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第14讲 氧化还原反应的应用-高一化学同步精品讲义（鲁科必修第一册 ）
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第14讲 氧化还原反应的应用
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课程标准
课标解读
1．能从元素价态角度，依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
2．依据氧化还原反应原理，掌握氯气的实验室制法。
3．能有意识运用所学的知识或寻求有关证据参与社会性议题的讨论。
1．认识氯气的实验室制法。
2．通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习，激发学习化学的兴趣。
3．能书写简单的氧化还原反应方程式并能进行配平。
4．能说明氧化还原反应在自然资源利用、环境保护等方面的应用。
5．通过了解氧化还原反应在生产、生活中造成的危害，培养辩证的分析、理解事物的能力。
知识精讲
知识点01 氧化还原反应在研究物质性质中的应用
1．过氧化氢的性质预测
元素
化合价
化合价变化趋势
性质
氢
+1价
降低
氧化性
氧
－1价
升高
还原性
－1价
降低
氧化性
2．实验方案
（1）证明H2O2具有还原性，需加入氧化剂，如酸性KMnO4溶液。
（2）证明H2O2具有氧化性，需加入还原剂，如KI溶液。
3．实验结论
（1）H2O2被氧化为O2，表现还原性。
（2）H2O2可氧化KI生成I2，H2O2表现氧化性。
【即学即练1】由过氧化氢分子中氧元素的化合价可知，H2O2具有（ ）。
A．氧化性 B．还原性
C．酸性 D．氧化性和还原性
【解析】选D。H2O2中氧元素为－1价，既可以升高到0价，又可以降低到－2价，故在氧化还原反应中既有氧化性又有还原性。
知识点02 氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用
1．利用氧化还原反应实现物质的转化
（1）金属冶炼
①碳单质还原氧化铜：CuO+CCu+CO↑。
②一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
③镁还原四氯化钛：TiCl4+2MgTi+2MgCl2。
④氢气还原三氧化钨：WO3+3H2W+3H2O。
（2）氯气的实验室制取
①装置
②制备原理：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O
③收集方法：向上排空气法
（3）其他应用：金属材料的防腐蚀、食品的加工与保鲜、环境污染的防治等。
2．获得能量
（1）可燃物作还原剂，选择合适氧化剂发生氧化还原反应获得热量；
（2）通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
【即学即练2】金属冶炼中不会涉及的反应类型是（ ）。
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．分解反应 D．复分解反应
【解析】选D。金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程，发生的反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应，所以不会涉及复分解反应。
【即学即练3】在实验室中由浓盐酸和二氧化锰制备氯气时，生成的气体一般让其通过两个洗气瓶，第一个洗气瓶中应该有（ ）。
A．饱和食盐水 B．浓硫酸 C．碳酸氢钠 D．浓盐酸
【解析】选A。首先要除去混有的HCl，因此先通过饱和食盐水，然后再通过浓硫酸干燥氯气。
【即学即练4】下列四个化学反应中，理论上不能获得电能的是（ ）。
A．2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
B．2H2+O22H2O
C．Zn+CuSO4Cu+ZnSO4
D．Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
【解析】选D。D项中的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池从而获得电能。
能力拓展
考法01 金属的冶炼
【典例1】（2021~2022学年广东云浮市高一下期末）铜广泛应用于电气、轻工、机械制造、国防工业等。回答下列问题：
（1）用黄铜矿冶铜原理如图所示。
①CuFeS2中Fe的化合价为________。
②反应Ⅲ的化学方程式为___________________________________。
（2）铜锈中有无害的Cu2（OH）2CO3和有害的“粉状锈”［Cu2（OH）3Cl］。
①Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl均属于_______（填“正”、“酸式”或“碱式”）盐；CuCl在湿的空气中生成Cu2（OH）3Cl的反应中，CuCl作_______。（填“氧化剂”或“还原剂”）
②上述流程图中涉及的物质中属于酸性氧化物的是_______，属于碱性氧化物的是_______。
【解析】（1）①CuFeS2中Cu为+2价，S为－2价，Fe为+2价，②反应Ⅲ中反应为Cu2O和Cu2S，二者在高温条件下反应生成铜单质，根据元素价态变化规律和元素守恒可知应还有SO2生成，所以化学方程式为2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，（2）Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl都可以电离出氢氧根，所以为碱式盐；CuCl转化为Cu（OH）Cl铜元素的化合价升高，所以作还原剂；SO2属于酸性氧化物，FeO属于碱性氧化物。
【答案】（1）+2价；2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑；（2）碱式；还原剂；SO2；FeO。
【知识拓展】金属的冶炼
1．实质：金属阳离子得电子被还原为金属单质：Mn++ne－＝M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
3．主要方法
（1）电解法
①电解熔融的氯化钠：2NaCl2Na+Cl2↑
②电解熔融的氯化镁：MgCl2Mg+Cl2↑
③电解熔融的氧化铝：2Al2O34Al+3O2↑
（2）热还原法
①工业上炼铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②工业上炼钨：WO3+3H2W+3H2O
③铝热法炼铬：Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3
④工业上炼铜：2CuO+C2Cu+CO2↑
⑤工业上炼钛：4Na+TiCl44NaCl+Ti
（3）热分解法
①工业上炼汞：2HgO2Hg+O2↑
②工业上炼银：2Ag2O4Ag+O2↑
（4）湿法炼铜：Fe+CuSO4FeSO4+Cu
考法02 实验室制备氯气
【典例2】（2021·福州高一上期中检测）三氯化硼（BCl3）是一种重要的化工原料，可用于制取乙硼烷（B2H6），也可作有机合成的催化剂。某兴趣小组拟选用下列装置制备BCl3（已知：BCl3的沸点为12.5℃，熔点为－107.3℃；2B+6HCl2BCl3↑+3H2↑）：
请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的离子方程式为______________________________。
（2）按气流方向连接各装置的接口，顺序为____________________→h。
（3）装置E的两个作用是________________、________________，实验中若不用装置C，可能产生的危险是________________________。
（4）BCl3遇水产生大量的白雾同时生成硼酸（H3BO3），其反应的化学方程式为________________。
【解析】（1）根据装置A的药品和反应条件可知该装置是实验室制备氯气的装置，其中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）该实验目的是制备BCl3，依据的原理是3Cl2+2B2BCl3，所以装置连接的顺序应该为气体发生装置→除杂装置→反应装置→收集装置→尾气处理装置的顺序，又实验室制备氯气中夹杂有氯化氢和水，且应先除去HCl再除去水，按气流方向连接各装置的接口，顺序为a→e→d→j→k→b→c→f→g；（3）装置E是一个盛有碱石灰的干燥管，其作用一方面是吸收未反应的多余氯气，另一个方面也防止空气中的水蒸气进入U形管，实验中若不用装置C，则夹杂在氯气中的氯化氢也会进入盛有硼粉的玻璃管发生反应2B+6HCl2BCl3+3H2↑，可能产生的危险是氢气和氯气混合气体受热易爆炸；（4）BCl3遇水产生大量的白雾是挥发出的盐酸小液滴，同时生成硼酸，发生的方程式为BCl3+3H2O3HCl+H3BO3。
【答案】（1）MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）a→e→d→j→k→b→c→f→g
（3）防止空气中的水进入U形管；吸收多余的氯气；氢气与氯气混合受热易爆炸
（4）BCl3+3H2O3HCl+H3BO3
【知识拓展】氯气的实验室制备实验
1．发生装置：
（1）反应原理
①试剂：浓盐酸和二氧化锰。
②反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O。
（2）装置类型：固体+液体气体
（3）主要仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。
2．净化装置：
先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图（a）所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图（b）、图（c）和图（d）所示的试剂和装置。
3．收集装置：
（1）Cl2密度大于空气，可用向上排空气法收集，如图（e）。
（2）Cl2能溶于水，1体积水溶解2体积Cl2，用排饱和食盐水法收集，如图（f）。
排饱和食盐水法收集的Cl2较纯，但不干燥。向上排空气法可收集到干燥的Cl2，但不纯。
4．吸收装置：
因氯气有毒，在制备和使用氯气时，为了防止对环境污染，需要尾气处理。在实验室中通常用NaOH溶液吸收多余的氯气。
【特别提醒】实验室制取氯气的其他方法
