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化学物质及其变化
第3讲 氧化还原反应
1.(2023湖南永州第三次适应性考试)下列叙述涉及氧化还原反应的是(　　)
A.根瘤菌固氮
B.生石灰作干燥剂
C.氢氧化铝作胃酸中和剂
D.用纯碱清洗铁屑表面的油脂
【解析】A　根瘤菌固氮为游离态的氮转化为化合态的氮,为氧化还原反应,A符合题意;生石灰作干燥剂为CaO+H2OCa(OH)2,为非氧化还原反应,B不符合题意;氢氧化铝作胃酸中和剂发生反应Al(OH)3+3H+Al3++3H2O,为非氧化还原反应,C不符合题意;用纯碱清洗铁屑表面的油脂发生的是油脂的水解反应,为非氧化还原反应,D不符合题意。
2.下列描述的变化没有涉及电子转移的是(　　)
A.粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间
B.蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明
C.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
D.“泽中有火”“上火下泽”
【解析】A　A项诗句描述碳酸钙的分解,碳酸钙受热分解产生氧化钙和二氧化碳,该反应没有涉及电子转移,符合题意;“蜡烛有心还惜别,替人垂泪到天明”,涉及蜡烛的燃烧,蜡烛燃烧需要氧气参与,存在化合价变化,即该反应涉及电子转移,B不符合题意;“爆竹声中一岁除”,涉及黑火药的爆炸,黑火药爆炸反应的化学方程式为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑,S、N、C元素的化合价发生变化,即该反应涉及电子转移,C不符合题意;该诗句描述沼气的燃烧,即甲烷的燃烧,涉及电子转移,D不符合题意。
3.实现下列物质之间的转化，需要加入还原剂才能实现的是(　　)
A．KMnO4→MnO2 B．KClO3→KCl
C．Cl2→NaCl D．Fe2O3→Fe
【解析】D　KMnO4加热分解制O2生成K2MnO4和MnO2，不需要加入还原剂，A错误；KClO3加热分解制O2生成KCl和O2，不需要加入还原剂，B错误；氯气可与氢氧化钠发生歧化反应生成氯化钠，该反应中氯气既作氧化剂也作还原剂，氢氧化钠不做还原剂，C错误；三氧化二铁变为铁单质，需加还原剂，如：一氧化碳、碳单质、氢气等，在高温下还原得到，D正确。
4.吸入人体内的氧有2%转化为氧化性极强的“活性氧”，它能加速人体衰老，被称为“生命杀手”，服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)，能消除人体内的活性氧，由此推断Na2SeO3在人体中的作用是(　　)
A．作氧化剂
B．作还原剂
C．既作氧化剂又作还原剂
D．既不作氧化剂又不作还原剂
【解析】B “活性氧”氧化性极强，服用含硒(Se)元素的化合物亚硒酸钠(Na2SeO3)，能消除人体内的活性氧，表明Na2SeO3能将“活性氧”还原，“活性氧”为氧化剂，Na2SeO3为还原剂。
5.(2023·南京检测)关于反应K2H3IO6＋9HI===2KI＋4I2＋6H2O，下列说法正确的是(　　)
A. K2H3IO6发生氧化反应
B．KI是还原产物
C．生成12.7 g I2时，转移0.1 mol电子
D．还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1
【解析】D　反应中K2H3IO6中I元素的化合价降低，发生得电子的还原反应，A错误；KI中的I－由HI变化而来，化合价没有发生变化，KI既不是氧化产物也不是还原产物，B错误；12.7 g I2的物质的量为0.05 mol，根据反应方程式，每生成4 mol I2转移7 mol电子，则生成0.05 mol I2时转移电子的物质的量为0.087 5 mol，C错误；反应中HI为还原剂，K2H3IO6为氧化剂，在反应中每消耗1 mol K2H3IO6就有7 mol HI失电子，则还原剂与氧化剂的物质的量之比为7∶1，D正确。
6.N2F4可作高能燃料的氧化剂，它可由以下反应制得：HNF2＋Fe3+―→N2F4↑＋Fe2+＋H＋(未配平)，下列说法不正确的是 (　　)
A．HNF2中N元素化合价为＋1
B．氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
C．Fe3+的氧化性强于N2F4的氧化性
D．若生成2.24 L N2F4，转移电子0.2 mol
【解析】D　N的化合价为＋1价，A项正确；由2HNF2＋2Fe3+===N2F4↑＋2Fe2+＋2H＋可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1，B项正确；反应中，Fe3+是氧化剂，N2F4是氧化产物，则Fe3+的氧化性强于N2F4的氧化性，C项正确；2.24 L N2F4未指明在标准状况下，无法计算物质的量，D项错误。
7.高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：
下列叙述不正确的是(　　)
A．用K2FeO4作水处理剂时，既能杀菌消毒又能净化水
B．反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D．该条件下，物质的溶解性：Na2FeO4【解析】D　K2FeO4具有强氧化性，可用于杀菌消毒，生成的铁离子可水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，可用于净水，故A正确；尾气含有氯气，可与氯化亚铁反应生成氯化铁，可再利用，故B正确；反应Ⅱ中Cl元素化合价由＋1价降低为－1价，Fe元素化合价由＋3价升高到＋6价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，故C正确；结晶过程中加入饱和KOH溶液，增大了K＋浓度，该温度下，高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠的溶解度小，有利于K2FeO4晶体的析出，故D错误。
