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鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应第2课时导学案及答案
展开第2课时 氧化剂和还原剂
核心素养发展重点
学业要求
1.关注物质的元素组成,基于核心元素认识物质性质,依据核心元素化合价推断物质的氧化性或还原性。
2.知道可以通过氧化还原反应实现物质转化。
1.能判断氧化剂、还原剂,能根据核心元素化合价升降的趋势预测物质的氧化性或还原性。
2.初步学会从物质类别和元素化合价两个角度认识物质的性质,分析、解释有关反应的现象。
氧化剂与还原剂
1.氧化剂和还原剂
(1)氧化剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价降低的反应物称为氧化剂。
(2)还原剂:在氧化还原反应中,所含某种(或某些)元素化合价升高的反应物称为还原剂。
(3)氧化剂具有氧化性,在氧化还原反应中被还原,发生还原反应;还原剂具有还原性,在氧化还原反应中被氧化,发生氧化反应。
(4)当某物质所含元素处于较高价态时,元素有降低价态的趋势,该物质可能具有氧化性;当某物质所含元素处于较低价态时,元素有升高价态的趋势,该物质可能具有还原性。
2.常见的氧化剂和还原剂
(1)常见的氧化剂
①活泼的非金属单质,如O2、Cl2等。
②某些含有较高价态元素的含氧酸,如HNO3、浓H2SO4等。
③某些含有较高价态元素的盐,如:KMnO4、KClO3、FeCl3等。
(2)常见的还原剂
①活泼的金属单质,如Na、Zn、Fe等。
②某些非金属单质,如H2、C等。
③含有较低价态元素的化合物,如CO、FeCl2、SO2等。
氧化还原反应的应用
1.研究物质的性质
物质的氧化性或还原性的强弱由物质得失电子的能力决定。借助氧化还原反应可以比较不同物质氧化性或还原性的强弱。环境条件也会影响物质氧化性或还原性的强弱。例如,我们常使用酸性条件下的KMnO4溶液做氧化剂(实际上是其中的MnO参与氧化还原反应),就是因为大部分含氧酸的酸根离子做氧化剂时,溶液的酸性越强,含氧酸根离子的氧化性就越强。
2.实现物质的转化与获得能量
(1)人们可以利用氧化还原反应实现物质的转化。如用热还原法、金属置换法、电解法等冶炼金属,其本质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到0价,生成金属单质。
(2)人们可以利用可燃物作为还原剂,选择合适的氧化剂与之反应获得热能或电能、机械能、光能等。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)非金属单质只具有氧化性,金属单质只有还原性。( )
(2)某元素从化合态到游离态,则该元素一定被氧化。( )
(3)物质所含元素处于最高价时,该物质一定具有强氧化性。( )
(4)金属阳离子仅有氧化性。( )
(5)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,HCl仅做还原剂。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
解析 (1)反应:C+O2CO2中C表现还原性。
(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2中铁由化合态到游离态被还原。
(3)CO2中的碳元素处于最高价,但不具有强的氧化性。
(4)Fe2+既有氧化性,又有还原性。
(5)该反应中HCl既表现还原性,还表现酸性。
2.下列关于氧化还原反应的叙述,正确的是( )
A.失去电子的反应是还原反应
B.做氧化剂的物质不能是还原剂
C.发生氧化反应的物质是氧化剂
D.失去电子的物质是还原剂
答案 D
解析 失去电子的物质是还原剂,发生氧化反应,故A错误,D正确;做氧化剂的物质也可能是还原剂,例如反应Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O中,氯气既是氧化剂又是还原剂,故B错误;得到电子的物质是氧化剂,发生还原反应,故C错误。
3.下列反应中,CO2做氧化剂的是( )
A.Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O
B.CO2+C2CO
C.2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
D.CO+H2OH2+CO2
答案 B
解析 CO2若在反应中做氧化剂,则碳元素的化合价降低。A项,CO2中碳元素化合价没有变化;B项,CO2中碳元素的化合价由+4降低为+2;C、D项,CO2均为氧化产物。