实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3等强氧化剂代替MnO2，利用“固体+液体→气体（不需要加热）”装置制备：16HCl（浓）+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，6HCl（浓）+KClO3KCl+3Cl2↑+3H2O。
考法03 氧化还原反应方程式的配平
【典例3】将NO3－+Zn+OH－+H2O→NH3+Zn（OH）42－配平后，离子方程式中H2O的化学计量数是（ ）。
A．2 B．4 C．6 D．8
【解析】选C。在NO3－+Zn+OH－+H2O→NH3+Zn（OH）42－中，Zn元素的化合价由0升高到+2价，N元素的化合价由+5降低到－3价，由电子守恒可知，Zn的化学计量数为4，NO3－的化学计量数为1，则NO3－+4Zn+OH－+H2O→NH3+4Zn（OH）42－，由电荷守恒，则NO3－+4Zn+7OH－+H2O→NH3+4Zn（OH）42－，再由H原子守恒可知，NO3－+4Zn+7OH－+6H2ONH3+4Zn（OH）42－，即离子方程式中H2O的化学计量数为6。
【知识拓展】氧化还原反应方程式的配平
1．配平原则：
2．配平步骤：
3．配平氧化还原反应的基本技能：
（1）全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。
（2）自变从右边配：自身氧化还原反应（包括分解、歧化）一般从右边着手配平。
（3）缺项配平法：先将得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加H+，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一边加水，然后进行两边电荷数配平。
（4）当方程式中有多个缺项时，应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
4．缺项的氧化还原反应方程式的配平方法及原则：
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱。
（1）方法：先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。
（2）补项原则
①酸性条件下：缺H（氢）或多O（氧）补H+，少O（氧）补H2O（水）
②碱性条件下：缺H（氢）或多O（氧）补H2O（水），少O（氧）补OH－
考法04 氧化还原反应的计算
【典例4】（江淮十校2022届高三第二次联考）用25mL0.1mol/L亚硫酸钠溶液还原含2×10－3mol XO42－的溶液，过量的亚硫酸钠用0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液氧化（其中高锰酸钾被还原为Mn2+），共消耗高锰酸钾2mL，则元素X在还原产物中的化合价是（ ）。
A．+2 B．+3 C．+4 D．+5
【解析】选C。Na2SO3~Na2SO4~2e－，KMnO4~Mn2+~5e－，XO42－~~（6－x）e－，依据氧化还原得失电子守恒可知：25×10－3L×0.1mol/L×2＝2×10－3mol×（6－x）+2×10－3L×0.1mol/L×5，解得x＝4。
【知识拓展】电子守恒解题模型及应用
1．解题模型
（1）找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物、氧化产物
（2）找准一个原子或离子的得失电子数（注意化学式中该粒子的个数）
（3）根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
2．注意事项
（1）化合价没有发生变化的元素不列入计算关系式中
（2）根据电子守恒所求的化合价为元素的平均化合价
3．应用
（1）计算“两剂”、“两产物”间的物质的量之比
（2）计算转移电子与各物质间的量的关系
（3）计算产物的化合价或化学式
（4）配平化学方程式或离子方程式
分层提分
题组A 基础过关练
1．（2021年7月·新疆学业水平考试真题）高炉炼铁的主要反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该方法在治金工业上称为（ ）。
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
【解析】选B。以C、CO、H2等高温还原剂为原料冶炼金属单质的方法称为“热还原法”。
2．（2022年1月江苏合格考模拟三）据报道，里约奥运会游泳池因误多加H2O2导致水体变绿，发生反应H2O2+Cl22HCl+O2。该反应的氧化剂是（ ）。
A．H2O2 B．Cl2 C．HCl D．O2
【解析】选B。根据反应中化合价的变化可得Cl2作氧化剂，发生还原反应，故B正确。
3．（2021~2022学年浙江省杭州地区重点中学高一上期中）如图是实验室制备氯气的发生装置，其中装置名称不正确的是（ ）。
A．长颈漏斗 B．铁架台
C．圆底烧瓶 D．酒精灯
【解析】选A。长颈漏斗无塞子和玻璃旋塞，图中为分液漏斗，故A错误；图中铁架台可固定仪器，故B正确；图中圆底烧瓶中盛放二氧化锰，故C正确；图中酒精灯可加热，故D正确。
4．（2022·宁波高一检测）下列转化过程中必需加入还原剂的是（ ）。
A．N2→NH3 B．Fe2+→Fe3+
C．Na2CO3→CO2 D．H2O2→H2O
【解析】选A。N元素化合价降低，被还原，需要加入还原剂才能实现，故A正确；Fe元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂，故B错误；该转化过程中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，故C错误；H2O2分解即可生成H2O，不需要加入还原剂，故D错误。
5．锡是大名鼎鼎的“五金”－－金、银、铜、铁、锡之一。早在远古时代，人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中，便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。
工业上冶炼锡的第一步反应原理为2SnO2+3C2Sn+aM↑+CO2↑，则下列说法中错误的是（ ）。
A．反应中SnO2被还原
B．每生成1个CO2，转移8个电子
C．反应后元素化合价升高的物质有两种
D．a的值为3
【解析】选D。工业上冶炼锡的第一步反应原理为2SnO2+3C2Sn+aM↑+CO2↑，则根据原子守恒可知M是CO，a＝2。反应中Sn元素化合价从+4价降低到0价，得到4个电子，SnO2被还原，A正确；每生成1个CO2，消耗2个SnO2，转移8个电子，B正确；碳元素化合价升高，被氧化为CO和CO2，则反应后元素化合价升高的物质有两种，C正确；a的值为2，D错误。
6．（2022·南京高一期中检测）下列关于Cl2的制备、净化、收集及尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（ ）。
A．用装置甲制备Cl2
B．用装置乙除去Cl2中的HCl
C．用装置丙收集Cl2
D．用装置丁吸收尾气
【解析】选D。实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，二氧化锰和浓盐酸反应需要加热，甲装置没有加热装置，A错误；Cl2和HCl均与饱和碳酸氢钠溶液反应，不能除杂，氯气中混有的HCl气体可以用饱和食盐水除去，B错误；氯气的密度比空气大，收集时应采用向上排空气法，图中为向下排空气法，C错误；氯气有毒，不能直接排放，氯气能与氢氧化钠反应，图中装置可吸收尾气，D正确。
7．（2021~2022学年浙江省嘉兴市高一上期末）新型陶瓷AlN可通过反应：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO合成。下列正确的是（ ）。
A．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂
B．AlN中氮元素的化合价为+3
C．上述反应中，每生成1mol AlN需转移3mol电子
D．AlN的摩尔质量为41g
【解析】选C。反应Al2O3+N2+3C2AlN+3CO中，氮元素化合价从0价降低到－3价，N2是氧化剂，C元素的化合价由0升高为+2价，C是还原剂，Al2O3不是氧化剂，也不是还原剂，故A错误；AlN中氮元素的化合价为－3，故B错误；上述反应中，每生成1molAlN需转移3mol电子，故C正确；AlN的摩尔质量为41g/mol，故D错误。
8．（2021·湖南娄底高一检测）氧化还原反应原理在生产生活和科学研究中应用广泛。
（1）下列表述中没有氧化还原反应发生的是________。
A．滴水成冰 B．蜡炬成灰 C．百炼成钢
（2）NH3和Cl2反应的方程式为：NH3+Cl2→N2+HCl
①该反应中被氧化的元素是____（填元素名称），氧化剂是____（填化学式）。
②配平该方程式：NH3+Cl2→N2+HCl
（3）“地康法”制氯气的反应原理图示如下：
①反应I的化学方程式为____________________。
②若要制得标准状况下氯气11.2L，则整个反应中转移电子的物质的量为____。
【解析】（1）滴水成冰，没有生成新物质，属于物理变化，故a选；蜡炬燃烧生成二氧化碳和水，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，故b不选；百炼成钢，碳与氧气反应生成二氧化碳，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，故c不选；（2）①NH3和Cl2反应中氮元素化合价由－3升高为0，氯元素化合价由0降低为－1，该反应中被氧化的元素是氮元素，氧化剂是Cl2；②氮元素化合价由－3升高为0，氯元素化合价由0降低为－1，根据得失电子守恒配平方程式是2NH3+3Cl2＝N2+6HCl；（3）①根据反应原理图，反应I是HCl、CuO反应生成CuCl2和H2O，反应方程式是2HCl+CuO＝CuCl2+H2O；②标准状况下11.2L氯气的物质的量是0.5mol，反应I是非氧化还原反应，反应II是氧化还原反应，根据2CuCl2+O2＝2CuO+2Cl2，氯元素化合价由－1升高为0，所以生成0.5mol氯气转移1mol电子。
【答案】（1）a（2）①氮；Cl2②2、3、1、6
（3）①2HCl+CuO＝CuCl2+H2O②1mol
9．煤炭中以FeS2（FeS2中的硫元素为－1价）形式存在的硫，在有水和空气及在脱硫微生物存在下发生生物氧化还原反应，有关反应的离子方程式依次为：
①2FeS2+7O2+2H2O4H++2Fe2++____________；
②4Fe2++O2+4H+4Fe3++____________；
③FeS2+2Fe3+3Fe2++2S；
④2S+3O2+2H2O4H++2SO42－。