8.氧化还原反应在工业生产、环保及科研中有广泛的应用,请根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题:
Ⅰ.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40~50 ℃时反应可生成CuH。CuH具有的性质:不稳定,易分解,在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体,Cu+在酸性条件下发生的反应是2Cu+Cu2++Cu。
(1)写出CuH在氯气中燃烧的化学方程式: 　。
(2)CuH溶解在稀盐酸中生成的气体是　　　　　　　　(填化学式)。
(3)将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.钒性能优良,用途广泛,有金属“维生素”之称。完成下列填空:
(4)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)V2O5能与盐酸反应产生VO2+和一种黄绿色气体,该气体能与Na2SO3溶液反应而被吸收,则S、Cl-、VO2+还原性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】(1)2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl
(2)H2
(3)CuH+3H++NCu2++2H2O+NO↑
(4)V2O5+K2SO3+2H2SO42VOSO4+K2SO4+2H2O
(5)S>Cl->VO2+
【解析】(3)将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,说明-1价H被氧化成+1价,对应的产物为水,则CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式为CuH+3H++NCu2++2H2O+NO↑。
(4)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,亚硫酸钾被V2O5氧化,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式为V2O5+K2SO3+2H2SO42VOSO4+K2SO4+2H2O。
(5)V2O5能与盐酸反应产生VO2+和一种黄绿色气体,Cl-是还原剂,VO2+是还原产物,该黄绿色气体是氯气,氯气与Na2SO3溶液发生氧化还原反应,Na2SO3是还原剂,得到还原产物Cl-,根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物可知,S、Cl-、VO2+还原性由强到弱的顺序是S>Cl->VO2+。
9.HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2＋氧化成Fe3＋。AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物，试回答下列问题：
(1)人体正常的血红蛋白中含有Fe2＋，若误食亚硝酸盐(如NaNO2)，则导致血红蛋白中的Fe2＋转化为Fe3＋而中毒，服用维生素C可解毒。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．亚硝酸盐被还原
B．维生素C是还原剂
C．维生素C将Fe3＋还原为Fe2＋
D．亚硝酸盐是还原剂
(2)某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中，观察到氯水褪色，同时生成NaNO3和HCl，请写出反应的离子方程式：_________________________________。
(3)Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4，若用反应所得的酸性溶液将Fe2＋转化为Fe3＋，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是________(填字母)。
a．Cl2 b．Fe
c．H2O2 d．HNO3
(4)FeSO4可用于制备一种新型、高效、多功能绿色水处理剂高铁酸钠(Na2FeO4)，氧化性比Cl2、O2、ClO2、KMnO4更强，主要反应：2FeSO4＋6Na2O2===2Na2FeO4＋2Na2O＋2Na2SO4＋O2↑。
①该反应中的氧化剂是______，还原剂是______。
②简要说明Na2FeO4作为水处理剂时所起的作用：______________________。
【答案】(1)D　(2)NO＋Cl2＋H2O===NO＋2H＋＋2Cl－　(3)c　(4)①Na2O2　Na2O2、FeSO4　②高铁酸钠具有强氧化性，能杀菌消毒，消毒过程中自身被还原为Fe3＋，Fe3＋水解生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中悬浮杂质而沉降
【解析】(1)服用维生素C可以解毒，说明在维生素C的作用下Fe3＋又转化为Fe2＋，铁元素化合价降低，被还原，则维生素C具有还原性，而亚硝酸盐会导致Fe2＋转化为Fe3＋，说明亚硝酸盐具有氧化性，在反应中亚硝酸盐为氧化剂，所以维生素C是还原剂。(3)由于Cl2、HNO3都能氧化亚铁离子，但会引入新的杂质，铁不能氧化亚铁离子，双氧水作为氧化剂的还原产物是水，不引入杂质，所以最佳试剂是双氧水。(4)该反应中铁元素化合价由＋2变为＋6，氧元素化合价由－1变为0、－2，所以Na2O2是氧化剂，Na2O2、FeSO4是还原剂。

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