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专题四　氧化还原反应
【知识重构】
　氧化还原反应基本概念
　　1.氧化还原反应基本概念图解
2.常见氧化剂和还原剂
(1)常见氧化剂及其还原产物
氧化剂 Cl2 O2 Fe3+ HClO
还原产物 Cl- H2O/O2- /OH-/ Fe2+/ Fe Cl-
氧化剂 酸性KMnO4溶 液、K2Cr2O7 浓硫酸 HNO3 H2O2
还原产物 Mn2+、Cr3+ SO2 NO2/NO H2O
　　(2)常见还原剂及其氧化产物
还原剂 金属单质 非金属单质 Fe2+ H2S/ S2-
氧化产物 金属离子 非金属氧化物 Fe3+ S、SO2
还原剂 HI/I- NH3 CO SO2/S
氧化产物 I2 N2、NO CO2 SO3、S
　　3.电子转移的表示方法
(1)双线桥法:①标变价;②画箭头;③算数目;④说变化。
(2)单线桥法:箭头由失电子原子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”“失”字样。
　氧化还原反应的基本规律
　　1.氧化还原反应的基本规律
守恒律 定义 化合价升高总数与降低总数相等,实质是反应中失电子总数与得电子总数相等。即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值
应用 ①直接计算参与氧化还原反应物质间的数量关系 ②配平氧化还原反应方程式
强弱律 定义 氧化性强弱为氧化剂>氧化产物;还原性强弱为还原剂>还原产物
应用 ①判断某氧化还原反应中,氧化性、还原性的相对强弱 ②判断某氧化还原反应能否自发进行
优先律 定义 当存在多种还原剂(氧化剂)时,氧化剂(还原剂)通常先和还原性(氧化性)最强的还原剂(氧化剂)反应
应用 ①判断某氧化还原反应能否自发进行 ②可判断物质发生氧化还原反应的先后顺序 如向NaBr和NaI的混合溶液中通入Cl2,因I-的还原性强于Br-,则先发生反应2I-+Cl22Cl-+I2,然后发生反应2Br-+Cl22Cl-+Br2
价态律 定义 有多种价态的元素,处于最高价态时只具有氧化性(如H2SO4中的S元素),处于最低价态时只具有还原性(如H2S中的S元素),处于中间价态时既有氧化性又有还原性(如SO2中的S元素)
应用 ①判断氧化还原反应能不能发生 ②判断同种元素的不同物质间发生氧化还原反应时的化合价变化情况
转化律 定义 同种元素不同价态间发生归中反应时,元素的化合价只接近而不交叉,最多达到同种价态
应用 如H2S+H2SO4(浓)S↓+SO2↑+2H2O(H2→,H2O4→O2);5Cl-+Cl+6H+3Cl2↑+3H2O(→,→)
　　2.物质氧化性、还原性强弱的应用
判断物质氧化性、还原性强弱的常用方法 (1)依据反应条件来判断 当不同的氧化剂作用于同一还原剂时,若氧化产物价态相同,可依据反应条件的难易程度来判断氧化剂氧化性的相对强弱。一般来说反应条件越苛刻,说明反应越难发生,氧化剂得电子越困难,则对应氧化剂的氧化性越弱。例如: Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 氧化性:浓硝酸>浓硫酸
(2)根据“三表”判断 ①根据元素周期表判断 ②根据金属及非金属的活动性顺序表判断
(3)依据“两池”判断 ①一般情况下,两种不同的金属构成原电池的两极时,负极是电子流出的电极,正极是电子流入的电极。则两种金属的还原性:正极<负极 ②用惰性电极电解混合溶液时,在阴极先得电子的阳离子的氧化性较强,在阳极先失去电子的阴离子的还原性较强
(4)依据“三度”(浓度、温度、酸碱度)判断 一般情况下,浓度越大,温度越高,氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)越强;酸碱度是影响氧化性强弱的重要因素。 例如,①KMnO4在酸性条件下具有较强的氧化性,常温下即可和浓盐酸反应制取氯气;②HNO3(浓)的氧化性强于HNO3(稀)的氧化性;③HNO3(热)的氧化性强于HNO3(冷)的氧化性
　氧化还原反应方程式的书写与配平
1.氧化还原反应方程式配平的基本原则
2.氧化还原反应方程式配平的一般步骤
3.特殊的配平方法
(1)逆向配平法(主要用于同种元素之间发生的歧化反应)
例如:
　　因为S的化合价既有升高又有下降,S单质的化学计量数不好确定,但逆向看:S被还原为K2S,S元素降低2价,S被氧化为K2SO3,S元素升高4价,所以K2S、K2SO3的化学计量数分别为2、1,然后再确定S单质的化学计量数为3。
(2)缺项配平法
先配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由元素守恒确定未知物,再根据原子守恒和电荷守恒进行配平。其补项原则如表所示:
条件 补项原则
酸性条件 缺H(氢)或多O(氧)补H+,少O(氧)补H2O(水)
碱性条件 缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水),少O(氧)补OH-
【题型解码】