回答下列问题：
（1）根据质量守恒定律和电荷守恒定律，将上述①②离子方程式补充完整。
（2）反应③的还原剂是__________________。
（3）观察上述反应，FeS2最终转化为____________从煤炭中分离出来
【解析】（1）根据电荷守恒定律，反应①左边没有电荷，右边已有8个正电荷，还缺8个负电荷，结合质量守恒定律，反应物中还含有4个S和16个O，其个数比为1∶4，所以缺少4个SO42－。（2）根据电荷守恒定律，反应②左边有12个正电荷，右边已有12个正电荷，所以缺少一种电中性物质，结合质量守恒定律，反应物中还含有4个H和2个O，其个数比为2∶1，所以缺少2个H2O。（3）从上述四个反应可以看出，硫元素的变化过程为：FeS2→SO42－，FeS2→S→SO42－，所以硫元素最终变成SO42－；铁元素的变化过程为：FeS2→Fe2+→Fe3+→Fe2+，所以铁元素最终变成Fe2+。
【答案】（1）①4SO42－ ②2H2O（漏掉或写错系数每处扣1分）（2）FeS2
（3）Fe2+和SO42－或FeSO4和H2SO4
题组B 能力提升练
1．（2021年1月•广东合格考真题）湿润的土壤中，氮元素的转化过程如下所示，下列说法正确的是（ ）。
A．NO3－作还原剂 B．NO3－被氧化
C．NH4+作氧化剂 D．NH4+被氧化
【解析】选D。在氮元素的转化过程中Fe2+和Fe3+循环使用，为反应的催化剂和中间产物，反应物是NO3－和NH4+，生成物NO2是NO2－，反应为NO3－+NH4+→NO2+NO2－，反应中NO3－被还原成NO2，NH4+被氧化成NO2－，所以NO3－作氧化剂被还原，NH4+作还原剂被氧化，D选项正确。
2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭）。下列说法不正确的是（ ）。
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的反应方程式为：ZnCO3+2CZn+3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
【解析】选A。由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C，故B正确；碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式：ZnCO3+2CZn+3CO↑，故C正确；依据方程式可知ZnCO3+2CZn+3CO↑，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法，故D正确。
3．（2021~2022学年浙江省9+1高中联盟高一上期中）用如图装置探究氯气的性质，图中三支试管口均放置沾有NaOH溶液的棉花。下列说法不正确的是（ ）。
A．试管口放置含有NaOH溶液的棉花，主要是防止氯气逸出污染空气
B．①中淀粉KI试纸变蓝，③中的溶液变为棕黄色，均可说明氯气有氧化性
C．②中产生白色沉淀，不能说明氯气与水反应有Cl－生成
D．④中紫色石蕊溶液先变红后褪色，说明氯气具有漂白性
【解析】选D。氯气有毒，应该用NaOH溶液吸收，所以试管口放置含有NaOH溶液的棉花，主要是防止氯气逸出污染空气，故A正确；氯气将KI氧化生成I2，碘单质遇到淀粉变蓝色，氯气氧化氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，溶液变为棕黄色，则①中淀粉KI试纸变蓝，③中的溶液变为棕黄色，均可说明氯气有氧化性，故B正确；浓盐酸有挥发性，会伴随氯气一起进入硝酸银溶液中，故无法说明氯气与水反应生成Cl－，故C正确；氯气和水反应生成强酸盐酸和漂白作用的次氯酸，氯气通入紫色石蕊试液先变红后褪色，则说明次氯酸具有漂白性，氯气不具有漂白性，故D错误。
4．（2022·衢州高一检测）Na2SO3和NaClO3在酸性环境下按物质的量之比1∶2恰好完全反应，生成Na2SO4、H2O和X，则X为（ ）。
A．Cl2 B．ClO2 C．Cl2O D．Cl2O5
【解析】选B。NaClO3中氯元素的化合价为+5价，反应中NaClO3为氧化剂，则Na2SO3为还原剂，则Na2SO3被氧化生成+6价S，生成Na2SO4，令Cl元素在还原产物中的化合价为a，则：2×（5－a）＝1×（6－4），解得a＝4，故X的化学式为ClO2，故B正确。
5．（2021~2022学年河北省廊坊市高一上期末）工业上常用NaHSO3处理含Cr2O72－的废液，反应的离子方程式为：5H++Cr2O72－+3HSO3－→2Cr3++3SO42－+4H2O。下列判断错误的是（ ）。
A．氧化产物是SO42－
B．氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶3
C．Cr2O72－表现了氧化性
D．还原1molCr2O72－，电子转移3mol
【解析】选D。5H++Cr2O72－+3HSO3－→2Cr3++3SO42－+4H2O，其中Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，生成Cr3+为还原产物，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，生成SO42－为氧化产物，以此解答该题。由以上分析可知，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，生成SO42－为氧化产物，故A正确；由方程式可知，Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶3，故B正确；Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，表现了氧化性，故C正确；Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3，所以还原1molCr2O72－，电子转移（6－3）×2＝6mol，故D错误。
6．（2021~2022学年上学期绍兴高一期中）用草酸的稀溶液或草酸钠的酸性溶液可以洗涤粘在皮肤上的高锰酸钾，其离子方程式为（未配平）MnO4－+C2O42－+H+→CO2↑+Mn2++□。关于此反应的叙述中正确的是（ ）。
A．该反应右边方框内的产物是OH－
B．配平该反应后，H+的化学计量数是8
C．该反应中氧化产物是CO2
D．配平该反应后，该反应电子转移总数是5e－
【解析】选C。酸性溶液中不能大量存在OH－，该反应中含有H元素，该反应右边方框内的产物是H2O，A错误；反应中MnO4－→Mn2+，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，H2C2O4→CO2，碳元素化合价由+3价升高为+4价，共升高2价，化合价升降最小公倍数为10，结合电荷守恒、原子守恒配平方程式为：2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝10CO2↑+2Mn2++8H2O，故H+的计量数是6，B错误；反应中H2C2O4→CO2，碳元素化台价由+3价升高为+4价，H2C2O4是还原剂，发生氧化反应生成CO2，CO2是氧化产物，C正确；由B可知配平方程式为：2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝10CO2↑+2Mn2++8H2O，转移电子数为10，D错误。
7．（2021~2022学年河北省邯郸市九校联盟高一上期中）某学校课外实验小组利用如图所示装置制取少量FeCl3，根据所学知识回答下列问题。
（1）请写出装置A中发生反应的化学方程式：________________________。该反应中氧化剂是________（填化学式），被氧化的元素是____（填元素符号）。
（2）装置C、D中的试剂分别是：C____________、D________。 （填名称）
（3）实验开始时，应先点燃____（填“A”或“E”）处的酒精灯。
（4）装置K的作用是________________________________，装置K的烧杯中最适宜的试剂为____（填标号）。
A．浓硫酸 B．澄清石灰水 C．氢氧化钠溶液 D．蒸馏水
实验结束后，往装置K中滴加几滴紫色石蕊溶液，溶液先变蓝，后蓝色逐渐褪去。请解释其原因：________________________________。
【解析】（1）A中是实验室制取氯气，通过二氧化锰与浓盐酸加热制取氯气，离子方程式为MnO2+4H++2Cl－Mn2++2H2O+Cl2↑；MnO2中锰元素化合价降低，故MnO2是氧化剂；氯元素的化合价升高，故Cl被氧化；（2）制取氯气过程中有氯化氢气体和水蒸气杂质，所以C中饱和氯化钠溶液，D中为浓硫酸；（3）实验开始时，应先点燃A处的酒精灯，可以排出装置内空气，为E中提供氯气；（4）装置K的作用是吸收氯气，作用为尾气吸收，防止污染空气；装置K的烧杯中最适宜的试剂为氢氧化钠溶液，吸收氯气吸收的比较完全；K中显碱性，遇见紫色石蕊溶液，溶液先变蓝，后与氯气反应生成次氯酸根，具有漂白性，所以褪色，原因为装置K中NaOH过量，紫色石蕊遇碱显蓝色，氯气与氢氧化钠溶液反应生成的次氯酸钠使溶液褪色。
【答案】（1）MnO2+4H++2Cl－Mn2++2H2O+Cl2↑；MnO2；Cl
（2）饱和食盐水；浓硫酸（3）A
（4）尾气吸收，防止污染空气；C；装置K中NaOH过量，紫色石蕊遇碱显蓝色，氯气与氢氧化钠溶液反应生成的次氯酸钠使溶液褪色
8．（2021~2022学年河北省廊坊市高一上期末）从物质类别和元素化合价两个维度研究物质的性质及转化是重要的化学学习方法。氯及其化合物有重要用途，以下是氯元素的“价类二维图”的部分信息。请回答下列问题：
（1）根据图中信息写出Y、Z的化学式_________、_________。
（2）已知高氯酸（HClO4）是强酸，写出高氯酸与氢氧化钠反应的离子方程式__________________。
（3）氯气既有氧化性又有还原性，结合如图说明理由__________________。
（4）实验室可用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制得氯气。写出该反应的化学方程式____________________________________，该反应中盐酸表现_________。（填字母）
A．酸性 B．氧化性 C．还原性
（5）84消毒液使用说明中特别提醒不可与洁厕灵混合使用，否则会产生氯气，有关反应方程式为2HCl+NaClO＝NaCl+Cl2↑+H2O，下列有关该反应说法不正确的是_________。
A．n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1
B．m（氧化剂）∶m（还原剂）＝1∶2
C．氧化性：NaClO＞Cl2
