高考化学一轮复习 考点过关 物质的量与化学反应 专题4Word文档格式.docx
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失去电子的能力
氧化产物
氧化反应所得的生成物
氧化还原反应中,氧化产物、还原产物可以是同一种产物,也可以是不
同产物,还可以是两种或两种以上的产物。
如反应4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2中,Fe2O3和SO2均既为氧化产物,又为还原产物
还原产物
还原反应所得的生成物
3.电子转移的表示方法
单线桥
表示氧化剂与还原剂之间电子转移的方向和总数
箭头必须由还原剂中失电子的元素指向氧化剂中得电子的元素
箭头方向表示电子转移的方向
在“桥”上标明转移的是电子总数
双线桥
表示氧化剂及其还原产物、还原剂及其氧化产物之间电子转移情况
箭头必须由反应物指向生成物,且两端对准同种元素
箭头方向不代表电子转移方向,仅表示电子转移前后的变化
【巩固演练】下列有关氧化还原反应的叙述中正确的是。
①在氧化还原反应中,某元素由化合态变为单质,此元素可能被还原,也可能被氧化
②在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂,金属单质一定是还原剂
③化合物分解的产物有单质,则该分解反应必属于氧化还原反应
④化学反应K2MnO4+Cl2=2KCl+MnO2+O2属于氧化还原反应
⑤金属阳离子只有氧化性,HI只有还原性
⑥漂白粉在空气中变质过程中,既有氧化还原反应发生,又有非氧化还原反应发生
⑦某单质X能从盐的溶液中置换出单质Y,当X、Y都是非金属时,Y一定比X活泼
⑧1molNa2O2与足量的水反应,转移的电子数为2NA
⑨5.6g铁粉与硝酸反应失去电子数一定为0.3NA
③正确;
氧化还原反应的特征是反应前后元素的化合价发生改变,反应中Mn元素由+6价变为+4价,氧元素由-2价变为0价,Cl元素由0价变为-1价,④正确;
金属阳离子Fe2+既有氧化性,又有还原性,HI中H+1表现氧化性,I-1表现还原性,⑤错误;
漂白粉变质发生非氧化还原反应Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO,发生氧化还原反应2HClO
2HCl+O2↑,⑥正确;
金属或非金属发生置换反应,都是活泼性强的单质,从化合物中置换出活泼性朋弱的单质,⑦错误;
Na2O2与水反应时-1价的O发生歧化反应,1molNa2O2反应,只转移了1mol电子,⑧错误;
铁粉与硝酸反应到底生成Fe3+还是Fe2+还是Fe3+和Fe2+的混合物,不能确定,⑨错误
【答案】①③④⑥
二、氧化性、还原性强弱的比较方法
氧化性是指得电子的性质(或能力);
还原性是指失电子的性质(或能力)。
氧化性、还原性的强弱取决于得、失电子的难易程度,与得、失电子数目的多少无关。
如:
Na-e-===Na+,Al-3e-===Al3+,但根据金属活动性顺序表,Na比Al活泼,更易失去电子,所以Na比Al的还原性强。
从元素的价态考虑:
最高价态——只有氧化性,如:
Fe3+、H2SO4、KMnO4等;
最低价态——只有还原性,如:
金属单质、Cl-、S2-等;
中间价态——既有氧化性又有还原性,如:
Fe2+、S、Cl2等。
物质的氧化性、还原性不是一成不变的。
同一物质在不同的条件下,其氧化能力或还原能力会有所不同。
氧化性:
HNO3(浓)>HNO3(稀);
Cu与浓H2SO4常温下不反应,加热条件下反应;
KMnO4在酸性条件下的氧化性比在中性、碱性条件下强。
1.氧化性强弱的比较
根据非金属活动顺序判断
F2>O2>Cl2>Br2>I2>S
根据反应方程式判断
氧化剂>氧化产物>还原剂
根据反应条件判断
还原剂相同时,反应越容易进行,氧化剂的氧化性越强
根据还原剂被氧化的程度判断
还原剂、条件都相同时,还原剂被氧化得越彻底,氧化剂的氧化性越强
根据电解池中放电顺序判断
电解池中放电顺序遵循先得电子者氧化性强,其规律为阳离子得电子顺序(即氧化性强弱顺序)
2.还原性强弱的比较
根据根据活动顺序表判断
还原性:
F-<O2-<Cl-<Br-<I-<S2-
还原剂>还原产物>氧化剂
氧化剂相同时,反应越容易进行,还原剂的还原性越强
根据氧化剂被还原的程度判断
氧化剂、条件都相同时,氧化剂被还原得越彻底,还原剂的还原性越强
根据原电池电极判断
负极金属比正极金属活泼(还原性强)
电解池中放电顺序遵循先失电子者还原性强,其规律为阴离子失电子顺序(即还原性强弱顺序):
S2->
I->
Br->
Cl->
OH->
NO3-、SO42-等
【巩固演练】
(1)已知下列反应:
①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2②2FeCl2+Cl2===2FeCl3③I2+SO2+2H2O===H2SO4+2HI判断下列物质的还原能力由强到弱的顺序是___。
A.I->
Fe2+>
Cl->
SO2B.Cl->
SO2>
I-C.Fe2+>
I->
SO2D.SO2>
Cl-
(2)已知:
X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化能力W2>
Z2>
X2>
Y2,下列氧化还原反应能发生的是______。
A.2NaW+Z2===2NaZ+W2B.2NaX+Z2===2NaZ+X2
C.2NaY+W2===2NaW+Y2D.2NaZ+X2===2NaX+Z2
【解析】
(1)根据反应方程式可以判断还原能力强弱:
①中I->
Fe2+,②中Fe2+>
Cl-,③中SO2>
I-,综合分析知:
Cl-。
(2)氧化能力强的单质可以氧化其后的阴离子生成相应单质。
由四种物质氧化能力可知,W2可氧化Z-、X-和Y-,Z2可氧化X-和Y-,X2可氧化Y-,故B、C项正确。
