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备战2026 年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义
第05 讲 氧化还原反应的概念、规律、配平及计算 (讲义)
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】氧化还原反应的基本概念+5 道例题
【知识点2】氧化还原反应的规律+5 道例题
【知识点3】氧化还原反应方程式的配平+5 道例题
【知识点4】电子守恒法在氧化还原反应中的应用+5 道例题
练习
提能·课后精练
选择题:
15
题
非选择题:
5
题
建议时长:
75
分钟
实际时长: 分钟
【知识点1】氧化还原反应的基本概念
1.氧化还原反应:凡是有元素化合价升降的化学反应叫做氧化还原反应。
2.相关概念
概括为“升失氧、降得还,剂性一致、其他相反”。
①氧化反应:元素化合价升高的反应(失去电子的反应)
②还原反应:元素化合价降低的反应(得到电子的反应)
③氧化剂:元素化合价降低的反应物(得电子的反应物)
④还原剂:元素化合价升高的反应物(失去电子的物质)
⑤氧化产物:还原剂失去电子被氧化所得的生成物叫氧化产物
⑥还原产物:氧化剂得到电子被还原所得的生成物叫还原产物
例如:对于反应C+2H2SO4(浓)
2SO2↑+CO2↑+2H2O
(1)氧化剂是浓硫酸,发生还原反应,被还原,生成还原产物SO2。
(2)还原剂是C,发生氧化反应,被氧化,生成氧化产物CO2。
(3)C 和浓硫酸在反应中分别表现还原性和氧化性。
1
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(4)反应生成1 mol CO2,浓硫酸得4mol 电子,C 失去4mol 电子,反应转移4mol 电子。
3.氧化还原反应电子转移的表示方法
可用双线桥法和单线桥法表示反应中电子的转移情况,以Cu 与稀硝酸反应为例:
(1)双线桥法:①标变价、②画箭头(反应物指向生成物)、③算数目、④说变化。
①箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同一种元
素
②在“桥”上标明电子的“得”与“失”且得失电子总
数相等、化合价的升降、被氧化或被还原
③得失电子数目的正确表述是a×be—,a 表示得或失电子
的原子的数目,b 表示每个原子失去或得到的电子数(即
化合价升高或降低的数目),当a 或b 为1 时,必须省略
(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”“失”字样。
①箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电
子的元素
②箭头方向表明电子转移的方向,“桥”上只标出转移
电子的总数,无需注明电子的“得”与“失”
【总结】一些特殊物质中元素的化合价
CuFeS2:Cu 为+2,Fe 为+2,S 为-
2;
K2FeO4:Fe 为+6;
FePO4:Fe 为+3;
LiFePO4:Fe 为+2;
Li2NH、LiNH2、AlN:N 为-3;
N2H4:N 为-2;
Na2S2O3:S 为+2;
S2O:S 为+6;
VO:V 为+5;
C2O:C 为+3;
HCN:C 为+2;N 为-3;
CuH:Cu 为+1,H 为-1;
BH:B 为+3、H 为-1;
FeO:Fe 为+(8-n);
Si3N4:Si 为+4,N 为-3;
MnO(OH):Mn 为+3;
CrO:Cr 为+6;
4.常见的氧化剂和还原剂
(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、过氧化物等。
①活泼的非金属单质,如X2(X 指卤素Cl、Br)、O2、O3等;
②高价态的离子,如H+、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+等;
③含高价态元素的物质,如H2SO4(浓)、HClO4、HNO3、PbO2、MnO2、KClO3、KMnO4等;
④含O 的物质,如H2O2、Na2O2等。
下面是常见的氧化剂和对应的还原产物:
2
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(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。
①活泼的金属单质,如Na、Mg、Al、Fe、Cu 等;
②某些非金属单质,如H2、C、S 等;
③低价态离子,如S2-、I-、Fe2+、Br-等;
④含较低价态元素的物质,如CO、NH3、H2S、HI、SO2、H2SO3、Na2SO3、NO 等。
⑤金属氢化物(如NaH)、硼氢化钠(NaBH4,通常用作醛类、酮类、酰氯类的还原剂)
下面是常见的还原剂和对应的氧化产物:
(3)既可作氧化剂,又可作还原剂的物质或粒子
具有中间价态的物质或粒子既具有氧化性,又具有还原性,当与强还原剂反应时,作氧化剂,表现氧
化性;当与强氧化剂反应时,作还原剂,表现还原性。常考物质或粒子归纳如下:
Fe3+
Fe2+
Fe
SO
SO
S
O2
H2O2
H2O
说明:Fe2+、SO 主要表现还原性,H2O2主要表现氧化性
5.氧化还原反应与四种基本反应类型间的关系
①有单质参加或者生成的反应不一定是氧化还原反应
如:同素异形体之间的转化,3O2=====2O3
②没有单质参加的化合反应和没有单质生成的分解反
应有可能是氧化还原反应
如:Na2O2+SO2===Na2SO4
H2O2+SO2===H2SO4
NH4NO3
△
N2O↑+2H2O
【例1】下列在化学史上产生重要影响的成果中,不涉及氧化还原反应的是
A.侯德榜发明了以
,
和
为原料的联合制碱法
3
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B.戴维电解盐酸得到
和
,从而提出了酸的含氢学说
C.拉瓦锡基于金属和
的反应提出了燃烧的氧化学说
D.哈伯发明了以
和
为原料合成氨的方法
【答案】A
【详解】A.联合制碱法的反应中,化学方程式为:
和
,各元素(Na、Cl、N、C、H、O)的化合价均未发生改变,属于非氧
化还原反应,A 符合题意;
B.电解盐酸生成
和
,H 和Cl 的化合价均发生变化(H 从+1→0,Cl 从-1→0),涉及氧化还原反
应,B 不符合题意;
C.金属与
反应生成氧化物,金属被氧化(化合价升高),O 被还原(化合价降低),涉及氧化还原反
应,C 不符合题意;
D.合成氨反应中
的N 化合价从0→-3,
的H 从0→+1,涉及氧化还原反应,D 不符合题意;
故选A。
【例2】通过将金红石
转化为
,对
再进一步处理可得到Ti(钛单质)。
转化为
的
方法有直接氯化法(
)和碳氯化法(
)。下列有
关说法错误的是
A.两种方法中
均被氧化
B.两种方法中
均作为氧化剂
C.两种方法中,每生成
转移的电子数相等
D.直接氯化法的条件下,氧化性:
【答案】A
【详解】A.第一种方法中,二氧化钛中氧元素化合价升高,二氧化钛被氧化;第二种方法中,二氧化钛
中无元素化合价变化,二氧化钛未被氧化;故A 错误;
B.两种方法中,氯元素化合价均降低,氯气均作为氧化剂,故B 正确;
C.两种方法中,每生成1molTiCl4,均消耗2molCl2,氯元素从0 价降低为-1 价,则转移的电子均为
4mol,转移电子数相等,故C 正确;
D.直接氯化法的条件下,氯气作氧化剂,氧气是氧化产物,氧化剂的氧化性大于氧化产物,则氧化性Cl2
> O2,故D 正确;
故选A。
【例3】火法炼铜的主要反应原理是在
时,将白冰铜高温
按以下反应锤炼成粗铜:①
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;②
;总反应为:
。
下列说法正确的是
A.反应①中,
是氧化剂
B.总反应中,只有氧气是氧化剂
C.反应②中,只有
是氧化剂
D.上述三个反应中,
均作还原剂
【答案】D
【详解】A.反应①为
,其中
中硫元素化合价升高,铜元素化合价不
变,故
为还原剂,氧气为氧化剂,A 错误;
B.总反应
中,
中铜元素化合价降低,硫元素化合价升高,故
既是氧化
剂也是还原剂,氧气是氧化剂,故氧化剂有
和氧气,B 错误;
C.反应②
中,
和
都是氧化剂,C 错误;
D.上述三个反应中,
中硫元素化合价都升高,
均作还原剂,D 正确;
故选D。
【例4】根据金属氢化物的特点解答下列问题。
(1)KH 是一种野外供氢剂,其电子式为 ,与水反应放出氢气,化学方程式为 。生
成
氢气时,反应中转移的电子数为 。
(2)
在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为
),脱锈过程中生成两种产
物,其反应的化学方程式为: 。
(3)完成以氢化锂(
)和氯化铝为原料合成氢化铝锂
的反应方程式:
。
【答案】
(1)
(或
)
(2)
(3)
【详解】(1)KH 为离子化合物,其电子式为
,与水反应放出氢气,根据质量守恒可知,还会生
成氢氧化钾,化学方程式为
;反应中氢元素化合价由-1 变为0,水中氢元素化合价
