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课时作业6 氧化还原反应基础
[授课提示:对应学生用书第299页]
[基础题组]
1.(2017·河北廊坊期末)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是( )
A.三氯化铁作净水剂
B.硅胶作干燥剂
C.漂粉精作消毒剂
D.铁粉作食品袋内的脱氧剂
解析:三氯化铁作净水剂是因为三氯化铁发生水解生成了氢氧化铁胶体,没有发生氧化还原反应,A项错误;硅胶作干燥剂是利用其吸水性,B项错误;漂粉精作消毒剂是因为漂粉精与CO2、H2O发生复分解反应生成了HClO,C项错误;铁粉具有还原作用,所以铁粉可用作食品袋内的脱氧剂,D项正确。
答案:D
2.(2017·山东临沂一模)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是( )
A.将乙醇滴入酸性K2Cr2O7溶液中,溶液由橙色变为绿色
B.将SO2滴入盛有酚酞的NaOH溶液中,溶液红色褪去
C.将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液中,溶液紫红色褪去
D.将葡萄糖溶液加入新制Cu(OH)2悬浊液至沸腾,出现红色沉淀
解析:酸性K2Cr2O7被乙醇还原为Cr3+,使溶液由橙色变为绿色,A项不符合;SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O,NaOH消耗,溶液红色褪去,该反应体现了SO2酸性氧化物的性质,与氧化还原反应无关,B项符合;酸性KMnO4被H2C2O4还原为Mn2+,使溶液紫红色褪去,C项不符合;新制Cu(OH)2悬浊液在加热至沸腾时被葡萄糖还原为红色沉淀Cu2O,D项不符合。
答案:B
3.氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如图所示,则下列化学反应属于阴影3区域的是( )
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A.Cl2+2NaI===2NaCl+I2
B.NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
C.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
D.Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
解析:阴影3区域代表的属于不是基本反应类型的氧化还原反应。
答案:D
4.具有中间价态的物质既可被氧化又可被还原,下表中的内容有错误的是( )
选项
具有中间价态的物质
还原产物
氧化产物
A
Fe2+
Fe
Fe3+
B
SO
S
SO
C
H2O2
H2O
O2
D
N2
NH3
N2H4
解析:还原产物中相应元素的价态比对应反应物中的低,氧化产物中相应元素的价态比对应反应物中的高,D项生成物中氮元素的价态均比0价低。
答案:D
5.ClO2是一种杀菌消毒效率高、二次污染小的水处理剂,实验室中可通过以下反应制得:2KClO3+H2C2O4+H2SO42ClO2↑+K2SO4+2CO2↑+2H2O。据此,下列说法不正确的是( )
A.KClO3发生还原反应
B.H2C2O4在反应中被氧化
C.H2C2O4的氧化性强于ClO2的氧化性
D.每生成1 mol ClO2,转移的电子数约为6.02×1023
解析:题给反应中KClO3是氧化剂,发生还原反应,H2C2O4是还原剂,在反应中被氧化,每生成1 mol ClO2,转移电子的物质的量为1 mol,所以A、B、D都正确;在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性强于还原产物的还原性,所以H2C2O4的还原性强于ClO2的还原性,C不正确。
答案:C
6.高温下焙烧CuFeS2的反应之一为:2CuFeS2+7O2CuSO4+CuO+Fe2O3+3SO2。下列关于该反应的叙述正确的是( )
A.CuFeS2中硫的化合价为-1
B.CuFeS2发生还原反应
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C.1 mol CuFeS2完全反应转移13 mol 电子
D.CuSO4和SO2既是氧化产物,又是还原产物
解析:CuFeS2中Cu为+2价,Fe为+2价,S为-2价,A选项错误;CuFeS2中S、Fe化合价都升高,发生氧化反应,B选项错误;1 mol CuFeS2完全反应转移14 mol电子,C选项错误;从硫元素价态分析CuSO4、SO2是氧化产物,从氧元素价态分析CuSO4、SO2是还原产物,D选项正确。
答案:D
7.(2017·河北廊坊高三上学期期末)实验室用如图所示装置制取溴化亚铁。D和d中均盛有液溴,E为外套电炉丝的瓷管,e是两只耐高温的瓷皿,其中共盛有56 g细铁粉。实验开始时先将干燥、纯净的CO2气流通入D中,然后将铁粉加热至600℃~700℃,E管中反应开始。E中的反应为:
