
一、氧化還原反應(yīng)及其相關(guān)概念
2.特征:反應(yīng)前后元素化合價(jià)發(fā)生了變化。
(1)元素化合的計(jì)算原則:?jiǎn)钨|(zhì)的化合價(jià)為零;化合物中,元素正、負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零;非金屬元素和氧元素結(jié)合顯正化合價(jià)(除F外);非金屬元素和氫元素結(jié)合顯負(fù)化合價(jià)。
(2)同種元素,最高價(jià)態(tài)只有氧化性,最低價(jià)態(tài)只有還原性,中間價(jià)態(tài)既有氧化性又有還原性;在反應(yīng)中,得到電子所含元素化合價(jià)降低的物質(zhì)均具有氧化性,失去電子所含元素的化合價(jià)升高的物質(zhì)具有還原性。
3.本質(zhì):反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)。
4.規(guī)律:在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,氧化劑和還原劑同時(shí)存在,氧化劑得電子,還原劑失電子,得失電子同時(shí)發(fā)生。同一氧化還原反應(yīng)中,氧化劑和還原劑得失電子總數(shù)相等,即化合價(jià)升高的總價(jià)數(shù)等于降低的總價(jià)數(shù)。
例題1、下列有關(guān)氧化還原反應(yīng)的敘述中正確的是 。
①在氧化還原反應(yīng)中,某元素由化合態(tài)變?yōu)閱钨|(zhì),此元素可能被還原,也可能被氧化
②在氧化還原反應(yīng)中,非金屬單質(zhì)一定是氧化劑,金屬單質(zhì)一定是還原劑
③化合物分解的產(chǎn)物有單質(zhì),則該分解反應(yīng)必屬于氧化還原反應(yīng)
④化學(xué)反應(yīng)K2MnO4+Cl2=2KCl+MnO2+O2屬于氧化還原反應(yīng)
⑤金屬陽離子只有氧化性,HI只有還原性
⑥漂白粉在空氣中變質(zhì)過程中,既有氧化還原反應(yīng)發(fā)生,又有非氧化還原反應(yīng)發(fā)生
⑦某單質(zhì)X能從鹽的溶液中置換出單質(zhì)Y,當(dāng)X、Y都是非金屬時(shí),Y一定比X活潑
⑧1mlNa2O2與足量的水反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
⑨5.6g鐵粉與硝酸反應(yīng)失去電子數(shù)一定為0.3NA
二、氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的表示方法
1.單線橋法:表示氧化劑與還原劑之間電子轉(zhuǎn)移的方向和總數(shù)。
(1)箭頭必須由還原劑中失電子的元素指向氧化劑中得電子的元素;
(2)箭頭方向表示電子轉(zhuǎn)移的方向;
(3)在“橋”上標(biāo)明轉(zhuǎn)移的是電子總數(shù)。
2.雙線橋法:表示氧化劑及其還原產(chǎn)物、還原劑及其氧化產(chǎn)物之間電子轉(zhuǎn)移情況。
(1)箭頭必須由反應(yīng)物指向生成物,且兩端對(duì)準(zhǔn)同種元素;
(2)箭頭方向不代表電子轉(zhuǎn)移方向,僅表示電子轉(zhuǎn)移前后的變化。
例題2、某一反應(yīng)體系中有反應(yīng)物和生成物共5種物質(zhì):S、H2S、HNO3、NO和H2O。已知水是反應(yīng)產(chǎn)物之一。
(1)該反應(yīng)中的還原劑是____________。
(2)該反應(yīng)中的還原產(chǎn)物是____________。
(3)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式,并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目:____________。
(4)若反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移了0.3 ml電子,則生成水的質(zhì)量是__________________。
三、氧化還原反應(yīng)的基本規(guī)律
1.電子得失守恒規(guī)律:氧化還原反應(yīng)中,氧化劑得電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等,常用于有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及配平氧化還原反應(yīng)方程式。運(yùn)用守恒規(guī)律進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的計(jì)算方法是:氧化劑物質(zhì)的量×變價(jià)元素的原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)的變化值=還原劑物質(zhì)的量×變價(jià)元素的原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)的變化值。
2.表現(xiàn)性質(zhì)規(guī)律:當(dāng)元素具有可變化合價(jià),一般化合價(jià)處于最高價(jià)態(tài)時(shí)只具有氧化性;處于最低價(jià)態(tài)時(shí)只具有還原性;處于中間價(jià)態(tài)時(shí)既具有氧化性又具有還原性。利用此規(guī)律可判斷物質(zhì)是否具有氧化性及還原性,但不能判斷物質(zhì)氧化性及還原性的強(qiáng)弱。
3.反應(yīng)先后規(guī)律:同一氧化劑與含多種還原劑(物質(zhì)的量濃度相同)的溶液反應(yīng)時(shí),首先被氧化的是還原性較強(qiáng)的物質(zhì);同一還原劑與含多種氧化劑(物質(zhì)的量濃度相同)的溶液反應(yīng)時(shí),首先被還原的是氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)。如:將Cl2通人物質(zhì)的量濃度相同的NaBr和NaI的混合液中,C12首先與NaI反應(yīng);將過量鐵粉加入到物質(zhì)的量濃度相同的Fe2+、和Cu2+的混合溶液中,F(xiàn)e首先與Fe3+反應(yīng);FeBr2 中通入Cl2 ,Cl2首先氧化Fe2+。
4.價(jià)態(tài)變化規(guī)律:高價(jià)氧化(性)低價(jià)還(原性),中間價(jià)態(tài)兩邊轉(zhuǎn)。同一元素的不同價(jià)態(tài)之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),價(jià)態(tài)只能歸中而不能交叉。本規(guī)律應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)的分析和判斷(如反應(yīng) KClO3+6HCl===KCl+3C12↑+3H2O中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為C12,電子轉(zhuǎn)移數(shù)目是5e-)。
(1)岐化反應(yīng)規(guī)律:同一種物質(zhì)分子內(nèi)同一種元素同一價(jià)態(tài)的原子(或離子)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)叫歧化反應(yīng)。岐化反應(yīng)化合價(jià)的特點(diǎn)是:某元素的中間價(jià)態(tài)在適宜條件下同時(shí)向較高和較低的價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化。歧化反應(yīng)是自身氧化還原反應(yīng)的一種,常用于判斷某種元素的化合價(jià)高低以及有關(guān)氧化還原反應(yīng)方程式的計(jì)算。
(2)價(jià)態(tài)歸中規(guī)律:同種元素由不同價(jià)態(tài)(高價(jià)態(tài)和低價(jià)態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g價(jià)態(tài)的氧化還原反應(yīng),稱之為歸中反應(yīng),也稱“反歧化反應(yīng)”。常用于方程式的書寫,當(dāng)有中間價(jià)態(tài)時(shí),才可能發(fā)生,否則不反應(yīng),如SO2與濃硫酸不反應(yīng),可用濃H2SO4干燥。
5.性質(zhì)強(qiáng)弱規(guī)律:氧化還原反應(yīng)若能進(jìn)行,一般為較強(qiáng)氧化性的氧化劑跟較強(qiáng)還原性的還原劑反應(yīng),生成弱還原性的還原產(chǎn)物和弱氧化性的氧化產(chǎn)物。
