題08 氧化還原反應
1．中國傳統文化對人類文明貢獻巨大，《本草綱目》中有如下記載：「(火藥)乃焰消(KNO3)、硫黃、杉木炭所合，以為烽燧銃機諸藥者」，其中利用的KNO3的性質是()
A．自燃性 B．穩定性
C．還原性D．氧化性
2．FeS2與硝酸反應產物有Fe3+和H2SO4，若反應中FeS2和HNO3物質的量之比是1∶8時，則HNO3的唯一還原產物是()
A．NO2 B．NO C．N2O D．N2O3
下列說法中，不正確的是
11．消毒劑在生產生活中有極其重要的作用，開發具有廣譜、高效、低毒的殺菌劑和消毒劑是今後發展的趨勢。
(1)Cl2、H2O2、ClO2(還原產物為Cl－)、O3(1 mol O3轉化為1 mol O2和1 mol H2O)等物質常被用作消毒劑。等物質的量的上述物質消毒效率最高的是________(填序號)。
A．Cl2 B．H2O2
C．ClO2 D．O3
(2)H2O2有時可作為礦業廢液消毒劑，有「綠色氧化劑」的美稱。如消除採礦業膠液中的氰化物(如KCN)，經以下反應實現：KCN＋H2O2＋H2O===A＋NH3↑，則生成物A的化學式為________，H2O2被稱為「綠色氧化劑」的理由是________________________。
(3)漂白劑亞氯酸鈉(NaClO2)在常溫與黑暗處可保存一年。亞氯酸不穩定，可分解，反應的離子方程式為HClO2―→ClO2↑＋H＋＋Cl－＋H2O(未配平)。在該反應中，當有1 mol ClO2生成時轉移的電子個數約為____________。
(4)「84」消毒液(主要成分是NaClO溶液)和潔廁劑(主要成分是濃鹽酸)不能混用，原因是____________________________________(用離子方程式表示)。
(5)實驗室常用KMnO4和濃鹽酸反應製取Cl2，反應的化學方程式為________________。被還原的元素是____________，還原劑是____________，氧化產物是____________。
12．根據下列實驗操作和現象所得到的實驗結論正確的是
13．高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種易溶於水，高效的多功能水處理劑。工業上通常先製得高鐵酸鈉，然後在一定溫度下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和，從而使高鐵酸鉀析出。
(1)高鐵酸鉀中鐵元素的化合價為____________，推測其具有的化學性質是____________。
(2)高鐵酸鉀與水反應生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH。
①該反應的離子方程式為______________________________________________。
②高鐵酸鉀作為水處理劑起到的作用是________________________。
(3)①在無水條件下製備高鐵酸鈉的主要反應為2FeSO4＋aNa2O2===2Na2FeO4＋bX＋2Na2SO4＋cO2↑，該反應中物質X的化學式為____________，b與c的關係是____________。
②一定溫度下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在鹼性條件下，由氯化鐵、氯氣可製備出高鐵酸鉀，寫出該反應的離子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)某同學配製了一瓶K2FeO4溶液，但標籤丟失了，測定該瓶溶液物質的量濃度的實驗步驟如下。
步驟1：準確量取VmL溶液加入錐形瓶中；
專題08 氧化還原反應
1．
解析：選D。火藥爆炸的反應原理為2KNO3＋S＋3CK2S＋N2↑＋3CO2↑，反應中N元素化合價降低，KNO3為氧化劑，故反應中利用了KNO3的氧化性，D項正確。
2．
【答案】B
【解析】設參加反應的FeS2、HNO3物質的量分別為1 mol、8 mol，HNO3唯一還原產物中N化合價為+x。反應中有→+，1 mol FeS2失電子15mol；→，只有5 molHNO3作氧化劑得電子5(5－x）mol。則5(5－x）＝15，解得x＝2。
3．
解析：選C。根據離子方程式中，反應前後電荷守恆，可得6－1＝8－n－1，解得n＝2，M2O中M的化合價為＋6價，故C正確。
4．
【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3FeO＋H2OFe3O4＋H2↑，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。
5．
解析：選B。本題主要考查氧化還原反應的實質。結合氧化還原反應中得失電子守恆原理可知，反應①中比例為1∶5；反應④中比例為1∶2。
6．
【答案】C
【解析】A. Na2SO3是強鹼弱酸鹽，SO32水解SO32+H2OHSO3+OH，所以溶液顯鹼性，故A正確；B. HSO3電離呈酸性、HSO3水解呈鹼性，NaHSO3溶液呈酸性，說明HSO3的電離程度大於水解程度，故B正確；C. 根據圖示，Na2SO3在pH=9.2時反應速率最快，所以pH=9.2時抗氧性最強，故C錯誤；D. 根據已知信息可知實驗3中，三種溶液在pH相同時起抗氧作用的微粒種類和濃度相同，因此反應速率相同，故D正確。
7.
