第3講　氧化還原反應 A組　基礎題組 1.(2018山東濟南模擬)下列離子方程式書寫正確的是(　　) A.醋酸和氨水反應:H++OH-H2O B.等體積、等物質的量濃度的NaHCO3溶液與Ba(OH)2溶液混合:HCO3-+Ba2++OH-BaCO3↓+H2O C.次氯酸鈣溶液中通入過量二氧化碳:Ca2++2ClO-+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO D.苯酚鈉溶液中通入少量二氧化碳:2C6H5O-+CO2+H2O2C6H5OH+CO32- 答案　B　A項,CH3COOH、NH3H2O均為弱電解質,不能拆,錯誤;C項,CO2過量,生成HCO3-,錯誤;D項,苯酚鈉溶液中通入過量或少量CO2,都生成HCO3-,錯誤。 2.[2018福建福州八縣(市)協(xié)作體聯(lián)考]已知反應:O3+2I-+H2O O2+I2+2OH-,下列說法中不正確的是(　　) A.O2為還原產(chǎn)物 B.氧化性:O3>I2 C.H2O既不是氧化劑也不是還原劑 D.反應生成1 mol I2時轉移2 mol電子 答案　A　反應O3+2I-+H2O O2+I2+2OH-中,O元素化合價降低,O3部分被還原生成OH-,I元素化合價升高,I-被氧化生成I2。O3生成O2時沒有發(fā)生化合價的變化,O2不是還原產(chǎn)物,A項錯誤;該反應中I2是氧化產(chǎn)物,O3是氧化劑,氧化性:O3>I2,B項正確;H2O在反應中所含元素化合價沒有發(fā)生變化,所以水既不是氧化劑也不是還原劑,C項正確;I元素化合價由-1價升高到0價,則反應生成1 mol I2時轉移2 mol電子,D項正確。 3.(2019安徽安慶月考)通過鹵素間的反應實驗,可以比較出鹵素單質氧化性的強弱。實驗如下: 下列說法不正確的是(　　) A.CCl4起萃取、富集I2的作用 B.Ⅰ中發(fā)生反應的離子方程式為Br2+2I- I2+2Br- C.依據(jù)a、b中現(xiàn)象,可以證明Cl2的氧化性比Br2的強 D.b中下層變無色,說明I2轉化為I- 答案　D　I2易溶于CCl4,在水中溶解度較小,故CCl4起萃取、富集I2的作用,A正確;在KI溶液中加溴水,溴單質與I-發(fā)生置換反應,故Ⅰ中發(fā)生反應的離子方程式為Br2+2I- I2+2Br-,B正確;依據(jù)現(xiàn)象可知,氯氣能繼續(xù)氧化碘單質,而溴單質不能,故依據(jù)a、b中現(xiàn)象,可以證明Cl2的氧化性比Br2強,C正確;繼續(xù)滴加氯水,可以將I2氧化為IO3-(無色),D錯誤。 4.(2018河南八市第二次測評)LiAlH4是重要的儲氫材料,可與水發(fā)生反應:LiAlH4+2H2O LiAlO2+4H2↑。下列說法中正確的是(　　) A.氫氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物 B.LiAlH4既是氧化劑又是還原劑 C.若生成標準狀況下4.48 L H2,則轉移0.4 mol電子 D.還原劑與氧化劑的物質的量之比為2∶1 答案　A　由反應方程式可知,LiAlH4中H由-1價升高為0價,被氧化,H2O中H由+1價降為0價,被還原,氫氣既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,A項正確;LiAlH4中H由-1價升高為0價,被氧化,是還原劑,B項錯誤;由反應方程式可知,每1 mol LiAlH4反應,轉移4 mol電子,生成4 mol H2,若生成標準狀況下4.48 L(即0.2 mol)H2,則轉移0.2 mol電子,C項錯誤;LiAlH4為還原劑,水為氧化劑,還原劑與氧化劑的物質的量之比為1∶2,D項錯誤。 5.已知下列實驗事實: ①Cr2O3固體既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液; ②將K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液變藍; ③向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液,再酸化,可得K2Cr2O7溶液。 下列判斷不正確的是(　　) A.化合物KCrO2中Cr為+3價 B.實驗①證明Cr2O3是兩性氧化物 C.實驗②證明氧化性:Cr2O72-<I2 D實驗③證明H2O2有氧化性 答案　C　根據(jù)化合物中元素的正、負化合價代數(shù)和等于0可知,KCrO2中Cr為+3價,A正確;由實驗可知,Cr2O3既可溶于強堿又可溶于強酸,由此可證明Cr2O3屬于兩性氧化物,B正確;實驗②說明反應生成單質碘,依據(jù)“氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性”可知氧化性:Cr2O72->I2,C不正確;實驗③說明在酸性條件下,H2O2將CrO2-氧化為Cr2O72-,從而證明H2O2具有氧化性,D正確。 6.將幾滴KSCN(SCN-是“類鹵離子”)溶液加入含有Fe3+的酸性溶液中,溶液變成紅色。