常用于在適宜條件下,用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)制備氧化必較弱的物質(zhì)或用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)制備還原性較弱的物質(zhì),亦可用于比較物質(zhì)間氧化性或還原性的強(qiáng)弱,氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物。
例題3、L、M、R、P、Q分別代表五種含不同化合價(jià)的氮元素的物質(zhì)。A、B分別代表兩種含不同化合價(jià)的氯元素的物質(zhì)(每種物質(zhì)中氮或氯元素的化合價(jià)只有一種)。又知物質(zhì)M中的氮元素化合價(jià)要比物質(zhì)Q中氮元素的化合價(jià)低。在一定條件下,它們會(huì)發(fā)生如下的轉(zhuǎn)化(關(guān)系式未配平):①P+A―→Q+B ②L+O2―→M+H2O ③L+M―→R+H2O ④B+H2O―→A+O2
(1)若五種含氮元素的物質(zhì)中,有一種是硝酸,則硝酸是________,理由是_____________。
(2)反應(yīng)②必須在催化劑(鉑、氧化鐵等)作用下,加熱到一定溫度時(shí)方能發(fā)生,此反應(yīng)在化工生產(chǎn)上有重要用途,據(jù)此推斷在同溫同壓下,若物質(zhì)R密度比空氣的密度小,則R的化學(xué)式為________。
(3)某同學(xué)寫出下面三個(gè)含氮的物質(zhì)相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系式:Ⅰ.M+P―→N2O3+H2OⅡ.N2O4+H2O―→P+QⅢ.M+L―→Q+H2O其中一定不可能實(shí)現(xiàn)的是________,理由是______。
【指點(diǎn)迷津】守恒定律是自然界最重要的基本定律,是化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)。在化學(xué)反應(yīng)中,守恒包括原子守恒、電荷守恒、得失電子守恒等。任何化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)前后應(yīng)遵守電荷或原子守恒。電荷守恒即反應(yīng)前后陰陽離子所帶電荷數(shù)必須相等;原子守恒(或稱質(zhì)量守恒),也就是反應(yīng)前后各元素原子個(gè)數(shù)相等;得失電子守恒是指在氧化還原反應(yīng)中,失電子數(shù)一定等于得電子數(shù),即得失電子數(shù)目保持守恒。比如此題中我們就牢牢抓住了守恒,簡(jiǎn)化了計(jì)算過程,順利解答。
四、氧化性強(qiáng)弱、還原性強(qiáng)弱的比較
金屬原子因其最外層電子數(shù)較少,通常都容易失去電子,表現(xiàn)出還原性,一般來說金屬性也就是還原性;非金屬原子因其最外層電子數(shù)較多,通常都容易得到電子,表現(xiàn)出氧化性,一般來說非金屬性也就是氧化性。物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱只取決于得到或失去電子的難易,與得失電子的多少無關(guān)。
1.氧化性強(qiáng)弱的比較
(1)根據(jù)非金屬活動(dòng)順序判斷:氧化性:F2>O2>Cl2>Br2>I2>S;
(2)根據(jù)反應(yīng)方程式判斷:氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物>還原劑;
(3)根據(jù)反應(yīng)條件判斷:還原劑相同時(shí),反應(yīng)越容易進(jìn)行,氧化劑的氧化性越強(qiáng);
(4)根據(jù)還原劑被氧化的程度判斷:還原劑、條件都相同時(shí),還原劑被氧化得越徹底,氧化劑的氧化性越強(qiáng);
(5)據(jù)電解池中放電順序,先得電子者氧化性強(qiáng),其規(guī)律為陽離子得電子順序(即氧化性強(qiáng)弱順序)。
2.還原性強(qiáng)弱的比較
(1)根據(jù)根據(jù)活動(dòng)順序表判斷:
(2)根據(jù)非金屬活動(dòng)順序判斷:F-<O2-<Cl-<Br-<I-<S2-;
(3)根據(jù)反應(yīng)方程式判斷:還原劑>還原產(chǎn)物>氧化劑;
(4)根據(jù)反應(yīng)條件判斷:氧化劑相同時(shí),反應(yīng)越容易進(jìn)行,還原劑的還原性越強(qiáng);
(5)根據(jù)氧化劑被還原的程度判斷:氧化劑、條件都相同時(shí),氧化劑被還原得越徹底,還原劑的還原性越強(qiáng);
(6)根據(jù)原電池電極:負(fù)極金屬比正極金屬活潑(還原性強(qiáng));
(7)據(jù)電解池中放電順序,先失電子者還原性強(qiáng),其規(guī)律為陰離子失電子順序(即還原性強(qiáng)弱順序):S2->I->Br->Cl->OH->NO3-、SO42-等
例題4、氯酸是一種強(qiáng)酸,濃度超過40%時(shí)會(huì)發(fā)生分解,反應(yīng)可表示為: a HClO3 = bO2↑+ c Cl2↑+ d HClO4 + e H2O。下列有關(guān)說法不正確的是
A.由反應(yīng)可確定:氧化性HClO3>O2
B.若氯酸分解所得混合氣體lml混合氣體質(zhì)量為45g,則反應(yīng)方程式可表示為:3HClO3 = 2O2↑+ C12↑+ HClO4 + H2O
C.由非金屬性Cl>S,可推知酸性HClO3>H2SO4
D.若化學(xué)計(jì)量數(shù)a=8,b=3,則該反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為20e-
五、氧化還原反應(yīng)的配平和簡(jiǎn)單計(jì)算
1.氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法
氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移,而氧化劑得電子的總數(shù)(或元素化合價(jià)降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價(jià)升高總數(shù)),根據(jù)這一原則可以對(duì)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行配平。配平的步驟:
(1)標(biāo)好價(jià):正確標(biāo)出反應(yīng)前后化合價(jià)有變化的元素的化合價(jià)。
(2)列變化:列出元素化合價(jià)升高和降低的數(shù)值。
(3)求總數(shù):求元素化合價(jià)升高和降低的總數(shù),確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。
(4)配系數(shù):用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。
(5)細(xì)檢查:利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒),逐項(xiàng)檢查配平的方程式是否正確。
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2.氧化還原反應(yīng)的相關(guān)計(jì)算
對(duì)于氧化還原反應(yīng)的計(jì)算,要根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——反應(yīng)中氧化劑得到電子總數(shù)與還原劑失去電子總數(shù)相等,即得失電子守恒。利用守恒思想,可以拋開繁瑣的反應(yīng)過程,可不寫化學(xué)方程式,不追究中間反應(yīng)過程,只要把物質(zhì)分為初態(tài)和終態(tài),從得電子與失電子兩個(gè)方面進(jìn)行整體思維,便可迅速獲得正確結(jié)果。守恒法解題的思維流程
(1)找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。
(2)找準(zhǔn)一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)。(注意化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù))
