2024届高考化学一轮复习专题2第8讲氧化还原反应的概念和规律基础学案

这是一份2024届高考化学一轮复习专题2第8讲氧化还原反应的概念和规律基础学案，共27页。

1．了解氧化还原反应的特征和本质。 2．了解氧化还原反应的概念及其联系。 3．掌握电子转移的表示方法。 4．掌握常见的氧化剂、还原剂及其性质强弱。 5．理解氧化还原反应中的价态转化规律和反应先后规律及其这些规律的应用。
氧化还原反应的概念及其相互联系
1．氧化还原反应的本质和特征
2．氧化剂与还原剂
3．图示氧化还原反应中的基本概念、基本变化及相互关系
4．常见氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物等。如：
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属阴离子及含低价态元素的化合物、低价金属阳离子、某些非金属单质及其氢化物等。如：
5．电子转移的两种表示方法
(1)双线桥法：标变价―→画箭头―→标得失―→定数目。
示例：C与浓硫酸反应：
注意：箭头和箭尾一定是连接不同价态的同种元素。
(2)单线桥法：箭头由失电子原子指向得电子原子，线桥上只标电子转移的数目，不标“得到”“失去”字样。
示例：Cu与浓硝酸反应：
注意：箭头一定是由还原剂指向氧化剂。
①氧化还原反应中，可能一种物质或一种元素既被氧化(还原剂)又被还原(氧化剂)，也可能一种物质既是氧化产物又是还原产物。
②电子转移数＝化合价升高数＝化合价降低数＝失电子数＝得电子数。
6．氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系图示
有单质参加的化合反应或有单质生成的分解反应一定为氧化还原反应，但有单质参加或生成的化学反应不一定都是氧化还原反应，如3O2eq \(=====,\s\up9(放电))2O3不是氧化还原反应。
(2022·徐州一模)化学实验中，如使某反应中的有害产物作为另一反应的反应物，形成一个循环，就可不再向环境排放该有害物质，例如：
(1)在上述有编号的步骤中，需用氧化剂的步骤是________(填序号)。
(2)已知①中加入的物质是盐酸，产物中有一种有毒气体，请配平完成化学方程式，并用单线桥法标出电子转移的方向和数目_________________________
___________________________________________________________________。
(3)反应①中被氧化的原子与被还原的原子数目之比为________。每生成71 g有害气体被氧化的还原剂的质量为________g。
(4)为实现⑥的转化，可在碱性条件下加入NaClO3，ClOeq \\al(－,3)转化为Cl－，其离子方程式为__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
________(填“氧化性”或“还原性”)：CrOeq \\al(－,2)________(填“＞”“＜”或“＝”)Cl－。
[解析] (1)重铬酸钠和铬酸钠中铬的化合价都为＋6价，氯化铬、氢氧化铬和NaCrO2中铬都为＋3价，在上述有编号的步骤中，需加入氧化剂发生反应的步骤是④⑥；(2)反应① 中Na2Cr2O7中Cr元素化合价由＋6价降低到＋3价，HCl中Cl元素化合价由－1价升高到0价，依据得失电子守恒和原子守恒配平该反应为Na2Cr2O7＋14HCl===2NaCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O，用单线桥法标出电子转移的方向和数目为===2NaCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O；
(3)由(2)中化学方程式可知，反应中有6个Cl原子被氧化，有2个Cr原子被还原，即被氧化与被还原的原子数目之比为3∶1，生成71 g Cl2即1 ml Cl2时有2 ml HCl被氧化，则被氧化的HCl的质量为2 ml×36.5 g/ml＝73 g；
(4)反应⑥中ClOeq \\al(－,3)和CrOeq \\al(－,2)在碱性条件下发生氧化还原反应，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为ClOeq \\al(－,3)＋2CrOeq \\al(－,2)＋2OH－===Cl－＋2CrOeq \\al(2－,4)＋H2O，其中CrOeq \\al(－,2)是还原剂、Cl－是还原产物，因此还原性CrOeq \\al(－,2)>Cl－。
[答案] (1)④⑥
(2)
===2NaCl＋2CrCl3＋3Cl2↑＋7H2O
(3)3∶1 73
(4)ClOeq \\al(－,3)＋2CrOeq \\al(－,2)＋2OH－===Cl－＋2CrOeq \\al(2－,4)＋H2O 还原性 ＞
1．(2022·南京模拟)已知反应：6I2＋11KClO3＋3H2Oeq \(=====,\s\up9(△))6KH(IO3)2＋5KCl＋3Cl2↑，下列说法正确的是( )
A．还原产物只有Cl2
B．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为6∶11
C．可用碱石灰吸收反应产生的Cl2制备漂白粉
D．产生11.2 L(标准状况)Cl2时，转移10 ml e－
D [A.该方程式中碘元素化合价由0价升高为＋5价，I2为还原剂，氯元素由＋5价降低为0价和－1价，KClO3为氧化剂，故KCl和Cl2均为还原产物，A错误；B.I2为还原剂，KClO3为氧化剂，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11∶6，B错误；C.可用石灰乳吸收氯气制备漂白粉，C错误；D.由反应方程式可知，碘元素化合价由0价升高为＋5价，生成3 ml氯气转移60 ml电子，产生11.2 L(标准状况)Cl2时，氯气的物质的量为0.5 ml，转移10 ml e－，D正确。]
