高考化学一轮复习第2章物质及其变化第4讲氧化还原反应的基本概念和规律集训含解析

第4讲 氧化还原反应的基本概念和规律

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．(2021·河北省选择考模考)化学与生活密切相关。下列叙述不涉及氧化还原反应的是(　　)

A．牙膏中添加氟化物用于预防龋齿

B．绿化造林助力实现碳中和目标

C．氯化铁用于蚀刻金属眼镜架

D．可降解包装材料的完全降解有利于减少白色污染

解析：选A。A.牙齿表面含有Ca5(PO4)3OH，使用含氟牙膏，会发生反应：Ca5(PO4)3OH(s)＋F－(aq)Ca5(PO4)3F(s)＋OH－(aq)，使Ca5(PO4)3OH转化为更难溶的氟磷酸钙Ca5(PO4)3F，最终在牙齿表面形成难溶性的Ca5(PO4)3F，因此可预防龋齿，在转化过程中所有元素化合价均没有发生变化，因此不涉及氧化还原反应，A符合题意；B.绿化造林，通过绿色植物的光合作用将CO2转化为有机物，同时释放氧气，反应过程中元素化合价发生了变化，因此涉及氧化还原反应，B不符合题意；C.氯化铁具有强氧化性，能够与金属眼镜架中的一些金属如Cu发生氧化还原反应，产生FeCl2、CuCl2，C不符合题意；D.可降解包装材料完全降解一般变为CO2、H2O等，在该转化过程中元素化合价发生变化，有电子转移，因此涉及氧化还原反应，D不符合题意。

2．(2021·潍坊高三模拟)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示转化关系。下列说法错误的是(　　)

A．反应①利用了H2Te的还原性

B．反应②中H2O做氧化剂

C．反应③利用了H2O2的氧化性

D．H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应

解析：选D。反应①中H2Te被O2氧化生成Te，利用了H2Te的还原性，故A正确；反应②中Te与H2O反应生成H2TeO3，Te元素化合价升高，做还原剂，则H2O为氧化剂，应有H2生成，故B正确；反应③中H2TeO3→H6TeO6，Te元素化合价升高，发生氧化反应，则H2O2做氧化剂，体现氧化性，故C正确；H2Te2O5转化为H2Te4O9时不存在元素化合价的变化，未发生氧化还原反应，故D错误。

3．(2021·河北省选择考模考)乙醚是常用的有机试剂，久置容易产生过氧化物，带来安全隐患。以下不可用来定性检出过氧化物的试剂是(　　)

A．K3[Fe(CN)6]溶液

B．弱酸性淀粉KI溶液

C．Na2Cr2O7和稀H2SO4溶液

D．(NH4)2Fe(SO4)2的稀H2SO4溶液和KSCN溶液

解析：选A。A.过氧化物与K3[Fe(CN)6]溶液不能发生反应，因此不能用于检验过氧化物的存在，A符合题意；B.弱酸性淀粉KI溶液与过氧化物反应产生I2，淀粉溶液遇I2变为蓝色，可以检验过氧化物的存在，B不符合题意；C.Na2Cr2O7的稀H2SO4溶液具有强氧化性，可将过氧化物氧化，而Na2Cr2O7被还原为Cr3＋，使溶液变为绿色，可以检验过氧化物的存在，C不符合题意；D.过氧化物具有强氧化性，可将 (NH4)2Fe(SO4)2电离产生的Fe2＋氧化为Fe3＋，与KSCN溶液混合，溶液显红色，可以检验过氧化物的存在，D不符合题意。

4．(2021·本溪高三模拟)水是一种重要的资源，它同时在化学反应中担任着重要的角色，既可作为反应物又可作为生成物，如图中和水相连的物质都能和水发生反应，则下列有关说法正确的是(　　)

A．上述反应中属于氧化还原反应的有①②④⑥⑦⑧

B．①和⑦中都有氧气生成，且生成1 mol O2转移的电子数相同

C．①④⑧中，水都既不做氧化剂也不做还原剂

D．⑦中水做氧化剂，②中水做还原剂

解析：选C。H2O与Na2O、SO3、Mg3N2的反应均属于非氧化还原反应，其余反应均属于氧化还原反应，A错误；①中 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，生成1 mol O2转移2 mol e－，⑦中2F2＋2H2O===4HF＋O2，生成1 mol O2转移4 mol e－，B错误；①④⑧中，水都既不做氧化剂也不做还原剂，C正确；⑦中水做还原剂，②中水做氧化剂，D错误。

5．(2021·枣庄高三质检)公元8世纪，Jabir ibn Hayyan在干馏硝石的过程中首次发现并制得硝酸(4KNO32K2O＋4NO↑＋3O2↑)，同时他也是王水的发现者。下列说法不正确的是(　　)