题型1　氧化还原反应基本概念
例1　(2024·浙江1月选考)汽车尾气中的NO和CO在催化剂作用下发生反应:2NO+2CO2CO2+N2。下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值) (　　)
A.生成1 mol CO2转移电子的数目为2NA
B.催化剂降低NO与CO反应的活化能
C.NO是氧化剂,CO是还原剂
D.N2既是氧化产物又是还原产物
变式1　(2024·上海高考·节选)回答下列问题:
PtF6是极强的氧化剂,用Xe和PtF6可制备稀有气体离子化合物,六氟合铂氙[XeF]+[Pt2F11]-的制备方式如图所示。
(1)上述反应中的催化剂为　　　　。
A.PtF6 B.Pt C.F- D.XeF+
(2)上述过程中属于氧化还原反应的是　　　。
A.② B.③ C.④ D.⑤
　　解答氧化还原反应有关概念题的“三个步骤”
第一步,依据题意分析概念。“升失氧,降得还;剂性一致,其他相反。”“剂性一致”即氧化剂具有氧化性,还原剂具有还原性。“其他相反”即氧化剂被还原,发生还原反应,生成还原产物;还原剂被氧化,发生氧化反应,生成氧化产物。
第二步,依据规律进行定性判断。氧化还原反应遵循化合价互不交叉规律、强弱规律等。同学们应掌握化合价与氧化性的关系,“高价氧化低价还,中间价态两俱全”。
第三步,利用电子守恒进行定量判断。有关氧化还原反应的定量问题,利用得失电子守恒法可以简化计算过程。对于生疏的或多步氧化还原反应,可直接找出起始的氧化剂、还原剂和最终的还原产物、氧化产物,利用原子守恒和电荷守恒,建立已知量与未知量的关系,快速列等式求解。
题型2　信息型氧化还原反应方程式的书写
例2　(2024·新课标卷)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺如下:
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(c≤1.0×10-5 mol·L-1)时的pH(常温下):
Fe3+ Fe2+ Co3+ Co2+ Zn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.9 — 7.4 6.2
沉淀完全的pH 2.8 8.4 1.1 9.4 8.2
回答下列问题:
(1)“酸浸”前废渣需粉碎处理,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　;
“滤渣1”中金属元素主要为　　　　。
(2)“过滤1”后的溶液中加入MnO2的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
取少量反应后的溶液,加入化学试剂　　　　　　检验　　　　,若出现蓝色沉淀,需补加MnO2。
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)“除钴液”中主要的盐有　　　　　　　　　　(写化学式),残留的Co3+浓度为　　　　　　　mol·L-1。
变式2　(2024·辽宁高考)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)北宋时期我国就有多处矿场利用细菌氧化形成的天然“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要溶质为　　　　(填化学式)。
(2)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)“沉铁砷”时需加碱调节pH,生成　　　　(填化学式)胶体起絮凝作用,促进了含As微粒的沉降。
(4)“焙烧氧化”也可提高“浸金”效率,相比“焙烧氧化”,“细菌氧化”的优势为　　(填标号)。
A.无须控温
B.可减少有害气体产生
C.设备无须耐高温
D.不产生废液、废渣
(5)“真金不怕火炼”,表明Au难被O2氧化,“浸金”中NaCN的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)“沉金”中Zn的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(7)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。用碱中和HCN可生成　　　　(填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。
【真题改编】
(选择题1~8题,每题3分,共24分)
1.(2023·全国乙卷改编)下列应用中涉及氧化还原反应的是 (　　)
A.烧碱溶液暴露在空气中变质
B.雪天道路上撒盐融雪
C.暖贴中的铁粉遇空气放热
D.石英遇强碱表面变暗
2.(2023·浙江1月选考改编)关于反应2NH2OH+4Fe3+N2O↑+4Fe2++H2O+4H+,下列说法正确的是 (　　)
A.生成1 mol N2O,转移4 mol电子
B.Fe2+是氧化产物
C.NH2OH既是氧化剂又是还原剂
D.若设计成原电池,Fe2+为负极产物