4.下列反应中必须加入还原剂才能进行的是( )
A.Mn2+→MnO B.H2→H2O
C.NO→NO D.Zn→Zn2+
答案 C
解析 Mn2+→MnO,Mn元素的化合价由+2价升高到+7价,需要加入氧化剂才能实现,故A错误;H2→H2O,H元素的化合价由0价升高到+1价,需要加入氧化剂才能实现,故B错误;NO→NO,N元素的化合价由+5价降低到+2价,需要加入还原剂才能实现,故C正确;Zn→Zn2+,Zn元素的化合价由0价升高到+2价,需要加入氧化剂才能实现,故D错误。
5.过氧化氢(H2O2)俗名双氧水,医疗上可做外科消毒剂。
(1)向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水,此时溶液由红色褪至无色,主要原因是双氧水的________性。
(2)将双氧水加入到经酸化的高锰酸钾溶液中,发现溶液的紫红色消褪了,此时双氧水表现出________性。
答案 (1)氧化 (2)还原
解析 H2O2中氧元素的化合价为-1价,既有强的氧化性,如漂白性,又有弱还原性,如遇强氧化剂KMnO4时,H2O2中的-1价氧变为0价(生成O2),呈还原性。
探究一 物质氧化性、还原性及其比较
1.Na、Fe、Cu、Cl-等粒子具有氧化性吗?
提示:因为Na、Fe、Cu、Cl-这四种粒子不能再得电子,所以不具有氧化性。
2.Na+、Fe3+具有还原性吗?
提示:Na+、Fe3+不能再失电子,所以不具有还原性。
3.S、Fe2+、Cl2具有氧化性和还原性吗?
提示:S可以得电子显氧化性,也可以失电子显还原性。因此S既有氧化性又有还原性。
同样地←Fe2+→
Cl-←→ (NaClO)
所以Fe2+、Cl2也既有氧化性又有还原性。
元素的氧化性、还原性与化合价的一般关系
元素价态
具有性质
在反应中
的作用
实例
最高价
只具有氧化性
氧化剂
KO4、Fe3+、
浓H2O4
中间价
既具有氧化性
又具有还原性
氧化剂或
还原剂
Cl2、 O2、Fe2+
最低价
只具有还原性
还原剂
Fe、S2-、I-
如H2O2中的氧元素的化合价为-1价,它既有氧化性,又有还原性,其性质探究如下。
[实验用品]
H2O2溶液(5%),酸性KMnO4溶液,KI溶液,淀粉溶液;试管、胶头滴管。
[实验方案]
实验操作
实验现象
结论解释
取1~2 mL H2O2溶液(5%)置于试管中,然后滴入少量酸性KMnO4溶液
产生气泡,紫红色溶液变为无色
H2O2被氧化生成O2,MnO被还原生成Mn2+,离子方程式为2MnO+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
向盛有少量KI溶液、淀粉溶液的试管中滴入少量
H2O2溶液(5%)
溶液由无色变为蓝色
I-被氧化生成I2,I2遇淀粉溶液变蓝色,H2O2被还原生成H2O,离子方程式为H2O2+2I-+2H+===I2+2H2O
1.根据氧化还原反应方程式比较物质氧化性、还原性的强弱
氧化性:氧化剂>氧化产物
还原性:还原剂>还原产物
如:Zn + Cu2+ === Zn2+ + Cu
还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物
氧化性:Cu2+>Zn2+
还原性:Zn>Cu
2.物质的氧化性或还原性强弱由物质得失电子的能力决定,与得失电子的多少无关。物质越容易得电子则氧化性越强,越容易失电子则还原性越强。
3.判断一种物质在反应中做氧化剂还是做还原剂,除考虑所含元素化合价的高低外,还要考虑物质之间的氧化性、还原性的相对强弱。如H2O2常做氧化剂,但与酸性KMnO4溶液反应时却做还原剂。一般氧化性较强的物质易与还原性较强的物质反应。
1.对于反应H-+NH3===H2+NH的说法中正确的是( )
A.该反应属于置换反应
B.NH3是还原剂
C.NH是还原产物
D.若反应中有1 mol电子转移必生成2 g H2
答案 D
解析 反应中:,还原剂是H-,氧化剂是NH3;H2既是氧化产物又是还原产物;每生成1 mol H2,转移1 mol e-。
2.下列物质按只有氧化性、只有还原性、既有氧化性又有还原性的顺序排列的是( )
A.O2、K、Cl2 B.Cl2、Al、H2
C.NO2、SO2、H2O D.HNO3、HCl、Fe2+
答案 A
解析 元素处于最高价态时只具有氧化性,处于最低价态时只具有还原性,中间价态时既有氧化性又有还原性。O2只有氧化性,K只有还原性,Cl2既有氧化性又有还原性,故A正确;Cl2既有氧化性又有还原性,故B错误;NO2、SO2都既有氧化性又有还原性,故C错误;HCl既有氧化性又有还原性,故D错误。
探究二 利用氧化还原反应获取物质
如何应用化合价升降由原料制备目标产物?
