专题02 氧化还原反应原理综合应用高考化学备考优生百日闯关系列原卷版.docx

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专题02氧化还原反应原理综合应用高考化学备考优生百日闯关系列原卷版

专题02氧化还原反应原理综合应用

1．【浙江省2017年下半年选考】取7.90gKMnO4，加热分解后剩余固体7.42g。

该剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应，生成单质气体A，产物中锰元素以Mn2+存在。

请计算：

（1）KMnO4的分解率_______________。

（2）气体A的物质的量_____________。

【答案】60.0%0.095mol

【解析】

（1）根据2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2，n（o2）=

=0.015mol，则分解的高锰酸钾为0.03mol，则KMnO4的分解率=

×100%=60.0%，故答案为：

60%；

（2）气体A为氯气，若7.90gKMnO4不分解，直接与盐酸反应放出氯气，转移的电子为

×5=0.25mol，而分解放出0.015mol氧气转移的电子为0.015mol×4=0.06mol，因此生成氯气转移的电子为0.25mol-0.06mol=0.19mol，生成的氯气的物质的量为

=0.095mol，故答案为：

0.095mol。

点睛：

掌握氧化还原反应过程中的电子守恒是解答本题的关键。

本题的易错点为

（2），高锰酸钾最终转化为Mn2+转移的电子数等于先部分分解过程中转移的电子数+与浓盐酸反应转移的电子数。

2．【2016年高考新课标Ⅰ卷】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：

回答下列问题：

（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）

【答案】

（1）+3价；

（2）2NaClO3+SO2+H2SO4=ClO2+2NaHSO4；

（3）NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2-（或NaClO2）；

（4）2:

1；O2；

（5）1.57g。

【解析】

试题分析：

（1）在NaClO2中Na为+1价，O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，可得Cl的化合价为+3价。

（2）NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2，其中NaClO2是氧化剂，还原产物为NaCl，根据电子守恒和原子守恒，此反应的化学方程式为2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+ClO2↑。

（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+，向NaCl溶液加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2，阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2；

（4）根据图示可知：

利用含有过氧化氢的NaOH溶液ClO2气体，产物为NaClO3，则此吸收反应中，氧化剂为ClO2，还原产物为NaClO2，还原剂是H2O2，氧化产物是O2，每1mol的H2O2转移2mol电子，反应方程式是：

2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+O2+2H2O，可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2:

1，该反应中氧化产物O2。

（5）每1克NaClO2的物质的量为n（NaClO2）=1g÷90.5g/mol=

mol，其获得电子的物质的量是n（e-）=

mol×4=4/90.5mol，1molCl2获得电子的物质的量是2mol，根据电子转移数目相等，可知其相对于氯气的物质的量为n=

mol×4÷2=

mol，则氯气的质量为

mol×71g/mol=1．57g。

【考点定位】考查混合物的分离与提纯、氧化还原反应的分析及电解原理的应用的知识。

【名师点睛】化合价是元素形成化合物时表现出来的性质，在任何化合物中，所有元素正负化合价的代数和等于0，掌握常见元素的化合价，并根据元素吸引电子能力大小及化合物中，所有元素正负化合价的代数和等于0的原则判断元素的化合价。

有元素化合价变化的反应是氧化还原反应，元素化合价升高，失去电子，该物质作还原剂，变为氧化产物；元素化合价降低，获得电子，该物质作氧化剂，变为还原产物，元素化合价升降总数等于反应过程中电子转移的数目；可利用最小公倍数法配平氧化还原反应方程式，对于离子反应，同时还要符合电荷守恒及原子守恒。

物质的氧化能力大小可结合每1mol物质获得电子的多少，获得电子越多，其氧化能力就越强。

氧化还原概念易混淆，能考查学生思维能力，阅读能力，计算能力，主要错因有以下几方面：

1．概念不清：

概念是解题的依据和根本，只有准确理解概念，才可能正确解题。

如果对概念的本质把握不准或理解不深刻、混淆相近概念、对概念不熟悉或认识有疏漏（如对一些特殊性问题把握不准），都会造成解题出错。

在氧化还原反应中，有五对既相对立又相联系的概念，易混淆，是考查重点。

2．思维不严：

严密思维是正确解题的保证。

在解题过程中，对反应变化的不确定性、问题的开放性、隐含条件或知识的挖掘不力等，都会造成解题时思维不严，导致答案出现失误。

3．审题不细：

仔细审题是准确解题的重要前提。

在某个氧化还原反应问题分析中，常常同时出现多个限制性条件，概念辨析中常出现“错误”、“正确”、“不一定”等词。

4．方法不当：

“好的方法是成功的一半”。

在氧化还原反应有关问题分析中，用守恒法是最基本的方法，如电子得失守恒、质量守恒（主要是原子个数守恒）、电荷守恒（适用于有离子参与的氧化还原反应），更多的时候要联合应用上述守恒方法。