A．实验室可用KNO3与浓硫酸反应制备少量的HNO3，利用了强酸制弱酸的原理

B．干馏产生的混合气体理论上可被水完全吸收生成硝酸

C．王水溶解金发生的反应中做氧化剂的是硝酸

D．硝石可用来制作黑火药

解析：选A。用KNO3与浓硫酸反应制HNO3，利用的原理是难挥发性酸制易挥发性酸，A不正确；干馏产生的混合气体满足反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3中的组成关系，B正确；王水溶解金发生的反应为Au＋HNO3＋4HCl===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O，HNO3中的N元素由＋5价降低为＋2价，所以硝酸是氧化剂，C正确；黑火药的成分为KNO3、S、C，硝石是黑火药的成分之一，D正确。

6．NaClO2可用作造纸的漂白剂，它由H2O2＋2ClO2＋2NaOH===2NaClO2＋2H2O＋O2制得，下列说法正确的是(　　)

A．H2O2是氧化剂，H2O2中的氧元素被还原

B．每生成1 mol O2转移电子的物质的量为4 mol

C．ClO2中的氯元素被氧化

D．ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂

解析：选D。根据化学方程式可知，H2O2中氧元素的化合价从－1价升高到0价，失去电子被氧化，H2O2是还原剂，A不正确；H2O2中氧元素的化合价从－1价升高到0价，失去1个电子，因此每生成1 mol O2转移电子的物质的量为2 mol，B不正确；ClO2中的氯元素化合价从＋4价降低到＋3价，得到1个电子被还原，C不正确；ClO2是氧化剂，H2O2是还原剂，D正确。

7．(2021·延安高三模拟)氯元素的化合价与其形成的常见物质种类的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．b只有还原性

B．c没有漂白性，d具有漂白性

C．一定条件下e和f均属于较强氧化剂

D．g的化学式为HClO4

解析：选A。b为HCl，其中＋1价的H化合价能降低，具有氧化性，A项错误；c为Cl2，没有漂白性，d为HClO，具有漂白性，B项正确；e为ClO2，f含ClO，一定条件下二者均属于较强氧化剂，C项正确；g的化学式为HClO4，D项正确。

8．(2021·株洲高三质检)向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量，观察到有沉淀(CuI)生成，且溶液变为棕色。再向反应后的混合物中不断通入SO2气体，溶液逐渐变成无色。下列有关分析中正确的是(　　)

A．上述实验条件下，物质的氧化性：Cu2＋＞SO2＞I2

B．在SO2与I2反应中得到的还原产物为H2SO4

C．通入SO2后溶液逐渐变成无色，体现了SO2的漂白性

D．滴加KI溶液时，每转移2 mol e－会生成2 mol CuI沉淀

解析：选D。由题干信息可知，向CuSO4溶液中加入KI溶液时发生反应：，当转移2 mol e－时，生成2 mol CuI沉淀，故D项正确；向反应后的混合物中再通入SO2气体，又发生反应：I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI②，该反应中SO2做还原剂，体现了SO2的还原性，得到的还原产物是HI，故B、C项错误；根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知，反应①中氧化性：Cu2＋＞I2，反应②中I2将SO2氧化，说明氧化性：I2＞SO2，故A项错误。

二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

9．(2021·威海高三模拟)我国科研人员发现，在钙钛矿活性层中引入稀土Eu3＋/Eu2＋离子对，通过循环反应可消除零价铅和零价碘缺陷，大幅提高钙钛矿电池的使用寿命，其原理如图。下列说法正确的是(　　)

A．Eu3＋/Eu2＋离子对在反应过程中不断损耗，需定时补充

B．消除零价碘的过程中，Eu3＋/Eu2＋离子对发生还原反应

C．消除零价铅的反应为2Eu3＋＋Pb0===2Eu2＋＋Pb2＋

D．整个过程实质上将电子从I0转移给Pb0

解析：选C。根据原理图可知，循环过程发生反应Pb0＋2Eu3＋===Pb2＋＋2Eu2＋，I0＋Eu2＋===Eu3＋＋I－，Eu3＋/Eu2＋离子对在反应过程中循环使用，从而消除零价铅和零价碘缺陷，大幅提高钙钛矿电池的使用寿命，据此分析解答。根据上述分析可知，Eu3＋/Eu2＋离子对在反应过程中循环使用，不会损耗，A选项错误；消除零价碘的过程中，发生反应I0＋Eu2＋===Eu3＋＋I－，反应中Eu2＋失去电子发生氧化反应生成Eu3＋，B选项错误；由上述分析可知，消除零价铅的反应为2Eu3＋＋Pb0===2Eu2＋＋Pb2＋，C选项正确；整个过程中，Pb0失去电子，I0得到电子，即电子从Pb0转移给I0，D选项错误。