提示:应用氧化还原反应理论,若原料中某元素的化合价比目标产物中该元素的化合价低,则需加入比目标产物氧化性强的氧化剂制得,反之则加入还原性强的物质。
1.冶炼金属
(1)金属冶炼的实质
金属的冶炼过程就是把金属从化合态还原为游离态的过程。即:Mn++ne-===M(M表示金属)。
(2)金属冶炼的方法(用化学方程式表示)
2.实验室制备氯气
(1)反应原理
化学方程式:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,离子方程式:MnO2+4H++2Cl-Mn2++2H2O+Cl2↑。
(2)实验装置
①装置Ⅰ用来制备Cl2。
②装置Ⅱ净化Cl2,其中C中的饱和食盐水除HCl,D中的浓H2SO4干燥氯气。
③装置Ⅲ用向上排空气法收集Cl2。
④装置Ⅳ中的NaOH溶液是吸收尾气中的Cl2,防止其污染空气。
(1)实验室制备Cl2注意事项
①必须用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应。
②为了减少制得的Cl2中HCl的含量,所以加热温度不宜过高,减少HCl的挥发。
③实验结束后,先使反应停止并排出装置中残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。
④尾气吸收时,不能用澄清石灰水吸收Cl2,因为溶液中Ca(OH)2浓度小,吸收不完全。
(2)气体净化装置的选择
气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质,以便选择适当的装置除去杂质。用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时,氯气中混有HCl和水蒸气等杂质,除去氯气中的HCl可以用饱和食盐水(如下图中Ⅰ所示);除去氯气中的水蒸气可用浓硫酸(如下图中Ⅱ所示)或干燥的CaCl2(如下图中Ⅲ所示)。
(3)MnO2与浓HCl反应特点
①浓盐酸中,部分Cl-的化合价升高,4 mol HCl参加反应,被氧化的Cl-为2 mol。
②随着反应的进行盐酸浓度变小,故MnO2足量时,盐酸不能完全反应,反应后溶液为盐酸和MnCl2混合液。
(4)可用氧化性比MnO2强的KMnO4、KClO3及漂白粉等代替MnO2,且不需要加热。
3.下列说法中正确的是( )
A.金属的冶炼都是把金属单质从其矿物中分离出来
B.金属冶炼过程中,被冶炼的金属一定被氧化
C.金属冶炼过程中,被冶炼的金属被还原
D.金属冶炼过程中,被冶炼的金属既可被氧化,也可被还原
答案 C
解析 金属的冶炼是将金属从其化合物中还原出来,金属在化合物中只能显正价。冶炼时化合价只可能降低,被还原。
4.实验室制备纯净、干燥氯气的装置如下:
(1)制备氯气的反应原理:______________________________________(用化学方程式表示),离子方程式:______________________________________,氧化剂是________,还原剂是________,生成1 mol Cl2,转移电子数是________。
(2)该装置中有一处明显错误:_____________________________________。
(3)氯气是有毒气体,从安全角度入手,可用NaOH溶液进行尾气处理,反应的化学方程式为______________________________________,反应中氯气表现的性质是__________________。
答案 (1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O MnO2 HCl 2NA
(2)反应中应用浓盐酸,MnO2与稀盐酸不反应
(3)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O 氧化性和还原性
解析 (1)反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,锰元素由+4价降为+2价,故MnO2是氧化剂;氯元素由-1价升为0价,故HCl是还原剂。
(3)在反应Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O中,氯元素的化合价既由0价变为-1价(Cl-),又由0价变为+1价(ClO-),所以Cl2既表现氧化性,又表现还原性。
1.下列关于氧化剂和还原剂的理解正确的是( )
A.氧化还原反应中氧化剂一定被还原
B.在氧化还原反应中,还原剂中所有元素的化合价一定升高
C.FeCl2在氧化还原反应中只能做还原剂
D.Cl-在化学反应中都做还原剂
答案 A