由+1 变为0,故生成
氢气时,反应中转移电子1mol,数目为
(或
);
(2)
在无水条件下和
反应生成两种产物,反应中氢元素化合价升高,则铁元素化合价降低生成
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铁,根据电子守恒、质量守恒配平,反应为:
;
(3)以氢化锂(
)和氯化铝为原料合成氢化铝锂
,反应中没有元素化合价变化,根据质量
守恒,反应方程式为:
。
【例5】回答下列问题:
(1)汽车尾气中的CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒
气体。写出NO 被CO 还原的化学方程式: 。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。如
,写出氨气转化
的化学方程
式: 。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理。
①
被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,其物质的量之比为
,写出该反应的化学方程式:
。
NO
②
与
按物质的量之比
被足量NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐,该钠盐的化学式是
。
【答案】
(1)
(2)
(3)
【详解】(1)CO、NOx在适宜温度下采用催化转化法处理,使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气
体,结合质量守恒,生成氮气和二氧化碳,则NO 被CO 还原的化学方程式为:
;
(2)氨气转化
生成氮气和水,反应氨气中氮化合价由-3 变为0、二氧化氮中氮化合价由+4 变为0,结
合电子守恒,反应为
;
(3)①
被烧碱溶液吸收时,生成两种钠盐,常见的为硝酸钠和亚硝酸钠,其物质的量之比为1 1∶,根
据电子得失守恒,该反应的化学方程式
。
NO
②
与
按物质的量之比为
被足量NaOH 溶液完全吸收后只得到一种钠盐,发生了归中反应,结合
电子守恒,反应生成亚硝酸钠:NO +NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,故该钠盐的化学式是NaNO2。
【知识点2】氧化还原反应的规律
1、氧化性、还原性的强弱规律
(1)根据化学方程式判断
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氧化性:氧化剂>氧化产物;
还原性:还原剂>还原产物。
【实例】有以下反应:①H2SO3+I2+H2O===2HI+H2SO4;
2FeCl
②
3+2HI===2FeCl2+I2+2HCl;
3FeCl
③
2+4HNO3===2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
还原性
氧化性
从反应①可知
H2SO3>I-
I2>H2SO4
从反应②可知
I->Fe2+
Fe3+>I2
从反应③可知
Fe2+>NO
HNO3>Fe3+
总的强弱顺序
还原性:H2SO3>I->Fe2+>NO
氧化性:HNO3>Fe3+>I2>H2SO4
(2)根据反应条件及反应的剧烈程度判断
反应条件要求越低,反应越剧烈,对应物质的氧化性或还原性越强,如是否加热、反应温度高低、有无催
化剂和反应物浓度大小等。
如:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O,2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,可
判断氧化性:KMnO4>MnO2。
如:根据2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,Mg+2H2O
Mg(OH)2+H2↑,可以推知还原性:Na>Mg。
如: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。
(3)依据氧化还原反应的程度
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:根据2Fe+3Cl2=====2FeCl3,Fe+S=====FeS,可以推知氧化性:Cl2>S。
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:根据Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,3Zn+2Fe3+===3Zn2++2Fe,可以推知还原性:Zn>Cu。
(4)依据金属、非金属的活动性顺序
规律
特点
上左下右可反应,隔之愈远愈易行
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【归纳总结】
①常见的氧化性、还原性顺序
氧化性:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀H2SO4>S
还原性:Mn2+<Cl-<Br-<Fe2+<I-<SO2 (SO)<H2S (S2-)
H
②
2O2中氧元素尽管处于中间价态,但H2O2主要表现为氧化性,其还原产物是H2O,故H2O2又被称为绿色
氧化剂。
③对同一元素而言,一般价态越高,氧化性越强,如Fe3+>Fe2+>Fe;价态越低,氧化性越弱,如S2-
<S<SO2。
2、价态归中规律(不交叉规律):
同一元素不同价态间发生的氧化还原反应,化合价的变化规律遵循:高价+低价→中间价态,中间价
态可相同、可不同,但只能靠近不能相互交叉(即价态向中看齐)。
例如,不同价态的硫之间可以发生的氧化还原反应是
注:不会出现⑤中H2S 转化为SO2而H2SO4转化为S 的情况。
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,如:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+
H2O。
4、电子得失守恒规律:
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
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)。
电子守恒法计算的流程:
(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(注意化学式中的原子个数)。
(3)三列关系式:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。
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【例1】工业生产时废气中的SO2和废水中的
可通过Fe3+循环处理,其反应原理如图示,下列说法正
确的是
A.过程I 中Fe3+作还原剂,发生氧化反应
B.过程Ⅱ的离子方程式为
C.还原性:Cr3+>SO2
D.该过程总反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为3:1
【答案】B
【详解】A.过程I 中Fe3+与SO2反应生成Fe2+和
,铁元素价态降低发生还原反应,作氧化剂,A 错
误;
B.过程Ⅱ中Fe2+与
反应生成Fe3+和Cr3+,离子方程式为
,B 正确;
C.还原剂的还原性大于还原产物,过程I 中SO2是还原剂, Fe2+还原产物,还原性为:SO2> Fe2+,由过程
Ⅱ反应式得还原性:Fe2+> Cr3+,因此还原性:SO2> Cr3+,C 错误;
D.该过程总反应方程式为
,氧化剂
和还原剂SO2的物质
的量之比为1:3,D 错误;
故选B。
【例2】根据表中信息,判断下列叙述中错误的是
序号
氧化剂
还原剂
氧化产物
还原产物
①
(足量)
、
②
HCl
③
(少量)
、
A.表中②组反应的氧化产物是
,表中③组反应的还原产物是
B.氧化性:
C.由表中①③组的信息可知,还原性:
D.表中①组反应的离子方程式为
【答案】D
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【分析】由①可知,发生的反应为:
;由③可知,当氯气少量,亚
铁离子被氯气氧化,含有溴离子,说明还原性
。反应②是:
,
是氧化剂。反应③由于氯气少量,氯气首先氧化还原性强的亚铁离子,方程式为:
。
A.根据分析可知,反应②氧化产物与还原产物均为
,表中③组氯化铁既是氧化产物也是还原产物,A
正确;
B.根据反应②和反应①,结合氧化还原反应规律:反应物性质强于产物的性质,可知
,B 正确;
C.由表中①③反应的方程式可知,还原性:
,C 正确;
D.根据分析可知,由于氯气足量,可以把亚铁离子和溴离子全部氧化,方程式为:
,D 错误;
故选D。
【例3】高铁酸钠(
)是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。工业上制备高铁酸钠的一种方
法为:
,下列说法不正确的是(
为阿伏伽德罗常数的值)
A.