2Fe+3Br2===2FeBr3,2FeBr32FeBr2+Br2↑,最后将d中液溴滴入100℃~120℃的D中,经过几小时的连续反应,在铁管的一端沉积有黄绿色鳞片状溴化亚铁80 g。
请回答:
(1)仪器d的名称________。
(2)导入的CO2不干燥,会在E中发生副反应,其含铁副产物为________;若所得产物中含此副产物,用化学方法检验。下列方案合理的是________。
A.取少量产物于试管中加入稀盐酸,再加入KSCN溶液
B.取少量产物于硬质大试管中,通入氢气,排尽空气后加热,用CuSO4检验生成的水蒸气
C.用磁铁吸引,看产物能否被吸引
D.取少量产物于试管中加入蒸馏水,过滤看是否有黑色不溶物
(3)为防止污染空气,实验时应在F处连续盛有NaOH溶液的尾气吸收装置,反应的化学方程式:________________________________________________________。
(4)取产品10 g配制成250 mL溶液,取出25.00 mL用酸性KMnO4溶液滴定溶液中的Fe2+,用去0.030 00 mol/L酸性KMnO4溶液25.00 mL,则产品的纯度为________。
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(5)利用除去杂质后的FeBr2可以验证Cl2、Fe3+、Br2的氧化性强弱。将你设计的实验操作、预计的实验现象和实验结论(氧化性强弱)填写在下列表空格内:
实验操作
实验现象
氧化性强弱
①________
溶液呈血红色
②________
③________
④________
Cl2>Br2
解析:(1)仪器d为分液漏斗。(2)若通入的CO2不干燥,则在E中Fe在高温下会与H2O反应生成Fe3O4,故副产物为Fe3O4;Fe3O4与盐酸反应会生成FeCl3、FeCl2,加入KSCN溶液后溶液会变为血红色,但产物中可能含有FeBr3会对检验造成干扰,A项错误;通入H2,排尽空气后加热只有Fe3O4会与H2反应生成H2O,故可通过无水CuSO4粉末是否变蓝检验是否含有Fe3O4,B项正确;铁单质也能被磁化而被磁铁吸引,所以产物能被吸引不一定是四氧化三铁,C项错误;铁粉也是黑色不溶物,所以取少量产物于试管中加入蒸馏水,过滤有黑色不溶物不一定是铁的氧化物,D项错误。(3)未反应的Br2会污染空气,可在F处连接盛有NaOH溶液的尾气吸收装置进行吸收,反应的化学方程式为2NaOH+Br2===NaBr+NaBrO+H2O;(4)反应的离子方程式为MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,可得关系式KMnO4~MnO~5Fe2+,所以n(Fe2+)=n(FeBr2)=0.030 0 mol·L-1×0.025 00 L×5×=0.003 75 mol,则产品的纯度为×100%=81.00%。(5)氧化性:Cl2>Br2>Fe3+,还原性:Cl-Br2。
答案:
(1)分液漏斗 (2)Fe3O4(或四氧化三铁) B
(3)2NaOH+Br2===NaBr+NaBrO+H2O
(4)81.00%
(5)
实验操作
实验现象
氧化性强弱
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①取一定量FeBr2溶于水,加入少量(或几滴)氯水(或通入少量氯气),加入KSCN溶液。
②Cl2>Fe3+
Br2>Fe3+
③取少量FeBr2溶于水,加入过量氯水(或通入足量氯气),加入四氯化碳,震荡。
④四氯化碳
层呈棕红色
[能力题组]
1.双氧水是中学化学中常见的一种绿色试剂,下列反应中H2O2表现出来的性质与H2O2+SO2===H2SO4中H2O2表现出来的性质相同的是( )
A.2H2O22H2O+O2↑
B.H2O2+Cl2+2OH-===O2+2Cl-+2H2O
C.2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
D.5H2O2+2MnO+6H+===2Mn2++5O2↑+8H2O
解析:在H2O2+SO2===H2SO4中,H2O2只作氧化剂。A项,H2O2作氧化剂和还原剂;B项,H2O2作还原剂;C项,H2O2作氧化剂;D项,H2O2作还原剂。本题选C。
答案:C
2.(2017·江苏南京调研)物质氧化性、还原性的强弱,不仅与物质的结构有关,还与物质的浓度和反应温度等有关。下列各组物质:①Cu与HNO3溶液 ②Cu与FeCl3溶液 ③Zn与H2SO4溶液 ④Fe与FeCl3溶液
由于浓度不同而能发生不同氧化还原反应的是( )
A.①③ B.③④
C.①② D.①③④
解析:①中浓HNO3生成NO2,稀HNO3生成NO;③中浓H2SO4生成SO2,稀H2SO4生成H2。
答案:A
3.(2017·北京海淀期中)下列有关氧化还原反应的说法中,正确的是( )
A.NO2溶于水发生了氧化还原反应
B.Na2O2与CO2反应时,Na2O2只作氧化剂
C.SO2使酸性KMnO4溶液褪色,体现了SO2的漂白性
D.浓HNO3与C反应时,体现了HNO3的强氧化性和酸性
解析:NO2溶于水时发生反应:3NO2+H2O===2HNO3
