苏教版 (2019)必修 第一册第一单元 氯气及氯的化合物第2课时练习
展开一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.(2021·南通高一检测)我国古代发明的工艺制造中,工作原理涉及氧化还原反应的是( )
【解析】选B。生铁冶炼的反应为Fe2O3 + 3CO eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Fe + 3CO2,铁元素被还原,B项正确。
2.(2021·北京市东城区高一检测)瑞典化学家舍勒在研究软锰矿矿石时,把浓盐酸和软锰矿矿石混合加热,意外得到了氯气,MnO2+4HCl(浓) eq \(=====,\s\up7(△)) MnCl2+Cl2↑+2H2O,关于该反应的叙述正确的是( )
A.MnO2是还原剂
B.HCl具有还原性
C.MnO2被HCl氧化
D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
【解析】选B。MnO2中Mn的化合价由+4价降为+2价,故MnO2是氧化剂,A错误;HCl中Cl的化合价由-1价升为0价,故HCl是还原剂,即HCl具有还原性,B正确;MnO2是氧化剂,HCl是还原剂,则MnO2被HCl还原,C错误;4份HCl在该反应中,有2份HCl体现酸性,另外2份HCl体现还原性,此时需要1份氧化剂MnO2,故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,D错误。
【补偿训练】一定条件下,KClO3与I2发生下列反应:2KClO3+I2===2KIO3+Cl2,下列推断正确的是( )
A.该反应属于复分解反应
B.氧化性:I2>KClO3
C.还原性:KClO3>I2
D.还原剂为I2,氧化剂为KClO3
【解析】选D。该反应属于置换反应,A错误。
2KCl eq \(O,\s\up6(+5)) 3+ eq \(I,\s\up6(0)) 2 === 2K eq \(I,\s\up6(+5)) O3 + eq \(C,\s\up6(0)) l2
氧化剂 还原剂 氧化产物 还原产物
氧化性: eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(KClO3>KIO3,KClO3>I2)) ,还原性: eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(I2>Cl2,I2>KClO3))
3.真空碳热还原氯化法可实现由铝土矿制备金属铝。其核心步骤反应为Al2O3+3Cl2+3C===2AlCl3+3CO。对于该反应下列说法不正确的是( )
A.Al2O3为氧化剂 B.CO为氧化产物
C.AlCl3为还原产物 D.C 为还原剂
【解析】选A。A.Cl元素的化合价降低,氯气是氧化剂,故A错误;B.C元素的化合价升高,失去电子被氧化,CO为氧化产物,故B正确;C.Cl元素的化合价降低,被还原,AlCl3为还原产物,故C正确;D.C元素的化合价升高,失去电子被氧化,发生氧化反应,则C作还原剂,故D正确。
4.(2021·南通高一检测)一定条件下,20.00 mL 0.2 ml·L-1的Na2Cr2O7溶液与30.00 mL 0.1 ml·L-1的Na2S2O3恰好完全反应,生成了Cr3+和一种含硫物质,该含硫物质中硫元素的化合价是( )
A.-2 B.0 C.+4 D.+6
【解析】选D。Na2Cr2O7转化为Cr3+,Cr的化合价下降3,Na2S2O3中S为+2价,设生成的物质中S的化合价为a。根据得失电子守恒有20×10-3×0.2×(6-3)×2 ml = 30×10-3×0.1×(a-2)×2 ml,得a=6,D项正确。
5.(2021·长春高一检测)下列电子转移表示正确的是( )
【解析】选B。A项,得失电子标反,且转移电子总数不等;C项,KClO3中氯元素得电子,氧元素失去电子,转移电子数为12;D项,双线桥的起始位置不当。
6.(教材二次开发)教材【学科提炼】中叙述了氧化还原反应中的守恒关系。守恒观点是氧化还原反应解题的一个重要观点。下题就是用守恒观点解题的一个非常重要的例子。已知,12 mL 0.1 ml·L-1的亚硫酸(H2SO3)溶液,恰好跟20 mL 浓度为0.02 ml·L-1的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液完全反应,则元素铬(Cr)在还原产物中的化合价是( )
