高考化学二轮专题突破练 专题四氧化还原反应.docx

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高考化学二轮专题突破练专题四氧化还原反应

2014高考化学二轮专题突破练：

专题四氧化还原反应

[考纲要求]　1.了解氧化还原反应的本质是电子的转移，了解常见的氧化还原反应。

2.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。

考点一　准确理解氧化还原反应的概念

理清知识线索

题组一　氧化还原反应及概念的正误判断

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）因为Fe3＋具有氧化性，所以用KSCN溶液可以鉴别Fe3＋（×）

（2013·广东理综，10B）

（2）化合反应均为氧化还原反应（×）

（2012·山东理综，7A）

（3）工业上利用合成氨实现人工固氮不涉及氧化还原反应（×）

（2012·广东理综，10C）

（4）Na2O2用作呼吸面具的供氧剂不涉及氧化还原反应（×）

（2012·广东理综，10A）

题组二　“陌生”反应中有关概念的判断

2．（2012·上海，20改编）火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2―→Cu2S＋2FeS＋SO2

下列说法正确的是（　　）

A．SO2既是氧化产物又是还原产物

B．CuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化

C．每生成1molCu2S，有4mol硫被氧化

D．每转移1.2mol电子，有0.2mol硫被还原

答案　A

解析　反应过程中化合价升高的元素是S，化合价降低的元素有Cu、O，故SO2既是氧化产物，也是还原产物，选项A正确；CuFeS2转化生成Cu2S的过程中Cu2＋被还原，反应中CuFeS2也是氧化剂，选项B错误；每生成1molCu2S，同时生成1molSO2，因此只有1mol硫被氧化，选项C错误；S的化合价由CuFeS2中的－2价升高至SO2中的＋4价，故每生成1molSO2（即1mol硫被氧化），转移电子为6mol，选项D错误。

3．（2013·上海，18改编）汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应10NaN3＋2KNO3―→K2O＋5Na2O＋16N2↑。

若氧化产物比还原产物多1.75mol，则下列判断正确的是（　　）

A．生成40.0LN2（标准状况）

B．有0.250molKNO3被氧化

C．转移电子的物质的量为1.25mol

D．被还原的N原子的物质的量为3.75mol

答案　C

解析　根据反应方程式可知，每当生成16molN2，则氧化产物比还原产物多14mol。

转移电子的物质的量为10mol，被氧化的N原子的物质的量为30mol，有2molKNO3被还原，现氧化产物比还原产物多1.75mol，则生成2molN2，转移电子的物质的量为1.25mol，被氧化的N原子的物质的量为3.75mol，因此，C正确，D错误。

方法思路

理解概念抓实质，解题应用靠特征，即从氧化还原反应的实质——电子转移去分析理解有关的概念，而在实际解题过程中，应从分析元素化合价有无变化这一氧化还原反应的特征入手。

具体方法是找变价、判类型、分升降、定其他。

其中“找变价”是非常关键的一步，特别是不同反应物中含有同种元素的氧化还原反应，必须弄清元素化合价的变化情况。

考点二　氧化还原反应的基本规律及应用

1．性质强弱规律

物质氧化性、还原性的强弱取决于元素得失电子的难易程度，与得失电子的数目无关，可从“热>冷”（温度）、“浓>稀”（浓度）、“易>难”（反应条件、剧烈程度），以及金属活动性顺序表、元素在周期表中的位置、原电池原理、电解池中离子的放电顺序等角度判断；还要学会从化学反应方向的角度判断“剂>物”（同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性大于还原产物的还原性）。

2．反应先后规律

3．价态归中规律

即同种元素不同价态之间的反应，高价态的元素化合价降低，低价态的元素化合价升高，但升高与降低的化合价不能相交。

如：

KClO3＋6HCl===3Cl2＋KCl＋3H2O，氧化剂KClO3，还原剂HCl，氧化产物Cl2，还原产物Cl2。

4．邻位价态规律

氧化还原反应发生时，其价态一般先变为邻位价态

如：

（1）Cl－被氧化成Cl2，而不是更高价态氯元素。

（2）S2－一般被氧化为S，S单质一般被氧化成SO2。

（3）ClO－、ClO

作氧化剂时，一般被还原成Cl2，而不是Cl－。

5．电子守恒规律

对于氧化还原反应的计算，关键是氧化还原反应的实质——得失电子守恒，列出守恒关系求解，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。

