鲁科版必修1第3节 氧化剂和还原剂第3课时练习题

第3课时　氧化还原反应的应用

一、概念判断(判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,共5小题,每题1分,共5分)

1.在氧化还原反应中,还原剂失去电子的总数等于氧化剂得到电子的总数。 (　　)

提示:√。

2.在氧化还原反应中,金属单质作反应物时一定是还原剂。 (　　)

提示:√。

3.金属原子失去的电子数越多,金属的还原性越强。(　　)

提示:×。还原性强弱与失电子数目无关。

4.向FeI2溶液中通入少量Cl2的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。 (　　)

提示:×。还原性:I->Fe2+,通少量Cl2时,应先氧化I-。

5.含硫化合物X、Y的转化关系S+NaOHX+Y+H2O中,硫单质的化合价最低。 (　　)

提示:×。S与NaOH发生歧化反应。

二、选择题(本题包括7小题,每题2分,共14分)

·题组1　氧化还原反应的配平

1.三元催化器是安装在汽车排气系统中的净化装置,它可将汽车尾气排出的CO和NO等有害气体转变为无害的二氧化碳和氮气。如图为该反应的微观示意图(未配平),其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法正确的是              (　　)

A.该反应属于置换反应

B.丁是氧化产物

C.甲中黄球代表的原子被氧化

D.配平后甲、乙、丙、丁的化学计量数依次为2、2、2、1

【解析】选D。根据变化的微观示意图,一种球对应一种原子,CO和NO转变为二氧化碳和氮气,则蓝球为O,黑球为C,黄球为N,据此分析解答。A.从微观示意图不难看出,该反应为化合物和化合物反应生成单质和化合物的反应,不属于置换反应,故A错误;B.根据上述分析,反应为NO+COCO2+N2,N元素化合价降低,被还原,氮气(丁)为还原产物,故B错误、C错误;D.配平后的反应为2NO+2CO 2CO2+N2,甲、乙、丙、丁的化学计量数依次为2、2、2、1,故D正确。

2.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.a的值为3

C.反应后元素化合价升高的物质有两种

D.还原性:C>Sn

【解析】选B。根据氧化还原规则,二氧化锡中锡元素化合价下降,发生还原反应,作氧化剂,碳单质发生氧化反应,作还原剂,据此回答问题。A. 反应中SnO2被还原,A正确;B. 根据原子守恒原理,M为气体,则M只能是CO,a的值为2,B错误;C. 反应后元素化合价升高的物质有两种,CO和CO2,C正确;D. 还原剂的还原性大于还原产物的还原性,即还原性:C>Sn,D正确。

·题组2　氧化还原反应的计算

3.(2021·北京师范大学附属中学高一检测)已知aR+bH++cCl-dR2++5Cl2↑+ 8H2O,则R中R的化合价为              (　　)

A.+4   B.+5   C.+6   D.+7

【解析】选D。对反应aR+bH++cCl-dR2++5Cl2↑+8H2O,由质量守恒可知b=16,c=10,a=2,d=2,结合电荷守恒可知16-2x-10=4,则x=1,则可确定R中R的化合价为+7。

4.已知在碱性溶液中可发生如下反应:

2M(OH)3+10OH-+3Cl22M+6Cl-+8H2O,则M中的M的化合价是 (　　)

A.+4    B.+5    C.+6    D.+7

【解析】选C。由电荷守恒得2n+6=10,解得n=2,则M中M的化合价为+6。

5.用下列方法均可制得氧气:

①2KClO32KCl+3O2↑

②2H2O22H2O+O2↑

③2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

若要制得相同质量的氧气,反应中电子转移数目之比为 (　　)

A.3∶1∶1　　 B.3∶1∶4　 　C.1∶1∶1　　 D.2∶1∶2

【解析】选D。要制得相同质量的氧气,则生成氧气的分子数相同,假设均生成1个氧气分子,对于反应①和反应③,O的化合价由-2价升高至0价,转移4个电子,对于反应②,O的化合价由-1价升高至0价,转移2个电子,因此三个反应中电子的转移数目之比为4∶2∶4=2∶1∶2。

·题组3　氧气的实验室制法

6.下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是 (　　)

A.将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质

B.实验室制取Cl2的反应中,浓盐酸起到酸性和氧化剂作用

C.实验室用如图装置除去Cl2中少量的HCl

D.实验室制备Cl2,可用排饱和食盐水集气法收集

【解析】选D。Cl2可与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2,引入新的杂质,并且消耗Cl2,A项不正确;实验室制取Cl2的反应中,浓盐酸起到酸性和还原剂的作用,B项不正确;用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl气体时,导气管应长进短出,C项不正确;因为Cl2能溶于水,而难溶于饱和食盐水,故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2,D项正确。