解析：選D。由圖像分析可知，N2的物質的量隨反應進行逐漸增大，可知N2是生成物，具有還原性的NH為反應物，根據氧化還原反應的規律可知，氯元素化合價降低，ClO－應是反應物，是氧化劑，結合得失電子守恆、電荷守恆及原子守恆可得此反應的離子方程式為3ClO－＋2NH===N2↑＋3H2O＋3Cl－＋2H＋。該反應的氧化劑是ClO－，故A正確；該反應中有Cl－和H＋兩種離子生成，故B正確；由離子方程式可知，N元素化合價由－3價升高到0價，則生成1 mol氧化產物(N2)時，轉移6 mol 電子，故C正確；由離子方程式可知，氧化劑(ClO－)與還原劑(NH)的物質的量之比為3∶2，故D錯誤。
8．
【答案】A
【解析】A.元素的最高價氧化物的水化物的酸性越強，其非金屬性越強。所給四種酸均是元素的最高價氧化物的水化物，酸性強弱順序正確，所以非金屬性順序正確，A項正確；B. 雖然H2S屬於弱酸，硫酸屬於強酸，但硫酸與CuS不反應，H2S卻可以與硫酸銅發生反應：H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4，該反應能發生的原因是生成了難溶於酸的CuS沉澱，使反應物離子濃度減小，B項錯誤；C.在可逆的氧化還原反應中，因溫度、濃度等的改變，反應將可以正向移動或逆向移動，C項錯誤；D.氣體總是能充滿任意所給的空間，所以談到氣體的體積大小時，必須指明所處的溫度和壓強，D項錯誤。
9．
解析：選B。KNO3為氧化劑，NaN3為還原劑，N2既是氧化產物又是還原產物，其中氧化產物佔，則還原劑與氧化產物的物質的量之比為10∶＝2∶3，故A錯誤；由反應可知，轉移10 mol電子時氧化產物比還原產物多14 mol，則氧化產物比還原產物多1.4 mol時轉移電子為1 mol，故B正確；反應中KNO3是氧化劑，被還原，故C錯誤；NaN3是含有離子鍵和非極性共價鍵的離子化合物，故D錯誤。
10．
【答案】B
【解析】A、該過程用光催化降解苯酚生成二氧化碳和水，所以反應：C6H6O+7O26CO2+3H2O，故A正確；B、該過程中BMO是催化劑，BMO與O2在光作用下，BMO被氧化成BMO+，故B錯誤；C、降解苯酚的產物為二氧化碳和水，二氧化碳和水分子中都只含有極性共價鍵，故C正確；D、①中1molO2-要得到3mol電子，而②中1molBMO+變為1molBMO只要得到1mol電子，根據氧化還原反應得失電子相等，所以①、②中被降解的苯酚的物質的量之比為3:1，故D正確。
11．
答案：(1)C(2)KHCO3H2O2做氧化劑，其還原產物是H2O，沒有汙染 (3)6.02×1023(4)ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O(5)2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OMnHClCl2
12．
【答案】A
【解析】A．單質溴與KI在溶液中發生氧化還原反應生成碘單質，產生的碘單質易溶於四氯化碳，由於四氯化碳的密度比水大，與水互不相容，所以靜置分層，上層無色，下層紫紅色，可知溴的非金屬性強於碘，A正確；B．酸性條件下硝酸根離子可氧化亞硫酸鋇生成硫酸鋇沉澱，因此不能確定Na2SO3溶液是否變質，B錯誤；C．由於是向硝酸銀溶液中首先滴入少量NaCl溶液，所以硝酸銀過量，過量的硝酸銀與滴入的Na2S反應產生Ag2S沉澱，均為沉澱生成，不能比較AgCl、Ag2S的溶解度，C錯誤；D．鋇離子與碳酸根離子反應生成沉澱，使碳酸根離子的水解平衡逆向移動，溶液中c(OH-)減小，溶液紅色逐漸褪去，並不是因為BaCl2溶液是酸性溶液，D錯誤。
13．
解析：(1)根據化合物中各元素化合價的代數和為零，可得鐵元素的化合價為＋6；高鐵酸鉀中鐵元素處於最高價態，則高鐵酸鉀具有強氧化性。(2)①高鐵酸鉀與水反應生成O2、Fe(OH)3(膠體)和KOH，則反應的離子方程式為4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(膠體)＋8OH－＋3O2↑。②高鐵酸鉀具有強氧化性，作為水處理劑能起到殺菌消毒的作用，同時其還原產物為Fe(OH)3 膠體，又能起到淨水的作用。(3)①根據元素守恆可知，X應是Na2O，根據鈉元素守恆有2a＝8＋2b，根據氧元素守恆有2a＝8＋b＋2c，兩式聯立，可得b＝2c。②一定溫度下，向高鐵酸鈉溶液中加入KOH至飽和可析出高鐵酸鉀，原因是該條件下高鐵酸鉀的溶解度小於高鐵酸鈉的溶解度。