一、氧化還原反應(yīng)中的基本概念
1.氧化還原反應(yīng)的特征及本質(zhì)
(1)特征:有元素的化合價變化;
(2)本質(zhì):有電子的轉(zhuǎn)移(得失或偏移)。
2.氧化還原反應(yīng)中的基本概念
(1)氧化劑與還原劑
氧化劑:在氧化還原反應(yīng)中得到電子(或電子對偏向)的反應(yīng)物(即所含元素的化合價降低)。
還原劑:在氧化還原反應(yīng)中失去電子(或電子對偏離)的反應(yīng)物(即所含元素的化合價升高)。
注意:氧化劑與還原劑可以是不同的物質(zhì),也可以是同一種物質(zhì),如氯氣與水反應(yīng)時,氯氣既是氧化劑也是還原劑。
(2)氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)
氧化反應(yīng):失去電子(或元素化合價升高)的反應(yīng)叫氧化反應(yīng)。
還原反應(yīng):得到電子(或元素化合價降低)的反應(yīng)叫還原反應(yīng)。
(3)氧化性與還原性
氧化性:物質(zhì)得到電子的性質(zhì)叫氧化性,氧化劑具有氧化性。
還原性:物質(zhì)失去電子的性質(zhì)叫還原性,還原劑具有還原性。
注意:1.元素的化合價處于該元素中間價態(tài)的物質(zhì)一般既具有氧化性又具有還原性,如SO2中的硫元素處于其中間價態(tài),所以SO2既具有氧化性,又具有還原性。
2.具有氧化性,能得電子,不一定是氧化劑,反之,具有還原性也不一定是還原劑。
(4)氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物
氧化產(chǎn)物:還原劑失去電子后生成的對應(yīng)產(chǎn)物。
還原產(chǎn)物:氧化劑得到電子后生成的對應(yīng)產(chǎn)物。
注意:在氧化還原反應(yīng)中,某些產(chǎn)物可能既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,如碳與氧氣反應(yīng)生成的二氧化碳既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物。
3.用雙線橋理解氧化還原反應(yīng)的概念之間的關(guān)系
概括為升失氧、降得還,劑性一致、其他相反。
二、氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律
1.守恒規(guī)律
(1)內(nèi)容。
①質(zhì)量守恒:反應(yīng)前后元素的種類、原子的數(shù)目和質(zhì)量不變。
②電子守恒:氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù),表現(xiàn)為化合價升高的總數(shù)等于化合價降低的總數(shù)。
③電荷守恒:離子方程式中反應(yīng)物中各離子的電荷總數(shù)與產(chǎn)物中各離子的電荷總數(shù)相等。
(2)應(yīng)用:運用“守恒規(guī)律”可進(jìn)行氧化還原反應(yīng)方程式的配平和相關(guān)計算。如用銅電極電解Na2SO4溶液,其陽、陰極產(chǎn)物及轉(zhuǎn)移電子關(guān)系式為:Cu2+~2e?~H2~2OH?。
2.價態(tài)律
當(dāng)元素具有可變化合價時,一般處于最高價態(tài)時只具有氧化性,處于最低價態(tài)時只具有還原性,處于中間價態(tài)時既具有氧化性又具有還原性。如:濃H2SO4中的S只具有氧化性,H2S
中的S只具有還原性,單質(zhì)S既具有氧化性又具有還原性。
3.強(qiáng)弱規(guī)律
在氧化還原反應(yīng)中,強(qiáng)氧化劑+強(qiáng)還原劑=弱氧化劑(氧化產(chǎn)物)+弱還原劑(還原產(chǎn)物),即氧化劑的氧化性比氧化產(chǎn)物強(qiáng),還原劑的還原性比還原產(chǎn)物強(qiáng)。如由反應(yīng)2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2可知,F(xiàn)eCl3的氧化性比I2強(qiáng),KI的還原性比FeCl2強(qiáng)。
一般來說,含有同種元素不同價態(tài)的物質(zhì),價態(tài)越高氧化性越強(qiáng)(氯的含氧酸除外),價態(tài)越低還原性越強(qiáng)。如氧化性:濃H2SO4
>SO2(H2SO3)>
S;還原性:H2S>S>SO2。
在金屬活動性順序表中,從左到右單質(zhì)的還原性逐漸減弱,陽離子(鐵指Fe2+)的氧化性逐漸增強(qiáng)。
4.優(yōu)先律
在濃度相差不大的溶液中:
(1)同時含有幾種還原劑時將按照還原性由強(qiáng)到弱的順序依次反應(yīng)。
如向FeBr2溶液中通入少量Cl2時,因為還原性Fe2+>Br?,所以Fe2+先與Cl2反應(yīng)。
(2)同時含有幾種氧化劑時將按照氧化性由強(qiáng)到弱的順序依次反應(yīng)。
如在含有Fe3+、Cu2+的溶液中加入鐵粉,因為氧化性Fe3+>Cu2+,所以鐵粉先與Fe3+反應(yīng),然后再與Cu2+反應(yīng)。
5.歸中規(guī)律
同種元素不同價態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)時可總結(jié)為:
價態(tài)相鄰能共存,價態(tài)相間能歸中,歸中價態(tài)不交叉,價升價降只靠攏。
如以下兩例:
6.歧化反應(yīng)規(guī)律