是还原剂,
是还原产物
B.生成
,转移电子的数目为
C.
作消毒剂,是因为
与水反应后生成了胶体
D.由反应知,该条件下氧化性:
【答案】C
【详解】A.在反应中,铁的价态从+3 价升高为+6,所以
作还原剂,氯元素化合价降低被还原为氯
离子,
是还原产物,A 正确;
B.铁的价态从+3 价升高为+6,则生成
,转移3mol 电子,电子数目为
,B 正确;
C.
具有强氧化性,可消毒杀菌,用作消毒剂,C 错误;
D.反应中氧化剂氧化性大于氧化产物,则该条件下氧化性:
,D 正确;
故选C。
【例4】氰(CN)2,硫氰(SCN)2等称为拟卤素,与卤素单质性质相似,它们的阴离子也与卤素阴离子性质相
似,阴离子的还原性顺序为:
,下列反应中,不合理的是
A.
B.向KSCN 溶液中加入碘水:
C.
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D.
【答案】B
【分析】由阴离子的还原性强弱
,可知氧化性顺序为
,
氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,据此分析;
A.浓盐酸可与二氧化锰在加热条件下生成氯气,因还原性
,则可发生
,A 合理;
B.氧化性顺序为
,向KSCN 溶液中加入碘水:
不能发生,B 不合
理;
C.
与卤素单质的性质相似,可以发生类似氯气与碱的反应,与碱发生反应
,C 合理;
D.还原性:
,则
能氧化
,即
,D 合理;
故选B。
【例5】某小组通过实验探究氧化还原反应的规律。
已知:氧化还原反应电位传感器可以测量不同溶液的电位值,根据电位值大小可比较物质的氧化性/还原性
的强弱;数值越大,氧化性越强;数值越小,还原性越强。测得几种物质的电位值如表所示(注:实验中进
行酸化时均用稀硫酸)。
物质
(酸化)
(酸化)
浓度
0.10M(M 为物质的量浓度的单位)
电位值/mV
171
1130
603
662
116
根据表中数据,回答下列问题:
(1)浓度相同的下列三种溶液,氧化性由强到弱的顺序为 (填序号)。
①
②酸性
③酸性
(2)已知
与
不能共存,由此推测下列能大量共存的离子组是_______(填字母)。
A.
、
B.
、
C.
、
、
D.
、
、
(3)向含等浓度的NaBr 和KI 的混合溶液中滴加少量酸性
溶液(还原产物为
),则发生反应的离
子方程式为 。
(4)已知四种氧化剂(均可氧化KI)对应的还原产物如下表。
氧化剂
还原产物
NO
请判断,等数量的四种氧化剂分别与足量KI 作用,得到
最多的是 (填化学式)。
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(5)结合上述信息思考:对于含
、
的混合溶液,若控制性氧化
而不氧化
,则以下氧化方案合理
的是 (填字母)。
a.
b.酸性
c.
(6)
具有很强的氧化性(还原产物为
),常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表
示)是
的 倍(保留两位有效数字)。
【答案】(1)②③① (2)A (3)
(4)
(5)ac (6)2.6
【详解】(1)根据电位值大小可比较物质的氧化性或还原性的强弱;数值越大,氧化性越强;数值越
小,还原性越强;由表中三种溶液的电位值数值大小可知,三种溶液的氧化性由强到弱的顺序为②③①;
(2)由表可知,氧化性:
,且都具有较强的氧化性,已知
与
不能共
存,则
具有较强的还原性,二者发生反应
不能共存。氧化性:
,
不
能氧化
,两者不反应,能大量共存,A 符合题意;
的电位值为负值,说明
具有较强的还原
性,
、
会发生氧化还原反应
,不能大量共存,B 不符合题意;氧化
性:
,
、
、
能发生氧化还原反应
,不能大量共
存,C 不符合题意;氧化性:
,
,
、
能发生氧化还原反应
,不能大量共存,D 不符合题意;故答案为:A;
(3)氧化性:
,则还原性:
,故向含等浓度的NaBr 和KI 的混合溶液中滴加少量
酸性
溶液(还原产物为
),发生的反应为
被
氧化为
,离子方程式为
;
(4)
被氧化生成
,每生成1mol
转移2mol 电子,根据得失电子守恒,由表可知,
中锰元素
化合价由
变为
,
转移5mol 电子,则
,
中碘元素由
变为0,1mol
转移5mol 电子,则
,
中氧元素化合价由
变为
,则
,
中氮元素化合价由
变为
,则
,则等数量的四种氧化剂分别与足量KI 作用,得到
最多
的是
;
(5)氧化性:
,对于含
、
的混合溶液,若控制氧化
而不氧化
,
则可以使用的氧化剂氧化性强于
而不强于
,即方案为:①加入
;②加入
;③加入酸性
,但不能加入酸性
,因为
氧化性强于
可以发生
,故a,c 均符合题意;
(6)
具有很强的氧化性(还原产物为
),1mol
参加反应转移5mol 电子,而1mol
参加反应转
移2mol 电子,则根据电子守恒可知关系式:
,则
消毒的效率相当于
的质量
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为
,故
消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是
的2.6 倍。
【知识点3】氧化还原反应方程式的配平
1.氧化还原反应方程式的配平原则及步骤
(1)配平原则
①电子守恒:氧化剂和还原剂得失电子总数相等,化合价升高的总数=化合价降低的总数。
②电荷守恒:离子反应前后,阴、阳离子所带的电荷总数相等。
③质量守恒:反应前后原子的种类和个数不变。
(2)基本步骤
(以Cu 和稀硝酸反应的化学方程式为例)
①标变价:写出反应物和生成物的化学式,标出变价元素的化合价。
Cu+HNO3(稀)——Cu (NO3)2+NO+H2O
②列得失:
Cu+HNO3(稀)——Cu (NO3)2+N O+H2O
③求总数:列出反应前后元素化合价的升、降变化值,使化合价升高和降低的总数相等。
Cu+HNO3(稀)——Cu (NO3)2+N O+H2O
④配系数:用观察的方法配平其他物质的化学计量数,配平后,把单线改成等号。
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
⑤查守恒:其他原子在配平时相等,最后利用O 原子守恒来进行验证。
2.缺项配平方法:(缺少某些反应物或生成物,一般为水、H+或OH-)
(1)补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H 或多O 补H+,少O 补H2O
碱性条件下
缺H 或多O 补H2O,少O 补OH-
(2)组合方式
反应物
生成物
使用条件
组合一
H+
H2O
酸性溶液
组合二
H2O
H+
酸性溶液或酸碱性未知
组合三
OH-
H2O
碱性溶液
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组合四
H2O
OH-
碱性溶液或酸碱性未知
【例1】正向配平(氧化剂、还原剂中某元素化合价全变)
(1)____NaBO2+____SiO2+____Na+____H2===____NaBH4+____Na2SiO3
(2)______HCl(浓)+______MnO2
______Cl2↑+______MnCl2+______H2O
(3)____H2S+____KMnO4+____H2SO4===____K2SO4+____MnSO4+____S↓+____H2O
(4)______Cu+______HNO3(稀)===______Cu(NO3)2+______NO↑+______H2O
(5)______KI+______KIO3+______H2SO4===______I2+______K2SO4+______H2O
(6)______MnO+______H++______Cl-===______Mn2++______Cl2↑+______H2O
【答案】
(1)1 2 4 2 1 2
(2)4 1 1 1 2
(3)5 2 3 1 2 5 8
(4)3 8 3 2 4
(5)5 1 3 3 3 3
(6)2 16 10 2 5 8
【例2】逆向配平(自身氧化还原反应,包括分解、歧化等)
(1)____S+______KOH===______K2S+______K2SO3+______H2O
(2)____I2 +____NaOH===____NaI+____NaIO3+____H2O
(3)______P4+______KOH+______H2O===______K3PO4+______PH3↑
(4)____PbO2+____HCl(浓)
____PbCl2+____Cl2↑+____H2O
【答案】
(1)3 6 2 1 3
(2)3 6 5 1 3
(3)2 9 3 3 5
(4)1 4 1 1 2
【例3】缺项配平(缺少某些反应物或生成物,一般为水、H+或OH-)
