高考化学 专题10 氧化还原反应热点试题专项训练B.docx
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高考化学专题10氧化还原反应热点试题专项训练B
专题10氧化还原反应(B)
【真题】
1、【2018北京】实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:
K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。
A中反应方程式是________________(锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
_______
③C中得到紫色固体和溶液。
C中Cl2发生的反应有
3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH
2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有________________。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。
为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。
取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。
i.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有______离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由________________产生(用方程式表示)。
ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。
用KOH溶液洗涤的目的是________________。
②根据K2FeO4的制备实验得出:
氧化性Cl2________
(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和
的氧化性强弱关系相反,原因是________________。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性
>
,验证实验如下:
将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性
>
。
若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案:
________________。
【答案】2KMnO4+16HCl
2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
Cl2+2OH−
Cl−+ClO−+H2OFe3+4FeO42−+20H+
4Fe3++3O2↑+10H2O排除ClO−的干扰>溶液的酸碱性不同若能,理由:
FeO42−在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4−的颜色(若不能,方案:
向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)
II.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,即KClO的存在干扰判断;K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH洗涤除去KClO、排除ClO-的干扰,同时保持K2FeO4稳定存在。
②根据同一反应中,氧化性:
氧化剂
氧化产物。
对比两个反应的异同,制备反应在碱性条件下,方案II在酸性条件下,说明酸碱性的不同影响氧化性的强弱。
③判断的依据是否排除FeO42-的颜色对实验结论的干扰。
详解:
(1)①A为氯气发生装置,KMnO4与浓盐酸反应时,锰被还原为Mn2+,浓盐酸被氧化成Cl2,KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,离子方程式为2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
②由于盐酸具有挥发性,所得Cl2中混有HCl和H2O(g),HCl会消耗Fe(OH)3、KOH,用饱和食盐水除去HCl,除杂装置B为
。
③C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,还有Cl2与KOH的反应,Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O,反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
(2)①根据上述制备反应,C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl,还可能含有KClO等。
i.方案I加入KSCN溶液,溶液变红说明a中含Fe3+。
但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应,根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身被还原成Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2↑+4Fe3++10H2O。
ii.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,即KClO的存在干扰判断;K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰,同时保持K2FeO4稳定存在。
②制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价,Cl2是氧化剂,Fe元素的化合价由+3价升至+6价,Fe(OH)3是还原剂,K2FeO4为氧化产物,根据同一反应中,氧化性:
氧化剂
氧化产物,得出氧化性Cl2