5．思维无序：

不能准确运用“物质氧化性或还原性强弱的比较”的方法，将各离子的氧化性或还原进行排序，更谈不上应用所得的氧化性或还原性顺序写出方程式，或判断反应能否发生。

6．犯低级错：

除上述情形外，解题时常常还出现如氧化产物或还原产物判断不全或错误、电子得失数目确定不准、化合价分析错误等问题。

1.预计2018高考会以新物质、新材料为载体，结合社会实际问题、社会热点，考查对氧化还原反应有关概念的理解与应用；

2.将氧化还原反应与物质的分析推断结合在一起，将电化学原理、新型绿色能源的开发等与工农业生产、科学研究、社会日常生活等结合在一起，考查考生对学科内知识的综合应用能力。

了

解

考

查

方

向

1、考查氧化还原反应基本概念：

配平（缺项）氧化还原反应方程式；已知反应物和生产物，书写陌生的氧化还原反应方程式；氧化性和还原性强弱的判断。

2、考查化学实验：

氧化还原反应滴定

3、考查氧化还原反应中电子转移数目：

求氧化剂和还原剂的物质的量之比或质量之比；计算参加反应的氧化剂或还原剂的量；确定某一元素反应前后价态变化等。

灵

活

运

用

规

律

解

题

1、价态规律：

元素处于最高价，只有氧化性，如浓硫酸中的硫是6价，只有氧化性，没有还原性；元素处于最低价，只有还原性，如硫化钠的硫是-2价，只有还原性，没有氧化性；元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但主要呈现一种性质，如二氧化硫的硫是4价，介于-2与6之间，氧化性和还原性同时存在，但还原性占主要地位。

物质大多含有多种元素，其性质体现出各种元素的综合，如H2S，既有氧化性（由1价氢元素表现出的性质），又有还原性（由-2价硫元素表现出的性质）。

2、守恒规律：

守恒是氧化还原反应最重要的规律。

在氧化还原反应中，元素的化合价有升必有降，电子有得必有失。

从整个氧化还原反应看，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数与得电子总数相等。

此外，反应前后的原子个数、物质质量也都守恒。

守恒规律应用非常广泛，通常用于氧化还原反应中的计算问题以及方程式的配平问题。

3、歧化规律：

同一种物质分子内同一种元素同一价态的原子（或离子）发生电子转移的氧化还原反应叫歧化反应，歧化反应的特点：

某元素的中间价态在适宜条件下同时向较高和较低的价态转化。

歧化反应是自身氧化还原反应的一种。

如Cl2+H2O=HCl+HClO，氯气中氯元素化合价为0，歧化为-1价和1价的氯。

4、难易规律：

还原性强的物质越易失去电子，但失去电子后就越难得到电子；氧化性强的物质越易得到电子，但得到电子后就越难失去电子。

这一规律可以判断离子的氧化性与还原性。

例如Na还原性很强，容易失去电子成为Na＋，Na＋氧化性则很弱，很难得到电子。

5、强弱规律：

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。

用这一性质可以判断物质氧化性或还原性的强弱。

如2HI+Br2＝2HBr+I2，氧化物Br2的氧化性大于氧化产物I2的氧化性。

还原剂HI的还原性大于还原产物HBr的还原性。

6、归中规律

（1）同种元素间不同价态的氧化还原反应发生的时候，其产物的价态既不相互交换，也不交错。

（2）同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应；当存在中间价态时，同种元素的高价态物质和低价态物质才有可能发生反应，若无中间价态则不能反应。

如浓硫酸和SO2不能反应。

（3）同种元素的高价态氧化低价态的时候，遵循的规律可简单概括为：

高到高，低到低，可以归中，不能跨越。

这类试题解题的基本方法为：

1．高锰酸钾常用作消毒杀菌、水质净化剂等。

某小组用软锰矿（主要含MnO2,还含有少量SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质）模拟工业制高锰酸钾流程如下。

试回答下列问题。

（1）配平焙烧时化学反应:

□MnO2+□_____+□O2

□K2MnO4+□H2O；工业生产中采用对空气加压的方法提高MnO2利用率，试用碰撞理论解释其原因__________。

（2）滤渣II的成分有_______（化学式）;第一次通CO2不能用稀盐酸代替的原因是_________。

（3）第二次通入过量CO2生成MnO2的离子方程式为_________。

（4）将滤液Ⅲ进行一系列操作得KMnO4。

由下图可知,从滤液Ⅲ得到KMnO4需经过_____、______、洗涤等操作。

（5）工业上按上述流程连续生产。

含MnO2a%的软锰矿1吨，理论上最多可制KMnO4___吨。

（6）利用电解法可得到更纯的KMnO4。

用惰性电极电解滤液II。

①电解槽阳极反应式为____________；

②阳极还可能有气体产生,该气体是__________。

2．连二亚硫酸钠（

）俗称保险粉，是一种强还原剂，工业上可通过吸收大气污染物（含有

、NO等）制取，同时还可得到

产品，工艺流程图如下（Ce为铈元素）：

请回答下列问题：

（1）装置Ⅰ中可生成

。

常温下

溶液呈酸性的原因是_____________。

（2）装置Ⅱ中酸性条件下，NO被

氧化为

时，氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______________。

（3）装置Ⅲ中阴极上的电极反应式为_______________。

若装置Ⅳ中

的浓度为11.5g·

，要使1

该溶液中的

完全转化为

至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的

____________L。

（4）

在空气中容易被氧化，其反应方程式可能为：

①

;