(1)______ClO-+______Fe(OH)3+________===______Cl-+______FeO+______H2O
(2)______ClO+______Fe2++_____===_____Cl-+_____Fe3++_____
(3)______MnO+______H2O2+________===______Mn2++______O2↑+______H2O
(4)____MnO+____NO+____===____Mn2++____NO+____H2O
(5)某高温还原法制备新型陶瓷氮化铝(AlN)的反应体系中的物质有:Al2O3、C、N2、CO。
请将AlN 之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。
++=====AlN+
(6)将NaBiO3固体(黄色,微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里,加热,溶液显紫色(Bi3+无色)。配平该
反应的离子方程式:
NaBiO3+Mn2++____===Na++Bi3++____+____
【答案】
(1)3 2 4OH- 3 2 5
(2)1 6 6H+ 1 6 3H2O
(3)2 5 6H+ 2 5 8
(4)2 5 6H+ 2 5 3
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(5)Al2O3 3C N2 2 3CO
(6)5 2 14 H+ 5 5 2 MnO 7 H2O
【例4】平均配平法:有机物参与的氧化还原反应方程式的配平。
在有机物参与的氧化还原反应方程式的配平中,一般有机物中H 显+1 价,O 显-2 价,根据物质中元
素化合价代数和为零的原则,确定碳元素的平均价态,然后进行配平。
(1)_____KClO3+____H2C2O4+____H2SO4===____ClO2↑+____CO2↑+____KHSO4+____H2O
(2)____C2H6O+____KMnO4+_____H2SO4===____K2SO4+____MnSO4+____CO2↑+_____H2O
【答案】(1)2 1 2 2 2 2 2
(2)5 12 18 6 12 10 33
【例5】整体配平法(某反应物或生成物中同时有两种元素化合价升高或降低):
以有两种元素化合价升高或降低的物质为着手点,将化合价升降总数看作一个整体,再用一般方法进
行配平。
如Cu2S+HNO3 → Cu(NO3)2+NO+H2SO4+H2O,有Cu、S、N 三种元素的化合价变化,Cu2S 中
Cu、S 元素化合价均升高,看作一个整体,
配平得3Cu2S+22HNO3===6Cu(NO3)2+10NO↑+3H2SO4+8H2O。
再如
配平下列化学方程式:
(1)____FeS2+____O2=====____Fe2O3+____SO2
(2)____NH4NO3
____HNO3+____N2↑+____H2O
(3)____P+____CuSO4+____H2O===____Cu3P+____H3PO4+____H2SO4
【答案】(1)4 11 2 8 (2)5 2 4 9
(3)11 15 24 5 6 15
【知识点4】电子守恒法在氧化还原反应中的应用
1.电子守恒法计算的原理
氧化剂得电子总数=还原剂失电子总数
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)。
2.电子守恒法计算的流程
(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(注意化学式中的原子个数)。
(3)三列关系式:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。
【例1】某铁的氧化物(FexO) 1.52 g 溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将
Fe2+完全氧化。x 值为( )
A.0.80
B.0.85
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C.0.90
D.0.93
【答案】A
【解析】根据得失电子守恒可知,FexO 被氧化为Fe3+失去的电子数和Cl2得到的电子数相等。标准状况下
112 mL Cl2转移电子数为0.01 mol。则有××x=0.01,解得x=0.80。
【例2】为测定某工厂排放尾气中
含量,某研究小组取该尾气样品通入140mL 0.0200
酸性
溶液,反应的离子方程式为:
,样品中其它气体均不
参与反应。小组成员控制通入尾气流速为56
(
可被溶液充分吸收),平行测定三次,溶液恰好褪
色的平均耗时4s,则该尾气样品中
含量(单位:
)为
A.0.5
B.1
C.1.5
D.2
【答案】D
【详解】反应消耗的酸性
溶液物质的量
。则由离
子方程式
关系得消耗的
,则尾气样品中
含量为
,选D。
答案为:D。
【例3】现有24 mL 0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液与20 mL 0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液恰好完全反应。已知
Na2SO3可被K2Cr2O7氧化为Na2SO4,则元素Cr 在还原产物中的化合价为________。
【答案】+3
【详解】根据氧化还原反应中得失电子守恒:0.05 mol·L-1×0.024 L×(6-4)=0.02 mol·L-1×0.020 L×2×(6-n),解得
n=3。
【例4】在P+CuSO4+H2O―→Cu3P+H3PO4+H2SO4(未配平)的反应中,7.5 mol CuSO4可氧化P 的物质的
量为________mol。生成1 mol Cu3P 时,参加反应的P 的物质的量为________mol。
【答案】1.5 2.2
【解析】设7.5 mol CuSO4氧化P 的物质的量为x;生成1 mol Cu3P 时,被氧化的P 的物质的量为y,根据
得失电子守恒得:7.5 mol×(2-1)=x×(5-0),x=1.5 mol。1 mol×3×(2-1)+1 mol×[0-(-3)]=y×(5-0),y
=1.2 mol,所以参加反应的P 的物质的量为1.2 mol+1 mol=2.2 mol。
【例5】立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:成品中S2-的含量可以用
“碘量法”测得。称取m g 样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.1000 mol·L-1的I2KI 溶液于其中,并
加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.1000 mol·L-1
Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O===2I-+S4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为
________,样品中S2-的含量为________________________(写出表达式)。
【答案】浅蓝色至无色 ×100%
【解析】滴定终点时,I2被消耗完,溶液颜色由浅蓝色变为无色。由反应式为I2+2S2O===2I-+S4O 可知,
与Na2S2O3溶液反应的n1(I2)=×0.100 0×,则与S2-反应的n2(I2)=×0.100 0-n1(I2)= mol,由电子守恒可知
S2-~I2,则样品中S2-的含量为×100%。
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第05 讲 氧化还原反应的概念、规律、配平及计算 (练习)
一、选择题:本题共15 小题,每小题3 分,共45 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要
求.
1.利用
可将废水中的
转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为:
(未配平)。下列说法正确的是
A.
表示
B.氧化剂与还原剂物质的量之比为
C.可用
替换
D.若生成
气体
,则反应转移的电子数为
【答案】B
【详解】A.由题中信息可知,利用
可将废水中的
转化为对环境无害的物质X 后排放,则X
表示
,
仍然是大气污染物,A 错误;
B.该反应中,还原剂
中C 元素的化合价由-2 价升高到+4 价,升高了6 个价位,氧化剂
中N
元素的化合价由+5 价降低到0 价,降低了5 个价位,由电子转移守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之
比为
,B 正确;
C.
