1、专题四 氧化还原反应,高考化学 (北京市专用),考点一 氧化还原反应的概念及应用 A组 自主命题北京卷题组 1.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2 (橙色)+H2O 2Cr (黄色)+2H+。 用K2Cr2O7溶液进行下列实验:结合实验,下列说法不正确的是 ( ) A.中溶液橙色加深,中溶液变黄 B.中Cr2 被C2H5OH还原,五年高考,C.对比和可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D.若向中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色,答案 D 中存在C2H5OH,溶液变为酸性后,K2Cr2O7的氧化性增强,会将C2H5OH氧化,溶液变 成绿色。,思路分
2、析 K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2 (橙色)+H2O 2Cr (黄色)+2H+,改变H+浓度,平 衡发生移动,氧化性强弱也发生改变。,疑难突破 在Cr2 (橙色)+H2O 2Cr (黄色)+2H+平衡体系中,加酸或加碱会使平衡发生 移动,但移动过程中并没有发生氧化还原反应,中溶液变成绿色,是K2Cr2O7将C2H5OH氧化后 本身被还原为Cr3+所致。,2.(2018北京理综,28节选)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。 资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在 碱性溶液中较稳定。 (2)探究K2FeO4的性质 取C
3、中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否 K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:,.由方案中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4 将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。 .方案可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。 资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe Mn ,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4 的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性Fe Mn 。若能,请说明 理由;若不能,进一步设计实验方案。 理由或方案: 。,答案 (2).Fe3+ 4Fe
4、+20H+ 4Fe3+3O2+10H2O .排除ClO-的干扰 理由:Fe 在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn 的颜色 方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色,解析 (2).Fe3+遇KSCN溶液显红色,故溶液中含有Fe3+;在酸性条件下,K2FeO4快速分解可 生成Fe3+。 .用KOH溶液洗涤可除去固体表面吸附的KClO等物质,排除对后续实验的干扰。 在酸性条件下,Fe 发生反应:4Fe +20H+ 4Fe3+3O2+10H2O,振荡后溶液呈浅紫色 能说明有Mn 生成。,3.(2015北京理综,28,15分)为探讨化学平衡移动
5、原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过 改变浓度研究“2Fe3+2I- 2Fe2+I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:(1)待实验溶液颜色不再改变时,再进行实验,目的是使实验的反应达到 。 (2)是的对比实验,目的是排除中 造成的影响。 (3)和的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因: 。,(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,导致I- 的还原性弱于Fe2+。用右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。 K闭合时,指针向右偏转。b作 极。 当指针归零(反应达到平衡)后,向U