题组一　性质强弱规律的应用

1．（2013·上海，16）已知氧化性Br2＞Fe3＋。

FeBr2溶液中通入一定量的Cl2，发生反应的离子方程式为：

aFe2＋＋bBr－＋cCl2―→dFe3＋＋eBr2＋fCl－

下列选项中的数字与离子方程式的a、b、c、d、e、f一一对应，其中不符合反应实际的是（　　）

A．2　4　3　2　2　6B．0　2　1　0　1　2

C．2　0　1　2　0　2D．2　2　2　2　1　4

答案　B

解析　Cl2先氧化Fe2＋；A项，Cl2过量；C项，Cl2少量；D项，FeBr2和Cl2等量。

2．有Fe2＋、NO

、Fe3＋、NH

、H＋和H2O六种粒子，属于同一氧化还原反应中的反应物和生成物，下列叙述不正确的是（　　）

A．氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶8

B．该反应说明Fe（NO3）2溶液不宜加酸酸化

C．每1molNO

发生氧化反应，转移8mole－

D．若把该反应设计为原电池，则负极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋

答案　C

解析　酸性条件下NO

具有强氧化性，Fe3＋也具有氧化性，故应是NO

将Fe2＋氧化为Fe3＋，该反应的离子方程式为8Fe2＋＋NO

＋10H＋===8Fe3＋＋NH

＋3H2O，B项正确；氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8，A项正确；NO

中氮的化合价为＋5价，NH

中氮的化合价为－3，故1molNO

发生了还原反应，C项错误；原电池的负极发生氧化反应，D项正确。

3．向FeI2溶液中不断通入Cl2，溶液中I－、I2、IO

、Fe2＋、Fe3＋等粒子的物质的量随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的曲线如图所示。

已知：

2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。

请回答下列问题：

（1）指出图中折线E和线段C所表示的意义：

折线E表示________；线段C表示________。

（2）写出线段D所表示的反应的离子方程式：

_________________________________。

（3）当n（Cl2）∶n（FeI2）＝6.5时，溶液中n（Cl－）∶n（IO

）＝________。

答案　

（1）n（Fe3＋）随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的情况

n（IO

）随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的情况

（2）Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－

（3）6.5

解析　

（1）有关物质的还原性顺序为I－＞Fe2＋＞I2，则向FeI2溶液中不断通入Cl2的过程中，依次发生的氧化还原反应为Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，5Cl2＋I2＋6H2O===2IO

＋12H＋＋10Cl－。

可见，当n（Cl2）∶n（FeI2）＝1时，I－恰好全部被氧化；当n（Cl2）∶n（FeI2）＝1.5时，Fe2＋恰好全部被氧化；当n（Cl2）∶n（FeI2）＝6.5时，氧化还原反应发生完毕。

因此，当n（Cl2）∶n（FeI2）＞1时，开始生成Fe3＋，至n（Cl2）∶n（FeI2）＝1.5时，n（Fe3＋）达到最大值，故折线E代表了n（Fe3＋）随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的情况；当n（Cl2）∶n（FeI2）＞1.5时，开始生成IO

，至n（Cl2）∶n（FeI2）＝6.5时，n（IO

）达到最大值，故线段C代表了n（IO

）随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的情况。

（2）当n（Cl2）∶n（FeI2）＞1∶1时，Fe2＋开始被氧化，当n（Cl2）∶n（FeI2）＝1.5时，Fe2＋恰好全部被氧化，故线段D代表了n（Fe2＋）随n（Cl2）∶n（FeI2）变化的情况。