中C 元素的化合价由-2 价升高到+4 价,
是该反应的还原剂,
有强氧化性,通常不能
用作还原剂,故不可用
替换
,C 错误;
D.未注明气体状态,无法计算,D 错误;
故选B。
2.下列有关反应
的说法中,错误的是
A.
发生氧化反应
B.
既是氧化产物,又是还原产物
C.还原性:
D.氧化性:
【答案】D
【详解】A.由分析可知,碘离子中的碘元素化合价升高被氧化,是反应的还原剂,发生氧化反应,故A
正确;
B.由分析可知,碘既是反应的氧化产物又是反应的还原产物,故B 正确;
C.由分析可知,碘离子中的碘元素化合价升高被氧化,是反应的还原剂,碘既是反应的氧化产物又是反
应的还原产物,由还原剂的还原性强于还原产物可知,碘离子的还原性强于碘,故C 正确;
D.由分析可知,酸根离子中碘元素的化合价降低被还原,是反应的氧化剂,碘既是反应的氧化产物又是
反应的还原产物,由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,碘酸根离子的氧化性强于碘,故D 错误;
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故选D。
3.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(
)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.
和
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,参加反应的
:Ⅰ>Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,分别氧化1mol
转移的电子数之比为
【答案】C
【详解】A.
可以理解为
中的一个O 原子被S 原子替代,其中心原子S 形成的4 个σ 键的键长不
一样,故其空间结构不是正四面体形,A 错误;
B.
中As 的化合价为+3 价,反应Ⅰ产物
中As 的化合价为+3 价,故该过程中As 没有被氧化,
B 错误;
C.根据题给信息可知,反应I 的方程式为:
,反应Ⅱ的方程
式为:
,则反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的
:Ⅰ>Ⅱ,C 正
确;
D.
中As 为+3 价,S 为-2 价,在经过反应Ⅰ后,As 的化合价没有变,S 变为+2 价,则1mol
失
电子3×4mol=12mol;在经过反应Ⅱ后,As 变为+5 价,S 变为+6 价,则1mol
失电子
2×2mol+3×8mol=28mol,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化
转移的电子数之比为3 7∶,D 错误;
故选C。
4.下列反应中,体现
还原性的是
A.
加热分解有
生成
B.
和
的混合溶液加热有
生成
C.
固体在
溶液中溶解
D.
溶液中滴加
溶液出现白色沉淀
【答案】B
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【详解】A.NH4HCO3分解生成NH3,氮的氧化态保持-3,未发生氧化还原反应,A 不符合题意;
B.
中的N(-3 价)与
中的N(+3 价)反应生成N2(0 价),
被氧化,体现还原性,B 符合题意;
C.水溶液中,铵根离子可以直接结合氢氧化镁弱电离的氢氧根离子,使沉淀溶解平衡向正向移动,则该
氢氧化镁溶解过程,无化合价变化,没有体现其还原性,C 不符合题意;
D.(NH4)2SO4与BaCl2的沉淀反应属于复分解反应,
未参与氧化还原,D 不符合题意;
故选B。
5.下列气体的验证方法不涉及氧化还原反应的是
A.氧气——带火星的小木条复燃
B.氨气——湿润的红色石蕊试纸变蓝
C.氯气——湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D.乙烯——酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】B
【详解】A.碳在氧气中燃烧有化合价变化,属于氧化还原反应,A 不符合题意;
B.氨气溶于水反应生成氨水,氨水电离产生氢氧根,发生的反应为:
,没有化合价变化,B 符合题意;
C.氯气和碘化钾反应,
,有化合价变化,属于氧化还原反应,C 不符合题意;
D.乙烯具有还原性,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成二氧化碳,有化合价变化,属于氧化还原反
应,D 不符合题意;
故选B。
6.
与一定量浓硝酸反应,
全部被消耗后,收集到标准状况下
和
的混合气体
,则
和
的物质的量之比为
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】 19.2gCu 的物质的量为:
,生成气体总物质的量:
,根据得失电子
守恒:Cu 被氧化为
,每1molCu 失去2mol 电子,总失电子为
。
还原为
(得
)和
(得
),设NO 为
,NO2为
,则:
,气体总
物质的量为:
,解得
,
,故物质的量之比为
。
故选A。
7.含氮化合物的部分转化关系如图,设
为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.反应①每消耗32g
,生成NO 分子的数目为
B.标准状况下,22.4L
中含有原子的数目为
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C.1L1mol·L-1
溶液中,含有
的数目为
D.反应③中每生成1mol 氧化产物,转移电子的数目为
【答案】D
【分析】反应①为
;反应②为
;反应③为
,据此分析作答。
A.根据反应①可知,每消耗32g
,生成NO 分子的数目为
,A 项错误;
B.标准状况下,
不是气体,无法计算,B 项错误;
C.
在溶液中会发生水解,1L1mol·L-1
溶液中,含有
的数目小于
,C 项错误;
D.
中,
为氧化产物,该反应每生成1 个
转移电子1 个,则每生
成1mol
,转移电子的数目为
,D 项正确;
答案选D。
8.下列实验方案设计(忽略空气干扰),能达到探究目的的是
选项
探究目的
实验方案
A
氧化性:
向
溶液中滴加少量氯水,振荡后再加入淀粉
溶液
B
蔗糖是否发生水解
向蔗糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热,加入新制备的
,加
热
C
证明
有还原性
向
溶液中,滴加酸性
溶液
D
溶度积常数:
向
浓度均为
的
和
混合溶液中滴加少量
溶液
A.A
B./B
C.C
D.D
【答案】A
【详解】A.向
溶液中滴加少量氯水,
会将
氧化为
,少量
全部反应,振荡后再加入淀
粉
溶液,此时溶液变蓝,是生成的
将
氧化为
,可以证明氧化性:
,A 正确;
B.向蔗糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热,蔗糖发生水解,但加入新制备的
之前,需要先加入
溶液中和前面滴加的稀硫酸,营造碱性环境,B 错误;
C.向
溶液中,滴加酸性
溶液,因为
溶液中含有
,
会与酸性
溶液反
应,所以不能确定是
使酸性
溶液褪色,还是
使酸性
溶液褪色,C 错误;
D.向
浓度均为
的
和
混合溶液中滴加少量
溶液 ,
和
均为
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白色沉淀,无法通过观察沉淀生成先后判断
和
溶度积常数大小,D 错误;
故答案选A。
9.关于反应
(未配平,
的结构与
相似)、下列说法
正确的是
A.反应中氧化产物仅是
B.方程式配平后
的系数为28
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D.生成
,转移电子的物质的量是
【答案】D
【分析】
反应中,铜元素的化合价由+1 价升
到+2 价,硫元素的化合价由-1 价升到+4 价,共转移60 个电子,据此分析;
A.根据分析,氧化产物为
和
,A 错误;
B.根据分析,
的系数为56,B 错误;
C.
为氧化剂,
为还原剂,比例为
,C 错误;
D.据方程式
,则生成
,转移电子的物质的量是
,D 正确;
故选D。
10.下列实验装置或操作能达到实验目的的是
A.制备NaHCO3固体
B.制备AlCl3固体
C.比较Cl2和I2的氧化性
D.验证牺牲阳极法保护铁
A.A
B.B
C.C
D.D
【答案】C
【详解】A.
