ,又有 还原性 ,如Fe2+、S、Cl2等。
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法
如Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头指向反应前、后有元素化合价变化的 同种 (填“同种”或“不同种”)元素的原子,且需注明“得(到)”或“失(去)”。
b.箭头的方向 不代表 (填“代表”或“不代表”)电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数 等于 (填“等于”或“不一定等于”)得到电子的总数。
(2)单线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头从 失 (填“得”或“失”,下同)电子元素的原子指向 得 电子元素的原子。
b. 不标 (填“不标”或“只标”,下同)“得到”或“失去”, 只标 电子转移的总数。
c.线桥只出现在 反应物 (填“反应物”或“生成物”)中。
5.氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
包括某些活泼的非金属单质、含有高价态元素的化合物、某些氧化物和过氧化物等。如:
特别提醒 a.O2、O3在水溶液中的还原产物,酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或O22-。
b.浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
(2)常见的还原剂
包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质(化合物、低价金属阳离子、非金属阴离子、氢化物等)。如:
(3)既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或微粒
二、氧化还原反应的规律及应用
(一)强弱规律
1.氧化性、还原性的判断
氧化性、还原性的强弱取决于得、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+,但根据金属活动性顺序,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性) 还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断
a.与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就 越强 。如Na与冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500℃才能发生反应,I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
b.当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:一般反应条件越低,氧化剂的氧化性 越强 ,如:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。
c.当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性 越强 ,如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
3.应用
(1)判断物质氧化性、还原性强弱。
(2)判断离子发生氧化还原反应的顺序。
(3)判断元素金属性、非金属性强弱。
(4)判断电化学中阴、阳离子的放电顺序。
(二)优先规律:一种氧化剂(还原剂)同时和几种还原剂(氧化剂)相遇时,还原性(氧化性)较强的物质先反应。此规律用于解决反应的顺序问题。
(三)价态规律:有多种价态的元素,处于最高价态时只具有 氧化性 (如H2SO4中的S元素),处于最低价态时只具有 还原性 (如H2S中的S元素),处于中间价态时既有氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)。价态规律可应用于判断物质的氧化性、还原性。
1.归中反应:含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价 中间价”,而不会出现 交叉 现象。简记为“两相靠,不相交”。同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化合价只接近而不交叉,最多达到 同种 价态。如:H2S+H2SO4(浓)S↓+SO2↑+2H2O(H2S-2→S0,H2S+6O4→S+4O2)、5Cl-+ClO3-+6H+3Cl2↑+3H2O。
2.歧化反应:“中间价 高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
(四)守恒规律
化合价 升高总数 与 降低总数 相等,实质是反应中 失电子总数与得电子总数 相等。该规律可应用于氧化还原反应方程式的配平及相关计算等。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)金属阳离子一定只具有氧化性 ( )
(2)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原 ( )
(3)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应 ( )
(4)分解反应一定是氧化还原反应,而化合反应为非氧化还原反应 ( )
(5)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物一定不同 ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)✕
2.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
答案 D A项中转移电子数目错误,应为e-;B项中氧化产物与还原产物均为Cl2,且转移电子数目为5e-;C项中用单线桥表示电子转移时不标“得”或“失”。
3.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应:Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+、Sn2++2Fe3+2Fe2++Sn4+,由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是 ( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Sn2+、Ce3+、Fe2+
C.Ce3+、Fe2+、Sn2+ D.Fe2+、Sn2+、Ce3+
答案 A 根据反应Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+,可以判断出还原性:Fe2+>Ce3+;根据反应Sn2++2Fe3+2Fe2++Sn4+,可以判断出还原性:Sn2+>Fe2+,所以还原性:Sn2+>Fe2+>Ce3+。
4.下列反应中:HCl作还原剂的是 ,HCl作氧化剂的是 ,HCl为还原产物的是 。
①KOH+HClKCl+H2O
②2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
③Cl2+H2OHCl+HClO
④2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
⑤Fe+2HClFeCl2+H2↑
答案 ② ⑤ ③
考点一 氧化还原反应基本概念
题组一 氧化还原反应的概念及判断
1.下列变化需要加入合适的氧化剂才能完成的是 ( )
A.CuO→Cu B.H2SO4→H2
C.Fe→FeCl2 D.HNO3→N2
答案 C 铜元素的化合价降低,则需要加入合适的还原剂来实现,A项错误;氢元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,B项错误;铁元素的化合价升高,需要加入合适的氧化剂才能实现,C项正确;氮元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,D项错误。
2.下列反应属于氧化还原反应的是 ( )
A.H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O
B.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
C.NH3+HClNH4Cl
D.CuO+H2Cu+H2O
答案 D H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O是中和反应,不是氧化还原反应,A不符合题意;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,B不符合题意;NH3+HClNH4Cl中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,C不符合题意;CuO+H2Cu+H2O中氢元素化合价升高,铜元素化合价降低,属于氧化还原反应,D符合题意。
