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鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应第3课时当堂达标检测题
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氧化还原反应第3课时当堂达标检测题，共27页。试卷主要包含了已知如下三个反应，常温下,发生下列几个反应，某反应中反应物与生成物有等内容，欢迎下载使用。
题组一 氧化性、还原性强弱的判断
1.(2021北京第四十三中学高一上阶段性考试)已知如下三个反应:
①C+CO2 2CO;②C+H2O(g) CO+H2;③CO+H2O(g) CO2+H2。
由此可判断,C、CO、H2的还原性由强到弱的顺序是( )
A.CO>C>H2B.CO>H2>C
C.C>H2>COD.C>CO>H2
2.(2021山东济宁曲阜一中高一上月考)根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是( )
①H2SO3+I2+H2O 2HI+H2SO4
②2FeCl3+2HI 2FeCl2+2HCl+I2
③3FeCl2+4HNO3 2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
A.H2SO3>I->Fe2+>NO
B.I->Fe2+>H2SO3>NO
C.Fe2+>I->H2SO3>NO
D.NO>Fe2+>H2SO3>I-
3.(2020河南洛阳第一高级中学高一上月考)在一定条件下,溶液中下列反应均可发生:①3S2O82-+2Cr3++7H2O Cr2O72-+6SO42-+14H+;②Cr2O72-+14H++6Cl- 2Cr3++3Cl2↑+7H2O;③Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+;④Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+。下列有关物质的氧化性比较,正确的是( )
A.Cr2O72->S2O82->Cl2>Sn4+>Fe3+
B.S2O82->Cr2O72->Fe3+>Cl2>Sn4+
C.S2O82->Fe3+>Sn4+>Cr2O72->Cl2
D.S2O82->Cr2O72->Cl2>Fe3+>Sn4+
4.(2020山东滨州五校高一上期中)常温下,发生下列几个反应:
①16H++10Z-+2XO4- 2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2 2A3++2B-
③2B-+Z2 B2+2Z-
根据上述反应提供的信息,判断下列结论不正确的是( )
A.氧化性:XO4->B2>A3+
B.X2+只有氧化性
C.溶液中可发生:Z2+2A2+ 2A3++2Z-
D.还原性:Z-5.(2021天津耀华中学高一上月考)已知C2O3在酸性溶液中易被还原成C2+,C2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2 FeCl2+I2
C.C2O3+6HCl 2CCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I- 2Fe2++I2
6.某反应中反应物与生成物有:AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。
(1)已知KBrO3在反应中得到电子,则该反应的还原剂是 。
(2)已知2 ml KBrO3在反应中得到10 ml电子生成X,则X的化学式为 。
(3)根据上述反应可推知 (填字母)。
a.氧化性:H3AsO4>KBrO3
b.氧化性:KBrO3>H3AsO4
c.还原性:X>AsH3
d.还原性:AsH3>X
(4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的化学计量数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目。
+
题组二 氯气的实验室制法
7.关于实验室制Cl2,下列说法正确的是( )
A.可用KMnO4和浓盐酸反应制取
B.用碱石灰干燥Cl2
C.用排水法收集Cl2
D.用饱和石灰水吸收尾气
8.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并检验它与金属反应的性质。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是( )
A.①和②处B.②处
C.②和③处D.②③④处
9.(2021山东新泰一中高一上月考)在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备并收集干燥、纯净的氯气。进行此实验,所用仪器如图:
(1)正确的连接顺序是(填各接口处的字母) 接 , 接 , 接 , 接 。
(2发生装置中发生反应的化学方程式为 。
(3)在装置中:
①饱和食盐水起的作用是 。
②浓硫酸起的作用是 。
(4)写出烧杯中发生反应的化学方程式: 。
10.某化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰反应制取并收集两瓶干燥纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气,设计了如下装置:
(1)写出装置Ⅰ烧瓶中发生反应的化学方程式: 。
(2)装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和氯化钠溶液,其作用是 ;装置Ⅲ的作用是干燥氯气,应盛放 (填试剂名称)。
(3)实验开始后,先 a(填“关闭”或“打开”,下同), b;当集满一瓶氯气时,为减少换集气瓶时氯气的外逸,再 a, b,换好集气瓶后,继续收集氯气。
(4)兴趣小组的某些同学准备在装置Ⅵ的烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气,你认为其中不恰当的是 (填序号)。
①氢氧化钠溶液 ②浓硫酸 ③水
(5)工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉,化学方程式为 ,漂白粉的有效成分是 (填化学式)。
题组三 金属的冶炼
11.下列金属最适合用热还原法冶炼的是( )
A.NaB.AlC.FeD.Ag
12.金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。下列冶炼金属的方法属于热还原法的是( )
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.WO3+3H2 W+3H2O
C.Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
D.2Ag2O 4Ag+O2↑
题组四 氧化还原反应的简单计算
13.在反应H2S+H2SO4S↓+SO2↑+2H2O中,若有32 g硫生成,则转移电子的物质的量为( )
A.6 mlB.2 ml
C.3 mlD.4 ml
14.已知100 mL浓度为0.1 ml·L-1的H2C2O4溶液恰好与20 mL浓度为0.2 ml·L-1的KRO4溶液完全反应,H2C2O4生成CO2,则R元素在产物中的化合价是( )
A.+1B.+2C.+3D.+4
15.(2021安徽池州一中高一上月考)下列说法正确的是( )
A.MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4
B.2H2S+SO2 3S+2H2O中,氧化产物和还原产物的质量之比为1∶1
C.Cl2+NaOH NaCl+NaClO+H2O中,发生氧化反应和发生还原反应的氯元素的质量之比为1∶1
D.3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫元素的质量之比为1∶1
16.(2021山东济宁邹城一中高一上月考)S2Cl2易与水反应:2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓。下列说法正确的是( )
A.S2Cl2既是氧化剂又是还原剂
B.氧化产物与还原产物物质的量之比为3∶1
C.每生成1 ml SO2转移4 ml电子
D.H2O做还原剂
17.(2021北京人大附中高一上检测)用下列方法均可以制得氧气:①2KClO3 2KCl+3O2↑,②2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,③2HgO 2Hg+
O2↑,④2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。若要制得相同质量的氧气,则上述四种方法在反应过程中转移的电子数之比为( )
A.3∶2∶1∶4B.1∶1∶1∶1
C.2∶1∶2∶2D.1∶2∶1∶1
能力提升练
题组一 氧化性、还原性强弱的比较及应用
(2021安徽池州一中高一上月考,)已知:①2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++
5Cl2↑+8H2O,②2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-,③Cl2+2Br- Br2+2Cl-。根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
B.Cl2在反应①③中均为氧化剂