D．Cl2既是氧化产物又是还原产物
（6）某游泳池常用NaClO来抑制藻类生长，工作人员一次错用H2O2消毒，因两种物质相互反应，使游泳池的藻类疯长。已知该反应产生了O2和NaCl，写出相应的化学方程式____________________________________。
【解析】（1）根据图中信息可知，Cl的化合价为+7价，Y为氧化物，则Y的化学式为Cl2O7，Z的化合价为+1价，Z为酸，则Z的化学式为：HClO；（2）已知高氯酸（HClO4）是强酸，完全电离，高氯酸与氢氧化钠反应的离子方程式：H++OH－＝H2O；（3）氯气既有氧化性又有还原性，结合图可知，理由是：氯元素为0价，既有降低的趋势，又有升高趋势；（4）实验室可用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，则该反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，盐酸的Cl的化合价部分由－1价升高变为0价，既体现了还原性，又体现了酸性；（5）反应中，NaClO是氧化剂，HCl是还原剂，部分被氧化，则 n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1，故A正确；n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1，则m（氧化剂）∶m（还原剂）＝74.5∶36.5，故B错误；NaClO是氧化剂，Cl2是氧化产物，则氧化性：NaClO＞Cl2，故C正确；Cl2 中Cl元素来源于NaClO和HCl，既是氧化产物又是还原产物，故D正确；（6）根据题给反应物及生成物的种类分析该反应为：NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2↑。
【答案】（1）Cl2O7；HClO（2）H++OH－＝H2O（3）氯元素为0价，既有降低的趋势，又有升高趋势
（4）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；AC
（5）NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2↑
题组C 培优拔尖练
1．（2021·泉州高一检测）某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置如图所示（可重复使用，不含制气装置）。下列说法正确的是（ ）。
A．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DACBE
B．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DABAE
C．装置E的主要用途是制备NaClO
D．若实验中使用到装置C且有色布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性
【解析】选B。为验证干燥的氯气有无漂白性，就需要使进入到B装置中的氯气不含HCl及水蒸气，故应先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，为防止E装置中水蒸气进入B装置中，在B、E装置之间还应加装一个A装置，尾气用NaOH溶液吸收，A、C错误，B正确；本实验的目的是验证干燥的Cl2是否具有漂白性，故不需要使用装置C，且Cl2使湿润的有色布条褪色是因为氯气与水反应生成的HClO具有漂白性，D错误。
2．已知蓝铜矿的主要成分为2CuCO3·Cu（OH）2，用焦炭与蓝铜矿加热可用于工业炼铜，同时产生一种常见的能产生温室效应的气体和一种常见液体，下列叙述不正确的是（ ）。
A．1mol 2CuCO3·Cu（OH）2完全反应转移电子的数目为6NA
B．该反应在理论上用1mol焦炭可以还原得到2mol铜
C．该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶3
D．工业炼铜还可以采用以下方法：Cu2S+O22Cu+SO2
【解析】选C。用焦炭与蓝铜矿加热可用于工业炼铜，产生常见的能产生温室效应的气体为CO2，常见液体为H2O，反应的化学方程式为：2［2CuCO3•Cu（OH）2］+3C6Cu+7CO2↑+2H2O。1mol 2CuCO3•Cu（OH）2反应生成3molCu，得到6mol电子，所以转移电子的数目为6NA，故A正确；根据电子守恒：Cu~2e－，C~ CO2~4e－，则用1mol焦炭可以还原得到2mol铜，故B正确；在上述反应中，2CuCO3·Cu（OH）2作氧化剂，C作还原剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3，故C错误；工业上还可以采用铜的硫化物在空气中灼烧的方法炼铜，如Cu2S+O22Cu+SO2，故D正确。
3．（2021~2022学年河北省唐山市高一上期末）把碎纸片b、c、d、e补充到a中，可得到一个完整的离子方程式（未配平）。下列说法正确的是（ ）。
A．纸条排列的顺序可能是：c、d、a、b、e
B．通过该反应可知还原性：ClO3－＞SO32－
C．氧化剂与还原剂的物质的量比为2∶1
D．每生成1molClO2，反应转移的电子数为2NA
【解析】选A。酸性条件下，ClO3－与SO32－离子反应生成ClO2和SO42－，反应反应的离子方程式为：2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，反应中部分S的化合价从+4价升高到+6价，ClO3－的化合价从+5价降低到+4价，据此分析。根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，纸条排列的顺序可能是：c、d、a、b、e，故A正确；2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，反应中部分S的化合价从+4价升高到+6价，为还原剂，ClO3－的化合价从+5价降低到+4价为氧化剂，则氧化性ClO3－＞SO42－，故B错误；根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，氧化剂与还原剂的物质的量比为2∶1，故C正确；根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，2molClO3－反应，转移电子数为2mol，则每生成1molClO2，反应转移的电子数为NA，故D错误。
4．（2021~2022学年杭州市余杭区、临平、萧山高一上期末）将一定量的氯气通入30mL浓度为10.00mol/L的氢氧化钠浓溶液中，加热少许时间后溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。下列判断正确的是（ ）。
A．与NaOH反应的氯气一定为0.3 mol
B．n（Na+）∶n（Cl－）可能为7∶3
C．若反应中转移的电子为n mol，则0.15＜n＜0.25
D．n（NaCl）∶n（NaClO）∶n（NaClO3）可能为11∶2∶1
【解析】选C。由于反应后体系中没有NaOH，故氢氧化钠反应完，根据钠元素守恒n（NaOH）＝n（NaCl）+n（NaClO）+n（NaClO3）＝0.03L×10mol/L＝0.3mol，根据氯原子守恒有2n（Cl2）＝n（NaCl）+n（NaClO）+n（NaClO3）＝0.3mol，故参加反应的氯气n（Cl2）＝0.15mol，故A错误；根据方程式Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH＝5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，n（Na+）∶n（Cl－）最大为2∶1，当氧化产物为NaClO3时，n（Na+）：n（Cl－）最小为6∶5，故6∶5＜n（Na+）∶n（Cl－）＜2∶1，7∶3＞2∶1，故B错误；根据方程式Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH＝5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，转移电子数最少，为0.3mol××1＝0.15mol，氧化产物只有NaClO3时，转移电子数最多，为0.3mol××1＝0.25mol，故C正确；令n（NaCl）＝11mol，n（NaClO）＝2mol，n（NaClO3）＝1mol，生成NaCl获得的电子为11mol×1＝11mol，生成NaClO、NaClO3失去的电子为2mol×1+1mol×5＝7mol，得失电子不相等，故D错误。
5．（2021~2022学年河北省张家口市高一上期末）K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH，具有强氧化性，可用作亚硝酸盐、亚铁氰化物的处理剂，在化工生产中应用十分广泛。实验室制备K2FeO4的方法如图所示（固定装置与加热装置略去）。回答下列问题：
（1）安装好仪器后，首先进行的操作是____________________________。
（2）仪器甲的名称为________________。
（3）装置A用于制取Cl2，其反应的化学方程式为____________________________，该反应中浓盐酸体现酸性和________。
（4）装置B中的试剂是____________，其作用是________________________。
（5）装置D中发生反应的离子方程式为____________________。
（6）将Cl2通入氢氧化铁、氢氧化钾的混合物中制备K2FeO4，发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
【解析】装置A中，MnO2与HCl（浓）反应生成氯化锰、氯气和水，由于氯化氢的挥发，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，装置B中盛装饱和食盐水，除去氯气混有的氯化氢气体，然后通入装置C中，与氢氧化铁、氢氧化钾反应生成高铁酸钾，多余的氯气用氢氧化钠溶液进行吸收，防止污染大气。（1）安装好仪器后，首先进行的操作是检查装置的气密性，具体操作为在D中加入水没过导管口，微热A中烧瓶后，冷却，观察D中导管口是否有一段水柱，若有，则气密性良好；（2）仪器甲的名称为分液漏斗；（3）装置A用于制取Cl2，其反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，该反应中浓盐酸体现酸性和还原性；（4）装置B中的试剂是饱和食盐水，用于除去氯气中混有的氯化氢气体；（5）装置D中发生反应的离子方程式为Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；（6）将Cl2通入氢氧化铁、氢氧化钾的混合物中制备K2FeO4，氢氧化铁中的铁化合价由+3升高到+6价，升高了3价，做还原剂，氯气中氯元素由0价降低到－1价，1个Cl2共降低了2价，做氧化剂，根据化合价升降守恒，可知发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2。