2．饮用水中的NOeq \\al(－,3)对人类健康会产生危害，为了降低饮用水中NOeq \\al(－,3)的浓度，某饮用水研究人员指出，在碱性条件下用铝粉将NOeq \\al(－,3)还原为N2，其化学方程式为10Al＋6NaNO3＋4NaOH===10NaAlO2＋3N2↑＋2H2O(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
下列有关该反应的说法中，正确的是( )
A．反应中铝元素的化合价升高，被还原
B．若有10 ml铝原子参与反应，则转移的电子总数为30
C．用双线桥表示的电子转移为
D．可以用单线桥将电子转移表示为
C [由化学方程式可知，铝元素的化合价升高，被氧化，A项错误；10 ml铝原子参加反应转移电子为10 ml×3＝30 ml，数目为30NA，B项错误；用双线桥法表示的电子转移如下：
＋2H2O，C项正确；单线桥上应标注电子总数，并且不注明得失，D项错误。 ]
3．(2022·泰州月考)“天舟五号”货运飞船与“长征七号”遥六运载火箭组合体转运至发射塔架。火箭推进过程中发生反应CH3HN—NHCH3＋2N2O4===2CO2＋3N2＋4H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A．氧化性：N2O4>CO2
B．该反应中N2既作氧化产物，又作还原产物
C．氧化产物与还原产物的质量之比约为1∶1
D．生成7.2 g H2O时，转移电子的数目为1.6NA
C [A.N2O4作氧化剂，CO2作氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物，A正确；B.N2O4中N元素为＋4价，C2H8N2中N元素为－3价，N2中N元素为0价，所以N2既作氧化产物，又作还原产物，B正确；C.由反应知消耗1 ml C2H8N2，则氧化产物为2 ml CO2和1 ml N2，总质量为2 ml×44 g·ml－1＋1 ml×28 g·ml－1＝116 g，还原产物为2 ml N2，总质量为2 ml×28 g·ml－1＝56 g，所以氧化产物与还原产物的质量之比为29∶14，C项错误；D.由反应知生成4 ml H2O，即生成72 g H2O时，转移电子数目为16NA，所以生成7.2 g H2O时，转移电子数目为1.6NA，D正确。]
4．根据所学知识，回答下列问题：
(1)氧化还原反应与四种基本类型反应的关系如图，则下列化学反应属于区域3的反应是________(填序号)。
A．2H2＋O2eq \(=====,\s\up9(点燃))2H2O
B．2NaHCO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑
C．CuO＋COeq \(=====,\s\up9(△))Cu＋CO2
D．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)高锰酸钾和氢溴酸溶液可以发生如下反应：2KMnO4＋16HBr===5Br2＋2MnBr2＋2KBr＋8H2O。
①其中________元素被氧化(填化学式，下同)，________作氧化剂。
②在参加反应的HBr中，起还原剂(被氧化)作用的HBr与起酸性作用的HBr的质量之比为________。
[解析] (1)根据图示可知区域3的反应是除了化合反应、分解反应、置换反应之外的氧化还原反应。A为化合反应；B为分解反应；D为置换反应；C属于氧化还原反应，且不属于化合反应、分解反应、置换反应；(2)①在反应2KMnO4＋16HBr===5Br2＋2MnBr2＋2KBr＋8H2O中，Br元素的化合价由反应前HBr中的－1价变为反应后Br2的0价，Br元素的化合价升高，失去电子被氧化；Mn元素的化合价由反应前KMnO4中的＋7价变为反应后MnBr2中的＋2价，化合价降低，得到电子被还原，所以KMnO4为氧化剂；②在上述参加反应的16个HBr中，10个HBr被氧化产生Br2；有6个HBr提供酸根离子Br－用来和金属阳离子结合形成盐，故在参加反应的HBr中，起还原剂(被氧化)作用的HBr与起酸性作用的HBr的质量之比为10∶6＝5∶3；
[答案] (1)C (2)Br KMnO4 5∶3
转移电子的计算思路
eq \x(\a\al(明确元素,的变价))―→eq \x(\a\al(找出所有氧化剂或,还原剂的物质的量))eq \(――――――→,\s\up9(根据变价数))eq \x(\a\al(所有氧化剂或还原,剂得或失的电子数))―→
eq \x(\a\al(确定转移,电子数))
[ne－＝n(氧化剂)或n(还原剂)×N(变价原子数)×ΔN(化合价变化数)]。
物质的氧化性与还原性
1．氧化性、还原性的含义及判断
(1)氧化性：指得电子的性质(或能力)；还原性：指失电子的性质(或能力)。
(2)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。
(3)从氧化还原反应判断氧化性和还原性：
氧化剂和氧化产物一定具有氧化性；还原剂和还原产物一定具有还原性；
(4)从元素的价态判断氧化性和还原性：
①最高价态——只有氧化性，如：Fe3＋、H2SO4、KMnO4等。
②最低价态——只有还原性，如：金属单质、Cl－、S2－等。
③中间价态——既有氧化性，又有还原性，如：Fe2＋、S、Cl2等。
2．氧化性与还原性强弱比较
(1)依据氧化还原反应方程式比较
氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物