7.(2021·临沂高一检测)实验室用下列方法制取氯气:①用含146 g HCl的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87 g MnO2与足量的浓盐酸反应,若不考虑HCl的挥发,则反应后所得氯气的质量              (　　)

A.方法①比方法②多   B.方法②比方法①多

C.两种方法一样多   D.无法比较

【解析】选B。MnO2与浓盐酸反应制Cl2,随着反应的进行,浓盐酸变稀,稀盐酸不能与MnO2反应,故反应①所得氯气的质量小于71 g;浓盐酸足量时,根据MnO2的质量可计算出反应②所得氯气的质量为71 g,所以反应后所得氯气的质量:①<②。

三、非选择题(本题包括1小题,共11分)

8.常温下,A是可用来对自来水进行消毒的黄绿色单质气体,A、B、C、D、E都含X元素,其转化关系如图所示:

(1)请分别写出下列物质的化学式(如为溶液请填溶质的化学式):

A__________、B__________、D__________。 

(2)写出下列反应的化学方程式或离子方程式(请注明反应条件):

A+H2O(离子方程式):__________________________________; 

A+NaOH(离子方程式):__________________________________; 

DA(化学方程式):__________________________________。 

【解析】由题意可知A为氯气,B为次氯酸,D为氯化氢,C为氯化钠,E为次氯酸钠。

答案:(1)Cl2　HClO　HCl　(2)Cl2+H2OH++Cl-+HClO　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O　4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O

一、选择题(本题包括16小题,每题3分,共48分)

1.(2021·衡水高一检测)在离子反应xR++yH++O2mR3++nH2O中,n和m分别为 (　　)

A.2、2   B.2、3   C.3、3   D.2、4

【解析】选A。根据反应前后所带电荷数守恒,得出x+y=3m,根据原子守恒,x=m,n=2,得出m=2,故选项A正确。

【方法点拨】本题采用原子守恒和电荷守恒的方法进行计算比较简单,学生也容易接受,此题也可以采用化合价升降法进行配平,求出n和m,根据离子反应方程式,R+化合价由+1价→+3价,化合价升高2价,O化合价由0价→-2价,化合价整体降低4价,最小公倍数为4,即R+的系数为2,然后根据原子守恒配平其他,最后得出n、m。

2.(2021·焦作高一检测)在酸性条件下可发生反应:S+2M+2H+ 2MO2+S+H2O,M中M的化合价是 (　　)

A.+7   B.+6   C.+5   D.+4

【解析】选C。亚硫酸根中硫价态为+4价,升高至硫酸根中硫价态为+6价,每个硫原子升高2价;M原子价态降低,降至MO2中M价态为+4价,设所求价态为y,根据得失电子守恒得:(y-4)×2=1×2,解得y=5。

3.在一定条件下PbO2与Cr3+反应,产物是Cr2和Pb2+,则PbO2与Cr3+反应的化学计量数之比为 (　　)

A.3∶1   B.3∶2   C.1∶1   D.3∶4

【解析】选B。PbO2中的Pb由+4价变为反应后Pb2+中的+2价,化合价降低,得到2e-;Cr3+中的Cr为+3价,Cr中的Cr元素化合价为+6价,化合价升高,失去2×3e-=6e-,电子得失最小公倍数是6e-,所以PbO2、Pb2+系数是3,Cr2系数是1,Cr3+系数是2,则PbO2与Cr3+反应的化学计量数之比为3∶2。

4.对于反应O3+I-+H+I2+O2+H2O(未配平),下列说法正确的是 (　　)

A.O2和H2O是还原产物

B.该反应能说明O2的氧化性大于I2

C.氧化产物和还原产物的个数比为1∶1

D.配平后的离子方程式为2O3+2I-+4H+I2+2O2+H2O

【解析】选C。此反应中氧化剂是O3,还原剂是I-,氧化产物是I2,还原产物是H2O,故A错;由题意可知氧化性:O3>I2,不能说明氧化性:O2>I2,故B错;D中电荷、原子不守恒,应为O3+2I-+2H+I2+O2+H2O,故D错。

5.在反应MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O中,氧化剂与还原剂的质量之比为 (　　)