10．(2021·枣庄高三联考)现代工艺冶金过程中会产生导致水污染的CN－，在碱性条件下，双氧水可将其转化为碳酸盐和一种无毒气体。关于该转化反应，下列说法不正确的是(　　)

A．氰化物有毒，CN－易与人体内的Fe2＋、Fe3＋络合

B．处理1 mol CN－，消耗2.5 mol H2O2

C．反应中每转移10 mol电子生成22.4 L无毒气体

D．用双氧水处理后的废水可直接排放

解析：选CD。人体内含有Fe3＋、Fe2＋，易与CN－络合形成络合物，A项正确；在碱性条件下，CN－被H2O2氧化，生成CO和N2，反应的离子方程式为2CN－＋5H2O2＋2OH－===2CO＋N2↑＋6H2O，根据离子方程式可知，处理1 mol CN－，消耗2.5 mol H2O2，B项正确；气体所处状况未知，不能准确得出气体体积，C项错误；用双氧水处理后的废水有较强的碱性，需用酸中和后方可排放，D项错误。

11．常温下，在溶液中可发生以下反应：

①16H＋＋10Z－＋2XO===2X2＋＋5Z2＋8H2O　　

②2A2＋＋B2===2A3＋＋2B－

③2B－＋Z2===B2＋2Z－

由此判断下列说法不正确的是(　　)

A．反应2A2＋＋Z2===2A3＋＋2Z－可以发生

B．Z元素在反应①中被氧化，在反应③中被还原

C．氧化性强弱顺序为XO< Z2 <B2 <A3＋

D．还原性强弱顺序为X2＋<Z－<B－<A2＋

解析：选C。氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，则反应①中氧化性：XO>Z2，反应②中氧化性：B2>A3＋，反应③中氧化性：Z2>B2。综上所述，氧化性强弱顺序为XO>Z2>B2>A3＋，则还原性顺序为X2＋<Z－<B－<A2＋，C错误，D正确；还原性：Z－<A2＋，故反应2A2＋＋Z2===2A3＋＋2Z－可以发生，A正确；Z元素在反应①中的化合价升高，被氧化，在反应③中的化合价降低，被还原，B正确。

12．(2021·张家口高三一模)四氟肼(N2F4)可做高能燃料的氧化剂，可用Fe3＋与二氟胺(HNF2)反应制得，发生的反应是HNF2＋Fe3＋―→N2F4↑＋Fe2＋＋H＋(未配平)，下列说法正确的是(　　)

A．被氧化的元素是F

B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1

C．N2F4的氧化性强于Fe3＋的氧化性

D．若生成2.24 L(标准状况)N2F4，转移电子的物质的量是0.2 mol

解析：选BD。根据得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平离子方程式：2HNF2＋2Fe3＋===N2F4↑＋2Fe2＋＋2H＋，其中铁元素的化合价从＋3价降低到＋2价，发生还原反应，做氧化剂，氮元素的化合价从＋1价升高到＋2价，发生氧化反应，做还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1。A.由上述分析可知，被氧化的元素是N，A错误；B.由上述分析可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，B正确；C.由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可推知，N2F4的氧化性弱于Fe3＋的氧化性，C错误；D.2.24 L(标准状况)N2F4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量是0.1 mol×2×(2－1)＝0.2 mol，D正确。

三、非选择题

13．HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物，试回答下列问题：

(1)人体正常的血红蛋白含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐(如NaNO2)，则导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋而中毒，服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是________(填字母)。

A．亚硝酸盐被还原

B．维生素C是还原剂

C．维生素C将Fe3＋还原为Fe2＋

D．亚硝酸盐是还原剂

(2)某同学把新制的氯水加入NaNO2溶液中，观察到氯水褪色，同时生成NaNO3和HCl，请写出反应的离子方程式：________________________________________________________________________。

(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4，若将反应所得的酸性溶液中的Fe2＋转化为Fe3＋，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是________(填字母)。

A．Cl2 B．Fe 

C．H2O2 D．HNO3

解析：(1)服用维生素C可以解毒，说明在维生素C作用下Fe3＋又转化为Fe2＋，Fe元素化合价降低，被还原，则维生素C具有还原性，做还原剂，而亚硝酸盐会导致Fe2＋转化为Fe3＋，说明亚硝酸盐具有氧化性，在反应中亚硝酸盐为氧化剂。

