2020届高考化学一轮复习（山东专用）氧化还原反应学案
专题四 氧化还原反应
挖命题
【考情探究】
考点
内容解读
5年考情
预测热度
考题示例
难度
关联考点
氧化还原反应
的基本概念
1.了解氧化还原反应的本质
2.了解常见的氧化还原反应
2014山东理综,7,5分
中
取代反应、水解反应
★☆☆
氧化还原反应
的规律及应用
掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算
2017课标Ⅱ,28,15分
难
溶液的配制、滴定实验
★★★
分析解读 氧化还原反应基本概念、氧化还原反应离子方程式的书写、氧化还原反应的相关计算是每年高考必考考点。本专题考点通常是结合基本理论、元素化合物、化学实验及工艺流程以非选择题中的某些设问进行考查。对本专题备考应予以足够重视。
【真题典例】
破考点
【考点集训】
考点一 氧化还原反应的基本概念
1.(2019届山东枣庄八中月考,6)下列物质间转化需要加入还原剂才能实现的是( )
A.N2 NH3 B.Fe2+ Fe3+
C.CaCO3 CO2 D.Al NaAlO2
答案 A
2.(2019届山东临沂十九中第二次质量调研,15)等物质的量的KClO3分别发生下列反应:①有MnO2催化剂存在时,受热分解得到氧气;②不使用催化剂,加热至470 ℃左右,得到KClO4和KCl。下列关于①和②的说法错误的是( )
A.都属于氧化还原反应
B.发生还原反应的元素相同
C.发生氧化反应的元素不同
D.生成KCl的物质的量之比为2∶1
答案 D
3.(2018山东烟台期中,13)NaNO2是一种食品添加剂,它与酸性KMnO4溶液可发生反应MnO4-+NO2-+X Mn2++NO3-+H2O(未配平)。下列叙述中正确的是( )
A.生成1 mol NaNO3需消耗0.4 mol KMnO4
B.反应过程中溶液的pH减小
C.该反应中NO2-被还原
D.X可以是盐酸
答案 A
考点二 氧化还原反应的规律及应用
1.(2019届山东枣庄八中月考,17)已知I-、Fe2+、SO2和H2O2均有还原性,它们在酸性溶液中还原性的强弱顺序为Fe2+
SO42->IO3->I2
D.反应①、②中生成等量的I2时转移电子数比为1∶5
答案 D
炼技法
【方法集训】
方法 信息型氧化还原反应方程式的配平与相关计算
1.(2018山东滨州期末,7)水热法制备Fe3O4纳米颗粒的总反应离子方程式为3Fe2++2S2O32-+O2+4OH- Fe3O4+S4O62-+2H2O。下列说法正确的是( )
A.O2和S2O32-是氧化剂,Fe2+是还原剂
B.参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5
C.每生成1 mol S4O62-转移2 mol电子
D.每2 mol Fe2+被氧化,则被Fe2+还原的O2为0.5 mol
答案 D
2.(2019届山东日照青山学校第一次月考,15)利用SCR技术可有效降低柴油发动机NOx排放。SCR工作原理为尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,再利用NH3转化NOx,装置如图所示:
下列说法不正确的是( )
A.尿素水溶液热分解反应不属于氧化还原反应
B.转化器工作过程中,当转移0.6 mol电子时,消耗4.48 L NH3
C.该装置转化NO时,还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶3
D.该装置转化NO2过程发生反应的化学方程式为8NH3+6NO2 7N2+12H2O
答案 B
3.(2018山东、安徽名校大联考,16)ClO2是一种黄绿色或橙黄色的气体,极易溶于水,可用于水的消毒杀菌、水体中Mn2+等重金属的除去及烟气的脱硫脱硝。回答下列问题:
(1)将过硫酸钠(Na2S2O8)溶液加入亚氯酸钠(NaClO2)中可制备ClO2,NaClO2中Cl元素的化合价是 ,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
(2)将ClO2通入MnSO4溶液,溶液中可检测到Cl-,同时有黑色MnO2沉淀生成。
①ClO2和MnO2均属于氧化物,理由是 。
②该反应的离子方程式为 。
(3)为研究ClO2脱硝的适宜条件,在1 L 200 mg·L-1ClO2溶液中加NaOH溶液调节pH,通入NO气体并测定NO的去除率,其关系如下图所示:
①实验中使用的ClO2溶液的物质的量浓度为 ;要使NO的去除率更高,应控制的条件是 。
②当溶液pH>7时,NO的去除率增大的原因是ClO2与NaOH溶液反应生成更强的吸收剂NaClO2,写出碱性条件下NaClO2脱除NO反应的离子方程式: 。
答案 (1)+3 1∶2
(2)①均含两种元素,且其中一种为氧元素
②2ClO2+5Mn2++6H2O 5MnO2↓+12H++2Cl-
(3)①2.96×10-3 mol·L-1 控制溶液呈强酸性或强碱性
②4NO+3ClO2-+4OH- 4NO3-+3Cl-+2H2O
过专题
【五年高考】
A组 山东省卷、课标卷题组
考点一 氧化还原反应的基本概念
1.(2014山东理综,7,5分)下表中对应关系正确的是( )
A
CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
CH2 CH2+HCl CH3CH2Cl
均为取代反应
B
由油脂得到甘油
由淀粉得到葡萄糖
均发生了水解反应
C
Cl2+2Br- 2Cl-+Br2
Zn+Cu2+ Zn2++Cu
均为单质被还原的置换反应
D
2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑
Cl2+H2O HCl+HClO
均为水作还原剂的氧化还原反应
答案 B
2.(2015山东理综,11,5分)下列由实验现象得出的结论正确的是 ( )
操作及现象
结论
A