题组二 电子转移的表示方法
3.判断下列反应中电子转移方向、数目表示的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)( )
(2)( )
(3)( )
(4)( )
(5)( )
(6)( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)√ (5)√ (6)✕
名师总结
正确表示电子转移的关键——正确标出元素化合价
基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆:一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;二三铁、二四碳;二三四五氮常见;二四六硫、锰齐(七)全;铜汞二价最常见;单质零价永不变。
一些特殊物质中元素的化合价:
Mn+2(OH)2
Mn+4O(OH)2
Fe+3PO4
LiFe+2PO4
K2Fe+6O4
CuFe+2S2-2
Cu+1Cl
Cu2+2(OH)2Cl2
Cu+1H-1
As+32S3
H3As+3O3
Cl+4O2
N2+1O
N-22H4
N+42O4
LiN-3H2
AlN-3
KC+2N-3
H2C2+3 O4
Na2S2+2 O3
NaB+3H4-1
K2Cr2+6 O7
K2Cr+6O4
—
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,则下列反应不能发生的是 ( )
A.2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+
B.I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI
C.H2O2+H2SO4SO2↑+O2↑+2H2O
D.2Fe3++2I-2Fe2++I2
答案 C 根据氧化还原反应的规律可知,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。强氧化剂与强还原剂发生反应产生具有弱氧化性和弱还原性的物质。若A反应可以发生,则还原性:SO2>Fe2+,正确;若B反应可以发生,则还原性:SO2>I-,正确;若C反应可以发生,则还原性:H2O2>SO2,错误;若D反应可以发生,则还原性:I->Fe2+,正确。
2.[2021年1月“八省(市)联考”河北卷]乙醚是常用的有机试剂,久置容易产生过氧化物,带来安全隐患。以下不可用来定性检出过氧化物的试剂是 ( )
A.K3[Fe(CN)6]溶液
B.弱酸性淀粉KI溶液
C.Na2Cr2O7和稀H2SO4溶液
D.(NH4)2Fe(SO4)2的稀H2SO4溶液和KSCN溶液
答案 A 乙醚久置容易产生过氧化物(过氧乙醚)。K3[Fe(CN)6]溶液与过氧化物(过氧乙醚)不反应,K3[Fe(CN)6]溶液不能用来定性检查过氧乙醚,故A符合题意;弱酸性淀粉KI溶液与过氧乙醚发生反应,生成碘单质,碘能使淀粉变蓝,故B不符合题意;硫酸酸化的Na2Cr2O7有强的氧化性,可以与过氧乙醚发生氧化还原反应生成氧气,Na2Cr2O7被还原为Cr3+,溶液变为绿色,故C不符合题意;过氧乙醚能与(NH4)2Fe(SO4)2反应,Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN反应显红色,故D不符合题意。
3.已知在碱性溶液中可发生如下反应:2R(OH)3+3ClO-+4OH-2RO4n-+3Cl-+5H2O。则RO4n-中R的化合价是 ( )
A.+3 B.+4 C.+5 D.+6
答案 D 该氧化还原反应中,Cl元素由+1价降至-1价,设RO4n-中R元素为x价,R(OH)3中R元素为+3价,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,有2×[x-(+3)]=3×[+1-(-1)],解得x=+6。
4.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①GQ+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOHG+Q+H2O
④Z+NaOHQ+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由高到低的顺序是 ( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
答案 C 由①得出Q中Cl元素化合价高于G;由②得出X中Cl元素化合价高于Q;由③得出Y中Cl元素化合价介于G、Q之间;由④得出Z中Cl元素化合价介于Q、X之间,故选C。
名师总结
“三步”搞定氧化还原反应概念题
第一步:依据题意分析概念
“失升氧,得降还;剂性一致,其他相反”。“剂性一致”即氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,生成还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物。
第二步:依据规律判断反应的合理性
氧化还原反应遵循:强弱规律、优先规律、价态规律、守恒规律等,“高价氧化低价还,中间价态两俱全”。
第三步:利用得失电子守恒进行定量判断
有关氧化还原反应的定量问题,利用得失电子守恒可以简化计算过程。对于生疏的或多步氧化还原反应,可直接找出起始的氧化剂、还原剂和最终的还原产物、氧化产物,利用原子守恒和得失电子守恒,建立已知量与未知量的关系,快速列式求解。
5.(不定项)(2020山东滕州月考)铅位于第ⅣA族,PbO偏碱性,易溶于硝酸,PbO2偏酸性,难溶于硝酸。已知:PbS与稀HNO3发生反应Ⅰ:3PbS+8HNO3(稀) 3Pb(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O;PbS与浓HNO3发生反应Ⅱ:PbS+8HNO3(浓) PbSO4+8NO2↑+4H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列推断正确的是 ( )
A.Pb3O4与HNO3溶液发生反应:Pb3O4+4H+ PbO2+2Pb2++2H2O
B.由反应Ⅰ、Ⅱ可知,氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀)>PbO2
C.反应Ⅰ若生成4.48 L NO,转移的电子数为0.6NA
D.S可以与浓硝酸反应:S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O
答案 AD Pb3O4中含有二价铅和四价铅,PbO偏碱性,易溶于硝酸,PbO2偏酸性,难溶于硝酸,则Pb3O4与硝酸反应生成Pb(NO3)2和PbO2,发生反应的离子方程式:Pb3O4+4H+ PbO2+2Pb2++2H2O,故A正确;根据题意可知,硝酸不能把二价铅氧化为四价铅,说明硝酸的氧化性小于PbO2,故B错误;没有说明是否是标准状况,无法计算气体的物质的量,因而不能计算生成4.48 L NO转移的电子数,故C错误;浓硝酸具有强氧化性,能把S氧化为硫酸,则S与浓硝酸的反应为S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O,故D正确。
1.(2020浙江7月选考,10,2分)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
答案 B ,根据化合价变化分析可得:MnO2为氧化剂,对应的MnCl2为还原产物,HCl为还原剂,对应的Cl2为氧化产物,故n(Cl2)∶n(MnCl2)=1∶1,B正确。
2.(2020山东,2,2分)下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
答案 B A项,谷物发酵酿造食醋过程中存在淀粉的水解和葡萄糖的氧化,涉及氧化还原反应,错误;B项,小苏打用作食品膨松剂是利用了小苏打受热易分解的性质,不涉及氧化还原反应,正确;C项,含氯消毒剂具有氧化性,利用其消毒时发生氧化还原反应,错误;D项,NO2参与酸雨形成时转化为HNO3,氮元素的化合价升高,发生了氧化还原反应,错误。
3.(2019北京理综,10,6分)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是 ( )
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
答案 B A项,用Fe粉除去FeCl2溶液中的Fe3+时,发生了氧化还原反应;C项,除去Cl2中的HCl杂质一般用饱和食盐水,用水除会损失部分Cl2,同时Cl2与H2O的反应是氧化还原反应;D项,NO2和H2O的反应属于氧化还原反应。
4.(2019浙江4月选考,6,2分)反应8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为 ( )
