下列反应不能发生的是
A.2Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++SO42—+4H+B.2Fe3++2I—==2Fe3++I2
C.I2+SO2+2H2O==H2SO4+2HID.H2O2+H2SO4==SO2↑+O2↑+2H2O
四、标出电子转移的方向和数目
[例4]1.某一反应体系有反应物和生成物共五种物质:
O2、H2CrO4、Cr(OH)3、H2O、H2O2已知该反应中H2O2只发生如下过程:
H2O2→O2
(1)该反应中的还原剂是____________。
(2)该反应中,发生还原反应的过程是__________→__________。
(3)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目
__________________________________________________________。
(4)如反应转移了0.3mol电子,则产生的气体在标准状况下的体积为______。
[解析]本题是在给出了所有反应物和生成物、H2O2发生氧化反应的基础上,所设计的一
个题目。
通过H2O2→O2,知氧元素化合价升高,可判断H2O2是还原剂。
再根据Cr的化合价降低,可确定还原反应的过程是H2CrO4→Cr(OH)3。
由此确定反应物和生成物,最后根据化合价升降总数相等,配平方程式、标出电子转移的方向和数目。
(4)中根据电子守恒可确定气体体积。
[答案]
(1)H2O2
(2)H2CrO4→Cr(OH)3
(3)3H2O2+2H2CrO4→2Cr(OH)3+3O2↑+2H2O
[点评]本题是对氧化还原反应知识的综合考查,涉及化学方程式的书写,电子转移的方向和数目、还原剂的判断,以及有关计算。
只要弄清氧化还原反应中基本概念、利用电子守恒等知识就能顺利解决。
[针对训练]5.三聚氰酸
可用于消除汽车尾气中的氮氧化物(如
)。
当加热至一定温度时,它发生如下分解:
,
(异氰酸,其结构是H–N=C=O)能和
反应生成
、
和
。
(1)写出
和
反应的化学方程式。
分别指明化合物中哪种元素被氧化?
哪种元素被还原?
标出电子转移的方向和数目?
(2)如按上述反应式进行反应,试计算吸收
气体所消耗的三聚氰酸的质量?
【规律总结】
1.从不同角度认识氧化还原反应的有关概念:
得氧失氧角度、得氢失氢角度、化合价升降角度,电子转移角度。
2.知道物质氧化性、还原性相对强弱判断方法:
从本质上看,物质氧化性,还原性的相对强弱取决于物质得失电子的难易,通常可依据化学方程式、元素周期表、金属活动性顺序、非金属活动性顺序、原电池或电解池中电极的放电顺序、反应条件等进行判断。
3.氧化还原反应的方向:
由强到弱
强氧化剂+强还原剂——→氧化产物(弱氧化性)+还原产物(弱还原性)
氧化性:
氧化剂>氧化产物;还原性:
还原剂>还原产物
4.能判断氧化还原反应中电子转移方向和数目:
用“双线桥法”表示电子转移的方向和数目,箭号的方向由氧化剂指向还原产物,由还原剂指向氧化产物;电子数目可通过化合价的升降确定。
课堂练习
1.已知反应XeF4+2CH3—CH=CH2→2CH3CH2CHF2+Xe,下列说法正确的是
A.该反应不属于氧化还原反应B.XeF4既是氧化剂,又是还原剂
C.反应中电子由Xe转移到CD.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:
2
2.在2HCHO+NaOH(浓)=HCOONa+CH3OH反应中,HCHO
A.仅被氧化了B.仅被还原了
C.既被氧化,又被还原D.既未被氧化,又未被还原
3.在一定条件下,氯酸钾与碘发往反应KclO3+I2=2KIO3+Cl2。
下列相应的结论中,不正确的是
A.该反应属置换反应B.还原性:
I2>Cl2C.非金属性:
I2>Cl2D.氧化性:
KclO3>I2
4.(2004试测题6)将KCl和CrCl3两种固体混合物共熔制得化合物X,X由K、Cl、Cr元素组成。
将1.892gX中Cr元素全部氧化成Cr2O72-,Cr2O72-可过量的KI中氧化出2.667gI2,反应的离子方程式是:
Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O,如果取溶有1.892gX的溶液,加入过量的AgNO3,可得4.52gAgCl沉淀,则表示X组成的化学式为
A.K3Cr2Cl7B.K3Cr2Cl5C.K3Cr2Cl9D.K2CrCl4
5.已知反应:
①Cl2+2KBr=2KCl+Br2,②KClO3+6HCl=3Cl2+KCl+3H2O,③2KBrO3+Cl2=Br2+2KClO3,下列说法正确的是