C.氧化性由强到弱的顺序为MnO4->Cl2>Br2>Fe3+
D.反应①中,Mn2+是还原产物
2.(2021广东汕头金山中学高一上月考,)已知反应①②分别是从海藻灰和智利硝石中提取碘的主要反应:
①2NaI+MnO2+3H2SO4 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2
②2NaIO3+5NaHSO3 2Na2SO4+3NaHSO4+H2O+I2
下列说法正确的是( )
A.两个反应中NaHSO4均为氧化产物
B.I2在反应①中是还原产物,在反应②中是氧化产物
C.氧化性:MnO2>SO42->IO3->I2
D.反应①②中生成等量的I2时转移电子数之比为1∶5
3.(双选)()将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个化学反应:
①SO2+2Fe3++2H2O SO42-+2Fe2++4H+
②Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
下列有关说法错误的是( )
A.氧化性Cr2O72->Fe3+>SO2
B.K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4
C.每有1 ml K2Cr2O7参加反应,转移电子的数目为3NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D.若6.72 L SO2(标准状况)参加反应,则最终消耗0.2 ml K2Cr2O7
4.(2020黑龙江大庆实验中学高一上月考,)已知:还原性HSO3->I-,氧化性IO3->I2。在含3 ml NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液。加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.O~b间反应的离子方程式为3HSO3-+IO3- 3SO42-+I-+3H+
B.a点时消耗NaHSO3的物质的量为1.2 ml
C.b点到c点,KIO3与NaHSO3反应生成I2
D.当溶液中I-与I2的物质的量之比为5∶2,加入的KIO3为1.08 ml
5.(2021天津耀华中学高一上月考,)按要求填空:
(1)在S2-、Fe2+、Mg2+、I-、H+、S中,只有氧化性的是 ,只有还原性的是 ,既有氧化性又有还原性的是 。
(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3 N2O3+H2O
②NH3+NO HNO2+H2O
③N2O4+H2O HNO3+HNO2
其中你认为一定不可能实现的是 (填序号)。
(3)下列三个氧化还原反应涉及的物质中,氧化性最强的是 (填化学式)。
①2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2 2FeCl3
③2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若溶液中Cl-与I-共存,为了氧化I-而Cl-不被氧化,除了Cl2还能选用上述反应中的 (填化学式)做氧化剂。
题组二 氯气实验室制法的实验探究
6.()某校化学兴趣小组为研究Cl2的性质,设计如图所示装置进行实验。装置Ⅲ中夹持装置已略去,其中a为干燥的品红试纸,b为湿润的品红试纸。
(1)装置Ⅰ中仪器c的名称是 ;实验室以二氧化锰和浓盐酸制备氯气的离子方程式为 。
(2)装置Ⅱ的作用是 。
(3)实验过程中装置Ⅳ中的实验现象为 。
(4)实验结束后,该组同学在装置Ⅲ中观察到b的红色褪去,但是并未观察到“a无明显变化”这一预期现象。为了达到这一实验目的,你认为还需在上图装置Ⅱ与Ⅲ之间添加下图中的 装置(填序号)。
(5)装置Ⅴ的目的是防止尾气污染空气,写出装置Ⅴ中发生反应的离子方程式: 。
7.(2021山东六校高一上阶段性联考,)某校化学兴趣小组为研究氯气的性质并模拟工业制备漂白粉,设计了下列装置进行实验。已知:装置A中反应为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O。
(1)写出B装置中反应的化学方程式: 。实验结束后,立即取B中溶液滴在蓝色石蕊试纸上,可观察到的现象是 。
(2)装置C可验证氯气是否具有漂白性,则C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入的物质正确的是 (填字母)。
①干燥的有色布条 ②湿润的有色布条 ③浓硫酸 ④碱石灰
A.①④②B.①③②
C.②③①D.②④①
(3)待E中物质完全反应后,经过一系列加工处理得到漂白粉样品。E中发生反应的化学方程式为 ,漂白粉有效成分为 (填化学式)。
(4)F装置的作用是 ,盛放的试剂是 。
(5)装置A中反应生成标准状况下氯气的体积为13.44 L,则需消耗KClO3的物质的量为 ml。
题组三 氧化还原反应的计算
8.(2021天津耀华中学高一上月考,)R2O4x-在酸性溶液中与MnO4-反应,反应产物为RO2、Mn2+、H2O。已知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶5,则x为 ( )
A.1B.2C.3D.4
9.(2020河北衡水中学高三期中,)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1加入烧瓶中,水浴加热,同时滴入H2SO4溶液,产生橙黄色的气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应。则X为 ( )
A.ClO2B.Cl2OC.Cl2D.Cl2O3
10.(2021广东汕头金山中学高一上月考,)某温度下将Cl2通入KOH溶液里,反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液,其中ClO-与ClO3-的个数之比为11∶1,则Cl2与KOH反应时,被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数之比为( )
A.1∶3B.4∶3C.2∶1D.3∶1
题组四 物质氧化性、还原性强弱的实验探究
11.(双选)()已知:①向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变为黄色;③取实验②的黄色溶液滴在淀粉-KI试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是( )
A.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性
B.上述实验中,共发生2个氧化还原反应
C.实验①生成的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
D.上述实验证明氧化性:MnO4->Cl2>Fe3+>I2
12.()为探究H2O2、SO2、Br2的氧化性强弱,某小组同学设计如下实验(夹持及尾气处理装置已略去,气密性已检验)。
已知:①溴水易挥发,且Br2可溶于苯或CCl4;②SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色。
(1)A中发生反应的化学方程式是 。
(2)B中红棕色溶液褪色反应的离子方程式是 。
(3)①甲同学通过C中产生白色沉淀,得出结论,氧化性:H2O2>SO2。C中产生白色沉淀的离子方程式是 。
②乙同学认为不能得出此结论,认为在滴加浓硫酸之前应增加一步操作,该操作是 。
③丙同学认为还应该在B和C之间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。
④按乙同学和丙同学改进后的方案进行实验,C中产生白色沉淀,得出结论:氧化性H2O2>SO2。
(4)通过上述全部实验,得出结论:H2O2、SO2、Br2氧化性由强到弱的顺序是 。
答案全解全析
第3课时 氧化还原反应的应用
基础过关练
1.D ①C+CO2 2CO中,C做还原剂,CO既是氧化产物又是还原产物;②C+H2O(g) CO+H2中,C做还原剂,H2为还原产物;③CO+H2O(g) CO2+H2中,CO做还原剂,H2为还原产物;根据同一反应中还原剂的还原性大于还原产物可知,还原性:C>CO>H2。
2.A ①H2SO3+I2+H2O 2HI+H2SO4中,I元素的化合价降低,S元素的化合价升高,则H2SO3为还原剂,HI为还原产物,还原性H2SO3>I-;②2FeCl3+2HI 2FeCl2+2HCl+I2中,Fe元素的化合价降低,I元素的化合价升高,则HI为还原剂,FeCl2为还原产物,还原性I->Fe2+;③3FeCl2+4HNO3 2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3中,N元素的化合价降低,Fe元素的化合价升高,则FeCl2为还原剂,NO为还原产物,还原性Fe2+>NO;综上,还原性由强到弱的顺序为H2SO3>I->Fe2+>NO。
3.D 在同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性。根据反应3S2O82-+2Cr3++7H2O Cr2O72-+6SO42-+14H+可知,氧化性S2O82->Cr2O72-;根据反应Cr2O72-+14H++6Cl- 2Cr3++3Cl2↑+7H2O可知,氧化性Cr2O72->Cl2;根据反应Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+可知,氧化性Cl2>Fe3+;根据反应Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+可知,氧化性Fe3+>Sn4+;综上,氧化性由强到弱的顺序是S2O82->Cr2O72->Cl2>Fe3+>Sn4+。