6、形管左管中滴加0.01 molL-1 AgNO3溶液。产生的现象证 实了其推测。该现象是 。 (5)按照(4)的原理,该同学用如图装置进行实验,证实了中Fe2+向Fe3+转化的原因。 转化原因是 。 与(4)实验对比,不同的操作是 。 (6)实验中,还原性:I-Fe2+;而实验中,还原性:Fe2+I-。将(3)和(4)、(5)作对比,得出的结论是 。,答案 (1)化学平衡状态 (2)溶液稀释对颜色变化 (3)加入Ag+发生反应:Ag+I- AgI,c(I-)降低;或增大c(Fe2+),平衡均逆向移动 (4)正 左管产生黄色沉淀,指针向左偏转 (5)Fe2+随浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原
7、性强于I- 向右管中加入1 molL-1 FeSO4溶液 (6)该反应为可逆氧化还原反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原 能力,并影响平衡移动方向,解析 (1)反应“2Fe3+2I- 2Fe2+I2”为可逆反应,当溶液颜色不再改变时,说明有色物质的 物质的量浓度不再变化,即可逆反应达到了化学平衡状态。 (2)实验中加入了FeSO4溶液,有色溶液的稀释也会导致溶液颜色变浅,因此需做对比实验,以 排除稀释对溶液颜色变化造成的影响。 (4)K闭合后即形成了原电池,b极的电极反应式为Fe3+e- Fe2+,故b是原电池的正极。 根据该同学的推测,若I-的还原性弱于Fe2+,则应
8、发生反应:I2+2Fe2+ 2Fe3+2I-,其中b极的电 极反应式为Fe2+-e- Fe3+,即b作原电池的负极,由中现象可知,此时电流计指针应向左偏 转。 (5)(4)中的原理是 c(I-)降低导致I-的还原性弱于Fe2+,据此不难推测中Fe2+向Fe3+转化的原因 应是c(Fe2+)增大导致Fe2+还原性强于I-。 若要增大c(Fe2+),可向U形管右管中加入1 molL-1FeSO4溶液。 (6)对比(3)和(4)、(5)不难发现,物质的氧化性或还原性的强弱与物质的浓度有关,对于一个可 逆反应,在平衡时,可通过改变物质的浓度来改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动方 向。,审题方法
9、仔细阅读实验流程,明确各步操作的原理或目的,根据题目要求分析解答。,评析 本题将化学平衡的移动与氧化还原反应巧妙地结合在一起,平中出奇,耐人寻味。考生 需打破思维定式,灵活运用所学知识才能突破各个设问,属中等难度题目。,4.(2015四川理综,1,6分)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是 ( ) A.明矾作净水剂 B.甘油作护肤保湿剂 C.漂粉精作消毒剂 D.铁粉作食品袋内的脱氧剂,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 D A项,明矾作净水剂是因为Al3+水解生成的Al(OH)3胶体有吸附作用;B项,甘油作护肤 保湿剂是利用甘油中羟基的亲水性;C项,漂粉精作消毒剂是利用漂粉精溶于水后,
10、ClO-水解生 成HClO,HClO具有强氧化性。,评析 本题为识记内容,较易。,5.(2014山东理综,7,5分)下表中对应关系正确的是 ( ),答案 B CH2 CH2+HCl CH3CH2Cl是加成反应,A项错误;Zn+Cu2+ Zn2+Cu中单质 Zn被氧化,C项错误;D项两个反应中水既不是氧化剂也不是还原剂,D项错误。,考点二 氧化还原反应方程式的配平及相关计算 A组 自主命题北京卷题组 1.(2014北京理综,27,12分)碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢 样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。 (1)采用装置A,在高温下将x克钢样中碳、硫转化为
11、CO2、SO2。气体a的成分是 。 若钢样中硫以FeS形式存在,A中反应:3FeS+5O2 1 +3 。,(2)将气体a通入测硫装置中(如下图),采用滴定法测定硫的含量。H2O2氧化SO2的化学方程式: 。 用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的 质量为y克,则该钢样中硫的质量分数: 。 (3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。,气体a通过B和C的目的是 。 计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是 。,答案 (1)O2、SO2、CO2 Fe3O4 SO2 (2)H2O2+SO2 H2SO4 (3)排除SO2
12、对CO2测定的干扰 吸收CO2前、后吸收瓶的质量,解析 (1)钢样在O2中灼烧,所得气体a的成分是SO2、CO2和过量的O2。依据质量守恒定 律及得失电子守恒,可写出反应方程式:3FeS+5O2 Fe3O4+3SO2。(2)H2O2氧化SO2的化学 方程式为SO2+H2O2 H2SO4。钢样中m(S)=yz g,故钢样中硫的质量分数为 。(3)气体a 通过B、C时,SO2被氧化吸收,排除了SO2对CO2测定的干扰。测定CO2吸收瓶吸收CO2前、后 的质量,就可得出灼烧生成CO2的质量,进而求出钢样中碳的质量分数。,思路分析 (1)利用质量守恒定律和得失电子守恒判断出生成物,完成化学方程式; (