极易溶于水,直接将
通入饱和食盐水会发生倒吸,因此通入
的导管口应在广口
瓶瓶口处,而将通入
气体的导气管通入饱和食盐水中,A 不符合题意;
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B.
溶液在空气中直接加热会促进
水解而生成氢氧化铝,氢氧化铝再受热分解可能生成
,
不能制备
固体,B 不符合题意;
C.向高锰酸钾固体中滴加浓盐酸反应生成氯气,将氯气通入到
溶液中,若溶液变蓝,则可说明氯
气将
氧化为
,能比较Cl2和I2的氧化性强弱,C 符合题意;
D.该装置为原电池,
比
活泼,
作负极,被氧化为
,不断被腐蚀,而作为正极的铁被保护,
属于牺牲阳极的阴极保护法,但本实验中未生成
,滴加
溶液不能验证牺牲阳极法保护铁,D 不
符合题意;
故选C。
11.已知
,向
溶液中加入足量Zn 粉可以提炼Au,反应为:
(未配平),下列说法不正确的是
A.还原性:
B.X 表示
C.生成
,转移电子总数为
(
表示阿伏加德罗常数的值)
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为
【答案】C
【详解】A.由题干信息可知,Zn 能够置换出Au,说明还原性:
,A 正确;
B.由题干信息可知,反应配平后的方程式为:
,即X 表示
,B
正确;
C.由B 项分析可知,根据配平之后的反应方程式可知,生成
,转移电子总数为
,C 错误;
D.由B 项分析可知,根据配平之后的反应方程式可知,氧化产物ZnCl2与还原产物Au、H2的物质的量之
比为
,D 正确;
故答案为:C。
12.用肼
的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量
,反应原理如图所
示。下列说法正确的是
A.
是还原反应的产物
B.还原性:
C.处理后溶液的
增大
D.图示反应过程中起催化作用的是
【答案】C
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【分析】由图中信息可知,
和
反应生成的
是
和
反应的催化剂,
是中间产物,该反应的离子方程式为
,
是还原剂,
是氧化剂,
是还原产物。
A.该反应中,
中N 元素的化合价升高被氧化,因此,
是氧化反应的产物,A 不正确;
B.在同一个氧化还原反应中,还原剂的还原性强于还原产物,因此,还原性的强弱关系为
,
B 不正确;
C.由反应的离子方程式可知,该反应消耗
,处理后溶液的
增大,C 正确;
D.根据循环图可知,图示反应过程中起催化作用的是
,D 不正确;
综上所述,本题选C。
13.下列变化过程与氧化还原反应无关的是
A.推动盛有
的密闭针筒的活塞,压缩气体,气体颜色变深
B.将酸性
溶液滴入乙醇溶液中,溶液紫色褪去
C.将
溶液加入NaOH 溶液中,最终生成红褐色沉淀
D.向包有
粉末的脱脂棉上滴几滴蒸馏水,脱脂棉燃烧
【答案】A
【详解】A.推进盛有NO2的密闭针筒的活塞,增大压强,反应2NO2
N2O4的平衡正向移动,NO2的浓
度增大,气体颜色变深,不涉及氧化还原反应,故A 正确;
B.乙醇有还原性,高锰酸钾有氧化性,两者发生氧化还原反应使紫色褪去,涉及氧化还原反应,故B 错
误;
C.Fe2+与NaOH 生成Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3红褐色沉淀,涉及氧化还原反应,故C
错误;
D.Na2O2加水生成氧气,涉及氧化还原反应,故D 错误;
故答案为A。
14.向盛有
溶液的试管中,加
溶液,溶液变为棕黄色并有沉淀产
生。再滴加适量
溶液,棕黄色褪去,得到白色沉淀。(已知:CuI 为白色固体,
可
与
、
反应生成
、
、
)。下列说法错误的是
A.溶液变为棕黄色是因为
被氧化
B.滴加1 mL KI 溶液生成沉淀量最大
C.沉淀成分为CuI,是氧化产物
D.
溶液过量看不到白色沉淀
【答案】C
【分析】CuSO4溶液中加入KI 溶液,溶液变为棕黄色说明有I2生成,有沉淀产生说明产生了CuI,CuSO4
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与KI 发生了氧化还原反应,
将I-氧化为I2而自身被还原为一价铜,反应的化学方程式为
2CuSO4+4KI=2K2SO4+2CuI↓+I2;再滴加适量
溶液,棕黄色褪去,得到白色沉淀,说明
能
和I2发生反应。
A.结合分析知,溶液变为棕黄色是因为
被
氧化为I2,A 正确;
B.CuSO4与KI 发生了氧化还原反应:2CuSO4+4KI=2K2SO4+2CuI↓+I2,所给的
溶液和
溶液同浓
度,若滴加1 mL KI 溶液,CuSO4与KI 的物质的量之比为1:2,反应生成的沉淀量最大,若I-过量,可能会
生成
而使沉淀质量减小,B 正确;
C.结合分析知,沉淀成分为CuI,CuI 是铜元素化合价由+2 价降到+1 价过程中得到的,CuI 是还原产物,
C 错误;
D.结合已知中信息知,若
溶液过量,
能和
反应生成
、
,可能看
不到白色沉淀CuI,D 正确;
故选C。
15.某种电镀污泥主要含有碲化亚铜(
)、三氧化二铬以及少量的金,用于制取
、金属铜
和粗碲工艺流程如下:
已知:煅烧时
被氧化为
和
;最高价铬酸根在酸性介质中以
存在,在碱性介质中以
存在;酸浸时
转化为
。下列说法错误的是
A.“煅烧”时,
发生反应的化学方程式是
B.滤液中加入
,通过适当的分离操作可得到
C.
在元素周期表中与
同主族,
既有氧化性又有还原性
D.“电解”后的溶液可用于“酸浸”
【答案】B
【分析】电镀污泥主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量的金(Au),与纯碱混合,并通空
气煅烧,Cu2Te 转化为CuO、TeO2;三氧化二铬与碳酸钠、氧气反应生成Na2CrO4;滤渣中CuO、TeO2、
Au 等加稀硫酸酸浸,过滤分离出Au;酸浸时TeO2转化为TeO2+,滤液中通入二氧化硫,反应生成Te,所
得硫酸铜溶液电解得到Cu,据此分析解答。
A.由流程图可知,煅烧时,Cr2O3与Na2CO3、O2反应生成了Na2CrO4和CO2,化学方程式为
,A 正确;
B.Cr2O3与纯碱和空气中的氧气反应生成Na2CrO4,但得到的滤液中还含有Na2CO3,滤液需要酸化除去
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Na2CO3,Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,再加入
,Na2Cr2O7转化为
,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可
得到
,B 错误;
C.
