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《氧化还原反应在解决实际问题中的应用》课前学案
一、知识梳理
1．氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应的特征： ；本质： 。
氧化剂： 电子，化合价 ；具有 性；在反应中被 ；在反应中的生成物叫 产物。
氧化剂 浓H2SO4 浓HNO3 稀HNO3 Fe3+ K2FeO4 KMnO4、MnO2 Cr2O72- Cl2、ClO-
还原产物
还原剂： 电子，化合价 ；具有 性；在反应中被 ；在反应中的生成物叫 产物。
2．常见的氧化剂及还原产物
还原剂 Fe Fe2+ I- S2- SO2、 SO32-、HSO3-、S2O32- CO、C2O42-、H2C2O4
氧化产物
3．常见的还原剂及氧化产物
4．氧化还原反应的基本规律
（1）守恒规律
还原剂 电子总数＝氧化剂 电子总数；化合价 总数＝化合价 总数
（2）强弱规律
①根据化学方程式判断 氧化性：氧化剂 氧化产物 还原性：还原剂 还原产物
②根据反应条件及反应的剧烈程度判断
③根据相同条件下产物价态高低判断
④依据金属、非金属的活动性顺序
⑤根据电化学原理判断
在原电池中，作负极的金属的还原性一般比作正极的金属的还原性 。
在电解池中，惰性电极作电极时，阳极先失电子的物质还原性 ；阴极先得电子的物质氧化性 。
（3）先后规律：按照性质（氧化性或还原性）由强到弱的顺序依次反应
（4）价态规律：①高低律：元素处于最高价态的物质只有 性，元素处于最低价态的物质只
有 性，处于中间价态的物质 。
②价态归中规律：含同种元素不同价态的物质间发生氧化还原反应时，“两相靠，不相交”。
③歧化反应规律：具有多种价态的元素可发生歧化反应，遵循“中间价→ ＋ ”。
二、氧化还原反应的应用初探
1．如何设计实验证明2Fe3++2I-2Fe２++I2存在电子转移？画出装置图，标明电极并写出电极反应
2．（2020年山东卷节选）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含 CH3COO-的溶液为例）。
回答下列问题：
（1）a极电极反应式为 。
（2）电池工作一段时间后，a、b极产生气体的物质的量之比为 。
3．（23年辽宁卷节选）某工厂采用如下工艺制备Cr(OH)3，已知焙烧后Cr元素以+6价形式存在。
流程中淀粉水解液中的葡萄糖的作用 。
4．（22全国乙卷节选）废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源，通过下图流程实现铅的回收。
在“酸浸”中，H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2，其化学方程式为 。
5．（22年山东卷节选）现有含少量杂质的FeCl2·nH2O晶体，为测定n值进行如下实验：
实验Ⅰ——测Fe2+的含量：称取m1g样品，用足量稀硫酸溶解后，用cmol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+达终点时消耗VmL(滴定过程中Cr2O72-转化为Cr3+，Cl-不反应)。 则Fe2+的物质的量为 。
《氧化还原反应在解决实际问题中的应用》课中学案
【学习目标】
通过电化学、工艺流程、滴定实验中实际问题的探究，提升应用氧化还原反应解决问题的能力。
【学习过程】
一、电化学问题的解决
1．如何设计实验证明2Fe3++ 2I－2Fe2++ I2存在电子转移？
2．（2023年广东卷）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。
回答下列问题：
（1）Pt表面发生的电极反应式为 。
（2）每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除Cl－的物质的量为 。
【思考】电极反应与氧化还原反应之间有着怎样的联系？如何书写电极反应式？
【跟踪练习】（2023年全国甲卷）用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。
回答下列问题：
（1）阴极发生的所有的电极反应式为： 、 。
（2）每还原2mol CO2时，阳极生成气体的体积为 (标准状况下)。
二、工艺流程中问题的解决
1．（2022年山东卷节选）高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿（含Zn、Fe元素的杂质）为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下。
回答下列问题：
（1）浸取时，增大O2压强的目的是 。
（2）金属M为Zn，固体X主要成分是 。
（3）还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成，该说法是否正确 。
2．高铁酸钾（K2FeO4）是一种高效、无毒的强氧化剂，可用作饮用水、工业水的消毒剂和净水剂。在工业上，一种通过 FeSO4溶液制备 K2FeO4的工艺流程如图2所示。
上述流程中，FeOOH中Fe元素的化合价为 ，“氧化、沉淀”时，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
3．（2020年山东卷节选）用软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe3O4、Al2O3）和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下：
上述流程中，MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为 。
【跟踪练习】（2020年全国卷Ⅰ）钒具有广泛用途。黏土钒矿中，钒以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
根据上述流程，写出VO+转化为VO2+反应的离子方程式 。
三、氧化还原滴定实验中计算问题的解决
1．（2023高三开学考试节选）测定CrCl3纯度：取m1 g CrCl3产品，在强碱性条件下，加入过量的30%的H2O2溶液，并小火加热，使Cr元素完全转化为CrO42－，继续加热一段时间；冷却后加入适量蒸馏水，滴加适量硫酸酸化后，用新配制的c mol L－1 (NH4)2Fe(SO4)2标准液滴定到终点，消耗标准液V mL（已知Cr2O72－被Fe2+还原为Cr3+）。继续加热一段时间的目的是 ，（已知CrCl3的相对分子质量为M）产品中CrCl3的纯度表达式为 %（用含m1、c、V、M的代数式表示，杂质不参与反应）。
【跟踪练习】（2020年北京卷）MnO2是重要的化工原料。
某MnO2产品纯度测定：向ag产品中依次加入足量bg Na2C2O4和足量稀H2SO4，加热至充分反应，再用c mol L－1KMnO4溶液滴定剩余 Na2C2O4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为d L。(已知：MnO2及MnO4－均被还原为Mn2+。相对分子质量：MnO2 M1；Na2C2O4 M2)产品纯度为 （用质量分数表示，列出表达式）。
【课后达标检测】
1．（2021年全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。
（1）右侧电极反应为 。
（2）制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移电子的物质的量为 。
2．（2020年新课标Ⅰ卷）科学家近年发明了一种新型Zn CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
回答下列问题
（1）放电时，左侧电极反应为 。
（2）放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移电子的数目为 。
3．（2021年山东卷）利用碘量法测定WCl6产品纯度，实验如下：
①称量：将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g；开盖并计时1分钟，盖紧称重为m2g；再开盖加入待测样品并计时1分钟，盖紧称重为m3g，则样品质量为 g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。
②滴定：先将WCl6转化为可溶的Na2WO4，通过IO3－离子交换柱发生反应：WO42－+Ba(IO3)2=BaWO4+2IO3－；交换结束后，向所得含IO3-的溶液中加入适量酸化的KI溶液，发生反应：IO3－+5I－+6H+=3I2+3H2O；反应完全后，用Na2S2O3标准溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32－ =2I-+S4O62－。滴定达终点时消耗cmol L－1的Na2S2O3溶液VmL，则样品中WCl6(摩尔质量为Mg mol-1)的质量分数为 。
4．（2018年全国卷Ⅰ）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 mol L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为 ，该样品中Na2S2O5的残留量为 g/L（以SO2计）。
5．工业上以黄铜矿主要含CuFeS2，还含FeS等为原料可以制备Cu，流程如下：
回答下列问题：
①写出“浸取”时CuFeS2和FeCl3溶液反应的离子方程式为 。
②“稀释”时反应的化学方程式为__________________。

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