A.2∶3 B.8∶3 C.6∶3 D.3∶2
答案 A 分析题给反应,当有3molCl2被还原时,参加反应的8molNH3中只有2mol被氧化为N2,6molNH3转化为NH4Cl时化合价没有变化,则被氧化的NH3为2mol,A项正确。
5.(2018北京理综,9,6分)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是 ( )
A
B
C
D
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl浊液中
热铜丝插入稀硝酸中
现象
产生白色沉淀,随后变为红褐色
溶液变红,随后迅速褪色
沉淀由白色逐渐变为黑色
产生无色气体,随后变为红棕色
答案 C A项,白色沉淀为Fe(OH)2,在空气中被氧化为Fe(OH)3;B项,氯水中有次氯酸,具有强氧化性,使红色褪去;C项,沉淀由白色变为黑色是因为Ag2S比AgCl更难溶,AgCl发生复分解反应转化为Ag2S,不涉及氧化还原反应;D项,Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2和NO,NO在空气中被氧化生成红棕色的NO2。
一、单项选择题
1.下列变化过程中,加入氧化剂才能实现的是 ( )
A.Cl2→Cl- B.I-→I2
C.SO2→SO32- D.CuO→Cu
答案 B
2.四种基本反应类型中,一定是氧化还原反应的是 ( )
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
答案 C 有的化合反应不是氧化还原反应,如二氧化碳和水生成碳酸的反应,故A错误;有的分解反应不是氧化还原反应,如碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水的反应,故B错误;置换反应有单质参与,元素的化合价一定发生变化,属于氧化还原反应,故C正确;复分解反应一定不是氧化还原反应,因为复分解反应中没有元素化合价发生变化,故D错误。
3.下列变化中,气体被还原的是 ( )
A.水蒸气使CuSO4固体变蓝
B.氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄
C.H2使灼热CuO固体变红
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
答案 B 水蒸气使CuSO4固体变蓝,发生了反应:CuSO4+5H2O CuSO4·5H2O,但不是氧化还原反应,故A不符合题意;氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄,发生了反应:Cl2+2FeCl2 2FeCl3,Cl2中Cl从0价降低到-1价,Cl2被还原,故B符合题意;H2使灼热CuO固体变红,发生了反应:H2+CuO Cu+H2O,H2中H从0价升高到+1价,H2被氧化,故C不符合题意;氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,发生了反应:AlCl3+3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4Cl,但不是氧化还原反应,故D不符合题意。
4.(2020湖南永州模拟)下列常用的消毒剂中,消毒原理与氧化还原反应无关的是 ( )
选项
A
B
C
D
消毒剂
双氧水
臭氧
医用酒精
“84”消毒液
答案 C 双氧水、臭氧、“84”消毒液均具有强氧化性,氧化病毒和细菌,达到消毒、杀菌的目的;酒精消毒的原理是使蛋白质变性。
5.(2020广东中山模拟)含氟的卤素互化物通常用作氟化剂,使金属氧化物转化为氟化物,如2Co3O4+6ClF3 6CoF3+3Cl2+4X。下列有关该反应的说法中正确的是 ( )
A.X与O3互为同位素
B.ClF3中氯元素为+4价
C.Co3O4在反应中做氧化剂
D.1 mol Co3O4参加反应转移9 mol电子
答案 D 根据质量守恒定律可知,X为O2,其与O3互为同素异形体,A错误。ClF3中F元素非金属性大于Cl元素,氟元素为-1价,则氯元素为+3价,B错误。Co3O4中Co元素的化合价由+83升高到+3,被氧化,O元素的化合价由-2升高到0,被氧化,则Co3O4做还原剂,C错误。Co3O4中O元素的化合价由-2升高到0,Co元素的化合价由+83升高到+3,1 mol Co3O4参加反应转移电子的物质的量为[2×4+3×(3-83)]mol=9 mol,D正确。
6.黑火药是我国古代四大发明之一,其爆炸时发生反应的化学方程式为S+2KNO3+3C K2S+N2↑+3CO2↑。有关该反应的说法不正确的是 ( )
A.KNO3做氧化剂
B.反应过程中转移了12 mol e-
C.S发生了还原反应
D.C表现出还原性
答案 B 题给反应中N元素和S元素化合价降低,得电子被还原,S和KNO3为氧化剂,A正确;C是还原剂,化合价从0价升高为+4价,共转移12e-,而不是12 mol e-,B错误;S发生了还原反应,C正确;C元素化合价升高,失电子被氧化,C为还原剂,C表现出还原性,D正确。
7.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,关于此反应的说法正确的是 ( )
A.KClO3中的Cl化合价降低,失电子
B.反应中H2SO4体现了酸性和强氧化性
C.反应中H2C2O4被氧化
D.产物中Cl与C化合价相同,因而氧化性一样强
答案 C A项,由题给化学方程式可知:KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,化合价降低,得到电子,错误;B项,反应中S的化合价没有变化,不表现氧化性,错误;C项,H2C2O4中C元素从+3价变为+4价,化合价升高,失去电子,被氧化,正确;D项,不同元素的化合价相同,其氧化性却不同,ClO2具有强氧化性,CO2具有弱氧化性,错误。
8.(2020山西太原质检)下列应用不涉及物质氧化性或还原性的是 ( )
A.用葡萄糖制镜或保温瓶胆
B.用漂白液杀菌、消毒
C.用Na2SiO3溶液制备木材防火剂
D.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
答案 C 葡萄糖与银氨溶液发生氧化还原反应,生成银单质,葡萄糖做还原剂被氧化,故A不符合题意;用漂白液杀菌、消毒利用了NaClO的强氧化性,故B不符合题意;用Na2SiO3溶液制备木材防火剂不发生氧化还原反应,与物质的氧化性或还原性无关,故C符合题意;高锰酸钾可氧化具有催熟作用的乙烯,从而达到保鲜水果的目的,故D不符合题意。
9.(2020河北唐山质检)在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应,生成一种棕黄色气体X。则X为 ( )
A.Cl2 B.Cl2O
C.ClO2 D.Cl2O5
答案 C Na2SO3被氧化为Na2SO4,S元素化合价由+4价升高到+6价;NaClO3中Cl元素的化合价降低,设Cl元素在还原产物中的化合价为x,根据得失电子守恒有1×[(+6)-(+4)]=2×(+5-x),解得x=+4,故棕黄色气体X的化学式为ClO2。
10.(2020山东威海质检)FeCl3溶液吸收H2S的原理为2Fe3++H2S 2Fe2++2H++S↓。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.H2S做氧化剂
B.还原性:H2S>Fe2+
C.Fe3+发生氧化反应
D.每消耗1 mol H2S转移4NA个电子
答案 B H2S→S,硫元素化合价升高,发生氧化反应,H2S做还原剂,A错误;H2S做还原剂,Fe2+为还原产物,还原性:H2S>Fe2+,B正确;Fe3+→Fe2+,Fe元素化合价降低,Fe3+发生还原反应,C错误;根据得失电子守恒可知,题给反应每消耗1 mol H2S转移2NA个电子,D错误。
11.(2020浙江绍兴模拟)已知二氯化二硫(S2Cl2)的结构式为Cl—S—S—Cl,它易与水反应:2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓。对该反应的说法不正确的是 ( )
A.S2Cl2既做氧化剂又做还原剂
B.H2O做氧化剂
C.每生成1 mol SO2转移3 mol电子
D.氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶3
答案 B Cl的非金属性比S的强,故S2Cl2中S、Cl的化合价分别为+1、-1,则在反应中只有S的化合价发生变化,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶3,A项正确、B项错误、D项正确;SO2中S的化合价为+4,故每生成1 mol SO2转移3 mol电子,C项正确。
12.(2020辽宁本溪模拟)水是一种重要的资源,它同时在化学反应中担任着重要的角色,既可作为反应物又可作为生成物,下图中和水相连的物质都能和水发生反应,则有关说法正确的是 ( )
A.上述反应中属于氧化还原反应的有①②④⑥⑦⑧