將該紅色溶液分為兩份:①一份中加入適量KMnO4溶液,紅色褪去;②另一份中通入SO2,紅色也褪去。下列推測肯定不正確的是(　　) A.SCN-在適當條件下可被氧化為(SCN)2 B.①中紅色褪去的原因是KMnO4將SCN-氧化 C.②中紅色褪去的原因是SO2將Fe3+還原為Fe2+ D.②中紅色褪去的原因是SO2將SCN-還原 答案　D　由于SCN-是“類鹵離子”,性質與鹵素離子(Cl-、Br-、I-)相似,因此可通過鹵素離子的性質推測SCN-的性質。如Cl-可被酸性KMnO4溶液氧化為Cl2,則SCN-也能被酸性KMnO4溶液氧化為(SCN)2,所以A、B項都正確;Fe3+具有較強的氧化性,可將SO2氧化為H2SO4,本身被還原為Fe2+,C項正確;鹵素離子不能被SO2還原,由此可推知SCN-也不能被SO2還原,故D項不正確。 7.將一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分別進行下列實驗,能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生了氧化還原反應的是(　　) 操作 現(xiàn)象 A 加入NaOH溶液 有紅褐色沉淀 B 加入Ba(NO3)2溶液 有白色沉淀 C 加入酸性KMnO4溶液 紫色褪去 D 加入K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液 有藍色沉淀 答案　D　A項,有紅褐色沉淀說明有Fe(OH)3生成,不能說明SO2與FeCl3溶液發(fā)生了氧化還原反應;B項,酸性條件下,NO3-可將SO2氧化為SO42-,產(chǎn)生白色沉淀不能證明SO2與FeCl3溶液發(fā)生了氧化還原反應;C項,SO2具有還原性,可使酸性KMnO4溶液的紫色褪去;D項,加入K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液有藍色沉淀生成,說明有Fe2+,即SO2與FeCl3溶液發(fā)生了氧化還原反應。 8.(2018河北“名校聯(lián)盟”教學質量監(jiān)測一,13)根據(jù)表中信息判斷,下列選項正確的是(　　) 序號 反應物 產(chǎn)物 ① KMnO4、H2O2、H2SO4 K2SO4、MnSO4… ② Cl2、FeBr2 FeCl3、FeBr3 ③ MnO4-… Cl2、Mn2+… A.第①組反應的其余產(chǎn)物只有O2 B.第②組反應中Cl2與FeBr2的物質的量之比為1∶2 C.第③組反應中生成1 mol Cl2,轉移電子10 mol D.氧化性由強到弱順序為MnO4->Cl2>Fe3+>Br2 答案　B　A項,根據(jù)氫原子守恒可知還生成水,錯誤;B項,反應中只有亞鐵離子被氧化,根據(jù)得失電子守恒可知2n(Cl2)=n(FeBr2),即n(Cl2)∶n(FeBr2)=1∶2,正確;C項,MnO4-氧化Cl-為Cl2,Cl化合價由-1價升高為0價,則生成1 mol Cl2,轉移電子為2 mol,錯誤;D項,氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性,由③可知氧化性MnO4->Cl2,由②可知氧化性Cl2>Fe3+,由②可知Fe3+不能氧化Br-,氧化性Br2>Fe3+,錯誤。 9.將22.4 g鐵粉逐漸加入含0.8 mol HNO3的硝酸溶液中,反應生成的氣體的物質的量(假設HNO3的還原產(chǎn)物只有NO)隨消耗鐵粉的物質的量的變化關系正確的是(　　) 答案　C　首先發(fā)生的反應為Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,再發(fā)生反應Fe+2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2,通過計算,可得出C項正確。 10.(2018江西百所名校第一次聯(lián)考)已知NaClO溶液與Ag反應的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,下列說法中正確的是(　　) A.氧氣是還原產(chǎn)物 B.還原劑與氧化劑的物質的量之比為1∶1 C.反應物中有水,且反應方程式中水的化學計量數(shù)為2 D.若生成4.48 L(標準狀況下)O2,則反應轉移0.8 mol電子 答案　C　NaClO溶液與Ag反應的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,Ag、O元素的化合價升高,Cl元素的化合價降低,由得失電子守恒和原子守恒可配平反應方程式:4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑。反應中氧元素的化合價升高,氧氣是氧化產(chǎn)物,A項錯誤;NaClO既是氧化劑,又是還原劑,還原劑與氧化劑的物質的量之比為6∶4=3∶2,B項錯誤;反應物中水的化學計量數(shù)為2,C項正確;4.48 L(標準狀況下)O2的物質的量為0.2 mol,則反應轉移1.6 mol電子,D項錯誤。 11.酸性高錳酸鉀溶液是實驗里常用的氧化劑,其氧化性強于二氧化錳。 (1)實驗室利用二氧化錳和雙氧水制取O2,有關的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　。 (2)軟錳礦的主要成分是MnO2,如果用足量濃鹽酸處理30.0 g軟錳礦礦石(雜質不參與反應),得到標準狀況下Cl2 5.6 L。則該軟錳礦礦石中MnO2的質量分數(shù)是　, 反應中轉移電子的數(shù)目為　　　　　。 (3)某同學提出“可以利用酸性高錳酸鉀溶液鑒別FeCl3溶液中是否含有FeCl2”的方案。 ①完成并配平離子方程式: 　MnO4-+　Fe2++　　　　Mn2++　Fe3++　H2O。 ②判斷該同學的方案是否合理?　　　(填“合理”或“不合理”)。 (4)工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的工藝流程如圖所示: ①操作Ⅱ的名稱是　　　　。 ②軟錳礦與一定量的KOH和KClO3混合固體在熔融狀態(tài)下充分反應,該反應的氧化劑是　　　　(填化學式);產(chǎn)物加水溶解、過濾后,濾液中主要含有KCl和K2MnO4,則濾液酸化時發(fā)生反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)2H2O2 2H2O+O2↑ (2)72.5%　3.011023(或0.5NA) (3)①1　5　8　H+　1　5　4?、诓缓侠? (4)①過濾?、贙ClO3　3MnO42-+4H+ MnO2↓+2MnO4- 解析　(2)n(Cl2)=5.6L22.4L/mol=0.25 mol,根據(jù)反應方程式MnO2+4HCl(濃) MnCl2+2H2O+Cl2↑,則n(MnO2)=0.25 mol,m(MnO2)=0.25 mol87 g/mol=21.75 g,故軟錳礦礦石中MnO2的質量分數(shù)為21.75g30.0g100%=72.5%;生成1 mol Cl2轉移2 mol電子,故生成0.25 mol Cl2時轉移0.5 mol電子。(3)①酸性KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+,有H+參與反應,根據(jù)氧化還原方程式的配平方法配平該反應方程式。②酸性KMnO4溶液還能夠氧化Cl-,所以該方案中看到KMnO4溶液的紫色褪去,不一定是因為與可能存在的Fe2+發(fā)生了反應,還可能是與Cl-發(fā)生了反應,故不合理。(4)①操作Ⅱ是分離KMnO4溶液和不溶于水的MnO2固體的操作,故操作Ⅱ為過濾。②MnO2、KOH和KClO3反應生成K2MnO4,Mn化合價升高,作還原劑,故KClO3作氧化劑。 12.SCR和NSR技術可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NOx排放。 (1)SCR(選擇性催化還原)工作原理: ①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應的化學方程式:　。 ②反應器中NH3還原NO2的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ③當燃油中含硫量較高時,尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學方程式表示(NH4)2SO4的形成:　　　　　　　　　　　　　　　。 ④尿素溶液濃度影響NO2的轉化,測定溶液中尿素(M=60 gmol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,將所含氮完全轉化為NH3,所得NH3用過量的V1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 molL-1 NaOH溶液恰好中和,則尿素溶液中溶質的質量分數(shù)是　　　　　　　　　。 (2)NSR(NOx儲存還原)工作原理: NOx的儲存和還原在不同時段交替進行,如圖a所示。 圖a 圖b ①用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程,該過程分兩步進行,圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是　　　。 ②還原過程中,有時會產(chǎn)生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關。在有氧條件下,15NO與NH3以一定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應的化學方程式補充完整: 　　　　　　　　　　15NNO+　H2O 答案　(1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4 ④6V1c1-3c2V2100a100% (2)①8∶1 ②415NO+4NH3+3O2　4　6 解析　(2)①觀察圖b可知,當Ba(NO3)2用H2還原時,氮元素開始時轉化為NH3,由得失電子守恒可得消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比為8∶1。