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专题突破练四　氧化还原反应
一、选择题
1.(2025山东聊城一模)化学与生活密切相关,下列涉及氧化还原反应的是(　　)。
A.切开的茄子放置后切面变色
B.制作面点时加入食用纯碱
C.肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
D.使用含氟牙膏预防龋齿
2.MnO2与浓硫酸在一定条件下可发生反应:MnO2+H2SO4MnSO4+X↑+H2O(方程式未配平),下列说法正确的是(　　)。
A.X为SO2
B.MnO2既作氧化剂又作还原剂
C.浓硫酸表现出了氧化性和酸性
D.0.5 mol MnO2发生反应时转移电子2 mol
3.陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是(　　)。
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板 氧化性:Fe3+>Cu2+
B 用Na2O2作呼吸面具的氧气来源 Na2O2能氧化CO2
C 用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+ Na2S具有还原性
D 用石灰乳脱除烟气中的SO2 SO2具有氧化性
4.由重晶石矿(主要成分是BaSO4,还含有SiO2等杂质)可制得氯化钡晶体,某兴趣小组设计实验流程如下。
下列说法正确的是(　　)。
A.“高温焙烧”时焦炭和BaSO4发生反应,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1
B.“高温焙烧”和“结晶”两处操作均需用到蒸发皿
C.“浸取过滤”得到的滤渣为SiO2
D.为提高产率,结晶得到的氯化钡晶体可用乙醇进行洗涤
5.SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下化学反应:①SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+;②Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。则下列有关说法不正确的是(　　)。
A.氧化性:Cr2>Fe3+
B.标准状况下,若有6.72 L SO2参加反应,则最终消耗0.2 mol K2Cr2O7
C.反应②中,每有1 mol K2Cr2O7参加反应,转移电子6 mol
D.由上述反应原理推断:K2Cr2O7可以将Na2SO3氧化成Na2SO4
6.目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器,这种方法是处理NOx的“储存还原技术法”,简称NSR,工作原理如图所示。下列说法中正确的是(　　)。
A.在富氧氛围下喷入少量燃油可以生成CO、H2等还原性尾气
B.NSR系统中只有一种催化剂
C.存储阶段,氮元素被氧化,以Ba(NO3)2的形式被存储起来
D.还原阶段,每生成0.1 mol N2,转移2 mol电子
7.(2025广西南宁一模)一种从废印刷电路板冶炼副产品粗溴盐(CBSBPs)中回收NaBr的绿色工艺流程如图,下列叙述错误的是 (　　)。
A.绿色工艺体现之一为CCl4的循环利用
B.“氧化”中盐酸浓度越大,氧化效率越高
C.“操作1”和“操作2”需要使用分液漏斗和烧杯
D.上述流程中,NaClO3作氧化剂,CO(NH2)2作还原剂
二、非选择题
8.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,熔点为-59.5 ℃,沸点为11.0 ℃,浓度过高时易发生分解引起爆炸,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题。
(1)在处理废水时,ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某小组设计了如图所示的实验装置用于制备ClO2。
①通入氮气的主要作用有两个,一是可以起到搅拌作用,二是　　　　　　　　　　。
②装置A用于生成ClO2气体,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　。
③装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
④当看到装置C中导管内液面上升时应　　　　(填“增大”或“减小”)氮气的通入速率。