B.①和⑦中都有氧气生成,且生成1 mol O2转移的电子数相同
C.①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂
D.⑦中水做氧化剂,②中水做还原剂
答案 C H2O与Na2O、SO3、Mg3N2的反应不属于氧化还原反应,其余反应均属于氧化还原反应,A错误;①中2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,生成1 mol O2转移2 mol e-,⑦中2F2+2H2O 4HF+O2,生成1 mol O2转移4 mol e-,B错误;①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂,C正确;⑦中水做还原剂,②中水做氧化剂,D错误。
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
13.(2020福建泉州模拟)已知2Fe3++2I- I2+2Fe2+、2Fe2++Br2 2Br-+2Fe3+。现向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加少量的KSCN溶液,结果溶液变为红色,则下列叙述中正确的是 ( )
①氧化性:Br2>Fe3+>I2
②原溶液中Br-一定被氧化
③通入氯气后,原溶液中的Fe2+一定被氧化
④不能确定通入氯气后的溶液中是否还存在Fe2+
⑤若取少量所得溶液,加入CCl4后静置,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③④ B.①③④⑤
C.②④⑤ D.①②③④⑤
答案 B 由已知的两个化学方程式及同一个反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,氧化性:Fe3+>I2、Br2>Fe3+,故①正确;向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色说明溶液中含有Fe3+,还原性:I->Fe2+>Br-,氯气的量不确定,则Br-不一定被氧化,②错误、③正确;由上述分析可知溶液中存在Fe3+,但不能确定是否所有的Fe2+均被氧化为Fe3+,④正确;上层溶液中若含Br-,则产生淡黄色沉淀,只产生白色沉淀,则说明溶液中只含Cl-,即溶液中的Fe2+、Br-均被完全氧化,⑤正确。
14.将一定量的氯气通入30 mL浓度为10 mol·L-1的氢氧化钠浓溶液中,加热少许时间后溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。下列判断正确的是 ( )
A.与NaOH反应的氯气一定为0.3 mol
B.n(Na+)∶n(Cl-)可能为7∶3
C.n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为11∶2∶1
D.若反应中转移的电子为n mol,则0.1512,故B错误;设n(NaCl)=11 mol,n(NaClO)=2 mol,n(NaClO3)=1 mol,生成NaClO、NaClO3失去的电子为2 mol×1+1 mol×5=7 mol,生成NaCl获得的电子为11 mol×1=11 mol,得失电子不相等,故C错误;由3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O、Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O可知,氧化产物只有NaClO3时,转移电子最多,为0.3 mol×56×1=0.25 mol,氧化产物只有NaClO时,转移电子数最少,为0.3 mol×12×1=0.15 mol,0.15
溶液1
溶液2
甲
含Fe3+、Fe2+
含SO42-
乙
含Fe3+,无Fe2+
含SO42-
丙
含Fe3+,无Fe2+
含Fe2+
A.只有甲 B.甲、乙
C.甲、丙 D.甲、乙、丙
答案 C 本实验利用“还原剂的还原性大于还原产物”“强还原性物质制弱还原性物质”的原理来验证还原性的强弱顺序。向FeCl2溶液中通入Cl2,得到溶液1,再向溶液1中通入SO2,得到溶液2。甲实验溶液1中含有Fe3+、Fe2+,说明发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,且Cl2反应完全,可证明还原性:Fe2+>Cl-;溶液2中含有SO42-,则说明发生反应:2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++SO42-+4H+,可证明还原性:SO2>Fe2+,故甲实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。乙实验溶液1中含有Fe3+,无Fe2+剩余,则还原性:Fe2+>Cl-,但Cl2可能过量,再通入SO2,可能发生的反应是Cl2+SO2+2H2O 2Cl-+SO42-+4H+,不能够比较SO2与Fe2+的还原性强弱,故乙实验结论不能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。丙实验溶液1中含有Fe3+,没有Fe2+,通入SO2后溶液中又含有Fe2+,说明SO2将Fe3+还原得到Fe2+,证明还原性:SO2>Fe2+,故丙实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。
16.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2)催化氧化反应的离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4SO42-+4H+。实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂
B.反应Ⅱ中Fe3+做氧化剂,FeS2被还原
C.反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,Fe(NO)2+做氧化剂
D.反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,该反应是非氧化还原反应
答案 AD 由题图可知,反应Ⅰ中,O2将Fe(NO)2+氧化为Fe3+,并释放出NO;反应Ⅱ中Fe3+将FeS2氧化成SO42-,生成的Fe2+在反应Ⅲ中又与NO结合成Fe(NO)2+进入下一个过程。总反应为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4SO42-+4H+,NO的量不变。由上述分析可知,NO在反应前后没有发生量的变化,性质也没有发生变化,所以在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂,故A正确;反应Ⅱ中硫元素的化合价升高,铁元素的化合价降低,Fe3+做氧化剂,FeS2被氧化,故B错误;反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,铁元素的化合价由+2价升高到+3价,Fe(NO)2+做还原剂,故C错误;反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,所含元素的化合价没有发生变化,该反应是非氧化还原反应,故D正确。
17.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应:10NaN3+2KNO3 K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75 mol,则下列判断正确的是 ( )
A.生成4.48 L N2(标准状况)
B.有0.25 mol KNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为1.25 mol
D.被氧化的N原子的物质的量为3.75 mol
答案 CD 反应中NaN3中N元素化合价升高,被氧化,KNO3中N元素化合价降低,被还原,根据化学方程式可知,每当生成16 mol N2,氧化产物比还原产物多14 mol,转移电子的物质的量为10 mol,被氧化的N原子的物质的量为30 mol,有2 mol KNO3被还原,现氧化产物比还原产物多1.75 mol,则生成2 mol N2,在标准状况下的体积为44.8 L,有0.25 mol KNO3被还原,转移电子的物质的量为1.25 mol,被氧化的N原子的物质的量为3.75 mol。根据上述分析可知,CD正确。
第3讲 氧化还原反应
考试要点
核心素养
1.了解氧化还原反应的本质。
2.了解常见的氧化还原反应。
3.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
1.证据推理与模型认知:建立氧化还原的观点,掌握氧化还原反应的规律,结合常见的氧化还原反应理解有关规律;利用氧化还原的观点通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的特征和实质,建立氧化还原反应计算、配平的思维模型。