②分析可知,反應物15NO、NH3與產(chǎn)物15NNO的化學計量數(shù)應是一樣的,然后結合得失電子守恒及原子守恒可得反應的化學方程式。 B組　提升題組 13.(2018河南洛陽第一次質量預測)將過量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4的氨水中,加熱后冷卻,生成暗棕紅色晶體M[化學式為Cr(NH3)3O4],其離子方程式為:CrO42-+3NH3+3H2O2 M+2H2O+2OH-+O2↑,測得M中有2個過氧鍵。下列敘述正確的是(　　) A.M中Cr的化合價為+3 B.參與反應的H2O2全部被氧化 C.向FeSO4溶液中滴加幾滴M的溶液,沒有明顯現(xiàn)象 D.轉移0.2 mol電子時,生成M的質量為16.7 g 答案　D　因M[化學式為Cr(NH3)3O4]中有2個過氧鍵,則M中Cr的化合價為+4,A項錯誤;M中有2個過氧鍵,所以3 mol H2O2沒有全部被氧化,B項錯誤;向FeSO4溶液中滴加幾滴M的溶液,亞鐵離子被M中的過氧鍵氧化為三價鐵,溶液由淺綠色變棕黃色,C項錯誤;由方程式可知每生成1 mol O2轉移2 mol電子,同時生成1 mol Cr(NH3)3O4,則轉移0.2 mol電子時,生成M的質量為16.7 g,D項正確。 14.(2019湖北黃岡聯(lián)考)亞氯酸鈉(NaClO2)和ClO2都是重要的漂白劑。 (1)草酸(H2C2O4)是一種弱酸,利用硫酸酸化的草酸還原氯酸鈉,可較安全地生成ClO2,反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)自來水用ClO2處理后,有少量ClO2殘留在水中,可用碘量法作如下檢測(已知ClO2存在于pH為4~6的溶液中,ClO2-存在于中性溶液中): ①取0.50 L水樣,加入一定量的碘化鉀,用氫氧化鈉溶液調至中性,再加入淀粉溶液,溶液變藍。寫出ClO2與碘化鉀反應的化學方程式:　　　　　　　　　　　　　。 ②已知:2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.0010-4 molL-1的Na2S2O3溶液至恰好反應,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL,判斷達到滴定終點的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,該水樣中ClO2的濃度是　　　mg/L。 (3)某學習小組設計如下裝置制取亞氯酸鈉(NaClO2)。 ①裝置A中產(chǎn)生的ClO2氣體,在裝置C中反應生成NaClO2,寫出生成NaClO2的化學方程式:　　　　　　　　　　　。將NaClO2溶液在一定條件下處理即可得到NaClO2晶體。 ②裝置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ③某同學認為上述裝置并不完整,請在圖中畫出需補充的裝置圖。 答案　(1)H2C2O4+2ClO3-+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O (2)①2ClO2+2KI 2KClO2+I2?、诋?shù)渭幼詈笠坏蜰a2S2O3溶液時,溶液藍色褪去,且半分鐘內不恢復藍色　1.35 (3)①2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2　 ②防止C中試管中的溶液倒吸到A中 ③在裝置C后畫　(或其他合理裝置) 解析　(1)H2C2O4被強氧化劑氧化時一般被氧化成CO2,CO2和ClO2同時生成,CO2對ClO2起到稀釋作用,符合“較安全地生成ClO2”的要求,因此該反應的離子方程式是H2C2O4+2ClO3-+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O。 (2)①由題中信息可知,ClO2-存在于中性溶液中,所以在中性溶液中ClO2將KI氧化為I2,本身被還原為ClO2-,反應的化學方程式是2ClO2+2KI 2KClO2+I2。②由關系式2ClO2~I2~2Na2S2O3有:n(ClO2)=n(Na2S2O3)=5.0010-4 molL-10.020 0 L=1.0010-5 mol,m(ClO2)=1.0010-5 mol67.5 gmol-1=6.7510-4g=0.675 mg,所以該水樣中ClO2的濃度是0.675 mg0.5 L=1.35 mg/L。 (3)①在C中,ClO2在堿性條件下被H2O2還原為NaClO2,H2O2被氧化為O2,所以反應的化學方程式是2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2。③補充裝置一般要從安全和環(huán)境保護角度考慮。ClO2易發(fā)生爆炸,不能直接排放,故要安裝尾氣處理裝置,由題中信息可知,ClO2易與堿反應生成亞氯酸鹽和氯酸鹽,所以可在裝置C后用NaOH溶液吸收ClO2并要防止倒吸。