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+NO,反应中N一部分从NO2中的+4价升高到HNO3中的+5价,另一部分从NO2中的+4价降低到NO中的+2价,该反应属于氧化还原反应中的歧化反应,A项正确;Na2O2与CO2发生反应:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,Na2O2中的O显-1价,在反应中部分升高到O2中的0价,部分降低到Na2CO3中的-2价,所以Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,B项错误;SO2使酸性KMnO4溶液褪色是因为SO2有还原性,与强氧化剂KMnO4发生氧化还原反应,而不是因为SO2的漂白性,C项错误;酸参加反应生成未变价的盐和水时才表现出酸性,C与浓HNO3反应生成CO2、NO2和H2O,HNO3只表现出强氧化性,没有表现出酸性,D项错误。
答案:A
4.《美国化学会志》报道了中国科学家以二氧化碳和钠在一定条件下反应制得金刚石,该反应的化学方程式为:3CO2+4Na===2X+C(金刚石)。设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列有关此反应的叙述中不正确的是( )
A.X的化学式为Na2CO3
B.在该反应中Na发生氧化反应,金刚石为还原产物
C.当有0.4 mol Na参加反应时,消耗的CO2的体积为6.72 L
D.当有3 mol CO2参加反应时,转移电子数目为4NA
解析:由原子守恒可知X为Na2CO3,A项正确;Na作还原剂,发生氧化反应,CO2作氧化剂,发生还原反应生成C,C为还原产物,B项正确;0.4 mol Na反应时,消耗0.3 mol CO2,不知道状态,无法判断体积,C项错误;题给反应转移电子数为4e-,D项正确。
答案:C
5.(2017·山东济南模拟)铋(Bi)位于元素周期表中第ⅤA族,其价态为+3价时较稳定,铋酸钠(NaBiO3)溶液呈无色。现取一定量的硫酸锰(MnSO4)溶液,向其中依次滴加下列溶液,对应实验现象如表所示:
加入溶液
①适量铋酸
钠溶液
②过量的
双氧水
③适量KI淀
粉溶液
实验现象
溶液呈
紫红色
溶液紫红色消
失,产生气泡
溶液变成蓝色
则NaBiO3、KMnO4、I2、H2O2的氧化性由强到弱的顺序为( )
A.I2、H2O2、KMnO4、NaBiO3
B.H2O2、I2、NaBiO3、KMnO4
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C.NaBiO3、KMnO4、H2O2、I2
D.KMnO4、NaBiO3、I2、H2O
解析:依题意:①NaBiO3能将MnSO4中的Mn2+氧化成MnO,说明NaBiO3的氧化性强于KMnO4的;②MnO能将H2O2氧化成O2,说明KMnO4的氧化性强于H2O2的;③H2O2能将KI氧化成I2,淀粉遇I2显蓝色,说明H2O2的氧化性强于I2的。本题选C。
答案:C
6.向仅可能含有Fe2+、SO、NO、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入Cl2,通入Cl2的体积(标准状况)和溶液中某种离子的物质的量的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.Q是SO
B.Q是Br-
C.ab区间的反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
D.原溶液中一定有Fe2+、Br-、I-
解析:由电中性原则知溶液中一定有Fe2+,故没有SO,A项错误;还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br-,故通入的氯气先氧化I-(消耗1.12 L Cl2),再氧化Fe2+(消耗1.12 L Cl2),Q是Fe2+,B项错误;原溶液中一定有I-、Fe2+,Br-、NO均能与Fe2+共存,又各离子均为0.1 mol,故原溶液中不一定有Br-,D项错误。
答案:C
7.(2017·河南八校联考)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,是比Cl2、O3、ClO2、KMnO4氧化性更强、无二次污染的绿色水处理剂。工业制高铁酸钠的方法有如下两种:湿法制备的主要离子反应为2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO+3Cl-+5H2O,干法制备的主要反应方程式为2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑。则下列有关说法不正确的是( )
A.高铁酸钠中铁显+6价
B.湿法中FeO是氧化产物
C.干法中每生成1 mol Na2FeO4转移4 mol电子
D.Na2FeO4可氧化水中的H2S、NH3,生成的Fe(OH)3胶体还能吸附悬浮杂质
解析:高铁酸钠中钠元素显+1价,氧元素显-2价,由此可知铁元素显+6价,A项正确。湿法中,Fe(OH)3