A.上述三个反应都有单质生成,所以都是置换反应
B.氧化性由强到弱顺序为KBrO3>KClO3>Cl2>Br2
C.反应②中还原剂与氧化剂的物质的量之比为6:
1
D.③中lmol还原剂反应则氧化剂得到电子的物质的量为2mol
6.从含硒(Se)的废料中提取硒的方法之一是:
用硫酸和硝酸处理废料,获得亚硒酸和少量硒酸,再与盐酸共热,硒酸转化为亚硒酸:
2HCl+H2SeO4=H2SeO3+Cl2+H2O然后向亚硒酸中通入SO2,生成粗硒。
进一步提纯时,可往熔融的粗硒中通入氧气,使生成的氧化硒挥发,再转变成亚硒酸,还原为单质硒。
根据上述信息,回答下列两题:
(1)对盐酸与硒酸反应的下述判断中,正确的是
A.该反应是强酸制取弱酸的复分解反应B.硒酸发生氧化反应
C.硒酸有强氧化性D.盐酸在反应中是氧化剂
(2)对SeO2和SO2及它们的水溶液,下列叙述不正确的是
A.SeO2和SO2均是酸性氧化物B.SeO2和SO2均属于分子晶体类型
C.亚硫酸氧化性弱于亚硒酸D.SO2与亚硒酸反应的物质的量比为1:
1
(3)下列叙述正确的是
A.H2SeO3氧化性强于HNO3 B.亚硒酸氧化性强于H2SO3
C.二氧化硒的还原性强于二氧化硫D.析出1mol硒,需H2SeO3、SO2各1mol
7.1702年德国化学家GeorgStahl最先发现并报道了高铁酸钠,随后对高铁酸钠的研究报道一直没有中断过。
研究表明Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂,应用前景广阔,一种制备Na2FeO4的方法可用化学反应方程式表示如下:
2FeSO4+6Na2O2==2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑,下列说法中不正确的是
A.O2是氧化产物B.Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物
C.2molFeSO4发生反应有10mol电子转移D.Na2O2只作氧化剂
8.已知较低温度时:
2NO2+H2O=HNO2+HNO3。
结合已学过的有关知识推断下列结论,其中正确的是:
(1)HNO3比HNO2更稳定;
(2)HNO2的分解产物为NO和H2O;(3)HNO2的分解产物为NO2、NO和H2O。
A、只有
(1)B、
(1)
(2)C、
(2)(3)D、
(1)(3)
9.臭氧(O3)可以使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝,化学方程式:
KI+O3+H2O→KOH+I2+O2(未配平)
(1)该反应中氧化剂的名称为______,还原产物的化学式为_______。
(2)配平的化学方程式是________________________________。
(3)若消耗0.1mol氧化剂,反应中转移电子的物质的量为______。
10.(14分)用如图所示装置(夹持仪器省略)进行实验,将液体A逐
滴加入到固体B中,回答下列问题:
(1)图中D装置在实验中的作用是.
(2)若A为30%H2O2溶液,B为MnO2,C盛有氢硫酸(H2S)饱和
溶液,旋开E后,C中的现象为,C中发生反应的化学方程式为。
(3)若A为浓盐酸,B为KMnO4,C中盛有KI淀粉溶液,旋开E后,C中的现象是;继续通气体于C中,足够长的时间后,发现C中溶液的颜色消失,这是因为在溶液中I2能被Cl2氧化为HIO3,写出该反应的化学方程式。
(4)若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛有AlCl3溶液,旋开E,足够长的时间后,C中的现象是,C中发生反应的离子方程式为_______________________________________。
(5)该题图示装置有多种用途,请举一例(除题中之外)填空:
A为,
B为;C中盛,其目的为____
。
10
(1)防止溶液倒吸
(2)溶液中出现淡黄色浑浊;2H2S+O2=2S↓+2H2O(3)溶液由无色变蓝;5Cl2+I2+6H2O=2HIO3+10HCl(4)产生白色胶状沉淀;Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH+4(以上方程式每空2分,其余每空1分)(5)A中盛有浓硫酸、B中盛有Na2SO3、C中盛有品红溶液;检验SO2能否使品红褪色。
(每空1分)
专题一氧化还原反应
(二)
[考纲要求]
1.电子得失守恒原理的应用。
2.根据化合价升降总数守恒配平化学反应方程式。
[典型例题]:
[例1]在100mL溴化亚铁溶液中通入2.24L氯气(标况下),则有1/3的溴离子被氧化,求原溴化亚铁溶液的物质的量浓度?