线段D所发生反应的离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－。

（3）当n（Cl2）∶n（FeI2）＝6.5时，根据元素守恒，可知溶液中n（Cl－）∶n（IO

）＝6.5。

规律总结

正确运用有关氧化性、还原性强弱的比较规律，对于提高解题能力有很大帮助。

有关物质的氧化性或还原性的比较可以从多个角度进行考查，涉及的知识面很广，常考的判断依据：

（1）根据金属活动性顺序比较，①金属活动性顺序：

金属单质的还原性从K→Au逐渐减弱，其对应离子的氧化性从K＋→Au2＋逐渐增强。

②非金属活动性顺序：

一般某元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，对应非金属离子的还原性越弱。

（2）根据原电池两极和电解池两极的放电顺序进行判断。

原电池中，活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极；电解池中，阳极上物质的放电顺序即为对应物质还原性次序，阴极上的阳离子放电顺序即为阳离子氧化性次序。

题组二　守恒规律的灵活应用

4．U常见化合价有＋4和＋6，硝酸铀酰[UO2（NO3）2]加热可发生如下分解：

[UO2（NO3）2]―→UxOy＋NO2↑＋O2↑（未配平），将气体产物收集于试管中并倒扣于盛水的水槽中，气体全部被吸收，水充满试管。

则生成的铀的氧化物化学式是（　　）

A．UO2B．2UO2·UO3

C．UO3D．UO2·2UO3

答案　C

解析　根据4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知，氮元素得4e－，氧元素失4e－。

所以U元素在反应前后化合价不变，在硝酸铀酰中，U的化合价为＋6价，所以铀的氧化物为UO3。

5．（2013·四川理综，7）1.52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g·mL－1、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入1.0mol·L－1NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀。

下列说法不正确的是（　　）

A．该合金中铜与镁的物质的量之比是2∶1

B．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol·L－1

C．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mL

答案　D

解析　分析清楚反应过程，充分利用守恒思想来解决问题。

A项向反应后溶液中加入NaOH，生成Mg（OH）2和Cu（OH）2沉淀，固体质量增加的是OH－的质量，且有n（OH－）＝n（e－），设合金中镁、铜的物质的量分别为x、y，则有

解得

，则该合金中铜、镁的物质的量之比为2∶1。

B项该硝酸的浓度c＝

＝

＝14.0mol·L－1。

C项NO2和N2O4都来自硝酸，设混合气体中NO2的物质的量为x，根据电子守恒得x＋（0.05mol－x）×2＝0.06mol，x＝0.04mol，NO2的体积分数为80%。

D项得到2.54g沉淀后，溶液中的溶质只有NaNO3，故n（NaOH）＝0.7mol－0.04mol－0.02mol＝0.64mol，则NaOH溶液的体积是640mL。

6．（2013·上海，22）一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体VL（标准状况），向反应后的溶液中（存在Cu2＋和SO

）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO12.0g，若上述气体为NO和NO2的混合物，且体积比为1∶1，则V可能为（　　）

A．9.0LB．13.5L

C．15.7LD．16.8L

答案　A

解析　若混合物全是CuS，其物质的量为12/80＝0.15mol，电子转移数0.15mol×（6＋2）＝1.2mol。

两者体积相等，设NOxmol，NO2xmol,3x＋x＝1.2，计算的x＝0.3。

气体体积V＝0.6mol×22.4L·mol－1＝13.44L；若混合物全是Cu2S，其物质的量为0.075mol，转移电子数0.075mol×10＝0.75mol，设NOxmol，NO2xmol,3x＋x＝0.75，计算得x＝0.1875，气体体积V＝0.375mol×22.4L·mol－1＝8.4L，因此8.4L＜V＜13.44L。

方法技巧

氧化还原反应方程式的配平可依据“得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒”顺利解答，有关氧化还原反应化学方程式的配平应掌握：

（1）配平步骤

标变价→列变化→求总数→配系数→细检查。

（2）配平方法

①正向配平法：

如果被氧化、被还原的元素分别是两种不同的反应物，通常从方程式左边进行配平。

②逆向配平法：

对于自身氧化还原反应或反应物只有一种，一般从方程式右边配平较简便。

③缺项配平法：

这类方程式通常少写一种反应物或生成物的化学式，要求确定其化学式。

此类反应可先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数，最后由质量守恒、电荷守恒确定所缺物质（分子或离子）的化学式和计量系数。