FeO42-;方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3++3Cl2↑+8H2O,实验表明,Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反;对比两个反应的条件,制备K2FeO4在碱性条件下,方案II在酸性条件下;说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。
③该小题为开放性试题。
若能,根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在FeO42-,溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色,说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-,所以该实验方案能证明氧化性FeO42-
MnO4-。
(或不能,因为溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(FeO42-)变小,溶液的紫色也会变浅;则设计一个空白对比的实验方案,方案为:
向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)。
点睛:
本题考查K2FeO4的制备和K2FeO4的性质探究。
与气体有关的制备实验装置的连接顺序一般为:
气体发生装置→除杂净化装置→制备实验装置→尾气吸收。
进行物质性质实验探究是要排除其他物质的干扰。
尤其注意最后一空为开放性答案,要注重多角度思考。
2、【2016上海卷】下列化工生产过程中,未涉及氧化还原反应的是
A.海带提碘B.氯碱工业
C.氨碱法制碱D.海水提溴
【答案】C
【考点定位】考查氧化还原反应概念。
【名师点睛】氧化还原反应是历年高考必考知识点之一,重点是氧化还原反应的概念、氧化性和还原性强
弱比较、氧化还原反应方程式配平、氧化还原反应有关计算等。
掌握氧化还原反应基本概念是解答的关键,
还原剂:
失去(共用电子对偏离)电子、化合价升高、被氧化、发生氧化反应、转化为氧化产物;氧化剂:
得到(共用电子对偏向)电子、化合价降低、被还原、发生还原反应、转化为还原产物。
涉及氧化还原反
应配平和计算时依据“质量守恒”、“得失电子守恒”便可解答,一般题目难度不大。
3.【2016上海卷】O2F2可以发生反应:
H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2,下列说法正确的是
A.氧气是氧化产物
B.O2F2既是氧化剂又是还原剂
C.若生成4.48LHF,则转移0.8mol电子
D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为1:
4
【答案】D
【考点定位】考查氧化还原反应的有关概念和简单计算。
【名师点睛】本题主要涉及氧化还原反应,氧化还原反应的特征是元素的化合价发生变化,其本质是在反
应中有电子转移。
在反应中,氧化剂是得到电子或电子对偏向的物质,本身具有氧化性,反应后化合价降
低,对应的产物是还原产物;还原剂是失去电子或电子对偏离的物质,本身具有还原性,反应后化合价升
高,对应的产物为氧化产物。
整个反应过程电子从还原剂转移到氧化剂。
一定记清各概念之间的关系:
还
原剂—化合价升高—失去电子—被氧化—发生氧化反应—生成氧化产物;氧化剂—化合价降低—得到电子
—被还原—发生还原反应—生成还原产物。
4.【2016上海卷】某铁的氧化物(FexO)1.52g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112mlCl2,
恰好将Fe2+完全氧化。
x值为
A.0.80B.0.85C.0.90D.0.93
【答案】A
【解析】
试题分析:
根据电子守恒可知,FexO被氧化为Fe3+转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。
标准状况下112mL
Cl2转移电子数为0.01mol。
则有:
,解得x=0.8。
故选项A正确。
【考点定位】考查氧化还原反应方程式的有关计算。
【名师点睛】氧化还原反应计算是历次考试的重要考点,往往与阿伏加德罗常数、物质的量等结合在一起
考查,掌握正确的解题思路和技巧一般难度不大。
得失电子守恒法(化合价升降总数相等)是最常用的解
题方法,具体步骤:
①找出氧化剂、还原剂及对应产物;②准确找出一个微粒(原子、离子或分子)对应
的得失电子数目;③设未知数、依据电子守恒列出关系式、计算出未知量。
注意:
对于多步连续进行的氧
化还原反应,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,可直接找出起始物和最终产物之间的电子守恒关系,
快速求解。
【典题】
1.根据下表信息,下列叙述中正确的是
序号
氧化剂
还原剂
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeBr2
FeCl3
②
KMnO4
H2O2
O2
MnO2
③
KClO3
浓盐酸
Cl2
④
KMnO4
浓盐酸
Cl2
MnCl2
A.表中①反应的氧化产物只能有FeCl3
B.表中②生成1mol的O2将有4mol的电子转移
C.表中④的离子方程式配平后,H+的化学计量数为16
D.表中③还原产物是KCl
【答案】C
D、表中③Cl2既是氧化产物又是还原产物,KCl既不是氧化产物又不是还原产物,故D错误。
综上所述,本题应选C。
【点睛】本题重点考查氧化还原反应的知识。
在氧化还原反应中应满足“升失氧,降得还”,元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,被氧化,本身作还原剂;元素化合价降低,得到电子,发生还原反应,被还原,本身作氧化剂,在氧化还原反应中可根据得失电子守恒进行配平,据此解题。
2、某溶液中含有的溶质是FeBr2、FeI2,若先向该溶液中通入一定量的氯气,再向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,结果溶液变为红色,则下列叙述正确的是()
A.原溶液中的Br—一定被氧化
B.不能确定通入氯气之后的溶液中是否存在Fe2+
C.通入氯气之后,原溶液中的Fe2+不一定被氧化