2.科学探究与创新意识:认识科学探究是进行科学解释和发现。创造和应用的科学实践活动;能从氧化还原反应的角度,设计探究方案,进行实验探究,加深对物质氧化性、还原性的理解。
第1课时 氧化还原反应概念、规律及应用
一、氧化还原反应基本概念
1.本质和特征
2.相关概念及其关系
[简记] “失升氧,得降还,若说剂,正相反”。
例如:反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中氧化剂是MnO2,还原剂是HCl,氧化产物是Cl2,生成1molCl2时转移电子数目为⑦ 1.204×1024 。
思考 a.有单质参与的化合反应、有单质生成的分解反应⑧ 一定 (填“一定”或“不一定”,下同)是氧化还原反应。
b.有单质参加或生成的化学反应,⑨ 不一定 是氧化还原反应,如3O22O3。
c.元素由化合态变为游离态时,该元素⑩ 不一定 被还原。如:Cu2+→Cu时,铜元素被还原,Cl-→Cl2时,氯元素被氧化。
d.所有的置换反应都 是 (填“是”或“不是”,下同)氧化还原反应;所有的复分解反应都 不是 氧化还原反应。
3.氧化性和还原性
(1)氧化性是指物质 得电子 的性质(或能力);还原性是指物质 失电子 的性质(或能力)。
(2)元素价态与氧化性、还原性的关系
最高价态——只有 氧化性 ,如Fe3+、H2SO4、KMnO4等;最低价态——只有 还原性 ,如金属单质、Cl-、S2-等;中间价态——既有 氧化性 ,又有 还原性 ,如Fe2+、S、Cl2等。
4.氧化还原反应中电子转移的表示方法
(1)双线桥法
如Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头指向反应前、后有元素化合价变化的 同种 (填“同种”或“不同种”)元素的原子,且需注明“得(到)”或“失(去)”。
b.箭头的方向 不代表 (填“代表”或“不代表”)电子转移的方向,仅表示电子转移前后的变化。
c.失去电子的总数 等于 (填“等于”或“不一定等于”)得到电子的总数。
(2)单线桥法
请标出Cu与稀硝酸反应中电子转移的方向和数目:
思考 a.箭头从 失 (填“得”或“失”,下同)电子元素的原子指向 得 电子元素的原子。
b. 不标 (填“不标”或“只标”,下同)“得到”或“失去”, 只标 电子转移的总数。
c.线桥只出现在 反应物 (填“反应物”或“生成物”)中。
5.氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
包括某些活泼的非金属单质、含有高价态元素的化合物、某些氧化物和过氧化物等。如:
特别提醒 a.O2、O3在水溶液中的还原产物,酸性条件下是H2O,中性、碱性条件下是OH-;而当还原产物为固态时是O2-或O22-。
b.浓硝酸的还原产物是NO2,稀HNO3的还原产物是NO。
(2)常见的还原剂
包括活泼的金属单质、某些活泼的非金属单质、元素处于低价态时的物质(化合物、低价金属阳离子、非金属阴离子、氢化物等)。如:
(3)既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或微粒
二、氧化还原反应的规律及应用
(一)强弱规律
1.氧化性、还原性的判断
氧化性、还原性的强弱取决于得、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+,但根据金属活动性顺序,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
2.氧化性、还原性强弱的比较方法
(1)根据化学方程式判断
氧化剂(氧化性)+还原剂(还原性) 还原产物+氧化产物
氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。
(2)根据反应条件和产物价态高低进行判断
a.与同一物质反应,一般越易进行,则其氧化性或还原性就 越强 。如Na与冷水剧烈反应,Mg与热水反应,Al与水加热反应也不明显,所以还原性:Na>Mg>Al;非金属单质F2、Cl2、Br2、I2与H2反应,F2与H2暗处剧烈反应并爆炸,Cl2与H2光照剧烈反应并爆炸,Br2与H2加热到500℃才能发生反应,I2与H2在不断加热的条件下才缓慢发生反应,且为可逆反应,故氧化性:F2>Cl2>Br2>I2。
b.当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态相同,可根据反应条件的高低进行判断:一般反应条件越低,氧化剂的氧化性 越强 ,如:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,由上述反应条件的不同,可判断氧化性:KMnO4>MnO2。
c.当不同氧化剂作用于同一还原剂时,如果氧化产物价态不相同,可根据氧化产物的价态高低进行判断:氧化产物的价态越高,则氧化剂的氧化性 越强 ,如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,则氧化性:Cl2>S。
3.应用
(1)判断物质氧化性、还原性强弱。
(2)判断离子发生氧化还原反应的顺序。
(3)判断元素金属性、非金属性强弱。
(4)判断电化学中阴、阳离子的放电顺序。
(二)优先规律:一种氧化剂(还原剂)同时和几种还原剂(氧化剂)相遇时,还原性(氧化性)较强的物质先反应。此规律用于解决反应的顺序问题。
(三)价态规律:有多种价态的元素,处于最高价态时只具有 氧化性 (如H2SO4中的S元素),处于最低价态时只具有 还原性 (如H2S中的S元素),处于中间价态时既有氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)。价态规律可应用于判断物质的氧化性、还原性。
1.归中反应:含不同价态的同种元素的物质间发生氧化还原反应时,该元素价态的变化一定遵循“高价+低价 中间价”,而不会出现 交叉 现象。简记为“两相靠,不相交”。同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化合价只接近而不交叉,最多达到 同种 价态。如:H2S+H2SO4(浓)S↓+SO2↑+2H2O(H2S-2→S0,H2S+6O4→S+4O2)、5Cl-+ClO3-+6H+3Cl2↑+3H2O。
2.歧化反应:“中间价 高价+低价”。
具有多种价态的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可发生歧化反应,如:Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O。
(四)守恒规律
化合价 升高总数 与 降低总数 相等,实质是反应中 失电子总数与得电子总数 相等。该规律可应用于氧化还原反应方程式的配平及相关计算等。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)金属阳离子一定只具有氧化性 ( )
(2)氧化还原反应中有一种元素被氧化时,一定有另一种元素被还原 ( )
(3)有单质参加或有单质生成的化学反应一定是氧化还原反应 ( )
(4)分解反应一定是氧化还原反应,而化合反应为非氧化还原反应 ( )
(5)在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂,氧化产物和还原产物一定不同 ( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)✕ (5)✕
2.下列化学反应中电子转移方向、数目表示正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
答案 D A项中转移电子数目错误,应为e-;B项中氧化产物与还原产物均为Cl2,且转移电子数目为5e-;C项中用单线桥表示电子转移时不标“得”或“失”。
3.已知常温下在溶液中可发生如下两个离子反应:Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+、Sn2++2Fe3+2Fe2++Sn4+,由此可以确定Fe2+、Ce3+、Sn2+三种离子的还原性由强到弱的顺序是 ( )
A.Sn2+、Fe2+、Ce3+ B.Sn2+、Ce3+、Fe2+
C.Ce3+、Fe2+、Sn2+ D.Fe2+、Sn2+、Ce3+
答案 A 根据反应Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+,可以判断出还原性:Fe2+>Ce3+;根据反应Sn2++2Fe3+2Fe2++Sn4+,可以判断出还原性:Sn2+>Fe2+,所以还原性:Sn2+>Fe2+>Ce3+。
4.下列反应中:HCl作还原剂的是 ,HCl作氧化剂的是 ,HCl为还原产物的是 。
①KOH+HClKCl+H2O
②2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
③Cl2+H2OHCl+HClO
④2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
⑤Fe+2HClFeCl2+H2↑
