2020届高考化学一轮复习（山西专用版）氧化还原反应作业
第3讲 氧化还原反应
A组 基础题组
1.(2018山东济南模拟)下列离子方程式书写正确的是( )
A.醋酸和氨水反应:H++OH-H2O
B.等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液混合:HCO3-+Ba2++OH-BaCO3↓+H2O
C.次氯酸钙溶液中通入过量二氧化碳:Ca2++2ClO-+CO2+H2OCaCO3↓+2HClO
D.苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳:2C6H5O-+CO2+H2O2C6H5OH+CO32-
答案 B A项,CH3COOH、NH3·H2O均为弱电解质,不能拆,错误;C项,CO2过量,生成HCO3-,错误;D项,苯酚钠溶液中通入过量或少量CO2,都生成HCO3-,错误。
2.[2018福建福州八县(市)协作体联考]已知反应:O3+2I-+H2O O2+I2+2OH-,下列说法中不正确的是( )
A.O2为还原产物
B.氧化性:O3>I2
C.H2O既不是氧化剂也不是还原剂
D.反应生成1 mol I2时转移2 mol电子
答案 A 反应O3+2I-+H2O O2+I2+2OH-中,O元素化合价降低,O3部分被还原生成OH-,I元素化合价升高,I-被氧化生成I2。O3生成O2时没有发生化合价的变化,O2不是还原产物,A项错误;该反应中I2是氧化产物,O3是氧化剂,氧化性:O3>I2,B项正确;H2O在反应中所含元素化合价没有发生变化,所以水既不是氧化剂也不是还原剂,C项正确;I元素化合价由-1价升高到0价,则反应生成1 mol I2时转移2 mol电子,D项正确。
3.(2019安徽安庆月考)通过卤素间的反应实验,可以比较出卤素单质氧化性的强弱。实验如下:
下列说法不正确的是( )
A.CCl4起萃取、富集I2的作用
B.Ⅰ中发生反应的离子方程式为Br2+2I- I2+2Br-
C.依据a、b中现象,可以证明Cl2的氧化性比Br2的强
D.b中下层变无色,说明I2转化为I-
答案 D I2易溶于CCl4,在水中溶解度较小,故CCl4起萃取、富集I2的作用,A正确;在KI溶液中加溴水,溴单质与I-发生置换反应,故Ⅰ中发生反应的离子方程式为Br2+2I- I2+2Br-,B正确;依据现象可知,氯气能继续氧化碘单质,而溴单质不能,故依据a、b中现象,可以证明Cl2的氧化性比Br2强,C正确;继续滴加氯水,可以将I2氧化为IO3-(无色),D错误。
4.(2018河南八市第二次测评)LiAlH4是重要的储氢材料,可与水发生反应:LiAlH4+2H2O LiAlO2+4H2↑。下列说法中正确的是( )
A.氢气既是氧化产物又是还原产物
B.LiAlH4既是氧化剂又是还原剂
C.若生成标准状况下4.48 L H2,则转移0.4 mol电子
D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1
答案 A 由反应方程式可知,LiAlH4中H由-1价升高为0价,被氧化,H2O中H由+1价降为0价,被还原,氢气既是氧化产物又是还原产物,A项正确;LiAlH4中H由-1价升高为0价,被氧化,是还原剂,B项错误;由反应方程式可知,每1 mol LiAlH4反应,转移4 mol电子,生成4 mol H2,若生成标准状况下4.48 L(即0.2 mol)H2,则转移0.2 mol电子,C项错误;LiAlH4为还原剂,水为氧化剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2,D项错误。
5.已知下列实验事实:
①Cr2O3固体既能溶于KOH溶液得到KCrO2溶液,又能溶于硫酸得到Cr2(SO4)3溶液;
②将K2Cr2O7溶液滴加到淀粉和KI的混合溶液中,溶液变蓝;
③向KCrO2溶液中滴加H2O2溶液,再酸化,可得K2Cr2O7溶液。
下列判断不正确的是( )
A.化合物KCrO2中Cr为+3价
B.实验①证明Cr2O3是两性氧化物
C.实验②证明氧化性:Cr2O72-
I2,C不正确;实验③说明在酸性条件下,H2O2将CrO2-氧化为Cr2O72-,从而证明H2O2具有氧化性,D正确。
6.将几滴KSCN(SCN-是“类卤离子”)溶液加入含有Fe3+的酸性溶液中,溶液变成红色。将该红色溶液分为两份:①一份中加入适量KMnO4溶液,红色褪去;②另一份中通入SO2,红色也褪去。下列推测肯定不正确的是( )
A.SCN-在适当条件下可被氧化为(SCN)2
B.①中红色褪去的原因是KMnO4将SCN-氧化
C.②中红色褪去的原因是SO2将Fe3+还原为Fe2+
D.②中红色褪去的原因是SO2将SCN-还原
答案 D 由于SCN-是“类卤离子”,性质与卤素离子(Cl-、Br-、I-)相似,因此可通过卤素离子的性质推测SCN-的性质。如Cl-可被酸性KMnO4溶液氧化为Cl2,则SCN-也能被酸性KMnO4溶液氧化为(SCN)2,所以A、B项都正确;Fe3+具有较强的氧化性,可将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为Fe2+,C项正确;卤素离子不能被SO2还原,由此可推知SCN-也不能被SO2还原,故D项不正确。
7.将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分别进行下列实验,能证明SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应的是( )
操作
现象
A
加入NaOH溶液
有红褐色沉淀
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](铁氰化钾)溶液
有蓝色沉淀
答案 D A项,有红褐色沉淀说明有Fe(OH)3生成,不能说明SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应;B项,酸性条件下,NO3-可将SO2氧化为SO42-,产生白色沉淀不能证明SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应;C项,SO2具有还原性,可使酸性KMnO4