3.(2023·湖南高考改编)油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应:
下列说法正确的是 (　　)
A.反应Ⅰ和反应Ⅱ的还原产物均只有1种
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的:Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
4.(2023·浙江6月选考改编)化学烫发巧妙利用了头发中蛋白质发生化学反应实现对头发的“定型”,其变化过程示意图如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.药剂A具有还原性
B.①→②过程若有2 mol S—S断裂,则转移2 mol电子
C.②→③过程若药剂B是H2O2,则其还原产物为H2O
D.化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中S—S的位置来实现头发的“定型”
5.(2022·浙江6月选考改编)关于反应Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S ↓+SO2↑+H2O,下列说法正确的是 (　　)
A.氧化产物是Na2SO4和SO2
B.Na2S2O3既是氧化剂又是还原剂
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶1
D.1 mol Na2S2O3发生反应,转移4 mol电子
6.(2022·浙江1月选考改编)关于反应4CO2+SiH44CO+2H2O+SiO2,下列说法不正确的是 (　　)
A.CO是还原产物
B.SiH4发生氧化反应
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
D.生成1 mol SiO2时,转移8 mol电子
7.(2022·湖南高考改编)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的N转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.过程Ⅰ中N发生还原反应
B.分别生成1 mol NO、1 mol N2H4时,a和b中转移的e-数目不相等
C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(N)=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N+NN2↑+2H2O
8.(2021·湖南高考改编)KIO3常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反应为6I2+11KClO3+3H2O6KH(IO3)2+5KCl+3Cl2↑。下列说法不正确的是 (　　)
A.该反应中KCl和Cl2都是还原产物
B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11∶6
C.产生22.4 L(标准状况)Cl2时,反应中转移10 mol e-
D.第二步用KH(IO3)2和KOH反应生成KIO3和H2O的反应中无电子转移
【新题快递】
(选择题1~8题,每题3分,共24分)
1.中国古代四大发明之一的黑火药,其爆炸过程中发生反应的化学方程式为2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是 (　　)
A.消耗1 mol KNO3转移电子数为6.02×1023
B.S和KNO3均为还原剂
C.反应过程中氮元素被还原
D.CO2为还原产物
2.二氯化二硫(S2Cl2)是一种常用的橡胶硫化剂,其结构如图所示。S2Cl2极易水解:2S2Cl2+2H2O4HCl+SO2↑+3S↓。下列说法不正确的是 (　　)
A.S2Cl2中S元素的化合价为+1价
B.S2Cl2是由非极性键与极性键构成的极性分子
C.上述反应中,S2Cl2既作氧化剂又作还原剂
D.上述反应中,氧化产物与还原产物的质量之比为3∶1
3.银饰品用久了会变黑,原因是4Ag+2H2S+O22Ag2S+2H2O。将发黑的银饰品放入装有NaCl溶液的铝锅,可无损复原。下列说法正确的是 (　　)
A.H2S分子的VSEPR模型为正四面体形
B.1 mol H2S参加反应,反应转移4 mol电子
C.Ag2S既是氧化产物,又是还原产物
D.复原时Ag2S参与正极反应
4.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。马蒂逊法制备亚氯酸钠的流程如图所示,下列说法错误的是 (　　)
A.反应①阶段,参加反应的NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1
B.反应②条件下,ClO2的氧化性比H2O2强
C.反应②中的H2O2溶液可用NaClO4溶液代替
D.若反应①通过原电池来实现,则ClO2是正极产物