D.若取少量所得溶液,再加入CCl4溶液,静置、分液,向上层溶液中加入足量的AgNO3溶液,一定能产生淡黄色沉淀
【答案】B
【详解】通入一定量氯气后再滴加KSCN,溶液呈红色,说明有Fe3+生成,Fe2+被氧化但不一定全部被氧化,没有实验现象说明Br-被氧化或完全被氧化,故A错误;通入一定量氯气后再滴加KSCN,溶液呈红色,说明有Fe3+生成,Fe2+被氧化但不一定全部被氧化,所以不能确定通入氯气之后的溶液中是否存在Fe2+,故B正确;通入一定量氯气后再滴加KSCN,溶液呈红色,说明一定有Fe3+生成,故C错误;没有实验现象说明Br-被氧化或完全被氧化,反应后溴离子不一定有剩余,所以向分液后的上层液体中加入足量硝酸银溶液,不一定生成浅黄色沉淀,故D错误。
【点睛】常见离子还原性顺序:
S2->SO32->I->Fe2+>Br->Cl-;氧化性顺序:
Cl2>Br2>Fe3+>I2。
同一氧化剂与不同还原剂反应,先与还原性强的反应;同一还原剂与不同氧化剂反应,先与氧化性强的反应;
3.向CuSO4溶液中逐滴加入KI溶液至过量,观察到有沉淀(CuI)生成,且溶液变为棕色。
再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色。
下列有关分析中正确的是()
A.滴加KI溶液时,每转移2mole—会生成2molCuI沉淀
B.在SO2与I2反应中得到的还原产物为H2SO4
C.通入SO2后溶液逐渐变成无色,体现了SO2的漂白性
D.上述实验条件下,物质的氧化性:
Cu2+>SO2>I2
【答案】A
【详解】根据方程式2CuSO4+4KI═2K2SO4+2CuI↓+I2,可知滴加KI溶液时,转移2mole-时生成2mol白色沉淀,故A正确;SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI的反应中,硫元素化合价升高,H2SO4是氧化产物,故B错误;SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI的反应中,SO2是还原剂,表现还原性,故C错误;滴加KI溶液时,观察到产生白色沉淀CuI,反应中I元素的化合价升高,KI被氧化,碘单质是氧化产物,Cu元素的化合价降低,硫酸铜是氧化剂,发生的反应为2CuSO4+4KI═2K2SO4+2CuI↓+I2。
根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知物质的氧化性是Cu2+>I2;再向反应后的混合物中不断通入SO2气体,溶液逐渐变成无色,这说明此时发生的反应为SO2+2H2O+I2=H2SO4+2HI,反应中碘元素化合价由0价降低为-1价,I2是氧化剂,SO2被氧化,则物质氧化性是I2>SO2,因此物质的氧化性强弱顺序为Cu2+>I2>SO2,故D错误;
【点睛】氧化还原反应的分析,把握好化合价的变化,所含元素化合价升高的反应物是还原剂,元素化合价升高得到的产物是氧化产物;相反,所含元素化合价降低的反应物是氧化剂,元素化合价降低得到的产物是还原产物。
4.用下列装置处理含有氰化物(如氰化钾KCN,CN-为氰离子)的浓缩废水样品,并测定废水中CN-的物质的量浓度。
某学生设计的主要操作步骤为:
①将一定体积的浓缩废水放入A中,从活塞a处通入N2,至E中有大量气体逸出,停止通N2,称取E的质量,恢复成原装置;
②通过分液漏斗向A中注入过量的次氯酸钠碱性溶液;
③反应完成后,点燃酒精灯,再向A中注入过量稀硫酸;
④至反应完全,取下E称其质量,熄灭酒精灯。
(1)步骤②中:
①一定条件下,废水中CN-先转化为OCN-:
CN-+ClO-=OCN-+Cl-,OCN-再与ClO-反应,配平该反应的离子方程式:
______OCN-+______ClO-+______OH-=______N2↑+______CO32-+______Cl-+______H2O,
此反应中被氧化的元素为____________元素(填元素名称)。
②通入N2的目的是:
__________________。
(2)从A中排出的气体含有少量副反应产物HCl和Cl2,需利用上图中的部分装置除去并检验Cl2。
①B中所放试剂可以是________(填序号)。
a.足量饱和食盐水b.足量NaOH溶液
c.足量Na2CO3溶液d.足量饱和NaHCO3溶液
②检验A中排出的气体中含有Cl2的方法除通过观察D中的现象外,另一化学方法是:
________________。
(3)若原浓缩废水为200mL,反应后E装置增加质量Wg,则浓缩废水中c(CN-)=____________mol/L(用含W的数学式表示)。
(4)若该c(CN-)测定值比实际浓度偏低,该学生设计的主要步骤中缺少的操作是:
____________________。
【答案】2321231N排出装置内的O2和CO2a反应终止后,取D中物质放于水中,搅拌后静置,取清液加入酸化的硝酸银溶液,有白色沉淀
A中反应停止后,通过a通入N2,使产生的CO2全部进入E
的铜屑,除去氯气,最后用氢氧化钡吸收生成的二氧化碳,通过称E的质量,可以求出生成的二氧化碳的质量,从而测定废水中CN-的物质的量浓度。
据此分析解答。
【详解】
(1)①OCN-中N由-3价升高到N2中的0价,ClO-中Cl由+1价降低为Cl-中的-1价,根据化合价升降守恒,OCN-前配2,ClO-前配3,如何根据电荷守恒和原子守恒配平得:
2OCN-+3ClO-+2OH-=1N2↑+2CO32-+3Cl-+1H2O;其中被氧化的元素为N,故答案为:
2;3;2;1;2;3;1;N;
②空气中的氧气能够氧化OCN-,空气中的二氧化碳会影响二氧化碳的测定,通入N2可以排出装置内的O2和CO2,故答案为:
排出装置内的O2和CO2;
(3)E装置是吸收二氧化碳生成碳酸钡沉淀,反应后E装置增加质量Wg,则二氧化碳的质量为Wg,根据CN-+ClO-=OCN-+Cl-和2OCN-+3ClO-+2OH-=1N2↑+2CO32-+3Cl-+1H2O可知,CN-~OCN-~CO32-~CO2,则n(CN-)=n(CO2)=
,浓缩废水中c(CN-)=
=
mol/L,故答案为:
;
(4)若该c(CN-)测定值比实际浓度偏低,说明氢氧化钡吸收的二氧化碳偏少,主要原因是由一部分二氧化碳残留在装置内,因此该学生设计的主要步骤中缺少的操作为A中反应停止后,通过a通入N2,使产生的CO2全部进入E,故答案为:
A中反应停止后,通过a通入N2,使产生的CO2全部进入E。