(4)用氯氣在鹼性條件下氧化氯化鐵可製備高鐵酸鉀，根據得失電子守恆、原子守恆及電荷守恆，反應的離子方程式為2Fe3＋＋3Cl2＋16OH－===2FeO＋6Cl－＋8H2O。(5)根據題意，步驟2中發生反應FeO＋CrO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋CrO＋OH－，步驟3中CrO在稀硫酸作用下發生反應2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，步驟4滴定時發生反應Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，故可得關係式FeO～3Fe2＋，原溶液中K2FeO4的物質的量濃度為mol·L－1。
答案：(1)＋6強氧化性 (2)①4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(膠體)＋8OH－＋3O2↑②殺菌消毒、淨水 (3)①Na2Ob＝2c②相同條件下高鐵酸鉀的溶解度小於高鐵酸鈉的溶解度 (4)2Fe3＋＋3Cl2＋16OH－===2FeO＋6Cl－＋8H2O(5)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O② mol·L－1
14．
【答案】C
【解析】A．酸性條件下高錳酸鉀具有強氧化性，能夠氧化氯離子，幹擾了實驗結果，應該用硫酸亞鐵溶液，故A錯誤；B．NaClO能夠漂白pH試紙，不能用pH試紙測定NaClO溶液的pH，故B錯誤；C．向Na2SiO3溶液中通入足量的CO2，產生的白色膠狀物質為矽酸，證明碳酸的酸性大於矽酸，則非金屬性：C＞Si，故C正確；D．在2mL1mol/L的NaOH滴加5滴1mol/LMgCl2溶液，再滴加5滴1mol/L的FeCl3溶液，NaOH過量，沒有實現沉澱的轉化，無法比較Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶度積的大小，故D錯誤。
15．
【答案】SiO2 Sb2S3＋3SbCl5===5SbCl3＋3S SbCl5 9.04×10－24mol·L－1產生H2S等汙染性氣體(或生成Sb2S3) 2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋9NaCl 3∶2
【解析】
(1) SiO2不溶於鹽酸，所以濾渣1中除了S之外，還有SiO2；
(2) 「浸出」時Sb2S3中的S元素被SbCl5氧化為S，SbCl5被還原為SbCl3，反應化學方程式是Sb2S3＋3SbCl5===5SbCl3＋3S；
(3)「還原」時，加入適量的Sb還原「浸出」時加入的過量SbCl5，所以被Sb還原的物質為SbCl5；
(4)Pb2＋完全沉澱時，c(Pb2＋)≤1.0×10－5mol·L－1，Ksp(PbS)＝9.04×10－29，所以溶液中的c(S2－) 9.04×10－24mol·L－1；所加Na2S過多，會生成H2S等汙染性氣體。
(5)「除砷」時Na3PO2與AsCl3發生氧化反應反應生成As和H3PO3，反應化學方程式為2AsCl3＋3Na3PO2＋3HCl＋3H2O===2As↓＋3H3PO3＋9NaCl；
(6)「電解」時SbCl3在陽極被氧化為SbCl5、SbCl3在陰極被還原為Sb，根據得失電子守恆，被氧化的Sb元素與被還原的Sb元素的質量之比為3:2。
16．
【答案】2ClO2 + 2CN－＝2CO2 + N2+ 2Cl－稀釋二氧化氯，防止二氧化氯的濃度過高而發生爆炸或防倒吸防止倒吸(或作安全瓶）2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O 澱粉溶液當滴入最後一滴標準溶液後，溶液藍色褪去且半分鐘內不恢復原色 0.04000
【解析】(1）ClO2可將廢水中的CN-氧化成CO2和N2，ClO2自身被還原為Cl-，則發生反應的離子反應為2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；
(2）①氮氣可以攪拌混合液，使其充分反應，還可以稀釋二氧化氯，防止因二氧化氯的濃度過高而發生爆炸；
②已知二氧化氯易溶於水，則裝置B防止倒吸(或作安全瓶）；
③NaClO3和H2O2的混合液中滴加稀H2SO4即生成ClO2氣體，依據氧化還原反應原理，同時會得到氧化產物O2，根據質量守恆可知有Na2SO4生成，則結合原子守恆，裝置A中發生反應的化學方程式是2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O；