溶液的紫色褪去;D项,加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液有蓝色沉淀生成,说明有Fe2+,即SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应。
8.(2018河北“名校联盟”教学质量监测一,13)根据表中信息判断,下列选项正确的是( )
序号
反应物
产物
①
KMnO4、H2O2、H2SO4
K2SO4、MnSO4…
②
Cl2、FeBr2
FeCl3、FeBr3
③
MnO4-…
Cl2、Mn2+…
A.第①组反应的其余产物只有O2
B.第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比为1∶2
C.第③组反应中生成1 mol Cl2,转移电子10 mol
D.氧化性由强到弱顺序为MnO4->Cl2>Fe3+>Br2
答案 B A项,根据氢原子守恒可知还生成水,错误;B项,反应中只有亚铁离子被氧化,根据得失电子守恒可知2n(Cl2)=n(FeBr2),即n(Cl2)∶n(FeBr2)=1∶2,正确;C项,MnO4-氧化Cl-为Cl2,Cl化合价由-1价升高为0价,则生成1 mol Cl2,转移电子为2 mol,错误;D项,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,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+,错误。
9.将22.4 g铁粉逐渐加入含0.8 mol HNO3的硝酸溶液中,反应生成的气体的物质的量(假设HNO3的还原产物只有NO)随消耗铁粉的物质的量的变化关系正确的是( )
答案 C 首先发生的反应为Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,再发生反应Fe+2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2,通过计算,可得出C项正确。
10.(2018江西百所名校第一次联考)已知NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,下列说法中正确的是( )
A.氧气是还原产物
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶1
C.反应物中有水,且反应方程式中水的化学计量数为2
D.若生成4.48 L(标准状况下)O2,则反应转移0.8 mol电子
答案 C NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,Ag、O元素的化合价升高,Cl元素的化合价降低,由得失电子守恒和原子守恒可配平反应方程式:4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑。反应中氧元素的化合价升高,氧气是氧化产物,A项错误;NaClO既是氧化剂,又是还原剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为6∶4=3∶2,B项错误;反应物中水的化学计量数为2,C项正确;4.48 L(标准状况下)O2的物质的量为0.2 mol,则反应转移1.6 mol电子,D项错误。
11.酸性高锰酸钾溶液是实验里常用的氧化剂,其氧化性强于二氧化锰。
(1)实验室利用二氧化锰和双氧水制取O2,有关的化学方程式是 。
(2)软锰矿的主要成分是MnO2,如果用足量浓盐酸处理30.0 g软锰矿矿石(杂质不参与反应),得到标准状况下Cl2 5.6 L。则该软锰矿矿石中MnO2的质量分数是 ,
反应中转移电子的数目为 。
(3)某同学提出“可以利用酸性高锰酸钾溶液鉴别FeCl3溶液中是否含有FeCl2”的方案。
①完成并配平离子方程式:
MnO4-+ Fe2++ Mn2++ Fe3++ H2O。
②判断该同学的方案是否合理? (填“合理”或“不合理”)。
(4)工业上用软锰矿制备高锰酸钾的工艺流程如图所示:
①操作Ⅱ的名称是 。
②软锰矿与一定量的KOH和KClO3混合固体在熔融状态下充分反应,该反应的氧化剂是 (填化学式);产物加水溶解、过滤后,滤液中主要含有KCl和K2MnO4,则滤液酸化时发生反应的离子方程式为 。
答案 (1)2H2O2 2H2O+O2↑
(2)72.5% 3.01×1023(或0.5NA)
(3)①1 5 8 H+ 1 5 4 ②不合理
(4)①过滤 ②KClO3 3MnO42-+4H+ MnO2↓+2MnO4-
解析 (2)n(Cl2)=5.6 L22.4 L/mol=0.25 mol,根据反应方程式MnO2+4HCl(浓) MnCl2+2H2O+Cl2↑,则n(MnO2)=0.25 mol,m(MnO2)=0.25 mol×87 g/mol=21.75 g,故软锰矿矿石中MnO2的质量分数为21.75 g30.0 g×100%=72.5%;生成1 mol Cl2转移2 mol电子,故生成0.25 mol Cl2时转移0.5 mol电子。(3)①酸性KMnO4将Fe2+氧化为Fe3+,有H+参与反应,根据氧化还原方程式的配平方法配平该反应方程式。②酸性KMnO4溶液还能够氧化Cl-,所以该方案中看到KMnO4溶液的紫色褪去,不一定是因为与可能存在的Fe2+发生了反应,还可能是与Cl-发生了反应,故不合理。(4)①操作Ⅱ是分离KMnO4溶液和不溶于水的MnO2固体的操作,故操作Ⅱ为过滤。②MnO2、KOH和KClO3反应生成K2MnO4,Mn化合价升高,作还原剂,故KClO3作氧化剂。
12.SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式: 。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式: 。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成: 。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是 。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