(3)设计如图所示装置测ClO2的质量。
过程如下:
步骤1:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用100 mL水溶解后,再加3 mL H2SO4溶液。
步骤2:按照图组装好仪器;在玻璃液封管中加入步骤1中溶液,浸没导管口。
步骤3:将生成的ClO2由导管通入锥形瓶中的溶液中,充分吸收后,把玻璃液封管中的水封溶液倒入锥形瓶中,洗涤玻璃液封管2~3次,都倒入锥形瓶,再向锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
步骤4:用a mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的液体,共用去b mL Na2S2O3溶液(已知:I2+2S22I-+S4)。
①装置中玻璃液封管的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②测得通入ClO2的质量m(ClO2)=　　　　　　　　 g(用整理过的含a、b的代数式表示)。
9.磷化铝(AlP)常用作粮食熏蒸杀虫剂,吸水后会强烈水解产生高毒性气体(18电子结构,沸点为-87.7 ℃,还原性强)。在熏蒸处理虫粮过程中,粮粒对该气体具有一定的吸附作用。某化学兴趣小组用下述方法测定粮食中残留的磷含量,实验装置如图所示。
在C中加入10 g原粮,E中加入20.00 mL 1.50×10-3 mol·L-1 KMnO4溶液(H2SO4酸化),往C中加入足量的水,充分反应后,用亚硫酸钠标准溶液滴定E中过量的KMnO4溶液。回答下列问题。
(1)仪器C的名称是　　　　　　　　　　。
(2)AlP与水反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,气体产物的电子式为　　　　。
(3)装置A中盛装酸性KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体,装置B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是　　　　　　　　　　　　　　。
(4)反应完成后,继续通入空气的作用是　　　　　　　　　　。
(5)装置E中PH3被氧化成磷酸,则装置E中发生反应的离子方程式为　　　　　　。
(6)收集装置E中的吸收液,加水稀释至250 mL,取25.00 mL置于锥形瓶中,用4.0×10-4 mol·L-1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液15.00 mL,到达滴定终点时的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
10.(2024广西卷)二氧化硫脲[(NH2)2CSO2](TD)是还原性漂白剂,可溶于水,难溶于乙醇,在受热或碱性条件下易水解:(NH2)2CSO2+H2O(NH2)2CO+H2SO2。其制备与应用探究如下。
Ⅰ.由硫脲[(NH2)2CS]制备TD
按如图装置,在三颈烧瓶中加入硫脲和水,溶解,冷却至5 ℃后,滴入H2O2溶液,控制温度低于10 ℃和pH<6进行反应。反应完成后,结晶、过滤、洗涤、干燥后得到产品TD。
Ⅱ.用TD进行高岭土原矿脱色(去除Fe2O3)探究
将m g高岭土原矿(Fe2O3质量分数为0.68%)制成悬浊液,加入TD,在一定条件下充分反应,静置,分离出上层清液V mL,用分光光度法测得该清液中Fe2+浓度为b mg·L-1,计算Fe2O3的去除率。
回答下列问题。
(1)仪器a的名称是　　　　　。
(2)Ⅰ中控制“温度低于10 ℃和pH<6”的目的是　　　　　　　　　　。
(3)写出制备TD的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)H2SO2中S元素为　　　　　价。Ⅰ的反应中,因条件控制不当生成了H2SO2,最终导致TD中出现黄色杂质,该杂质是　　　　　(填化学式)。
(5)Ⅰ中“洗涤”选用乙醇的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)高岭土中Fe2O3去除率为　　　　　(用含m、b、V的代数式表示)。Ⅱ中“静置”时间过长,导致脱色效果降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
参考答案