發(fā)生在同一物質(zhì)分子內(nèi)、同一價態(tài)的同一元素之間的氧化還原反應(yīng),叫做歧化反應(yīng)。其反應(yīng)規(guī)律是:所得產(chǎn)物中,該元素一部分價態(tài)升高,一部分價態(tài)降低,即“中間價→高價+低價”。具有多種價態(tài)的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發(fā)生歧化反應(yīng)。
三、氧化性和還原性的強(qiáng)弱比較
1.根據(jù)氧化還原反應(yīng)判斷。氧化還原反應(yīng)總是遵循以下規(guī)律(簡稱強(qiáng)弱律):
氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物,氧化劑>還原劑;還原性:還原劑>還原產(chǎn)物,還原劑>氧化劑。
2.根據(jù)元素在周期表中的相對位置判斷。
3.依據(jù)金屬、非金屬活動性順序判斷。
(1)依據(jù)金屬活動性順序
(2)依據(jù)非金屬活動性順序
4.依據(jù)與同一物質(zhì)反應(yīng)的情況(反應(yīng)條件、劇烈程度等)判斷。
當(dāng)不同的氧化劑作用于同一還原劑時,若氧化產(chǎn)物價態(tài)相同,可根據(jù)反應(yīng)條件高、低來進(jìn)行判斷,反應(yīng)條件越低,性質(zhì)越強(qiáng);若氧化產(chǎn)物價態(tài)不同,則價態(tài)越高,氧化劑的氧化性越強(qiáng)。
5.依據(jù)電化學(xué)原理判斷。
(1)兩種不同的金屬構(gòu)成原電池的兩極。負(fù)極金屬是電子流出的極,正極金屬是電子流入的極。其還原性:負(fù)極>正極。
(2)用惰性電極電解混合溶液時,在陰極先放電的陽離子的氧化性較強(qiáng),在陽極先放電的陰離子的還原性較強(qiáng)。在陽極陰離子放電順序:S2?>I?>Br?>Cl?>OH?,即是還原性強(qiáng)弱順序。在陰極陽離子放電順序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+,即是氧化性強(qiáng)弱順序。
6.根據(jù)物質(zhì)中元素的化合價判斷。
(1)一般來講,同一種元素的化合價越高,氧化性越強(qiáng),價態(tài)越低,還原性越強(qiáng)。如:氧化性:濃H2SO4>
H2SO3;還原性:H2S>
SO2。又如氧化性:Fe3+>
Fe2+>
Fe,還原性反之。
(2)在和同一種氧化劑(或還原劑)反應(yīng)時,氧化劑(或還原劑)被還原(或氧化)的程度越大,即是化合價降低(或升高)越多,還原劑(或氧化劑)的還原性(或氧化性)就越強(qiáng)。如Fe和
Cl2反應(yīng)生成FeCl3,而Fe和S反應(yīng)只生成FeS,則氧化性:Cl2>S。
7.某些物質(zhì)的氧化性、還原性與溫度、濃度、酸堿性有關(guān)。
(1)一般濃度越大,氧化性(或還原性)越強(qiáng)。如氧化性:濃H2SO4>稀H2SO4,濃HNO3>稀HNO3。
(2)一般溫度越高,氧化性(或還原性)越強(qiáng)。如常溫下濃H2SO4和Cu反應(yīng)放出緩慢,而加熱條件下濃H2SO4氧化性增強(qiáng),兩者反應(yīng)速率加快。
(3)一般是溶液的酸性越強(qiáng),氧化性(或還原性)越強(qiáng)。如KMnO4是一種強(qiáng)氧化劑,而在酸、中、堿性溶液中,其氧化性強(qiáng)弱順序是:酸性>中性>堿性。又如的氧化性也隨著H+濃度的增大而增強(qiáng)。
四、氧化還原反應(yīng)方程式的配平
1.配平原則
由于在氧化還原反應(yīng)里存在著電子的轉(zhuǎn)移,因此元素的化合價必然有升有降,我們把化合價能升高的元素或含該元素的物質(zhì)稱還原劑;反之稱為氧化劑。由氧化還原反應(yīng)的知識我們不難得出配平原則:還原劑失電子總數(shù)=氧化劑的電子總數(shù),即還原劑(元素)化合價升高的總價數(shù)=氧化劑(元素)化合價降低的總價數(shù)。
2.氧化還原反應(yīng)方程式配平的一般方法與步驟
(1)一般方法:從左向右配。
(2)步驟:標(biāo)價態(tài)、找變化、求總數(shù)、配系數(shù),即
①標(biāo)出變價元素化合價的始態(tài)和終態(tài);
②求升高總數(shù)與降低總數(shù)的最小公倍數(shù);
③調(diào)整化合價變化的原子的化學(xué)計量數(shù);
④用觀察法配平其它物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù);
⑤檢查配平后的方程式是否符合質(zhì)量守恒定律(離子方程式還要看是否符合電荷守恒)。
3.氧化還原反應(yīng)配平的特殊技巧
(1)從右向左配平法
適用范圍:此法最適用于某些物質(zhì)(如硝酸、濃硫酸的反應(yīng))部分參加氧化還原反應(yīng)的類型。
例如:Cu
+
HNO3(濃)—
Cu(NO3)2
+
NO2
+
H2O
分析:由于HNO3在反應(yīng)中有兩個作用即酸性和氧化性,因此如按照一般的方法從左向右配的話比較麻煩,但如采用從右向左配平法的方法,這個問題顯得很簡單。
(2)整體總價法(零價法)
適用范圍:在氧化還原反應(yīng)中,一種反應(yīng)物中有兩種或兩種以上的元素化合價發(fā)生變化,或幾種不同物質(zhì)中的元素化合價經(jīng)變化后同存在于一種產(chǎn)物中,把該物質(zhì)當(dāng)成一個“整體”來考慮,可令該物質(zhì)中各元素的化合價均為零,然后計算出各元素化合價的升降值,利用化合價升降相等進(jìn)行配平。
例如:FeS2
+
O2
—
Fe2O3
+
SO2
分析:在FeS2
中Fe的化合價由+2變到+3,S的化合價由?1變到+4,即同一種物質(zhì)中有兩種元素的化合價同時在改變,我們可以用整體總價法,把FeS2當(dāng)成一個“整體”來考慮。
(3)歧化歸一法
適用范圍:同種元素之間的歧化反應(yīng)或歸一反應(yīng)。