13、2)读懂题目信息,利用已知数据计算; (3)重铬酸钾具有强氧化性,可以除去二氧化硫,避免二氧化硫对二氧化碳的测定造成干扰。,知识拓展 氧化还原反应类试题的解题策略 涉及“几种元素被氧化(或被还原)”或“谁先被氧化(或被还原)”时,依据先后规律解答;涉 及电子转移数或氧化剂(或氧化产物)与还原剂(或还原产物)比例问题时,依据守恒规律解答; 涉及能否发生某反应,一般依据强弱规律解答;而判断含有不同价态的同种元素的物质之间反 应的化合价变化情况,则要依据转化规律解答。,2.(2014大纲全国,13,6分)已知:将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且 的值与温度高低有
14、关。当n(KOH)=a mol时,下列有关说法错误的是 ( ) A.若某温度下,反应后 =11,则溶液中 = B.参加反应的氯气的物质的量等于 a mol C.改变温度,反应中转移电子的物质的量 的范围: a mol a mol D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为 a mol,B组 统一命题、省(区、市)卷题组,答案 D 可设溶液的体积为1 L,n(Cl-)=11 mol,n(ClO-)=1 mol,则反应中n(得电子)=11 mol,生 成1 mol ClO-时只失1 mol电子,故应生成2 mol Cl (失10 mol电子),即 = ,A正确。由 KCl、KClO、KClO3
15、中n(Cl)=n(K)=n(KOH)=a mol可推知n(Cl2)= mol,B正确。Cl2通入KOH溶 液中,可发生 ,当n(KOH)=a mol 时,转移电子的物 质的量范围: a mol(只发生反应) a mol(只发生反应),C正确。若只发生反应, KClO3可达最大理论产量 mol,D错误。,3.(2017课标,28,15分)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘 量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下: .取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合, 反应生成MnO(OH)2,实现氧
16、的固定。 .酸化、滴定 将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+,在暗处静置5 min,然后用标准Na2S2O3溶液滴 定生成的I2(2S2 +I2 2I-+S4 )。 回答下列问题: (1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是 。 (2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。 (3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂 瓶和 ;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除 及二氧化,碳。 (4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a molL-1 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点
17、 现象为 ;若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为 mgL-1。 (5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏 。(填“高”或 “低”),答案 (1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差 (2)O2+2Mn(OH)2 2MnO(OH)2 (3)量筒 氧气 (4)蓝色刚好褪去 80ab (5)低,解析 (1)取样时若扰动水体,会造成水样中溶解的氧气因扰动而逸出,使测定结果产生误差。 (2)反应中Mn(OH)2作还原剂,O2作氧化剂,依据得失电子守恒可知二者应按物质的量之比21 反应。(3)配制Na2S2O3溶液时,若蒸馏水中含有溶解氧会导致后续
18、滴定实验产生误差,故应除 去蒸馏水中的溶解氧。(4)由得失电子守恒可得关系式:O22I24Na2S2O3,则100.00 mL水样中 含氧量为 mol,即8ab10-3 g,1 000 mL(即1 L)水样中含氧量为80ab mg。(5)滴定完成 时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致代入计算式中Na2S2O3溶液的体积偏小,测定结果偏低。,4.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 molL-1的Ba(NO3)2溶液中,得到 了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设: 假设一:溶液中的N 假设二:溶液中溶解的O2 (1)验