答案 ② ⑤ ③
考点一 氧化还原反应基本概念
题组一 氧化还原反应的概念及判断
1.下列变化需要加入合适的氧化剂才能完成的是 ( )
A.CuO→Cu B.H2SO4→H2
C.Fe→FeCl2 D.HNO3→N2
答案 C 铜元素的化合价降低,则需要加入合适的还原剂来实现,A项错误;氢元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,B项错误;铁元素的化合价升高,需要加入合适的氧化剂才能实现,C项正确;氮元素的化合价降低,需要加入合适的还原剂来实现,D项错误。
2.下列反应属于氧化还原反应的是 ( )
A.H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O
B.2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
C.NH3+HClNH4Cl
D.CuO+H2Cu+H2O
答案 D H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O是中和反应,不是氧化还原反应,A不符合题意;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,B不符合题意;NH3+HClNH4Cl中没有元素的化合价发生变化,不是氧化还原反应,C不符合题意;CuO+H2Cu+H2O中氢元素化合价升高,铜元素化合价降低,属于氧化还原反应,D符合题意。
题组二 电子转移的表示方法
3.判断下列反应中电子转移方向、数目表示的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。
(1)( )
(2)( )
(3)( )
(4)( )
(5)( )
(6)( )
答案 (1)✕ (2)✕ (3)✕ (4)√ (5)√ (6)✕
名师总结
正确表示电子转移的关键——正确标出元素化合价
基本方法是先标出熟悉元素的化合价,再根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零的原则求解其他元素的化合价。常见元素的化合价可以借助化合价口诀来记忆:一价氢、氯、钾、钠、银;二价氧、钙、钡、镁、锌;三铝、四硅、五价磷;二三铁、二四碳;二三四五氮常见;二四六硫、锰齐(七)全;铜汞二价最常见;单质零价永不变。
一些特殊物质中元素的化合价:
Mn+2(OH)2
Mn+4O(OH)2
Fe+3PO4
LiFe+2PO4
K2Fe+6O4
CuFe+2S2-2
Cu+1Cl
Cu2+2(OH)2Cl2
Cu+1H-1
As+32S3
H3As+3O3
Cl+4O2
N2+1O
N-22H4
N+42O4
LiN-3H2
AlN-3
KC+2N-3
H2C2+3 O4
Na2S2+2 O3
NaB+3H4-1
K2Cr2+6 O7
K2Cr+6O4
—
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.已知I-、Fe2+、SO2、Cl-、H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为SO2>I->H2O2>Fe2+>Cl-,则下列反应不能发生的是 ( )
A.2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+
B.I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI
C.H2O2+H2SO4SO2↑+O2↑+2H2O
D.2Fe3++2I-2Fe2++I2
答案 C 根据氧化还原反应的规律可知,氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。强氧化剂与强还原剂发生反应产生具有弱氧化性和弱还原性的物质。若A反应可以发生,则还原性:SO2>Fe2+,正确;若B反应可以发生,则还原性:SO2>I-,正确;若C反应可以发生,则还原性:H2O2>SO2,错误;若D反应可以发生,则还原性:I->Fe2+,正确。
2.[2021年1月“八省(市)联考”河北卷]乙醚是常用的有机试剂,久置容易产生过氧化物,带来安全隐患。以下不可用来定性检出过氧化物的试剂是 ( )
A.K3[Fe(CN)6]溶液
B.弱酸性淀粉KI溶液
C.Na2Cr2O7和稀H2SO4溶液
D.(NH4)2Fe(SO4)2的稀H2SO4溶液和KSCN溶液
答案 A 乙醚久置容易产生过氧化物(过氧乙醚)。K3[Fe(CN)6]溶液与过氧化物(过氧乙醚)不反应,K3[Fe(CN)6]溶液不能用来定性检查过氧乙醚,故A符合题意;弱酸性淀粉KI溶液与过氧乙醚发生反应,生成碘单质,碘能使淀粉变蓝,故B不符合题意;硫酸酸化的Na2Cr2O7有强的氧化性,可以与过氧乙醚发生氧化还原反应生成氧气,Na2Cr2O7被还原为Cr3+,溶液变为绿色,故C不符合题意;过氧乙醚能与(NH4)2Fe(SO4)2反应,Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN反应显红色,故D不符合题意。
3.已知在碱性溶液中可发生如下反应:2R(OH)3+3ClO-+4OH-2RO4n-+3Cl-+5H2O。则RO4n-中R的化合价是 ( )
A.+3 B.+4 C.+5 D.+6
答案 D 该氧化还原反应中,Cl元素由+1价降至-1价,设RO4n-中R元素为x价,R(OH)3中R元素为+3价,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,有2×[x-(+3)]=3×[+1-(-1)],解得x=+6。
4.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①GQ+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOHG+Q+H2O
④Z+NaOHQ+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由高到低的顺序是 ( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
答案 C 由①得出Q中Cl元素化合价高于G;由②得出X中Cl元素化合价高于Q;由③得出Y中Cl元素化合价介于G、Q之间;由④得出Z中Cl元素化合价介于Q、X之间,故选C。
名师总结
“三步”搞定氧化还原反应概念题
第一步:依据题意分析概念
“失升氧,得降还;剂性一致,其他相反”。“剂性一致”即氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,生成还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物。
第二步:依据规律判断反应的合理性
氧化还原反应遵循:强弱规律、优先规律、价态规律、守恒规律等,“高价氧化低价还,中间价态两俱全”。
第三步:利用得失电子守恒进行定量判断
有关氧化还原反应的定量问题,利用得失电子守恒可以简化计算过程。对于生疏的或多步氧化还原反应,可直接找出起始的氧化剂、还原剂和最终的还原产物、氧化产物,利用原子守恒和得失电子守恒,建立已知量与未知量的关系,快速列式求解。
5.(不定项)(2020山东滕州月考)铅位于第ⅣA族,PbO偏碱性,易溶于硝酸,PbO2偏酸性,难溶于硝酸。已知:PbS与稀HNO3发生反应Ⅰ:3PbS+8HNO3(稀) 3Pb(NO3)2+3S↓+2NO↑+4H2O;PbS与浓HNO3发生反应Ⅱ:PbS+8HNO3(浓) PbSO4+8NO2↑+4H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列推断正确的是 ( )
A.Pb3O4与HNO3溶液发生反应:Pb3O4+4H+ PbO2+2Pb2++2H2O
B.由反应Ⅰ、Ⅱ可知,氧化性:HNO3(浓)>HNO3(稀)>PbO2
C.反应Ⅰ若生成4.48 L NO,转移的电子数为0.6NA
D.S可以与浓硝酸反应:S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O
答案 AD Pb3O4中含有二价铅和四价铅,PbO偏碱性,易溶于硝酸,PbO2偏酸性,难溶于硝酸,则Pb3O4与硝酸反应生成Pb(NO3)2和PbO2,发生反应的离子方程式:Pb3O4+4H+ PbO2+2Pb2++2H2O,故A正确;根据题意可知,硝酸不能把二价铅氧化为四价铅,说明硝酸的氧化性小于PbO2,故B错误;没有说明是否是标准状况,无法计算气体的物质的量,因而不能计算生成4.48 L NO转移的电子数,故C错误;浓硝酸具有强氧化性,能把S氧化为硫酸,则S与浓硝酸的反应为S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2↑+2H2O,故D正确。
1.(2020浙江7月选考,10,2分)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化产物与还原产物的物质的量之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