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)Fe2+;而实验Ⅱ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)①正 ②左管产生黄色沉淀,指针向左偏转
(5)①Fe2+随浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-
②向右管中加入1 mol·L-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
C组 教师专用题组
考点一 氧化还原反应的基本概念
1.(2016上海单科,10,3分)一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中和代表不同元素的原子。
关于此反应说法错误的是( )
A.一定属于吸热反应 B.一定属于可逆反应
C.一定属于氧化还原反应 D.一定属于分解反应
答案 A
2.(2015海南单科,1,2分)化学与生活密切相关。下列应用中利用了物质氧化性的是( )
A.明矾净化水 B.纯碱去油污
C.食醋除水垢 D.漂白粉漂白织物
答案 D
3.(2014天津理综,9,18分)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O
反应原理:Na2SO3(aq)+S(s) Na2S2O3(aq)
实验步骤:
①称取15 g Na2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80 mL蒸馏水。另取5 g研细的硫粉,用3 mL乙醇润湿,加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示,部分夹持装置略去),水浴加热,微沸60分钟。
③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·5H2O,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。
回答问题:
(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是 。
(2)仪器a的名称是 ,其作用是 。
(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是 。检验是否存在该杂质的方法是 。
(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子反应方程式表示其原因: 。
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。
反应原理为:2S2O32-+I2 S4O62-+2I-
(5)滴定至终点时,溶液颜色的变化: 。
(6)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为 mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M) 。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
(7)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为 。
答案 (1)使硫粉易于分散到溶液中
(2)冷凝管 冷凝回流
(3)Na2SO4 取少量产品溶于过量稀盐酸,过滤,向滤液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则产品中含有Na2SO4
(4)S2O32-+2H+ S↓+SO2↑+H2O
(5)由无色变蓝色
(6)18.10 3.620×10-3MW×100%
(7)S2O32-+4Cl2+5H2O 2SO42-+8Cl-+10H+
4.(2012课标,26,14分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40 mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值: (列出计算过程)。
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为 。在实验室中,FeCl2可用铁粉和 反应制备,FeCl3可用铁粉和 反应制备。
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为 。
(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为 。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 ,该电池总反应的离子方程式为 。
答案 (14分)(1)n(Cl)=0.025 0 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol
0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1=0.19 g
n(Fe)=0.19 g/56 g·mol-1=0.003 4 mol
n(Fe)∶n(Cl)=0.003 4∶0.010≈1∶3,x=3
(2)0.10 盐酸 氯气
(3)2Fe3++2I- 2Fe2++I2(或2Fe3++3I- 2Fe2++I3-)
(4)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2FeO42-+5H2O+3Cl-
FeO42-+3e-+4H2O Fe(OH)3+5OH-
2FeO42-+8H2O+3Zn 2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-