19、证假设一 该小组设计实验验证了假设一。请在下表空白处填写相关实验现象。,(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如 图。实验1中溶液pH变小的原因是 ;V1时,实验2中溶液pH小于实 验1的原因是(用离子方程式表示) 。 (3)验证假设二 请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。 (4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液 体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由 是 。,答案 (1)无明显现象 有白色沉淀 (2)SO2溶于水生成H2SO3
20、3SO2+2N +2H2O 3S +4H+2NO(或3H2SO3+2N 3S +4H+2NO+H2O) (3) 实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程): 实验1作为参照实验 实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 molL-1BaCl2溶液中,若有白色沉 淀,表明假设二成立,否则不成立。 (4)小于 反应的离子方程式表明,足量的O2和N 分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量 前者多于后者 (本题部分小题属于开放性试题,合理答案均给分),解析 (1)向不含O2的BaCl2溶液中通入SO2气体无明显现象;向不含O2的Ba(NO3)2溶液中通入 SO2
21、气体产生白色沉淀,表明溶液中的N 能氧化SO2气体产生BaSO4白色沉淀。(2)向BaCl2溶 液中通入SO2气体,二者不发生反应,但SO2溶于水可以与水反应生成H2SO3使溶液显酸性;向Ba (NO3)2溶液中通入SO2气体,N 可以把SO2氧化为H2SO4使溶液pH减小,反应的离子方程式为3 SO2+2N +2H2O 3S +4H+2NO。(4)由O2氧化H2SO3的离子方程式:2H2SO3+O2 4H+ +2S 和N 氧化H2SO3的离子方程式:3H2SO3+2N 3S +4H+2NO+H2O知,足量的O2 和N 分别氧化相同的H2SO3,生成H+的物质的量前者多于后者,故反应后两溶液的
22、pH前者小 于后者。,5.(2015天津理综,10,14分)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝 剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题: (1)FeCl3净水的原理是 。FeCl3溶液腐蚀 钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示) 。 (2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。 若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.010-2 molL-1,c(Fe3+)=1.010-3 molL-1,c(Cl-)=5.310-2 molL-1,则 该溶液的pH约为 。 完成NaClO3氧化FeCl2的离子
23、方程式:Cl + Fe2+ Cl-+ Fe3+ (3)FeCl3在溶液中分三步水解: Fe3+H2O Fe(OH)2+H+ K1 Fe(OH)2+H2O Fe(OH +H+ K2 Fe(OH +H2O Fe(OH)3+H+ K3,C组 教师专用题组,以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。 通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为: xFe3+yH2O Fex(OH +yH+ 欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。 a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3 室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。 (4)天津