在元素周期表中与S 同主族,均位于第VIA 族,
中Te 的化合价为+4 价,Te 元素化合价既可
以上升,也可以下降,
既有氧化性又有还原性,C 正确;
D.电解的溶液主要溶质为硫酸铜,电解时发生反应:通电2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4;生成的
硫酸可返回酸浸工序循环使用,D 正确;
故选B。
二、非选择题:本题共5 小题,共55 分。
16.硫元素具有广泛的应用。
(1)S 的原子结构示意图为 。一定条件下,硫与地壳中含量最多的非金属元素X 可组成两种常见的
化合物,则X 是 ,两种化合物均含有的化学键为 。
(2)煅烧黄铁矿(
)的原理为:
。该反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比
为 。产生的
可用
溶液吸收,该反应的离子方程式是 。
(3)过二硫酸钠(
)在较高温度完全分解,
分解生成
焦硫酸钠和标况下
,则
焦硫酸钠的化学式为 。
(4)
溶液可降解有机污染物4-CP。原因是
溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基(
),通过测定4-CP 降解率可判断
溶液产生
的量。某研究小组设计实验探究了溶液酸碱性、
Fe2+的浓度对产生
的影响。
①溶液酸碱性的影响:已知
+H+=
+
,由此判断,溶液酸性增强,降解4-CP 的效果
(填“越好”、“越差”或“无影响”)
Fe
②
2+浓度的影响:相同条件下,将不同浓度
溶液分别加入
、
的混合溶液中。反应
后测得实验结果如图所示。
已知:
+Fe2+=
+
+Fe3+。则由图示可知下列说法正确的是: (填序号)
A.反应开始一段时间内,4-CP 降解率随Fe2+浓度的增大而增大,其原因是Fe2+能使Na2S2O8产生更多的
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。
B.Fe2+是4-CP 降解反应的催化剂
C.当c(Fe2+)过大时,4-CP 降解率反而下降,原因可能是Fe2+会与
发生反应,消耗部分
D.4-CP 降解率反而下降,原因可能是生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,不利于降解反应的进行
③当c(Fe2+)=3.2×10-3mol/L 时,4-CP 降解的降解率为 ,4-CP 降解平均反应速率的计算表达式为
。
【答案】
(1)
O 共价键
(2)11:10
(3)Na2S2O7
(4)越好 AC 52.4%
【详解】(1)S 原子核内有16 个质子,核外有16 个电子,分三层排布,其原子结构示意图为
;地
壳中含量最多的非金属元素为O;O 与S 形成SO2和SO3,S 与O 之间形成共价键;
(2)反应
,前后各元素化合价的变化情况如下:
Fe:+2→+3,化合价升高;S:-1→+4,化合价升高,O:0→-2,化合价降低,因此在反应中FeS2还原
剂,O2是氧化剂,Fe2O3既是氧化产物也是还原产物,SO2既是氧化产物也是还原产物,n(氧化剂):n(氧化
产物)=11:10;SO2与FeCl3溶液反应生成Fe2+和
,反应的离子方程式为
;
(3)1molNa2S2O8分解生成1mol 焦硫酸钠,并产生标况下11.2LO2,物质的量为0.5mol,则氧原子为
1mol,说明1mol 焦硫酸钠中氧原子为7mol,焦硫酸钠的化学式为Na2S2O7;
(4)①根据
+H+=
+
,溶液酸性增强越有利于Na2S2O8产生
,降解4-CP 的效果越好;
A
②.根据
+Fe2+=
+
+Fe3+可知,开始加入Fe2+有利于Na2S2O8产生更多的
,A 正确;
B.由图象可知,后半部分随着c(Fe2+)的增大,4-CP 的降解率在减小,因此Fe2+不是4-CP 降解反应的催化
剂,B 错误;
C.由于
自由基有强氧化性,Fe2+会与
发生反应,消耗部分
,即当c(Fe2+)过大时,4-CP 降解
率反而下降,C 正确;
D.生成的Fe3+水解使溶液的酸性增强,根据
+H+=
+
可知,会更加有利于4-CP 的降解,D
错误;
故选AC;
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③根据图片知,当c(Fe2+)=3.2×10-3mol/L 时,4-CP 降解率为52.4%,4-CP 降解的平均反应速率
。
17.分类是学习化学的一种重要方法,科学合理的分类对于系统掌握知识、解决问题有重要的意义。现有
下列物质:
①
溶液;②硝酸钾溶液;③铜;④二氧化氯;⑤
固体;⑥
固体;⑦
;⑧熔融
KCl;⑨氨水;⑩胆矾。
回答下列问题:
(1)能导电的是 (填序号,下同),属于电解质的是 。若将⑥的稀溶液往⑤的稀溶液
中滴加至
恰好完全沉淀,此过程中反应的离子方程式为 。请按顺序写出检验某溶液中是
否含有
所需要的试剂: 。
(2)如图所示为离子反应、氧化还原反应、复分解反应和置换反应之间的关系,其中表示离子反应的是(填
字母) 。
(3)砷有多种化合物,其中
溶于水缓慢化合生成一种三元酸(
)。某工业废渣中含有
、
和MgO 三种物质,现要分离提取出砷元素,有同学建议用NaOH 溶液,写出反应的离子方程式:
。
(4)次磷酸的一种制备方法如下:
其中
是 (填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”)。
(5)二氧化氯(
)是国际上公认的高效消毒灭菌剂。一种制备
的反应原理为
。请用双线桥表示上述反应的电子转移情况: 。
【答案】
(1)
①②③⑧⑨
⑤⑥⑧⑩
稀盐酸、
溶液
(2)C
(3)
(4)正盐
(5)
【详解】
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(1)①
溶液是混合物,能导电;
②硝酸钾溶液是混合物,能导电;
③铜是单质,能导电;
④二氧化氯是非金属氧化物,是非电解质;
⑤
固体是强碱,是电解质;
⑥
固体是酸式盐,是强电解质;
⑦
是氧化物,是非电解质;
⑧熔融KCl 是盐,是电解质能导电;
⑨氨水是混合物,能导电,既不是电解质也不是非电解质;
⑩胆矾是盐,是电解质;
综上有能导电的是①②③⑧⑨,属于电解质的是⑤⑥⑧⑩。将
溶液滴加
溶液中至
恰
好完全沉淀,此过程中反应的离子方程式为
;检验
是先加入
稀盐酸无明显现象,再加氯化钡,产生白色沉淀;
(2)置换反应一定属于氧化还原反应,属包含关系,复分解反应一定不是氧化还原反应,则A 是氧化还
原反应,B 是置换反应,C 是离子反应,D 是复分解反应。故其中表示离子反应的是C;
(3)根据As2O5溶于水缓慢化合生成一种三元酸(H3AsO4),说明As2O5是酸性氧化物,As2O5可以和NaOH
溶液反应生成Na3AsO4和H2O,反应方程式为:As2O5+6NaOH=2Na3AsO4+3H2O,而Fe2O3和MgO 是碱性氧
化物,不与NaOH 溶液反应,所以可用NaOH 溶液分离提取砷元素;
(4)H3PO2(次磷酸)与足量的NaOH 反应只生成NaH2PO2一种盐,说明H3PO2是一元弱酸,NaH2PO2为正
盐;
(5)反应中NaClO2中Cl 发生歧化反应,充+3 价到+4 价和-1 价,用双线桥表示为:
。
18.零价铁还原性强、活性高,对很多重金属离子及含磷、砷离子都有较好的去除和富集作用。
Ⅰ.零价铁的制备。
(1)富铁矿石经破碎、筛分到微米级后,在氢气氛围下
高温还原1h 可以制备微米级零价铁。请写出磁
铁矿与氢气反应制备零价铁的化学方程式 。
(2)采用
还原铁盐,可以制备出纳米级的零价铁。
已知:B 的电负性是
,
的电负性是2.1
①还原剂
中氢元素的化合价 。
②配平化学方程式: 。
________
_______
______
_______
______
______
Ⅱ.零价铁的结构和作用机理。
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研究发现,纳米级和微米级的零价铁,均具有“核—壳”结构。