氧化性：氧化剂>氧化产物(填“>”或“<”，下同)；
还原性：还原剂>还原产物。
(2)依据反应条件及反应的剧烈程度比较
反应条件(如是否加热、有无催化剂和反应物浓度大小等)要求越低，反应越剧烈，物质的氧化性或还原性越强。
(3)依据产物中元素价态的高低来比较
①相同条件下，不同氧化剂作用于同一种还原剂，氧化产物价态高的其氧化性强。例如：
②相同条件下，不同还原剂作用于同一种氧化剂，还原产物价态低的其还原性强。例如：
同一种物质氧化性(或还原性)强弱的一般规律：浓度越大，温度越高，氧化性(或还原性)越强。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)强氧化剂与强还原剂一定能发生氧化还原反应。( )
(2)阳离子只有氧化性，阴离子只有还原性。( )
(3)SOeq \\al(2－,4)、NOeq \\al(－,3)中非氧元素的化合价均为最高价，一定能表现出强氧化性。
( )
(4)Cu与浓HNO3、稀HNO3反应的还原产物分别为NO2、NO，说明稀HNO3的氧化性比浓HNO3强。( )
(5)同一元素不同价态的化合物中，元素的化合价越高，物质的氧化性越强。
( )
(6)物质氧化性或还原性的强弱取决于得到或失去电子的数目。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2．(2022·盐城月考)已知还原性：SO2>I－>Fe2＋>Cl－，下列离子反应不能发生的是( )
A．SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋
B．I2＋2Fe2＋===2I－＋2Fe3＋
C．SO2＋I2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
B [根据由强制弱的规律，还原性弱的不能制取还原性强的，且还原性：还原剂>还原产物，依此思路作答。A.反应SO2＋2Fe3＋＋2H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋中，SO2被氧化，作还原剂，Fe3＋被还原，还原产物为Fe2＋，还原性：SO2>
Fe2＋，故A不选；B.反应I2＋2Fe2＋===2I－＋2Fe3＋中，Fe2＋被氧化，作还原剂，I2被还原，还原产物为I－，还原性：Fe2＋>I－，与事实不符，该反应不能发生，故B选；C.反应SO2＋I2＋2H2O===2I－＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)中，SO2被氧化，作还原剂，I2被还原，还原产物为I－，还原性：SO2>I－，故C不选；D.FeI2溶液中含有I－和Fe2＋，还原性：I－>Fe2＋，所以少量Cl2通入FeI2溶液中，I－先与氯气发生反应Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，待I－反应完全后，有剩余的氯气才与Fe2＋反应，故D不选。]
氧化性与还原性的比较
1．已知下列实验事实：
①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液，又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液；
②向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液，再酸化，可得K2Cr2O7溶液；
③将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中，溶液变蓝。
下列判断不正确的是( )
A．化合物KCrO2中Cr元素为＋3价
B．实验①证明Cr2O3是两性氧化物
C．实验②证明H2O2既有氧化性又有还原性
D．实验③证明氧化性：Cr2Oeq \\al(2－,7)>I2
C [化合物KCrO2中K为＋1价，O为－2价，所以Cr为＋3价，选项A正确；由①可知Cr2O3与氢氧化钠和硫酸反应均得到盐和水，所以是两性氧化物，选项B正确；向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液，再酸化，可得K2Cr2O7溶液，这个过程表现的是H2O2的氧化性，与其还原性无关，选项C错误；将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中，溶液变蓝说明K2Cr2O7将碘化钾氧化为I2，所以说明氧化性：Cr2Oeq \\al(2－,7)>I2，选项D正确。 ]
2．(2022·苏州模拟)已知氧化性：BrOeq \\al(－,3)＞IOeq \\al(－,3)＞Br2＞I2。向含6 ml KI的硫酸溶液中逐滴加入KBrO3溶液，整个过程中含碘物质的物质的量与所加KBrO3的物质的量的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．a→b过程中1 ml KI参与反应转移的电子数为1 ml
B．b→c过程中消耗H＋的物质的量为1.2 ml
C．当n(KBrO3)＝4 ml时，对应含碘物质为KIO3和I2，且n(KIO3)∶n(I2)＝7∶4
D．该过程所能消耗n(KBrO3)最多7.2 ml
A [由氧化性：BrOeq \\al(－,3)＞IOeq \\al(－,3)＞Br2＞I2及图中数据，可确定a→b段，发生反应BrOeq \\al(－,3)＋6I－＋6H＋===Br－＋3I2＋3H2O；b→c段，发生反应BrOeq \\al(－,3)＋5Br－＋