24、某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水 中投放聚合氯化铁以Fe(mgL-1)表示的最佳范围约为 mgL-1。,答案 (1)Fe3+水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质 2Fe3+Fe 3Fe2+ (2)2 1 6 6H+ 1 6 3H2O (3)K1K2K3 bd 调节溶液的pH (4)1820,解析 (1)FeCl3净水的原理是Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有较强的吸附性,能吸 附水中的悬浮杂质使其沉降,从而起到净水作用。FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一 主要原因是Fe3+具有较强的氧化性,将Fe氧化为
25、Fe2+,其离子方程式为2Fe3+Fe 3Fe2+。 (2)酸性FeCl2废液中除存在Fe2+、Fe3+、Cl-外,还存在H+和OH-,由电荷守恒得:c(H+)+2c(Fe2+)+3 c(Fe3+)=c(Cl-)+c(OH-),由于c(OH-)很小,可忽略不计,故有c(H+)+22.010-2 molL-1+31.010-3 molL-15.310-2 molL-1,则c(H+)1.010-2 molL-1,pH2。由可知溶液显酸性,空缺的反 应物为H+,则空缺的生成物为H2O,由得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可配平该离子方程 式。 (3)离子分步水解时,水解程度逐级减小,而水解平衡常数能够
26、表示水解程度的大小,K值越大, 水解程度越大,故有K1K2K3。对于xFe3+yH2O Fex(OH +yH+,由于水解反应吸热,降 温可使平衡逆向移动;加水稀释,水解程度增大,平衡正向移动;加入NH4Cl,N 水解使c(H+)增 大,平衡逆向移动;加入NaHCO3,HC 结合H+使c(H+)减小,平衡正向移动,故选bd。欲使FeCl3溶 液转化为高浓度聚合氯化铁,应使Fe3+的水解平衡正向移动,在FeCl3浓度一定的条件下,适当减 小c(H+),即调节溶液的pH可达到这种效果。 (4)由题图可以看出,投放聚合氯化铁18 mgL-1时,浑浊度的去除率最高;投放聚合氯化铁20 mg,L-1时,还
27、原性物质的去除率最高,因此投放聚合氯化铁的最佳范围为1820 mgL-1。,评析 本题以新型絮凝剂“聚合氯化铁”为背景,综合考查了盐类的水解、氧化还原反应方 程式的配平、平衡的移动及平衡常数等知识,难度中等。,6.(2015江苏单科,18,12分)软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与 烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O,反应的化学方程式为:MnO2+SO2 MnSO4。 (1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化 L(标准状况)SO2。 (2)已知:KspAl(OH)3=110-33,KspFe(OH)3=310-39,pH=7.1时Mn(OH)2开
28、始沉淀。室温下,除去 MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于110-6 molL-1),需调节溶液pH范围为 。 (3)下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体,需控制的结晶温度范围 为 。,(4)准确称取0.171 0 g MnSO4H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+ 全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.050 0 molL-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为 Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00 mL。计算MnSO4H2O样品的纯度(请给出计算过程)。,答案 (1)4.48 (2
29、)5.0pH7.1 (3)高于60 (4)n(Fe2+)=0.050 0 molL-1 =1.0010-3 mol n(Mn2+)=n(Fe2+)=1.0010-3 mol m(MnSO4H2O)=1.0010-3 mol169 gmol-1=0.169 g MnSO4H2O样品的纯度为: 100%=98.8%,解析 (1)根据已知化学方程式,可得n(SO2)=n(MnO2)= =0.2 mol,则标准状况下,V(SO2) =4.48 L。 (2)Fe(OH)3与Al(OH)3同属AB3型,由Ksp数据分析可知,同浓度的Fe3+和Al3+,调节pH时,Fe3+先沉淀, 且Al3+沉淀完全时,F