4.B 反应①中XO4-为氧化剂,Z2为氧化产物,氧化性为XO4->Z2,反应②中B2为氧化剂,A3+为氧化产物,氧化性为B2>A3+,反应③中Z2为氧化剂,B2为氧化产物,氧化性为Z2>B2,所以氧化性:XO4->Z2>B2>A3+,故A正确;X2+既能被氧化成XO4-,又能被还原成0价,所以X2+既有还原性又有氧化性,故B错误;由于氧化性Z2>A3+,则溶液中可发生反应Z2+2A2+ 2A3++2Z-,故C正确;反应②中A2+为还原剂,B-为还原产物,还原性为A2+>B-,③中还原性为B->Z-,则还原性:A2+>B->Z-,故D正确。
5.A 根据反应3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3,得出氧化性是Cl2>FeCl3,还原性是Fe2+>I-,但题给已知氧化性是FeCl3>I2,还原性是碘离子强于亚铁离子,碘离子会先被氯气氧化,不可能发生此反应,故A符合题意;因为氧化性FeCl3>I2,所以氯气先氧化碘离子,再氧化亚铁离子,反应可能发生,故B不符合题意;根据反应C2O3+6HCl 2CCl2+Cl2↑+3H2O,得出氧化性是C2O3>Cl2,和题给已知条件相符,反应可能发生,故C不符合题意;因为氧化性FeCl3>I2,所以2Fe3++2I- 2Fe2++I2能发生,故D不符合题意。
6.答案 (1)AsH3 (2)Br2 (3)bd (4)
解析 (1)KBrO3在反应中得到电子,则溴元素的化合价降低,给出的物质中AsH3具有还原性,砷元素的化合价在反应中升高,故AsH3为还原剂。(2)设X中溴元素化合价为x,由元素化合价的变化可知2×(5-x)=10,解得x=0,则X为Br2;配平该反应为5AsH3+4H2SO4+8KBrO3 4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O。(3)在反应5AsH3+4H2SO4+8KBrO3 4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O中,由KBrO3 Br2,Br的化合价由+5价降低到0价,KBrO3做氧化剂,氧化性:KBrO3>H3AsO4,由AsH3 H3AsO4,As的化合价由-3价升高到+5价,AsH3做还原剂,所以还原性:AsH3>Br2。(4)KBrO3在反应中得到电子,AsH3失去电子,则电子转移的方向和数目为 。
7.A KMnO4、MnO2都具有氧化性,都能与浓盐酸反应制取Cl2,A正确。Cl2不能用碱石灰干燥,也不能用排水法收集,B、C错误。Ca(OH)2微溶于水,饱和石灰水中溶有的Ca(OH)2太少,吸收尾气不彻底,D错误。
8.D 实验设计的目的是制备纯净、干燥的Cl2,并检验它的性质。②中的NaOH溶液能与Cl2反应而使Cl2被吸收,导致无法进行后续实验;干燥Cl2时导气管应长进短出,③错误;④试管封闭,容易引发危险,还缺少加热装置(缺酒精灯)。
9.答案 (1)E C D A B H G F
(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)①除去Cl2中的HCl气体 ②除去Cl2中混有的水蒸气
(4)Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
解析 (1)制备出的氯气中含有氯化氢和水蒸气,分别用饱和食盐水、浓硫酸来除去,采用向上排空气法收集,最后进行尾气处理,所以正确的连接顺序是E接C,D接A,B接H,G接F。
(2)发生装置中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)①饱和食盐水起的作用是除去Cl2中的HCl气体;②浓硫酸起的作用是除去Cl2中的水蒸气。
(4)烧杯中发生反应的化学方程式:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
10.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)除去Cl2中混有的HCl 浓硫酸 (3)关闭 打开 打开 关闭
(4)②③ (5)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
解析 (1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应是实验室制取Cl2的常用方法,其化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制取的氯气中混有水蒸气和HCl气体,因Cl2难溶于饱和氯化钠溶液,HCl易溶于水,所以饱和氯化钠溶液的作用是除去氯气中混有的HCl气体;浓硫酸可吸收水蒸气,而且不和Cl2反应,所以装置Ⅲ应盛放浓硫酸。
(3)为了防止氯气外逸,在更换集气瓶时必须关闭弹簧夹b,关闭b后气压会增大,打开a,就是让气球暂时贮存部分氯气以平衡气压。所以实验开始后,先关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b;当集满一瓶氯气时,再打开弹簧夹a,关闭弹簧夹b,换好集气瓶后,继续收集氯气。
(4)浓硫酸不能吸收Cl2;Cl2在水中的溶解度不大,而且溶解的Cl2只有部分与水反应,所以水不能用于Cl2的尾气处理。
(5)漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,制取漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Ca(ClO)2具有强氧化性和漂白性,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2。
11.C 金属活动性顺序中Al及位于Al之前的金属采用电解法冶炼,位于Al之后Hg之前的金属采用热还原法冶炼;Hg、Ag采用热分解法冶炼,Pt、Au采用富集法来获取,C正确。
12.B 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等一般用电解熔融的氯化物(Al用电解熔融的Al2O3)的方法制得;较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用的还原剂有C、CO、H2等;Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得;Pt、Au用物理分离的方法得到。钠性质活泼,需用电解法制取,A不符合题意;钨性质较不活泼,可用热还原法制取,B符合题意;Fe+CuSO4 Cu+FeSO4为湿法炼铜的反应原理,不属于热还原法,C不符合题意;银性质不活泼,可用热分解法制取,D不符合题意。
13.B n(S)=mM=32 g32 g/ml=1 ml,在反应H2S+H2SO4 S↓+SO2↑+2H2O中,H2S→S,H2SO4→SO2,S的化合价变化数值都为2,所以生成1 ml S,转移电子的物质的量为2 ml,B正确。
14.B 由H2C2O4生成CO2,可知碳元素的化合价由+3价升高为+4价,则R元素的化合价降低,设R元素在产物中的化合价为x,由得失电子守恒可知0.1 L×0.1 ml·L-1×2×(4-3)=0.02 L×0.2 ml·L-1×(7-x),解得x=+2,故选B。
15.C 反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,4 ml HCl中只有2 ml HCl表现还原性,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2,A错误;2H2S+SO2 3S+2H2O中,氧化产物和还原产物的质量之比为2∶1,B错误;3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫元素的质量之比为1∶2,D错误。
16.A 2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓中,部分S元素的化合价由+1价升高为+4价,部分S元素的化合价由+1价降低为0价,只有S元素的化合价发生变化,则S2Cl2既是氧化剂又是还原剂,故A正确;氧化产物为SO2,还原产物为S,由反应可知二者的物质的量之比为1∶3,故B错误;S元素的化合价由+1价升高为+4价,则每生成1 ml SO2转移3 ml电子,故C错误;H2O中H、O元素的化合价均不变,H2O不是还原剂,故D错误。
17.C 由反应可知,生成氧气时:①、③、④反应中氧元素的化合价均由-2价升高为0价,且氧气为唯一氧化产物,所以生成1 ml O2转移4 ml电子;②反应中生成1 ml O2转移2 ml电子;制得相同质量的氧气,反应中电子转移数目之比为4∶2∶4∶4,即2∶1∶2∶2。
能力提升练
1.B 反应②中Br2是氧化剂,Fe3+是氧化产物,故氧化性Br2>Fe3+,反应③中Cl2是氧化剂,Br2是氧化产物,故氧化性Cl2>Br2,即氧化性Cl2>Br2>Fe3+,则反应2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-能发生,A正确;在反应①中Cl2是氧化产物,在反应③中Cl2为氧化剂,B错误;氧化性强弱顺序为MnO4->Cl2>Br2>Fe3+,C正确;在反应①中,MnO4-为氧化剂,发生还原反应,Mn2+为还原产物,D正确。