解析 氧化剂被还原,还原剂被氧化,A正确;还原剂中的部分或全部元素的化合价发生变化,B错误;FeCl2中Fe元素的化合价为+2,处于Fe元素的中间价态,也可以做氧化剂,C错误;Cl-在非氧化还原反应中不做还原剂,D错误。
2.某国外化学教材中有一张关于氧化还原反应的插图:
由图可知,在该反应中是( )
A.氧化剂 B.还原剂
C.氧化产物 D.还原产物
答案 B
解析 根据题给插图可知,该物质在氧化还原反应中失去电子生成A,做还原剂,B正确。
3.下列微粒中,只有还原性的是( )
A.Br- B.S
C.Mg2+ D.H2O2
答案 A
解析 A项,Br元素的化合价为-1价,为最低价,只有还原性,正确;B项,S元素的化合价为0价,为中间价态,既有氧化性又有还原性,错误;C项,Mg元素的化合价为+2价,为最高价,只具有氧化性,错误;D项,H元素的化合价为+1价,具有氧化性,O元素的化合价为-1价,具有氧化性和还原性,错误。
4.氢化钙中的氢元素的化合价为-1价,可做制氢剂,反应的化学方程式是CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑。该反应中水的作用是( )
A.既不是氧化剂也不是还原剂
B.还原剂
C.氧化剂
D.既是还原剂又是氧化剂
答案 C
解析 由CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑可知,CaH2中氢元素的化合价由-1价升高为0价,水中H元素的化合价由+1价降低为0价,则水在该反应中做氧化剂,C正确。
5.关于反应CuO+H2Cu+H2O,下列说法正确的是( )
A.CuO是还原剂,被氧化
B.H2是还原剂,被氧化
C.H2O既不是氧化产物也不是还原产物
D.Cu是氧化产物
答案 B
解析 铜元素的化合价降低,被还原,是氧化剂,A错误;氢元素的化合价升高,氢气是还原剂,被氧化,B正确;氢元素的化合价升高,水是氧化产物,C错误;氧化铜是氧化剂,铜是还原产物,D错误。
6.已知反应2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,则下列判断正确的是( )
A.该反应是置换反应 B.该反应中FeCl3做还原剂
C.还原性:Cu>Fe2+ D.氧化性:CuCl2>FeCl3
答案 C
解析 该反应是氧化还原反应,因只有单质参加反应,没有单质生成,所以该反应不是置换反应,A错误;该反应中FeCl3是氧化剂,Cu是还原剂,B错误;由反应可知还原性:Cu>Fe2+,氧化性:FeCl3>CuCl2,C正确,D错误。
7.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)指出上图中的各处错误:
①______________________________________________________________;
②______________________________________________________________;
③______________________________________________________________。
(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20 mL 12 mol·L-1的盐酸混合加热,充分反应后生成的氯气明显少于0.06 mol。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______________________________。
答案 (1)①应有加热装置,应用酒精灯加热 ②盛浓硫酸和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒 ③两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-Mn2++Cl2↑+2H2O NaOH溶液 Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
解析 (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的物质的量是0.24 mol,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的物质的量小于0.06 mol。
(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溶液反应除去多余的Cl2。
课时作业
一、选择题(本题共8小题,每小题只有1个选项符合题意)
1.关于氧化还原反应,下列说法正确的是( )
A.被氧化的物质是还原剂