【答案】
(1)D
(2)BC
三、氧化还原反应的基本规律
电子得失守恒规律
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,常用于有关氧化还原反应的计算及配平氧化还原反应方程式。
运用守恒规律进行氧化还原反应的计算方法是:
氧化剂物质的量×
变价元素的原子个数×
化合价的变化值=还原剂物质的量×
化合价的变化值
表现性质规律
当元素具有可变化合价,一般化合价处于最高价态时只具有氧化性;
处于最低价态时只具有还原性;
处于中间价态时既具有氧化性又具有还原性。
利用此规律可判断物质是否具有氧化性及还原性,但不能判断物质氧化性及还原性的强弱
反应先后规律
同一氧化剂与含多种还原剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被氧化的是还原性较强的物质;
同一还原剂与含多种氧化剂(物质的量浓度相同)的溶液反应时,首先被还原的是氧化性较强的物质。
将Cl2通人物质的量浓度相同的NaBr和NaI的混合液中,C12首先与NaI反应;
将过量铁粉加入到物质的量浓度相同的Fe2+、和Cu2+的混合溶液中,Fe首先与Fe3+反应;
FeBr2中通入Cl2,Cl2首先氧化Fe2+
价态变化规律
高价氧化(性)低价还(原性),中间价态两边转。
同一元素的不同价态之间发生氧化还原反应,价态只能归中而不能交叉。
本规律应用于氧化还原反应的分析和判断(如反应KClO3+6HCl===KCl+3C12↑+3H2O中氧化产物和还原产物均为C12,电子转移数目是5e-)
性质强弱规律
氧化还原反应若能进行,一般为较强氧化性的氧化剂跟较强还原性的还原剂反应,生成弱还原性的还原产物和弱氧化性的氧化产物。
【巩固演练】二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。
回答下列问题:
(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为_________________________________________。
②溶液X中大量存在的阴离子有___________________________________________。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是______________(填标号)。
a.水b.碱石灰c.浓硫酸d.饱和食盐水
(3)用如图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.1000mol·
L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O
===2I-+S4O
),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。
在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为___________________________。
②玻璃液封装置的作用是__________________________________________________。
③测得混合气中ClO2的质量为________g。
(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。
若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是________(填标号)。
a.明矾b.碘化钾c.盐酸d.硫酸亚铁
(1)该反应中Cl由+5价降低为+4价,S由+4价升高为+6价,则KClO3为氧化剂,Na2SO3为还原剂。
根据氧化还原反应中电子得失守恒可得:
n(KClO3)×
(5-4)=n(Na2SO3)×
(6-4),则有n(KClO3)/n(Na2SO3)=2∶1。
(2)①由图可知,电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3,结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl+2HCl
3H2↑+NCl3。
②由图可知,NCl3溶液中加入NaClO2溶液,
收,故玻璃液封管的作用是吸收残留的ClO2气体,同时防止生成的单质碘逸出。
③ClO2、I2和Na2S2O3间存在关系式:
2ClO2~5I2~10Na2S2O3,则有n(ClO2)=
n(Na2S2O3)=
×
0.1000mol·
L-1×
20.00×
10-3L=4×
10-4mol,m(ClO2)=4×
10-4mol×
67.5g·
mol-1=0.02700g。
(4)利用亚氯酸盐的氧化性及FeSO4的还原性除去含有的亚氯酸盐。
(1)2∶1
(2)①NH4Cl+2HCl
3H2↑+NCl3 ②Cl-、OH- ③c(3)①2ClO2+10I-+8H+===5I2+4H2O+2Cl-②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出) ③0.02700(4)d
【过关演练】
1.(2016届晋商四校联考)下列变化过程不涉及氧化还原反应的是( )
A.将一小块钠放在石棉网上加热,生成淡黄色物质
B.向新制氯水中加入足量亚硫酸钠溶液,氯水褪色
C.向纯碱溶液中滴加酚酞,溶液变红色
D.向氢碘酸中滴加FeCl3溶液,产生棕色物质
2.(2016届长春一模)根据如图的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)( )
A.只有反应①②④均属于氧化还原反应
B.反应⑤说明该条件下铝可用于制熔点较高的金属
