高考化学精准培优专练七 氧化还原反应的实质及应用(含解析)
展开1.氧化还原反应中的实质——电子转移
典例1.下列氧化还原反应中,电子转移的方向和数目均正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A. KClO3中Cl显+5价,转变成-1价,化合价降低6价,根据方程式,2ml KClO3中含有2ml Cl原子,即此反应共转移2ml×6e-=12ml e-,故A错误;B. Mg由0价→+2价,失去2ml e-,此反应中有2ml Mg参与反应,共转移2ml×2e-,故B正确; C. 根据反应方程式,Cu的化合价由+2价→0价,化合价降低,得到电子,C由0价→+4价,化合价升高,失去电子,故C错误;D. 根据氧化还原反应的规律,得失电子数目守恒,该选项中得失电子不守恒,故D错误;答案选B。
2.氧化还原反应类题目的基本计算方法——得失电子守恒法
典例2.12 mL浓度为0.1ml/L的Na2SO3溶液恰好被10mL浓度为0.04ml/L的K2X2O7溶液完全氧化。则元素X在还原产物中的化合价为( )
A.+2价B.+3价C.+4价D.+5价
【答案】B
【解析】n(Na2SO3)=0.1ml/L×0.012L=0.0012ml,n(K2X2O7)=0.04ml/L×0.01L=0.0004
ml,亚硫酸钠具有还原性,所以在反应中被氧化生成硫酸钠,则K2X2O7具有氧化性,所以在反应中得电子发生还原反应,设元素X在还原产物中的化合价是a,根据得失电子相等,则0.0012ml×(6−4)=0.0004ml×2×(6−a),得3=(6−a),所以a=+3,故答案选B。
3.氧化还原反应方程式的配平
典例3.做实验时不小心粘了一些高锰酸钾,皮肤上的斑很久才能消除,如果用草酸
的稀溶液洗涤马上可以复原,其离子方程式为:MnOeq \\al(−,4)+C2Oeq \\al(2−,4)+H+CO2+Mn2++,关于此反应的叙述正确的是( )
A.该反应的氧化剂是C2Oeq \\al(2−,4)
B.该反应右边方框内的产物是OH−
C.配平该反应式后,H+的化学计量数是16
D.该反应电子转移总数是5e−
【答案】C
【解析】A.该反应中,锰元素化合价由+7价变为+2价,所以高锰酸根离子作氧化剂,故A错误;B.根据元素守恒、电荷守恒可知,该反应右边方框内的产物是H2O,故B错误;C.配平该反应可得:2MnOeq \\al(−,4)+5C2Oeq \\al(2−,4)+16H+=10CO2+2Mn2++8H2O,所以氢离子系数是16,故C正确;D.配平该反应可得:2MnOeq \\al(−,4)+5C2Oeq \\al(2−,4)+16H+=10CO2+2Mn2++8H2O,转移电子总数是10e−,故D错误。
二.对点增分集训
1.在2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为( )
A.1∶8B.8∶1C.1∶5D.5∶1
【答案】C
【解析】反应中,化合价升高是元素是盐酸中的氯元素,所以盐酸是还原剂,16ml的盐酸中只有10ml做还原剂,化合价降低的元素是锰元素,所以高锰酸钾是氧化剂,氧化剂与还原剂的物质的量比1∶5,故C正确。
2.把铁和氧化铁组成的某混合物放入250mL 2.0ml·L-1的硝酸溶液中,充分反应后,生成的一氧化氮气体在标准状况下的体积为1.12 L,再向反应后的溶液中加入1.0ml·L-1的氢氧化钠溶液,要使铁元素完全沉淀下来,加入的氢氧化钠溶液的体积最少是( )
A.400 mLB.450 mLC.500 mLD.550 mL
【答案】B
【解析】当所加入的NaOH恰好使铁元素沉淀,此时溶液为硝酸钠溶液,根据N元素
守恒:n(NaOH)=n(NOeq \\al(−,3))=n(HNO3)-n(NO)=0.25L×2ml/L−=0.45ml,所以V(NaOH)
==0.45L=450mL,B项正确,答案选B。
3.汽车剧烈碰撞时,安全气囊中发生反应10NaN3+2KNO3→K2O+5Na2O+16N2↑。若氧化产物比还原产物多1.75ml,则下列判断正确的是( )
A.生成42.0L N2(标准状况)
B.有0.250ml KNO3被氧化
C.转移电子的物质的量为2.25ml
D.被氧化的N原子的物质的量为3.75ml
【答案】D
【解析】10NaN3+2KNO3=K2O+5Na2O+16N2↑中N元素化合价由1/3、+5价变为0价,所以NaN3是还原剂、KNO3是氧化剂,N2既是氧化产物又是还原剂,根据反应方程式可以知道,每当生成16mlN2,则氧化产物比还原产物多14ml,转移电子的物质的量为10ml,被氧化的N原子的物质的量为30ml,有2ml KNO3被还原,现氧化产物比还原产物多1.75ml,则生成2ml N2,转移电子的物质的量为1.25ml,被氧化的N原子的物质的量为3.75ml。A.生成2ml N2,在标准状况下的体积为2ml×22.4L/ml=44.8L,故A错误;B.由反应可以知道,NaN3发生氧化反应,KNO3发生还原反应,被还原的硝酸钾的物质的量为2ml×=0.25ml,故B错误;C.结合方程式可知,参加反应KNO3的物质的量=2ml×2/16=0.25ml,中N元素化合价由+5价降低为0价,故转移电子为0.25ml×5=1.25ml,故C错误;D.转移10ml电子被氧化的N原子为30ml,则转移1.25ml电子被氧化的N原子的物质的量为=3.75ml,故D正确。