2.D 在反应①中硫元素化合价未发生变化,在反应②中硫元素被氧化,故A错误;碘元素在反应①中被氧化,在反应②中被还原,故B错误;根据反应②可知,氧化性IO3->SO42-,故C错误;反应①中生成1 ml碘转移2 ml电子,反应②中生成1 ml碘转移10 ml电子,所以反应①②中生成等量的I2时转移电子数之比为1∶5,故D正确。
3.CD 由反应①可知,铁元素的化合价降低,Fe3+为氧化剂,则氧化性为Fe3+>SO2,由反应②可知,铬元素的化合价降低,Cr2O72-为氧化剂,则氧化性为Cr2O72->Fe3+,故A正确;因为氧化性Cr2O72->SO2,所以K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4,故B正确;每有1 ml K2Cr2O7参加反应,转移电子为1 ml×2×(6-3)=6 ml,即转移电子的数目为6NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值),故C错误;6.72 L SO2(标准状况)参加反应,n(SO2)=6.72 L22.4 L/ml=0.3 ml,由题述两个反应可知,存在关系式3SO2~Cr2O72-,则最终消耗0.1 ml K2Cr2O7,故D错误。
4.C 由题图可知,O~b没有碘生成,则发生反应的离子方程式为3HSO3-+IO3- 3SO42-+I-+3H+,故A正确;a点碘酸钾的物质的量是0.4 ml,由反应可知碘酸钾和亚硫酸氢钠的物质的量之比为1∶3,消耗NaHSO3的物质的量为0.4 ml×3=1.2 ml,故B正确;b点到c点,发生反应的离子方程式为IO3-+6H++5I- 3H2O+3I2,故C错误;根据反应IO3-+3HSO3- I-+3SO42-+3H+,3 ml NaHSO3消耗KIO3的物质的量为1 ml,生成碘离子的物质的量为1 ml,设生成的碘单质的物质的量为
x ml,则根据反应IO3-+6H++5I- 3H2O+3I2,消耗的KIO3的物质的量为x3 ml,消耗碘离子的物质的量为5x3 ml,剩余的碘离子的物质的量为(1-5x3)ml,当溶液中
n(I-)∶n(I2)=5∶2时,即(1-5x3)∶x=5∶2,x=0.24,根据原子守恒,加入碘酸钾的物质的量=1 ml+0.24 ml×13=1.08 ml,故D正确。
5.答案 (1)Mg2+、H+ I-、S2- Fe2+、S
(2)② (3)KMnO4 FeCl3
解析 (1)根据元素化合价可知:物质所含元素处于最低价态的只有还原性,处于最高价态的只有氧化性,处于中间价态的既有氧化性又有还原性,只有氧化性的是Mg2+、H+,只有还原性的是I-、S2-,既有氧化性又有还原性的是Fe2+、S。
(2)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应时,生成物中该元素的价态应介于两种反应物元素价态之间。氮元素的-3价与+2价之间不可能出现+3价,所以②式不能实现。
(3)氧化还原反应规律:同一反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。由反应①知氧化性:FeCl3>I2,还原性:I->Fe2+;由反应②知氧化性:Cl2>FeCl3,还原性:Fe2+>Cl-;由反应③知氧化性:KMnO4>Cl2,还原性:Cl->Mn2+。由此推知氧化性由强到弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,还原性由强到弱顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+。所以为了氧化I-而Cl-不被氧化,除了Cl2还能选FeCl3做氧化剂。
6.答案 (1)分液漏斗 MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)溶液颜色变为蓝色 (4)④ (5)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
解析 (1)装置Ⅰ中仪器c的名称是分液漏斗;实验室以二氧化锰和浓盐酸制备氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)装置Ⅱ中盛有饱和食盐水,浓盐酸具有挥发性,则制取的氯气中混有氯化氢,用饱和食盐水可以除去杂质氯化氢。(3)氯气具有氧化性,能够与碘化钾反应生成碘单质,碘遇淀粉变蓝,所以装置Ⅳ中通入氯气后,溶液变蓝。(4)干燥的氯气不具有漂白性,Ⅱ和Ⅲ之间可加干燥装置,除去氯气中的水蒸气,根据氯气的化学性质可知,应选浓硫酸做干燥剂,本题正确答案是④。(5)装置Ⅴ盛放的是氢氧化钠溶液,目的是防止尾气污染空气,反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。
7.答案 (1)Cl2+H2O HCl+HClO 先变红后褪色 (2)C
(3)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
(4)吸收氯气 NaOH溶液 (5)0.2
解析 (1)氯气与水反应的化学方程式为Cl2+H2O HCl+HClO;实验结束后,B中溶液显酸性,且含有HClO分子,HClO具有漂白性,所以蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(2)装置C可验证氯气不具有漂白性,先通过湿润有色布条,有色布条褪色,然后通过浓硫酸干燥,除去氯气中的水蒸气,再通入干燥的有色布条,有色布条不褪色,说明氯气不具有漂白性。(3)氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,化学方程式为:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;漂白粉有效成分为Ca(ClO)2。
氯气有毒,不能直接排放到空气中,氯气能与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水。(5)A中反应为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O,标准状况下
13.44 L氯气的物质的量为0.6 ml,根据化学方程式可知消耗KClO3的物质的量为0.2 ml。
8.B 设R2O4x-中R元素化合价为+n价,反应中MnO4-是氧化剂,Mn元素从+7价降为+2价,R元素从+n价升高为+4价,则根据得失电子守恒可得:(7-2)×2=(4-n)×2×5,解得n=3,则有(+3)×2+(-2)×4=-x,即x=2。
9.A NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1加入烧瓶中,水浴加热,同时滴入少量H2SO4溶液,发生氧化还原反应,Cl元素的化合价降低,S元素的化合价升高,Na2SO3做还原剂,S元素的化合价由+4价升高为+6价,设X中Cl元素的化合价为x,由得失电子守恒可知,2×(5-x)=1×(6-4),解得x=+4,故A项正确。
10.B Cl2生成ClO-与ClO3-是被氧化的过程,化合价分别由0价升高为+1价和+5价,ClO-与ClO3-的个数之比为11∶1,则可设ClO-为11 ml,ClO3-为1 ml,被氧化的Cl共为12 ml;失去电子的总物质的量为11 ml×(1-0)+1 ml×(5-0)=16 ml;Cl2生成KCl是被还原的过程,化合价由0价降低为-1价,根据得失电子守恒,得到电子的物质的量也应为16 ml,故被还原的Cl的物质的量为16 ml,所以被还原的氯原子和被氧化的氯原子的物质的量之比为16 ml∶12 ml=4∶3。
11.CD 实验②中FeCl2是还原剂,失电子被氧化生成氯化铁,只证明了Fe2+具有还原性,故A错误。3个实验涉及的3个反应中均有元素的化合价变化,则均属于氧化还原反应,故B错误。实验①生成的氯气能与碘化钾发生置换反应生成单质碘,所以实验①生成的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,故C正确。实验①中高锰酸钾是氧化剂、浓盐酸是还原剂,氧化性:MnO4->Cl2;实验②中氯化亚铁是还原剂、氯气是氧化剂,氧化性:Cl2>Fe3+;实验③中碘离子是还原剂、铁离子是氧化剂,氧化性:Fe3+>I2,则氧化性:MnO4->Cl2>Fe3+>I2,故D正确。
12.答案 (1)Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)SO2+Br2+2H2O SO42-+2Br-+4H+
(3)①SO2+Ba2++H2O2 BaSO4↓+2H+ ②打开弹簧夹,通入N2,待排净装置内空气后,关闭弹簧夹 ③CCl4(或苯或饱和NaHSO3溶液)
(4)H2O2>Br2>SO2
解析 (1)在A中浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应,该反应的化学方程式是Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)溴单质具有氧化性,在水中能将二氧化硫氧化为SO42-,反应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O 2Br-+SO42-+4H+。(3)①因为氧化性:H2O2>SO2,H2O2能将SO2氧化为SO42-,Ba2+与SO42-结合生成BaSO4白色沉淀,离子方程式为SO2+Ba2++H2O2 BaSO4↓+2H+;②由于装置中含有空气,空气中的氧气也能氧化SO2,所以在滴加浓硫酸之前应增加一步操作,该操作是打开弹簧夹,通入N2,待排净装置内空气后,关闭弹簧夹;③进入C中的SO2中可能会混有Br2,所以还应该在B和C之间增加洗气瓶D来除去Br2,D中盛放的试剂可以是CCl4或苯或饱和NaHSO3溶液。(4)同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,所以通过题述全部实验,得出结论:H2O2、SO2、Br2氧化性由强到弱的顺序是H2O2>Br2>SO2。