C.相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1∶1
D.反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4
3.(2016届松滋二中检测)下列反应中,Na2O2只表现强氧化性的是( )
A.2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
B.Na2O2+MnO2===Na2MnO4
C.5Na2O2+2MnO
+16H+===10Na++2Mn2++5O2↑+8H2O
D.2Na2O2+2H2SO4===2Na2SO4+2H2O+O2↑
4.(2017届延安质检)已知Co2O3在酸性溶液中易被还原成Co2+,Co2O3、Cl2、FeCl3、I2的氧化性依次减弱。
下列反应在水溶液中不可能发生的是( )
A.3Cl2+6FeI2===2FeCl3+4FeI3B.Cl2+FeI2===FeCl2+I2
C.Co2O3+6HCl(浓)===2CoCl2+Cl2↑+3H2OD.2Fe3++2I-===2Fe2++I2
5.(2016届威海模拟)某种飞船以N2H4和N2O4为动力源,发生反应:
2N2H4+N2O4===3N2+4H2O,反应温度可高达2700℃,对于该反应,下列说法中正确的是( )
A.该反应属于置换反应B.N2H4是氧化剂
C.N2O4是还原剂D.N2既是氧化产物又是还原产物
6.(2016届淮北一模)对于反应2P+4H2O2+2NaOH===Na2H2P2O6+4H2O,下列有关该反应说法正确的是( )
A.P是氧化剂B.氧化性H2O2>Na2H2P2O6
C.1molH2O2反应,转移电子1molD.Na2H2P2O6中磷元素的化合价为+3
7.(2016届湛江模拟)LiAlH4是重要的储氢材料,其组成类似于Na3AlF6。
常见的供氢原理如下面两个方程式所示:
①2LiAlH4
2LiH+2Al+3H2↑,②LiAlH4+2H2O===LiAlO2+4H2↑。
下列说法正确的是( )
A.若反应①中生成3.36L氢气,则一定有2.7g铝生成
B.氢化锂也是一种储氢材料,供氢原理为LiH+H2O===LiOH+H2↑
C.生成等质量的氢气,反应①、②转移电子数之比为4∶3
D.LiAlH4是共价化合物,LiH是离子化合物
8.为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略,气密性已检验)。
实验过程:
Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,关闭K2。
Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。
Ⅴ.打开K3和活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后关闭K3。
Ⅵ.更新试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是______________________________________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为________。
(3)A中发生反应的化学方程式:
__________________________________________。
(4)若将制取的SO2通入酸性高锰酸钾溶液可使溶液褪色,其离子方程式为________________。
(5)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,结论如下表所示,他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是________(填“甲”、“乙”或“丙”)。
过程ⅣB溶液中含有的离子
过程ⅥB溶液中含有的离子
甲
有Fe3+无Fe2+
有SO
乙
既有Fe3+又有Fe2+
丙
有Fe2+
9.(2016年高考全国卷Ⅰ)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
(1)NaClO2中Cl的化合价为________。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式:
________________________________。
(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg2+和Ca2+,要加入的试剂分别为_________、________。
“电解”中阴极反应的主要产物是___________________。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。
此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为______,该反应中氧化产物是________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:
每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。
NaClO2的有效氯含量为________。
(计算结果保留两位小数)
10.(2016届衡水中学二模)实验室用下列方法测定某水样中O2的含量。
(1)实验原理
①用如图所示装置,使溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn2+氧化成MnO(OH)2,反应的离子方程式为_________________________________________________________。