A.87∶146   B.146∶87   C.87∶73   D.73∶87

【解析】选C。反应中二氧化锰为氧化剂,氯化氢为还原剂,反应中的氯化氢有一半作还原剂,所以氧化剂和还原剂的质量比为87∶(36.5×2)=87∶73。

6.(2021·长春高一检测)高铁酸钾是一种高效绿色水处理剂,其工业制备的反应原理是Fe(OH)3+ClO-+OH-Fe+Cl-+H2O(未配平),下列叙述不正确的是              (　　)

A.ClO-是氧化剂

B.每1 molFe(OH)3得到3 mol电子

C.反应中氧化剂和还原剂的计量系数比为3∶2

D.用高铁酸钾处理水时,可消毒杀菌,又能吸附水中悬浮颗粒净水

【解析】选B。Fe(OH)3+ClO-+OH-Fe+Cl-+H2O反应中Fe元素的化合价由+3价升高为+6价,Cl元素的化合价由+1价降低为-1价,结合氧化还原反应的规律分析解答。A.Cl元素的化合价降低,被还原,则ClO-是氧化剂,故A正确;B.Fe元素的化合价由+3价升高为+6价,失去电子,而且1 mol Fe(OH)3 失去3 mol电子,故B错误;C.Fe元素的化合价由+3价升高为+6价,Cl元素的化合价由+1价降低为-1价,ClO-是氧化剂,Fe(OH)3是还原剂,根据化合价升降守恒,配平后的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2Fe+3Cl-+5H2O,氧化剂和还原剂的计量系数比为3∶2,故C正确;D.高铁酸钾具有强氧化性,用高铁酸钾处理水时,可杀菌消毒,其还原产物为铁离子,能水解生成具有吸附能力的氢氧化铁胶体,能够吸附水中悬浮杂质,起到净水作用,故D正确。

7.KMnO4是常用的消毒剂和氧化剂。已知相关化学反应如下:

①向含KOH的K2MnO4溶液中通入Cl2制备KMnO4:2K2MnO4+Cl22KMnO4+2KCl

②实验室制Cl2:2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

③测定废水中Mn2+:2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+

下列有关说法错误的是 (　　)

A.Mn的氧化性一定比Cl2的氧化性强

B.物质氧化性与酸碱性有关,pH越低,氧化性越强

C.③中生成2个还原产物时转移6个电子

D.若转移电子数相等,则①中KMnO4与②中KMnO4的质量之比为5∶1

【解析】选A。2K2MnO4+Cl22KMnO4+2KCl反应中,Cl2是氧化剂,KMnO4是氧化产物,则氧化性:Cl2>KMnO4,所以Mn的氧化性不一定比Cl2的氧化性强,故A错误;由题中反应可知,在酸性条件下,KMnO4具有强氧化性,所以物质氧化性与酸碱性有关,pH越低,氧化性越强,故B正确;③中Mn被还原生成还原产物为MnO2,则生成2个还原产物时转移6个电子,故C正确;①中1个KMnO4转移1个电子,②中1个KMnO4转移5个电子,所以若转移电子数相等,则①中KMnO4与②中KMnO4的质量之比为5∶1,故D正确。

8.实验室制取氯气时,下列说法正确的是 (　　)

A.装置Ⅰ可用于制取少量氯气

B.用装置Ⅱ可以除去氯气中的少量氯化氢

C.用装置Ⅲ制取氯气缺少加热装置

D.用装置Ⅳ可以干燥氯气

【解析】选C。实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅰ的盐酸是稀盐酸,不能用于制取少量氯气,A错误;氯气也能与碳酸氢钠反应,应该用饱和食盐水除去氯气中的少量氯化氢,且应该是长口进短口出,B错误;实验室利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制备氯气,装置Ⅲ中缺少加热装置,不能制取氯气,C正确;用装置Ⅳ干燥氯气时应该是长口进短口出,D错误。

9.已知5KCl+KClO3+3H2SO43Cl2↑+3K2SO4+3H2O,下列说法不正确的是 (　　)

A.H2SO4既不是氧化剂也不是还原剂

B.1 mol KClO3参加反应时有5 mol电子转移

C.KClO3 是氧化剂

D.被氧化与被还原的氯元素的物质的量比为1∶5

【解析】选D。A.H2SO4的组成元素在反应前后元素化合价没有发生变化,因此该物质在反应中既不是氧化剂也不是还原剂,A正确;B.在反应前KClO3中Cl元素化合价为+5价,反应后变为Cl2中的0价,化合价降低5价,所以1 mol KClO3参加反应时有5 mol电子转移,此时KClO3作氧化剂,B、C正确;D.在反应前KClO3中Cl元素化合价为+5价,反应后变为Cl2中的0价,化合价降低5价,得到电子被还原;KCl中Cl元素化合价为-1价,反应后变为Cl2中的0价,化合价升高1价,失去电子被氧化,根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,可知KClO3、KCl反应的个数比为1∶5,即被氧化与被还原的氯元素的物质的量比为5∶1,D错误。