B.氧化剂被氧化,还原剂被还原
C.失去电子后化合价降低的物质是还原剂
D.氧化剂失去电子,化合价升高
答案 A
解析 依据概念关系判断:还原剂—失电子—化合价升高—被氧化—发生氧化反应—得到氧化产物;氧化剂—得电子—化合价降低—被还原—发生还原反应—得到还原产物。
2.下列有关氧化还原反应的说法正确的是( )
A.一种元素被氧化,肯定有另一种元素被还原
B.反应中转移电子的数目等于得到与失去的电子总数之和
C.氧化剂中各元素的化合价不一定都降低
D.氧化剂具有氧化性,发生氧化反应
答案 C
解析 在氧化还原反应中一种元素被氧化,肯定有一种元素被还原,被氧化和被还原的元素可以是同一种元素,也可以是不同种元素,A错误;转移电子的数目=得到电子的数目=失去电子的数目,B错误;氧化剂中被还原的元素化合价降低,各元素的化合价不一定都降低,C正确;氧化剂具有氧化性,被还原,发生还原反应,D错误。
3.下列图示中说法正确的是( )
答案 A
解析 Na失电子能力强,说明其还原性强,A正确;金属单质的还原性强弱与其失去电子的多少无关,而与失去电子的难易有关,B错误;Ca2+中Ca元素的化合价为+2价,处于该元素的最高价态,只能得到电子,表现氧化性,而没有还原性,C错误;Fe2+中Fe元素的化合价是+2价,处于该元素的中间价态,既可以失去电子表现还原性,也可以得到电子表现氧化性,D错误。
4.下列叙述正确的是 ( )
A.元素的单质一定由氧化或还原该元素的化合物制得
B.在化学反应中,得电子越多的氧化剂,其氧化性就越强
C.阳离子只能得到电子被还原,阴离子只能失去电子被氧化
D.含有最高价元素的化合物不一定具有很强的氧化性
答案 D
解析 N2、O2等可以利用分离液态空气的方法得到,A错误;氧化性强弱与氧化剂得电子的难易程度有关,与得电子多少无关,B错误;Fe2+既可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe单质,MnO是强氧化剂,可以得电子被还原,C错误;氧化性强弱与氧化剂得电子的难易程度有关,与氧化剂中元素化合价的高低无关,故D正确。
5.下列对X+2Y===X2++2Y-的叙述中正确的是( )
A.Y被还原,X2+是还原产物
B.Y被还原,X发生氧化反应
C.X是还原剂,Y被氧化
D.X被氧化,X显氧化性
答案 B
解析 在反应X+2Y===X2++2Y-中,Y元素的化合价降低,Y做氧化剂,发生还原反应,被还原,Y-是还原产物;X元素的化合价升高,做还原剂,发生氧化反应,被氧化,X2+是氧化产物。据此可知A、C、D错误,B正确。
6.已知常温下在溶液里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Fe3+、Ce4+、Sn4+三种离子的氧化性由强到弱的顺序是( )
A.Sn4+、Fe3+、Ce4+ B.Ce4+、Fe3+、Sn4+
C.Sn4+、Ce4+、Fe3+ D.Fe3+、Sn4+、Ce4+
答案 B
解析 由第一个离子反应分析,氧化剂为Ce4+,氧化产物为Fe3+,则氧化性:Ce4+>Fe3+;由第二个离子反应分析,氧化剂为Fe3+,氧化产物为Sn4+,则氧化性:Fe3+>Sn4+,综合归纳为氧化性:Ce4+>Fe3+>Sn4+。
7.金属加工后的废切削液中含有2%~5%的NaNO2,它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液,使亚硝酸钠转化为无毒物质。该反应分两步进行:
第一步:NaNO2+NH4Cl===NaCl+NH4NO2
第二步:NH4NO2N2↑+2H2O
下列对上述反应的叙述中正确的是( )
①两步均为氧化还原反应 ②第二步NH4NO2仅发生氧化反应 ③NH4NO2发生了分解反应 ④第二步中N2既是氧化产物又是还原产物 ⑤第一步为复分解反应
A.①③ B.①④
C.②③④ D.③④⑤
答案 D
解析 ①第一步反应中没有元素的化合价发生变化,不属于氧化还原反应,错误;②第二步中,NH中N元素的化合价由-3价变为0价,NO中N元素的化合价由+3价变为0价,该反应中只有N元素的化合价发生变化,则NH4NO2既发生氧化反应又发生还原反应,错误;③第二步反应是由一种物质生成两种物质,所以是分解反应,正确;④根据②的分析,第二步中N2既是氧化产物又是还原产物,正确;⑤第一步中物质间相互交换成分,属于复分解反应,正确。
8.某溶液含有Cl-和I-,为了氧化I-,而不使Cl-氧化,根据下列三个反应判断除用Cl2以外,还可选用的氧化剂是( )
①2Fe3++2I-===2Fe2++I2
②2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