已知:①壳层可以导电;②当
时,铁的氧化物质子化,壳层表面带正电;当
时,铁的氧化物
去质子化,壳层表面带负电;③磷酸盐溶解度一般较小。
(3)去离子水中加入零价铁,pH 从6 上升到9.5 左右。检测壳层物质,发现有
等。导致产生壳层微粒的氧化剂是
、 。
(4)部分金属阳离子去除机理如图所示。纳米零价铁去除污水中
主要机理 (填
“相同”“不同”或“相似”)
(5)去除含磷
微粒:
①需控制
,原因是 。
②通过形成
进一步去除
。
(6)综上所述,零价铁去除重金属离子及含磷微粒主要机理有 (填选项)。
A.氧化法 B.还原法 C.吸附法 D.沉淀法 E.气体法
【答案】
(1)Fe3O4+4H2
3Fe+4H2O
(2)-1 2,6,18,2,6,21
(3)H2O
(4)不同
(5)pH<8 时零价铁壳层表面带正电,能更好地吸附带负电的
(6)BCD
【详解】(1)磁铁矿的成分是四氧化三铁,四氧化三铁与氢气反应生成铁和水,反应的化学方程式为
;
(2)①
的电负小于
,B 显正价、H 显负价,还原剂
中氢元素的化合价为-1;
②反应中铁离子被还原为铁,电子转移3e-,BH 过程生成氢气,氢元素化合价-1 价升高到0 价,电子转移
4e-,水中+1 价降低到0 价,电子转移e-,电子守恒、电荷守恒和原子守恒得到反应的离子方程式为:2Fe3+
+6BH +8H2O═2Fe+6H3BO3+21H2↑;
(3)当pH<8 时,铁的氧化物质子化,壳层表面带正电,当pH>8 时,铁的氧化物去质子化,生成氢
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气,壳层表面带负电,说明氧化剂为氧气和水,去离子水中加入零价铁,pH 从6 上升到9.5 左右,检测壳
层物质,发现有Fe2+、Fe3+、FeOOH、Fe3O4等,导致产生壳层微粒的氧化剂是:O2、H2O;
(4)纳米零铁去除污水中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)主要机理不同,零价铁的还原性大于Cu 小于Zn,因此,Cu(Ⅱ)被
铁还原为Cu 而除去,而Fe 无法还原Zn(Ⅱ),主要通过吸附作用除去Zn(Ⅱ);
(5)①pH<8 时零价铁壳层表面带正电,能更好地吸附带负电的
,所以需控制
;
(6)除去Cu2+是还原法、除去Zn2+是吸附法、除去磷酸根离子是沉淀法,故选BCD。
19.铁及其化合物在生产、生活中有着重要作用。回答下列问题。
(1)从物质类别和元素价态角度分析,下列说法错误的是_______(填选项字母)。
A.高温下,
与水蒸气反应生成
B.
在潮湿空气中放置一段时间,会转化为
C.可以向
溶液中放入少量
粉,以防止溶液变质
D.
胶体可以用滤纸过滤分离出纳米
颗粒
(2)利用
溶液和覆铜板制作图案:取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸
入盛有
溶液的烧杯中。过一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。
①该过程发生反应的离子方程式为 。
②检验反应后溶液中生成
的化学试剂为 (填化学式)。
(3)工业上常利用
溶液浸取黄铁矿
制备绿矾
,浸取过程中,黄铁矿中的硫元
素最终以
形式进入溶液中,则该反应中氧化剂与还原剂的化学计量数之比为 。
(4)高铁酸钠
是一种新型污水处理剂。以次氯酸钠和氯化铁为原料,在
溶液中反应可制备
高铁酸钠。
①写出制备高铁酸钠的离子方程式: 。
②若反应过程中转移了
电子,则还原产物的物质的量为
。
(5)某小组在探究氯水与
溶液反应生成
的实验中,加入
检验
时,观察到溶液先变红,
片刻红色褪去。将褪色后的溶液均分成两份,向其中一份褪色后的溶液中滴加
溶液,无明显现象。
向另一份褪色后的溶液中滴加
溶液,又观察到溶液先变红,片刻红色褪去的现象,继续滴加
溶液至过量,最终溶液变为红色。则开始时红色褪去的原因是 。
【答案】
(1)AD
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(2)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ K3[Fe(CN)6]
(3)7:1
(4)2Fe3++3ClO-+10OH-=2Fe
+3Cl-+5H2O 0.45
(5)SCN-[或 Fe(SCN)3]被氧化
【详解】(1)高温下,Fe 与水蒸气反应生成的是 Fe3O4,A 错误 ;
Fe(OH)2在潮湿空气中放置一段时间,会转化为Fe(OH)3,发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,B 正
确;
可以向 FeCl2溶液中放入少量 Fe 粉,以防止溶液变质,C 正确 ;
Fe(OH)3胶体可以透过滤纸,不能用滤纸过滤分离出纳米Fe(OH)3颗粒,D 错误;
故选 AD。
(2)FeCl3溶液与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
检验 Fe2+的化学试剂为K3 [Fe(CN)6];
(3)工业上利用 Fe2 (SO4)3溶液浸取黄铁矿(FeS2)制备绿矾(FeSO4·7H2O)过 程中,黄铁矿中的硫元素最终
以
形式进入溶液中,发生的反应为7Fe2 (SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,Fe2 (SO4)3中Fe 元素化
合价降低,作氧化剂 ,FeS2 中S 元素化合价升高,作还原剂, 因此氧化剂与还原剂的化学计量数之比为
7:1;
(4)①NaC1O 具有氧化性,将Fe(OH)3氧化为Na₂FeO,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2Fe
+3Cl-+5H2O;
②若反应过程中转移了0.9mol 电子,则还原产物的物质的量为0.45mol;
(5)开始时红色褪去的原因是 SCN-或Fe(SCN)3被氧化。
20.氧化还原反应在物质的制取和转化中有重要的应用。回答下列问题。
(1)
可用作混凝土中钢筋的防护剂,实验室可用如下反应制备:
。
①该反应中的氧化剂是 (填化学式)。
②该反应中被氧化的N 与被还原的N 的质量之比为 。
③用单线桥标出该反应中电子的转移情况: 。
(2)某反应体系中有反应物和生成物共7 种:
、
、
、
、
、
、
。已
知该反应中
只发生如下过程:
。
①写出该反应的化学方程式: 。
②若反应消耗2 个
,则转移 个电子。
(3)过氧化钠
可以在潜水艇和消防员的呼吸面具中作为
来源。若只考虑
与
反应:
,每生成1 个
,反应转移的电子数为 。
(4)实验室还可用个数相等的
与
的水溶液反应制取
,同时生成
和NaCl,反应的化
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学方程式为 。
【答案】
(1)
(2)
10
(3)2
(4)
【详解】
(1)①该反应中,
中的N 由
价降低为
价,被还原,则
为氧化剂,NO 中的N 由
价升高为
价,被氧化,则NO 为还原剂。②
中有2 个N 被还原,NO 中有4 个N 被氧化,则
被氧化的N 与被还原的N 的质量之比为
。
(2)①根据
可知,O 的化合价升高,则Mn 的化合价降低,即
,根据得失电子
守恒和元素质量守恒,反应的化学方程式为
。②Mn 的化合价由
价降低为
价,得到5 个电子,若反应消耗2 个
,则转移10 个电子。
(3)由题给反应可知,1 个
中1 个O 的化合价由
价升高为0 价,1 个O 的化合价由
价降低为
价,则每生成1 个
,反应转移的电子数为2.(4)根据得失电子守恒和元素质量守恒,反应的化学方程式为
。
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