1.A　解析:切开的茄子变色是由于其中的多酚类物质被空气中的氧气氧化,生成有色物质,A项涉及氧化还原反应;食用纯碱(Na2CO3)与面点中的酸性物质反应生成CO2,属于复分解反应,无化合价变化,B项不涉及氧化还原反应;肥皂水是碱性的,能与蚊虫分泌的酸性物质反应,无化合价变化,C项不涉及氧化还原反应;含氟牙膏中的F-与牙齿中的羟基磷灰石发生离子交换,生成氟磷灰石,属于复分解反应,无化合价变化,D项不涉及氧化还原反应。
2.B　解析:根据元素守恒和得失电子守恒可知,该反应的化学方程式为2MnO2+2H2SO4(浓)2MnSO4+2H2O+O2↑,则X为O2,A项错误;MnO2中Mn元素化合价降低,氧的化合价升高,则MnO2既作氧化剂又作还原剂,B项正确;浓硫酸中各种元素化合价没有发生变化,同时生成硫酸锰,则表现酸性,不表现氧化性,C项错误;方程式中锰元素由+4价降低到+2价,则可知0.5 mol MnO2发生反应时转移电子1 mol,D项错误。
3.A　解析:氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,Fe3+和Cu生成Fe2+和Cu2+,说明氧化性Fe3+>Cu2+,A项正确;Na2O2与CO2反应,Na2O2即作氧化剂又作还原剂,CO2中化合价没有改变,B项错误;用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+,是S2-和Cu2+、Hg2+生成难溶的沉淀,C项错误;二氧化硫和氢氧化钙生成亚硫酸钙,空气中氧气会把亚硫酸钙氧化为硫酸钙,没有体现SO2的氧化性,D项错误。
4.D　解析:焙烧时主要发生反应BaSO4(s)+4C(s)4CO(g)+BaS(s),还会发生反应SiO2+2CSi+2CO↑或SiO2+3CSiC+2CO↑,Si、SiC及过量焦炭不溶于盐酸,浸取过滤操作中得到的滤渣主要成分为Si、SiC及焦炭,最后结晶得到氯化钡晶体。焙烧时发生反应BaSO4(s)+4C(s)4CO(g)+BaS(s),在该反应中BaSO4为氧化剂,C为还原剂,故氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,A项错误;“高温焙烧”需要坩埚,“结晶”需要蒸发皿,B项错误;在高温煅烧时杂质SiO2与焦炭在高温下会发生反应SiO2+2CSi+2CO↑或SiO2+3CSiC+2CO↑,Si、SiC及过量焦炭不溶于盐酸,故浸取过滤操作中得到的滤渣主要成分为Si、SiC及焦炭,C项错误;为减少氯化钡晶体在分离提纯时的损耗,常用乙醇进行洗涤,D项正确。
5.B　解析:氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:Cr2>Fe3+,A项说法正确;标准状况下,6.72 L SO2为0.3 mol,若有0.3 mol SO2参加反应,S元素的化合价由+4价变为+6价,转移0.6 mol电子,则最终消耗0.1 mol K2Cr2O7,B项说法错误;反应②中,每有1 mol K2Cr2O7参加反应,Cr元素的化合价由+6价变为+3价,转移电子6 mol,C项说法正确;由上述反应可得,Cr2的氧化性强于S的氧化性,推断K2Cr2O7可以将Na2SO3氧化成Na2SO4,D项说法正确。
6.C　解析:在富氧氛围下,氧气充足,喷入少量燃油可以生成CO2、H2O等,而不是生成还原性尾气,A项错误;NSR系统中的催化剂有Pt、Ba,不是一种,B项错误;由题图可知,存储阶段,氮元素化合价升高被氧化,以Ba(NO3)2的形式被存储起来,C项正确;还原阶段,氮元素化合价由+5变为0发生还原反应,氢气、一氧化碳均发生氧化反应,电子转移为N2~10e-,每生成0.1 mol N2,转移1 mol电子,D项错误。
7.B　解析:由题给流程可知,向粗溴盐中加入盐酸和氯酸钠溶液,将溶液中的溴离子氧化得到溴水,向溴水中加入四氯化碳萃取、分液得到水相和有机相;向有机相中加入碳酸钠和尿素,碳酸钠溶液作用下尿素将溴还原为溴化钠,分液得到能循环使用的四氯化碳和溴化钠溶液;溴化钠溶液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到溴化钠固体。
8.答案 (1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-
(2)①稀释二氧化氯,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸
②2Cl+H2O2+2H+2ClO2↑+O2↑+2H2O
③防止倒吸(或作安全瓶)
④增大
(3)①防止ClO2逸出,使ClO2全部反应,准确测定ClO2的质量　②1.35×10-2ab