(3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式:n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))=n(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)—低價(jià))。
例題5、次磷酸鈉(NaH2PO2)可用于化學(xué)鍍鎳。(1)NaH2PO2中P元素的化合價(jià)為 。(2)化學(xué)鍍鎳的溶液中含有Ni2+和H2PO2-,在酸性等條件下發(fā)生下述反應(yīng): (a) Ni2+ + H2PO2-+ → Ni + H2PO3 -+ (b)6H2PO2- +2H+ = 2P+4H2PO3-+3H2↑請(qǐng)?jiān)诖痤}卡上寫出并配平反應(yīng)式(a)。(3)利用②中反應(yīng)可在塑料鍍件表面沉積鎳—磷合金,從而達(dá)到化學(xué)鍍鎳的目的,這是一種常見的化學(xué)鍍。請(qǐng)從以下方面比較化學(xué)鍍與電鍍。方法上的不同點(diǎn): ;原理上的不同點(diǎn): ;化學(xué)鍍的優(yōu)點(diǎn): 。
【指點(diǎn)迷津】在不同介質(zhì)條件下,配平氧原子的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則
【課時(shí)練習(xí)】
1.對(duì)于反應(yīng)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,下列說法正確的是
A.MnO2是還原劑B.MnCl2是氧化產(chǎn)物
C.Cl2是氧化產(chǎn)物D.H2O是還原產(chǎn)物
2.下列變化中只有通過還原反應(yīng)才能實(shí)現(xiàn)的是( )
A. Fe3+→Fe2+B.Mn2+→MnO4-C.Cl-→Cl2D.N2O3→HNO2
3.為了使宇航員在飛船中得到一個(gè)穩(wěn)定的、良好的生存環(huán)境,一般在飛船內(nèi)安裝盛有Na2O2或K2O2顆粒的裝置,它的用途是產(chǎn)生氧氣。下列關(guān)于Na2O2或K2O2的說法正確的個(gè)數(shù)是
①Na2O2中陰、陽離子的個(gè)數(shù)比是1∶1
②K2O2分別與水及CO2反應(yīng)產(chǎn)生等量氧氣時(shí),需水和CO2的質(zhì)量相等
③Na2O2分別與水及CO2反應(yīng)產(chǎn)生等量氧氣時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等
④Na2O2的漂白原理與SO2的漂白原理相同
⑤Na2O2與SO2反應(yīng)生成Na2SO3 和O2
⑥Na2O2能與酸反應(yīng)生成鹽和水,所以Na2O2是堿性氧化物
⑦K2O2與水反應(yīng),K2O2既是氧化劑,又是還原劑
⑧Na2O2投入到紫色石蕊溶液中,溶液先變藍(lán),后褪色
A.3個(gè)B.4個(gè)C.5個(gè)D.6個(gè)
4.已知:①向KMnO4晶體滴加濃鹽酸,產(chǎn)生黃綠色氣體;②向FeCl2溶液中通入少量實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體,溶液變黃色;③取實(shí)驗(yàn)②生成的溶液滴在淀粉-KI試紙上,試紙變藍(lán)色。下列判斷正確的是( )
A.上述實(shí)驗(yàn)中,共有兩個(gè)氧化還原反應(yīng)
B.上述實(shí)驗(yàn)證明氧化性:>Cl2>Fe3+>I2
C.實(shí)驗(yàn)①生成的氣體不能使?jié)駶?rùn)的淀粉-KI試紙變藍(lán)
D.實(shí)驗(yàn)②證明Fe2+既有氧化性又有還原性
5.下列反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)且能量變化符合圖像的是
A.C(s)+CO2(g) = 2CO(g)
B.CH4(g)+2O2(g) = CO2(g)+2H2O(l)
C.NaOH(aq)+HCl(aq) = NaCl(aq)+H2O(l)
D.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s) = BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
6.H2S是一種大氣污染物。干法氧化鐵脫硫是目前除去煤氣中H2S的常用方法,其原理如圖所示。下列說法不正確的是( )
A.單質(zhì)硫?yàn)榈S色固體
B.脫硫反應(yīng)為3H2S+Fe2O3·H2O=Fe2S3·H2O+3H2O
C.再生過程中,硫元素被還原
D.脫硫過程中,增大反應(yīng)物的接觸面積可提高脫硫效率
7.“空氣吹出法”海水提溴的工藝流程如圖:
下列說法正確的是( )
A.從吹出塔進(jìn)入吸收塔的物質(zhì)只有Br2
B.從吸收塔流出的溶液主要含HBr和H2SO4
C.兩次通入水蒸氣的作用都是參加反應(yīng)
D.第一次通入Cl2的目的是氧化Br-,第二次通Cl2的目的是氧化SO2
8.為檢驗(yàn)?zāi)臣拥馐雏}中是否含有KIO3,取相同食鹽樣品進(jìn)行下表所示實(shí)驗(yàn):
(已知:KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3K2SO4+3H2O)
下列說法中不正確的是( )
A.僅由實(shí)驗(yàn)①不能證明食鹽樣品中存在KIO3
B.實(shí)驗(yàn)②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4I-+O2+4H+=2I2+2H2O
C.實(shí)驗(yàn)③溶液變黃色是生成了Fe3+,證明食鹽樣品中存在KIO3
D.結(jié)合實(shí)驗(yàn)①和②的現(xiàn)象差異,可以推斷實(shí)驗(yàn)樣品中存在KIO3
9.金屬鉻常用于提升特種合金的性能。工業(yè)上以鉻鐵礦(主要成份為FeO·Cr2O3,含有少量Al2O3)為原料制備金屬鉻的流程如下圖。下列說法不正確的是( )
A.①中需持續(xù)吹入空氣作氧化劑B.②中需加入過量稀硫酸
C.③中發(fā)生了置換反應(yīng)D.溶液A為橙色
10.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是( )
11.處理某廢水時(shí),反應(yīng)過程中部分離子濃度與反應(yīng)進(jìn)程關(guān)系如下圖,反應(yīng)過程中主要存在N2、HCO3?、ClO?、CNO?(C+4價(jià),N-3價(jià))、Cl?等微粒。下列說法不正確的是
A.該廢水呈強(qiáng)酸性
B.廢水處理后轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)
C.反應(yīng)的離子方程式:3ClO?+2CNO?+H2O == N2+2HCO3?+3Cl?
D.每處理1 ml CNO?轉(zhuǎn)移3 ml e?
12.實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)處理含鉻廢水,操作及現(xiàn)象如圖1,反應(yīng)過程中鉻元素的化合價(jià)變化如圖2。下列說法正確的是( )
已知:深藍(lán)色溶液中生成了CrO5。
A.實(shí)驗(yàn)開始至5s,鉻元素被氧化
B.實(shí)驗(yàn)開始至30s,溶液中生成Cr3+的總反應(yīng)離子方程式為:Cr2O+3H2O2+8H+=2Cr3++7H2O+3O2↑
C.30s至80s的過程,一定是氧氣氧化了Cr3+
D.80s時(shí),溶液中又生成了Cr2O,顏色相比于開始時(shí)淺,是水稀釋所致
13.某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組用酸性 KMnO4 溶液和草酸(H2C2O4)溶液反應(yīng),研究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下:
(1)將高錳酸鉀與草酸反應(yīng)的離子方程式補(bǔ)充完整:□MnO +□H2C2O4 + □ = □Mn2+ +□ +□H2O
(2)由實(shí)驗(yàn) I、Ⅱ可得出的結(jié)論是_____。
(3)關(guān)于實(shí)驗(yàn)Ⅱ中 80s 后溶液顏色迅速變淺的原因,該小組提出了猜想:該反應(yīng)中生成的 Mn2+ 對(duì)反應(yīng)有催化作用。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) Ⅲ,驗(yàn)證猜想。
① 補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)Ⅲ的操作:
向試管中先加入 1mL 0.01ml/L 酸性 KMnO4 溶液,_____,最后加入 1mL 0.1ml/L 草酸溶液。
②若猜想成立,應(yīng)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________。
14.硫代硫酸鈉(Na2S2O3)是一種解毒藥,用于氟化物、砷、汞、鉛、錫、碘等中毒,臨床常用于治療蕁麻疹,皮膚瘙癢等病癥.硫代硫酸鈉在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定,在酸性溶液中分解產(chǎn)生S和SO2
實(shí)驗(yàn)I:Na2S2O3的制備。工業(yè)上可用反應(yīng):2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得,實(shí)驗(yàn)室模擬該工業(yè)過程的裝置如圖所示:
(1)儀器a的名稱是_______,儀器b的名稱是_______。b中利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%?80%的H2SO4溶液與Na2SO3固體反應(yīng)制備SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。c中試劑為_______。
(2)實(shí)驗(yàn)中要控制SO2的生成速率,可以采取的措施有_______ (寫出一條)。
(3)為了保證硫代硫酸鈉的產(chǎn)量,實(shí)驗(yàn)中通入的SO2不能過量,原因是_______。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ:探究Na2S2O3與金屬陽離子的氧化還原反應(yīng)。
資料:Fe3++3S2O32-?Fe(S2O3)33-(紫黑色)
(4)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,初步判斷最終Fe3+被S2O32-還原為Fe2+,通過_______(填操作、試劑和現(xiàn)象),進(jìn)一步證實(shí)生成了Fe2+。從化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的角度解釋實(shí)驗(yàn)Ⅱ的現(xiàn)象:_______。
實(shí)驗(yàn)Ⅲ:標(biāo)定Na2S2O3溶液的濃度
(5)稱取一定質(zhì)量的產(chǎn)品配制成硫代硫酸鈉溶液,并用間接碘量法標(biāo)定該溶液的濃度:用分析天平準(zhǔn)確稱取基準(zhǔn)物質(zhì)K2Cr2O7(摩爾質(zhì)量為294g?ml-1)0.5880g。平均分成3份,分別放入3個(gè)錐形瓶中,加水配成溶液,并加入過量的KI并酸化,發(fā)生下列反應(yīng):6I-+Cr2O72-+14H+ = 3I2+2Cr3++7H2O,再加入幾滴淀粉溶液,立即用所配Na2S2O3溶液滴定,發(fā)生反應(yīng)I2+2S2O32- = 2I- + S4O62-,三次消耗 Na2S2O3溶液的平均體積為25.00 mL,則所標(biāo)定的硫代硫酸鈉溶液的濃度為_______ml?L-1。
15.已知:①Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑;②Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+2H2O+SO2↑;③KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O。試回答下列問題:
(1)當(dāng)反應(yīng)①轉(zhuǎn)移3ml電子時(shí),產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)__L。
(2)反應(yīng)②中__作氧化劑,__是氧化產(chǎn)物。
(3)當(dāng)反應(yīng)②中生成11.2LSO2氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),被還原的H2SO4的物質(zhì)的量是__。
(4)用單線橋法表示反應(yīng)②電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目__(在化學(xué)方程式上標(biāo)出):Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+2H2O+SO2↑。
(5)反應(yīng)③中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為__。
16.Ca(NO2)2(亞硝酸鈣)是易溶于水的無色晶體,可用作混凝土中鋼筋的防護(hù)劑。
(1)Ca(NO2)2的制備方法很多。
①實(shí)驗(yàn)室可用反應(yīng)Ca(NO3)2+2CaFe2O4+4NO3Ca(NO2)2+2Fe2O3制備Ca(NO2)2,該反應(yīng)中被氧化的N原子與被還原的N原子的物質(zhì)的量之比為_____。
②用石灰乳吸收硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物制備Ca(NO2)2,其中NO2與Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(NO2)2和Ca(NO3)2的化學(xué)方程式為_____,經(jīng)過濾得到含Ca(NO2)2的溶液為液態(tài)產(chǎn)品。
(2)測(cè)定某液態(tài)產(chǎn)品中NO3-含量的步驟如下:
已知:步驟4中的反應(yīng)為NO3—+3Fe2++4H+=3Fe3++NO↑+2H2O,
步驟5中的反應(yīng)為6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O。
若步驟5滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗K2Cr2O7溶液20.00mL,計(jì)算液態(tài)產(chǎn)品中NO3-的含量(單位g·L-1,最后結(jié)果保留一位小數(shù),寫出計(jì)算過程)___________。
參考答案
例題1、①③④⑥
【解析】某元素由正價(jià)態(tài)變?yōu)榱銉r(jià)時(shí),化合價(jià)降低被還原,某元素由負(fù)價(jià)態(tài)變?yōu)榱銉r(jià)時(shí),化合價(jià)升高被氧化,①正確;由于在化合物中,金屬元素均呈正價(jià)態(tài),非金屬元素可以呈正價(jià)態(tài)也可以呈負(fù)價(jià)態(tài),所以在氧化還原反應(yīng)中,金屬單質(zhì)做反應(yīng)物必失去電子是還原劑,而非金屬單質(zhì)做反應(yīng)物可變?yōu)樨?fù)價(jià)態(tài),得到電子做氧化劑,也可以變?yōu)檎齼r(jià)態(tài),失去電子做還原劑,②錯(cuò)誤;化合物分解的產(chǎn)物有單質(zhì),單質(zhì)中的元素在反應(yīng)前必存在于化合物中,反應(yīng)前后必有化合價(jià)變化,可知反應(yīng)中必有電子轉(zhuǎn)移,必為氧化還原反應(yīng),③正確;氧化還原反應(yīng)的特征是反應(yīng)前后元素的化合價(jià)發(fā)生改變,反應(yīng)中Mn元素由+6價(jià)變?yōu)椋?價(jià),氧元素由-2價(jià)變?yōu)?價(jià),Cl元素由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià),④正確;金屬陽離子Fe2+既有氧化性,又有還原性,HI中H+1表現(xiàn)氧化性,I-1表現(xiàn)還原性,⑤錯(cuò)誤;漂白粉變質(zhì)發(fā)生非氧化還原反應(yīng)Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,發(fā)生氧化還原反應(yīng)2HClOeq \(=====,\s\up7(光照))2HCl+O2↑,⑥正確;金屬或非金屬發(fā)生置換反應(yīng),都是活潑性強(qiáng)的單質(zhì),從化合物中置換出活潑性朋弱的單質(zhì),⑦錯(cuò)誤;Na2O2與水反應(yīng)時(shí)-1價(jià)的O發(fā)生歧化反應(yīng),1mlNa2O2反應(yīng),只轉(zhuǎn)移了1ml電子,⑧錯(cuò)誤;鐵粉與硝酸反應(yīng)到底生成Fe3+還是Fe2+還是Fe3+和Fe2+的混合物,不能確定,⑨錯(cuò)誤。
例題2、(1)H2S (2)NO(3) (4)3.6 g