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中的铁元素的化合价升高,得到的FeO是氧化产物,B项正确。干法中,铁元素和Na2O2中部分氧元素的化合价升高,每生成1 mol Na2FeO4的同时生成0.5 mol O2,所以每生成1 mol Na2FeO4转移电子0.5 mol×2×1+1×4 mol=5 mol,C项错误。Na2FeO4有强氧化性,可被H2S、NH3还原为Fe3+,然后Fe3+水解得到Fe(OH)3胶体,D项正确。
答案:C
8.为探讨化学平衡与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:
(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ,目的是使实验Ⅰ的反应达到________。
(2)ⅲ是ⅱ的对比实验,目的是排除ⅱ中________造成的影响。
(3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化,用化学平衡移动原理解释原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测ⅰ中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,导至I-的还原性弱于Fe2+,用下图装置(a,b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时,指针向右偏转,b作________极。
②当指针归零(反应达到平衡)后,向U型管左管中滴加0.01
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mol/L AgNO3溶液,产生的现象证实了其推测。该现象是
________________________________________________________________________。
(5)按照(4)的原理,该同学用上图装置进行实验,证实ⅱ中Fe2+向Fe3+转化的原因。
①转化的原因是
________________________________________________________________________。
②与(4)实验对比,不同的操作是
________________________________________________________________________。
(6)实验Ⅰ中,还原性:I->Fe2+;而实验Ⅱ中,还原性Fe2+>I-。将(3)和(4)、(5)作对比,得出结论是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变,说明其中的可逆反应已达平衡状态。(2)实验ⅲ中加入1 mL水,目的是排除ⅱ中因加入FeSO4溶液对原溶液稀释,造成溶液颜色变化。(3)ⅰ中加入AgNO3溶液,Ag+与I-生成AgI黄色沉淀,c(I-)减小,平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2逆向移动。ⅱ中加入FeSO4溶液,c(Fe2+)增大,平衡也是逆向移动,c(I2)减小,溶液变浅。(4)①U型管左管中I-具有强还原性,易发生氧化反应,a极为原电池的负极。U型管右管中Fe3+具有强氧化性,易发生还原反应,b极为原电池的正极。②在U型管左管中滴加AgNO3溶液后,Ag+与I-生成AgI黄色沉淀,I-浓度降低,I-的还原性降低,U型管右管新生成的Fe2+还原性比I-强,从而U型管右管易发生氧化反应,作负极,故电流表的指针向左偏转。(5)①按照(4)的离子浓度大小影响离子的还原性的原理,该同学利用原电池装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2+浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-。②实验ⅱ与实验(4)相比较,实验(4)当指针归零后,可采取向U型管右管中滴加1 mol·L-1FeSO4溶液,以增加Fe2+的浓度,使c(Fe2+)大于c(I-)。(6)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中c(Fe2+)和c(I-)的浓度不同知,在其他条件不变时,物质的氧化性和还原性与浓度有关,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,导致平衡移动。
答案:
(1)化学平衡状态
(2)因溶液稀释使溶液颜色变化
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(3)加入Ag+发生反应:Ag++I-===AgI↓,c(I-)降低;或增大c(Fe2+),平衡均逆向移动
(4)①正 ②左管产生黄色沉淀,指针向左偏转
(5)①Fe2+浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-
②向右管中滴加1 mol·L-1FeSO4溶液
(6)该反应为可逆反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动
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