30、e3+也已完全沉淀,欲除去Al3+,可使溶液中c(OH-) molL-1=10-9 mol L-1,即pH5.0,结合题给信息,除去Al3+、Fe3+而不影响Mn2+的pH范围是5.0pH7.1。 (3)温度高于60 后,随温度升高,MnSO4H2O溶解度减小,MgSO46H2O溶解度增大,可采取蒸发 结晶、趁热过滤的方法从混合溶液中得到MnSO4H2O晶体。,评析 本题以制备MnSO4H2O为载体,考查了氧化还原反应的相关计算、Ksp的应用、物质的 分离与提纯、氧化还原滴定及样品纯度的计算,有一定的综合性,难度不大。,7.(2013福建理综,24,14分)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱
31、、安全的杀菌、消毒剂。 (1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。 用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2+、Mg2+、S 等杂质。某次除杂操作时,往粗盐水 中先加入过量的 (填化学式),至沉淀不再产生后,再加入过量的Na2CO3和NaOH,充分 反应后将沉淀一并滤去。经检测发现滤液中仍含有一定量的S ,其原因是 已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10、Ksp(BaCO3)= 5.110-9。 该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与 盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有 (填化学式),发生器中生成ClO2的化学 方程式为 。
32、,(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是:纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应 生成ClO2。完成反应的化学方程式:+24NaClO3+12H2SO4 ClO2+CO2+18H2O+ (3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量 的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的 倍。,答案 (1)BaCl2 BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大,当溶液中存在大量C 时,BaSO4(s)会部分 转化为BaCO3(s)(或其他合理答案) H2、Cl2 2NaClO3+4HCl 2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O (2
33、)1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4 24ClO2+6CO2+18H2O+12Na2SO4 (3)2.5,解析 (1)除去粗盐水中的S 应加入Ba2+,为了不引入新杂质,应加入BaCl2。 电解槽中产生了H2,与补充的Cl2及二氧化氯发生器中产生的Cl2在合成塔中反应生成HCl。 二氧化氯发生器中NaClO3作氧化剂被还原为ClO2,HCl作还原剂被氧化为Cl2。 (3) O2 5e- 2 2e- 由ClO2、Cl2处理相同量CN-所得电子数相等可得: 5n(ClO2)=2n(Cl2)= =2.5。,考点一 氧化还原反应的概念及应用 1.(2018北京朝阳二模,8)下列变化中,
34、未涉及电子转移的是 ( ) A.H2C2O4使酸性KMnO4溶液褪色 B.C2H5OH使酸性K2Cr2O7溶液变绿 C.CO2使苯酚钠溶液变浑浊 D.H2O2使酸化的KI溶液变黄,A组 20162018年高考模拟基础题组,三年模拟,答案 C A项,H2C2O4使酸性KMnO4溶液褪色是由于H2C2O4把Mn 还原为Mn2+,有电子转移; B项,C2H5OH使酸性K2Cr2O7溶液变绿是由于C2H5OH把Cr2 还原为Cr3+,有电子转移;C项,CO2 使苯酚钠溶液变浑浊是由于CO2与苯酚钠溶液发生反应生成了溶解度较小的苯酚,无元素化 合价变化,没有电子转移;D项,H2O2使酸化的KI溶液变黄是
35、由于H2O2把I-氧化为I2,有电子转移。,2.(2018北京房山一模,10)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,其催化剂表面物质转化 的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )A.在转化过程中,氮元素均被还原 B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程 C.还原过程中生成0.1 mol N2,转移电子数为0.5 mol D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,答案 D A项,NOx被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素被氧化;硝酸盐转化为氮气,氮元素被还 原。B项,催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变。C项,还原过程中氮 元素从+5价降为0价,生成0.
