專題02 氧化還原反應概念、規律

2020-12-14 文學與化學

【母題來源】2020年高考山東卷

【母題題文】下列敘述不涉及氧化還原反應的是

A.穀物發酵釀造食醋

B.小蘇打用作食品膨鬆劑

C.含氯消毒劑用於環境消毒

D.大氣中NO2參與酸雨形成

【答案】B

【試題解析】A.涉及澱粉水解成葡萄糖,葡萄糖氧化成乙醇,乙醇氧化成乙酸,涉及氧化還原反應,A不符合題意;

B.小蘇打即NaHCO3,NaHCO3受熱分解產生無毒的CO2,因此可用小蘇打作食品膨鬆劑,不涉及氧化還原反應,B符合題意;

C.利用含氯消毒劑的強氧化性消毒殺菌,涉及氧化還原反應,C不符合題意;

D.NO2與水反應有HNO3產生,因此NO2參與了硝酸型酸雨的形成,涉及氧化還原反應,D不符合題意。

答案選B。

【命題意圖】本題以氧化還原反應有關判斷為基礎,考查氧化還原反應的基本概念、氧化還原反應的判斷。旨在考查學生獲取信息的能力以及靈活應用這些信息去解決實際問題的能力,有利於培養學生的邏輯思維能力。考查了學生對知識理解、綜合運用能力,對氧化還原反應概念和規律的掌握運用情況。是一道基礎性試題,能較好的考查學生的能力。

【命題方向】該考點為高中化學的常考點,試題的考查形式主要有兩種,一種是通過氧化還原反應規律確定產物,另一種是通過氧化還原反應確定某物質含量。本內容與能量變化、電化學基礎有很強的關聯性,和它們一起進行綜合考查的可能性較大。利用氧化還原反應滴定原理測定物質的組成及有限定條件的氧化還原反應方程式的書寫的命題趨勢較強。

【得分要點】氧化還原反應是一類重要的化學反應,氧化還原反應的實質是電子,特徵是化合價的升降,反應實質、特徵及反應類型的關係可以用6個字概括:升、失、氧,降、得、還;在氧化還原反應中元素的化合價升高,原子失去電子,發生氧化反應,作還原劑,還原劑是失去電子的或電子對偏離的物質,本身具有還原性,反應後化合價升高,對應的產物為氧化產物。元素的化合價降低,原子獲得電子,發生還原反應,作氧化劑。氧化劑是得到電子的或電子對偏向的物質,本身具有氧化性,反應後化合價降低,對應的產物是還原產物;整個反應過程電子從還原劑轉移到氧化劑。

解答該類試題時一定記清各概念之間的關係,跳出「五大」誤區:

(1)誤認為有單質參與或生成的反應一定是氧化還原反應。如O2與O3的轉化為非氧化還原反應。

(2)誤認為元素由化合態變為游離態一定被還原,其實不一定。如HCl―→Cl2,氯元素被氧化,CuO―→Cu,銅元素被還原。

(3)誤認為氧化還原反應中有一種元素被氧化,則一定有另一種元素被還原,其實不一定。如

中,被氧化和被還原的都是氯元素。

(4)誤認為具有氧化性的物質和具有還原性的物質一定都能發生化學反應,其實不一定。如SO2具有還原性,濃H2SO4具有氧化性,但二者不發生氧化還原反應。

(5)誤認為同種元素的高價態的物質一定比低價態物質的氧化性強,其實不一定,如HClO的氧化性高於HClO4。

1.(2020·浙江省杭州高級中學高三其他)工業上冶煉鈦的反應如下:

下列有關該反應的說法正確的是( )

A.TiCl4是還原劑 B.Mg被氧化

C.TiCl4發生氧化反應 D.Mg得到電子

【答案】B

【解析】A.Ti元素化合價從+4價降低到0價,化合價降低,得到電子,所以TiCl4是氧化劑,A錯誤;

B.Mg元素化合價從0價升高到+2價,失去電子,所以Mg被氧化,B正確;

C.TiCl4是氧化劑,TiCl4發生還原反應,C錯誤;

D.Mg失去電子,D錯誤;答案選B。

2.(2020·天津一中高三月考)酸雨的形成是—種複雜的大氣化學和光學化學過程,在清潔空氣、汙染空氣中形成硫酸型酸雨的過程如圖:

下列有關說法不正確的是

A.所涉及的變化均為氧化還原反應

B.光照是酸雨形成的必要條件之一

C.汙染指數越高形成酸雨的速率越快

D.優化能源結構能有效遏制酸雨汙染

【答案】A

【解析】A.SO2變為激發態SO2沒有化合價變化,不屬於氧化還原反應,故A錯誤;

B.由圖可知,兩種途徑中反應1均需要光照條件下發生,所以光照是形成酸雨形成的必要條件之一,故B正確;

C.據圖可知,途徑II的速率大於途徑I,即汙染指數越高形成酸雨的速率越快,故C正確;

D.優化能源結構能減少化石燃料的使用,使排放的二氧化硫含量少,能有效遏制酸雨汙染,故D正確。

故選:A。

3.(北京市平谷區2020屆高三一模)利用小粒徑零價鐵(ZVI)的電化學腐蝕處理三氯乙烯,進行水體修復的過程如圖所示,

H+、O2、NO3-等共存物會影響修復效果。下列說法錯誤的是

A.反應①②③④均為還原反應

B.1mol三氯乙烯完全脫Cl時,電子轉移為3mol

C.④的電極反應式為NO3-+10H++8e-=NH4++3H2O

D.修復過程中可能產生Fe(OH)3

【答案】B

【解析】A. 由修復過程示意圖中反應前後元素化合價變化可知,反應①②③④均為得電子的反應,所以均為還原反應,A項正確;

B. 三氯乙烯C2HCl3中C原子化合價為+1價,乙烯中C原子化合價為-2價,1 mol C2HCl3轉化為1 molC2H4時,得到6 mol電子,B項錯誤;

C. 由示意圖及N元素的化合價變化可寫出如下轉化NO3-+ 8e- → NH4+,由於生成物中有NH4+所以只能用H+和H2O來配平該反應,而不能用H2O和OH-來配平,所以④的電極反應式為NO3-+10H++8e-=NH4++3H2O,C項正確;

D. ZVI 失去電子有Fe2+產生,Fe2+在氧氣和OH-的作用下,可能產生Fe(OH)3,D項正確;

答案選B。

4.(2020·天津高三二模)硝酸廠的煙氣中含有大量的氮氧化物(NOx),將煙氣與H2的混合氣體通入Ce(SO4)2與Ce2(SO4)3[Ce中文名「鈰」]的混合溶液中實現無害化處理,其轉化過程如圖所示。

下列說法正確的是

A.該轉化過程的實質為NOx被H2還原

B.x=l時,過程II中氧化劑與還原劑的物質的量之比為2:1

C.處理過程中,混合溶液中Ce3+和Ce4+總數減少

D.過程I發生反應的離子方程式:H2+Ce4+=2H++Ce3+

【答案】A

【解析】分析轉化過程圖,可知在過程I中發生H2+2Ce4+=2H++2Ce3+,在過程Ⅱ中發生2NOx+4xH++4xCe3+=2xH2O+N2+4xCe4+,據此進行分析。

A.由分析可知,總反應可以看作煙氣與氫氣反應,該轉化過程的實質為NOx被H2還原,A項正確;

B.x=1時,根據圖示,過程II中發生2NO+4H++4Ce3+=2H2O+N2+4Ce4+,N的化合價降低,NO為氧化劑,Ce3+為還原劑,根據得失電子守恆:

因此氧化劑與還原劑物質的量之比為1:2,B項錯誤;

C.過程I發生H2+2Ce4+=2H++2Ce3+,過程II發生2NOx+4xH++4xCe3+=2xH2O+N2+4xCe4+,處理過程中,混合液中Ce3+和Ce4+總數不變,C項錯誤;

D.根據圖示,過程I發生H2+Ce4+→H++Ce3+,利用化合價升降法進行配平,離子方程式為H2+2Ce4+=2H++2Ce3+,D項錯誤;

答案選A。

5.(雲南省昆明市2020屆高三「三診一模」)在海洋碳循環中,通過如圖所示

的途經固定碳。下列說法錯誤的是(  )