【解析】HNO3為常見的氧化劑,H2S為常見的還原劑,則NO為還原產(chǎn)物,S為氧化產(chǎn)物。S元素由-2價(jià)升高到0價(jià),N元素由+5價(jià)降到+2價(jià),運(yùn)用得失電子守恒規(guī)律和觀察法可配平化學(xué)方程式。由(3)中的化學(xué)方程式可知,當(dāng)生成4 ml H2O時(shí),轉(zhuǎn)移6 ml電子,所以當(dāng)轉(zhuǎn)移0.3 ml電子時(shí),生成0.2 ml H2O,質(zhì)量為3.6 g。
例題3、(1)P;P中氮元素的化合價(jià)最高(2)N2(3)Ⅲ;根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,M、L這兩種物質(zhì)反應(yīng),不可能生成氮元素價(jià)態(tài)比M、L都高的物質(zhì)
【解析】由反應(yīng)④B+H2O―→A+O2可知,反應(yīng)后氧元素化合價(jià)升高,則反應(yīng)后氯元素化合價(jià)必定降低,故化合價(jià)B>A。再由①可知,反應(yīng)后氯元素化合價(jià)升高,則反應(yīng)后氮元素化合價(jià)必降低,故氮元素化合價(jià)P>Q。由反應(yīng)②可知,反應(yīng)后氧元素化合價(jià)降低,則氮元素化合價(jià)反應(yīng)后必升高,故氮元素化合價(jià)M>L。由反應(yīng)③可知,該反應(yīng)為氮元素化合價(jià)的“歸中”反應(yīng),由于化合價(jià)M>L,R處于M、L之間,則M>R>L。又因?yàn)橐阎幕蟽r(jià)MQ>M>R>L。由于其中一種物質(zhì)是硝酸,硝酸中氮的化合價(jià)是最高價(jià)態(tài),則在上述物質(zhì)中P是硝酸。根據(jù)題給的信息及有關(guān)元素化合物知識(shí),且L中氮元素是其中氮元素最低價(jià)態(tài),由反應(yīng)②可知,L分子中含有氫元素,因此②反應(yīng)是氨氣的催化氧化反應(yīng)。L是NH3,M是NO。又因?yàn)镽的氮元素價(jià)態(tài)在L、M之間,R的密度又比空氣小,故R為N2。對(duì)于題(3)判斷三個(gè)反應(yīng)是否能夠進(jìn)行的問題,也得從氮元素化合價(jià)相對(duì)高低去分析。由于氮元素的化合價(jià)P>Q>M>R>L,反應(yīng)(Ⅱ)是歧化反應(yīng),一種反應(yīng)產(chǎn)物中氮的化合價(jià)大于+4,另一種反應(yīng)產(chǎn)物中氮的化合價(jià)小于+4,故Q中氮的化合價(jià)小于+4,但應(yīng)比M的化合價(jià)高。由于氮化合價(jià)Q>M>L,因此反應(yīng)(Ⅲ)不可能實(shí)現(xiàn)。
例題4、C【解析】A.在氧化還原反應(yīng)中,氧化性:氧化劑>氧化產(chǎn)物。由于在該反應(yīng)中氧化劑是HClO3,氧化產(chǎn)物是O2,所以氧化性HClO3>O2,正確;B.n(O2):n(C12)=2:1時(shí),氣體的平均摩爾質(zhì)量是(2×32+71)-45g/ml,所以此時(shí)分解反應(yīng)的方程式是:3HClO3 = 2O2↑+ C12↑+ HClO4 + H2O,正確;C.元素的非金屬性越強(qiáng),其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性就越強(qiáng)。由于元素的非金屬性Cl>S,所以可推知酸性HClO4>H2SO4,錯(cuò)誤;D.若化學(xué)計(jì)量數(shù)a=8,b=3,則該反應(yīng)方程式是:8HClO3 = 3O2↑+ 2C12↑+ 4HClO4 + 2H2O,根據(jù)方程式可知:每有8ml的HClO3發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是20NA。則每8個(gè)HClO3發(fā)生反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)是20e-,正確。
例題5、(1)+1(2)2Ni2+ + 1H2PO2-+ 1H2O → 2 Ni+ +1H2PO3-+ 2 H+(3)化學(xué)鍍中鍍件直接與電解質(zhì)溶液接觸反應(yīng);電鍍通過外加電流,在鍍件外形成鍍層;化學(xué)鍍是利用化學(xué)腐蝕反應(yīng);電鍍是利用電解池,外加電流進(jìn)行氧化還原反應(yīng); 裝置簡(jiǎn)便,節(jié)約能源,操作簡(jiǎn)便
【解析】(1)因?yàn)镹a、H的化合價(jià)為+1,O為—2,所以由化合價(jià)代數(shù)和為0可得P的化合價(jià)為:+1;(2)由化合價(jià)變化情況可知Ni2+ 為氧化劑,H2PO2-為還原劑,運(yùn)用得失電子數(shù)目守恒規(guī)律可得關(guān)系式:(2—1)×2=(3—1)×1,由此可確定Ni2+ 和Ni+的化學(xué)計(jì)量數(shù)為2,H2PO2-和H2PO3-的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1,由于反應(yīng)是酸性等條件下發(fā)生,運(yùn)用電荷守恒得關(guān)系式:2×2—1=2×1—1+2×1,由此可確定H+在方程式的右邊,H2O在方程式的左邊,化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2和1。即總方程式為:2Ni2+ +1H2PO2-+ 1H2O → 2 Ni+ +1H2PO3-+ 2 H+;(3)比較化學(xué)鍍與電鍍應(yīng)該從反應(yīng)環(huán)境和條件以及反應(yīng)實(shí)質(zhì)和產(chǎn)物方面去分析歸納問題,從方法上分析,電鍍是利用電解原理通過外加直流電源,在鍍件表面形成的鍍層,鍍層一般只有鎳,而化學(xué)鍍是利用氧化還原反應(yīng)鍍件直接與電解質(zhì)溶液接觸,在塑料鍍件表面沉積鎳—磷合金,這是兩者的不同;從原理上分析,無論電鍍還是化學(xué)鍍均有電子的轉(zhuǎn)移,均是利用了氧化還原反應(yīng),這是兩者的相同點(diǎn),不同點(diǎn)是化學(xué)鍍用的是化學(xué)反應(yīng),而電鍍用的是電化學(xué);很明顯化學(xué)鍍裝置簡(jiǎn)單,而且不需要消耗電能,裝置簡(jiǎn)單、耗能少、操作簡(jiǎn)便應(yīng)該是化學(xué)鍍優(yōu)于電鍍的。
1.C【解析】A.Mn元素的化合價(jià)降低,被還原,MnO2是氧化劑,A錯(cuò)誤;
B.Mn元素的化合價(jià)降低,被還原,MnCl2是還原產(chǎn)物,B錯(cuò)誤;
C.氯元素的化合價(jià)升高,被氧化,氯化氫是還原劑,氯氣是氧化產(chǎn)物,C正確;
D.反應(yīng)中氫氧元素的化合價(jià)沒有發(fā)生改變,所以水不是氧化產(chǎn)物,也不是還原產(chǎn)物,D錯(cuò)誤;
答案選C。
2.A【解析】A選項(xiàng),F(xiàn)e3+→Fe2+化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),故A符合題意;
B選項(xiàng),Mn2+→MnO4-,錳元素化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),故B不符合題意;
C選項(xiàng),Cl-→Cl2化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),故C不符合題意;
D選項(xiàng),N2O3→HNO2化合價(jià)未變,沒有發(fā)生還原反應(yīng),故D不符合題意。
綜上所述,答案為A。
3.A【解析】①Na2O2中含有Na+、O22-,陰、陽離子的個(gè)數(shù)比是1∶2,故①錯(cuò)誤;
②K2O2與水反應(yīng)的方程式是2 K2O2+2H2O=4KOH+ O2↑,K2O2與CO2反應(yīng)的方程式是2K2O2+2CO2=2K2CO3+O2↑,產(chǎn)生等量氧氣時(shí),需水和CO2的物質(zhì)的量相等,質(zhì)量不相等,故②錯(cuò)誤;
③Na2O2分別與水及CO2反應(yīng),生成1ml氧氣轉(zhuǎn)移2ml電子,產(chǎn)生等量氧氣時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等,故③正確;
④Na2O2能漂白是因?yàn)镹a2O2具有氧化性,SO2有漂白性是因?yàn)镾O2與有色物質(zhì)化合生成無色物質(zhì),漂白原理不相同,故④錯(cuò)誤;