答案 B ,根据化合价变化分析可得:MnO2为氧化剂,对应的MnCl2为还原产物,HCl为还原剂,对应的Cl2为氧化产物,故n(Cl2)∶n(MnCl2)=1∶1,B正确。
2.(2020山东,2,2分)下列叙述不涉及氧化还原反应的是 ( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
答案 B A项,谷物发酵酿造食醋过程中存在淀粉的水解和葡萄糖的氧化,涉及氧化还原反应,错误;B项,小苏打用作食品膨松剂是利用了小苏打受热易分解的性质,不涉及氧化还原反应,正确;C项,含氯消毒剂具有氧化性,利用其消毒时发生氧化还原反应,错误;D项,NO2参与酸雨形成时转化为HNO3,氮元素的化合价升高,发生了氧化还原反应,错误。
3.(2019北京理综,10,6分)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是 ( )
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
答案 B A项,用Fe粉除去FeCl2溶液中的Fe3+时,发生了氧化还原反应;C项,除去Cl2中的HCl杂质一般用饱和食盐水,用水除会损失部分Cl2,同时Cl2与H2O的反应是氧化还原反应;D项,NO2和H2O的反应属于氧化还原反应。
4.(2019浙江4月选考,6,2分)反应8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的物质的量之比为 ( )
A.2∶3 B.8∶3 C.6∶3 D.3∶2
答案 A 分析题给反应,当有3molCl2被还原时,参加反应的8molNH3中只有2mol被氧化为N2,6molNH3转化为NH4Cl时化合价没有变化,则被氧化的NH3为2mol,A项正确。
5.(2018北京理综,9,6分)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是 ( )
A
B
C
D
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl浊液中
热铜丝插入稀硝酸中
现象
产生白色沉淀,随后变为红褐色
溶液变红,随后迅速褪色
沉淀由白色逐渐变为黑色
产生无色气体,随后变为红棕色
答案 C A项,白色沉淀为Fe(OH)2,在空气中被氧化为Fe(OH)3;B项,氯水中有次氯酸,具有强氧化性,使红色褪去;C项,沉淀由白色变为黑色是因为Ag2S比AgCl更难溶,AgCl发生复分解反应转化为Ag2S,不涉及氧化还原反应;D项,Cu与稀HNO3反应生成Cu(NO3)2和NO,NO在空气中被氧化生成红棕色的NO2。
一、单项选择题
1.下列变化过程中,加入氧化剂才能实现的是 ( )
A.Cl2→Cl- B.I-→I2
C.SO2→SO32- D.CuO→Cu
答案 B
2.四种基本反应类型中,一定是氧化还原反应的是 ( )
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
答案 C 有的化合反应不是氧化还原反应,如二氧化碳和水生成碳酸的反应,故A错误;有的分解反应不是氧化还原反应,如碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水的反应,故B错误;置换反应有单质参与,元素的化合价一定发生变化,属于氧化还原反应,故C正确;复分解反应一定不是氧化还原反应,因为复分解反应中没有元素化合价发生变化,故D错误。
3.下列变化中,气体被还原的是 ( )
A.水蒸气使CuSO4固体变蓝
B.氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄
C.H2使灼热CuO固体变红
D.氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀
答案 B 水蒸气使CuSO4固体变蓝,发生了反应:CuSO4+5H2O CuSO4·5H2O,但不是氧化还原反应,故A不符合题意;氯气使浅绿色FeCl2溶液变黄,发生了反应:Cl2+2FeCl2 2FeCl3,Cl2中Cl从0价降低到-1价,Cl2被还原,故B符合题意;H2使灼热CuO固体变红,发生了反应:H2+CuO Cu+H2O,H2中H从0价升高到+1价,H2被氧化,故C不符合题意;氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀,发生了反应:AlCl3+3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4Cl,但不是氧化还原反应,故D不符合题意。
4.(2020湖南永州模拟)下列常用的消毒剂中,消毒原理与氧化还原反应无关的是 ( )
选项
A
B
C
D
消毒剂
双氧水
臭氧
医用酒精
“84”消毒液
答案 C 双氧水、臭氧、“84”消毒液均具有强氧化性,氧化病毒和细菌,达到消毒、杀菌的目的;酒精消毒的原理是使蛋白质变性。
5.(2020广东中山模拟)含氟的卤素互化物通常用作氟化剂,使金属氧化物转化为氟化物,如2Co3O4+6ClF3 6CoF3+3Cl2+4X。下列有关该反应的说法中正确的是 ( )
A.X与O3互为同位素
B.ClF3中氯元素为+4价
C.Co3O4在反应中做氧化剂
D.1 mol Co3O4参加反应转移9 mol电子
答案 D 根据质量守恒定律可知,X为O2,其与O3互为同素异形体,A错误。ClF3中F元素非金属性大于Cl元素,氟元素为-1价,则氯元素为+3价,B错误。Co3O4中Co元素的化合价由+83升高到+3,被氧化,O元素的化合价由-2升高到0,被氧化,则Co3O4做还原剂,C错误。Co3O4中O元素的化合价由-2升高到0,Co元素的化合价由+83升高到+3,1 mol Co3O4参加反应转移电子的物质的量为[2×4+3×(3-83)]mol=9 mol,D正确。
6.黑火药是我国古代四大发明之一,其爆炸时发生反应的化学方程式为S+2KNO3+3C K2S+N2↑+3CO2↑。有关该反应的说法不正确的是 ( )
A.KNO3做氧化剂
B.反应过程中转移了12 mol e-
C.S发生了还原反应
D.C表现出还原性
答案 B 题给反应中N元素和S元素化合价降低,得电子被还原,S和KNO3为氧化剂,A正确;C是还原剂,化合价从0价升高为+4价,共转移12e-,而不是12 mol e-,B错误;S发生了还原反应,C正确;C元素化合价升高,失电子被氧化,C为还原剂,C表现出还原性,D正确。
7.ClO2是一种高效水处理剂,实验室通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO4 2ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O,关于此反应的说法正确的是 ( )
A.KClO3中的Cl化合价降低,失电子
B.反应中H2SO4体现了酸性和强氧化性
C.反应中H2C2O4被氧化
D.产物中Cl与C化合价相同,因而氧化性一样强
答案 C A项,由题给化学方程式可知:KClO3中Cl元素从+5价变为+4价,化合价降低,得到电子,错误;B项,反应中S的化合价没有变化,不表现氧化性,错误;C项,H2C2O4中C元素从+3价变为+4价,化合价升高,失去电子,被氧化,正确;D项,不同元素的化合价相同,其氧化性却不同,ClO2具有强氧化性,CO2具有弱氧化性,错误。
8.(2020山西太原质检)下列应用不涉及物质氧化性或还原性的是 ( )
A.用葡萄糖制镜或保温瓶胆
B.用漂白液杀菌、消毒
C.用Na2SiO3溶液制备木材防火剂
D.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
答案 C 葡萄糖与银氨溶液发生氧化还原反应,生成银单质,葡萄糖做还原剂被氧化,故A不符合题意;用漂白液杀菌、消毒利用了NaClO的强氧化性,故B不符合题意;用Na2SiO3溶液制备木材防火剂不发生氧化还原反应,与物质的氧化性或还原性无关,故C符合题意;高锰酸钾可氧化具有催熟作用的乙烯,从而达到保鲜水果的目的,故D不符合题意。
9.(2020河北唐山质检)在硫酸溶液中NaClO3和Na2SO3按2∶1的物质的量之比完全反应,生成一种棕黄色气体X。则X为 ( )
A.Cl2 B.Cl2O
C.ClO2 D.Cl2O5
答案 C Na2SO3被氧化为Na2SO4,S元素化合价由+4价升高到+6价;NaClO3中Cl元素的化合价降低,设Cl元素在还原产物中的化合价为x,根据得失电子守恒有1×[(+6)-(+4)]=2×(+5-x),解得x=+4,故棕黄色气体X的化学式为ClO2。
10.(2020山东威海质检)FeCl3溶液吸收H2S的原理为2Fe3++H2S 2Fe2++2H++S↓。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.H2S做氧化剂
B.还原性:H2S>Fe2+
C.Fe3+发生氧化反应
D.每消耗1 mol H2S转移4NA个电子