考点三　对氧化还原反应的深度思考

在《新课标》高考中，氧化还原反应的考查往往渗透到综合实验（如中和滴定实验）、工业流程制备中，增大了试题的灵活度和难度。

题组一　氧化还原反应在综合实验中的应用

1．（2012·江苏，18）硫酸钠过氧化氢加合物（xNa2SO4·yH2O2·zH2O）的组成可通过下列实验测定：

①准确称取1.7700g样品，配制成100.00mL溶液A。

②准确量取25.00mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.5825g。

③准确量取25.00mL溶液A，加适量稀硫酸酸化后，用0.02000mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液25.00mL。

H2O2与KMnO4反应的离子方程式如下：

2MnO

＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑

（1）已知室温下BaSO4的Ksp＝1.1×10－10，欲使溶液中c（SO

）≤1.0×10－6mol·L－1，应保持溶液中c（Ba2＋）≥__________mol·L－1。

（2）上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO

被还原为MnO2，其离子方程式为________________________________________________________________________。

（3）通过计算确定样品的组成（写出计算过程）。

答案　

（1）1.1×10－4

（2）2MnO

＋3H2O2===2MnO2↓＋3O2↑＋2OH－＋2H2O

（3）n（Na2SO4）＝n（BaSO4）＝

＝2.50×10－3mol

2MnO

＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑

n（H2O2）＝

×

＝1.25×10－3mol

m（Na2SO4）＝142g·mol－1×2.50×10－3mol＝0.355g

m（H2O2）＝34g·mol－1×1.25×10－3mol＝0.0425g

n（H2O）＝

＝2.50×10－3mol

x∶y∶z＝n（Na2SO4）∶n（H2O2）∶n（H2O）＝2∶1∶2

故样品的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O。

解析　

（1）BaSO4在溶液中存在溶解平衡：

BaSO4（s）Ba2＋（aq）＋SO

（aq），则有Ksp＝c（Ba2＋）·c（SO

）＝1.1×10－10。

欲使溶液中c（SO

）≤1.0×10－6mol·L－1，则有

c（Ba2＋）≥

＝

mol·L－1＝1.1×10－4mol·L－1。

（2）H2O2与KMnO4溶液反应，MnO

被还原为MnO2，据得失电子守恒、质量守恒可写出离子方程式为2MnO

＋3H2O2===2MnO2↓＋3O2↑＋2OH－＋2H2O。

（3）25.00mL溶液A中含有Na2SO4的物质的量为n（Na2SO4）＝n（BaSO4）＝

＝2.50×10－3mol。

含有H2O2的物质的量为n（H2O2）＝

n（KMnO4）＝

×0.02000mol·L－1×25.00×10－3L＝1.25×10－3mol。

所取25.00mL溶液A中所含样品中水的质量为m（H2O）＝1.7700g×

－2.50×

10－3mol×142g·mol－1－1.25×10－3mol×34g·mol－1＝0.04500g，则n（H2O）＝

＝2.50×10－3mol。

综上可知，x∶y∶z＝n（Na2SO4）∶n（H2O2）∶n（H2O）＝2∶1∶2，故硫酸钠过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O。

题组二　在工业制备中的应用

2．（2013·福建理综，24）二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。

（1）氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。

①用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2＋、Mg2＋、SO

等杂质。

某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的________________（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。

经检测发现滤液中仍含有一定量的SO

，其原因是________________________________[已知：

Ksp（BaSO4）＝1.1×10－10、Ksp（BaCO3）＝5.1×10－9]。

②该法工艺原理示意图如下。

其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。

工艺中可以利用的单质有____________（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为________________。

（2）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：

纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。

完成反应的化学方程式：

__（D）__＋24NaClO3＋12H2SO4===

ClO2↑＋

CO2↑＋18H2O＋

________

（3）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN－氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl－。