【答案】（1）在D中加入水没过导管口，微热A中烧瓶后，冷却，观察D中导管口是否有一段水柱，若有，则气密性良好
（2）分液漏斗（3）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；还原性
（4）饱和食盐水；除去氯气中混有的氯化氢气体
（5）Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O（6）3∶2
目标导航
课程标准
课标解读
1．能从元素价态角度，依据氧化还原反应原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。
2．依据氧化还原反应原理，掌握氯气的实验室制法。
3．能有意识运用所学的知识或寻求有关证据参与社会性议题的讨论。
1．认识氯气的实验室制法。
2．通过对氧化还原反应在生产、生活中的广泛应用的学习，激发学习化学的兴趣。
3．能书写简单的氧化还原反应方程式并能进行配平。
4．能说明氧化还原反应在自然资源利用、环境保护等方面的应用。
5．通过了解氧化还原反应在生产、生活中造成的危害，培养辩证的分析、理解事物的能力。
知识精讲
知识点01 氧化还原反应在研究物质性质中的应用
1．过氧化氢的性质预测
元素
化合价
化合价变化趋势
性质
氢
+1价
降低
氧化性
氧
－1价
升高
还原性
－1价
降低
氧化性
2．实验方案
（1）证明H2O2具有还原性，需加入氧化剂，如酸性KMnO4溶液。
（2）证明H2O2具有氧化性，需加入还原剂，如KI溶液。
3．实验结论
（1）H2O2被氧化为O2，表现还原性。
（2）H2O2可氧化KI生成I2，H2O2表现氧化性。
【即学即练1】由过氧化氢分子中氧元素的化合价可知，H2O2具有（ ）。
A．氧化性 B．还原性
C．酸性 D．氧化性和还原性
【解析】选D。H2O2中氧元素为－1价，既可以升高到0价，又可以降低到－2价，故在氧化还原反应中既有氧化性又有还原性。
知识点02 氧化还原反应在物质转化和能量转化中的应用
1．利用氧化还原反应实现物质的转化
（1）金属冶炼
①碳单质还原氧化铜：CuO+CCu+CO↑。
②一氧化碳还原氧化铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
③镁还原四氯化钛：TiCl4+2MgTi+2MgCl2。
④氢气还原三氧化钨：WO3+3H2W+3H2O。
（2）氯气的实验室制取
①装置
②制备原理：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O
③收集方法：向上排空气法
（3）其他应用：金属材料的防腐蚀、食品的加工与保鲜、环境污染的防治等。
2．获得能量
（1）可燃物作还原剂，选择合适氧化剂发生氧化还原反应获得热量；
（2）通过氧化还原反应获得电能，即将氧化还原反应设计为电池对外供电，如燃料电池。
【即学即练2】金属冶炼中不会涉及的反应类型是（ ）。
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．分解反应 D．复分解反应
【解析】选D。金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程，发生的反应一定是氧化还原反应，复分解反应一定是非氧化还原反应，所以不会涉及复分解反应。
【即学即练3】在实验室中由浓盐酸和二氧化锰制备氯气时，生成的气体一般让其通过两个洗气瓶，第一个洗气瓶中应该有（ ）。
A．饱和食盐水 B．浓硫酸 C．碳酸氢钠 D．浓盐酸
【解析】选A。首先要除去混有的HCl，因此先通过饱和食盐水，然后再通过浓硫酸干燥氯气。
【即学即练4】下列四个化学反应中，理论上不能获得电能的是（ ）。
A．2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
B．2H2+O22H2O
C．Zn+CuSO4Cu+ZnSO4
D．Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑
【解析】选D。D项中的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池从而获得电能。
能力拓展
考法01 金属的冶炼
【典例1】（2021~2022学年广东云浮市高一下期末）铜广泛应用于电气、轻工、机械制造、国防工业等。回答下列问题：
（1）用黄铜矿冶铜原理如图所示。
①CuFeS2中Fe的化合价为________。
②反应Ⅲ的化学方程式为___________________________________。
（2）铜锈中有无害的Cu2（OH）2CO3和有害的“粉状锈”［Cu2（OH）3Cl］。
①Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl均属于_______（填“正”、“酸式”或“碱式”）盐；CuCl在湿的空气中生成Cu2（OH）3Cl的反应中，CuCl作_______。（填“氧化剂”或“还原剂”）
②上述流程图中涉及的物质中属于酸性氧化物的是_______，属于碱性氧化物的是_______。
【解析】（1）①CuFeS2中Cu为+2价，S为－2价，Fe为+2价，②反应Ⅲ中反应为Cu2O和Cu2S，二者在高温条件下反应生成铜单质，根据元素价态变化规律和元素守恒可知应还有SO2生成，所以化学方程式为2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，（2）Cu2（OH）2CO3和Cu2（OH）3Cl都可以电离出氢氧根，所以为碱式盐；CuCl转化为Cu（OH）Cl铜元素的化合价升高，所以作还原剂；SO2属于酸性氧化物，FeO属于碱性氧化物。
【答案】（1）+2价；2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑；（2）碱式；还原剂；SO2；FeO。
【知识拓展】金属的冶炼
1．实质：金属阳离子得电子被还原为金属单质：Mn++ne－＝M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
3．主要方法
（1）电解法
①电解熔融的氯化钠：2NaCl2Na+Cl2↑
②电解熔融的氯化镁：MgCl2Mg+Cl2↑
③电解熔融的氧化铝：2Al2O34Al+3O2↑
（2）热还原法
①工业上炼铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
②工业上炼钨：WO3+3H2W+3H2O
③铝热法炼铬：Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3
④工业上炼铜：2CuO+C2Cu+CO2↑
⑤工业上炼钛：4Na+TiCl44NaCl+Ti
（3）热分解法
①工业上炼汞：2HgO2Hg+O2↑
②工业上炼银：2Ag2O4Ag+O2↑
（4）湿法炼铜：Fe+CuSO4FeSO4+Cu
考法02 实验室制备氯气
【典例2】（2021·福州高一上期中检测）三氯化硼（BCl3）是一种重要的化工原料，可用于制取乙硼烷（B2H6），也可作有机合成的催化剂。某兴趣小组拟选用下列装置制备BCl3（已知：BCl3的沸点为12.5℃，熔点为－107.3℃；2B+6HCl2BCl3↑+3H2↑）：
请回答下列问题：
（1）装置A中发生反应的离子方程式为______________________________。
（2）按气流方向连接各装置的接口，顺序为____________________→h。
（3）装置E的两个作用是________________、________________，实验中若不用装置C，可能产生的危险是________________________。
（4）BCl3遇水产生大量的白雾同时生成硼酸（H3BO3），其反应的化学方程式为________________。
【解析】（1）根据装置A的药品和反应条件可知该装置是实验室制备氯气的装置，其中发生反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O；（2）该实验目的是制备BCl3，依据的原理是3Cl2+2B2BCl3，所以装置连接的顺序应该为气体发生装置→除杂装置→反应装置→收集装置→尾气处理装置的顺序，又实验室制备氯气中夹杂有氯化氢和水，且应先除去HCl再除去水，按气流方向连接各装置的接口，顺序为a→e→d→j→k→b→c→f→g；（3）装置E是一个盛有碱石灰的干燥管，其作用一方面是吸收未反应的多余氯气，另一个方面也防止空气中的水蒸气进入U形管，实验中若不用装置C，则夹杂在氯气中的氯化氢也会进入盛有硼粉的玻璃管发生反应2B+6HCl2BCl3+3H2↑，可能产生的危险是氢气和氯气混合气体受热易爆炸；（4）BCl3遇水产生大量的白雾是挥发出的盐酸小液滴，同时生成硼酸，发生的方程式为BCl3+3H2O3HCl+H3BO3。
【答案】（1）MnO2+4H++2Cl－Mn2++Cl2↑+2H2O
（2）a→e→d→j→k→b→c→f→g
（3）防止空气中的水进入U形管；吸收多余的氯气；氢气与氯气混合受热易爆炸
（4）BCl3+3H2O3HCl+H3BO3
【知识拓展】氯气的实验室制备实验
1．发生装置：
（1）反应原理
①试剂：浓盐酸和二氧化锰。
②反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O。
（2）装置类型：固体+液体气体
（3）主要仪器：圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯。
2．净化装置：
先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气。除去Cl2中的HCl可用图（a）所示的试剂和装置。除去Cl2中的H2O可用图（b）、图（c）和图（d）所示的试剂和装置。
3．收集装置：
（1）Cl2密度大于空气，可用向上排空气法收集，如图（e）。
（2）Cl2能溶于水，1体积水溶解2体积Cl2，用排饱和食盐水法收集，如图（f）。
排饱和食盐水法收集的Cl2较纯，但不干燥。向上排空气法可收集到干燥的Cl2，但不纯。
4．吸收装置：
因氯气有毒，在制备和使用氯气时，为了防止对环境污染，需要尾气处理。在实验室中通常用NaOH溶液吸收多余的氯气。
【特别提醒】实验室制取氯气的其他方法