5.磷化氢(PH3)具有能量密度高、可再生等优势,常用作新能源材料。一种工业上制备PH3的流程如图所示:
下列说法正确的是 (　　)
A.白磷(P4)属于共价晶体
B.次磷酸钠是酸式盐
C.白磷与浓NaOH溶液反应,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3
D.流程中的每一步反应均属于氧化还原反应
6.几种含碘粒子之间的转化关系如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.I2、I和Cl2的氧化性强弱:I>Cl2>I2
B.为增大I2的产量,反应②可以加过量NaHSO3
C.将淀粉-KI溶液逐滴滴入新制氯水中,溶液颜色先变浅后变蓝
D.产生等物质的量的I2时,反应④消耗的H+与反应②产生的H+的物质的量相等
7.微生物在电子供体的作用下可将Sb(+5)(存在形式为Sb)还原为更易被去除的Sb(+3),根据电子供体的不同可分为自养还原和异养还原。为去除水中锑(+5)酸盐,某大学建立升流式硫自养固定床生物反应器,其反应机理如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.在生物反应器中可以实现S单质的循环利用
B.自养还原过程的离子方程式为3Sb+S+10H+S+3Sb3++5H2O
C.歧化过程中,氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1
D.Sb(+3)的沉淀去除过程发生了氧化还原反应
8.工业上处理含铬(Cr2)酸性废水有多种方法,其中两种方法如下:
Ⅰ.NaHSO3还原法:含铬酸性废水Cr3+(含S等)Cr(OH)3沉淀(含CaSO4等沉淀)
Ⅱ.电解法:含铬酸性废水Cr(OH)3沉淀[含Fe(OH)3等沉淀]
下列说法错误的是 (　　)
A.S和S中的S原子都采用sp3 杂化
B.方法Ⅰ和Ⅱ中,等物质的量的Cr2发生还原反应时,消耗的H+的物质的量不同
C.方法Ⅰ中参加反应的=3
D.方法Ⅱ中处理含1 mol Cr2的废水,转移6 mol电子
【原创好题】
(选择题1~5题,每题3分,共15分)
1.(化学与反应条件)工业上,用NaOH溶液吸收氯气制备漂白液时要控制好温度。在不同温度下,用相同浓度的NaOH溶液吸收氯气制备漂白液,测得氧化产物与转移电子数的关系如图所示。
已知:反应1、反应3都只有一种氧化产物,反应1、反应3分别在10 ℃、70 ℃条件下进行,反应2有两种氧化产物,其中一种产物与反应1的产物相同,另一种产物与反应3的产物相同。
下列叙述错误的是 (　　)
A.制备漂白液宜选择常温进行
B.反应2为6Cl2+12NaOH8NaCl+3NaClO+NaClO3+6H2O
C.上述3个反应中,参与反应的n(NaOH)=2n(Cl2)
D.根据上述信息可知,用沸水稀释漂白液,会导致有效成分含量降低
2.(化学与文物)多姿多彩的艺术品是人类文明的见证,有些艺术瑰宝已有数百年甚至上千年的历史。下列文物涉及的颜色变化中,不涉及氧化还原反应的是 (　　)
A.朱砂:HgSHg2Cl2
B.镉黄:CdSCdSO4
C.红铅:Pb3O4PbCO3
D.铜绿:Cu2(OH)2CO3CuO
3.(化学与安全)白磷(结构如图所示)有剧毒,白磷(P4)中毒可用硫酸铜溶液解毒。发生如下反应:反应①产物为Cu3P、H3PO4、H2SO4;反应②产物为Cu、H3PO4、H2SO4。
下列叙述错误的是 (　　)
A.反应①和②中,H3PO4都是氧化产物
B.等质量的P4完全反应时,转移的电子数:①<②
C.反应①中,1.0 mol CuSO4氧化0.1 mol P4
D.反应②中,白磷断裂3 mol σ键,生成5 mol H2SO4
4.(化学与实验现象)某小组设计实验探究卤化氢与银单质的反应。实验操作及现象如下:
实验 操作 现象
Ⅰ 向盛装10 mL 1.0 mol·L-1盐酸的试管中加入银粉,振荡 无明显现象
Ⅱ 向盛装10 mL 1.0 mol·L-1氢碘酸的试管中加入银粉,振荡 产生气泡,试管底部产生黄色固体
已知:Ksp(AgI)=8.5×10-17,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。
下列叙述正确的是 (　　)
A.在氧化还原反应中,卤化氢不能体现氧化性
B.根据上述实验现象推知,HI的还原性比HCl的强
C.由实验Ⅰ、Ⅱ可知,降低c(Ag+)使Ag的还原性增强
D.由实验Ⅰ、Ⅱ可知,降低c(I-)使HI的还原性增强
5.(化学与反应历程)一般认为生成金刚砂(SiC)的总反应为SiO2(s)+3C(s)SiC(s)+2CO(g)。经仔细研究,Acheson路线制备SiC的物质转移过程分四步完成:
①C(s)+SiO2(s)SiO(g)+CO(g)
②SiO2(s)+CO(g)SiO(g)+CO2(g)
③C(s)+CO2(g)2CO(g)
④2C(s)+SiO(g)SiC(s)+CO(g)
下列叙述错误的是 (　　)
A.反应①中,氧化剂、还原剂的质量之比为5∶1
B.反应②中,还原性:CO(g)>SiO(g)
C.反应③中氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶1
D.反应④中,12 g C完全反应时转移1 mol电子
参考答案
例1　D　解析　N元素的化合价由NO中的+2价降低为N2中的0价,1个NO得2个电子,NO作氧化剂,发生还原反应;C元素的化合价由CO中的+2价升高为CO2中的+4价,1个CO失去2个电子,CO作还原剂,发生氧化反应。生成1 mol CO2转移2NA个电子,A项正确;催化剂可以降低反应的活化能,B项正确;NO是氧化剂,CO是还原剂,C项正确;N2为还原产物,CO2为氧化产物,D项错误。
变式1　答案　(1)C　(2)AB
解析　(1)由图中信息可知,起始时,F-参与了反应过程,但最后又生成了F-,因此上述反应中的催化剂为F-。(2)由图中信息可知,反应②为Pt+XePt+XeF,反应③为PtF6+XeFPt+XeF+,这两步反应中均发生了电子转移,Xe元素和Pt元素的化合价都发生了变化,因此,上述过程中属于氧化还原反应的是②和③。
例2　答案　(1)增大固液接触面积,增大酸浸速率,提高浸取效率　Pb
(2)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+　K3[Fe(CN)6]溶液　Fe2+
(3)3Co2++Mn+7H2O3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+　2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+
(4)ZnSO4、K2SO4　10-16.7
解析　由题中信息可知,用硫酸处理含有Co、Zn、Pb、Fe的单质或氧化物的废渣,得到含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、S等离子的溶液,Pb的单质或氧化物与硫酸反应生成难溶的PbSO4,则“滤渣1”为PbSO4;向滤液中加入MnO2,MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入ZnO调节pH=4,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,则“滤渣2”的主要成分为Fe(OH)3,滤液中的金属离子主要是Co2+、Zn2+和Mn2+;最后“氧化沉钴”,加入强氧化剂KMnO4,将溶液中的Co2+氧化为Co3+,在pH=5时Co3+形成Co(OH)3沉淀,而KMnO4被还原为MnO2,KMnO4还会与溶液中的Mn2+发生归中反应生成MnO2,过滤得到Co(OH)3和MnO2的混合物,“除钴液”中主要含有ZnSO4、K2SO4。(1)在原料预处理过程中,粉碎固体原料能增大固体与液体的接触面积,从而增大酸浸的反应速率,提高浸取效率;由分析可知,“滤渣1”的主要成分为PbSO4,则“滤渣1”中金属元素主要为Pb。(2)酸浸液中含有Co2+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、S等离子,由题表中数据可知,当Fe3+完全沉淀时,Co2+未开始沉淀,而当Fe2+完全沉淀时,Co2+已有一部分沉淀,因此为了除去溶液中的Fe元素且Co2+不沉淀,应先将Fe2+氧化为Fe3+,然后调节溶液的pH使Fe3+完全水解转化为Fe(OH)3沉淀,因此,MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,以便在后续调pH时除去Fe元素。常用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+,若生成蓝色沉淀,则说明溶液中仍存在Fe2+,需补加MnO2。(3)该过程发生两个氧化还原反应,根据分析中两个反应的反应物、生成物与反应环境(pH=5),结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可写出两个离子方程式:3Co2++Mn+7H2O3Co(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+。(4)当溶液pH=1.1时,c(H+)=10-1.1 mol·L-1,Co3+恰好完全沉淀,此时溶液中c(Co3+)=1.0×10-5 mol·L-1,则c(OH-)==10-12.9 mol·L-1,则Ksp[Co(OH)3]=1.0×10-5×(10-12.9)3=10-43.7。“除钴液”的pH=5,即c(H+)=10-5 mol·L-1,则c(OH-)==10-9 mol·L-1,此时溶液中c(Co3+)== mol·L-1=10-16.7 mol·L-1。
变式2　答案　(1)CuSO4
(2)4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8S+4H+
(3)Fe(OH)3
(4)BC
(5)作络合剂,将Au转化为[Au(CN)2]-
(6)作还原剂,将[Au(CN)2]-还原为Au