处理含CN－相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的______倍。

答案　

（1）①BaCl2　BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量CO

时，BaSO4（s）会部分转化为BaCO3（s）（或其他合理答案）

②H2、Cl2　2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O

（2）

C6H12O6＋24NaClO3＋12H2SO4===24ClO2↑＋

CO2↑＋18H2O＋

Na2SO4

（3）2.5

解析　注意分析题目信息和图示信息，能够分析出二氧化氯发生器中有Cl2生成，是正确解决第

（1）小题②的关键。

（1）①根据后面加入的物质为Na2CO3和NaOH，可知前面缺少除去SO

的试剂BaCl2。

BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量CO

时，BaSO4（s）会部分转化为BaCO3（s）。

②在特定条件下电解食盐水，除了生成NaClO3外还应有H2；根据题干信息，NaClO3与HCl反应生成ClO2，结合得失电子守恒及图示中从二氧化氯发生器中出来的气体进入了氯化氢合成塔可知，NaClO3与HCl反应除生成ClO2外还有Cl2，可写出化学方程式2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。

（2）纤维素水解得到的最终产物D应为葡萄糖（C6H12O6），生成物可利用元素守恒推知，然后配平即可。

（3）处理相同量的CN－，Cl2和ClO2转移的电子数应相同。

1molCl2―→2Cl－转移

2mole－，1molClO2―→Cl－转移5mole－，则转移相同量的电子时Cl2与ClO2的物质的量之比为5∶2。

1．事实上，许多氧化物在一定条件下能与Na2O2反应，且反应极有规律，如Na2O2＋SO2===Na2SO4,2Na2O2＋2SO3===2Na2SO4＋O2，据此你认为下列反应方程式中不正确的是（　　）

A．Na2O2＋N2O3===NaNO2＋NaNO3

B．Na2O2＋2NO2===2NaNO2＋O2

C．Na2O2＋N2O4===2NaNO3

D．2Na2O2＋2Mn2O7===4NaMnO4＋O2

答案　B

解析　当Na2O2与低价态的非金属氧化物反应时，Na2O2只表现氧化性，而与最高价态的非金属氧化物反应时，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂。

B项，应为Na2O2＋2NO2===2NaNO3。

2．ClO2是一种杀菌消毒效率高的水处理剂，实验室可通过以下反应制得：

2KClO3＋H2C2O4＋H2SO4===2ClO2↑＋K2SO4＋2CO2↑＋2H2O。

下列说法中不正确的是（　　）

A．ClO2是还原产物

B．1molKClO3参加反应，失去电子为1mol

C．H2C2O4在反应中被氧化

D．H2C2O4的还原性大于ClO2的还原性

答案　B

解析　该反应中，KClO3为氧化剂，ClO2为还原产物，H2C2O4为还原剂，CO2为氧化产物，在该反应中共转移2mole－，1molKClO3参加反应，得到电子为1mol，B项错误。

3．amolFeS与bmolFe3O4投入到VLcmol·L－1的硝酸溶液中恰好完全反应，假设只产生NO气体。

所得澄清溶液的成分是Fe（NO3）3和H2SO4的混合液，则反应中未被还原的硝酸为（　　）

A．（a＋3b）molB.

mol

C.

molD．（cV－3a－9b）mol

答案　B

解析　设NO的物质的量为x，根据电子守恒得：

3x＝a＋8a＋b＝9a＋b，

所以混合溶液中，未被还原的HNO3的物质的量为cV－

＝

mol。

4．金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝后的“第三金属”。

工业上以金红石为原料制取Ti的反应为

aTiO2＋bCl2＋cC

aTiCl4＋cCO反应

（1）

TiCl4＋2Mg

Ti＋2MgCl2反应

（2）

关于反应

（1）、

（2）的分析不正确的是（　　）

①TiCl4在反应

（1）中是还原产物，在反应

（2）中是氧化剂；

②C、Mg在反应中均为还原剂，被还原；

③在反应

（1）、

（2）中的还原性C＞TiCl4，Mg＞Ti；

④a＝1，b＝c＝2；

⑤每生成19.2gTi（Mr＝48），反应

（1）、

（2）中共转移4.8mole－。

A．①②④B．②③④C．③④D．②⑤

答案　D

解析　反应

（1）中，Cl2为氧化剂，C为还原剂，反应

（2）中，TiCl4为氧化剂，Mg为还原剂，②错误；⑤中，当有0.4molTi生成时，

（2）中转移0.4×4＝1.6mole