6H＋===3Br2＋3H2O；c→d段，发生反应2BrOeq \\al(－,3)＋I2===Br2＋2IOeq \\al(－,3)，据此解题。A.a→b过程中，发生反应BrOeq \\al(－,3)＋6I－＋6H＋===Br－＋3I2＋3H2O，6 ml KI全部参与反应，生成3 ml I2，转移的电子数为6 ml，A错误；B.b→c过程中，发生反应BrOeq \\al(－,3)＋5Br－＋6H＋===3Br2＋3H2O,1 ml Br－全部参加反应，消耗H＋的物质的量为eq \f(6,5)×1 ml＝1.2 ml，B正确；C.当n(KBrO3)＝4 ml时，2BrOeq \\al(－,3)→Br2，转移电子的物质的量为4×5 ml＝20 ml，此时2I－→I2,6 ml I－生成3 ml I2，转移电子的物质的量为6 ml，则I2→2IOeq \\al(－,3)，转移电子的物质的量为20 ml－6 ml＝14 ml，参加反应I2的物质的量为1.4 ml，剩余I2的物质的量为3 ml－1.4 ml＝1.6 ml，则n(KIO3)∶n(I2)＝2.8 ml∶1.6 ml＝7∶4，C正确；D.该过程中，2BrOeq \\al(－,3)→Br2、I－→2IOeq \\al(－,3)，依据得失电子守恒可得：I－～1.2 BrOeq \\al(－,3)，则6 ml I－所能消耗n(KBrO3)最多为6 ml×1.2＝7.2 ml，D正确。]
3．在氧化还原反应中，氧化过程和还原过程是同时发生的两个半反应。已知：
①半反应式：Cu2O－2e－＋2H＋===2Cu2＋＋H2O
②五种物质：FeSO4、Fe2(SO4)3、CuSO4、Na2CO3、KI
③Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋eq \x(X)―→Fe3＋＋Mn2＋＋H2O(未配平)
下列判断不正确的是( )
A．①中半反应式发生的是氧化反应
B．②中五种物质中能使①顺利发生的物质为Fe2(SO4)3
C．MnOeq \\al(－,4)＋5e－＋4H2O===Mn2＋＋8OH－是反应③的一个半反应
D．几种物质的氧化性强弱顺序为MnOeq \\al(－,4)>Fe3＋>Cu2＋
C [①中Cu2O→Cu2＋，铜元素化合价升高，发生的是氧化反应，A项正确；为使①顺利发生，要选择氧化性强的物质作氧化剂，而Fe2(SO4)3可作①的氧化剂，B项正确；配平反应③为5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，反应在酸性条件下进行，③的半反应中不能生成OH－，C项错误；根据上述分析可知氧化性：Fe3＋>Cu2＋，根据③可知氧化性：MnOeq \\al(－,4)>Fe3＋，即氧化性：MnOeq \\al(－,4)>
Fe3＋>Cu2＋，D项正确。]
氧化性与还原性的实验探究
4．(2022·无锡模拟)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，其催化剂表面物质转化的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化
B．依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程
C．还原过程中生成0.1 ml N2，转移0.5 ml电子
D．在转化过程中，氮元素均被还原
A [A.催化过程中，CO、CxHy、NOx转化成无污染的CO2、H2O、N2，说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化，故A正确；B.BaO为催化剂，在NOx、O2、BaO转化为Ba(NO3)2的过程中，BaO参与储存N元素，故B错误；C.Ba(NO3)2转化成氮气时，N元素化合价降低5，则生成0.1 ml氮气转移了0.1 ml×(5－0)×2＝1 ml电子，故C错误；D.NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中，N元素化合价升高被氧化，故D错误。]
5．某校同学为探究Br2、I2和Fe3＋的氧化性强弱，进行了如下实验：
实验①：取少量KI溶液于试管中，先加入溴水，振荡，再加入CCl4，振荡后静置，观察到下层液体呈紫红色；
实验②：取少量FeSO4溶液于试管中，先加入溴水，振荡，再继续滴加两滴KSCN溶液，振荡，观察到溶液呈红色。
(1)写出实验②中发生氧化还原反应的离子方程式：
_____________________________________________________________。
(2)由上述两个实验，对物质的氧化性可以得出的正确结论是________(填字母)。
A．Br2>I2 B．Fe3＋>Br2
C．Br2>Fe3＋ D．I－>Br－
(3)已知Fe3＋的氧化性强于I2，请你从所给试剂中选择所需试剂，设计一个实验方案加以证明。
①FeCl3溶液 ②碘水 ③KI溶液 ④稀硫酸 ⑤淀粉液
(提示：实验方案包括实验步骤、现象及结论)________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 实验①：取少量KI溶液于试管中，先加入溴水，振荡，再加入CCl4，振荡后静置，观察到下层液体呈紫红色，说明有碘单质生成，说明Br2的氧化性强于I2；实验②：取少量FeSO4溶液于试管中，先加入溴水，振荡，再继续滴加两滴KSCN溶液，振荡，观察到溶液呈红色，说明有Fe3＋生成，说明Br2的氧化性强于Fe3＋。欲证明氧化性：Fe3＋>I2，只需证明Fe3＋与I－反应有I2生成即可。
[答案] (1)2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
(2)AC (3)取少量FeCl3溶液于试管中，依次加入KI溶液和淀粉液，振荡，淀粉变蓝，证明Fe3＋的氧化性强于I2
价态转化规律与反应先后规律