(7)Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4　NaCN
解析　矿粉中加入足量空气和H2SO4,在pH=2时进行“细菌氧化”,金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐,过滤,滤液①中含有Fe3+,加碱调节pH,Fe3+转化为Fe(OH)3胶体,胶体可起絮凝作用,促进含As微粒的沉降;滤渣主要为Au,Au与NaCN溶液和空气中的O2反应,得到含[Au(CN)2]-的浸出液,加入Zn进行“沉金”得到Au和含[Zn(CN)4]2-的滤液②。(1)“胆水”冶炼铜,“胆水”的主要成分为CuSO4。(2)“细菌氧化”的过程中,FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和S,离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8S+4H+。(4)细菌的活性与温度息息相关,因此,“细菌氧化”也需要控温,A项不符合题意;“焙烧氧化”时,金属硫化物中的S元素通常转化为SO2,而“细菌氧化”时,金属硫化物中的S元素转化为硫酸盐,可减少有害气体的产生,B项符合题意;“焙烧氧化”需要较高的温度,因此所使用的设备需要耐高温,而“细菌氧化”不需要较高的温度就可进行,设备无须耐高温,C项符合题意;由流程可知,“细菌氧化”也会产生废液、废渣,D项不符合题意。
1.C　解析　CO2与NaOH反应生成碳酸钠和水,元素化合价均没有发生改变,A项不符合题意;雪天道路上撒盐融雪,没有涉及氧化还原反应,B项不符合题意;暖贴中的铁粉遇空气放热,是因为暖贴中含有铁粉、碳粉、氯化钠、水等物质,当这些物质遇到空气后发生反应并放出热量,该过程中铁元素和氧元素的化合价发生变化,因此,该过程涉及氧化还原反应,C项符合题意;石英遇强碱表面变暗,是由于SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,元素化合价没有变化,不属于氧化还原反应,D项不符合题意。
2.A　解析　由离子方程式可知,反应生成1 mol一氧化二氮,转移4 mol电子,A项正确;由离子方程式可知,反应中Fe3+Fe2+,Fe元素化合价降低,Fe3+被还原,Fe2+是还原产物,B项错误;由离子方程式可知,反应中氮元素的化合价升高,NH2OH被氧化,作还原剂,铁元素的化合价降低,Fe3+被还原,作氧化剂,C项错误;Fe3+作氧化剂,若设计成原电池,Fe3+在正极得到电子,发生还原反应生成Fe2+,Fe2+为正极产物,D项错误。
3.D　解析　根据题给信息可知,反应Ⅰ的化学方程式为2As2S3+6O2+3H2O2As2O3+3H2S2O3,反应Ⅱ的化学方程式为As2S3+7O2+6H2O2H3AsO4+3H2SO4,则反应Ⅰ和Ⅱ中,都是氧气被还原,故还原产物都有2种,A项错误。As2S3中As元素的化合价为+3价,反应Ⅰ的产物As2O3中As元素的化合价为+3价,故该过程中As元素没有被氧化,B项错误。由A项分析可知,参加反应的的大小为Ⅰ>Ⅱ,C项错误。As2S3中As元素为+3价,S元素为-2价,经过反应Ⅰ后,As元素的化合价没有变化,S元素变为+2价,则1 mol As2S3失去3×4 mol=12 mol电子;经过反应Ⅱ后,As元素变为+5价,S元素变为+6价,则1 mol As2S3失去2×2 mol+3×8 mol=28 mol电子,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7,D项正确。
4.B　解析　①→②是氢原子添加进去,该过程是还原反应,则药剂A具有还原性,A项正确;①→②过程中S元素的价态由-1价变为-2价,若有1 mol S—S断裂,则转移2 mol电子,B项错误;②→③过程发生氧化反应,若药剂B是H2O2,则药剂B中有元素的化合价降低,因此其还原产物为H2O,C项正确;通过①→②过程和②→③过程,某些蛋白质中S—S的位置发生了改变,因此化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中S—S的位置来实现头发的“定型”,D项正确。
5.B　解析　Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S ↓+SO2↑+H2O,该反应的本质是S2在酸性条件下发生歧化反应生成硫和二氧化硫,化合价发生变化的只有S元素,硫酸的作用是提供酸性环境。氧化产物是SO2,A项不正确;Na2S2O3中S元素的化合价为+2价,Na2S2O3发生歧化反应生成S(0价)和SO2(+4价),故其既是氧化剂又是还原剂,B项正确;该反应的氧化产物是SO2,还原产物为S,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1,C项不正确;根据Na2S2O3中S元素的化合价变化情况可知,1 mol Na2S2O3发生反应,转移2 mol电子,D项不正确。
