【题源解密】专题05 氧化还原反应及其计算-2024高考化学题源解密(全国通用)
展开高考命题专家命制高考试题时绝非凭空杜撰,必有命题的原始模型(“题根”)和命题着力点(“题眼”),对“题根”与“题眼”进行深入的探求与拓展可构造出高考母题。
命题人拿来千变万化为难你们的历年真题,本质上也是从这有限的母题中衍生出来的。母题的重要性不言而喻。
专题五 氧化还原反应及其计算
目录:
2023年真题展现
考向一 氧化还原反应的概念
考向二 氧化还原反应的计算
真题考查解读
近年真题对比
考向一 氧化还原反应的概念
考向二 氧化还原反应的计算
命题规律解密
名校模拟探源
易错易混速记
考向一 氧化还原反应的概念
1.(2023·全国乙卷第7题)下列应用中涉及到氧化还原反应的是( )
A. 使用明矾对水进行净化B. 雪天道路上撒盐融雪
C. 暖贴中的铁粉遇空气放热D. 荧光指示牌被照发光
2.(2023·北京卷第12题)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①;②。下列说法正确的是( )
A. Na2O2、CaH2中均有非极性共价键
B. ①中水发生氧化反应,②中水发生还原反应
C. Na2O2中阴、阳离子个数比为1:2,CaH2中阴、阳离子个数比为2:1
D. 当反应①和②中转移的电子数相同时,产生的O2和H2的物质的量相同
考向二 氧化还原反应的计算
3.(2023·浙江选考1月第10题)关于反应,下列说法正确是( )
A. 生成1mlN2O,转移4ml电子B. NH2OH是还原产物
C. NH2OH既是氧化剂又是还原剂D. 若设计成原电池,Fe2+为负极产物
4.(2023·湖南卷第10题)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是( )
A. S2O32-和SO42-的空间结构都是正四面体形
B. 反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C. 反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应:Ⅰ<Ⅱ
D. 反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1mlAs2S3转移的电子数之比为3∶7
【命题意图】建立氧化还原反应的观点,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;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和配平的思维模型。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。
【考查要点】考查氧化还原反应的本质和特征,会判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物等概念。会根据氧化还原反应规律,判断氧化还原反应发生。依据电子转移守恒,进行相关计算。
【课标链接】
(1)能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
(2)能认识离子反应和氧化还原反应的本质,能结合实例书写氧化还原反应化学方程式。
(3)形成认识化学反应的微观视角,了解氧化还原反应本质的认识过程,建构氧化还原反应的认识模型。
(4)通过对具体氧化还原反应的判断和分析,诊断并发展学生对氧化还原本质的认识进阶(物质水平、元素水平、微粒水平)和认识思路的结构化水平(视角水平、内涵水平)。
考向一 氧化还原反应的概念
1.(2022·浙江卷)关于反应4CO2+SiH4eq \(=======,\s\up8(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∶4D.生成1mlSiO2时,转移8ml电子
2.(2021·山东卷)实验室中利用固体KMnO4进行如图实验,下列说法错误的是( )
A.G与H均为氧化产物B.实验中KMnO4只作氧化剂
C.Mn元素至少参与了3个氧化还原反应D.G与H的物质的量之和可能为0.25ml
考向二 氧化还原反应的计算
3.(2022·浙江卷)关于反应,下列说法正确的是( )
A.发生还原反应
B.既是氧化剂又是还原剂
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
D.发生反应,转移电子
4.(2021·湖南卷)KClO3常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反应为。下列说法错误的是( )
A.产生22.4L(标准状况) Cl2时,反应中转移10 ml e-
B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11:6
C.可用石灰乳吸收反应产生的 Cl2制备漂白粉
D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中IO3-的存在
分析近三年的高考试题,可以发现氧化还原反应主要考查氧化还原反应的基本概念和相关计算。2023年考查了氧化还原反应的判断。预测2024年仍然会以氧化还原反应的规律和电子转移守恒为主,考查氧化还原反应的本质、配平、相关计算及其应用。
1.(2023·浙江·三模)汽车发生剧烈碰撞时,安全气囊中迅速发生反应:。下列说法正确的是
A.该反应中是还原剂
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为15∶1
C.若设计成原电池,在负极上反应
D.每转移,可生成
2.(2023·天津·统考二模)催化除去HCHO的机理如图所示,下列说法不正确的是
A.反应①~④均是氧化还原反应
B.反应②中碳氧双键未断裂
C.降低了反应的活化能
D.上述机理总反应为
3.(2023·山东聊城·一模)由簇介导的光辅助水蒸气重整甲烷的两个连续催化循环机理如图所示(“UV”代表紫外线)。下列说法错误的是
A.反应过程中有极性键的断裂和生成
B.都有可能在循环中作催化剂
C.反应过程中金属元素Rh、V的价态均不变
D.该循环的总反应为:
4.(2023·福建龙岩·模拟)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用于脱除废水中游离氯。其工业制备方法为:将一定比例的Na2CO3与Na2S配成混合溶液,再通入SO2,先有黄色沉淀生成,当黄色沉淀消失时,即生成了Na2S2O3,同时释放CO2。下列说法错误的是
A.制备反应中Na2S2O3既是氧化产物又是还原产物
B.制备总反应的离子方程式为2S2-+ CO+ 4SO2 = CO2 + 3S2O
C.产生黄色沉淀的反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶1
D.将Na2S2O3脱除游离氯反应设计成原电池时,S2O为负极反应物
5.(2023·河北衡水·二模)下列颜色变化与氧化还原反应有关的是
A.硫酸铜溶液中滴加氨水,先得到蓝色沉淀,后沉淀溶解得到深蓝色溶液
B.黄色的溶液中滴加稀硫酸,溶液由黄色变为橙色
C.KI溶液滴入AgCl浊液中,沉淀由白色逐渐变为黄色
D.新切开的苹果在空气中颜色变暗淡
6.(2023·河北石家庄·联考)造纸、印刷等工业废水中含有大量的硫化物(主要成分为Na2S),可用如图转化方式除去,则下列说法错误的是
A.溶液中存在
B.反应Ⅰ和Ⅱ的转移电子数相等时,还原剂之比为2:1
C.在废水处理过程中,CPc为催化剂,为氧化剂
D.反应Ⅲ中与等物质的量反应,反应的化学方程式为
7.(2023·湖南岳阳·三模)用还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下,将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中,其物质的转化过程如图所示。下列说法不正确的是
A.反应I的离子方程式为2Ce4+ + H2 = 2Ce3+ + 2H+
B.反应II中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2
C.反应过程中,混合溶液中Ce3+和Ce4+的总数一定保持不变
D.理论上,每消耗2.24 L氢气,转移的电子的物质的量为0.2 ml
8.(2023·海南·联考一模)是一种常用的消毒剂,可通过反应制取,下列有关说法正确的是
A.还原性:
B.每消耗,转移电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
D.若该反应通过原电池来实现,则是负极产物
9.(2023·福建南平·三模)黄血盐可用于制造工业颜料,制备反应的化学方程式为:。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.中含有的电子数为
B.2.7gHCN分子中含有的键数为
C.标准状况下每生成转移的电子数为
D.的溶液中含有的离子数为
10.(2023·山东威海·二模)向酸化的KI溶液中通入SO2,溶液变黄并出现浑浊,发生反应Ⅰ:,继续通入SO2,溶液变为无色,发生反应Ⅱ:。下列说法错误的是
A.、的氧化性强弱与外界条件有关
B.每生成0.1ml ,整个过程中转移0.4ml电子,同时消耗0.2ml KI
C.该过程的总反应为:
D.该反应过程中KI作催化剂
一、氧化还原反应概念的“五个误区”
误区一:某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原,也不一定被氧化。因为元素处于化合态时,其化合价可能为正,也可能为负。若元素由负价变为0价,则其被氧化,若元素由正价变为0价,则其被还原。
误区二:在氧化还原反应中,非金属单质不一定只作氧化剂,大部分非金属单质往往既具有氧化性又具有还原性,只是以氧化性为主。如在反应Cl2+H2OHCl+HClO中,Cl2既表现氧化性又表现还原性。
误区三:物质的氧化性或还原性的强弱取决于元素原子得失电子的难易程度,与得失电子数目的多少无关。
误区四:氧化还原反应中的反应物不一定都是氧化剂或还原剂,有的反应物可能既不是氧化剂也不是还原剂。如Cl2+H2OHCl+HClO,H2O既不是氧化剂,也不是还原剂。
误区五:在氧化还原反应中,一种元素被氧化,不一定有另一种元素被还原,也可能是同一元素既被氧化又被还原。如:2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,氧元素一部分化合价升高,一部分化合价降低。
二、氧化性、还原性强弱的比较方法
物质氧化性(得电子的能力)、还原性(失电子的能力)的强弱取决于物质得失电子的难易,与得失电子的数目无关,但也与外界因素(如反应条件、反应物浓度、酸碱性等)有关,具体判断方法如下:
1.依据氧化还原反应原理来判断
(1)氧化性强弱:氧化剂>氧化产物。
(2)还原性强弱:还原剂>还原产物。
2.依据“二表、一律”判断
(1)依据元素周期表判断
①同主族元素对应单质的氧化性从上到下逐渐减弱,对应阴离子的还原性逐渐增强。
②同周期元素对应单质的还原性从左到右逐渐减弱,氧化性逐渐增强。
eq \(―――――――――――――――――――――――――→,\s\up7(Na Mg Al Si P S Cl2 还原性减弱,氧化性增强))
(2)依据元素的活动性顺序表判断
(3)依据元素周期律判断
①非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其对应单质的氧化性越强。
如酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3,则氧化性:Cl2>S>P>C>Si。
②金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其对应单质的还原性越强。
如碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,则还原性:Na>Mg>Al。
3.依据产物中元素价态的高低判断
(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:
4.依据电化学原理判断
(1)原电池:一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极,其还原性:负极>正极。
(2)电解池:用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先放电的阳离子的氧化性较强,在阳极先放电的阴离子的还原性较强。
5.依据影响因素判断
(1)浓度:同一种物质,浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓H2SO4>稀H2SO4,浓HNO3>稀HNO3;还原性:浓HCl>稀HCl。
(2)温度:同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强。
(3)酸碱性:同一种物质,所处环境酸(碱)性越强其氧化(还原)性越强。如氧化性:KMnO4(酸性)>KMnO4(中性)>KMnO4(碱性)。
6.依据反应条件判断
三、价态规律
1.升降规律
氧化还原反应中,化合价有升必有降,升降总值相等。
2.价态归中规律
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”。
3.歧化反应规律
“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。
例如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。
四、强弱规律
1.根据氧化性和还原性规律判断
同一个反应中,氧化剂的氧化性强(填“强”或“弱”)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。如反应2FeCl3+2KI===2FeCl2+I2+2KCl中,氧化性:Fe3+>I2;还原性:I->Fe2+。
2.根据金属活动性或非金属活动性顺序判断
K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag,由左至右,单质的还原性逐渐减弱;K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+,由左至右,阳离子的氧化性逐渐增强;F2、Cl2、Br2、I2、S,由左至右,单质的氧化性逐渐减弱;F-、Cl-、Br-、I-、S2-,由左至右,阴离子的还原性逐渐增强。
3.根据产物中元素价态的高低判断
如2Fe+3Cl2eq \(=====,\s\up7(点燃))2FeCl3,Fe+Seq \(=====,\s\up7(△))FeS,则氧化性:Cl2>(填“>”或“<”)S。
五、先后规律
同一体系中,当有多个氧化还原反应发生时,反应的先后顺序遵循强者优先的规律。例如:向含相同物质的量浓度的S2-、I-、Br-溶液中,缓慢通入氯气,还原性强的离子优先发生反应,先后顺序为S2-、I-、Br-;向含等物质的量浓度的Fe3+、Cu2+、H+、Ag+溶液中,缓慢加入足量的镁粉,氧化性强的离子优先发生反应,先后顺序为Ag+、Fe3+、Cu2+、H+。
六、电子守恒思想在氧化还原反应计算中的应用
1.对于氧化还原反应的计算,要根据氧化还原反应的实质——反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等,即得失电子守恒。利用守恒思想,可以抛开繁琐的反应过程,可不写化学方程式,不追究中间反应过程,只要把物质分为始态和终态,从得电子与失电子两个方面进行整体思维,便可迅速获得正确结果。
2.守恒法解题的思维流程
(1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
(2)找准一个原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。
(3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
3.得失电子守恒法
得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时,氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。
(1)应用电子守恒解题的一般步骤——“一、二、三”。
①“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。
②“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的个数)。
③“三列关系式”:根据题中物质的物质的量和电子守恒列出等式。
n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值。
(2)多步连续进行的氧化还原反应的有关计算:对于多步连续进行的氧化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物,删去中间产物,建立二者之间的电子守恒关系,快速求解。应用以上方法解答有关氧化还原反应的计算题时,可化难为易,化繁为简。
浓度
同一种物质,浓度越大,氧化性(或还原性)越强。如氧化性:浓H2SO4>稀H2SO4,浓HNO3>稀HNO3;还原性:浓HCl>稀HCl
温度
同一种物质,温度越高其氧化性越强。如热的浓硫酸的氧化性比冷的浓硫酸的氧化性强
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