A.+1 B.+2 C.+3 D.+6
【解析】选C。根据题意可知,H2SO3是还原剂,H2SO3中+4价的硫元素被氧化成+6价,重铬酸钾是氧化剂,+6价的铬元素被还原,设还原产物中铬的化合价为x。由关系式:H2SO3~H2SO4~2e-,Cr2O eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(7)) ~2 eq \(Cr,\s\up6(x)) ~2(6-x)e-,反应中得失电子数相等,所以:0.020 L×0.02 ml·L-1×2×(6-x)=0.012 L×
0.1 ml·L-1×2,x=3。
7.(2021·泰州高一检测)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂。下列反应可制取K2FeO4:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH eq \(=====,\s\up7(0~30 ℃)) 2K2FeO4+6KCl +8H2O,
对于该反应,下列说法正确的是( )
A.该反应是置换反应
B.若生成0.1 ml K2FeO4,则转移电子0.6 ml
C.Fe(OH)3是还原剂,发生还原反应
D.Cl2是氧化剂
【解析】选D。A项,置换反应为单质+化合物=新单质+新化合物,该反应不属于置换反应,错误;B项,Fe(OH)3转化为K2FeO4,Fe的化合价上升3,则生成0.1 ml K2FeO4转移电子0.3 ml,错误;C项,Fe的化合价升高,则Fe(OH)3作还原剂,发生氧化反应,错误;D项,Cl的化合价降低,Cl2作氧化剂,正确。
8.2019年10月1日,我国举行了盛大的阅兵仪式,阅兵式上首次展示了东风41洲际导弹,它的射程可以覆盖地球的每一个角落。扬我国威,振奋人心,化学起到了功不可没的作用。它使用到一种燃料是偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮,在火箭发射导弹时,两者剧烈反应产生大量气体并释放出大量的热,该反应的化学方程式为C2H8N2+2N2O4===3N2↑+2CO2↑+4H2O↑,下列叙述错误的
是( )
A.此反应是氧化还原反应
B.反应瞬间产生大量高温气体,推动火箭飞行
C.在反应中C2H8N2 作氧化剂
D.1 ml N2O4分子反应,转移8 ml电子
【解析】选C。A、N元素在反应物中以化合态存在,反应生成氮气,N元素化合价变化,反应是氧化还原反应,A正确;B、偏二甲肼和四氧化二氮剧烈反应产生大量气体并释放出大量的热,瞬间产生大量高温气体,推动火箭飞行,B正确;C、N2O4中N元素化合价降低,N2O4是氧化剂,偏二甲肼中所含元素化合价一定有升高,故偏二甲肼作还原剂,C错误;D、N2O4中N元素化合价由+4降低到0价,则转移4×2=8 (ml)电子,D正确。
【补偿训练】(2021·南昌高二检测)已知反应:
①Cl2+2KBr===2KCl+Br2,
②KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,
③2KBrO3+Cl2===Br2+2KClO3。下列说法正确的是( )
A.反应①②③都有单质生成,所以都是置换反应
B.氧化性由强到弱的顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2
C.反应②中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6∶1
D.③中1 ml还原剂反应则氧化剂得到电子的物质的量为2 ml
【解析】选B。一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应称为置换反应,故反应②不是置换反应,A项错误;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由题意可知,氧化性的强弱顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2,B项正确;反应②中参加反应的HCl为6 ml,其中作还原剂的HCl为5 ml,故还原剂HCl与氧化剂KClO3的物质的量之比为5∶1,C项错误;在氧化还原反应中得失电子守恒,反应③中还原剂为Cl2,根据反应前后氯元素化合价的变化,1 ml Cl2参加反应失去10 ml电子,D项错误。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(15分)(2021·南京高一检测)氧化还原反应是一类重要的化学反应,在工农业生产、日常生活中有着广泛的运用。