10.反应8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl,被氧化的NH3与被还原的Cl2的分子数之比为 (　　)

A.2∶3   B.8∶3   C.6∶3   D.3∶2

【解析】选A。反应中,NH3中N的化合价由-3价变为0价,转移6个电子,则2个NH3被氧化,Cl2的化合价由0价变为-1价,转移6个电子时,则有3个Cl2被还原,被氧化的NH3与被还原的Cl2的分子数之比为2∶3。

11.(双选)氰化物是水体污染的主要物质,该类物质有剧毒,特别是HCN具有挥发性,毒害更大。工业上常采用碱性氯化法来处理高浓度氰化物污水,发生的主要反应为CN-+OH-+Cl2CO2+N2+Cl-+H2O(未配平)。下列有关该反应说法错误的是              (　　)

A.该反应属于氧化还原反应

B.Cl2是还原剂,CO2和N2是氧化产物

C.氧化剂与还原剂的化学计量数之比为2∶5

D.该反应的离子方程式为2CN- +8OH- +5Cl22CO2+N2+10Cl- +4H2O

【解析】选B、C。CN- 中碳元素的化合价为+2价,氮元素的化合价为-3价,由题给未配平方程式可知,反应中碳元素和氮元素化合价升高被氧化,CN-为还原剂,氯元素化合价降低被还原,Cl2为氧化剂,由得失电子数目守恒和原子个数守恒可知,配平的离子方程式为2CN- +8OH- +5Cl22CO2+N2+ 10Cl- +4H2O。A.由分析可知,该反应前后元素化合价有变化,属于氧化还原反应,故A正确;B.由分析可知,反应中Cl2是氧化剂,CN-是还原剂,CO2和N2是氧化产物,故B错误;C.由分析可知,反应中Cl2是氧化剂,CN-是还原剂,氧化剂与还原剂的化学计量数之比为5∶2,故C错误;D.由分析可知,反应中Cl2是氧化剂,CN-是还原剂,由得失电子数目守恒和原子个数守恒可知,配平的离子方程式为2CN- +8OH- +5Cl22CO2+N2+10Cl-+ 4H2O,故D正确。

12.(双选)ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂。实验室可通过以下反应制得ClO2:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。下列说法正确的是              (　　)

A.KClO3在反应中得到电子

B.KClO3被氧化

C.H2C2O4在反应中被还原

D.1 molKClO3参加反应有1 mol电子转移

【解析】选A、D。Cl元素的化合价由+5价降低为+4价,则KClO3在反应中得到电子,故A正确;Cl元素的化合价由+5降低为+4价,被还原,故B错误;C元素的化合价由+3升高到+4价,被氧化,则H2C2O4在反应中被氧化,故C错误;因反应中Cl元素的化合价由+5降低为+4价,则1个KClO3参加反应有1个电子转移,故D正确。

13.(双选)一定条件下硝酸铵受热分解的化学方程式为5NH4NO32HNO3+ 4N2↑+9H2O,下列说法正确的是              (　　)

A.分解反应都是氧化还原反应

B.N2是还原产物,HNO3是氧化产物

C.被氧化与被还原的氮原子数之比为5∶3

D.有单质生成的分解反应一定是氧化还原反应

【解析】选C、D。分解反应不一定是氧化还原反应,例如碳酸钙分解即为非氧化还原反应,故A错误;在反应中,N→N2,N→N2,所以N2既是还原产物又是氧化产物,故B错误;

。

根据氧化还原反应中氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等可知,被氧化与被还原的氮原子数之比为5∶3,故C正确;有单质生成的分解反应一定有化合价的变化,属于氧化还原反应,故D正确。

14.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是 (　　)

【解析】选C。集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧,只能进气,不能排气,则瓶内压强增大到一定程度,可能将橡胶塞压出,A项错误;因为Cl2比空气的密度大,Cl2应短管进,B项错误;C项该装置既能收集Cl2,又能进行尾气处理且防倒吸,正确;由于Cl2和NaOH反应,所以不能收集到Cl2,D项错误。

15.某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是 (　　)

