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專題10 氧化還原反應 (B) 【真題】 1、【2018北京】實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質。 資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。 （1）制備K2FeO4（夾持裝置略） ①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。 ②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。_______ ③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應有 3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有________________。 （2）探究K2FeO4的性質 ①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產生Cl2，設計以下方案： 方案Ⅰ 取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產生。 i．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產生（用方程式表示）。 ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。 ②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ實驗表明，Cl2和的氧化性強弱關系相反，原因是________________。 ③資料表明，酸性溶液中的氧化性＞，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色，該現(xiàn)象能否證明氧化性＞。若能，請說明理由；若不能，進一步設計實驗方案。 理由或方案：________________。 【答案】2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2↑+8H2O Cl2+2OH?Cl?+ClO?+H2O Fe3+ 4FeO42?+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO?的干擾 > 溶液的酸堿性不同 若能，理由：FeO42?在過量酸的作用下完全轉化為Fe3+和O2，溶液淺紫色一定是MnO4?的顏色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色） II.產生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干擾判斷；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH洗滌除去KClO、排除ClO-的干擾，同時保持K2FeO4穩(wěn)定存在。 ②根據(jù)同一反應中，氧化性：氧化劑氧化產物。對比兩個反應的異同，制備反應在堿性條件下，方案II在酸性條件下，說明酸堿性的不同影響氧化性的強弱。 ③判斷的依據(jù)是否排除FeO42-的顏色對實驗結論的干擾。 詳解：（1）①A為氯氣發(fā)生裝置，KMnO4與濃鹽酸反應時，錳被還原為Mn2+，濃鹽酸被氧化成Cl2，KMnO4與濃鹽酸反應生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應的化學方程式為2KMnO4+16HCl（濃）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，離子方程式為2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。 ②由于鹽酸具有揮發(fā)性，所得Cl2中混有HCl和H2O（g），HCl會消耗Fe（OH）3、KOH，用飽和食鹽水除去HCl，除雜裝置B為。 ③ C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，還有Cl2與KOH的反應，Cl2與KOH反應的化學方程式為Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反應的離子方程式為Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。 （2）①根據(jù)上述制備反應，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，還可能含有KClO等。 i.方案I加入KSCN溶液，溶液變紅說明a中含F(xiàn)e3+。但Fe3+的產生不能判斷K2FeO4與Cl-發(fā)生了反應，根據(jù)題意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速產生O2，自身被還原成Fe3+，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，可能的反應為4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。 ii.產生Cl2還可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O，即KClO的存在干擾判斷；K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗滌的目的是除去KClO、排除ClO-的干擾，同時保持K2FeO4穩(wěn)定存在。 ②制備K2FeO4的原理為3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在該反應中Cl元素的化合價由0價降至-1價，Cl2是氧化劑，F(xiàn)e元素的化合價由+3價升至+6價，F(xiàn)e（OH）3是還原劑，K2FeO4為氧化產物，根據(jù)同一反應中，氧化性：氧化劑氧化產物，得出氧化性Cl2FeO42-；方案II的反應為2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O，實驗表明，Cl2和FeO42-氧化性強弱關系相反；對比兩個反應的條件，制備K2FeO4在堿性條件下，方案II在酸性條件下；說明溶液的酸堿性的不同影響物質氧化性的強弱。 ③該小題為開放性試題。若能，根據(jù)題意K2FeO4在足量H2SO4溶液中會轉化為Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振蕩后呈淺紫色一定是MnO4-的顏色，說明FeO42-將Mn2+氧化成MnO4-，所以該實驗方案能證明氧化性FeO42-MnO4-。（或不能，因為溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）變小，溶液的紫色也會變淺；則設計一個空白對比的實驗方案，方案為：向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4，觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色）。 點睛：本題考查K2FeO4的制備和K2FeO4的性質探究。與氣體有關的制備實驗裝置的連接順序一般為：氣體發(fā)生裝置→除雜凈化裝置→制備實驗裝置→尾氣吸收。進行物質性質實驗探究是要排除其他物質的干擾。尤其注意最后一空為開放性答案，要注重多角度思考。 2、【2016上海卷】下列化工生產過程中，未涉及氧化還原反應的是 A．海帶提碘 B．氯堿工業(yè) C．氨堿法制堿 D．海水提溴 【答案】C 【考點定位】考查氧化還原反應概念。 【名師點睛】氧化還原反應是歷年高考必考知識點之一，重點是氧化還原反應的概念、氧化性和還原性強 弱比較、氧化還原反應方程式配平、氧化還原反應有關計算等。掌握氧化還原反應基本概念是解答的關鍵， 還原劑：失去（共用電子對偏離）電子、化合價升高、被氧化、發(fā)生氧化反應、轉化為氧化產物；氧化劑： 得到（共用電子對偏向）電子、化合價降低、被還原、發(fā)生還原反應、轉化為還原產物。涉及氧化還原反 應配平和計算時依據(jù)“質量守恒”、“得失電子守恒”便可解答，一般題目難度不大。 3．【2016上海卷】O2F2可以發(fā)生反應：H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2，下列說法正確的是 A．氧氣是氧化產物 B．O2F2既是氧化劑又是還原劑 C．若生成4.48 L HF，則轉移0.8 mol電子 D．還原劑與氧化劑的物質的量之比為1：4 【答案】D 【考點定位】考查氧化還原反應的有關概念和簡單計算。 【名師點睛】本題主要涉及氧化還原反應，氧化還原反應的特征是元素的化合價發(fā)生變化，其本質是在反 應中有電子轉移。在反應中，氧化劑是得到電子或電子對偏向的物質，本身具有氧化性，反應后化合價降 低，對應的產物是還原產物；還原劑是失去電子或電子對偏離的物質，本身具有還原性，反應后化合價升 高，對應的產物為氧化產物。整個反應過程電子從還原劑轉移到氧化劑。一定記清各概念之間的關系：還 原劑—化合價升高—失去電子—被氧化—發(fā)生氧化反應—生成氧化產物；氧化劑—化合價降低—得到電子 —被還原—發(fā)生還原反應—生成還原產物。 4．【2016上海卷】某鐵的氧化物（FexO）1.52g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入標準狀況下112mlCl2， 恰好將Fe2+完全氧化。x值為 A．0.80 B．0.85 C．0.90 D．0.93 【答案】A 【解析】 試題分析：根據(jù)電子守恒可知，F(xiàn)exO被氧化為Fe3+轉移的電子數(shù)和Cl2轉移的電子數(shù)相等。標準狀況下112mL Cl2轉移電子數(shù)為0.01mol。則有：，解得x=0.8。故選項A正確。 【考點定位】考查氧化還原反應方程式的有關計算。 【名師點睛】氧化還原反應計算是歷次考試的重要考點，往往與阿伏加德羅常數(shù)、物質的量等結合在一起 考查，掌握正確的解題思路和技巧一般難度不大。得失電子守恒法（化合價升降總數(shù)相等）是最常用的解 題方法，具體步驟：①找出氧化劑、還原劑及對應產物；②準確找出一個微粒（原子、離子或分子）對應 的得失電子數(shù)目；③設未知數(shù)、依據(jù)電子守恒列出關系式、計算出未知量。注意：對于多步連續(xù)進行的氧 化還原反應，只要中間各步反應過程中電子沒有損耗，可直接找出起始物和最終產物之間的電子守恒關系， 快速求解。 【典題】 1．根據(jù)下表信息，下列敘述中正確的是 序號 氧化劑 還原劑 氧化產物 還原產物 ① Cl2 FeBr2 FeCl3 ② KMnO4 H2O2 O2 MnO2 ③ KClO3 濃鹽酸 Cl2 ④ KMnO4 濃鹽酸 Cl2 MnCl2 A． 表中①反應的氧化產物只能有FeCl3 B． 表中②生成1mol的O2將有4mol的電子轉移 C． 表中④的離子方程式配平后，H＋的化學計量數(shù)為16 D． 表中③還原產物是KCl 【答案】C D、表中③Cl2既是氧化產物又是還原產物，KCl既不是氧化產物又不是還原產物，故D錯誤。 綜上所述，本題應選C。 【點睛】本題重點考查氧化還原反應的知識。在氧化還原反應中應滿足“升失氧，降得還”，元素化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應，被氧化，本身作還原劑；元素化合價降低，得到電子，發(fā)生還原反應，被還原，本身作氧化劑，在氧化還原反應中可根據(jù)得失電子守恒進行配平，據(jù)此解題。 2、某溶液中含有的溶質是 FeBr2、FeI2，若先向該溶液中通入一定量的氯氣，再向反應后的溶液中滴加KSCN溶液，結果溶液變?yōu)榧t色，則下列敘述正確的是( ) A． 原溶液中的Br—一定被氧化 B． 不能確定通入氯氣之后的溶液中是否存在Fe2+ C． 通入氯氣之后，原溶液中的Fe2+不一定被氧化 D． 若取少量所得溶液，再加入CCl4溶液，靜置、分液，向上層溶液中加入足量的AgNO3溶液，一定能產生淡黃色沉淀 【答案】B 【詳解】通入一定量氯氣后再滴加KSCN，溶液呈紅色，說明有Fe3＋生成，F(xiàn)e2＋被氧化但不一定全部被氧化，沒有實驗現(xiàn)象說明Br－被氧化或完全被氧化，故A錯誤；通入一定量氯氣后再滴加KSCN，溶液呈紅色，說明有Fe3＋生成，F(xiàn)e2＋被氧化但不一定全部被氧化，所以不能確定通入氯氣之后的溶液中是否存在Fe2+，故B正確；通入一定量氯氣后再滴加KSCN，溶液呈紅色，說明一定有Fe3＋生成，故C錯誤；沒有實驗現(xiàn)象說明Br－被氧化或完全被氧化，反應后溴離子不一定有剩余，所以向分液后的上層液體中加入足量硝酸銀溶液，不一定生成淺黃色沉淀，故D錯誤。 【點睛】常見離子還原性順序：S2->SO32->I->Fe2+>Br->Cl-；氧化性順序：Cl2>Br2>Fe3+>I2。同一氧化劑與不同還原劑反應，先與還原性強的反應；同一還原劑與不同氧化劑反應，先與氧化性強的反應； 3．向CuSO4 溶液中逐滴加入KI溶液至過量，觀察到有沉淀(CuI)生成，且溶液變?yōu)樽厣?。再向反應后的混合物中不斷通入SO2氣體，溶液逐漸變成無色。下列有關分析中正確的是( ) A． 滴加KI溶液時，每轉移 2mole—會生成 2mol CuI 沉淀 B． 在 SO2 與 I2 反應中得到的還原產物為 H2SO4 C． 通入SO2 后溶液逐漸變成無色，體現(xiàn)了SO2的漂白性 D． 上述實驗條件下，物質的氧化性：Cu2+＞SO2＞I2 【答案】A 【詳解】根據(jù)方程式2CuSO4+4KI═2K2SO4+2CuI↓+I2，可知滴加KI溶液時，轉移2mole－ 時生成2 mol白色沉淀，故A正確；SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI的反應中，硫元素化合價升高，H2SO4是氧化產物，故B錯誤；SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI的反應中，SO2是還原劑，表現(xiàn)還原性，故C錯誤；滴加KI溶液時，觀察到產生白色沉淀CuI，反應中I元素的化合價升高，KI被氧化，碘單質是氧化產物，Cu元素的化合價降低，硫酸銅是氧化劑，發(fā)生的反應為2CuSO4+4KI═2K2SO4+2CuI↓+I2。根據(jù)氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性可知物質的氧化性是Cu2+＞I2；再向反應后的混合物中不斷通入SO2氣體，溶液逐漸變成無色，這說明此時發(fā)生的反應為SO2+2H2O+I2＝H2SO4+2HI，反應中碘元素化合價由0價降低為-1價，I2是氧化劑，SO2被氧化，則物質氧化性是I2＞SO2，因此物質的氧化性強弱順序為Cu2+＞I2＞SO2，故D錯誤； 【點睛】氧化還原反應的分析，把握好化合價的變化，所含元素化合價升高的反應物是還原劑，元素化合價升高得到的產物是氧化產物；相反，所含元素化合價降低的反應物是氧化劑，元素化合價降低得到的產物是還原產物。 4．用下列裝置處理含有氰化物（如氰化鉀KCN，CN－為氰離子）的濃縮廢水樣品，并測定廢水中CN－的物質的量濃度。 某學生設計的主要操作步驟為： ①將一定體積的濃縮廢水放入A中，從活塞a處通入N2，至E中有大量氣體逸出，停止通N2，稱取E的質量，恢復成原裝置； ②通過分液漏斗向A中注入過量的次氯酸鈉堿性溶液； ③反應完成后，點燃酒精燈，再向A中注入過量稀硫酸； ④至反應完全，取下E稱其質量，熄滅酒精燈。 （1）步驟②中： ①一定條件下，廢水中CN－先轉化為OCN－：CN－ + ClO－= OCN－+ Cl－，OCN－再與ClO－反應，配平該反應的離子方程式：______OCN－+______ClO－+______OH－=______ N2↑+______CO32－+______Cl－ +______H2O， 此反應中被氧化的元素為____________元素(填元素名稱)。 ②通入N2的目的是：__________________。 （2）從A中排出的氣體含有少量副反應產物HCl和Cl2，需利用上圖中的部分裝置除去并檢驗Cl2。 ①B中所放試劑可以是________（填序號）。 a．足量飽和食鹽水 b．足量NaOH溶液 c．足量Na2CO3溶液 d．足量飽和NaHCO3溶液 ②檢驗A中排出的氣體中含有Cl2的方法除通過觀察D中的現(xiàn)象外，另一化學方法是：________________。 （3）若原濃縮廢水為200 mL，反應后E裝置增加質量W g，則濃縮廢水中c(CN－)＝____________mol/L（用含W的數(shù)學式表示）。 （4）若該c(CN－)測定值比實際濃度偏低，該學生設計的主要步驟中缺少的操作是：____________________。 【答案】2321231 N 排出裝置內的O2和CO2 a反應終止后，取D中物質放于水中，攪拌后靜置，取清液加入酸化的硝酸銀溶液，有白色沉淀 A中反應停止后，通過a通入N2，使產生的CO2全部進入E 的銅屑，除去氯氣，最后用氫氧化鋇吸收生成的二氧化碳，通過稱E的質量，可以求出生成的二氧化碳的質量，從而測定廢水中CN－的物質的量濃度。據(jù)此分析解答。 【詳解】（1）①OCN－中N由-3價升高到N2中的0價，ClO－中Cl由+1價降低為Cl－中的-1價，根據(jù)化合價升降守恒，OCN－前配2，ClO－前配3，如何根據(jù)電荷守恒和原子守恒配平得：2 OCN－+ 3 ClO－+ 2 OH－ = 1 N2↑+ 2 CO32－+ 3 Cl－+ 1 H2O；其中被氧化的元素為N，故答案為：2；3；2；1；2；3 ；1；N； ②空氣中的氧氣能夠氧化OCN－，空氣中的二氧化碳會影響二氧化碳的測定，通入N2可以排出裝置內的O2和CO2，故答案為：排出裝置內的O2和CO2； （3）E裝置是吸收二氧化碳生成碳酸鋇沉淀，反應后E裝置增加質量W g，則二氧化碳的質量為Wg，根據(jù)CN－ + ClO－= OCN－+ Cl－和2 OCN－+ 3 ClO－+ 2 OH－ = 1 N2↑+ 2 CO32－ + 3 Cl－+ 1 H2O可知，CN－~OCN－~ CO32－~ CO2，則n(CN－)＝n(CO2)=，濃縮廢水中c(CN－)＝=mol/L，故答案為：； （4）若該c(CN－)測定值比實際濃度偏低，說明氫氧化鋇吸收的二氧化碳偏少，主要原因是由一部分二氧化碳殘留在裝置內，因此該學生設計的主要步驟中缺少的操作為A中反應停止后，通過a通入N2，使產生的CO2全部進入E，故答案為：A中反應停止后，通過a通入N2，使產生的CO2全部進入E。