实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3等强氧化剂代替MnO2，利用“固体+液体→气体（不需要加热）”装置制备：16HCl（浓）+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，6HCl（浓）+KClO3KCl+3Cl2↑+3H2O。
考法03 氧化还原反应方程式的配平
【典例3】将NO3－+Zn+OH－+H2O→NH3+Zn（OH）42－配平后，离子方程式中H2O的化学计量数是（ ）。
A．2 B．4 C．6 D．8
【解析】选C。在NO3－+Zn+OH－+H2O→NH3+Zn（OH）42－中，Zn元素的化合价由0升高到+2价，N元素的化合价由+5降低到－3价，由电子守恒可知，Zn的化学计量数为4，NO3－的化学计量数为1，则NO3－+4Zn+OH－+H2O→NH3+4Zn（OH）42－，由电荷守恒，则NO3－+4Zn+7OH－+H2O→NH3+4Zn（OH）42－，再由H原子守恒可知，NO3－+4Zn+7OH－+6H2ONH3+4Zn（OH）42－，即离子方程式中H2O的化学计量数为6。
【知识拓展】氧化还原反应方程式的配平
1．配平原则：
2．配平步骤：
3．配平氧化还原反应的基本技能：
（1）全变从左边配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的，一般从左边反应物着手配平。
（2）自变从右边配：自身氧化还原反应（包括分解、歧化）一般从右边着手配平。
（3）缺项配平法：先将得失电子数配平，再观察两边电荷。若反应物这边缺正电荷，一般加H+，生成物一边加水；若反应物这边缺负电荷，一般加OH－，生成物一边加水，然后进行两边电荷数配平。
（4）当方程式中有多个缺项时，应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
4．缺项的氧化还原反应方程式的配平方法及原则：
缺项方程式是指某些反应物或生成物的分子式没有写出来，一般为水、酸或碱。
（1）方法：先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物，再根据原子守恒进行配平。
（2）补项原则
①酸性条件下：缺H（氢）或多O（氧）补H+，少O（氧）补H2O（水）
②碱性条件下：缺H（氢）或多O（氧）补H2O（水），少O（氧）补OH－
考法04 氧化还原反应的计算
【典例4】（江淮十校2022届高三第二次联考）用25mL0.1mol/L亚硫酸钠溶液还原含2×10－3mol XO42－的溶液，过量的亚硫酸钠用0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液氧化（其中高锰酸钾被还原为Mn2+），共消耗高锰酸钾2mL，则元素X在还原产物中的化合价是（ ）。
A．+2 B．+3 C．+4 D．+5
【解析】选C。Na2SO3~Na2SO4~2e－，KMnO4~Mn2+~5e－，XO42－~~（6－x）e－，依据氧化还原得失电子守恒可知：25×10－3L×0.1mol/L×2＝2×10－3mol×（6－x）+2×10－3L×0.1mol/L×5，解得x＝4。
【知识拓展】电子守恒解题模型及应用
1．解题模型
（1）找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物、氧化产物
（2）找准一个原子或离子的得失电子数（注意化学式中该粒子的个数）
（3）根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。
2．注意事项
（1）化合价没有发生变化的元素不列入计算关系式中
（2）根据电子守恒所求的化合价为元素的平均化合价
3．应用
（1）计算“两剂”、“两产物”间的物质的量之比
（2）计算转移电子与各物质间的量的关系
（3）计算产物的化合价或化学式
（4）配平化学方程式或离子方程式
分层提分
题组A 基础过关练
1．（2021年7月·新疆学业水平考试真题）高炉炼铁的主要反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，该方法在治金工业上称为（ ）。
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
【解析】选B。以C、CO、H2等高温还原剂为原料冶炼金属单质的方法称为“热还原法”。
2．（2022年1月江苏合格考模拟三）据报道，里约奥运会游泳池因误多加H2O2导致水体变绿，发生反应H2O2+Cl22HCl+O2。该反应的氧化剂是（ ）。
A．H2O2 B．Cl2 C．HCl D．O2
【解析】选B。根据反应中化合价的变化可得Cl2作氧化剂，发生还原反应，故B正确。
3．（2021~2022学年浙江省杭州地区重点中学高一上期中）如图是实验室制备氯气的发生装置，其中装置名称不正确的是（ ）。
A．长颈漏斗 B．铁架台
C．圆底烧瓶 D．酒精灯
【解析】选A。长颈漏斗无塞子和玻璃旋塞，图中为分液漏斗，故A错误；图中铁架台可固定仪器，故B正确；图中圆底烧瓶中盛放二氧化锰，故C正确；图中酒精灯可加热，故D正确。
4．（2022·宁波高一检测）下列转化过程中必需加入还原剂的是（ ）。
A．N2→NH3 B．Fe2+→Fe3+
C．Na2CO3→CO2 D．H2O2→H2O
【解析】选A。N元素化合价降低，被还原，需要加入还原剂才能实现，故A正确；Fe元素化合价升高被氧化，需要加入氧化剂，故B错误；该转化过程中没有元素化合价变化，不属于氧化还原反应，故C错误；H2O2分解即可生成H2O，不需要加入还原剂，故D错误。
5．锡是大名鼎鼎的“五金”－－金、银、铜、铁、锡之一。早在远古时代，人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中，便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。
工业上冶炼锡的第一步反应原理为2SnO2+3C2Sn+aM↑+CO2↑，则下列说法中错误的是（ ）。
A．反应中SnO2被还原
B．每生成1个CO2，转移8个电子
C．反应后元素化合价升高的物质有两种
D．a的值为3
【解析】选D。工业上冶炼锡的第一步反应原理为2SnO2+3C2Sn+aM↑+CO2↑，则根据原子守恒可知M是CO，a＝2。反应中Sn元素化合价从+4价降低到0价，得到4个电子，SnO2被还原，A正确；每生成1个CO2，消耗2个SnO2，转移8个电子，B正确；碳元素化合价升高，被氧化为CO和CO2，则反应后元素化合价升高的物质有两种，C正确；a的值为2，D错误。
6．（2022·南京高一期中检测）下列关于Cl2的制备、净化、收集及尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（ ）。
A．用装置甲制备Cl2
B．用装置乙除去Cl2中的HCl
C．用装置丙收集Cl2
D．用装置丁吸收尾气
【解析】选D。实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制备氯气，二氧化锰和浓盐酸反应需要加热，甲装置没有加热装置，A错误；Cl2和HCl均与饱和碳酸氢钠溶液反应，不能除杂，氯气中混有的HCl气体可以用饱和食盐水除去，B错误；氯气的密度比空气大，收集时应采用向上排空气法，图中为向下排空气法，C错误；氯气有毒，不能直接排放，氯气能与氢氧化钠反应，图中装置可吸收尾气，D正确。
7．（2021~2022学年浙江省嘉兴市高一上期末）新型陶瓷AlN可通过反应：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO合成。下列正确的是（ ）。
A．上述反应中，N2是还原剂，Al2O3是氧化剂
B．AlN中氮元素的化合价为+3
C．上述反应中，每生成1mol AlN需转移3mol电子
D．AlN的摩尔质量为41g
【解析】选C。反应Al2O3+N2+3C2AlN+3CO中，氮元素化合价从0价降低到－3价，N2是氧化剂，C元素的化合价由0升高为+2价，C是还原剂，Al2O3不是氧化剂，也不是还原剂，故A错误；AlN中氮元素的化合价为－3，故B错误；上述反应中，每生成1molAlN需转移3mol电子，故C正确；AlN的摩尔质量为41g/mol，故D错误。
8．（2021·湖南娄底高一检测）氧化还原反应原理在生产生活和科学研究中应用广泛。
（1）下列表述中没有氧化还原反应发生的是________。
A．滴水成冰 B．蜡炬成灰 C．百炼成钢
（2）NH3和Cl2反应的方程式为：NH3+Cl2→N2+HCl
①该反应中被氧化的元素是____（填元素名称），氧化剂是____（填化学式）。
②配平该方程式：NH3+Cl2→N2+HCl
（3）“地康法”制氯气的反应原理图示如下：
①反应I的化学方程式为____________________。
②若要制得标准状况下氯气11.2L，则整个反应中转移电子的物质的量为____。
【解析】（1）滴水成冰，没有生成新物质，属于物理变化，故a选；蜡炬燃烧生成二氧化碳和水，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，故b不选；百炼成钢，碳与氧气反应生成二氧化碳，碳元素、氧元素化合价改变，属于氧化还原反应，故c不选；（2）①NH3和Cl2反应中氮元素化合价由－3升高为0，氯元素化合价由0降低为－1，该反应中被氧化的元素是氮元素，氧化剂是Cl2；②氮元素化合价由－3升高为0，氯元素化合价由0降低为－1，根据得失电子守恒配平方程式是2NH3+3Cl2＝N2+6HCl；（3）①根据反应原理图，反应I是HCl、CuO反应生成CuCl2和H2O，反应方程式是2HCl+CuO＝CuCl2+H2O；②标准状况下11.2L氯气的物质的量是0.5mol，反应I是非氧化还原反应，反应II是氧化还原反应，根据2CuCl2+O2＝2CuO+2Cl2，氯元素化合价由－1升高为0，所以生成0.5mol氯气转移1mol电子。
【答案】（1）a（2）①氮；Cl2②2、3、1、6
（3）①2HCl+CuO＝CuCl2+H2O②1mol
9．煤炭中以FeS2（FeS2中的硫元素为－1价）形式存在的硫，在有水和空气及在脱硫微生物存在下发生生物氧化还原反应，有关反应的离子方程式依次为：
①2FeS2+7O2+2H2O4H++2Fe2++____________；
②4Fe2++O2+4H+4Fe3++____________；
③FeS2+2Fe3+3Fe2++2S；
④2S+3O2+2H2O4H++2SO42－。
回答下列问题：
（1）根据质量守恒定律和电荷守恒定律，将上述①②离子方程式补充完整。
（2）反应③的还原剂是__________________。
（3）观察上述反应，FeS2最终转化为____________从煤炭中分离出来