4.把碎纸片b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.反应物微粒是S、SOeq \\al(2−,3)、OH-
B.该反应可能在酸性条件下进行
C.氧化剂与还原剂的质量比为2∶1
D.每生成2个S2-反应转移的电子数为6
【答案】C
【解析】A.由S元素的化合价知反应物微粒为S、OH-,生成物微粒为S2-、SOeq \\al(2−,3)和
H2O,故A错误;B.反应物微粒为S、OH-,说明反应在碱性条件下进行,故B错误;C.发生反应的化学方程式为3S+6OH-=2S2-+SOeq \\al(2−,3)+3H2O该反应的氧化剂和还原剂都是S,其中化合价降低的氧化剂为2S,化合价升高的还原剂为1S,所以氧化剂与还原剂的质量比为2∶1,故C正确;D.在反应3S+6OH-=2S2-+SOeq \\al(2−,3)+3H2O中,S的化合价从0价降为-2价,则每生成2个S2-反应转移的电子数为4,故D错误;故答案为C。
5.次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强的还原性。NaH2PO2为正盐,可将溶液中的Ag+还原为Ag,从而可用于化学镀银。利用NaH2PO2进行化学镀银反应中,若氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物的化学式为( )
A.H3PO4 B.Na3PO4 C.Ag D.Na2HPO2
【答案】A
【解析】NaH2PO2为正盐,可将溶液中的Ag+还原为Ag,Ag元素的化合价降低,P元素的化合价升高,设氧化产物中P元素的化合价为x,由氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1及电子守恒可知,4×(1-0)=1×(x-1),解得x=+5,由H3PO2+4Ag++2H2O=H3PO4+4Ag+4H+,H2POeq \\al(−,2)+4Ag++2H2O=H3PO4+4Ag+3H+,则NaH2PO2对应的氧化产物为H3PO4,故A正确。故选A。
6.用下列方法均可制得氯气:
①MnO2+4HCl(浓)eq \(====,\s\up7(△))MnCl2+Cl2↑+2H2O
②KClO3+6HCl(浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O
③2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
若要制得相同质量的氯气,①②③反应中电子转移数目之比为( )
A.6∶5∶6B.1∶3∶5C.15∶5∶3D.1∶6∶10
【答案】A
【解析】制取的氯气质量相等,则制取的氯气物质的量相等,假设制取的氯气都是1ml;①中生成1ml氯气转移电子物质的量=1ml×2×[0-(-1)]=2ml;②中生成1ml氯气转移电子物质的量=×1ml=ml;③中生成1ml氯气转移电子物质的量=×1ml=2ml;
则三个方程式中转移电子物质的量之比=2ml∶ml∶2ml=6∶5∶6,故答案为A。
7.(1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO−、OH−、FeOeq \\al(2−,4)、Cl−、H2O。
①湿法制备高铁酸钾反应体系中的氧化剂为:_____________(填化学符号)。
②写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式:_____________。每生成1ml FeOeq \\al(2−,4)转移____ml电子,若反应过程中转移了0.3ml电子,则还原产物的物质的量为__ml。
(2)工业上从海水中提取单质溴可采用如下方法:
①向海水中通入Cl2将海水中溴化物氧化,其离子方程式为:____________。
②向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出,用纯碱溶液吸收,其化学方程式为___________。
③将②所得溶液用H2SO4酸化,使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴,再用有机溶剂提取溴后,还可得到副产品Na2SO4。这一过程可用化学方程式表示为:___________。
【答案】(1)ClO- 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeOeq \\al(2−,4)+3Cl-+5H2O 3 0.15
(2)Cl2+2Br-=Br2+2Cl- 3Na2CO3+3Br2=5NaBr+NaBrO3+3CO2(或6Na2CO3+3Br2+3H2O=5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3) 5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O