36、1 mol N2,转移电子数为1.0 mol。D项,三效催化剂能有效实现汽车 尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化。,3.(2018北京朝阳期中,2)下列变化中,气体被还原的是 ( ) A.NH3使CuO固体变为红色 B.CO2使Na2O2固体变为白色 C.HCl使Na2SiO3溶液产生胶状沉淀 D.Cl2使FeBr2溶液变为黄色,答案 D A项,利用了氨气的还原性,反应中氨气被氧化为氮气;B项,CO2与Na2O2反应生成碳 酸钠和氧气,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,CO2既不被氧化也不被还原;C项,发生了复分解反 应,气体不会被还原;D项,利用了氯气的氧化性,即氯气被还原。,4.(2
37、018北京密云阶段测试,13)有如下反应:2Br +Cl2 Br2+2Cl ;Cl +5Cl-+6H+ 3Cl2+3H2O;2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2;2FeCl2+Cl2 2FeCl3。下列各微粒氧化 能力由强到弱的顺序正确的是 ( ) A.Cl Br Cl2Fe3+I2 B.Br Cl2Cl I2Fe3+ C.Br Cl Cl2Fe3+I2 D.Br Cl Fe3+Cl2I2,答案 C 在同一个氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,故由反应知, 氧化性:Br Cl ;由反应知,氧化性:Cl Cl2;由反应知,氧化性:Fe3+I2;由反应知,氧 化性:C
38、l2Fe3+。综上所述,氧化能力由强到弱的顺序为Br Cl Cl2Fe3+I2。,5.(2017北京昌平期末,4)钛被誉为“21世纪的金属”,工业冶炼钛的第一步反应为TiO2+2C+2 Cl2 TiCl4+2CO。下列关于该反应的说法正确的是 ( ) A.TiO2是氧化剂 B.四氯化钛是还原产物 C.Cl2发生氧化反应 D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为12,答案 B A项,TiO2中Ti和O元素的化合价不变,则TiO2既不是氧化剂也不是还原剂;B项,Cl元 素的化合价降低,TiCl4是还原产物;C项,Cl2为氧化剂,发生还原反应;D项,Cl2为氧化剂,C为还原 剂,氧化剂与还原剂的物质的量之
39、比为11。,6.(2017北京西城期末,10)废水脱氮工艺中有一种方法是在废水中加入过量NaClO使N 完全 转化为N2,该反应可表示为2N +3ClO- N2+3Cl-+2H+3H2O。下列说法中,不正确的是( ) A.反应中氮元素被氧化,氯元素被还原 B.还原性:N Cl- C.反应中每生成1 mol N2,转移6 mol电子 D.经此法处理过的废水可以直接排放,答案 D A项,反应中氮元素化合价由-3价升高到0价,被氧化;氯元素化合价由+1价降低到-1 价,被还原。B项,根据上述分析,N 是还原剂,Cl-是还原产物,还原性:N Cl-;C项,反应中每 生成1 mol N2,转移6 mol
40、电子;D项,经此法处理过的废水中含有盐酸,属于酸性废水,不能直接 排放。,7.(2016北京朝阳期末,10)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型非氯高效消毒剂,主要用于饮用水处 理。工业上可用如下方法制备:3ClO-+2Fe3+10OH- 2Fe +3Cl-+5H2O。下列相关叙述不 合理的是 ( ) A.K2FeO4中铁元素的化合价是+6 B.制得1 mol K2FeO4转移6 mol e- C.K2FeO4作消毒剂的原因是其有强氧化性 D.K2FeO4在消毒杀菌过程中还可以净水,答案 B 反应中铁元素的化合价由+3价升高到+6价,故制得1 mol K2FeO4转移3 mol e-。,考点二
41、氧化还原反应方程式的配平及相关计算 1.(2018北京朝阳期中,7)汽车发动机稀燃控制系统的主要工作原理是发动机在稀燃和富燃条 件下交替进行,尾气中的NOx在催化剂上反应脱除。其工作原理示意图如下:下列说法中不正确的是 ( ) A.稀燃过程中,NO发生的主要反应为2NO+O2 2NO2 B.稀燃过程中,NO2被吸收的反应为BaO+2NO2 Ba(NO3)2,C.富燃过程中,NO2被CO还原的反应为2NO2+4CO N2+4CO2 D.富燃过程中,CxHy被O2氧化的反应为CxHy+(x+y/4)O2 xCO2+y/2H2O,答案 B 依据氧化还原反应中化合价升降总数相等的规律知,稀燃过程中NO