【解析】（1）根据电荷守恒定律，反应①左边没有电荷，右边已有8个正电荷，还缺8个负电荷，结合质量守恒定律，反应物中还含有4个S和16个O，其个数比为1∶4，所以缺少4个SO42－。（2）根据电荷守恒定律，反应②左边有12个正电荷，右边已有12个正电荷，所以缺少一种电中性物质，结合质量守恒定律，反应物中还含有4个H和2个O，其个数比为2∶1，所以缺少2个H2O。（3）从上述四个反应可以看出，硫元素的变化过程为：FeS2→SO42－，FeS2→S→SO42－，所以硫元素最终变成SO42－；铁元素的变化过程为：FeS2→Fe2+→Fe3+→Fe2+，所以铁元素最终变成Fe2+。
【答案】（1）①4SO42－ ②2H2O（漏掉或写错系数每处扣1分）（2）FeS2
（3）Fe2+和SO42－或FeSO4和H2SO4
题组B 能力提升练
1．（2021年1月•广东合格考真题）湿润的土壤中，氮元素的转化过程如下所示，下列说法正确的是（ ）。
A．NO3－作还原剂 B．NO3－被氧化
C．NH4+作氧化剂 D．NH4+被氧化
【解析】选D。在氮元素的转化过程中Fe2+和Fe3+循环使用，为反应的催化剂和中间产物，反应物是NO3－和NH4+，生成物NO2是NO2－，反应为NO3－+NH4+→NO2+NO2－，反应中NO3－被还原成NO2，NH4+被氧化成NO2－，所以NO3－作氧化剂被还原，NH4+作还原剂被氧化，D选项正确。
2．明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也”（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭）。下列说法不正确的是（ ）。
A．倭铅是指金属锌和铅的混合物
B．煤炭中起作用的主要成分是C
C．冶炼Zn的反应方程式为：ZnCO3+2CZn+3CO↑
D．该冶炼锌的方法属于热还原法
【解析】选A。由题意可知，倭铅是指金属锌，不是混合物，故A错误；反应中C作还原剂，则煤炭中起作用的主要成分是C，故B正确；碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，化学方程式：ZnCO3+2CZn+3CO↑，故C正确；依据方程式可知ZnCO3+2CZn+3CO↑，该反应是利用碳还原碳酸锌生成锌单质，属于热还原法，故D正确。
3．（2021~2022学年浙江省9+1高中联盟高一上期中）用如图装置探究氯气的性质，图中三支试管口均放置沾有NaOH溶液的棉花。下列说法不正确的是（ ）。
A．试管口放置含有NaOH溶液的棉花，主要是防止氯气逸出污染空气
B．①中淀粉KI试纸变蓝，③中的溶液变为棕黄色，均可说明氯气有氧化性
C．②中产生白色沉淀，不能说明氯气与水反应有Cl－生成
D．④中紫色石蕊溶液先变红后褪色，说明氯气具有漂白性
【解析】选D。氯气有毒，应该用NaOH溶液吸收，所以试管口放置含有NaOH溶液的棉花，主要是防止氯气逸出污染空气，故A正确；氯气将KI氧化生成I2，碘单质遇到淀粉变蓝色，氯气氧化氯化亚铁溶液反应生成氯化铁，溶液变为棕黄色，则①中淀粉KI试纸变蓝，③中的溶液变为棕黄色，均可说明氯气有氧化性，故B正确；浓盐酸有挥发性，会伴随氯气一起进入硝酸银溶液中，故无法说明氯气与水反应生成Cl－，故C正确；氯气和水反应生成强酸盐酸和漂白作用的次氯酸，氯气通入紫色石蕊试液先变红后褪色，则说明次氯酸具有漂白性，氯气不具有漂白性，故D错误。
4．（2022·衢州高一检测）Na2SO3和NaClO3在酸性环境下按物质的量之比1∶2恰好完全反应，生成Na2SO4、H2O和X，则X为（ ）。
A．Cl2 B．ClO2 C．Cl2O D．Cl2O5
【解析】选B。NaClO3中氯元素的化合价为+5价，反应中NaClO3为氧化剂，则Na2SO3为还原剂，则Na2SO3被氧化生成+6价S，生成Na2SO4，令Cl元素在还原产物中的化合价为a，则：2×（5－a）＝1×（6－4），解得a＝4，故X的化学式为ClO2，故B正确。
5．（2021~2022学年河北省廊坊市高一上期末）工业上常用NaHSO3处理含Cr2O72－的废液，反应的离子方程式为：5H++Cr2O72－+3HSO3－→2Cr3++3SO42－+4H2O。下列判断错误的是（ ）。
A．氧化产物是SO42－
B．氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶3
C．Cr2O72－表现了氧化性
D．还原1molCr2O72－，电子转移3mol
【解析】选D。5H++Cr2O72－+3HSO3－→2Cr3++3SO42－+4H2O，其中Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，生成Cr3+为还原产物，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，生成SO42－为氧化产物，以此解答该题。由以上分析可知，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，生成SO42－为氧化产物，故A正确；由方程式可知，Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，HSO3－中S化合价由+4升高到+6为还原剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1∶3，故B正确；Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3为氧化剂，表现了氧化性，故C正确；Cr2O72－中Cr化合价由+6降低到+3，所以还原1molCr2O72－，电子转移（6－3）×2＝6mol，故D错误。
6．（2021~2022学年上学期绍兴高一期中）用草酸的稀溶液或草酸钠的酸性溶液可以洗涤粘在皮肤上的高锰酸钾，其离子方程式为（未配平）MnO4－+C2O42－+H+→CO2↑+Mn2++□。关于此反应的叙述中正确的是（ ）。
A．该反应右边方框内的产物是OH－
B．配平该反应后，H+的化学计量数是8
C．该反应中氧化产物是CO2
D．配平该反应后，该反应电子转移总数是5e－
【解析】选C。酸性溶液中不能大量存在OH－，该反应中含有H元素，该反应右边方框内的产物是H2O，A错误；反应中MnO4－→Mn2+，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，H2C2O4→CO2，碳元素化合价由+3价升高为+4价，共升高2价，化合价升降最小公倍数为10，结合电荷守恒、原子守恒配平方程式为：2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝10CO2↑+2Mn2++8H2O，故H+的计量数是6，B错误；反应中H2C2O4→CO2，碳元素化台价由+3价升高为+4价，H2C2O4是还原剂，发生氧化反应生成CO2，CO2是氧化产物，C正确；由B可知配平方程式为：2MnO4－+5H2C2O4+6H+＝10CO2↑+2Mn2++8H2O，转移电子数为10，D错误。
7．（2021~2022学年河北省邯郸市九校联盟高一上期中）某学校课外实验小组利用如图所示装置制取少量FeCl3，根据所学知识回答下列问题。
（1）请写出装置A中发生反应的化学方程式：________________________。该反应中氧化剂是________（填化学式），被氧化的元素是____（填元素符号）。
（2）装置C、D中的试剂分别是：C____________、D________。 （填名称）
（3）实验开始时，应先点燃____（填“A”或“E”）处的酒精灯。
（4）装置K的作用是________________________________，装置K的烧杯中最适宜的试剂为____（填标号）。
A．浓硫酸 B．澄清石灰水 C．氢氧化钠溶液 D．蒸馏水
实验结束后，往装置K中滴加几滴紫色石蕊溶液，溶液先变蓝，后蓝色逐渐褪去。请解释其原因：________________________________。
【解析】（1）A中是实验室制取氯气，通过二氧化锰与浓盐酸加热制取氯气，离子方程式为MnO2+4H++2Cl－Mn2++2H2O+Cl2↑；MnO2中锰元素化合价降低，故MnO2是氧化剂；氯元素的化合价升高，故Cl被氧化；（2）制取氯气过程中有氯化氢气体和水蒸气杂质，所以C中饱和氯化钠溶液，D中为浓硫酸；（3）实验开始时，应先点燃A处的酒精灯，可以排出装置内空气，为E中提供氯气；（4）装置K的作用是吸收氯气，作用为尾气吸收，防止污染空气；装置K的烧杯中最适宜的试剂为氢氧化钠溶液，吸收氯气吸收的比较完全；K中显碱性，遇见紫色石蕊溶液，溶液先变蓝，后与氯气反应生成次氯酸根，具有漂白性，所以褪色，原因为装置K中NaOH过量，紫色石蕊遇碱显蓝色，氯气与氢氧化钠溶液反应生成的次氯酸钠使溶液褪色。
【答案】（1）MnO2+4H++2Cl－Mn2++2H2O+Cl2↑；MnO2；Cl
（2）饱和食盐水；浓硫酸（3）A
（4）尾气吸收，防止污染空气；C；装置K中NaOH过量，紫色石蕊遇碱显蓝色，氯气与氢氧化钠溶液反应生成的次氯酸钠使溶液褪色
8．（2021~2022学年河北省廊坊市高一上期末）从物质类别和元素化合价两个维度研究物质的性质及转化是重要的化学学习方法。氯及其化合物有重要用途，以下是氯元素的“价类二维图”的部分信息。请回答下列问题：
（1）根据图中信息写出Y、Z的化学式_________、_________。
（2）已知高氯酸（HClO4）是强酸，写出高氯酸与氢氧化钠反应的离子方程式__________________。
（3）氯气既有氧化性又有还原性，结合如图说明理由__________________。
（4）实验室可用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制得氯气。写出该反应的化学方程式____________________________________，该反应中盐酸表现_________。（填字母）
A．酸性 B．氧化性 C．还原性
（5）84消毒液使用说明中特别提醒不可与洁厕灵混合使用，否则会产生氯气，有关反应方程式为2HCl+NaClO＝NaCl+Cl2↑+H2O，下列有关该反应说法不正确的是_________。
A．n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1
B．m（氧化剂）∶m（还原剂）＝1∶2
C．氧化性：NaClO＞Cl2
D．Cl2既是氧化产物又是还原产物
（6）某游泳池常用NaClO来抑制藻类生长，工作人员一次错用H2O2消毒，因两种物质相互反应，使游泳池的藻类疯长。已知该反应产生了O2和NaCl，写出相应的化学方程式____________________________________。