③2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
A.FeCl2 B.FeCl3
C.浓盐酸 D.KMnO4
答案 B
解析 由已知反应得出氧化性强弱顺序为MnO>Cl2>Fe3+>I2。FeCl2不能氧化I-,故A错误;FeCl3能氧化I-而不使Cl-氧化,故B正确;浓盐酸不能氧化I-,故C错误;KMnO4能将Cl-和I-同时氧化,故D错误。
二、选择题(本题共4小题,每小题有1个或2个选项符合题意)
9.下列说法正确的是( )
A.反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4
B.反应2H2S+SO2===3S↓+2H2O中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1
C.反应3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫的物质的量之比为2∶1
D.反应O3+2KI+H2O===2KOH+I2+O2中,氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶1
答案 BD
解析 A项,HCl是还原剂,但每4 mol HCl参与反应只有2 mol HCl做还原剂,另外2 mol HCl表现酸性,所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶2,A不正确;B项,H2S是还原剂,SO2是氧化剂,所以氧化产物和还原产物的物质的量之比是2∶1,B正确;C项,参加反应的3 mol S中,2 mol S做氧化剂,1 mol S做还原剂,则被氧化和被还原的硫的物质的量之比是1∶2,C不正确;D项,KOH是还原产物,I2是氧化产物,由得失电子守恒可知反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比是1∶1,D正确。
10.进入人体的O2有2%转化为氧化性极强的“活性氧”,它能加速人的衰老,被称为“生命杀手”,服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除人体内的“活性氧”。有关此过程中Na2SeO3的说法正确的是( )
A.做还原剂
B.亚硒酸钠中硒的化合价为+6价
C.既做还原剂又做氧化剂
D.做氧化剂
答案 A
解析 “活性氧”的氧化性极强,服用含硒元素(Se)的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)能消除人体内的“活性氧”,表明Na2SeO3能将“活性氧”还原,“活性氧”为氧化剂,Na2SeO3为还原剂,Na2SeO3中硒元素的化合价为+4价,故A正确。
11.酸性溶液中离子还原性强弱顺序为SO2>I->Fe2+>H2O2>Cl-,则下列反应不可能发生的是( )
A.2Fe3++2H2O+SO2===2Fe2++SO+4H+
B.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
C.2Fe3++H2O2===2Fe2++O2↑+2H+
D.H2O2+H2SO4===SO2↑+O2↑+2H2O
答案 CD
解析 根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性进行分析。假设各选项中反应均能发生,则还原性:SO2>Fe2+,A正确;还原性:Fe2+>Cl-,B正确;还原性:H2O2>Fe2+,与题给离子还原性强弱顺序不符,C错误;还原性:H2O2>SO2,与题给离子还原性强弱顺序不符,D错误。
12.实验室里利用以下反应制取少量氮气:NaNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O。下列关于该反应的说法正确的是( )
A.N2既是氧化产物又是还原产物
B.每生成1 mol N2转移电子的物质的量为6 mol
C.NH4Cl中的氮元素被还原
D.NaNO2是还原剂
答案 A
解析 该反应中只有氮元素的化合价发生变化,则N2既是氧化产物,又是还原产物,故A正确;由N元素的化合价变化可知,每生成1 mol N2转移电子的物质的量为3 mol,故B错误;NH4Cl中的N元素化合价升高,失去电子,被氧化,故C错误;NaNO2中N元素的化合价降低,做氧化剂,故D错误。
三、非选择题(本题共3小题)
13.(1)根据反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,回答下列问题:
①还原剂是________,还原产物是________。
②氧化剂是________,氧化产物是________。