②在酸性条件下,再用I-将生成的MnO(OH)2还原为Mn2+,反应的离子方程式为_________。
然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2,反应方程式为I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6。
(2)实验步骤
①打开止水夹a和b,从A处向装置内鼓入过量N2,此操作的目的是______________;
②用注射器抽取某水样20.00mL从A处注入锥形瓶;
③再分别从A处注入含mmolNaOH溶液及过量的MnSO4溶液;
④完成上述操作后,关闭a、b,将锥形瓶中溶液充分振荡;
⑤打开止水夹a、b,分别从A处注入足量NaI溶液及含nmolH2SO4的硫酸;
⑥重复④的操作;
⑦取下锥形瓶,向其中加入2~3滴__________作指示剂;
⑧用0.005mol·
L-1Na2S2O3溶液滴定至终点。
滴定终点的现象是______________________。
(3)数据分析
①若滴定过程中消耗的Na2S2O3标准溶液体积为3.90mL,则此水样中氧(O2)的含量为___mg·
L-1。
②若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管,则测得水样中O2的含量将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
11.(2016届苏锡常镇二次调研)锰酸锂(LiMn2O4)是新一代锂离子电池的正极材料。
实验室回收利用废旧锂离子电池正极材料(锰酸锂、碳粉等涂覆在铝箔上)的一种流程如下:
(1)X的化学式为________。
(2)写出“酸溶”过程中反应的离子方程式:
_______________________________________。
(3)反应②中与Na2CO3反应的物质有________和________(填化学式);
工业上洗涤Li2CO3用的是热水而不是冷水,其原因是__________________________________________。
(4)固相法制备LiMn2O4的实验过程如下:
将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量之比配料,球磨3~5小时,然后升温,高温加热,保温24小时,冷却至室温。
①写出该反应的化学方程式:
______________________________________________。
②LiMn2O4中锰元素的平均价态为+3.5。
在不同温度下,合成的LiMn2O4中Mn2+、Mn3+和Mn4+的含量与温度的关系见下表。
T/℃
w(Mn2+)(%)
w(Mn3+)(%)
w(Mn4+)(%)
700
5.56
44.58
49.86
750
2.56
44.87
52.57
800
5.50
44.17
50.33
850
6.22
44.40
49.38
由此可以确定:
在上述温度范围内,锰元素的平均价态的变化趋势是________。
参考答案
2.【解析】①为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯气、氯化锰、水,②为氯气与石灰乳反应生成氯化钙、次氯酸钙、水,③为过氧化氢分解生成水和氧气,④为氯酸钾分解生成氯化钾和氧气,⑤为铝和二氧化锰发生铝热反应生成Mn和氧化铝,均存在元素的化合价变化,均属于氧化还原反应,故A错误;
⑤为铝热反应,放出大量的热,可用于制熔点较高的金属,故B正确;
③中O元素的化合价由-1价升高为0,④中O元素的化合价由-2价升高为0,则相同条件下生成等量的O2,反应③和④转移的电子数之比为1∶2,故C错误;
反应①4HCl(浓)+MnO2△,MnCl2+Cl2↑+2H2O中Mn元素的化合价由+4价降低为+2价,HCl中Cl元素的化合价由-1价升高为0,由电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2,故D错误。
【答案】B
3.【解析】A项,Na2O2既是氧化剂又是还原剂;
B项,Na2O2作氧化剂,表现氧化性;
C项,Na2O2作还原剂,表现还原性;
D项,Na2O2既是氧化剂又是还原剂。
4.【解析】根据氧化还原反应中,氧化性:
氧化剂>
氧化产物,可判断B中氧化性:
Cl2>
I2;
C中氧化性:
Co2O3>
Cl2;
D中氧化性:
Fe3+>
I2,这些结论与题给信息一致。
对于A,由于I-的还原性强于Fe2+,所以Cl2应先氧化I-,而不应先氧化Fe2+。
【答案】A
5.【解析】该反应的反应物中无单质,不属于置换反应;
该反应实际上是不同价态的氮元素之间发生的归中反应,N2H4是还原剂,N2O4是氧化剂,N2既是氧化产物又是还原产物。
【答案】D
7.【解析】气体所处温度和压强未知,无法由体积求物质的量,A项错误;
氢化锂中的氢是-1价,与水发生归中反应,方程式为LiH+H2O===LiOH+H2↑,所以氢化锂也是一种储氢材料,B项正确;
LiAlH4中的Li、Al都是主族金属元素,H是非金属元素,故Li为+1价、Al为+3价、H为-1价,受热分解时,根据Al元素的价态变化即可得出1molLiAlH4完全分解,转移3mol电子,生成1.5mol的氢气,由LiAlH4+2H2O===LiAlO2+4H2↑生成4mol的氢气转移4mol的电子,所以生成1mol的氢气转移电子分别为2mol和1mol,所以反应①、②生成等质量的H2转移电子数之比为2∶1,C项错误;
LiAlH4是离子化合物,LiH是离子化合物,D项错误。
8.【解析】
(1)通入一段时
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