②

。

请设计实验证明氧化时一定有反应②发生____________。

（5）

一空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下：

质子的流动方向为____________（“从A到B”或“从B到A”），负极的电极反应式为____________________。

3．废水废气对自然环境有严重的破坏作用，大气和水污染治理刻不容缓。

（1）某化工厂产生的废水中含有Fe2＋、Mn2+等金属离子，可用过硫酸铵[（NH4）2S2O8]氧化除去。

①过硫酸铵与Mn2+反应生成MnO2的离子方程式为________________。

②温度与Fe2+、Mn2+氧化程度之间的关系如图1所示：

图1

实验过程中应将温度控制在________________。

Fe2+与Mn2+被氧化后形成胶体絮状粒子，常加入活性炭处理，加入活性炭的目的为________________。

③H2O2也有较强氧化性，在实际生产中不用H2O2氧化Mn2+的原因是________________。

（2）利用某分子筛作催化剂，NH3可脱除废气中NO、NO2，其反应机理如图2所示。

A包含物质的化学式为N2和________________。

图2图3

（3）工业上废气中SO2可用Na2CO3溶液吸收，反应过程中溶液组成变化如图3所示。

①吸收初期（图中A点以前）反应的化学方程式为________________。

②C点高于B点的原因是________________。

4．水是生命之源，它与我们的生活密切相关。

自来水厂常用高铁酸钠（Na2FeO4）改善水质。

高铁酸钠具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂，在工业上制备高铁酸钠的方法有多种。

（1）简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理_________________________________________________________________________。

（2）干法制备高铁酸钠的反应原理如下：

2FeSO4+6Na2O2==aNa2FeO4+bM↑+2Na2O+2Na2SO4

①高铁酸钠中铁元素的化合价为________________。

②上述方程式中b=____。

每生成1molM，该反应转移电子的物质的量为_____________mol。

（3）工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：

①步骤③中除生成Na2FeO4外，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为____________________________________。

②己知Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。

可向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊液。

从Na2FeO4悬浊液得到固体的操作名称为_____________________。

（4）计算Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）约是氯气的_______倍（结果保留两位小数。

）

5．金属钛被用于航空航天工业、化工、医疗等领域。

用钛铁矿（主要成份为FeTiO3） 制取钛并获得副产品绿矾的工艺流程如下：

（1）TiOSO4中钛的化合价为_________，操作I的名称是为_________。

（2）TiOSO4经水解得H2TiO3的化学方程式为_________。

（3）TIO2与焦炭和Cl2在高温下反应得TiCl4井产生还原性气体，相应的化学方程式为_________。

（4）加热Mg与TiCl4得到钛时，Ar的作用是_________。

（5）某厂用3.8吨纯度为40%的钛铁矿制取钛，理论上至少需要氯气______L（标准状况下）。

（6）已知K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾》和K4[Fe（CN）6]（ 亚铁氰化钾）能发生如下反应：

3Fe2++ 2[Fe（CN）6]3-= Fe3[Fe（CN）6]2↓（蓝色沉淀），4Fe3++ 3（Fe（CN）6]4-= Fe4[Fe（CN）6]3↓（蓝色沉淀）

①确定绿矾部分被氧化的方法是___________________________。

（可供选择的试剂：

铁氰化钾溶液、亚铁氧化钾溶液。

铁粉、KSCN溶液）

②室温下，将绿矾配成0.1mol·L-1FeSO4溶液，测得溶液的pH=3，请用离子方程式解释原因_____________________，该溶液中c（SO42- ）-c（Fe2+）≈_________________mol·L-1。

6．磁性纳米四氧化三铁在催化剂、DNA检测、疾病的诊断和治疗等领域应用广泛，其制备方法有多种，“共沉淀法”制备纳米Fe3O4的流程如下：

（1）Ⅱ中的反应温度需控制在50℃~60℃之间，实验室控制该温度的最佳方法是____。

（2）Ⅱ中生成Fe3O4的离子方程式是__________。

（3）操作Ⅲ包含的方法有______。

（4）检验Fe3O4中含有+2价铁元素的方法是______。

（5）某同学依据上述“共沉淀法”的思路在实验室模拟制备纳米Fe3O4，当混合溶液中n（Fe3+）∶n（Fe2+）＝1∶1时，容易得到理想的纳米Fe3O4。

①实际制备时选择n（Fe3+）∶n（Fe2+）小于2∶1，原因是_____。

②该实验室无FeCl2溶液，现用5mLFeCl3溶液制备Fe3O4，配制n（Fe3+）∶n（Fe2+）＝1∶1混合溶液的方法是____________（其它试剂自选）。