42、2被吸收的反应 为2BaO+4NO2 Ba(NO3)2+Ba(NO2)2。,2.(2017北京昌平期末,10)已知可用Co2O3代替MnO2制备Cl2,反应后Co元素以 Co2+的形式存 在。下列叙述不正确的是 ( ) A.该反应中氧化性:Co2O3Cl2 B.参加反应的HCl全部被Co2O3氧化 C.每生成1 mol氯气,消耗1 mol Co2O3 D.制备相同量的氯气,所需Co2O3质量比MnO2多,答案 B 反应的化学方程式为Co2O3+6HCl(浓) 2CoCl2+Cl2+3H2O。A项,反应中Co2O3 是氧化剂,Cl2是氧化产物,氧化性:Co2O3Cl2;B项,根据化学方程式可知,
43、参加反应的HCl没有全 部被氧化;C项,根据化学方程式可知,每生成1 mol氯气,消耗1 mol Co2O3;D项,制备相同量的氯 气,所需Co2O3和 MnO2的物质的量相同,但Co2O3的摩尔质量比MnO2大,因此所需Co2O3的质量 比MnO2多。,3.(2017北京西城二模,12)工业酸性废水中的Cr2 可转化为Cr3+除去,实验室用电解法模拟该 过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为50 mL,Cr2 的起始浓度、电压、电解时间均 相同)。下列说法中,不正确的是 ( ),A.对比实验可知,降低pH可以提高Cr2 的去除率 B.实验中,Cr2 在阴极放电的电极反应式是Cr2 +6e
44、-+14H+ 2Cr3+7H2O C.实验中,Cr2 去除率提高的原因是Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+ +7H2O D.实验中,理论上电路中每通过6 mol电子,有1 mol Cr2 被还原,答案 D A项,实验中滴加硫酸使溶液的酸性增强,pH降低,Cr2 的去除率较实验增大, 故降低pH可以提高Cr2 的去除率。B项,实验中,Cr2 在阴极得到电子,发生还原反应,电 极反应式为Cr2 +6e-+14H+ 2Cr3+7H2O。C项,实验中用铁作阳极,铁失去电子被氧化 为Fe2+,Fe2+与溶液中的Cr2 发生氧化还原反应使Cr2 的去除率提高,反应的离子方程式为 Cr2 +
45、6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。D项,实验中,电路中每通过6 mol电子,生成3 mol Fe2+,可氧化0.5 mol Cr2 ;由实验可知,部分Cr2 可在阴极放电,因此被还原的Cr2 在0.5 1 mol之间。,4.(2018北京丰台一模,28)碳酸亚铁(白色固体,难溶于水)是一种重要的工业原料,可用于制备 补血剂乳酸亚铁,也可用作可充电电池的电极。某研究小组通过下列实验,寻找利用复分解反 应制备FeCO3的最佳方案:,(1)实验中红褐色沉淀产生的原因可用如下反应表示,请补全反应: Fe2+ + + H2O Fe(OH)3+ HC (2)实验中产生FeCO3的离子方程式
46、为 。 (3)为了探究实验中N 所起的作用,甲同学设计了实验进行探究:,实验中加入Na2SO4固体的目的是 。 对比实验、,甲同学得出结论:N 水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(OH)2的 产生。 乙同学认为该实验方案不够严谨,应补充的对比实验操作是: ,再取该溶液一滴管,与2 mL 1 mol/L NaHCO3溶液混合。 (4)小组同学进一步讨论认为,定性实验现象并不能直接证明实验中FeCO3的纯度最高,需要 利用如图所示的装置进行定量测定。分别将实验、中的沉淀进行过滤、洗涤、干 燥后称量,然后转移至A处的广口瓶中。,补全A中装置并标明所用试剂。 为测定FeCO3的纯度,除样品总
47、质量外,还需测定的物理量是 。 (5)实验反思:经测定,实验中的FeCO3纯度高于实验和实验。通过以上实验分析,制备 FeCO3实验成功的关键因素是 。,答案 (1)4Fe2+8C +O2+10H2O 4Fe(OH)3+8HC (2)Fe2+2HC FeCO3+CO2+H2O (3)硫酸至pH=4.0 控制S 浓度,排除干扰 向0.8 mol/L FeSO4溶液中加入Na2SO4固体至c(S)=1.6 mol/L (4) C中U形管的增重 (5)调节溶液pH,解析 (1)因为C 水解使溶液显碱性,OH-遇到Fe2+产生Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2易被O2氧化 成Fe(OH)3红褐色沉
48、淀,总反应为4Fe2+8C +O2+10H2O 4Fe(OH)3+8HC ; (2)根据现象可知Fe2+与HC 反应生成FeCO3沉淀和CO2,所以反应的离子方程式为Fe2+2HCFeCO3+CO2+H2O; (3)分析可知,加入Na2SO4固体的目的是控制S 浓度,排除干扰;为了验证S 浓度对实验的 影响,应做对比实验,向0.8 mol/L FeSO4溶液中加入Na2SO4固体,控制c(S )=1.6 mol/L; (4)检验FeCO3纯度的方法是通过FeCO3与酸反应产生CO2的量结合化学方程式计算出FeCO3的 质量,进而求出FeCO3的纯度,所以除样品总质量外,还要测定C中U形管的增重; (5)、三个实验中的酸性强,FeCO3纯度最高,所以调节溶液pH是提高FeCO3纯度的 关键。,