⑤Na2O2具有氧化性、SO2具有還原性,Na2O2與SO2反應(yīng)生成Na2SO4,故⑤錯(cuò)誤;
⑥Na2O2能與酸反應(yīng)生成鹽、水、氧氣,所以Na2O2不是堿性氧化物,故⑥錯(cuò)誤;
⑦K2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鉀和氧氣,K2O2中氧元素由-1升高為0、由-1降低為-2,所以K2O2既是氧化劑又是還原劑,故⑦正確;
⑧Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉,Na2O2投入到紫色石蕊溶液中,溶液先變藍(lán),Na2O2具有氧化性,所以石蕊褪色,故⑧正確;
③⑦⑧正確,選A;
4.B【解析】①向KMnO4晶體中滴加鹽酸,產(chǎn)生黃綠色的氣體,氣體為氯氣,可知發(fā)生的反應(yīng)為2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,Mn元素的化合價(jià)降低,Cl元素的化合價(jià)升高,KMnO4為氧化劑,HCl為還原劑;
②向FeCl2溶液中通入少量的實(shí)驗(yàn)①產(chǎn)生的氣體,溶液變黃色,可知發(fā)生的反應(yīng)為Cl2+2FeCl2=2FeCl3,F(xiàn)e元素的化合價(jià)升高,Cl元素的化合價(jià)降低,Cl2為氧化劑,F(xiàn)eCl2為還原劑;
③取實(shí)驗(yàn)②生成的溶液滴在淀粉KI試紙上,試紙變藍(lán)色,可知Fe3+與KI反應(yīng)生成I2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl,F(xiàn)e元素的化合價(jià)降低,I元素的化合價(jià)升高,F(xiàn)eCl3為氧化劑,KI為還原劑。
A.上述實(shí)驗(yàn)中均含元素的化合價(jià)變化,則發(fā)生的反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng),有三個(gè)氧化還原反應(yīng),A錯(cuò)誤;
B.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>Fe3+>I2,B正確;
C.實(shí)驗(yàn)①生成的氣體為氯氣,氧化性Cl2>I2,Cl2能與KI發(fā)生反應(yīng):Cl2+2KI=2KCl+I2,氯氣能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán),C錯(cuò)誤;
D.實(shí)驗(yàn)②中Fe元素的化合價(jià)升高,只可以證明Fe2+有還原性,D錯(cuò)誤;
故選B。
5.A【解析】由圖像可知反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量,反應(yīng)為吸熱反應(yīng);氧化還原反應(yīng)是反應(yīng)前后化合價(jià)發(fā)生變化的反應(yīng),據(jù)此判斷;
A.碳與二氧化碳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),符合圖像,且該反應(yīng)元素化合價(jià)發(fā)生改變屬于氧化還原反應(yīng),故A正確;
B.甲烷和氧氣的反應(yīng)為燃燒反應(yīng),燃燒為放熱反應(yīng),故B錯(cuò)誤;
C.酸堿中和反應(yīng)為放熱反應(yīng),故C錯(cuò)誤;
D.該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)與圖像符合,但該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng),故D錯(cuò)誤;
故選:A。
6.C【解析】A.單質(zhì)硫?yàn)榈S色的固體,A正確;
B.根據(jù)圖示脫硫反應(yīng)時(shí)H2S與Fe2O3·H2O生成Fe2S3·H2O和H2O,方程式為:3H2S+Fe2O3·H2O=Fe2S3·H2O+3H2O,B正確;
C.再生過程中Fe2S3·H2O生成S,硫元素化合價(jià)升高,被氧化,C錯(cuò)誤;
D.脫硫過程中,增大反應(yīng)物的接觸面積能加快反應(yīng)速率,提高脫硫效率,D正確。
答案選C。
7.B【解析】A.通入過量氯氣與溴離子反應(yīng)生成溴單質(zhì),再鼓入空氣和水蒸氣使溴蒸氣揮發(fā)進(jìn)入吸收塔,但進(jìn)入吸收塔的還有空氣、水蒸氣和過量的氯氣,A錯(cuò)誤;
B.在吸收塔里發(fā)生反應(yīng)Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,所以從吸收塔流出的溶液主要含HBr和H2SO4,B正確;
C.在吹出塔通入水蒸氣,有助于溴揮發(fā)出去,沒有參加反應(yīng);在蒸餾塔中,發(fā)生反應(yīng)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2,水作為溶劑,使物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),同時(shí)提供能量,使溴揮發(fā),未參與反應(yīng),C錯(cuò)誤;
D.第一次、第二次通入Cl2的目的都是氧化Br-,D錯(cuò)誤;
答案選B。
8.C【解析】A.KI溶液中也有碘元素,溶液變藍(lán)可能是KI中的碘元素被氧化生成了碘單質(zhì),所以僅由實(shí)驗(yàn)①不能證明食鹽樣品中存在KIO3,故A正確;
B.實(shí)驗(yàn)②中溶液變?yōu)闇\藍(lán)色,根據(jù)元素守恒可知KI溶液中的碘離子在酸性環(huán)境下被氧化了,考慮到空氣中氧氣的氧化性,應(yīng)是氧氣將其氧化,根據(jù)電子守恒和元素守恒可得離子方程式為4I-+O2+4H+=2I2+2H2O,故B正確;
C.實(shí)驗(yàn)③的淺黃色是鐵離子的顏色,是亞鐵離子被氧化劑氧化的結(jié)果,但氧化劑不一定是KIO3,也可能是空氣中的氧氣,故C錯(cuò)誤;
D.對(duì)比實(shí)驗(yàn)①和②的現(xiàn)象差異可知實(shí)驗(yàn)①中在酸性環(huán)境下發(fā)生反應(yīng):KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3K2SO4+3H2O,溶液迅速變藍(lán),顏色比實(shí)驗(yàn)②要深,可以推斷實(shí)驗(yàn)樣品中存在KIO3,故D正確;
故答案為C。
9.B【解析】A. 在鉻鐵礦中Cr元素化合價(jià)為+3價(jià),反應(yīng)后變?yōu)镹a2CrO4中的+6價(jià),化合價(jià)升高,被氧化,因此①中需持續(xù)吹入空氣作氧化劑,A正確;
B. Al(OH)3是兩性氫氧化物,能夠與硫酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生可溶性Al2(SO4)3,因此②中加入的稀硫酸不能過量,B錯(cuò)誤;
C. Cr2O3與Al在高溫下反應(yīng)產(chǎn)生Cr和Al2O3,反應(yīng)物是單質(zhì)和化合物,生成物也是單質(zhì)與化合物,因此③中反應(yīng)類型為置換反應(yīng),C正確;
D. Na2CrO4在酸性溶液中發(fā)生反應(yīng): 2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O,反應(yīng)產(chǎn)生Cr2O72-使溶液顯橙色,D正確;
故合理選項(xiàng)是B。
10.C【解析】A.現(xiàn)象和結(jié)論都不對(duì),過量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反應(yīng)后,只能得到淺綠色的硝酸亞鐵溶液,滴入KSCN溶液,溶液仍呈淺綠色,A錯(cuò)誤;
B.氯氣可與NaBr、KI反應(yīng),則該實(shí)驗(yàn)不能比較Br2、I2的氧化性的強(qiáng)弱,B錯(cuò)誤;
C.氨氣與水反應(yīng)生成一水合氨,一水合氨部分電離出氫氧根離子,溶液顯堿性,用玻璃棒蘸取濃氨水點(diǎn)到紅色石蕊試紙上,試紙變藍(lán),操作、現(xiàn)象和解釋都正確,C正確;
D.濃HNO3加熱后有紅棕色氣體生成,現(xiàn)象正確,但是解釋不對(duì),紅棕色的氣體二氧化氮是硝酸受熱分解的產(chǎn)物,硝酸表現(xiàn)的是不穩(wěn)定性,不是因?yàn)橄跛峋哂袕?qiáng)氧化性,D錯(cuò)誤;
答案選C。