解析:(1)在处理废水时,ClO2具有氧化性,可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-。
(2)①因二氧化氯浓度过高时易发生分解引起爆炸,通入氮气具有搅拌作用,还有稀释二氧化氯的作用,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸。
②装置A中氯酸钠、硫酸和过氧化氢发生氧化还原反应,氯酸钠作氧化剂,被还原成二氧化氯,过氧化氢作还原剂,被氧化成氧气,根据元素守恒可知生成物中还有水,反应的离子方程式为2Cl+H2O2+2H+2ClO2↑+O2↑+2H2O。
③二氧化氯易溶于水,C装置中的冷水吸收二氧化氯,氢氧化钠溶液可以吸收多余的二氧化氯,故装置B的作用是作安全瓶或起到防止倒吸的作用。
④当看到装置C中导管内液面上升时应加大氮气的通入量,避免压强较小而引起倒吸。
(3)①装置中玻璃液封管的作用是防止ClO2逸出,使ClO2全部反应,准确测定ClO2的质量。
②根据滴定原理,KI在酸性条件下被ClO2氧化为I2,反应为2ClO2+10KI+4H2SO42KCl+4K2SO4+5I2+4H2O,选用淀粉溶液作指示剂;用Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的I2,发生反应I2+2S22I-+S4,二氧化氯和Na2S2O3的关系式为2ClO2~5I2~10Na2S2O3;通入ClO2的质量m(ClO2)=nM=×ab×10-3×67.5 g=1.35×10-2ab g。
9.答案 (1)三颈烧瓶
(2)AlP+3H2OPH3↑+Al(OH)3　
H
(3)吸收空气中的O2
(4)保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收
(5)5PH3+8Mn+24H+5H3PO4+8Mn2++12H2O
(6)溶液恰好由紫红色变无色,且半分钟内不复原
解析:(1)仪器C的名称是三颈烧瓶。
(2)AlP与水反应的化学方程式为AlP+3H2OPH3↑+Al(OH)3;气体产物为PH3,其电子式为H。
(3)装置B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是吸收空气中的O2。
(4)反应完成后,继续通入空气的作用是为了保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收。
(5)装置E中PH3被氧化成磷酸,离子方程式为5PH3+8Mn+24H+5H3PO4+8Mn2++12H2O。
(6)KMnO4溶液为紫红色,到达滴定终点时的现象为溶液恰好由紫红色变无色,且半分钟内不复原。
10.答案 (1)恒压滴液漏斗
(2)防止二氧化硫脲水解、防止过氧化氢分解
(3)(NH2)2CS+2H2O2(NH2)2CSO2+2H2O
(4)+2　S
(5)减少二氧化硫脲的溶解损失
(6)%　亚铁离子被空气中的氧气氧化
解析:在三颈烧瓶中加入硫脲和水溶解,冷却至5 ℃后,滴入H2O2溶液,控制温度低于10 ℃和pH<6进行反应生成二氧化硫脲,反应后,结晶、过滤、洗涤、干燥后得到产品。
(1)由装置图可知仪器a的名称是恒压滴液漏斗。
(2)已知,二氧化硫脲在受热或碱性条件下易水解,且过氧化氢不稳定受热易分解,故Ⅰ中控制“温度低于10 ℃和pH<6”的目的是防止二氧化硫脲水解、防止过氧化氢分解。
(3)硫脲和水溶解冷却至5 ℃后,滴入H2O2溶液,控制温度低于10 ℃和pH<6进行反应生成二氧化硫脲,结合质量守恒,反应还会生成水,反应为(NH2)2CS+2H2O2(NH2)2CSO2+2H2O。
(4)(NH2)2CSO2中硫元素为+2价,H2SO2中S元素也为+2价,二氧化硫脲水解生成H2SO2,反应中元素化合价没有改变。TD具有还原性,Ⅰ的反应中因条件控制不当生成了H2SO2,最终导致TD中出现黄色杂质,该杂质是TD还原H2SO2转化生成的硫单质。
(5)二氧化硫脲可溶于水,难溶于乙醇,Ⅰ中“洗涤”选用乙醇的理由是减少二氧化硫脲的溶解损失。
(6)清液中Fe2+浓度为b mg·L-1,则Fe2+的质量为b mg·L-1×V×10-3 L=bV×10-3 mg=bV×10-6 g,那么Fe2O3的去除率为×100%=%;亚铁离子具有还原性,Ⅱ中“静置”时间过长,导致脱色效果降低的原因是亚铁离子被空气中的氧气氧化。

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