注:Fe(OH)3、Zn(OH)2写成氧化物等其他形式且正确也可给分
考点二 氧化还原反应的规律及应用
5.(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c(Cl-)c(ClO-)的值与温度高低有关。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c(Cl-)c(ClO-)=11,则溶液中c(ClO-)c(ClO3-)=12
B.参加反应的氯气的物质的量等于12a mol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne-的范围:12a mol≤ne-≤56a mol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为17a mol
答案 D
6.(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CO2、SO2。
①气体a的成分是 。
②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(如图),采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式: 。
②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。
①气体a通过B和C的目的是 。
②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是 。
答案 (1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2+SO2 H2SO4 ②yzx
(3)①排除SO2对CO2测定的干扰
②吸收CO2前、后吸收瓶的质量
【三年模拟】
一、选择题(每小题6分,共42分)
1.(2018山东德州期中,4)下列变化中,气体仅被还原的是( )
A.SO2使品红溶液褪色
B.CO2使Na2O2固体变白
C.NO2使含酚酞的碱液红色变浅
D.O2使潮湿Fe(OH)2固体最终变为红褐色
答案 D
2.(2019届山东日照青山学校第一次月考,10)下列有关叙述正确的是( )
A.向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液,加入淀粉后溶液变成蓝色,则氧化性:Cl2>I2
B.向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液,加入H2O2后溶液变成红色,则Fe2+既有氧化性又有还原性
C.Cl2+2Br- 2Cl-+Br2、Zn+Cu2+ Zn2++Cu均为单质被还原的置换反应
D.2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑、Cl2+H2O HCl+HClO均为水作还原剂的氧化还原反应
答案 A
3.(2018山东菏泽七县一中期中,10)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.①中红色褪去的原因是KMnO4将SCN-氧化
B.②中红色褪去的原因是SO2将SCN-还原
C.②中红色褪去的原因是SO2将Fe3+还原为Fe2+
D.SCN-在适当条件下可失去电子被氧化为(SCN)2
答案 B
4.(2018山东烟台自主练习,12)通过下列反应从硫化物中提取单质锑:①2Sb2S3+6Fe+3O2 Sb4O6+6FeS ②Sb4O6+6C 4Sb+6CO↑
关于反应①、②的说法不正确的是( )
A.反应①中被氧化的元素是Sb 和Fe
B.反应①中每生成2 mol FeS 时共转移4 mol 电子
C.反应②说明高温下C的还原性比Sb强
D.每生成2 mol Sb 时,反应①与反应②中还原剂的物质的量之比为1∶1
答案 A
5.(2018山东德州期中,14)已知常温下二氯化二硫(S2Cl2)为红棕色液体,其结构式为Cl—S—S—Cl。其制备反应及与水反应的化学方程式如下:
①CS2+3Cl2 CCl4+S2Cl2
②2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓,则下列说法正确的是( )
A.反应①中CS2作氧化剂
B.反应①中每生成1 mol S2Cl2转移4 mol电子
C.反应②中氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1
D.反应②中S2Cl2既作氧化剂又作还原剂
答案 D
6.(2018山东济南一中期中,19)根据表中信息判断,下列选项不正确的是( )
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组反应的其余产物为H2O和O2
B.第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比为1∶1
C.第③组反应中生成1 mol Cl2,转移2 mol电子
D.氧化性强弱:MnO4->Cl2,Br2>Fe3+
答案 B
7.(2019届山东临沂十九中第二次质量调研,13)碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在,在海水中主要以I-的形式存在,几种粒子之间的转化关系如图所示。已知淀粉遇单质碘变蓝,下列说法中正确的是( )
A.向含I-的溶液中通入Cl2,所得溶液加入淀粉溶液一定变蓝
B.途径Ⅱ中若生成1 mol I2,消耗1 mol NaHSO3
C.氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IO3-
D.一定条件下,I-与IO3-可能生成I2
答案 D
二、非选择题(共58分)
8.(14分)(2019届山东枣庄八中月考,24)过氧化氢(H2O2,氧的化合价为-1价),俗名双氧水,医疗上利用它有杀菌消毒作用来清洗伤口。下列A~D为涉及H2O2的反应:
A.Na2O2+2HCl 2NaCl+H2O2
B.Ag2O+H2O2 2Ag+O2↑+H2O
C.2H2O2 2H2O+O2↑
D.3H2O2+Cr2(SO4)3+10KOH 2K2CrO4+3K2SO4+8H2O
(1)H2O2仅体现氧化性的反应是 (填代号)。
(2)H2O2既体现氧化性又体现还原性的反应是 (填代号)。
(3)在稀硫酸中,KMnO4和H2O2能发生氧化还原反应。
氧化反应:H2O2-2e- 2H++O2↑
还原反应:MnO4-+5e-+8H+ Mn2++4H2O
写出该氧化还原反应的离子方程式: 。
(4)在K2Cr2O7+14HCl 2KCl+3Cl2↑+7H2O+2CrCl3的反应中,有0.3 mol电子转移时生成Cl2的体积为 (标准状况),被氧化的HCl的物质的量为 。
(5)除去镁粉中混入的铝粉杂质用溶解、 方法,化学方程式为 。
答案 (1)D (2)C (3)2MnO4-+5H2O2+6H+ 2Mn2++8H2O+5O2↑ (4)3.36 L 0.3 mol (5)过滤 2NaOH+2Al+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
9.(16分)(2018山东莱芜期中,19)二氧化铈(CeO2) 是一种重要的稀土氧化物,平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末(含 SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质)。某课题组以此粉末为原料,设计如下工艺流程对资源进行回收,得到纯净的CeO2和硫酸铁铵晶体。
已知:CeO2不溶于稀硫酸,也不溶于NaOH溶液。
(1)稀酸A的分子式是 。
(2)滤液1中加入H2O2溶液的目的是 。
(3)由滤渣1得到滤液2的离子方程式为 。
(4)设计实验证明滤液1中含有Fe2+: 。
(5)已知含Fe2+的溶液可以和难溶于水的FeO(OH)反应生成Fe3O4,写出该反应的离子方程式: 。
(6)由滤液2 生成Ce(OH)4的离子方程式为 。
(7) 硫酸铁铵晶体[Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·3H2O]广泛用于水的净化处理,用离子方程式表示其净水原理: 。
答案 (1)H2SO4 (2)将Fe2+氧化为Fe3+
(3)2CeO2+H2O2+6H+ 2Ce3+ +O2↑+4H2O
(4)取少许滤液1,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀生成,则证明滤液1中有Fe2+(或取少许滤液1,滴加高锰酸钾溶液,若高锰酸钾溶液褪色,则证明滤液1中有Fe2+)
(5)Fe2+ +2FeO(OH) Fe3O4 +2H+
(6)4Ce3++O2 +12OH-+2H2O 4Ce(OH)4↓
(7)Fe3++3H2O Fe(OH)3 (胶体)+ 3H+
10.(10分)(2018山东菏泽七县一中期中,17)锰及其化合物在现代工业及国防建设中具有十分重要的意义。回答下列问题:
(1)常用铝热法还原软锰矿(主要成分为MnO2)来制备金属锰。因为铝和软锰矿反应剧烈,所以先在强热条件下将软锰矿变为Mn3O4,然后再将其与铝粉混合。
①MnO2中Mn的化合价为 。
②铝粉与Mn3O4反应时,还原剂与氧化剂的物质的量之比为 。
(2)pH=0的溶液中,不同价态锰的微粒的能量(ΔG)如图所示,若某种含锰微粒(如Mn3+)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2+和MnO2)能量连线的上方,则该微粒不稳定,会发生歧化反应,转化为相邻价态的微粒。
①MnO42- (填“能”或“不能”)稳定存在于pH=0的溶液中。
②实验室可利用以下反应检验Mn2+的存在:2Mn2++5S2O82-+8H2O 16H++10SO42-+2MnO4-,确认Mn2+存在的现象是 ;检验时必须控制Mn2+的浓度和用量,否则实验失败。理由是 。
答案 (1)①+4 ②8∶3 (2)①不能 ②溶液由无色变为紫红色 过量的Mn2+能与生成的MnO4-反应,从而影响实验现象的观察
11.(18分)(2018山东滨州期末,19)锌及其化合物在生产生活中应用比较广泛。
(1)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,也是一种催化剂,能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe2O4中Fe的化合价是 。
②工业上利用反应ZnFe2(C2O4)3·6H2O ZnFe2O4+2CO2↑+4CO↑+6H2O 制备ZnFe2O4,该反应中还原产物是 (填化学式),每生成1 mol ZnFe2O4转移的电子总数是 。
(2)工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO等杂质)制取金属锌的工艺流程如下:
①酸浸时要将锌焙砂粉碎,其目的是提高酸浸效率,为达到这一目的,还可采用的措施是 (任答一条)。写出ZnFe2O4溶于酸的离子方程式 。
②净化I中H2O2 参与反应的离子方程式为 。
③净化Ⅱ中Y 的主要成分是 (填化学式)。
(3)利用锌锰电池在800~1 000 ℃时电解TiO2可制得金属钛,装置如图所示。图中锌锰电池中a电极的材料为 ,阴极的电极反应式为 。
答案 (1)①+3 ②CO 4NA(或2.408×1024)
(2)①适当增大c(H+)(或升高温度、搅拌等其他合理答案) ZnFe2O4+8H+ 2Fe3++Zn2++4H2O
②H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O ③CuS、ZnS
(3)锌 TiO2+4e- Ti+2O2-