A.該循環過程中未涉及氧化還原反應

B.光合作用能將太陽能轉化為化學能

C.鈣化作用涉及的離子方程式之一為Ca2++2HCO3-═CaCO3↓+CO2↑+H2O

D.吸收作用中產生HCO3-的途徑為CO2+H2OH2CO3,H2CO3HCO3-+H+

【答案】A

【解析】A. 根據圖示,光合作用中CO2→(CH2O)x,C的化合價由+4價→0價,化合價發生改變,即光合作用涉及氧化還原反應,故A說法錯誤;

B. 光合作用是將太陽能轉化成為化學能,故B說法正確;

C. HCO3-發生電離HCO3-H++CO32-,Ca2+與CO32-結合生成沉澱CaCO3,促使平衡向正反應方向進行,即鈣化作用涉及的離子方程式之一是Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+CO2↑+H2O,故C說法正確;

D. 吸收作用中CO2先與水反應CO2+H2OH2CO3,H2CO3屬於二元弱酸,以第一步電離為主,發生H2CO3H++HCO3-,故D說法正確;

答案:A。

6.(山東省濰坊市2020屆高三下學期第三次線上檢測)含元素碲(Te)的幾種物質存在如圖所示轉化關係。

下列說法錯誤的是

A.反應①利用了H2Te的還原性

B.反應②中H2O作氧化劑

C.反應③利用了H2O2的氧化性

D.H2Te2O5轉化為H2Te4O9發生了氧化還原反應

【答案】D

【解析】A.H2Te被O2氧化生成Te,體現H2Te具有還原性,故A正確;

B.反應②中Te與H2O反應H2TeO3,Te元素化合價升高,是還原劑,則H2O為氧化劑,應有H2生成,故B正確;

C.反應③中H2TeO3→H6TeO6,Te元素化合價升高,發生氧化反應,則H2O2作氧化劑,體現氧化性,故C正確;

D.H2Te2O5轉化為H2Te4O9時不存在元素化合價的變化,未發生氧化還原反應,故D錯誤;

故答案為D。

7.(2020·四川省瀘縣第二中學高三二模)氯氣是一種重要的工業原料。工業上利用下列反應來檢查氯氣管道是否漏氣:3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl,下列說法錯誤的是

A.若有白煙產生則管道漏氣

B.該反應中NH4Cl是還原產物

C.反應中NH3隻顯還原性

D.生成1.4gN2時轉移0.3mol電子

【答案】C

【解析】A.反應生成HCl,NH3可與HCl反應生成氯化銨,有白煙生成,故A正確;

B.Cl元素化合價降低,被還原,Cl2為氧化劑,所以NH4Cl是還原產物,故B正確;

C.反應中NH3中氮元素是-3價處於最低價態,部分顯還原性,同時與氯化氫反應生成氯化銨,故C錯誤;

D.N元素化合價由-3價升高到0價,則生成1molN2時有6mol電子轉移,生成1.4g N2物質的量為0.05mol,轉移0.05/1×6=0.3mol電子,故D正確;

故選C。

【點睛】本題考查氯氣的性質,注意從元素化合價的角度解答該題。反應中,Cl元素化合價降低,被還原,Cl2為氧化劑,N元素化合價升高,被氧化,NH3為還原劑。

8.(2020·安徽省高三月考)以太陽能為熱源分解Fe3O4,經熱化學鐵氧化合物循環分解水制H2的過程如圖所示

。下列敘述不正確的是( )

A.過程Ⅰ中的能量轉化形式是太陽能→化學能

B.過程Ⅰ中每消耗116 g Fe3O4轉移2 mol電子

C.過程Ⅱ的化學方程式為

D.鐵氧化合物循環制H2具有節約能源、產物易分離等優點

【答案】B

【解析】A. 過程Ⅰ利用太陽能將四氧化三鐵轉化為氧氣和氧化亞鐵,實現的能量轉化形式是太陽能→化學能,選項A正確;

B. 過程Ⅰ中四氧化三鐵轉化為氧氣和氧化亞鐵,每消耗116 g Fe3O4,即0.5mol,

Fe由+3價變為+2價,轉移2/3 mol電子,選項B錯誤;

C. 過程Ⅱ實現了氧化亞鐵與水反應生成四氧化三鐵和氫氣的轉化,反應的化學方程式為

,選項C正確;