③在标准状况下有44.8 L Cl2生成时,被氧化的物质是________mol。
(2)“绿色试剂”双氧水可作为采矿业废液的消毒剂,可消除采矿废液中的氰化物(如KCN),化学方程式为KCN+H2O+H2O2===A+NH3↑。(已知KCN中C为+2价)
①生成物A的化学式为________。
②在标准状况下,有0.448 L氨气生成,转移电子的物质的量为________。
③反应被氧化的元素为________。
④H2O2被称为“绿色氧化剂”的理由是____________________________。
答案 (1)①HCl MnCl2 ②MnO2 Cl2 ③4
(2)①KHCO3 ②0.04 mol ③碳元素(或C)
④H2O2做氧化剂,其还原产物一般是H2O,对环境无污染
解析 (1)根据反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,MnO2→MnCl2,Mn元素的化合价由+4→+2,化合价降低,MnO2为氧化剂,MnCl2为还原产物;HCl→Cl2,Cl元素的化合价由-1→0,化合价升高,HCl为还原剂,Cl2为氧化产物。在4 mol HCl中,被氧化的HCl为2 mol,设被氧化的HCl为x,则
MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O
2 mol 22.4 L
X 44.8 L
x=4 mol,在标准状况下有44.8 L Cl2生成时,被氧化的HCl是4 mol。
(2)①根据原子守恒可知生成物A的化学式为KHCO3。②碳元素化合价从+2价升高到+4价,失去2个电子。在标准状况下,有0.448 L氨气生成,氨气是0.02 mol,因此根据方程式可知转移电子的物质的量为0.02 mol×2=0.04 mol。③碳元素化合价升高,反应被氧化的元素为C。
14.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:“卤素单质与碱的反应是放热反应,在加热情况下卤素单质与碱液发生如下反应:3X2+6OH-5X-+XO+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__________________
___________________________________________________________________。
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 氯气与碱的反应是放热反应,反应时温度升高,可能引起副反应,生成NaClO3
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:氯气与碱的反应是放热反应,温度升高,引起副反应:3Cl2+6OH-5Cl-+ClO+3H2O。
15.(1)某反应体系中有反应物和生成物共5种物质:S、H2S、HNO3、NO、H2O,试回答下列问题。
①在上述5种物质中,______________________是反应物,________________________是生成物。
②在上述反应中,表现出氧化性的物质是________,________是还原产物。
③写出该反应的化学方程式:____________________________________________________________。
(2)根据反应8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,回答下列问题。
①氧化剂是________,还原剂是________。
②氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
③当生成28 g N2时,被氧化的物质为________g。
答案 (1)①HNO3、H2S NO、S、H2O ②HNO3 NO ③3H2S+2HNO3===3S↓+2NO↑+4H2O
(2)①Cl2 NH3 ②3∶2 ③34
解析 (1)对题目所给物质中元素的化合价进行分析:、2、3、、2,可知化合价有变化的元素只有S和N,因为HNO3是常见的强氧化剂,故反应发生时HNO3应做氧化剂,则H2S做还原剂,NO为还原产物,S为氧化产物,结合得失电子守恒和质量守恒定律,可写出该反应的化学方程式:3H2S+2HNO3===3S↓+2NO↑+4H2O。
(2)根据可知,还原剂、氧化剂及生成N2的关系如下:
2NH3~3Cl2~N2
2×17 28
x 28 g
解得x=34 g。
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