答案 B H2S→S,硫元素化合价升高,发生氧化反应,H2S做还原剂,A错误;H2S做还原剂,Fe2+为还原产物,还原性:H2S>Fe2+,B正确;Fe3+→Fe2+,Fe元素化合价降低,Fe3+发生还原反应,C错误;根据得失电子守恒可知,题给反应每消耗1 mol H2S转移2NA个电子,D错误。
11.(2020浙江绍兴模拟)已知二氯化二硫(S2Cl2)的结构式为Cl—S—S—Cl,它易与水反应:2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓。对该反应的说法不正确的是 ( )
A.S2Cl2既做氧化剂又做还原剂
B.H2O做氧化剂
C.每生成1 mol SO2转移3 mol电子
D.氧化产物与还原产物物质的量之比为1∶3
答案 B Cl的非金属性比S的强,故S2Cl2中S、Cl的化合价分别为+1、-1,则在反应中只有S的化合价发生变化,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶3,A项正确、B项错误、D项正确;SO2中S的化合价为+4,故每生成1 mol SO2转移3 mol电子,C项正确。
12.(2020辽宁本溪模拟)水是一种重要的资源,它同时在化学反应中担任着重要的角色,既可作为反应物又可作为生成物,下图中和水相连的物质都能和水发生反应,则有关说法正确的是 ( )
A.上述反应中属于氧化还原反应的有①②④⑥⑦⑧
B.①和⑦中都有氧气生成,且生成1 mol O2转移的电子数相同
C.①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂
D.⑦中水做氧化剂,②中水做还原剂
答案 C H2O与Na2O、SO3、Mg3N2的反应不属于氧化还原反应,其余反应均属于氧化还原反应,A错误;①中2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,生成1 mol O2转移2 mol e-,⑦中2F2+2H2O 4HF+O2,生成1 mol O2转移4 mol e-,B错误;①④⑧反应中,水都既不做氧化剂也不做还原剂,C正确;⑦中水做还原剂,②中水做氧化剂,D错误。
二、不定项选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
13.(2020福建泉州模拟)已知2Fe3++2I- I2+2Fe2+、2Fe2++Br2 2Br-+2Fe3+。现向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加少量的KSCN溶液,结果溶液变为红色,则下列叙述中正确的是 ( )
①氧化性:Br2>Fe3+>I2
②原溶液中Br-一定被氧化
③通入氯气后,原溶液中的Fe2+一定被氧化
④不能确定通入氯气后的溶液中是否还存在Fe2+
⑤若取少量所得溶液,加入CCl4后静置,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,只产生白色沉淀,说明原溶液中Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③④ B.①③④⑤
C.②④⑤ D.①②③④⑤
答案 B 由已知的两个化学方程式及同一个反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知,氧化性:Fe3+>I2、Br2>Fe3+,故①正确;向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色说明溶液中含有Fe3+,还原性:I->Fe2+>Br-,氯气的量不确定,则Br-不一定被氧化,②错误、③正确;由上述分析可知溶液中存在Fe3+,但不能确定是否所有的Fe2+均被氧化为Fe3+,④正确;上层溶液中若含Br-,则产生淡黄色沉淀,只产生白色沉淀,则说明溶液中只含Cl-,即溶液中的Fe2+、Br-均被完全氧化,⑤正确。
14.将一定量的氯气通入30 mL浓度为10 mol·L-1的氢氧化钠浓溶液中,加热少许时间后溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。下列判断正确的是 ( )
A.与NaOH反应的氯气一定为0.3 mol
B.n(Na+)∶n(Cl-)可能为7∶3
C.n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为11∶2∶1
D.若反应中转移的电子为n mol,则0.15
溶液1
溶液2
甲
含Fe3+、Fe2+
含SO42-
乙
含Fe3+,无Fe2+
含SO42-
丙
含Fe3+,无Fe2+
含Fe2+
A.只有甲 B.甲、乙
C.甲、丙 D.甲、乙、丙
答案 C 本实验利用“还原剂的还原性大于还原产物”“强还原性物质制弱还原性物质”的原理来验证还原性的强弱顺序。向FeCl2溶液中通入Cl2,得到溶液1,再向溶液1中通入SO2,得到溶液2。甲实验溶液1中含有Fe3+、Fe2+,说明发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,且Cl2反应完全,可证明还原性:Fe2+>Cl-;溶液2中含有SO42-,则说明发生反应:2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++SO42-+4H+,可证明还原性:SO2>Fe2+,故甲实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。乙实验溶液1中含有Fe3+,无Fe2+剩余,则还原性:Fe2+>Cl-,但Cl2可能过量,再通入SO2,可能发生的反应是Cl2+SO2+2H2O 2Cl-+SO42-+4H+,不能够比较SO2与Fe2+的还原性强弱,故乙实验结论不能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。丙实验溶液1中含有Fe3+,没有Fe2+,通入SO2后溶液中又含有Fe2+,说明SO2将Fe3+还原得到Fe2+,证明还原性:SO2>Fe2+,故丙实验结论能证明还原性:SO2>Fe2+>Cl-。
16.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2)催化氧化反应的离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4SO42-+4H+。实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂
B.反应Ⅱ中Fe3+做氧化剂,FeS2被还原
C.反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,Fe(NO)2+做氧化剂
D.反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,该反应是非氧化还原反应
答案 AD 由题图可知,反应Ⅰ中,O2将Fe(NO)2+氧化为Fe3+,并释放出NO;反应Ⅱ中Fe3+将FeS2氧化成SO42-,生成的Fe2+在反应Ⅲ中又与NO结合成Fe(NO)2+进入下一个过程。总反应为2FeS2+7O2+2H2O 2Fe2++4SO42-+4H+,NO的量不变。由上述分析可知,NO在反应前后没有发生量的变化,性质也没有发生变化,所以在酸性条件下,黄铁矿催化氧化中NO做催化剂,故A正确;反应Ⅱ中硫元素的化合价升高,铁元素的化合价降低,Fe3+做氧化剂,FeS2被氧化,故B错误;反应Ⅰ的离子方程式为4Fe(NO)2++O2+4H+ 4Fe3++4NO+2H2O,铁元素的化合价由+2价升高到+3价,Fe(NO)2+做还原剂,故C错误;反应Ⅲ的离子方程式为Fe2++NO Fe(NO)2+,所含元素的化合价没有发生变化,该反应是非氧化还原反应,故D正确。
17.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应:10NaN3+2KNO3 K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75 mol,则下列判断正确的是 ( )
A.生成4.48 L N2(标准状况)
B.有0.25 mol KNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为1.25 mol
D.被氧化的N原子的物质的量为3.75 mol
答案 CD 反应中NaN3中N元素化合价升高,被氧化,KNO3中N元素化合价降低,被还原,根据化学方程式可知,每当生成16 mol N2,氧化产物比还原产物多14 mol,转移电子的物质的量为10 mol,被氧化的N原子的物质的量为30 mol,有2 mol KNO3被还原,现氧化产物比还原产物多1.75 mol,则生成2 mol N2,在标准状况下的体积为44.8 L,有0.25 mol KNO3被还原,转移电子的物质的量为1.25 mol,被氧化的N原子的物质的量为3.75 mol。根据上述分析可知,CD正确。
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