D. 根據流程信息可知,鐵氧化合物循環制H2具有節約能源、產物易分離等優點,選項D正確。

答案選B。

9.(安徽省淮北市2020屆高三一模)稀有氣體化合物是指含有稀有氣體元素的化合物。其中二氟化氙(XeF2)、三氧化氙(XeO3),氙酸(H2XO4)是「綠色氧化劑」,氙酸是一元強酸。下列說法錯誤的是( )

A.上述「綠色氧化劑」的優點是產物易分離,不幹擾反應

B.三氧化氙可將I-氧化為IO3-

C.氙酸的電離方程式為:H2XeO4═2H++XeO42-

D.XeF2與水反應的化學方程式為:2XeF2+2H2O═2Xe↑+O2↑+4HF↑

【答案】C

【解析】A.氟化氙(XeF2)、三氧化氙(XeO3),氙酸(H2XO4)作氧化劑都生成對應的單質很穩定,易分離,不幹擾反應,所以「綠色氧化劑」的優點是產物易分離,不幹擾反應,故A正確;

B.三氧化氙具有氧化性,可將I-氧化為IO3-,故B正確;

C.氙酸是一元強酸,則氙酸的電離方程式為:H2XeO4═H++HXeO4-,故C錯誤;

D.XeF2與水反應生成Xe、O2和HF,方程式為:2XeF2+2H2O═2Xe↑+O2↑+4HF↑,故D正確。

故選:C。

【點睛】根據酸分子電離時所能生成的氫離子的個數,可以把酸分為一元酸、二元酸、三元酸等,例如硝酸是一元酸,硫酸是二元酸;不能根據分子中氫原子的個數來判斷是幾元酸,例如該題中氙酸分子中有兩個氫原子,但只能電離出一個氫離子,故為一元酸。

10.(山東省青島市萊西第一中學2020屆高三下學期質量檢測)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑,其催化劑表面物質轉化的關係如圖所示

,下列說法正確的是

A.在轉化過程中,氮元素均被還原

B.依據圖示判斷催化劑不參與儲存和還原過程

C.還原過程中生成0.1mol N2,轉移電子數為0.5 mol

D.三效催化劑能有效實現汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的淨化

【答案】D

【解析】A、根據圖中信息可知,NOx被氧氣氧化得到硝酸鹽,氮元素被氧化,硝酸鹽還原產生氮氣,氮元素被還原,選項A錯誤;B、催化劑參與儲存和還原過程,但反應前後質量和化學性質不變,選項B錯誤;C、還原過程中氮元素從+5價降為0價,生成0.1molN2,轉移電子數為1.0 mol,選項C錯誤;D、三效催化劑能有效實現汽車尾氣中CO、CxHy、NOx三種成分的淨化,轉化為無汙染的氣體再排放,選項D正確。答案選D。

11.(山東省濟南二中2020屆高三線上檢測)工業上用發煙HClO4把潮溼的CrCl3氧化為棕色的煙[CrO2(ClO4)2]來除去Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素轉化為最低價態。下列說法不正確的是( )

A.HClO4屬於強酸,反應還生成了另一種強酸

B.該反應中,參加反應的氧化劑與氧化產物的物質的量之比為3∶8

C.CrO2(ClO4)2中Cr元素顯+6價

D.該反應離子方程式為19ClO4-+8Cr3++8OH-=8CrO2(ClO4)2+3Cl-+4H2O

【答案】D

【解析】【分析】根據題意,寫出該反應的化學方程式:19HClO4+8CrCl3+4H2O = 8CrO2(ClO4)2+27HCl,據此解答。

【詳解】A.HClO4屬於強酸,反應生成的HCl也是強酸,A項正確;

B.該反應的氧化劑為HClO4,氧化產物為CrO2(ClO4)2,根據方程式,當有19molHClO4參加反應時,其中有3mol作氧化劑,生成的氧化產物[CrO2(ClO4)2]為8mol,因此參加反應的氧化劑與氧化產物的物質的量之比為3∶8,B項正確;

C.CrO2(ClO4)2中O元素顯-2價,ClO4-顯-1價,所以Cr元素顯+6價,C項正確;

D.該反應在酸性條件下發生,離子方程式為19ClO4-+8Cr3++4H2O= 8CrO2(ClO4)2+8H++3Cl-,D項錯誤;

答案選D。

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