(3)Cl2、HNO3都能氧化亚铁离子，但能引入新的杂质；铁不能氧化亚铁离子；H2O2的还原产物是水，不引入杂质，所以最佳试剂是H2O2。

答案：(1)D　(2)NO＋Cl2＋H2O===NO＋2H＋＋2Cl－　(3)C

14．黄铁矿(主要成分为FeS2)的有效利用对环境具有重要意义。

(1)在酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如图1所示。

①图1转化过程的总反应中，FeS2做________(填“催化剂”“氧化剂”或“还原剂”，下同)。该转化过程中NO的作用是________。

②写出图1中Fe3＋与FeS2反应的离子方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋的过程中，控制起始时Fe2＋的浓度、溶液体积和通入O2的速率不变，改变其他条件时，Fe2＋被氧化的转化率随时间的变化如图2所示。

①加入NaNO2发生反应：2H＋＋3NO===NO＋2NO↑＋H2O。该反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为________mol。

②加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O。解释图2中该条件下能进一步提高单位时间内Fe2＋转化率的原因：__________________________________________。

解析：(1)①转化过程中FeS2中S元素被氧化为SO，FeS2是还原剂；反应前后NO没有变化，所以NO是催化剂。②Fe3＋与FeS2反应的离子方程式是14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋。

(2)①根据离子方程式可知，反应中若有6 mol NaNO2完全反应，转移电子的物质的量为4 mol。②NO是该反应的催化剂，加入NaNO2、KI发生反应：4H＋＋2NO＋2I－===2NO↑＋I2＋2H2O，等量NaNO2反应时，该反应生成的NO更多，加快了反应速率。

答案：(1)①还原剂　催化剂　②14Fe3＋＋FeS2＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋

(2)①4　②等量NaNO2反应时，加入KI生成的催化剂NO更多，加快了反应速率

15．某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2＋和Cl－还原性强弱比较实验，实验过程如下：

Ⅰ.先向B中的FeCl2溶液(约10 mL)中通入Cl2，当B中溶液变黄时，停止通气。

Ⅱ.打开活塞k，使约2 mL的溶液流入试管A中，检验取出溶液中的离子。

Ⅲ.接着再向B中通入一定量的SO2气体。

Ⅳ.更新试管A，重复过程Ⅱ，检验取出溶液中的离子。

(1)棉花中浸润的溶液为________，目的是________________________________________。

(2)实验室制备氯气的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)过程Ⅲ中一定发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

过程Ⅳ中检验取出溶液中是否含有硫酸根离子的操作是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)该小组对SO2、Fe2＋和Cl－还原性强弱比较期望达到的结论是________________。

(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，下表是他们的检测结果，他们的检测结果一定能够证明SO2、Fe2＋和Cl－还原性强弱关系的是________________。

解析：(1)向B中的FeCl2溶液中通入氯气和二氧化硫，氯气和二氧化硫不可能完全反应，为防止多余的氯气和二氧化硫污染空气，需要将其除去，所以棉花中浸润的溶液为NaOH溶液。(2)实验室制备氯气用的是二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下反应，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(3)先向B中的FeCl2溶液中通入Cl2，B中的亚铁离子被氯气氧化为铁离子，再向B中通入一定量的SO2气体，铁离子被二氧化硫还原为Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋；检验硫酸根离子，先要用稀盐酸酸化排除碳酸根离子和亚硫酸根离子的干扰，再加入BaCl2溶液，如果出现白色沉淀，说明有SO，反之无SO。(4)SO2、Fe2＋和Cl－的还原性强弱顺序为SO2>Fe2＋>Cl－。(5)过程Ⅱ是为了检验Fe2＋被氯气氧化后的产物，过程Ⅳ是为了检验二氧化硫被Fe3＋氧化后的产物。甲：过程Ⅱ中检出离子有Fe3＋无Fe2＋，说明氯气过量，过程Ⅳ中检出离子有SO，不能说明二氧化硫就是被铁离子氧化的，也可能是被氯气氧化的，甲错误；乙：过程Ⅱ中检出离子既有Fe3＋又有Fe2＋，说明亚铁离子未被氧化完全，氯气量不足，过程Ⅳ中检出离子有SO，一定是二氧化硫被铁离子氧化得到的，乙正确；丙：过程Ⅱ检出离子有Fe3＋无Fe2＋，而过程Ⅳ中检出离子有Fe2＋，说明二氧化硫把铁离子还原为亚铁离子，丙正确。

答案：(1)NaOH溶液　防止尾气污染环境

(2)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

(3)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋

取溶液少许于试管中，先加入足量稀盐酸酸化，再滴加少量BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，证明有SO，反之无SO

(4)SO2＞Fe2＋＞Cl－　(5)乙、丙