1．价态转化规律
(1)价态归中规律
含有不同价态的同种元素物质间发生氧化还原反应时，该元素的价态变化一定遵循“高价＋低价―→中间价”，即“价态相间能归中，归中价态不交叉，价升价降只靠拢”。如：
(2)歧化反应规律
同一元素发生氧化还原反应生成不同价态的物质时，该元素的价态变化一定遵循“中间价态―→高价态＋低价态”，不会出现“一边倒”的现象，即生成物中该元素的价态不能都比反应物中该元素价态高，或都比反应物中该元素价态低。
(3)同种元素相邻价态不发生氧化还原反应。如浓硫酸可以干燥SO2。
2．反应先后规律
(1)同时含有几种还原剂时eq \(――――――→,\s\up9(加入氧化剂))将按照还原性由强到弱的顺序依次反应。如：在FeBr2溶液中通入少量Cl2时，因为还原性：Fe2＋>Br－，所以Cl2先与Fe2＋反应。
(2)同时含有几种氧化剂时eq \(――――――→,\s\up9(加入还原剂))将按照氧化性由强到弱的顺序依次反应。如在含有Fe3＋、Cu2＋、H＋的溶液中加入铁粉，因为氧化性：Fe3＋>Cu2＋>
H＋，所以铁粉先与Fe3＋反应，然后依次与Cu2＋、H＋反应。
(3)熟记常见的强弱顺序
氧化性：MnOeq \\al(－,4)(H＋)>Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S，
还原性：Cl－ 价态转化规律
1．(2022·连云港模拟)已知氯气和NaOH溶液在一定温度下能发生下列化学反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O,3Cl2＋6NaOH===5NaCl＋NaClO3＋3H2O。某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO和NaClO3的混合溶液，经测定ClO－与ClOeq \\al(－,3)的个数比为2∶3，则氯气与氢氧化钠反应时，被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数比为( )
A．17∶5 B．4∶1
C．3∶1 D．2∶1
A [反应后溶液中ClO－与ClOeq \\al(－,3)的个数比为2∶3，假设ClO－的物质的量是2 ml，则ClOeq \\al(－,3)的物质的量是3 ml，根据氧化还原反应中得失电子数目相等，可知Cl－的物质的量1×n(Cl－)＝1×n(ClO－)＋5×n(ClOeq \\al(－,3))，n(Cl－)＝1×2 ml ＋5×3 ml＝17 ml，则被还原的Cl原子的物质的量是17 ml，被氧化的Cl原子的物质的量是(2＋3) ml＝5 ml，故氯气与氢氧化钠反应时，被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数比为17∶5。]
2．玻璃仪器内壁残留的硫单质可用热NaOH溶液洗涤除去，发生如下反应：
①3S＋6NaOHeq \(=====,\s\up9(△))2Na2S＋ Na2SO3＋ 3H2O
②(x－1)S＋Na2Seq \(=====,\s\up9(△))Na2Sx(x＝2～6)
③S＋ Na2SO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2S2O3
下列说法正确的是( )
A．反应①②③中，硫单质的作用相同
B．反应①中，每消耗1 ml硫单质转移4 ml电子
C．0.96 g硫单质与a mL 2 ml·L－1热NaOH溶液恰好完全反应，只生成Na2S和Na2SO3，则a＝60
D．1.28 g硫单质与10 mL 2 ml·L－1热NaOH溶液恰好完全反应，只生成Na2Sx和Na2S2O3，则x＝5
D [A.由题干方程式可知，反应①3S＋6NaOHeq \(=====,\s\up9(△))2Na2S＋ Na2SO3＋3H2O中S既是氧化剂又是还原剂，反应②(x－1)S＋Na2Seq \(=====,\s\up9(△))Na2Sx (x＝2～6)中S是氧化剂，反应③S＋Na2SO3eq \(=====,\s\up9(△))Na2S2O3中S是还原剂，故反应①②③中，硫单质的作用不相同，A错误；B.分析反应①3S＋ 6NaOHeq \(=====,\s\up9(△))2Na2S＋Na2SO3＋3H2O可知，每消耗3 ml硫单质转移4 ml电子，B错误；C. 0.96 g即eq \f(0.96 g,32 g·ml－1)＝0.03 ml硫单质与a mL 2 ml·L－1热NaOH溶液恰好完全反应，只生成Na2S和Na2SO3，则反应方程式为3S＋ 6NaOHeq \(=====,\s\up9(△))2Na2S＋ Na2SO3＋ 3H2O，则a＝eq \f(0.06 ml,2 ml·L－1)×1 000 mL·L－1＝30，C错误； g即eq \f(1.28 g,32 g·ml－1)＝0.04 ml硫单质与10 mL 2 ml·L－1即0.01 L×2 ml·L－1＝0.02 ml热NaOH溶液恰好完全反应，只生成Na2Sx和Na2S2O3，设Na2Sx物质的量为a ml，Na2S2O3物质的量为b ml，则由Na原子守恒有2a＋2b＝0.02 ml，由S原子守恒有ax＋2b＝0.04 ml，由得失电子守恒有2a＝4b，解得x＝5，D正确。]
反应先后规律
3．已知：还原性：HSOeq \\al(－,3)>I－，氧化性：IOeq \\al(－,3)>I2，在含3 ml NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液，加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A．0～a间发生反应：3HSOeq \\al(－,3)＋IOeq \\al(－,3)===3SOeq \\al(2－,4)＋I－＋3H＋
B．a～b间共消耗NaHSO3的物质的量为1.8 ml
C．b～c间发生的反应中I2仅是氧化产物
D．当溶液中I－与I2的物质的量之比为5∶2时，加入的KIO3为1.08 ml
C [还原性：HSOeq \\al(－,3)>I－，所以首先发生的反应为：IOeq \\al(－,3)＋3HSOeq \\al(－,3)===I－＋3SOeq \\al(2－,4)＋3H＋，继续加入KIO3，氧化性：IOeq \\al(－,3)>I2，所以IOeq \\al(－,3)可以结合H＋氧化I－生成I2，反应为：IOeq \\al(－,3)＋6H＋＋5I－===3H2O＋3I2，根据发生的反应来判断各个点的产物。]
4．(2022·盐城模拟)不能正确表示下列反应的离子方程式是( )
A．Fe2O3溶于过量氢碘酸溶液中：Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O
B．向FeBr2溶液(含溶质a ml)中通入a ml氯气：2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
C．用稀硫酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，证明H2O2具有还原性：2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O
D．0.1 ml/L NH4Aleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2溶液与0.2 ml/L Baeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2溶液等体积混合：
Al3＋＋2SOeq \\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋AlOeq \\al(－,2)＋2H2O
D [A.Fe2O3溶于过量氢碘酸溶液中发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘单质，离子反应方程式为Fe2O3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋3H2O，A正确；B.FeBr2和氯气1∶1反应，亚铁离子先反应，然后溴离子反应，离子反应方程式为2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－，B正确；C.用稀硫酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应，反应生成二价锰离子和氧气，离子反应方程式为2MnOeq \\al(－,4)＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O，C正确；D.NH4Aleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(SO4))2和Baeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))2按1∶2反应，离子反应方程式为Al3＋＋NHeq \\al(＋,4)＋2SOeq \\al(2－,4)＋2Ba2＋＋4OH－===2BaSO4↓＋Aleq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(OH))3↓＋NH3·H2O，D错误。]
5．(1)向含1 ml 的FeBr2溶液中通入1 ml Cl2，反应的离子方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)向含1 ml 的FeI2溶液中通入1 ml Cl2，反应的离子方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[答案] (1)2Fe2＋＋2Br－＋2Cl2===2Fe3＋＋Br2＋4Cl－
(2)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
1．(2021·江苏选择性考试，T1)黑火药是中国古代四大发明之一，其爆炸反应为2KNO3＋S＋3C===K2S＋N2↑＋3CO2↑。下列说法正确的是( )
A．黑火药中含有两种单质
B．爆炸时吸收热量
C．反应中S作还原剂
D．反应为置换反应
A [黑火药中含有S、C两种单质，A正确；爆炸反应为放热反应，B错误；该反应中S元素化合价降低，作氧化剂，C错误；该反应不符合“单质＋化合物＝另一种单质＋另一种化合物”的形式，不是置换反应，D错误。]
2．(2022·湖南选择性考试，T9)科学家发现某些生物酶体系可以促进H＋和e－的转移(如a、b和c)，能将海洋中的NOeq \\al(－,2)转化为N2进入大气层，反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A．过程Ⅰ中NOeq \\al(－,2)发生氧化反应
B．a和b中转移的e－数目相等
C．过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(NHeq \\al(＋,4))＝1∶4
D．过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为NOeq \\al(－,2)＋NHeq \\al(＋,4)===N2↑＋2H2O