【解析】（1）根据图中信息可知，Cl的化合价为+7价，Y为氧化物，则Y的化学式为Cl2O7，Z的化合价为+1价，Z为酸，则Z的化学式为：HClO；（2）已知高氯酸（HClO4）是强酸，完全电离，高氯酸与氢氧化钠反应的离子方程式：H++OH－＝H2O；（3）氯气既有氧化性又有还原性，结合图可知，理由是：氯元素为0价，既有降低的趋势，又有升高趋势；（4）实验室可用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，则该反应的化学方程式：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，盐酸的Cl的化合价部分由－1价升高变为0价，既体现了还原性，又体现了酸性；（5）反应中，NaClO是氧化剂，HCl是还原剂，部分被氧化，则 n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1，故A正确；n（氧化剂）∶n（还原剂）＝1∶1，则m（氧化剂）∶m（还原剂）＝74.5∶36.5，故B错误；NaClO是氧化剂，Cl2是氧化产物，则氧化性：NaClO＞Cl2，故C正确；Cl2 中Cl元素来源于NaClO和HCl，既是氧化产物又是还原产物，故D正确；（6）根据题给反应物及生成物的种类分析该反应为：NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2↑。
【答案】（1）Cl2O7；HClO（2）H++OH－＝H2O（3）氯元素为0价，既有降低的趋势，又有升高趋势
（4）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；AC
（5）NaClO+H2O2＝NaCl+H2O+O2↑
题组C 培优拔尖练
1．（2021·泉州高一检测）某研究性学习小组的同学利用MnO2、浓盐酸反应来制取干燥的氯气并验证其有无漂白性，所用装置如图所示（可重复使用，不含制气装置）。下列说法正确的是（ ）。
A．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DACBE
B．按气流流动的先后顺序，装置连接顺序依次为DABAE
C．装置E的主要用途是制备NaClO
D．若实验中使用到装置C且有色布条褪色，则说明湿润的氯气有漂白性
【解析】选B。为验证干燥的氯气有无漂白性，就需要使进入到B装置中的氯气不含HCl及水蒸气，故应先用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，为防止E装置中水蒸气进入B装置中，在B、E装置之间还应加装一个A装置，尾气用NaOH溶液吸收，A、C错误，B正确；本实验的目的是验证干燥的Cl2是否具有漂白性，故不需要使用装置C，且Cl2使湿润的有色布条褪色是因为氯气与水反应生成的HClO具有漂白性，D错误。
2．已知蓝铜矿的主要成分为2CuCO3·Cu（OH）2，用焦炭与蓝铜矿加热可用于工业炼铜，同时产生一种常见的能产生温室效应的气体和一种常见液体，下列叙述不正确的是（ ）。
A．1mol 2CuCO3·Cu（OH）2完全反应转移电子的数目为6NA
B．该反应在理论上用1mol焦炭可以还原得到2mol铜
C．该反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶3
D．工业炼铜还可以采用以下方法：Cu2S+O22Cu+SO2
【解析】选C。用焦炭与蓝铜矿加热可用于工业炼铜，产生常见的能产生温室效应的气体为CO2，常见液体为H2O，反应的化学方程式为：2［2CuCO3•Cu（OH）2］+3C6Cu+7CO2↑+2H2O。1mol 2CuCO3•Cu（OH）2反应生成3molCu，得到6mol电子，所以转移电子的数目为6NA，故A正确；根据电子守恒：Cu~2e－，C~ CO2~4e－，则用1mol焦炭可以还原得到2mol铜，故B正确；在上述反应中，2CuCO3·Cu（OH）2作氧化剂，C作还原剂，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3，故C错误；工业上还可以采用铜的硫化物在空气中灼烧的方法炼铜，如Cu2S+O22Cu+SO2，故D正确。
3．（2021~2022学年河北省唐山市高一上期末）把碎纸片b、c、d、e补充到a中，可得到一个完整的离子方程式（未配平）。下列说法正确的是（ ）。
A．纸条排列的顺序可能是：c、d、a、b、e
B．通过该反应可知还原性：ClO3－＞SO32－
C．氧化剂与还原剂的物质的量比为2∶1
D．每生成1molClO2，反应转移的电子数为2NA
【解析】选A。酸性条件下，ClO3－与SO32－离子反应生成ClO2和SO42－，反应反应的离子方程式为：2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，反应中部分S的化合价从+4价升高到+6价，ClO3－的化合价从+5价降低到+4价，据此分析。根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，纸条排列的顺序可能是：c、d、a、b、e，故A正确；2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，反应中部分S的化合价从+4价升高到+6价，为还原剂，ClO3－的化合价从+5价降低到+4价为氧化剂，则氧化性ClO3－＞SO42－，故B错误；根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，氧化剂与还原剂的物质的量比为2∶1，故C正确；根据2ClO3－+2H++SO32－2ClO2↑+SO42－+H2O，2molClO3－反应，转移电子数为2mol，则每生成1molClO2，反应转移的电子数为NA，故D错误。
4．（2021~2022学年杭州市余杭区、临平、萧山高一上期末）将一定量的氯气通入30mL浓度为10.00mol/L的氢氧化钠浓溶液中，加热少许时间后溶液中形成NaCl、NaClO、NaClO3共存体系。下列判断正确的是（ ）。
A．与NaOH反应的氯气一定为0.3 mol
B．n（Na+）∶n（Cl－）可能为7∶3
C．若反应中转移的电子为n mol，则0.15＜n＜0.25
D．n（NaCl）∶n（NaClO）∶n（NaClO3）可能为11∶2∶1
【解析】选C。由于反应后体系中没有NaOH，故氢氧化钠反应完，根据钠元素守恒n（NaOH）＝n（NaCl）+n（NaClO）+n（NaClO3）＝0.03L×10mol/L＝0.3mol，根据氯原子守恒有2n（Cl2）＝n（NaCl）+n（NaClO）+n（NaClO3）＝0.3mol，故参加反应的氯气n（Cl2）＝0.15mol，故A错误；根据方程式Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH＝5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，n（Na+）∶n（Cl－）最大为2∶1，当氧化产物为NaClO3时，n（Na+）：n（Cl－）最小为6∶5，故6∶5＜n（Na+）∶n（Cl－）＜2∶1，7∶3＞2∶1，故B错误；根据方程式Cl2+2NaOH＝NaCl+NaClO+H2O、3Cl2+6NaOH＝5NaCl+NaClO3+3H2O可知，氧化产物只有NaClO时，转移电子数最少，为0.3mol××1＝0.15mol，氧化产物只有NaClO3时，转移电子数最多，为0.3mol××1＝0.25mol，故C正确；令n（NaCl）＝11mol，n（NaClO）＝2mol，n（NaClO3）＝1mol，生成NaCl获得的电子为11mol×1＝11mol，生成NaClO、NaClO3失去的电子为2mol×1+1mol×5＝7mol，得失电子不相等，故D错误。
5．（2021~2022学年河北省张家口市高一上期末）K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH，具有强氧化性，可用作亚硝酸盐、亚铁氰化物的处理剂，在化工生产中应用十分广泛。实验室制备K2FeO4的方法如图所示（固定装置与加热装置略去）。回答下列问题：
（1）安装好仪器后，首先进行的操作是____________________________。
（2）仪器甲的名称为________________。
（3）装置A用于制取Cl2，其反应的化学方程式为____________________________，该反应中浓盐酸体现酸性和________。
（4）装置B中的试剂是____________，其作用是________________________。
（5）装置D中发生反应的离子方程式为____________________。
（6）将Cl2通入氢氧化铁、氢氧化钾的混合物中制备K2FeO4，发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为____________。
【解析】装置A中，MnO2与HCl（浓）反应生成氯化锰、氯气和水，由于氯化氢的挥发，生成的氯气中含有氯化氢和水蒸气，装置B中盛装饱和食盐水，除去氯气混有的氯化氢气体，然后通入装置C中，与氢氧化铁、氢氧化钾反应生成高铁酸钾，多余的氯气用氢氧化钠溶液进行吸收，防止污染大气。（1）安装好仪器后，首先进行的操作是检查装置的气密性，具体操作为在D中加入水没过导管口，微热A中烧瓶后，冷却，观察D中导管口是否有一段水柱，若有，则气密性良好；（2）仪器甲的名称为分液漏斗；（3）装置A用于制取Cl2，其反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，该反应中浓盐酸体现酸性和还原性；（4）装置B中的试剂是饱和食盐水，用于除去氯气中混有的氯化氢气体；（5）装置D中发生反应的离子方程式为Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O；（6）将Cl2通入氢氧化铁、氢氧化钾的混合物中制备K2FeO4，氢氧化铁中的铁化合价由+3升高到+6价，升高了3价，做还原剂，氯气中氯元素由0价降低到－1价，1个Cl2共降低了2价，做氧化剂，根据化合价升降守恒，可知发生反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2。
【答案】（1）在D中加入水没过导管口，微热A中烧瓶后，冷却，观察D中导管口是否有一段水柱，若有，则气密性良好
（2）分液漏斗（3）MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O；还原性
（4）饱和食盐水；除去氯气中混有的氯化氢气体
（5）Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O（6）3∶2
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