(1)人通过呼吸作用提供能量以维持生命活动。吸进的氧气与人体内的葡萄糖(C6H12O6)发生如下反应:C6H12O6+6O2―→6CO2+6H2O。该反应中的还原剂是______________;
(2)加工食品通常要添加少量防腐剂,防止食物被空气中的氧气氧化而变质。此类食物防腐剂应具有____________(填“氧化性”或“还原性”);
(3)铁是人体中不可缺少的微量元素。Fe2+在人体中更易被人体吸收。贫血患者应补充 Fe2+。服用维生素C 可使食物中的 Fe3+转化为 Fe2+。在这个过程中维生素 C 所起的作用是________(填“氧化作用”或“还原作用”);向维生素C 溶液中滴加几滴酸性 KMnO4稀溶液,实验现象为_________________。
【解析】(1)O2作氧化剂,C6H12O6作还原剂。(2)此类食物防腐剂可以吸收O2,这样可以防O2氧化食物变质。(3)维生素C 可使食物中的 Fe3+转化为 Fe2+,则维生素C作还原剂。维生素C可以还原酸性KMnO4溶液,使KMnO4紫红色溶液褪色。
答案:(1)C6H12O6
(2)还原性
(3)还原作用 溶液紫红色褪去
10.(15分)(1)野外焊接铁轨常常采用铝热反应。
已知铝热反应的化学方程式为Fe2O3+2Al eq \(=====,\s\up7(高温),\s\d5( )) Al2O3+2Fe,该反应所属基本反应类型是______,在反应中铁元素的化合价________(填“升高”或“降低”),该元素的原子________(填“失去”或“得到”)电子。发生氧化反应的是________(填化学式,下同),发生还原反应的是________。
(2)在反应H2SO3+2H2S===3H2O+3S↓中,被氧化与被还原元素的质量比为________,在反应3S+6KOH===2K2S+K2SO3+3H2O中,被还原的硫与被氧化的硫的质量比为_______________________________________________
________________________________________________________________。
【解析】(1)该反应为置换反应,铁元素化合价降低,得到电子,发生还原反应,铝元素化合价升高,发生氧化反应。(2)H2S中硫元素化合价升高:H2 eq \(S,\s\up6(-2)) → eq \(S,\s\up6(0)) ,发生氧化反应,被氧化;H2SO3中硫元素化合价降低:H2 eq \(S,\s\up6(+4)) O3→ eq \(S,\s\up6(0)) ,发生还原反应,被还原。被氧化与被还原的硫元素质量比为2∶1。3 ml S,其中2 ml S化合价降低,被还原,1 ml S化合价升高,被氧化,所以被还原的硫与被氧化的硫的质量比为2∶1。
答案:(1)置换反应 降低 得到 Al Fe2O3
(2)2∶1 2∶1
【能力进阶】 (20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)
11.我国古代四大发明在人类发展史上起到了非常重要的作用,
其中黑火药的爆炸反应2KNO3+S+3C eq \(=====,\s\up7(点燃)) K2S+N2↑+3CO2↑。该反应中被氧化的元素是( )
A.C B.N
C.N和S D.N和C
【解析】选A。在反应中碳元素的化合价由0升高到+4价,被氧化。
【补偿训练】(2021·汕头高一检测)磷单质在反应4P+3KOH+3H2O===
3KH2PO2+PH3中的变化是( )
A.被氧化B.被还原
C.既被氧化又被还原D.既未被氧化又未被还原
【解析】选C。磷元素的化合价由反应前的0价,部分升高为KH2PO2中的+1价,被氧化;另一部分降低为PH3中的-3价,被还原。
12.(2021·南通高一检测)工业上以铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3)、碳酸钠、氧气和硫酸为原料生产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O),其主要反应为