6.C　解析　根据化学方程式可知,碳元素的化合价由+4价降低为+2价,故CO为还原产物,A项正确;氢元素的化合价由-1价升高为+1价,故SiH4发生氧化反应,B项正确;反应中氧化剂为CO2,还原剂为SiH4,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,C项错误;根据化学方程式可知,C元素的化合价由+4价降低至+2价,因此,生成1 mol SiO2时,转移8 mol电子,D项正确。
7.C　解析　据图可知,过程Ⅰ中N转化为NO,N元素的化合价降低,发生还原反应,A项正确;由图示可知,过程Ⅰ为N在酶1的作用下转化为NO和H2O,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应的离子方程式为N+2H++e-NO↑+H2O,生成1 mol NO,a过程转移1 mol e-,过程Ⅱ为NO和N在酶2的作用下发生氧化还原反应生成H2O和N2H4,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应的离子方程式为NO+N+3e-+2H+H2O+N2H4,消耗1 mol NO,b过程转移3 mol e-,转移电子数目不相等,B项正确;过程Ⅱ中发生的反应为NO+N+3e-+2H+H2O+N2H4,n(NO)∶n(N)=1∶1,C项错误;据图可知,NN2过程中,N和N发生归中反应生成氮气和水,根据电子守恒、元素守恒可得总反应为N+NN2↑+2H2O,D项正确。
8.C　解析　该反应中KCl和Cl2中的Cl都是KClO3中Cl元素化合价降低生成的,KCl和Cl2均是还原产物,A项正确;I元素化合价由0价升高到+5价,I2为还原剂,Cl元素化合价由+5价降低到-1价和0价,KClO3作氧化剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为11∶6,B项正确;反应生成3 mol Cl2时,反应转移60 mol e-,则标准状况下产生22.4 L (1 mol) Cl2时,反应转移20 mol e-,C项错误;第二步用KH(IO3)2和KOH反应生成KIO3和H2O的反应中各元素的化合价均无变化,不存在电子转移,D项正确。
1.C　解析　在该反应过程中,N、S元素化合价降低,被还原,C元素化合价升高,所以KNO3、S为氧化剂,K2S、N2是还原产物,2 mol KNO3参与反应时,反应过程中转移12 mol电子,若反应消耗1 mol KNO3,则转移6 mol电子,转移的电子数为6×6.02×1023,A、B两项错误,C项正确;在反应过程中C元素化合价升高,C失去电子,被氧化,因此C是还原剂,CO2是氧化产物,D项错误。
2.D　解析　氯元素在S2Cl2中为-1价,根据化学式中正负化合价代数和为0可知,硫元素的化合价为+1价,A项正确;S—Cl是极性键,S—S是非极性键,由于分子中正负电荷的中心不能重合,所以S2Cl2是极性分子,B项正确;部分S元素的化合价由+1价升高为+4价,部分由+1价降低为0价,只有S元素的化合价发生变化,则S2Cl2既作氧化剂又作还原剂,C项正确;氧化产物为SO2,还原产物为S,由反应可知,二者的物质的量之比为1∶3,D项错误。
3.D　解析　H2S分子的中心原子S上的价层电子对数为2+=4,孤电子对数为2,VSEPR模型为四面体形,不是正四面体形,A项错误;1 mol H2S参加反应,转移2 mol电子,B项错误;Ag2S只是氧化产物,H2O是还原产物,C项错误;复原时Ag2S转化为Ag,发生还原反应,故Ag2S参与正极反应,D项正确。
4.C　解析　根据流程图可知,反应①中的氧化剂是NaClO3,还原剂是SO2,还原产物是ClO2,氧化产物是NaHSO4,根据得失电子守恒可得NaClO3和SO2的物质的量之比为2∶1,A项正确;反应②中ClO2作氧化剂,H2O2作还原剂,可以推出ClO2的氧化性比H2O2强,B项正确;反应②中,H2O2中的氧元素化合价升高,H2O2作还原剂,而NaClO4中氯元素的化合价不能升高,不能还原ClO2,不能用NaClO4溶液代替H2O2溶液,C项错误;根据反应①中化合价变化情况,再结合原电池正极表面发生还原反应可知,ClO2是正极产物,D项正确。
5.C　解析　P4是由4个磷原子构成的分子,属于分子晶体,A项错误;H3PO2是一元酸,在氢氧化钠溶液过量的情况下,白磷与氢氧化钠溶液反应生成的NaH2PO2是正盐,不是酸式盐,B项错误;由题给流程可知,白磷与过量浓氢氧化钠溶液在加热条件下发生氧化还原反应生成磷化氢和次磷酸钠,反应的化学方程式为P4+3NaOH (浓)+3H2OPH3↑+3NaH2PO2,PH3是还原产物,NaH2PO2是氧化产物,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3,C项正确;第二步中,次磷酸钠和硫酸溶液反应生成次磷酸的化学方程式为NaH2PO2+H2SO4NaHSO4+H3PO2,不涉及元素化合价变化,属于非氧化还原反应,D项错误。