技巧:第三種價態(tài)元素之前的系數(shù)等于另兩種元素價態(tài)的差值與該價態(tài)原子數(shù)目的比值。
例如:Cl2
+
KOH
—
KCl
+
KClO3
+
H2O
分析:該反應(yīng)中,電子轉(zhuǎn)移只發(fā)生在氯元素之間,屬于歧化反應(yīng)。Cl的化合價由0變?yōu)?1和+5,因此Cl2的系數(shù)為6/2=3,KCl的系數(shù)為5,KClO3的系數(shù)為1。
(4)單質(zhì)后配法
適用范圍:反應(yīng)物或生成物中有單質(zhì)參加或單質(zhì)生成,如有機(jī)物的燃燒都可用此法。
技巧:把游離態(tài)的那種元素放在最后來配。
例如:FeS2
+
O2
—
Fe2O3
+
SO2
分析:反應(yīng)物中有單質(zhì)O2,我們可以把O元素放在最后來配。首先假定Fe2O3的系數(shù)為1,則FeS2的系數(shù)為2,那么SO2的系數(shù)為4,因此O2的系數(shù)為11/2,然后把每種物質(zhì)前的系數(shù)都擴(kuò)大2倍,即可配平。
(5)待定系數(shù)法
技巧:將各種物質(zhì)的系數(shù)分別設(shè)為不同的未知數(shù),然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律列方程求解最后配平。
總結(jié):從以上示例我們發(fā)現(xiàn),對于同一氧化還原反應(yīng),有時可采用不同的方法來配平,也有時用幾種方法綜合應(yīng)用。總之,只要我們能掌握以上技巧,配平氧化還原反應(yīng)方程式會得心應(yīng)手。
考向一
對氧化還原反應(yīng)基本概念的考查
典例1
運載火箭常用偏二甲肼(C2H8N2)(其中N的化合價為-3)作燃料和四氧化二氮(N2O4)反應(yīng)。在火箭升空過程中,燃料發(fā)生反應(yīng):C2H8N2+2N2O42CO2+3N2+4H2O提供能量。下列有關(guān)敘述正確的是
A.該燃料綠色環(huán)保,在燃燒過程中不會造成任何環(huán)境污染
B.該反應(yīng)中N2O4是氧化劑,偏二甲肼是還原劑
C.N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,CO2既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物
D.每有0.6
mol
N2生成,轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為2.4NA
【答案】B
1.氰氨基化鈣(CaCN2)是一種重要的化工原料,制備CaCN2的化學(xué)方程式為:CaCO3+2HCNCaCN2+CO↑+H2↑+CO2↑則在該反應(yīng)中
A.氫元素被氧化,碳元素被還原
B.CaCN2是氧化產(chǎn)物,H2為還原產(chǎn)物
C.HCN僅作氧化劑
D.CO為氧化產(chǎn)物,H2為還原產(chǎn)物
分清氧化還原反應(yīng)的常見類型
(1)完全氧化還原型
此類反應(yīng)的特點是還原劑和氧化劑分別為不同的物質(zhì),參加反應(yīng)的氧化劑(或還原劑)全部被還原(或被氧化),有關(guān)元素的化合價全部發(fā)生變化,例如:4NH3+5O24NO+
6H2O。
(2)部分氧化還原型
此類反應(yīng)的特點是還原劑(或氧化劑)只有部分被氧化(或被還原),有關(guān)元素的化合價只有部分發(fā)生變化,例如:MnO2+
4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)自身氧化還原型
自身氧化還原反應(yīng)可以發(fā)生在同一物質(zhì)的不同元素之間,即同一種物質(zhì)中的一種元素被氧化,另一種元素被還原,該物質(zhì)既是氧化劑,又是還原劑;也可以發(fā)生在同一物質(zhì)的同種元素之間,即同一種物質(zhì)中的同一種元素既被氧化又被還原。例如:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑,3S+6KOH2K2S+K2SO3+3H2O。
(4)歸中反應(yīng)型
此類反應(yīng)的特點是同一種元素在不同的反應(yīng)物中有不同的價態(tài)(高價、低價),反應(yīng)后轉(zhuǎn)化成中間價態(tài)。例如:
考向二
根據(jù)化學(xué)(離子)方程式判斷氧化性、還原性的強(qiáng)弱
典例1
已知2Fe3++2I-I2+2Fe2+、2Fe2++Br22Br-+2Fe3+。現(xiàn)向含有FeBr2、FeI2的溶液中通入一定量的氯氣,再向反應(yīng)后的溶液中滴加少量的KSCN溶液,結(jié)果溶液變?yōu)榧t色,則下列敘述中正確的是
①氧化性:Br2>Fe3+>I2
②原溶液中Br-一定被氧化
③通入氯氣后,原溶液中的Fe2+一定被氧化
④不能確定通入氯氣后的溶液中是否還存在Fe2+
⑤若取少量所得溶液,加入CCl4后靜置,向上層溶液中加入足量的AgNO3溶液,只產(chǎn)生白色沉淀,說明原溶液中Fe2+、Br-均被完全氧化
A.①②③④
B.①③④⑤
C.②④⑤
D.①②③④⑤
【答案】B
2.已知常溫下,溶液中能發(fā)生如下反應(yīng):①2R?+Z2R2+2Z?,②16H++10Z?+22X2++5Z2+8H2O,③2M2++R22M3++2R?。由此判斷,下列說法中正確的是
A.Z2+2M2+2M3++2Z?不可以進(jìn)行
B.Z元素在①②反應(yīng)中發(fā)生還原反應(yīng)
C.各粒子還原性由強(qiáng)到弱的順序是X2+>Z?>R?>M2+
D.各粒子氧化性由強(qiáng)到弱的順序是>Z2>R2>M3+
考向三
根據(jù)氧化性、還原性強(qiáng)弱判斷氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生
典例1
已知Co2O3在酸性溶液中易被還原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次減弱。下列反應(yīng)在水溶液中不可能發(fā)生的是
A.3Cl2+6FeI22FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(濃)2CoCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I?2Fe2++I2
【解析】根據(jù)氧化還原反應(yīng)中,氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物,可判斷B中氧化性Cl2>I2;C中Co2O3>Cl2;D中Fe3+>I2,這些結(jié)論與題給信息一致。對于A,由于I?的還原性強(qiáng)于Fe2+,所以Cl2應(yīng)先氧化I?,而不應(yīng)先氧化Fe2+,故A不可能發(fā)生。學(xué)*科網(wǎng)
【答案】A
3.已知:2FeCl3+2KI2FeCl2+2KCl+I(xiàn)2,2FeCl2+Cl22FeCl3,2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。若某溶液中有Fe2+、I?和Cl?,要氧化除去I?而不影響Fe2+和Cl?,可加入的試劑是
A.Cl2
B.KMnO4
C.FeCl3
D.HCl
考向四
氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧
典例1
(1)請將下列五種物質(zhì):KBr、Br2、I2、KI、K2SO4分別填入下列橫線上,組成一個未配平的化學(xué)方程式:
KBrO3+
+H2SO4→
+
+
+
+H2O。
(2)如果該化學(xué)方程式中I2和KBr的化學(xué)計量數(shù)分別是8和1,則:
①Br2的化學(xué)計量數(shù)是;
②請將反應(yīng)物的化學(xué)式及配平后的化學(xué)計量數(shù)填入下列相應(yīng)的位置中:
KBrO3+
+H2SO4→……;
③若轉(zhuǎn)移10
mol電子,則反應(yīng)后生成I2的物質(zhì)的量為。
【答案】(1)KI I2 Br2 K2SO4 KBr(后四種產(chǎn)物順序可變)
(2)①1 ②3 16 KI 9 ③5
mol
學(xué)*科網(wǎng)
4.已知:Ⅰ.高錳酸鉀在不同條件下發(fā)生的反應(yīng)如下:
+5e?+8H+Mn2++4H2O
+3e?+2H2OMnO2↓+
4OH?
+e?
(溶液呈綠色)
Ⅱ.在下列反應(yīng)中,產(chǎn)物K2SO4和S的物質(zhì)的量之比為3∶2
_______KMnO4+_______K2S+______
_______K2MnO4
+_______K2SO4+_______S↓+_______
下列說法不正確的是
A.高錳酸根離子被還原的產(chǎn)物受溶液酸堿性的影響
B.化學(xué)方程式中反應(yīng)物缺項為H2SO4,配平后系數(shù)為12
C.化學(xué)方程式中產(chǎn)物缺項為H2O,配平后系數(shù)為12
D.用石墨電極電解中性高錳酸鉀溶液,在陰極可以得到MnO2
氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧
(1)正向配平:適用于氧化劑與還原劑相對獨立的反應(yīng)中,如歸中反應(yīng)。
(2)逆向配平:適用于氧化劑與還原劑是同一種物質(zhì)的反應(yīng),如歧化反應(yīng)。
(3)缺項配平:缺項一般是H+、OH?或H2O,注意合理的組合方式。
(4)信息型氧化還原反應(yīng)方程式的書寫:先結(jié)合信息及物質(zhì)的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)規(guī)律找出(判斷出)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物并用電子守恒配平,再結(jié)合電荷守恒、元素守恒補(bǔ)充其他離子(物質(zhì)),并最終配平方程式。
考向五
利用得失電子守恒巧解氧化還原反應(yīng)計算題
典例1
物質(zhì)的量之比為2∶5的鋅與稀硝酸反應(yīng),若HNO3被還原的產(chǎn)物為N2O,反應(yīng)結(jié)束后鋅沒有剩余,則該反應(yīng)中被還原的HNO3與未被還原的HNO3的物質(zhì)的量之比是
A.1∶4
B.1∶5
C.2∶3
D.2∶5
方法二
根據(jù)題意寫出鋅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式并配平:4Zn+10HNO3
4Zn(NO3)2+N2O↑+5H2O,從化學(xué)方程式可看出反應(yīng)中被還原的HNO3與未被還原的HNO3的物質(zhì)的量之比是1∶4。學(xué)*科網(wǎng)
【答案】A
5.Cu2S與一定濃度的HNO3反應(yīng),生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O,當(dāng)NO2和NO的物質(zhì)的量之比為2∶1時,實際參加反應(yīng)的Cu2S與HNO3的物質(zhì)的量之比為
A.1∶10
B.1∶8
C.1∶6
D.1∶5
1.下列過程中,沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)的是
A.鉆木取火
B.青銅器生銹
C.燃放煙花爆竹
D.利用焰色反應(yīng)檢驗Na+
2.下列變化需要加入適當(dāng)?shù)难趸瘎┎拍芡瓿傻氖?/p>
A.CuO→Cu
B.H2SO4→H2
C.Fe→FeCl2
D.HNO3→N2
3.已知Fe2+或I2能與H2O2在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng):
Fe2+:①H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O;②H2O2+2Fe3+2Fe2++2H++O2↑。
I2:③H2O2+I22HIO;④……
下列說法錯誤的是
A.通過反應(yīng)①②可知Fe2+為過氧化氫分解的催化劑
B.根據(jù)反應(yīng)①可知,在該條件下,氧化性:H2O2>Fe3+
C.1
mol
H2O2分解,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
D.反應(yīng)④為2HIO+H2O2I2+2H2O+O2↑
4.已知酸性高錳酸鉀溶液可以氧化FeSO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===K2SO4+X+5Fe2(SO4)3+8H2O,現(xiàn)將一定量的硫酸酸化的高錳酸鉀溶液與硫酸亞鐵溶液混合,充分反應(yīng)后再向所得溶液中加入KI溶液(假設(shè)I-與KMnO4反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為I2),混合溶液中鐵離子的物質(zhì)的量隨加入的KI的物質(zhì)的量的變化關(guān)系如圖所示。則下列有關(guān)說法不正確的是
A.方程式中的X為2MnSO4
B.氧化性:KMnO4>Fe3+>I2
C.根據(jù)OC段的數(shù)據(jù)可知開始加入的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.30
mol
D.AB段是高錳酸鉀和碘化鉀溶液反應(yīng),BC段的反應(yīng)為2Fe3++2I-===2Fe2++I(xiàn)2
5.氯酸是一種強(qiáng)酸,濃度超過40%時會發(fā)生分解,反應(yīng)可表示為aHClO3bO2↑+cCl2↑+dHClO4+eH2O,下列有關(guān)說法錯誤的是
A.由反應(yīng)可確定:氧化性HClO3>O2
B.由非金屬性Cl>S,可推知酸性HClO3>H2SO4
C.若1
mol氯酸分解所得混合氣體的質(zhì)量為45
g,則反應(yīng)方程式可表示為3HClO32O2↑+Cl2↑+HClO4+H2O
D.若化學(xué)計量數(shù)a=8,b=3,則該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為20e-
6.目前處理酸性廢水多采用鐵氧磁體法,該法是向廢水中加入FeSO4
·7H2O將還原成Cr3+,調(diào)節(jié)pH,F(xiàn)e、Cr轉(zhuǎn)化成相當(dāng)于:FeⅡ[FeⅢx?CrⅢ2?x]O4(鐵氧磁體,羅馬數(shù)字表示元素價態(tài))的沉淀。處理1
mol,需加入a
mol
FeSO4
7H2O,下列結(jié)論正確的是
A.x
=0.5,a
=8
B.x
=0.5,a
=
C.x
=
1.5,a
=8
D.x
=
1.5,a
=
7.向59.2
g
Fe2O3和FeO的混合物中加入某濃度的稀硝酸1.0
L,固體物質(zhì)完全反應(yīng),生成NO和Fe(NO3)3。在所得溶液中加入1.0
mol/L的NaOH溶液2.8
L,此時溶液呈中性,金屬離子已完全沉淀,沉淀質(zhì)量為85.6g。下列有關(guān)說法錯誤的是
A.Fe2O3與FeO的物質(zhì)的量之比為1∶6
B.硝酸的物質(zhì)的量濃度為3.0
mol/L
C.產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48
L
D.Fe2O3、FeO與硝酸反應(yīng)后剩余HNO3為0.2
mol
8.據(jù)統(tǒng)計城市機(jī)動車輛每年以15%至20%的速度增長,交通事故也頻發(fā),汽車在劇烈碰撞時,安全氣囊中發(fā)生反應(yīng)10NaN3+2KNO3
K2O+5Na2O+16N2↑。則下列判斷正確的是
A.還原劑與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為5∶8
B.若氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多1.4
mol則轉(zhuǎn)移電子為1
mol
C.每生成1.6
mol
N2,則有0.2
mol
KNO3被氧化
D.NaN3是只含有離子鍵的離子化合物
9.鉻及其化合物常被應(yīng)用于冶金、化工、電鍍、制藥等行業(yè),但使用后的廢水因其中含高價鉻的化合物而毒性很強(qiáng),必須進(jìn)行處理。工業(yè)上往往采取下列循環(huán)工藝防止鉻的污染:
(1)上述各步反應(yīng)中屬于氧化還原反應(yīng)的是________(填序號)。
(2)第①步,含的廢水在酸性條件下用綠礬(FeSO4·7H2O)處理,寫出并配平反應(yīng)的離子方程式:___________________________________________________________。
(3)第②步,向上述反應(yīng)后的溶液中加入適量的堿石灰,使鉻離子轉(zhuǎn)變?yōu)镃r(OH)3沉淀。處理后,沉淀物中除了Cr(OH)3外,還有______________、______________(寫化學(xué)式)。已知Cr(OH)3性質(zhì)類似Al(OH)3,是既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的兩性物質(zhì),寫出從該沉淀物中分離出Cr(OH)3的離子方程式:______________________________、________________________________。
(4)回收所得的Cr(OH)3,經(jīng)③④⑤步處理后又可轉(zhuǎn)變成K2Cr2O7。純凈的K2Cr2O7常用于準(zhǔn)確測定Na2S2O3溶液的物質(zhì)的量濃度,方法如下:
①+6I-+14H+===3I2+2Cr3++7H2O ②2+I(xiàn)2===+2I-
準(zhǔn)確稱取純凈的K2Cr2O7
0.122
g,配成溶液,用上述方法滴定,消耗Na2S2O3溶液25.00
mL。則Na2S2O3溶液的物質(zhì)的量濃度為________(保留四位有效數(shù)字)。
1.[2018北京卷]下列實驗中的顏色變化,與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是
A
B
C
D
實驗
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl濁液中
熱銅絲插入稀硝酸中
現(xiàn)象
產(chǎn)生白色沉淀,隨后變?yōu)榧t褐色
溶液變紅,隨后迅速褪色
沉淀由白色逐漸變?yōu)楹谏?/p>
產(chǎn)生無色氣體,隨后變?yōu)榧t棕色
2.[2017北京卷]下列變化中,氣體被還原的是
A.二氧化碳使Na2O2固體變白
B.氯氣使KBr溶液變黃
C.乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色
D.氨氣使AlCl3溶液產(chǎn)生白色沉淀
3.[2017天津卷]下列能量轉(zhuǎn)化過程與氧化還原反應(yīng)無關(guān)的是
A.硅太陽能電池工作時,光能轉(zhuǎn)化成電能
B.鋰離子電池放電時,化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能
C.電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時,電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能
D.葡萄糖為人類生命活動提供能量時,化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能
4.[2016·上海]下列化工生產(chǎn)過程中,未涉及氧化還原反應(yīng)的是
A.海帶提碘
B.氯堿工業(yè)
C.氨堿法制堿
D.海水提溴
5.[2016·上海]O2F2可以發(fā)生反應(yīng):H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2,下列說法正確的是
A.氧氣是氧化產(chǎn)物
B.O2F2既是氧化劑又是還原劑
C.若生成4.48
L
HF,則轉(zhuǎn)移0.8
mol電子
D.還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1∶4
6.[2015·海南]化學(xué)與生活密切相關(guān)。下列應(yīng)用中利用了物質(zhì)氧化性的是
A.明礬凈化水
B.純堿去油污
C.食醋除水垢
D.漂白粉漂白織物
7.[2015·上海]工業(yè)上將Na2CO3和Na2S以1∶2的物質(zhì)的量之比配成溶液,再通入SO2,可制取Na2S2O3,同時放出CO2。在該反應(yīng)中
A.硫元素既被氧化又被還原
B.氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2
C.每生成1
mol
Na2S2O3,轉(zhuǎn)移4
mol電子
D.相同條件下,每吸收10
m3
SO2就會放出2.5
m3
CO2
變式拓展
1.【答案】B
是還原劑,故C錯誤;D.HCN中碳為+2價,CO中的碳也為+2價,則CO不是氧化產(chǎn)物,故D錯誤;故選B。
2.【答案】D
3.【答案】C
【解析】本題考查氧化還原反應(yīng)規(guī)律的應(yīng)用。反應(yīng)①中Fe元素的化合價降低,則FeCl3為氧化劑,由氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性可知,氧化性FeCl3>I2,反應(yīng)②中Cl元素的化合價降低,則Cl2為氧化劑,由氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性可知,氧化性Cl2>FeCl3,反應(yīng)③中Mn元素的化合價降低,則KMnO4為氧化劑,由氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性可知,氧化性KMnO4>Cl2,即氧化性強(qiáng)弱為KMnO4>Cl2>FeCl3,則某溶液中有Fe2+和I?共存,要氧化除去I?而又不影響Fe2+和Cl?,選擇氧化性強(qiáng)的物質(zhì)除雜時能將Fe2+和Cl?氧化,故選擇弱氧化劑FeCl3來除雜而不影響Fe2+和Cl?,且沒有引入新的雜質(zhì),故選C。
4.【答案】B
【解析】審題時要注意高錳酸鉀在不同條件下被還原的產(chǎn)物不同。在酸性溶液中生成Mn2+,在中性溶液中生成MnO2,在堿性溶液中生成,A正確。根據(jù)產(chǎn)物K2MnO4知,反應(yīng)在堿性條件下進(jìn)行,故反應(yīng)物缺項不可能是H2SO4,B不正確。反應(yīng)物缺項為KOH,產(chǎn)物缺項為H2O,方程式配平得28KMnO4+5K2S+24KOH28K2MnO4+3K2SO4+2S↓+12H2O,C、D
正確。學(xué)科*網(wǎng)
【名師點撥】若不清楚高錳酸鉀在不同條件下被還原的產(chǎn)物不同,則很難得出缺項物質(zhì);若不能根據(jù)反應(yīng)物和生成物的化合價變化及原子個數(shù)守恒配平,則不能正確配平反應(yīng)方程式。
5.【答案】B
【解析】Cu2S與一定濃度的HNO3反應(yīng)中,Cu2S中銅元素由+1
價被氧化為+2價、硫元素由?2價被氧化為+6價,硝酸起氧化劑與酸的作用,起氧化劑作用HNO3中氮元素被還原為NO2和NO,起酸作用的硝酸生成Cu(NO3)2。設(shè)NO2和NO的物質(zhì)的量分別為2
mol、1
mol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知:n(Cu2S)×[6?(?2)+1×2]=2
mol×(5?4)+1
mol×(5?2),解得n(Cu2S)=0.5
mol。由硫元素守恒可知n(CuSO4)=n(Cu2S)=0.5
mol,根據(jù)銅元素守恒可知溶液中n[Cu(NO3)2]=2n(Cu2S)?n(CuSO4)=2×0.5
mol?0.5
mol=0.5
mol。由氮元素守恒可知參加反應(yīng)的硝酸n(HNO3)=2n[Cu(NO3)2]+n(NO2)+n(NO)=2×0.5
mol+2
mol+1
mol=4
mol。所以實際參加反應(yīng)的Cu2S與HNO3的物質(zhì)的量之比為n(Cu2S)∶n(HNO3)=0.5
mol∶4
mol=1∶8。
考點沖關(guān)
1.【答案】D
【解析】鉆木取火、青銅器生銹、燃放煙花爆竹,都有氧氣參與反應(yīng),存在元素化合價的變化,故A、B、C項都屬于氧化還原反應(yīng);焰色反應(yīng)屬于物理變化,不是氧化還原反應(yīng)。學(xué)科*網(wǎng)
2.【答案】C
【解析】CuO→Cu中銅元素的化合價降低,則需要加入合適的還原劑來實現(xiàn),A錯誤;H2SO4→H2中氫元素的化合價降低,則需要加入合適的還原劑來實現(xiàn),B錯誤;Fe→FeCl2中鐵元素的化合價升高,則需要加入氧化劑才能實現(xiàn),C正確;HNO3→N2中氮元素的化合價降低,則需要加入合適的還原劑來實現(xiàn),D錯誤。
3.【答案】C
4.【答案】C
【解析】根據(jù)原子守恒知,方程式中的X為2MnSO4,A正確;氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性,可得氧化性:KMnO4>Fe3+>I2,B正確;AB段反應(yīng)的I-為0.5
mol,根據(jù)2MnO+10I-+16H+===2Mn2++5I2+8H2O可得消耗的KMnO4為0.1
mol,BC段反應(yīng)的I-為1.25
mol-0.5
mol=0.75
mol,則消耗的Fe3+為
0.75
mol,根據(jù)2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4===K2SO4+X+5Fe2(SO4)3+8H2O,消耗KMnO4為0.15
mol,所以開始加入的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.25
mol,C錯誤;根據(jù)氧化性順序,AB段是高錳酸鉀和碘化鉀溶液反應(yīng),BC段為Fe3+氧化I-,離子方程式為2Fe3++2I-===2Fe2++I(xiàn)2,D正確。
5.【答案】B
【解析】A項,HClO3能將-2價的O氧化成O2,說明HClO3的氧化性大于O2;B項,HClO3不是最高價含氧酸,不能與硫酸比較酸性的強(qiáng)弱;C項,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為45,據(jù)十字交叉法可計算n(O2)∶n(Cl2)=(71-45)/(45-32)=2∶1;D項,由已知計量數(shù)可知,d+2e=8,4d+e=24-6=18,解得d=4,e=2,由此得出反應(yīng)的方程式為8HClO33O2↑+2Cl2↑+4HClO4+2H2O,只有生成Cl2得電子,故轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2×2×5e-=20e-。學(xué)科*網(wǎng)
6.【答案】D
【解析】處理1
mol,需加入a
mol
FeSO4?7H2O,根據(jù)鉻原子守恒得,1
mol
完全反應(yīng)后生成2/(2?x)
mol
FeⅡ[FeⅢx?CrⅢ2?x]O4,根據(jù)鐵原子守恒得a
mol=2(1+x)/(2?x)mol①,該反應(yīng)中得失電子數(shù)相等,1mol×2×3=2/(2?x)mol×(3?2)×x,解得x=1.5,將x=1.5代入①得a=10。
7.【答案】D
8.【答案】B
【解析】KNO3為氧化劑,NaN3為還原劑,N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,其中氧化產(chǎn)物占,則還原劑與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為10∶(16×)=2∶3,故A錯誤;由反應(yīng)可知,轉(zhuǎn)移10
mol電子時氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多14
mol,則氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多1.4
mol則轉(zhuǎn)移電子為1
mol,故B正確;反應(yīng)中KNO3是氧化劑,被還原,故C錯誤;NaN3是含有離子鍵和非極性共價鍵的離子化合物,故D錯誤。
9.【答案】(1)①④
(2)+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(3)Fe(OH)3 CaSO4 Cr(OH)3+OH-===+2H2O +CO2+2H2O===Cr(OH)3↓+
(4)0.100
0
mol·L-1
【解析】(1)①中鉻元素由+6價降至+3價,④中鉻元素由+3價升至+6價。
(2)亞鐵離子具有還原性,與重鉻酸根離子反應(yīng)生成鉻離子和鐵離子。
(3)加入綠礬反應(yīng)后,溶液中有鐵離子和硫酸根離子,再加入堿石灰,除生成Cr(OH)3外,還會生成氫氧化鐵和硫酸鈣。氫氧化鉻類似氫氧化鋁,具有兩性,能與氫氧化鈉反應(yīng)生成NaCrO2:Cr(OH)3+NaOH===NaCrO2+2H2O,NaCrO2類似偏鋁酸鈉,通入過量的CO2生成氫氧化鉻、碳酸氫鈉:NaCrO2+CO2+2H2O===Cr(OH)3↓+NaHCO3。學(xué)科*網(wǎng)
(4)根據(jù)反應(yīng)得關(guān)系式K2Cr2O7~3I2~6Na2S2O3,n(Na2S2O3)=6n(K2Cr2O7),c(Na2S2O3)=
=0.100
0
mol·L-1。
直通高考
1.【答案】C
2.【答案】B
【解析】A、二氧化碳使Na2O2固體變白,發(fā)生反應(yīng)2CO2+2Na2O2=O2+2Na2CO3,CO2的化合價沒有發(fā)生改變,過氧化鈉既是氧化劑,也是還原劑,不符合題意;B、氯氣使KBr溶液變黃,發(fā)生反應(yīng)2KBr+Cl2=2KCl+Br2,Cl元素化合價降低,被還原,符合題意;C、乙烯使Br2的四氯化碳溶液褪色,是乙烯與溴發(fā)生了加成反應(yīng),Br元素化合價降低,Br2被還原,乙烯被氧化,不符合題意;D、氨氣使AlCl3溶液產(chǎn)生白色沉淀氫氧化鋁,反應(yīng)過程中NH3化合價沒有改變,不符合題意。答案選B。
【名師點睛】明確氧化還原反應(yīng)的含義和判斷依據(jù)是解答的關(guān)鍵,注意氧化還原反應(yīng)的分析思路,即判價態(tài)、找變價、雙線橋、分升降、寫得失、算電子、定其他。其中“找變價”是非常關(guān)鍵的一步,特別是反應(yīng)物中含有同種元素的氧化還原反應(yīng),必須弄清它們的變化情況。該題的易錯點是選項A,注意轉(zhuǎn)化規(guī)律的理解:氧化還原反應(yīng)中,以元素相鄰價態(tài)間的轉(zhuǎn)化最易;同種元素不同價態(tài)之間若發(fā)生反應(yīng),元素的化合價只靠近而不交叉;同種元素相鄰價態(tài)間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。因此Na2O2分別與H2O、CO2反應(yīng)時,Na2O2既是氧化劑、又是還原劑,而H2O、CO2都沒有參與反應(yīng)的電子得失。學(xué)科*網(wǎng)
3.【答案】A
【解析】A、硅太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ),利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng),與氧化還原反應(yīng)無關(guān);B、鋰離子電池工作時,涉及到氧化還原反應(yīng);C、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電實質(zhì)是電解的過程,與氧化還原反應(yīng)有關(guān);D、葡萄糖供能時,涉及到生理氧化過程。故選A。
【名師點睛】本題以各種能量之間的轉(zhuǎn)化為載體考查氧化還原反應(yīng)的判斷。氧化還原反應(yīng)實質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移,涉及到化合價的升降,故可根據(jù)各種能量轉(zhuǎn)化的原理來判斷是否有化合價的變化,從而判斷是否是氧化還原反應(yīng)。
4.【答案】C
5.【答案】D
【解析】A.O元素的化合價由反應(yīng)前的+1價變?yōu)榉磻?yīng)后的0價,化合價降低,獲得電子,所以氧氣是還原產(chǎn)物,錯誤;B.在反應(yīng)中O2F2中的O元素的化合價降低,獲得電子,所以該物質(zhì)是氧化劑,而H2S中的S元素的化合價是?2價,反應(yīng)后變?yōu)镾F6中的+6價,所以H2S是還原劑,錯誤;C.外界條件不明確,不能確定HF的物質(zhì)的量,所以不能確定轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目,錯誤;D.根據(jù)方程式可知還原劑H2S與氧化劑O2F2的物質(zhì)的量的比是1∶4,正確。
6.【答案】D
【解析】A、明礬凈水是利用明礬溶于水電離產(chǎn)生的Al3+水解產(chǎn)生的Al(OH)3膠體吸附水中懸浮的雜質(zhì)而沉降下來,與物質(zhì)的氧化性無關(guān),錯誤;B、純堿去油污是利用純堿溶于水電離產(chǎn)生的碳酸根水解顯堿性,油脂在堿性條件下發(fā)生較徹底的水解反應(yīng)產(chǎn)生可溶性的物質(zhì)高級脂肪酸鈉和甘油,與物質(zhì)的氧化性無關(guān),錯誤;C、食醋除水垢,是利用醋酸與水垢的主要成分碳酸鈣和氫氧化鎂發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成可溶性物質(zhì),與物質(zhì)的氧化性無關(guān),錯誤;D、漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,該物質(zhì)漂白織物是利用HClO的強(qiáng)氧化性,可以將織物的色素氧化為無色物質(zhì),正確。學(xué)科*網(wǎng)
7.【答案】A