11.A【解析】由圖可知,ClO-濃度減小,HCO3-濃度增加,則還原反應(yīng)為ClO-→Cl-,氧化反應(yīng)為CNO-→N2,由電子、電荷守恒可知離子反應(yīng)為3ClO-+2CNO-+H2O=N2↑+2HCO3-+3Cl-,以此來解答。
A.根據(jù)分析,離子反應(yīng)為3ClO-+2CNO-+H2O=N2↑+2HCO3-+3Cl-,產(chǎn)物中含有碳酸氫根離子,碳酸氫根離子水解程度大于電離程度,使溶液顯堿性。若溶液為強(qiáng)酸性,不可能含有HCO3-離子,故A錯(cuò)誤;
B.對(duì)廢水處理的目的本身就是將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)生態(tài)環(huán)境無害的物質(zhì),根據(jù)分析對(duì)廢水處理發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)物為N2、HCO3-、Cl-對(duì)環(huán)境無害,故B正確;
C.根據(jù)分析,廢水處理發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為:3ClO?+2CNO?+H2O = N2+2HCO3?+3Cl?,故C正確;
D.根據(jù)分析,還原反應(yīng)為ClO-→Cl-,Cl元素由+1價(jià)變?yōu)?1價(jià),3ml ClO-可處理2ml CNO-,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=3ml×2=6ml,則每處理1 ml CNO?轉(zhuǎn)移3 ml e?,故D正確;
答案選A。
12.B【解析】A.Cr2O中Cr為+6價(jià),根據(jù)圖2,實(shí)驗(yàn)開始至5s,鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià),鉻元素的化合價(jià)沒有發(fā)生變化,因此鉻元素沒有被氧化,故A錯(cuò)誤;
B.實(shí)驗(yàn)開始至30s,溶液中生成Cr3+,鉻元素的化合價(jià)降低,則雙氧水中的O元素被氧化生成氧氣,總反應(yīng)的離子方程式為:Cr2O+3H2O2+8H+=2Cr3++7H2O+3O2↑,故B正確;
C.30s時(shí),在溶液中加入氫氧化鈉,80s時(shí),鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià),可能是過氧化氫在堿性溶液中氧化性更強(qiáng),將Cr3+氧化的結(jié)果,也可能是前面生成的CrO5,CrO5中含有過氧鍵,具有強(qiáng)氧化性,將Cr3+氧化的結(jié)果,故C錯(cuò)誤;
D.80s時(shí),鉻元素的化合價(jià)為+6價(jià),溶液顯堿性,溶液中存在的應(yīng)該是CrO,故D錯(cuò)誤;
故選B。
13.(1)2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O(2)氫離子(或H2SO4)濃度越大,反應(yīng)速率越大(3)①再加入10滴3 ml/L硫酸,然后加入少量MnSO4固體②加入草酸后,溶液迅速褪色
【解析】酸性高錳酸鉀溶液有強(qiáng)氧化性,草酸有還原性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng),因此高錳酸鉀溶液會(huì)褪色,高錳酸鉀溶液褪色速率越快,反應(yīng)速率越快,從而得出外界條件對(duì)該反應(yīng)速率的影響。
(1)MnO中的Mn元素化合價(jià)從+7降低到+2,MnO作氧化劑,則H2C2O4作還原劑,其氧化產(chǎn)物為CO2。Mn元素化合價(jià)降低了5,C元素化合價(jià)從+3升高到+4,升高了2×1=2,根據(jù)得失電子守恒得:MnO和Mn2+前配2,H2C2O4前配5,CO2前配10,結(jié)合電荷守恒、溶液為酸性可知反應(yīng)物缺項(xiàng)為6H+,再結(jié)合原子守恒可知生成物H2O前配8,最終結(jié)果為:2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O,故答案為;2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
(2)對(duì)比實(shí)驗(yàn)I、Ⅱ,高錳酸鉀的量相同,加入酸的量不同,總體積幾乎相同,則氫離子(或H2SO4)濃度不同,Ⅱ中氫離子(或H2SO4)濃度較大,反應(yīng)速率越快,所以結(jié)論為:氫離子(或H2SO4)濃度越大,反應(yīng)速率越大,故答案為:氫離子(或H2SO4)濃度越大,反應(yīng)速率越大;
(3)①根據(jù)控制變量法的原則,若要驗(yàn)證Mn2+對(duì)該反應(yīng)有催化作用,在控制其條件相同的條件下,加一組實(shí)驗(yàn)Ⅱ的對(duì)比實(shí)驗(yàn),該組實(shí)驗(yàn)中除其它步驟和實(shí)驗(yàn)Ⅱ相同外,加入少量MnSO4固體,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此操作為:向試管中先加入 1mL 0.01ml/L 酸性 KMnO4 溶液,再加入10滴3 ml/L硫酸,然后加入少量MnSO4固體,最后加入 1mL 0.1ml/L 草酸溶液,故答案為:再加入10滴3 ml/L硫酸,然后加入少量MnSO4固體;
②若Mn2+對(duì)反應(yīng)有催化作用,加入草酸后,溶液迅速褪色,故答案為:加入草酸后,溶液迅速褪色。
14.(1)分液漏斗;蒸餾燒瓶;;硫化鈉和碳酸鈉的混合液(2)調(diào)節(jié)酸的滴加速度(3)若 SO2過量,溶液顯酸性.產(chǎn)物會(huì)發(fā)生分解(4)加入鐵氰化鉀溶液.產(chǎn)生藍(lán)色沉淀;開始生成 Fe(S2O3)33-的反應(yīng)速率快,氧化還原反應(yīng)速率慢,但Fe3+與S2O32- 氧化還原反應(yīng)的程度大,導(dǎo)致Fe3++3S2O32-?Fe(S2O3)33-(紫黑色)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),最終溶液幾乎變?yōu)闊o色(5)0.1600
【解析】 (1)a的名稱即為分液漏斗,b的名稱即為蒸餾燒瓶;b中是通過濃硫酸和Na2SO3反應(yīng)生成SO2,所以方程式為:;c中是制備硫代硫酸鈉的反應(yīng),SO2由裝置b提供,所以c中試劑為硫化鈉和碳酸鈉的混合溶液;
(2)從反應(yīng)速率影響因素分析,控制SO2生成速率可以調(diào)節(jié)酸的滴加速度或者調(diào)節(jié)酸的濃度,或者改變反應(yīng)溫度;
(3)題干中指出,硫代硫酸鈉在酸性溶液中會(huì)分解,如果通過量的SO2,會(huì)使溶液酸性增強(qiáng),對(duì)制備產(chǎn)物不利,所以原因是:SO2過量,溶液顯酸性,產(chǎn)物會(huì)發(fā)生分解;
(4)檢驗(yàn)Fe2+常用試劑是鐵氰化鉀,所以加入鐵氰化鉀溶液,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀即證明有Fe2+生成;解釋原因時(shí)一定要注意題干要求,體現(xiàn)出反應(yīng)速率和平衡兩個(gè)角度,所以解釋為:開始階段,生成的反應(yīng)速率快,氧化還原反應(yīng)速率慢,所以有紫黑色出現(xiàn),隨著Fe3+的量逐漸增加,氧化還原反應(yīng)的程度變大,導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng),紫黑色逐漸消失,最終溶液幾乎變?yōu)闊o色;
(5)間接碘量法滴定過程中涉及兩個(gè)反應(yīng):①;②;反應(yīng)①I-被氧化成I2,反應(yīng)②中第一步所得的I2又被還原成I-,所以①與②電子轉(zhuǎn)移數(shù)相同,那么滴定過程中消耗的得電子總數(shù)就與消耗的失電子總數(shù)相同 ;在做計(jì)算時(shí),不要忽略取的基準(zhǔn)物質(zhì)重鉻酸鉀分成了三份進(jìn)行的滴定。所以假設(shè)c(Na2S2O3)=a ml/L,列電子得失守恒式:,解得a=0.1600ml/L。
15.(1)33.6(2)H2SO4(濃);CuSO4(3)0.5ml(4) CuSO4+2H2O+SO2↑(5)5:1
【解析】 (1)Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑,當(dāng)反應(yīng)①轉(zhuǎn)移3摩爾電子時(shí),產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)3/2ml×22.4L/ml=33.6L;故答案為:33.6;