实验操作
实验现象
ⅰ.打开A中分液漏斗活塞,滴加浓硫酸
A中有气泡产生,B中红棕色溶液褪色,C中有白色沉淀产生
ⅱ.取C中沉淀加入盐酸
C中白色沉淀不溶解
ⅲ.打开B中分液漏斗活塞,逐滴滴加H2O2溶液
开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色
1.D
2.A
3.D
4.B
5.A
7.A
8.D
11.C
12.B
13.B
14.B
15.C
16.A
17.C
1.B
2.D
3.CD
4.C
8.B
9.A
10.B
11.CD
题组一 氧化性、还原性强弱的判断
1.(2021北京第四十三中学高一上阶段性考试)已知如下三个反应:
①C+CO2 2CO;②C+H2O(g) CO+H2;③CO+H2O(g) CO2+H2。
由此可判断,C、CO、H2的还原性由强到弱的顺序是( )
A.CO>C>H2B.CO>H2>C
C.C>H2>COD.C>CO>H2
2.(2021山东济宁曲阜一中高一上月考)根据下列反应判断有关物质还原性由强到弱的顺序是( )
①H2SO3+I2+H2O 2HI+H2SO4
②2FeCl3+2HI 2FeCl2+2HCl+I2
③3FeCl2+4HNO3 2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3
A.H2SO3>I->Fe2+>NO
B.I->Fe2+>H2SO3>NO
C.Fe2+>I->H2SO3>NO
D.NO>Fe2+>H2SO3>I-
3.(2020河南洛阳第一高级中学高一上月考)在一定条件下,溶液中下列反应均可发生:①3S2O82-+2Cr3++7H2O Cr2O72-+6SO42-+14H+;②Cr2O72-+14H++6Cl- 2Cr3++3Cl2↑+7H2O;③Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+;④Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+。下列有关物质的氧化性比较,正确的是( )
A.Cr2O72->S2O82->Cl2>Sn4+>Fe3+
B.S2O82->Cr2O72->Fe3+>Cl2>Sn4+
C.S2O82->Fe3+>Sn4+>Cr2O72->Cl2
D.S2O82->Cr2O72->Cl2>Fe3+>Sn4+
4.(2020山东滨州五校高一上期中)常温下,发生下列几个反应:
①16H++10Z-+2XO4- 2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2 2A3++2B-
③2B-+Z2 B2+2Z-
根据上述反应提供的信息,判断下列结论不正确的是( )
A.氧化性:XO4->B2>A3+
B.X2+只有氧化性
C.溶液中可发生:Z2+2A2+ 2A3++2Z-
D.还原性:Z-
A.3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3
B.Cl2+FeI2 FeCl2+I2
C.C2O3+6HCl 2CCl2+Cl2↑+3H2O
D.2Fe3++2I- 2Fe2++I2
6.某反应中反应物与生成物有:AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物质X。
(1)已知KBrO3在反应中得到电子,则该反应的还原剂是 。
(2)已知2 ml KBrO3在反应中得到10 ml电子生成X,则X的化学式为 。
(3)根据上述反应可推知 (填字母)。
a.氧化性:H3AsO4>KBrO3
b.氧化性:KBrO3>H3AsO4
c.还原性:X>AsH3
d.还原性:AsH3>X
(4)将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的化学计量数填入下列方框中,并标出电子转移的方向和数目。
+
题组二 氯气的实验室制法
7.关于实验室制Cl2,下列说法正确的是( )
A.可用KMnO4和浓盐酸反应制取
B.用碱石灰干燥Cl2
C.用排水法收集Cl2
D.用饱和石灰水吸收尾气
8.已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。若用如图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并检验它与金属反应的性质。每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是( )
A.①和②处B.②处
C.②和③处D.②③④处
9.(2021山东新泰一中高一上月考)在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备并收集干燥、纯净的氯气。进行此实验,所用仪器如图:
(1)正确的连接顺序是(填各接口处的字母) 接 , 接 , 接 , 接 。
(2发生装置中发生反应的化学方程式为 。
(3)在装置中:
①饱和食盐水起的作用是 。
②浓硫酸起的作用是 。
(4)写出烧杯中发生反应的化学方程式: 。
10.某化学兴趣小组拟用浓盐酸与二氧化锰反应制取并收集两瓶干燥纯净的氯气。为防止换集气瓶时生成的氯气污染空气,设计了如下装置:
(1)写出装置Ⅰ烧瓶中发生反应的化学方程式: 。
(2)装置Ⅱ中盛放的试剂是饱和氯化钠溶液,其作用是 ;装置Ⅲ的作用是干燥氯气,应盛放 (填试剂名称)。
(3)实验开始后,先 a(填“关闭”或“打开”,下同), b;当集满一瓶氯气时,为减少换集气瓶时氯气的外逸,再 a, b,换好集气瓶后,继续收集氯气。
(4)兴趣小组的某些同学准备在装置Ⅵ的烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气,你认为其中不恰当的是 (填序号)。
①氢氧化钠溶液 ②浓硫酸 ③水
(5)工业上将氯气通入石灰乳中制取漂白粉,化学方程式为 ,漂白粉的有效成分是 (填化学式)。
题组三 金属的冶炼
11.下列金属最适合用热还原法冶炼的是( )
A.NaB.AlC.FeD.Ag
12.金属矿物通常色彩缤纷、形状各异。下列冶炼金属的方法属于热还原法的是( )
A.2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
B.WO3+3H2 W+3H2O
C.Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
D.2Ag2O 4Ag+O2↑
题组四 氧化还原反应的简单计算
13.在反应H2S+H2SO4S↓+SO2↑+2H2O中,若有32 g硫生成,则转移电子的物质的量为( )
A.6 mlB.2 ml
C.3 mlD.4 ml
14.已知100 mL浓度为0.1 ml·L-1的H2C2O4溶液恰好与20 mL浓度为0.2 ml·L-1的KRO4溶液完全反应,H2C2O4生成CO2,则R元素在产物中的化合价是( )
A.+1B.+2C.+3D.+4
15.(2021安徽池州一中高一上月考)下列说法正确的是( )
A.MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶4
B.2H2S+SO2 3S+2H2O中,氧化产物和还原产物的质量之比为1∶1
C.Cl2+NaOH NaCl+NaClO+H2O中,发生氧化反应和发生还原反应的氯元素的质量之比为1∶1
D.3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫元素的质量之比为1∶1
16.(2021山东济宁邹城一中高一上月考)S2Cl2易与水反应:2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓。下列说法正确的是( )
A.S2Cl2既是氧化剂又是还原剂
B.氧化产物与还原产物物质的量之比为3∶1
C.每生成1 ml SO2转移4 ml电子
D.H2O做还原剂
17.(2021北京人大附中高一上检测)用下列方法均可以制得氧气:①2KClO3 2KCl+3O2↑,②2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,③2HgO 2Hg+
O2↑,④2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑。若要制得相同质量的氧气,则上述四种方法在反应过程中转移的电子数之比为( )
A.3∶2∶1∶4B.1∶1∶1∶1
C.2∶1∶2∶2D.1∶2∶1∶1
能力提升练
题组一 氧化性、还原性强弱的比较及应用
(2021安徽池州一中高一上月考,)已知:①2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++
5Cl2↑+8H2O,②2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-,③Cl2+2Br- Br2+2Cl-。根据上述反应,判断下列结论错误的是( )
A.溶液中可发生反应:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
B.Cl2在反应①③中均为氧化剂
C.氧化性由强到弱的顺序为MnO4->Cl2>Br2>Fe3+
D.反应①中,Mn2+是还原产物
2.(2021广东汕头金山中学高一上月考,)已知反应①②分别是从海藻灰和智利硝石中提取碘的主要反应:
①2NaI+MnO2+3H2SO4 2NaHSO4+MnSO4+2H2O+I2
②2NaIO3+5NaHSO3 2Na2SO4+3NaHSO4+H2O+I2
下列说法正确的是( )
A.两个反应中NaHSO4均为氧化产物
B.I2在反应①中是还原产物,在反应②中是氧化产物
C.氧化性:MnO2>SO42->IO3->I2
D.反应①②中生成等量的I2时转移电子数之比为1∶5
3.(双选)()将SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下两个化学反应:
①SO2+2Fe3++2H2O SO42-+2Fe2++4H+
②Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
下列有关说法错误的是( )
A.氧化性Cr2O72->Fe3+>SO2
B.K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4
C.每有1 ml K2Cr2O7参加反应,转移电子的数目为3NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D.若6.72 L SO2(标准状况)参加反应,则最终消耗0.2 ml K2Cr2O7
4.(2020黑龙江大庆实验中学高一上月考,)已知:还原性HSO3->I-,氧化性IO3->I2。在含3 ml NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液。加入KIO3和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.O~b间反应的离子方程式为3HSO3-+IO3- 3SO42-+I-+3H+
B.a点时消耗NaHSO3的物质的量为1.2 ml
C.b点到c点,KIO3与NaHSO3反应生成I2
D.当溶液中I-与I2的物质的量之比为5∶2,加入的KIO3为1.08 ml
5.(2021天津耀华中学高一上月考,)按要求填空:
(1)在S2-、Fe2+、Mg2+、I-、H+、S中,只有氧化性的是 ,只有还原性的是 ,既有氧化性又有还原性的是 。
(2)某同学写出以下三个化学方程式(未配平):
①NO+HNO3 N2O3+H2O
②NH3+NO HNO2+H2O
③N2O4+H2O HNO3+HNO2
其中你认为一定不可能实现的是 (填序号)。
(3)下列三个氧化还原反应涉及的物质中,氧化性最强的是 (填化学式)。
①2FeCl3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2
②2FeCl2+Cl2 2FeCl3
③2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若溶液中Cl-与I-共存,为了氧化I-而Cl-不被氧化,除了Cl2还能选用上述反应中的 (填化学式)做氧化剂。
题组二 氯气实验室制法的实验探究
6.()某校化学兴趣小组为研究Cl2的性质,设计如图所示装置进行实验。装置Ⅲ中夹持装置已略去,其中a为干燥的品红试纸,b为湿润的品红试纸。
(1)装置Ⅰ中仪器c的名称是 ;实验室以二氧化锰和浓盐酸制备氯气的离子方程式为 。
(2)装置Ⅱ的作用是 。
(3)实验过程中装置Ⅳ中的实验现象为 。
(4)实验结束后,该组同学在装置Ⅲ中观察到b的红色褪去,但是并未观察到“a无明显变化”这一预期现象。为了达到这一实验目的,你认为还需在上图装置Ⅱ与Ⅲ之间添加下图中的 装置(填序号)。
(5)装置Ⅴ的目的是防止尾气污染空气,写出装置Ⅴ中发生反应的离子方程式: 。
7.(2021山东六校高一上阶段性联考,)某校化学兴趣小组为研究氯气的性质并模拟工业制备漂白粉,设计了下列装置进行实验。已知:装置A中反应为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O。
(1)写出B装置中反应的化学方程式: 。实验结束后,立即取B中溶液滴在蓝色石蕊试纸上,可观察到的现象是 。
(2)装置C可验证氯气是否具有漂白性,则C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处依次放入的物质正确的是 (填字母)。
①干燥的有色布条 ②湿润的有色布条 ③浓硫酸 ④碱石灰
A.①④②B.①③②
C.②③①D.②④①
(3)待E中物质完全反应后,经过一系列加工处理得到漂白粉样品。E中发生反应的化学方程式为 ,漂白粉有效成分为 (填化学式)。
(4)F装置的作用是 ,盛放的试剂是 。
(5)装置A中反应生成标准状况下氯气的体积为13.44 L,则需消耗KClO3的物质的量为 ml。
题组三 氧化还原反应的计算
8.(2021天津耀华中学高一上月考,)R2O4x-在酸性溶液中与MnO4-反应,反应产物为RO2、Mn2+、H2O。已知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶5,则x为 ( )
A.1B.2C.3D.4
9.(2020河北衡水中学高三期中,)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1加入烧瓶中,水浴加热,同时滴入H2SO4溶液,产生橙黄色的气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应。则X为 ( )
A.ClO2B.Cl2OC.Cl2D.Cl2O3
10.(2021广东汕头金山中学高一上月考,)某温度下将Cl2通入KOH溶液里,反应后得到KCl、KClO、KClO3的混合溶液,其中ClO-与ClO3-的个数之比为11∶1,则Cl2与KOH反应时,被还原的氯原子和被氧化的氯原子的个数之比为( )
A.1∶3B.4∶3C.2∶1D.3∶1
题组四 物质氧化性、还原性强弱的实验探究
11.(双选)()已知:①向KMnO4晶体滴加浓盐酸,产生黄绿色气体;②向FeCl2溶液中通入少量实验①产生的气体,溶液变为黄色;③取实验②的黄色溶液滴在淀粉-KI试纸上,试纸变蓝色。下列判断正确的是( )
A.实验②证明Fe2+既有氧化性又有还原性
B.上述实验中,共发生2个氧化还原反应
C.实验①生成的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝
D.上述实验证明氧化性:MnO4->Cl2>Fe3+>I2
12.()为探究H2O2、SO2、Br2的氧化性强弱,某小组同学设计如下实验(夹持及尾气处理装置已略去,气密性已检验)。
已知:①溴水易挥发,且Br2可溶于苯或CCl4;②SO2具有漂白性,可使品红溶液褪色。
(1)A中发生反应的化学方程式是 。
(2)B中红棕色溶液褪色反应的离子方程式是 。
(3)①甲同学通过C中产生白色沉淀,得出结论,氧化性:H2O2>SO2。C中产生白色沉淀的离子方程式是 。
②乙同学认为不能得出此结论,认为在滴加浓硫酸之前应增加一步操作,该操作是 。
③丙同学认为还应该在B和C之间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是 。
④按乙同学和丙同学改进后的方案进行实验,C中产生白色沉淀,得出结论:氧化性H2O2>SO2。
(4)通过上述全部实验,得出结论:H2O2、SO2、Br2氧化性由强到弱的顺序是 。
答案全解全析
第3课时 氧化还原反应的应用
基础过关练
1.D ①C+CO2 2CO中,C做还原剂,CO既是氧化产物又是还原产物;②C+H2O(g) CO+H2中,C做还原剂,H2为还原产物;③CO+H2O(g) CO2+H2中,CO做还原剂,H2为还原产物;根据同一反应中还原剂的还原性大于还原产物可知,还原性:C>CO>H2。
2.A ①H2SO3+I2+H2O 2HI+H2SO4中,I元素的化合价降低,S元素的化合价升高,则H2SO3为还原剂,HI为还原产物,还原性H2SO3>I-;②2FeCl3+2HI 2FeCl2+2HCl+I2中,Fe元素的化合价降低,I元素的化合价升高,则HI为还原剂,FeCl2为还原产物,还原性I->Fe2+;③3FeCl2+4HNO3 2FeCl3+NO↑+2H2O+Fe(NO3)3中,N元素的化合价降低,Fe元素的化合价升高,则FeCl2为还原剂,NO为还原产物,还原性Fe2+>NO;综上,还原性由强到弱的顺序为H2SO3>I->Fe2+>NO。
3.D 在同一氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性。根据反应3S2O82-+2Cr3++7H2O Cr2O72-+6SO42-+14H+可知,氧化性S2O82->Cr2O72-;根据反应Cr2O72-+14H++6Cl- 2Cr3++3Cl2↑+7H2O可知,氧化性Cr2O72->Cl2;根据反应Cl2+2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+可知,氧化性Cl2>Fe3+;根据反应Sn2++2Fe3+ 2Fe2++Sn4+可知,氧化性Fe3+>Sn4+;综上,氧化性由强到弱的顺序是S2O82->Cr2O72->Cl2>Fe3+>Sn4+。
4.B 反应①中XO4-为氧化剂,Z2为氧化产物,氧化性为XO4->Z2,反应②中B2为氧化剂,A3+为氧化产物,氧化性为B2>A3+,反应③中Z2为氧化剂,B2为氧化产物,氧化性为Z2>B2,所以氧化性:XO4->Z2>B2>A3+,故A正确;X2+既能被氧化成XO4-,又能被还原成0价,所以X2+既有还原性又有氧化性,故B错误;由于氧化性Z2>A3+,则溶液中可发生反应Z2+2A2+ 2A3++2Z-,故C正确;反应②中A2+为还原剂,B-为还原产物,还原性为A2+>B-,③中还原性为B->Z-,则还原性:A2+>B->Z-,故D正确。
5.A 根据反应3Cl2+6FeI2 2FeCl3+4FeI3,得出氧化性是Cl2>FeCl3,还原性是Fe2+>I-,但题给已知氧化性是FeCl3>I2,还原性是碘离子强于亚铁离子,碘离子会先被氯气氧化,不可能发生此反应,故A符合题意;因为氧化性FeCl3>I2,所以氯气先氧化碘离子,再氧化亚铁离子,反应可能发生,故B不符合题意;根据反应C2O3+6HCl 2CCl2+Cl2↑+3H2O,得出氧化性是C2O3>Cl2,和题给已知条件相符,反应可能发生,故C不符合题意;因为氧化性FeCl3>I2,所以2Fe3++2I- 2Fe2++I2能发生,故D不符合题意。
6.答案 (1)AsH3 (2)Br2 (3)bd (4)
解析 (1)KBrO3在反应中得到电子,则溴元素的化合价降低,给出的物质中AsH3具有还原性,砷元素的化合价在反应中升高,故AsH3为还原剂。(2)设X中溴元素化合价为x,由元素化合价的变化可知2×(5-x)=10,解得x=0,则X为Br2;配平该反应为5AsH3+4H2SO4+8KBrO3 4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O。(3)在反应5AsH3+4H2SO4+8KBrO3 4K2SO4+5H3AsO4+4Br2+4H2O中,由KBrO3 Br2,Br的化合价由+5价降低到0价,KBrO3做氧化剂,氧化性:KBrO3>H3AsO4,由AsH3 H3AsO4,As的化合价由-3价升高到+5价,AsH3做还原剂,所以还原性:AsH3>Br2。(4)KBrO3在反应中得到电子,AsH3失去电子,则电子转移的方向和数目为 。
7.A KMnO4、MnO2都具有氧化性,都能与浓盐酸反应制取Cl2,A正确。Cl2不能用碱石灰干燥,也不能用排水法收集,B、C错误。Ca(OH)2微溶于水,饱和石灰水中溶有的Ca(OH)2太少,吸收尾气不彻底,D错误。
8.D 实验设计的目的是制备纯净、干燥的Cl2,并检验它的性质。②中的NaOH溶液能与Cl2反应而使Cl2被吸收,导致无法进行后续实验;干燥Cl2时导气管应长进短出,③错误;④试管封闭,容易引发危险,还缺少加热装置(缺酒精灯)。
9.答案 (1)E C D A B H G F
(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(3)①除去Cl2中的HCl气体 ②除去Cl2中混有的水蒸气
(4)Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O
解析 (1)制备出的氯气中含有氯化氢和水蒸气,分别用饱和食盐水、浓硫酸来除去,采用向上排空气法收集,最后进行尾气处理,所以正确的连接顺序是E接C,D接A,B接H,G接F。
(2)发生装置中发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)①饱和食盐水起的作用是除去Cl2中的HCl气体;②浓硫酸起的作用是除去Cl2中的水蒸气。
(4)烧杯中发生反应的化学方程式:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O。
10.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)除去Cl2中混有的HCl 浓硫酸 (3)关闭 打开 打开 关闭
(4)②③ (5)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
解析 (1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应是实验室制取Cl2的常用方法,其化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制取的氯气中混有水蒸气和HCl气体,因Cl2难溶于饱和氯化钠溶液,HCl易溶于水,所以饱和氯化钠溶液的作用是除去氯气中混有的HCl气体;浓硫酸可吸收水蒸气,而且不和Cl2反应,所以装置Ⅲ应盛放浓硫酸。
(3)为了防止氯气外逸,在更换集气瓶时必须关闭弹簧夹b,关闭b后气压会增大,打开a,就是让气球暂时贮存部分氯气以平衡气压。所以实验开始后,先关闭弹簧夹a,打开弹簧夹b;当集满一瓶氯气时,再打开弹簧夹a,关闭弹簧夹b,换好集气瓶后,继续收集氯气。
(4)浓硫酸不能吸收Cl2;Cl2在水中的溶解度不大,而且溶解的Cl2只有部分与水反应,所以水不能用于Cl2的尾气处理。
(5)漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2和CaCl2,制取漂白粉的化学方程式为2Ca(OH)2+2Cl2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Ca(ClO)2具有强氧化性和漂白性,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2。
11.C 金属活动性顺序中Al及位于Al之前的金属采用电解法冶炼,位于Al之后Hg之前的金属采用热还原法冶炼;Hg、Ag采用热分解法冶炼,Pt、Au采用富集法来获取,C正确。
12.B 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等一般用电解熔融的氯化物(Al用电解熔融的Al2O3)的方法制得;较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得,常用的还原剂有C、CO、H2等;Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得;Pt、Au用物理分离的方法得到。钠性质活泼,需用电解法制取,A不符合题意;钨性质较不活泼,可用热还原法制取,B符合题意;Fe+CuSO4 Cu+FeSO4为湿法炼铜的反应原理,不属于热还原法,C不符合题意;银性质不活泼,可用热分解法制取,D不符合题意。
13.B n(S)=mM=32 g32 g/ml=1 ml,在反应H2S+H2SO4 S↓+SO2↑+2H2O中,H2S→S,H2SO4→SO2,S的化合价变化数值都为2,所以生成1 ml S,转移电子的物质的量为2 ml,B正确。
14.B 由H2C2O4生成CO2,可知碳元素的化合价由+3价升高为+4价,则R元素的化合价降低,设R元素在产物中的化合价为x,由得失电子守恒可知0.1 L×0.1 ml·L-1×2×(4-3)=0.02 L×0.2 ml·L-1×(7-x),解得x=+2,故选B。
15.C 反应MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O中,4 ml HCl中只有2 ml HCl表现还原性,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2,A错误;2H2S+SO2 3S+2H2O中,氧化产物和还原产物的质量之比为2∶1,B错误;3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O中,被氧化和被还原的硫元素的质量之比为1∶2,D错误。
16.A 2S2Cl2+2H2O 4HCl+SO2↑+3S↓中,部分S元素的化合价由+1价升高为+4价,部分S元素的化合价由+1价降低为0价,只有S元素的化合价发生变化,则S2Cl2既是氧化剂又是还原剂,故A正确;氧化产物为SO2,还原产物为S,由反应可知二者的物质的量之比为1∶3,故B错误;S元素的化合价由+1价升高为+4价,则每生成1 ml SO2转移3 ml电子,故C错误;H2O中H、O元素的化合价均不变,H2O不是还原剂,故D错误。
17.C 由反应可知,生成氧气时:①、③、④反应中氧元素的化合价均由-2价升高为0价,且氧气为唯一氧化产物,所以生成1 ml O2转移4 ml电子;②反应中生成1 ml O2转移2 ml电子;制得相同质量的氧气,反应中电子转移数目之比为4∶2∶4∶4,即2∶1∶2∶2。
能力提升练
1.B 反应②中Br2是氧化剂,Fe3+是氧化产物,故氧化性Br2>Fe3+,反应③中Cl2是氧化剂,Br2是氧化产物,故氧化性Cl2>Br2,即氧化性Cl2>Br2>Fe3+,则反应2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-能发生,A正确;在反应①中Cl2是氧化产物,在反应③中Cl2为氧化剂,B错误;氧化性强弱顺序为MnO4->Cl2>Br2>Fe3+,C正确;在反应①中,MnO4-为氧化剂,发生还原反应,Mn2+为还原产物,D正确。
2.D 在反应①中硫元素化合价未发生变化,在反应②中硫元素被氧化,故A错误;碘元素在反应①中被氧化,在反应②中被还原,故B错误;根据反应②可知,氧化性IO3->SO42-,故C错误;反应①中生成1 ml碘转移2 ml电子,反应②中生成1 ml碘转移10 ml电子,所以反应①②中生成等量的I2时转移电子数之比为1∶5,故D正确。
3.CD 由反应①可知,铁元素的化合价降低,Fe3+为氧化剂,则氧化性为Fe3+>SO2,由反应②可知,铬元素的化合价降低,Cr2O72-为氧化剂,则氧化性为Cr2O72->Fe3+,故A正确;因为氧化性Cr2O72->SO2,所以K2Cr2O7能将Na2SO3氧化成Na2SO4,故B正确;每有1 ml K2Cr2O7参加反应,转移电子为1 ml×2×(6-3)=6 ml,即转移电子的数目为6NA(用NA表示阿伏加德罗常数的值),故C错误;6.72 L SO2(标准状况)参加反应,n(SO2)=6.72 L22.4 L/ml=0.3 ml,由题述两个反应可知,存在关系式3SO2~Cr2O72-,则最终消耗0.1 ml K2Cr2O7,故D错误。
4.C 由题图可知,O~b没有碘生成,则发生反应的离子方程式为3HSO3-+IO3- 3SO42-+I-+3H+,故A正确;a点碘酸钾的物质的量是0.4 ml,由反应可知碘酸钾和亚硫酸氢钠的物质的量之比为1∶3,消耗NaHSO3的物质的量为0.4 ml×3=1.2 ml,故B正确;b点到c点,发生反应的离子方程式为IO3-+6H++5I- 3H2O+3I2,故C错误;根据反应IO3-+3HSO3- I-+3SO42-+3H+,3 ml NaHSO3消耗KIO3的物质的量为1 ml,生成碘离子的物质的量为1 ml,设生成的碘单质的物质的量为
x ml,则根据反应IO3-+6H++5I- 3H2O+3I2,消耗的KIO3的物质的量为x3 ml,消耗碘离子的物质的量为5x3 ml,剩余的碘离子的物质的量为(1-5x3)ml,当溶液中
n(I-)∶n(I2)=5∶2时,即(1-5x3)∶x=5∶2,x=0.24,根据原子守恒,加入碘酸钾的物质的量=1 ml+0.24 ml×13=1.08 ml,故D正确。
5.答案 (1)Mg2+、H+ I-、S2- Fe2+、S
(2)② (3)KMnO4 FeCl3
解析 (1)根据元素化合价可知:物质所含元素处于最低价态的只有还原性,处于最高价态的只有氧化性,处于中间价态的既有氧化性又有还原性,只有氧化性的是Mg2+、H+,只有还原性的是I-、S2-,既有氧化性又有还原性的是Fe2+、S。
(2)若含有同种元素不同价态的两种物质发生氧化还原反应时,生成物中该元素的价态应介于两种反应物元素价态之间。氮元素的-3价与+2价之间不可能出现+3价,所以②式不能实现。
(3)氧化还原反应规律:同一反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。由反应①知氧化性:FeCl3>I2,还原性:I->Fe2+;由反应②知氧化性:Cl2>FeCl3,还原性:Fe2+>Cl-;由反应③知氧化性:KMnO4>Cl2,还原性:Cl->Mn2+。由此推知氧化性由强到弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2,还原性由强到弱顺序为I->Fe2+>Cl->Mn2+。所以为了氧化I-而Cl-不被氧化,除了Cl2还能选FeCl3做氧化剂。
6.答案 (1)分液漏斗 MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)溶液颜色变为蓝色 (4)④ (5)Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
解析 (1)装置Ⅰ中仪器c的名称是分液漏斗;实验室以二氧化锰和浓盐酸制备氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(2)装置Ⅱ中盛有饱和食盐水,浓盐酸具有挥发性,则制取的氯气中混有氯化氢,用饱和食盐水可以除去杂质氯化氢。(3)氯气具有氧化性,能够与碘化钾反应生成碘单质,碘遇淀粉变蓝,所以装置Ⅳ中通入氯气后,溶液变蓝。(4)干燥的氯气不具有漂白性,Ⅱ和Ⅲ之间可加干燥装置,除去氯气中的水蒸气,根据氯气的化学性质可知,应选浓硫酸做干燥剂,本题正确答案是④。(5)装置Ⅴ盛放的是氢氧化钠溶液,目的是防止尾气污染空气,反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。
7.答案 (1)Cl2+H2O HCl+HClO 先变红后褪色 (2)C
(3)2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O Ca(ClO)2
(4)吸收氯气 NaOH溶液 (5)0.2
解析 (1)氯气与水反应的化学方程式为Cl2+H2O HCl+HClO;实验结束后,B中溶液显酸性,且含有HClO分子,HClO具有漂白性,所以蓝色石蕊试纸先变红后褪色。(2)装置C可验证氯气不具有漂白性,先通过湿润有色布条,有色布条褪色,然后通过浓硫酸干燥,除去氯气中的水蒸气,再通入干燥的有色布条,有色布条不褪色,说明氯气不具有漂白性。(3)氯气与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水,化学方程式为:2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;漂白粉有效成分为Ca(ClO)2。
氯气有毒,不能直接排放到空气中,氯气能与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水。(5)A中反应为KClO3+6HCl(浓) KCl+3Cl2↑+3H2O,标准状况下
13.44 L氯气的物质的量为0.6 ml,根据化学方程式可知消耗KClO3的物质的量为0.2 ml。
8.B 设R2O4x-中R元素化合价为+n价,反应中MnO4-是氧化剂,Mn元素从+7价降为+2价,R元素从+n价升高为+4价,则根据得失电子守恒可得:(7-2)×2=(4-n)×2×5,解得n=3,则有(+3)×2+(-2)×4=-x,即x=2。
9.A NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1加入烧瓶中,水浴加热,同时滴入少量H2SO4溶液,发生氧化还原反应,Cl元素的化合价降低,S元素的化合价升高,Na2SO3做还原剂,S元素的化合价由+4价升高为+6价,设X中Cl元素的化合价为x,由得失电子守恒可知,2×(5-x)=1×(6-4),解得x=+4,故A项正确。
10.B Cl2生成ClO-与ClO3-是被氧化的过程,化合价分别由0价升高为+1价和+5价,ClO-与ClO3-的个数之比为11∶1,则可设ClO-为11 ml,ClO3-为1 ml,被氧化的Cl共为12 ml;失去电子的总物质的量为11 ml×(1-0)+1 ml×(5-0)=16 ml;Cl2生成KCl是被还原的过程,化合价由0价降低为-1价,根据得失电子守恒,得到电子的物质的量也应为16 ml,故被还原的Cl的物质的量为16 ml,所以被还原的氯原子和被氧化的氯原子的物质的量之比为16 ml∶12 ml=4∶3。
11.CD 实验②中FeCl2是还原剂,失电子被氧化生成氯化铁,只证明了Fe2+具有还原性,故A错误。3个实验涉及的3个反应中均有元素的化合价变化,则均属于氧化还原反应,故B错误。实验①生成的氯气能与碘化钾发生置换反应生成单质碘,所以实验①生成的气体能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,故C正确。实验①中高锰酸钾是氧化剂、浓盐酸是还原剂,氧化性:MnO4->Cl2;实验②中氯化亚铁是还原剂、氯气是氧化剂,氧化性:Cl2>Fe3+;实验③中碘离子是还原剂、铁离子是氧化剂,氧化性:Fe3+>I2,则氧化性:MnO4->Cl2>Fe3+>I2,故D正确。
12.答案 (1)Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)SO2+Br2+2H2O SO42-+2Br-+4H+
(3)①SO2+Ba2++H2O2 BaSO4↓+2H+ ②打开弹簧夹,通入N2,待排净装置内空气后,关闭弹簧夹 ③CCl4(或苯或饱和NaHSO3溶液)
(4)H2O2>Br2>SO2
解析 (1)在A中浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应,该反应的化学方程式是Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)溴单质具有氧化性,在水中能将二氧化硫氧化为SO42-,反应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O 2Br-+SO42-+4H+。(3)①因为氧化性:H2O2>SO2,H2O2能将SO2氧化为SO42-,Ba2+与SO42-结合生成BaSO4白色沉淀,离子方程式为SO2+Ba2++H2O2 BaSO4↓+2H+;②由于装置中含有空气,空气中的氧气也能氧化SO2,所以在滴加浓硫酸之前应增加一步操作,该操作是打开弹簧夹,通入N2,待排净装置内空气后,关闭弹簧夹;③进入C中的SO2中可能会混有Br2,所以还应该在B和C之间增加洗气瓶D来除去Br2,D中盛放的试剂可以是CCl4或苯或饱和NaHSO3溶液。(4)同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,所以通过题述全部实验,得出结论:H2O2、SO2、Br2氧化性由强到弱的顺序是H2O2>Br2>SO2。
实验操作
实验现象
ⅰ.打开A中分液漏斗活塞,滴加浓硫酸
A中有气泡产生,B中红棕色溶液褪色,C中有白色沉淀产生
ⅱ.取C中沉淀加入盐酸
C中白色沉淀不溶解
ⅲ.打开B中分液漏斗活塞,逐滴滴加H2O2溶液
开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色
1.D
2.A
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4.B
5.A
7.A
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9.A
10.B
11.CD
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