【解析】(1)①湿法制备高铁酸钾时,Fe(OH)3失电子被氧化生成K2FeO4,则ClO-作氧化剂被还原生成Cl−,故答案为:ClO−;②氢氧化铁必须在碱性条件下存在,所以该反应是在碱性条件下进行,反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeOeq \\al(2−,4)+3Cl−+5H2O,每生成1ml K2FeO4转移电子的物质的量为3ml,还原产物为K2FeO4,其物质的量为2ml,若反应过程中转移了0.3ml电子,则还原产物的物质的量为0.15ml,故答案为:2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeOeq \\al(2−,4)+3Cl−+5H2O;3;0.15;(2)①Cl2将海水中的Br-氧化生成Br2,反应的离子方程式为:Cl2+2Br−=Br2+2Cl−,故答案为:Cl2+2Br−=Br2+2Cl−;②纯碱(Na2CO3)溶液显碱性,类比Cl2与NaOH溶液的反应,可推出Br2在纯碱溶液中会发生歧化反应生成溴化物,从③中的溴化物中可知另外生成的是溴酸盐,COeq \\al(2−,3)转化为CO2或HCOeq \\al(−,3),反应的化学方程式为3Na2CO3+3Br2=5NaBr+NaBrO3+3CO2或6Na2CO3+3Br2+3H2O=5NaBr+NaBrO3+
6NaHCO3;③在酸性条件下,Br−和BrOeq \\al(−,3)发生归中反应生成Br2,反应的方程式为:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O。
8.氧化还原反应综合应用:氧化还原反应滴定
(1)配平氧化还原反应方程式:C2Oeq \\al(2-,4)+____MnOeq \\al(-,4)+____H+===____CO2↑+____Mn2++____H2O
(2)称取6.0g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的试样,加水溶解,配成250mL溶液。量取两份此溶液各25mL,分别置于两个锥形瓶中。
①第一份溶液中加入酚酞试液,滴加0.25ml·L-1 NaOH溶液至20mL时,溶液由无色变为浅红色。该溶液被中和的H+的总物质的量为________ml。
②第二份溶液中滴加0.10ml·L-1的酸性高锰酸钾溶液。
A.KMnO4溶液在滴定过程中作________(填“氧化剂”或“还原剂”),该滴定过程________(填“需要”或“不需要”)另加指示剂。滴至16 mL时反应完全,此时溶液颜色由________变为________。
B.若在接近终点时,用少量蒸馏水将锥形瓶冲洗一下,再继续滴定至终点,则所测结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
C.若在达到滴定终点时俯视读数,则所得结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③原试样中H2C2O4·2H2O的质量分数为________,KHC2O4的质量分数为________。
【答案】(1)5 2 16 10 2 8
(2)①0.005
②A.氧化剂 不需要 无色 浅紫红色 B.无影响 C.偏小 ③21% 64%
【解析】(1)C:+3―→+4,改变量(4-3)×2=2,Mn:+7―→+2,改变量(7-2)×1=5,根据化合价升降总数相等,所以在C2Oeq \\al(2-,4)前配5,MnOeq \\al(-,4)前配2,根据C和Mn原子守恒,分别在CO2和Mn2+前配10和2,再由电荷守恒在H+前配16,最后根据离子方程式两边的H原子个数相等在水前面配8,经检验离子方程式的氧原子个数相等。(2)①由H++OH-==H2O知,n(H+)=n(OH-)=0.25 ml·L-1×0.02 L=0.005 ml。②原溶液无色,而KMnO4为紫红色,所以当溶液中的H2C2O4和KHC2O4反应完全时,溶液呈浅紫红色。由得失电子守恒得,n(还)×2=0.10ml·L-1×0.016L×5,n(还)=0.004 ml。③设6.0 g试样中H2C2O4·2H2O、KHC2O4的物质的量分别为n(H2C2O4·2H2O)、n(KHC2O4),由①得:2n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=0.05 ml,由②得:n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=0.04ml,解上述两个方程式得:n(H2C2O4·2H2O)=0.01ml,n(KHC2O4)=0.03ml,H2C2O4·2H2O的质量分数为
eq \f(0.01ml×126 g·ml-1,6.0g)×100%=21%,KHC2O4的质量分数为eq \f(0.03ml×128g·ml-1,6.0g)×100%=64%。
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