图a
图b
①用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是 。
②还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:
15NNO+ H2O
答案 (1)①CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3
②8NH3+6NO2 7N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O 2(NH4)2SO4
④6V1 c1-3c2V2100a×100%
(2)①8∶1
②415NO+4NH3+3O2 4 6
解析 (2)①观察图b可知,当Ba(NO3)2用H2还原时,氮元素开始时转化为NH3,由得失电子守恒可得消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比为8∶1。②分析可知,反应物15NO、NH3与产物15NNO的化学计量数应是一样的,然后结合得失电子守恒及原子守恒可得反应的化学方程式。
B组 提升题组
13.(2018河南洛阳第一次质量预测)将过量H2O2溶液加入含(NH4)2CrO4的氨水中,加热后冷却,生成暗棕红色晶体M[化学式为Cr(NH3)3O4],其离子方程式为:CrO42-+3NH3+3H2O2 M+2H2O+2OH-+O2↑,测得M中有2个过氧键。下列叙述正确的是( )
A.M中Cr的化合价为+3
B.参与反应的H2O2全部被氧化
C.向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液,没有明显现象
D.转移0.2 mol电子时,生成M的质量为16.7 g
答案 D 因M[化学式为Cr(NH3)3O4]中有2个过氧键,则M中Cr的化合价为+4,A项错误;M中有2个过氧键,所以3 mol H2O2没有全部被氧化,B项错误;向FeSO4溶液中滴加几滴M的溶液,亚铁离子被M中的过氧键氧化为三价铁,溶液由浅绿色变棕黄色,C项错误;由方程式可知每生成1 mol O2转移2 mol电子,同时生成1 mol Cr(NH3)3O4,则转移0.2 mol电子时,生成M的质量为16.7 g,D项正确。
14.(2019湖北黄冈联考)亚氯酸钠(NaClO2)和ClO2都是重要的漂白剂。
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠,可较安全地生成ClO2,反应的离子方程式为 。
(2)自来水用ClO2处理后,有少量ClO2残留在水中,可用碘量法作如下检测(已知ClO2存在于pH为4~6的溶液中,ClO2-存在于中性溶液中):
①取0.50 L水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。写出ClO2与碘化钾反应的化学方程式: 。
②已知:2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10-4 mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反应,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL,判断达到滴定终点的方法是 ,该水样中ClO2的浓度是 mg/L。
(3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。
①装置A中产生的ClO2气体,在装置C中反应生成NaClO2,写出生成NaClO2的化学方程式: 。将NaClO2溶液在一定条件下处理即可得到NaClO2晶体。
②装置B的作用是 。
③某同学认为上述装置并不完整,请在图中画出需补充的装置图。
答案 (1)H2C2O4+2ClO3-+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O
(2)①2ClO2+2KI 2KClO2+I2 ②当滴加最后一滴Na2S2O3溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色 1.35
(3)①2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2
②防止C中试管中的溶液倒吸到A中
③在装置C后画 (或其他合理装置)
解析 (1)H2C2O4被强氧化剂氧化时一般被氧化成CO2,CO2和ClO2同时生成,CO2对ClO2起到稀释作用,符合“较安全地生成ClO2”的要求,因此该反应的离子方程式是H2C2O4+2ClO3-+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O。
(2)①由题中信息可知,ClO2-存在于中性溶液中,所以在中性溶液中ClO2将KI氧化为I2,本身被还原为ClO2-,反应的化学方程式是2ClO2+2KI 2KClO2+I2。②由关系式2ClO2~I2~2Na2S2O3有:n(ClO2)=n(Na2S2O3)=5.00×10-4 mol·L-1×0.020 0 L=1.00×10-5 mol,m(ClO2)=1.00×10-5 mol×67.5 g·mol-1=6.75×10-4g=0.675 mg,所以该水样中ClO2的浓度是0.675 mg÷0.5 L=1.35 mg/L。
(3)①在C中,ClO2在碱性条件下被H2O2还原为NaClO2,H2O2被氧化为O2,所以反应的化学方程式是2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2。③补充装置一般要从安全和环境保护角度考虑。ClO2易发生爆炸,不能直接排放,故要安装尾气处理装置,由题中信息可知,ClO2易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐,所以可在装置C后用NaOH溶液吸收ClO2并要防止倒吸。