【点拨】本题重点考查氧化还原反应的先后顺序规律及计算
[例2]Cu、Cu2O和CuO组成的混合物,加入100mL0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物完全溶解,同时收集到224mLNO气体(标准状况)。
回答下列问题:
⑴写出Cu2O跟硝酸反应的化学方程式_________________________________。
⑵产物中硝酸铜的物质的量为___________________。
⑶如原混合物中有0.01molCu,则其中Cu2O的物质的量_______________;CuO的物质的量________________。
⑷如原混合物中Cu的物质的量为x,求其中Cu2O、CuO的物质的量及x的取值范围。
(写出计算过程)
[方法规律]中学化学三大守恒:
电子恒等、电荷守恒、物料守恒是常规计算的主要法宝,而电子恒等是氧化还原计算不可或缺的原理。
本题第2问据氮守恒即可解决:
NO
HNO3
Cu(NO3)2
第3问据电子恒等、物料守恒,设nCu2O=y,则
2*0.01+2y==0.224*3/22.4nCuO==0.025-0.01-2y
第4问求解受到2个因素的限制:
nCu(NO3)2和ne-,再设nCuO==z
2x+2y===0.03x+2y+z==0.025
变式为x-z==0.005
当z==0,x==0.005,当y===0,x==0.015。
∴0.005mol<x<0.015mol
⑴3Cu2O+14HNO3=6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O⑵0.025mol
⑶n(Cu2O)=0.005moln(CuO)=0.005mol⑷0.005mol<x<0.015mol
[例3]9.8gFe、Mg混合粉末溶解在一定量的某浓度的稀硝酸中,当金属粉末完全溶解后,收集到0.2mol的NO气体(设稀硝酸的还原产物只有NO),反应后的溶液中加入足量的KOH溶液,可生成氢氧化物沉淀质量(不考虑氢氧化亚铁和氧气反应)
A.18gB.20gC.22gD.24g
[方法规律]本题应用电子恒等、电荷守恒原理即可解决。
电子转移量与氢氧根离子的物质的量之间的关系、金属与氢氧根离子的质量之和即是结果。
二、一类特殊氧化还原(变价元素只有一种)的考查
[例4]在一定条件下,NO跟NH3可以发生反应生成N2和H2O。
现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后所得产物中,若经还原得到的N2比经氧化得到的N2多1.4g。
(1)写出反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
(2)若反应进行完全,试计算原反应混合物中NO与NH3的物质的量可能各是多少。
[点拨]6molNO还原得到3molN2,4molNH3氧化得到2molN2,两者相差1molN2,现相差1.4g,1.4g÷28g/mol=0.05mol,相当于0.3molNO和NH3反应。
【规律总结】
1、氧化还原反应的典型计算:
依据氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等,列出守恒关系式求解。
2、变价元素只有一种的氧化还原反应,在高考试题中经常出现,可分为三种情况:
①歧化反应:
Cl2+H2O=HCl+HClO②反歧化反应:
2H2S+SO2=3S+2H2O
③不交叉规律:
H2S+H2SO4(浓)=S+SO2↑+2H2O
三、氧化还原反应方程式配平的常见题型
[例5]在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650mg/L。
现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为-3价):
KCN+2KOH+Cl2→KOCN+2KCl+H2O
被氧化的元素是__________。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。
请配平下列化学方程式,并标出电子转移方向和数目:
KOCN+KOH+Cl2→CO2+N2+KCl+H2O
[例6].(2004上海23)某化学反应的反应物和产物如下:
KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+KIO3+K2SO4+H2O
(1)该反应的氧化剂是_____________________
(2)如果该反应方程式中I2和KIO3的系数都是5
①KMnO4的系数是________②在下面的化学式上标出电子转移的方向和数目
KMnO4+KI+H2SO4→