①4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
②2Na2CrO4+H2SO4⇌Na2SO4+Na2Cr2O7+H2O
下列说法中正确的是( )
A.反应①和②均为氧化还原反应
B.反应①中FeO·Cr2O3是还原剂,在反应中得到电子
C.反应②中Na2CrO4发生氧化反应
D.生成1 ml的CO2,反应①转移3.5 ml电子
【解析】选D。A项,反应②中Na2CrO4和Na2Cr2O7中Cr均为+6价,化合价不变化,不属于氧化还原反应,错误;B项,反应①中Fe和Cr的化合价均升高,失去电子,则FeO·Cr2O3作还原剂,错误;C项,反应②不属于氧化还原反应,错误;D项,O2作氧化剂,O由0价降为-2价,7 ml O2转移28 ml e-,生成8 ml CO2,生成1 ml CO2时,转移3.5 ml e-,正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共18分)
13.(2021·苏州高一检测)实验室还可以用高锰酸钾和浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式:2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,
将一定质量的KMnO4溶解在200 mL过量的浓盐酸中,当反应生成11.2 L氯气(标准状况)时,剩余溶液中盐酸的浓度为3 ml·L-1(假设反应前后溶液体积不变),回答下列问题:
(1)用“双线桥”分析该反应。
(2)氧化剂与还原剂物质的量之比为________;生成11.2 L氯气(标准状况)时,转移电子数为________。
(3)原浓盐酸的物质的量浓度。(写出计算过程)
【解析】(1)Mn由+7价降为+2价,变化5价,则2个KMnO4得10个e-。(2)16个HCl中只有10个HCl作还原剂,还有6个HCl显酸性。所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5。n(Cl2) = eq \f(11.2 L,22.4 L·ml-1) = 0.5 ml,由方程式知,生成5 ml Cl2时,转移10 ml e-,则生成0.5 ml Cl2时,转移1 ml e-。(3)参加反应的n(HCl) = 0.5 ml × eq \f(16,5) =1.6 ml,原盐酸为1.6 ml + 3 ml·L-1 ×0.2 L=2.2 ml,c(HCl)= eq \f(2.2 ml,0.2 L) = 11 ml·L-1。
答案:
(2)1∶5 1 ml
(3)11 ml·L-1(计算过程见解析)
【补偿训练】凡是养鱼的人都知道一种很不错的消毒剂,这就是被称为当今第四代消毒产品的二氧化氯。其属于A1级别安全高效消毒剂之一,并且可以在极低的浓度下对病菌有杀灭作用,功效显而易见。一起来看看它的使用方法吧。
KClO3和浓盐酸在一定温度下反应生成黄绿色的易爆物二氧化氯。其变化可表述为
eq \x( ) KClO3+ eq \x( ) HCl(浓)―→ eq \x( ) KCl+ eq \x( ) ClO2↑+ eq \x( ) Cl2↑+ eq \x( ) ____
(1)请完成该化学方程式并配平(未知物化学式和系数填入框内)。
(2)浓盐酸在反应中显示出来的性质是______(填序号)。
①只有还原性 ②还原性和酸性
③只有氧化性 ④氧化性和酸性
(3)产生1分子Cl2,转移的电子为_________________________个。
(4)ClO2具有很强的氧化性,因此常被用作消毒剂,其消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的________倍(保留小数点后两位)。
【解析】(1)氧化还原方程式的配平可从电子得失相等和原子守恒两个方面来完成。注意不交叉规律的使用。
(2)反应中浓盐酸一部分转化成Cl2表现还原性,一部分转化成KCl表现酸性。
(4)设ClO2和Cl2的质量均为m,其消毒效率之比为( eq \f(m,35.5+32) ×5)∶( eq \f(m,71) ×2)≈2.63。
答案:(1)2 4 2 2 1 2 H2O
(2)② (3)2 (4)2.63
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