D [A.由图示可知，过程Ⅰ中NOeq \\al(－,2)转化为NO，氮元素化合价由＋3价降低到＋2价，NOeq \\al(－,2)作氧化剂，被还原，发生还原反应，错误；B.由图示可知，过程Ⅰ为NOeq \\al(－,2)在酶1的作用下转化为NO和H2O，生成1 ml NO转移1 ml e－，过程Ⅱ NO与NHeq \\al(＋,4)转化为N2H4，消耗1 ml NO转移4 ml e－，错误；C.过程Ⅱ参加反应的n(NO)与n(NHeq \\al(＋,4))之比为1∶1，错误。]
3．(2022·浙江1月选考，T10)关于反应4CO2＋SiH4eq \(=====,\s\up9(高温))4CO＋2H2O＋SiO2，下列说法正确的是 ( )
A．CO是氧化产物
B．SiH4发生还原反应
C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
D．生成1 ml SiO2时，转移8 ml电子
D [由方程式可知，CO是还原产物；SiH4发生氧化反应；氧化剂与还原剂分别为CO2和SiH4，反应中物质的量之比为4∶1；每生成1 ml SiO2，转移8 ml 电子。]
4．(2021·浙江1月选考，T10)关于反应8NH3＋6NO2===7N2＋12H2O，下列说法正确的是( )
A．NH3中H元素被氧化
B．NO2在反应过程中失去电子
C．还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶4
D．氧化产物与还原产物的质量之比为4∶3
D [该反应为归中反应，NH3中氮化合价元素从－3价升高至0价，氮元素被氧化，NO2中氮元素化合价从＋4价降低至0价，得到电子，依据反应关系，还原剂与氧化剂的物质的量之比为4∶3，氧化产物与还原产物的物质的量之比为4∶3，故A、B、C不正确，D正确。]
利用绿矾(FeSO4·5H2O)可制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)。
已知：高铁酸钾氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更强；主要反应：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑
(1)该反应中的氧化剂是________，还原剂是________________。
(2)简要说明K2FeO4作为水处理剂时所起的作用为___________________
_______________________________________________________________。
(3)当生成1 ml O2时，该反应转移的电子数为________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
(4)该反应中，被氧化的Na2O2与被还原的Na2O2的质量比为________。
[解析] (1)该反应中Fe元素化合价由＋2价变为＋6价、O元素化合价由－1价变为0价、－2价。得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，所以氧化剂是Na2O2，还原剂是Na2O2、FeSO4。(2)K2FeO4中Fe元素的化合价为＋6价，具有强氧化性，且还原产物铁离子能水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附性，能吸附除去水中的悬浮杂质。
(3)
[答案] (1)Na2O2 Na2O2、FeSO4
(2)高铁酸钾具有强氧化性，能杀菌消毒，消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体能吸附水中悬浮杂质而沉降 (3)10NA (4)1∶5
课时分层作业(八)
氧化还原反应的概念和规律
1．(2022·扬州一模)在高温高压的水溶液中，AuS－与Fe2＋发生反应沉积出磁铁矿(主要成分Fe3O4)和金矿(含单质Au)，且硫元素全部转化为H2S气体放出。对于该反应的说法一定正确的是( )
A．反应后溶液的pH降低
B．每生成2.24 L气体，转移电子数为0.1 ml
C．AuS－既作氧化剂又作还原剂
D．氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
A [根据题干可知，AuS－和Fe2＋反应生成磁铁矿和Au，并伴有H2S生成，反应方程式为2AuS－＋3Fe2＋＋4H2Oeq \(==========,\s\up9(高温、高压))Fe3O4＋2Au＋2H2S↑＋4H＋。A.根据分析可知，反应生成氢离子，反应后溶液的pH降低，A正确；B.未知气体所处的状态，无法确定2.24 L气体的物质的量，B错误；C.该反应中AuS－中Au化合价降低只做氧化剂，C错误；D.根据以上分析，AuS－中Au化合价降低为氧化剂，Fe2＋化合价升高为还原剂，有3 ml二价铁参与反应，生成1 ml Fe3O4，四氧化三铁可看作Fe2O3·FeO，所以只有2 ml二价铁作为还原剂，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶2＝1∶1，D错误。]
2．As元素有＋2、＋3两种常见价态。在一定条件下，雌黄和雄黄的转化关系如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．反应Ⅰ中若0.5 ml As4S4参加反应，转移14 ml电子，则物质a为SO2
B．从反应Ⅱ可以推出亚砷酸(H3AsO3)的酸酐为As2O3
C．反应Ⅲ属于非氧化还原反应
D．反应Ⅳ中，As2S3和Sn2＋恰好完全反应时，二者的物质的量之比为2∶1