(2)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+2H2O+SO2↑,氧化劑化合價(jià)降低,所以濃硫酸為氧化劑,還原劑升失氧,對(duì)應(yīng)氧化產(chǎn)物,硫酸銅為氧化產(chǎn)物;故答案為:H2SO4(濃);CuSO4;
(3)1mlSO2生成,就有1ml硫酸被還原,當(dāng)反應(yīng)②中生成11.2LSO2氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí),被還原的H2SO4的物質(zhì)的量是=0.5ml;故答案為:0.5ml;
(4)箭頭還原劑指向氧化劑,注明轉(zhuǎn)移電子數(shù):CuSO4+2H2O+SO2↑;故答案為:CuSO4+2H2O+SO2↑;
(5)反應(yīng)③KClO3+6HCl(濃)=KCl+3Cl2↑+3H2O中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物均為氯氣,根據(jù)還原劑升失氧,可知有5mlCl-生成氯氣,因此氧化產(chǎn)物為5/2ml,氧化劑降得還,1ml+5價(jià)氯生成氯氣,因此還原產(chǎn)物為1/2ml,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為5:1。故答案為:5:1;
16.(1)①2∶1②4NO2 + 2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O(2)與K2Cr2O7反應(yīng)的n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)=6×0.0200ml·L-1×20.00mL×10-3L·mL-1=2.400×10-3ml,與NO3-反應(yīng)的n(Fe2+)=0.1000 ml·L-1×25.00mL×10-3L·mL-1-2.400×10-3ml=1.000×10-4ml,NO3-的含量為
【解析】(1)①Ca(NO3)2中N為+5價(jià),NO中N為+2價(jià),Ca(NO2)2中N為+3價(jià),即Ca(NO3)2為氧化劑,NO為還原劑,被氧化的N原子與被還原的N原子的物質(zhì)的量為之比為4:2=2:1;
②NO2與Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(NO2)2和Ca(NO3)2,即該反應(yīng)方程式為NO2+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+H2O,NO2在該反應(yīng)既是氧化劑又是還原劑,利用化合價(jià)升降法進(jìn)行配平,即4NO2 + 2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O;
(2)與K2Cr2O7反應(yīng)的n(Fe2+)=6n(K2Cr2O7)=6×0.0200ml·L-1×20.00mL×10-3L·mL-1=2.400×10-3ml,與NO3-反應(yīng)的n(Fe2+)=0.1000 ml·L-1×25.00mL×10-3L·mL-1-2.400×10-3ml=1.000×10-4ml,則原溶液中m(NO3-)=1.000×10-4ml×62g·ml-1×250mL/(3×10mL),根據(jù)流程液態(tài)產(chǎn)品的體積為10.00×10-3L,即NO3-的含量為5.2g·L-1。
概念
定義
備注
氧化反應(yīng)
物質(zhì)失去電子的反應(yīng)
物質(zhì)失去電子的外部表現(xiàn)為化合價(jià)的升高
還原反應(yīng)
物質(zhì)得到電子的反應(yīng)
物質(zhì)得到電子的外部表現(xiàn)為化合價(jià)的降低
氧化產(chǎn)物
通過發(fā)生氧化反應(yīng)所得的生成物
氧化還原反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物可以是同一種產(chǎn)物,也可以是不同產(chǎn)物,還可以是兩種或兩種以上的產(chǎn)物。如反應(yīng)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2中,F(xiàn)e2O3和SO2均既為氧化產(chǎn)物,又為還原產(chǎn)物
還原產(chǎn)物
通過發(fā)生還原反應(yīng)所得的生成物
氧化劑
得到電子的反應(yīng)物
常見氧化劑:活潑的非金屬單質(zhì)單質(zhì);如鹵素單質(zhì)(X2)、O2、S等(2)高價(jià)態(tài)離子;如Fe3+、Cu2+等;高價(jià)或較高價(jià)含氧化合物;如MnO2、濃H2SO4、HNO3、KMnO4等;過氧化物,如Na2O2、H2O2等
還原劑
失去電子的反應(yīng)物
常見還原劑:活潑或較活潑金屬;如K、Na、Zn、Fe等②一些非金屬單質(zhì);如H2、C、Si等;較低態(tài)的化合物;CO、SO2、H2S、Na2SO3、FeSO4
氧化性
得到電子的能力
物質(zhì)的氧化性、還原性的強(qiáng)弱與其得失電子能力有關(guān),與得失電子的數(shù)目無關(guān)
還原性
失去電子的能力
介質(zhì)條件
左邊比右邊多一個(gè)氧原子
左邊比右邊少一個(gè)氧原子
中性
左邊加入一個(gè)H2O,右邊生成2個(gè)OH-離子。MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH-
左邊加入一個(gè)H2O,右邊生成2個(gè)H+離子SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
堿性
在多氧的一邊加入H2O,使之在另一邊生成OH-離子,每多一個(gè)氧原子就加一個(gè)H2O,少氧的一邊生成2個(gè)OH-離子。CrO42-+2H2O+3e-=CrO22-+4OH-
酸性
在多氧的一邊加入H+離子,使之在另一邊生成水,加入H+ 離子的數(shù)目是氧原子數(shù)目的2倍。MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O;SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
選項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)操作
現(xiàn)象
解釋或結(jié)論
A
過量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反應(yīng)后,滴入KSCN溶液
溶液呈紅色
稀HNO3將Fe氧化為Fe3+
B
左邊棉球變?yōu)槌壬?,右邊棉球變?yōu)樗{(lán)色
氧化性:Cl2>Br2>I2
C
用玻璃棒蘸取濃氨水點(diǎn)到紅色石蕊試紙上
試紙變藍(lán)色
濃氨水呈堿性
D
濃HNO3加熱
有紅棕色氣體產(chǎn)生
HNO3有強(qiáng)氧化性
編號(hào)
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
向一支試管中先加入 1mL 0.01 ml/L 酸性KMnO4 溶液,再加入 1 滴 3ml/L 硫酸和 9 滴蒸餾水,最后加入1mL 0.1ml/L 草酸溶液
前 10min 內(nèi)溶液紫色無明顯變化,后顏色逐漸變淺, 30 min 后幾乎變?yōu)闊o色
Ⅱ
向另一支試管中先加入 1mL 0.01ml/L 酸性KMnO4 溶液,再加入 10 滴 3ml/L 硫酸,最后加入 1mL 0.1ml/L 草酸溶液
80s 內(nèi)溶液紫色無明顯變化,后顏色迅速變淺,約150s 后幾乎變?yōu)闊o色
裝置
試劑X
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
Fe2(SO4)3溶液
混合后溶液先變成紫黑色,30s后幾乎變?yōu)闊o色
這是一份第33講 有機(jī)推斷與合成-2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)名師精講練,共27頁(yè)。
這是一份第31講 烴和鹵代烴-2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)名師精講練,共21頁(yè)。
這是一份第28講 物質(zhì)的制備-2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)名師精講練,共24頁(yè)。
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