(3)如果没有对该方程式中的某些系数作限定,可能的配平系数有许多组。
原因是_____________________。
40e-
(1)KMnO4
(2)①8②KMnO4KI(3)该反应式含两种氧化产物。
二者的比例和氧化剂的用量都可发生变化。
[针对训练]在热的稀硫酸溶液中溶解了11.4gFeSO4。
当加入50ml0.5mol/LKNO3溶液后,使其中的Fe2+全部转化成Fe3+,KNO3也反应完全,并有NxOy氮氧化物气体逸出。
FeSO4+KNO3+H2SO4→K2SO4+Fe2(SO4)3+NxOy+H2O
(1)推算出x=y=。
(2)配平该化学方程式(系数填写在上式方框内)。
(3)反应中氧化剂为。
(4)用短线和箭头标出电子转移的方向和总数。
(1)x=1y=1。
(2)6FeSO4+2KNO3+4H2SO4→K2SO4+3Fe2(SO4)3+2NO+4H2O
(3)KNO3(4)电子转移总数6
[规律总结]配平氧化还原反应方程式,判断氧化还原反应电子转移的方向和数目。
依据原则:
氧化剂化合价降低总数=还原剂化合价升高总数
方法步骤:
划好价、列变化、求总数、配系数。
课堂练习
1.Cu2S与一定浓度的HNO3反应,生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O,当NO2
和NO的物质的量之比为1:
1时,实际参加反应的Cu2S与HNO3的物质的量之比为
A.1:
7B.1:
9C.1:
5D.2:
9
2.已知反应10AgF+5Cl2+5H2O=9AgCl+AgClO3+10HF+O2,则被1molH2O还原的Cl2的物质的量是
A.0.2molB.0.4molC.0.6molD.1.0mol
3.将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应,当铜粉完全作用时收集到气体(无N2O4气体)1.12L(标准状况)。
则所消耗硝酸的物质的量是
A.0.12molB.0.11molC.0.09molD.0.08mol
4.向1L0.5mol/L的H2S04溶液中加入10.1gKNO3和12.8gCu充分反应后产生的气体在标准状况下的体积为
A.2.24LB.3.36LC4.48LD.5.60L
5.铜、镁合金4.6g完全溶于浓硝酸,若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mLN2O4气体(气体均为标况),在反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,生成沉淀的质量为
A.7.04gB.8.26gC.8.51gD.9.02g
6.取100mL18.3mol/L的H2SO4与Zn反应,当Zn完全溶解时,生成的气体在标况下占有的体积为22.4L。
将所得的溶液稀释成1L,测得溶液的H+浓度为1mol/L,则所生成的气体中SO2与H2的体积比约为
A.1∶2B.2∶1C.1∶4D.4∶1
7.新一代广谱、高效、无污染的饮用水消毒剂ClO2(消毒时被还原为Cl-,其中氧元素为-2价)在20世纪后半叶诞生了,下列关于ClO2的说法不正确的是
A.ClO2可作消毒剂,是因为它具有强氧化性
B.等质量的ClO2和Cl2,在相同条件下ClO2的消毒效率高
C.现代工业多用电解法制ClO2,即:
2ClO3—+2H+=2ClO2↑+1/2O2↑+H2O,
ClO2在阳极析出
D.将ClO2+Mn2++H2OMnO2↓+H++Cl—配平后,H2O的化学计量数为6
8.航天飞机用铝粉与高氯酸铵(NH4C104)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放热引发高氯酸反应,其方程式可表示为:
2NH4ClO4=N2+4H20+Cl2+202;△HA.上述反应属于分解反应
B.上述反应瞬间产生大量高温气体推动航天飞机飞行
C.反应从能量变化上说,主要是化学能转变为热能和动能
D.在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用
9.近年来,我国储氢纳米碳管研究获重大进展,电弧法合成的碳纳米管,常伴有大量杂质——碳纳米颗粒。
这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为
C+K2Cr2O7+H2SO4(稀)——CO2+K2SO4+Cr2(SO4)4+
(1)完成并配平上述反应的化学方程式。
(2)此反应的氧化剂是,氧化产物是。
(3)H2SO4在上述反应中表现出来的性质是(填选项编号)。
A.酸性B.氧化性C.吸水性D.脱水性
10.已知硫酸锰(MnSO4)和过硫酸钾(K2S2O7)两种盐溶液在银离子催化下可发生氧化还原反应,生成高锰酸钾、硫酸钾和硫酸。
(1)