D [As4S4中As为＋2价，S为－2价，反应Ⅰ中0.5 ml As4S4参与反应时，As由＋2价升高为＋3价，2 ml As失2 ml电子，则2 ml S失12 ml 电子，S的化合价升高6，故物质a为SO2，A项正确；反应Ⅱ中As2O3与H2O反应生成H3AsO3，As的化合价不变，故As2O3为亚砷酸(H3AsO3)的酸酐，B项正确；反应Ⅲ中各元素化合价不变，属于非氧化还原反应，C项正确；反应Ⅳ为2As2S3＋4H＋＋2Sn2＋===2H2S↑＋As4S4＋2Sn4＋，故As2S3、Sn2＋的物质的量之比为1∶1，D项错误。]
3．(2022·常州一模)K2FeO4(高铁酸钾)是一种环保型净水剂。制备方法之一是2Fe(OH)3＋4KOH＋3KClO===2K2FeO4＋3KCl＋5H2O，下列叙述错误的是( )
A．KClO是氧化剂，Fe(OH)3是还原剂
B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶2
C．用氯气和KOH溶液可以制备KClO
D．制备1 ml K2FeO4时转移3 ml电子
B [A.KClO中氯元素化合价降低发生还原反应是氧化剂，Fe(OH)3中铁元素化合价升高是还原剂，A正确；B.KClO发生还原反应得到还原产物KCl，Fe(OH)3发生氧化反应得到氧化产物K2FeO4，由化学方程式可知，氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶3，B错误；C.氯气和KOH溶液反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，C正确；D.Fe(OH)3中铁元素化合价升高3价，由化学方程式可知，K2FeO4～3e－，则制备1 ml K2 FeO4时转移3 ml电子，D正确。]
4．已知Pb2O3与HNO3溶液发生反应Ⅰ：Pb2O3＋2HNO3===Pb(NO3)2＋PbO2↓＋H2O，PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ：5PbO2＋2MnSO4＋3H2SO4===2HMnO4＋5PbSO4＋2H2O，下列说法正确的是( )
A．在反应Ⅰ中，Pb2O3既是氧化剂，又是还原剂
B．Pb2O3与盐酸反应：Pb2O3＋2HCl===PbCl2＋PbO2↓＋H2O
C．PbO与HNO3溶液反应：PbO＋2HNO3===Pb(NO3)2＋H2O
D．由反应Ⅰ、Ⅱ可知氧化性：HNO3>PbO2>HMnO4
C [铅元素没有＋3价，Pb2O3中一个Pb显＋2价，另一个显＋4价，反应Pb2O3＋2HNO3===Pb(NO3)2＋PbO2↓＋H2O，不是氧化还原反应，A错误；据反应Ⅱ可知氧化性：PbO2>MnOeq \\al(－,4)，而酸性条件下MnOeq \\al(－,4)能将HCl氧化成Cl2，则＋4价Pb也能将HCl氧化成Cl2, B错误；根据反应Ⅰ可得硝酸不能将Pb氧化成＋4价，故反应后Pb还是＋2价，C正确；反应Ⅰ不是氧化还原反应，无法由反应Ⅰ得出氧化性：HNO3>PbO2，D错误。]
5．(2022·南通联考)氧化还原反应原理在生产生活和科学研究中应用广泛。
(1)下列表述中没有氧化还原反应的是________(填字母)。
A．滴水成冰 B．蜡炬成灰 C．百炼成钢
(2)氧化剂过氧化氢(H2O2)在反应时不产生污染物，被称为绿色氧化剂，因而受到越来越多的关注。
①保存过氧化氢的试剂瓶上最适合贴上的一个标签是________ (填标号)。
②油画中铅白(碱式碳酸铅)与空气中的硫化氢反应生成硫化铅，可用H2O2洗涤，发生反应为PbS＋4H2O2===PbSO4＋4H2O，则处理1 ml PbS转移电子的物质的量是________。
③ 向橙红色K2Cr2O7溶液中加入硫酸酸化，再加入足量H2O2，溶液变为蓝色[Cr2(SO4)3]，则上述反应中Cr元素化合价________(填“升高”“降低”或“不变”)，H2O2作________剂(填 “氧化”或“还原”)。
(3)某反应体系中有H2O、ClO－、NHeq \\al( ＋ ,4)、OH－、N2、Cl－等微粒，其中N2、ClO－的物质的量随时间变化的曲线如图所示，写出该反应的离子方程式_________________
________________________________________________。
[解析] (1)A.滴水成冰，没有生成新物质，属于物理变化，A符合题意；
B．蜡炬燃烧生成二氧化碳和水，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，B不符合题意；C.百炼成钢，碳与氧气反应生成二氧化碳，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，C不符合题意；(2)过氧化氢为常见的氧化剂，试剂瓶上最适合贴上的一个标签为氧化剂标志；油画中铅白(碱式碳酸铅)与空气中的硫化氢反应生成硫化铅，可用H2O2洗涤，发生反应为PbS＋4H2O2===PbSO4＋4H2O，硫从－2价失去8个电子升高到＋6价，则处理1 ml PbS转移电子的物质的量是8ml；向橙红色K2Cr2O7溶液中加入硫酸酸化，再加入足量H2O2，溶液变为蓝色[Cr2(SO4)3]，则上述反应中Cr元素化合价降低，H2O2作还原剂；
(3)根据图像可知，随着反应进行，N2物质的量增大，ClO－的物质的量减少，说明N2是生成物，ClO－为反应物，根据原子守恒，因此有ClO－＋NHeq \\al(＋,4)―→N2＋Cl－，利用化合价升降法进行配平，得出3ClO－＋2NHeq \\al(＋,4)―→N2＋3Cl－，根据电荷守恒，推出该反应为3ClO－＋2NHeq \\al( ＋ ,4)＋2OH－===N2↑＋3Cl－＋5H2O。
[答案] (1)A (2)B 8 ml 降低 还原
(3)3ClO－＋ 2NHeq \\al(＋,4)＋2OH－ ===N2↑＋3Cl－＋5H2O