6.C　解析　根据反应①可知,氧化性Cl2>I2,根据反应②可知,氧化性I>I2,根据反应③可知,氧化性Cl2>I,故氧化性Cl2>I>I2,A项错误;过量的NaHSO3会与碘单质进一步反应,导致碘单质被消耗,B项错误;将淀粉-KI溶液逐滴滴入新制氯水中,氯水先与I-反应生成I,KI过量时,I与I-在酸性条件下反应生成I2,溶液颜色先变浅后变蓝,C项正确;根据得失电子守恒及电荷守恒可知,反应④的离子方程式为5I-+I+6H+3I2+3H2O,反应②的离子方程式为5HS+2I3H++5S+I2+H2O,产生等物质的量的I2时,反应④消耗的H+与反应②产生的H+的物质的量不相等,D项错误。
7.B　解析　在生物反应器中并没有生成S单质,没有实现S单质的循环利用,A项错误;根据反应机理图可知,自养还原过程的离子方程式为3Sb+S+10H+S+3Sb3++5H2O,B项正确;根据反应机理图可知,S单质歧化生成硫酸根离子和硫化氢,离子方程式为4S+4H2O3H2S↑+S+2H+,氧化产物(S)与还原产物(H2S)的物质的量之比为1∶3,C项错误;Sb(+3)的沉淀去除过程发生了非氧化还原反应,因为Sb元素和S元素的化合价均没有发生变化,D项错误。
8.D　解析　S中S原子的孤电子对数为=1,价层电子对数为3+1=4,S中S原子的孤电子对数为=0,价层电子对为4,二者都采用sp3 杂化,A项正确;方法Ⅰ中Cr2发生反应Cr2+3HS+5H+2Cr3++3S+4H2O,方法Ⅱ中 Cr2发生反应Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,故方法Ⅰ和Ⅱ中,等物质的量的Cr2发生还原反应时消耗的H+的物质的量不同,B项正确;由B项中的离子方程式可知,方法Ⅰ中Cr2为氧化剂,HS为还原剂,=3,C项正确;方法Ⅱ中,电解槽中的阳极发生反应Fe-2e-Fe2+,6Fe~6Fe2+,失去12e-,再发生反应Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,6Fe2+~6Fe3+,失去6e-,故方法Ⅱ中处理含1 mol Cr2的废水,转移18 mol电子,D项错误。
1.B　解析　 根据图像可知,反应1为Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,反应3为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O,漂白液的有效成分是NaClO,故宜选择常温下制备漂白液,A项正确;根据氧化产物与转移电子数的关系,反应2为4Cl2+8NaOHNaClO+NaClO3+6NaCl+4H2O,B项错误;由反应1、2、3的化学方程式可知,n(NaOH)=2n(Cl2),C项正确;反应1在10 ℃进行,产物中有NaClO,反应3在70 ℃进行,产物中没有NaClO,说明升高温度,漂白液中NaClO的含量会降低,D项正确。
2.D　解析　硫化汞转化为氯化亚汞,汞元素的化合价发生变化,A项不符合题意;硫化镉中硫元素的化合价升高,B项不符合题意;四氧化三铅中铅元素的平均化合价为+8/3价,转化为+2价,C项不符合题意;铜绿分解生成氧化铜,没有发生氧化还原反应,D项符合题意。
3.C　解析　依题意可知,反应①为11P4+60CuSO4+96H2O20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4,反应②为P4+10CuSO4+16H2O10Cu+4H3PO4+10H2SO4。磷酸是反应①和②的氧化产物,A项正确;反应①中,11 mol P4完全反应时转移120 mol电子,反应②中,1 mol P4完全反应时转移20 mol电子,B项正确;1.0 mol CuSO4氧化白磷时,参与反应的n(P4)==0.05 mol,C项错误;1个P4分子含6个P—P,白磷断裂3 mol σ键,生成的n(H2SO4)=×3 mol=5 mol,D项正确。
4.C　解析　HX中氢元素化合价可以由+1价降至0价,例如,氢卤酸溶液与铁、锌等反应生成H2,HX表现氧化性,A项错误;实验Ⅱ中的反应为2Ag+2HI2AgI+H2↑,HI表现氧化性,不表现还原性,实验Ⅰ中,HCl不能和Ag发生置换反应,B项错误;盐酸、氢碘酸都是强酸,两种酸的浓度相等,即溶液c(H+)相同,因为AgI的溶度积远小于AgCl,根据实验现象推测,c(Ag+)降低,使Ag的还原性增强,导致银能还原HI中的H+,产生H2,C项正确;实验Ⅱ中I-未发生氧化还原反应,不能得到D项结论,D项错误。
5.D　解析　反应①中,氧化剂是SiO2,还原剂是C,二者的质量之比为5∶1,A项正确;反应②中,还原剂是CO,还原产物是SiO,还原剂的还原性强于还原产物,B项正确;反应③中,CO既是氧化产物,又是还原产物,物质的量之比为1∶1,C项正确;反应④中,部分C元素化合价升高至+2价,部分C元素化合价降低至-4价,Si元素的化合价升高至+4价,故2 mol (24 g) C完全反应转移4 mol电子,1 mol C完全反应转移2 mol电子,D项错误。

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