A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗

B.①中缺少加热装置

C.②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气

D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气

【解析】选C。A中可用分液漏斗代替长颈漏斗,避免盐酸挥发,气体逸出,同时便于控制反应速率,A正确;二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气,需要添加加热装置,B正确;B中盛放的NaOH溶液吸收氯气,不能净化Cl2,可以用饱和食盐水净化氯气,C错误;氢氧化钠溶液与氯气反应,可以吸收氯气,防止污染空气,D正确。

16.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,并做它与金属反应的实验。每个虚线框表示一个单元装置,其中有错误的是              (　　)

A.②处　　　　　　　 B.①和②处

C.②和③处　    D.②③④处

【解析】选D。根据实验目的,装置①是利用KMnO4溶液与浓盐酸反应制备Cl2,Cl2中含有HCl、H2O杂质,但不能用NaOH溶液除去HCl,应用饱和食盐水,故②错。装置③是利用浓硫酸除去H2O,但左边导管应插入浓硫酸中,右边导管不能插入浓硫酸中,故③错。装置④是密封的,会发生事故,故④错。

二、非选择题(本题包括2小题,共22分)

17.(11分)现有中学化学中常见的几种物质:①O2、②Mg、③CO、④WO3、⑤W、⑥CO2。请回答下列问题:

(1)①、②、③、④四种物质中常用作还原剂的有________(填序号)。 

(2)请将③、④、⑤、⑥对应物质填入下列横线上,以组成一个氧化还原反应方程式:

________+______ ________+________。 

(3)随着人们环保意识的增强,许多汽车都已经装上了如图所示的尾气处理装置。在催化剂的作用下,尾气中两种主要的有毒气体反应生成两种无害气体,两种无害气体均为空气中的成分,写出该反应的化学方程式:_ ___________________。 

该反应中____________是氧化剂。 

【解析】(1)Mg是活泼金属,CO是低价态的化合物,二者常用作还原剂。(2)据题干中四种物质可判断,该反应为3CO+WO3W+3CO2。(3)由示意图知两种有毒气体为CO和NO,两者反应生成的无害气体均为空气中的成分,即为N2和CO2,化学方程式为2NO+2CON2+2CO2,在该反应中CO作还原剂,NO作氧化剂。

答案:(1)②③　(2)3CO　WO3　W　3CO2

(3)2CO+2NON2+2CO2　NO

18.(11分)阅读下面科普信息,回答问题:

一个体重50 kg的健康人含铁2 g,这2 g铁在人体中以Fe2+和Fe3+的形式存在。亚铁离子易被吸收,给贫血者补充铁时,应给予含亚铁离子的亚铁盐,如硫酸亚铁。服用维生素C,可使食物中的铁离子还原成亚铁离子,有利于铁的吸收。

(1)以下为常见的铁元素的几种微粒,其中既有氧化性又有还原性的是__________(填字母)。 

A.Fe 　　B.Fe2+ 　　　　C.Fe3+

(2)工业盐的主要成分是NaNO2,曾多次发生过因误食NaNO2而中毒的事件,其原因是NaNO2把人体内的Fe2+转化为Fe3+而失去与O2结合的能力,这说明NaNO2具有__________性。下列不能实现上述转化的物质是__________(填字母)。 

A.Cl2   B.O2   C.FeCl3   D.KMnO4(H+)

(3)工业盐中毒后,可服用维生素C来缓解中毒状况,这说明维生素C具有__________性。 

(4)在Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O的反应中,HNO3表现了__________性和__________性,则56 g Fe参加反应时,被还原的HNO3为__________g。 

【解析】(1)最高价态的粒子只有氧化性,最低价态的粒子只有还原性,中间价态的粒子既有氧化性又有还原性。

(2)Fe2+Fe3+发生了氧化反应,故NaNO2具有氧化性,所以实现此转化也应选择具有强氧化性的物质,而FeCl3与Fe2+不能反应,故FeCl3不能实现上述转化。

(3)缓解中毒,则应能使Fe3+Fe2+,所以维生素C具有还原性。

(4)Fe和HNO3的反应中,一部分HNO3起氧化作用,生成NO,另一部分则起酸性作用生成Fe(NO3)3,所以56 g Fe参加反应时,被还原的HNO3为63 g。

答案:(1)B　(2)氧化　C　(3)还原

(4)酸　氧化　63

【日积月累】

(九层之台,起于累土——难点知识从基础练起)

写出下列反应的离子方程式。

(1)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O:Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。

(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O:

MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。

(3)Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl:Cl2+SO2+2H2O4H++S+2Cl-。

(4)FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓。