1、 1 氧化还原反应的规律及应用 1、 N2O 既是医学上的一种麻醉剂， 又是一种常见的温室气体。 制取 N2O 的方法有很多， 例如(反应条件略)：30HNO3(稀)8Fe=3N2O8Fe(NO3)315H2O；K2SO3 2NO=K2SO4N2O；2NH32O2=N2O3H2O；2NaNO3(NH4)2SO4=2N2O Na2SO44H2O。下列说法正确的是( ) A反应中生成 1 mol N2O 时，转移 6 mol 电子 B反应中 K2SO3是还原剂，NO 是氧化剂 C反应中 1 mol O2参加反应转移 8 mol 电子 D反应中 NaNO3是还原剂，(NH4)2SO4是氧化剂 解析：
2、反应中生成 1 mol N2O 时，转移 8 mol 电子，A 项错误；反应中 O 的化合价 由 0 变为2,1 mol O2参加反应转移 4 mol 电子，C 项错误；反应中 NaNO3作氧化剂， (NH4)2SO4作还原剂，D 项错误。 答案：B 2、U 常见化合价有4 和6。硝酸铀酰UO2(NO3)2加热可发生如下分解： UO2(NO3)2UxOyNO2O2(未配平) 将气体产物收集于试管中并倒扣于盛水的水槽中，气体全部被吸收，水充满试管。则生 成的铀的氧化物化学式是( ) AUO2 B2UO2 UO3 CUO3 DUO2 2UO3 解析： 由题意知气体产物全部被吸收， 即二者与水完全反
3、应生成 HNO3， 发生反应 4NO2 O22H2O=4HNO3，根据原子守恒 UO2(NO3)2系数为 2，所以 UxOy中 xy13。 答案：C 3现有下列三个氧化还原反应： 2FeCl32KI=2FeCl22KClI2 2FeCl2Cl2=2FeCl3 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O 若某溶液中含有 Fe2 、 Cl和 I， 要除去 I而不氧化 Fe2和 Cl， 可以加入的试剂是( ) ACl2 B.KMnO4 CFeCl3 D.HCl 解析：本题是寻找一种氧化剂，其氧化性应大于 I2的氧化性，而小于 Cl2和 Fe3 的氧化 性(也可等于 Fe3 的
4、氧化性)。由知氧化性：Fe3I 2，还原性：I Fe2；由知氧化性： Cl2Fe3 ，还原性：Fe2Cl；由知氧化性：MnO 4Cl2，还原性：Cl Mn2；由此推知 2 氧化性强弱顺序为 KMnO4Cl2FeCl3I2，还原性强弱顺序为 I Fe2ClMn2。所以 KMnO4可氧化 Cl 、Fe2及 I，Cl 2可氧化 Fe 2及 I，FeCl 3只能氧化 I 。 答案：C 4将一定量的铁粉加入到一定浓度的稀硝酸中，金属恰好完全溶解，反应后溶液中存 在：c(Fe2 )c(Fe3)32，则参加反应的 Fe 和 HNO 3的物质的量之比为( ) A11 B516 C23 D32 解析： 设反应中
5、生成 3 mol Fe2 、 2 mol Fe3， 则转移电子的物质的量为 3 mol 22 mol 3 12 mol，根据得失电子守恒，由 4H NO 33e =NO2H 2O 可知，反应中被还原的 HNO3是 4 mol，与 Fe2 、Fe3结合的 NO 3的物质的量为 3 mol 22 mol 312 mol，所以 参加反应的 n(Fe)5 mol，参加反应的 n(HNO3)16 mol，故选 B。 答案：B 5、向硫酸酸化的 Fe(NO3)3溶液中逐渐通入 H2S 气体，可能发生反应的离子方程式正确 的是( ) S2 2NO 34H =2NO 2S2H2O 2Fe3 H 2S=2Fe
6、2S2H Fe3 3NO 35H2S2H =3NO5SFe26H 2O Fe3 7NO 310H2S8H =7NO10SFe214H 2O Fe3 5NO 38H2S4H =5NO8SFe210H 2O A B C D 解析：在酸性条件下，NO 3、Fe 3都具有氧化性，都可以氧化 H 2S，式正确， 式中 H2S 不能拆写成离子形式，错误，式得失电子不守恒、离子方程式两边电荷不守恒， 错误。 答案：A 6已知氧化性 Br2Fe3 。FeBr 2溶液中通入一定量的 Cl2，发生反应的离子方程式为： aFe2 bBrcCl 2dFe 3eBr 2fCl 下列选项中的数字与离子方程式中的 a、b、
7、c、d、e、f 一一对应，其中不符合反应实 际的是( ) A2 4 3 2 2 6 B0 2 1 0 1 2 C2 0 1 2 0 2 D2 2 2 2 1 4 解析：验证四个选项，均符合元素守恒。根据得失电子守恒，可得 ab2c，四个选 3 项也符合该规律。根据氧化性 Br2Fe3 ，因此 FeBr 2溶液中通入 Cl2，首先 Fe 2被氧化，当 Fe2 完全反应后，Br才发生反应。A 中 Fe2和 Br均完全反应；C 中只有 Fe2被氧化；D 中 Fe2 完全反应，Br部分被氧化，均符合题意。B 中 Br被氧化，Fe2不发生反应，不符 合反应实际。 答案：B 7、NaNO2是一种食品添加剂
8、，过量摄入能致癌。酸性 KMnO4溶液与 NaNO2反应的离 子方程式是 MnO 4NO 2 Mn2 NO 3H2O(未配平)。下列叙述中正确的是( ) A该反应中 NO 2被还原 B反应过程中溶液的 pH 减小 C生成 1 mol NaNO3需消耗 0.4 mol KMnO4 D中的粒子是 OH 解析：Mn 化合价：72，N 化合价：35，N 的化合价升高，则配平后的化 学方程式为：2MnO 45NO 26H =2Mn25NO 33H2O，由此可知 C 正确。 答案：C 8、 下列氧化还原反应中， 实际参加反应的氧化剂与还原剂的物质的量之比正确的是( ) KClO36HCl(浓)=KCl3C
9、l23H2O；16 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；23 SiO23C= 高温 SiC2CO；12 3NO2H2O=2HNO3NO；21 A B C D 解析： 本题主要考查氧化还原反应的实质。 结合氧化还原反应中得失电子守恒原理可知， 反应中比例为 15；反应中比例为 12。 答案：B 9、在反应 3BrF35H2O=9HFBr2HBrO3O2中，若有 5 mol H2O 参加反应，被 水还原的溴为( ) A1 mol B.2 3 mol C.4 3 mol D.2 mol 解析：设被水还原的溴(BrF3)的物质的量为 x,5 mol H2O 参加反应，失去电子 4
10、 mol，根 据电子守恒得：3x4 mol，x4 3 mol。 答案：C 4 10、 24 mL浓度为0.05 mol/L的Na2SO3溶液， 恰好与20 mL浓度为0.02 mol/L的K2Cr2O7 溶液完全反应，则元素 Cr 在还原产物中的化合价是( ) A6 B3 C2 D0 解析：反应中 Na2SO3被氧化成 Na2SO4，S 化合价从4 变为6，化合价升高 2 价，设 Cr 元素在产物中的化合价为 x 价， K2Cr2O7中 Cr 元素的化合价为6， 则化合价降低： 6x， 根据电子转移守恒可得： 24 10 3L 0.05 mol/L (64)20 103L 0.02 mol/L
11、 2 (6x)解得： x3。 答案：B 11、已知还原性：HSO 3I ，氧化性：IO 3I2。在含 3 mol NaHSO3的溶液中逐滴加入 NaIO3溶液。加入 NaIO3的物质的量和析出的 I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法 正确的是( ) A反应过程中的氧化产物均为 SO3 Ba 点时消耗 NaHSO3的物质的量为 1.0 mol C从起点到 b 点的反应可用如下离子方程式表示： 3HSO 3IO 3=3SO 2 4I 3H D当溶液中 I 与 I 2的物质的量之比为 11 时，加入的 NaIO3为 1.2 mol 解析：在溶液中，NaHSO3中的 HSO 3最终被氧化为 SO
12、 2 4，不会出现 SO3，A 项错误； 根据还原性：HSO 3I 及从起点到 b 点没有 I 2生成知，IO 3和 HSO 3刚开始发生氧化还原反 应生成 I ，反应的离子方程式为 3HSO 3IO 3=3SO 2 4I 3H，b 点 n(IO 3)为 1 mol，所 以 a 点时加入的 NaIO3的物质的量为 0.4 mol，根据反应方程式知，消耗的 NaHSO3 的物质 的量为 1.2 mol，B 项错误，C 项正确；根据反应知，3 mol NaHSO3消耗 NaIO3的物质的量 为 1 mol，生成的 I 的物质的量为 1 mol，设生成的 I 2的物质的量为 n mol，则根据反应
13、IO 3 6H 5I=3H 2O3I2知， 消耗 NaIO3的物质的量为n 3 mol， 消耗 I 的物质的量为5n 3 mol， 剩余的 I 为 15n 3 mol，溶液中 n(I )n(I 2)11，即 15n 3 moln mol，解得 n3 8，故 此时加入的 n(NaIO3)1 moln 3 mol1 mol 1 8 mol1.125 mol，D 项错误。 答案：C 12、以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下，下列说法错误的是( ) 5 ANaClO3在发生器中作氧化剂 B吸收塔中 1 mol H2O2得到 2 mol 电子 C吸收塔中温度不宜过高，会导致 H2O2的分解 D从
14、“母液”中可回收的主要物质是 Na2SO4 解析：A.根据流程图，NaClO3与 SO2发生氧化还原反应，化学方程式为 2NaClO3 SO2=Na2SO42ClO2，其中 NaClO3作氧化剂，故 A 说法正确；B.吸收塔中发生的反应为 2ClO2H2O22NaOH=2NaClO22H2OO2，H2O2作还原剂，1 mol H2O2失去 2 mol 电 子，故 B 说法错误；C.H2O2在高温下易分解，故吸收塔的温度不能太高，故 C 说法正确； D.根据选项 A 的分析，母液中溶质主要为 Na2SO4，故 D 说法正确。故选 B。 答案：B 13、现有 2.8 g Fe 全部溶于一定浓度、2
15、00 mL 的 HNO3溶液中，得到标准状况下的气 体 1.12 L，测得反应后溶液的 pH 为 1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判 断正确的是( ) A反应后溶液中铁元素可能以 Fe2 形式存在 B反应后溶液中 c(NO 3)0.85 mol L 1 C反应后的溶液最多还能溶解 1.4 g Fe D1.12 L 气体可能是 NO、NO2、H2的混合气体 解析： 反应后溶液 pH1 说明溶液呈酸性， 硝酸有剩余， 则 Fe 完全反应生成 Fe(NO3)3， 没有硝酸亚铁生成，故 A 错误；B.根据 N 原子守恒知，反应后溶液中 n(NO 3)n(HNO3) 3nFe(NO3)30
16、.02 mol3 2.8 56 g/mol0.17 mol，则 c(NO 3)0.17 mol 0.2 L 0.85 mol/L，故 B 正 确；C.反应后溶液还能溶解 Fe，当 Fe 完全转化为 Fe(NO3)2，消耗的 Fe 质量最多，反应后 剩余 n(HNO3)0.02 mol，根据 3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O 知，硝酸溶解的 n(Fe)0.02 mol 8 30.007 5 mol，又由于 2Fe3 Fe=3Fe2，所以可继续溶解 Fe，为2.8 56 1 2 0.025 mol，则最多还能溶解 m(Fe)(0.007 50.025) mol 56 g/ mol
17、1.82 g，故 C 错误； D.2.8 g Fe 完全转化为 Fe(NO3)3时转移电子物质的量 2.8 g 56 g/mol 30.15 mol， 假设气体完全 是 NO，转移电子物质的量0.05 mol (52)0.15 mol，假设气体完全是 NO2，转移电子 物质的量0.05 mol (54)0.05 mol0.15 mol，根据电子守恒知，气体成分是 NO，故 D 错误。 答案：B 6 14、测定三草酸合铁酸钾晶体中铁的含量。 称量 m g 样品于锥形瓶中，溶解后加稀 H2SO4酸化，用 c mol L 1KMnO 4溶液滴定至 终点。滴定终点的现象是_。 向上述溶液中加入适量锌粉
18、至反应完全后，加稀 H2SO4酸化，过滤、洗涤，将滤液 及洗涤液全部收集到锥形瓶中，用 c mol L 1KMnO 4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。 解析：用 KMnO4溶液进行滴定是为了除去草酸根离子，滴定至终点溶液由无色变成 浅红色；向所得溶液中加入适量锌粉至反应完全且 H2SO4酸化后，则将 Fe3 还原为 Fe2 ，然后过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中，用 c mol L1KMnO 4溶液滴定 至终点，消耗 c mol L 1KMnO 4溶液 V mL，消耗 MnO 4的物质的量为：n(MnO 4)c mol/L V 1
19、000L cV 1 000mol，根据得失电子守恒可得反应关系式：5Fe 2MnO 4， 则 n(Fe 2) 5n(MnO 4)5 cV 1 000mol，m(Fe 2)56 g/mol 5 cV 1 000mol，所以铁的质量分数 5 cV 1 000mol 56 g/mol m g 100%5 cV 56 m 1 000 100%或 7cV 25 m 100%(或 28 cV m %)。 答案：当滴入最后一滴溶液后，溶液变成浅红色，且半分钟内不褪色 5 cV 56 m 1 000 100%或 7cV 25 m 100%(或 28 cV m %) 15 (1)重铬酸钾是一种重要的化工原料，一
20、般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 FeO Cr2O3，第一步熔融、氧化时发生反应：FeO Cr2O3Na2CO3NaNO3 高温 Na2CrO4 Fe2O3CO2NaNO2。上述反应配平后 FeO Cr2O3与 NaNO3的化学计量数比为 _。 (2)欲使 3 mol 的 VO2 变成 VO 2，则需要氧化剂 KClO3至少为_mol。 (3)工业上可用 KClO3与 Na2SO3在 H2SO4存在下制得 ClO2，该反应氧化剂与还原剂物 质的量之比为_。 解析：(1)在题给反应中，FeO Cr2O3作还原剂，1 mol FeO Cr2O3参与反应时，Fe 元素 失去 1 mol 电子，Cr
21、 元素失去 6 mol 电子，NaNO3作氧化剂，1 mol NaNO3参与反应时，N 元素得到 2 mol 电子，根据得失电子守恒配平得： 2FeO Cr2O34Na2CO37NaNO3= 高温 4Na2CrO4Fe2O34CO27NaNO2，FeO Cr2O3与 NaNO3的化学计量数比为 27。(2)根据 VO2 失e VO 2， KClO3 得6e Cl ，由得失电子守恒，则 n(VO2)6n(KClO 3)，故 n(KClO3)1 6n(VO 2)1 6 3 mol0.5 mol。(3)由题意可知氧化剂为 KClO3，还原剂为 Na2SO3。KClO3ClO2e ， 7 Na2SO3
22、Na2SO42e ，根据得失电子守恒可知，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比 为 21。 答案：(1)27 (2)0.5 (3)21 16高锰酸钾常用作消毒杀菌剂、水质净化剂等。某小组用软锰矿(主要成分为 MnO2， 还含有少量 SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质)模拟工业制高锰酸钾的流程如下。试回答下列问题。 (1)配平焙烧时的化学反应：MnO2_O2= 焙烧 K2MnO4 H2O；工业生产中采用对空气加压的方法提高 MnO2的利用率，试用碰撞理论解释其原 因：_。 (2)滤渣的成分有_(填化学式)； 第一次通入的 CO2不能用稀盐酸代替的原 因是_。 (3)第二次通入过量 CO2生成
23、 MnO2的离子方程式为_。 (4)将滤液进行一系列操作得到 KMnO4。由图可知，从滤液得到 KMnO4需经过 _、_、洗涤等操作。 (5)工业上按上述流程连续生产 KMnO4。含 a%MnO2的软锰矿 1 t，理论上最多可制得 KMnO4_t。 (6)利用电解法可得到更纯的 KMnO4。用惰性电极电解滤液。 电解槽阳极反应式为_； 阳极还可能有气体产生，该气体是_。 解析：(1)MnO2中 Mn 元素的化合价为4 价，K2MnO4中 Mn 元素的化合价为6 价， O2中 O 元素的化合价由 0 价降低为2 价， 根据得失电子守恒得 MnO2的化学计量数应为 2， O2的化学计量数为 1，K
24、2MnO4的化学计量数为 2；结合流程中焙烧时有 KOH 参与，所以 未知的反应物应为 KOH，根据原子守恒，KOH 的化学计量数为 4，水的化学计量数为 2。 根据有效碰撞理论，加压可增大氧气浓度，使单位体积内的活化分子数增加，有效碰撞次数 增多，反应速率加快，使 MnO2反应更充分。(2)根据流程可知滤液主要是 K2MnO4溶液， 8 还含有SiO2 3和AlO 2等杂质离子， 通入CO2发生反应： CO2H2OSiO 2 3=H2SiO3CO 2 3、 CO23H2O2AlO 2=2Al(OH)3CO 2 3， 所以滤渣的成分为 Al(OH)3和 H2SiO3； 因为第 一次通入 CO2
25、的目的之一是生成 Al(OH)3，而稀盐酸可溶解 Al(OH)3，反应中不易控制稀盐 酸的用量，所以第一次通入的 CO2不能用稀盐酸代替。(3)第二次通入过量 CO2生成 MnO2， 则MnO2 4发生自身氧化还原反应， 生成MnO2和MnO 4， 因为CO2过量， 所以还会生成HCO 3， 离子方程式为 3MnO2 44CO22H2O=MnO22MnO 44HCO 3。(4)滤液的溶质主要 是 KMnO4与 KHCO3，由图可知，KMnO4的溶解度受温度影响变化不大，而 KHCO3的溶解 度受温度影响变化较大，所以从滤液中得到 KMnO4需经过蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、 干燥等操作。(5)根
26、据 Mn 元素守恒，含 a%MnO2的软锰矿 1 t，理论上最多可制得 KMnO4 的质量为 1 a% 158 87 t0.018a t。(6)滤液主要为 K2MnO4溶液，用惰性电极电解得到 KMnO4，MnO2 4在阳极上失电子发生氧化反应，生成 MnO 4，故阳极反应式为 MnO 2 4e =MnO 4；溶液中的 OH 也可能失电子发生氧化反应，生成氧气，故阳极还可能有 O 2 产生。 答案：(1)2 4 KOH 1 2 2 加压增大了氧气浓度，使单位体积内的活化分子数增 加，有效碰撞次数增多，反应速率加快，使 MnO2反应更充分 (2)Al(OH)3、H2SiO3 稀盐酸可溶解 Al(OH)3，不易控制稀盐酸的用量 (3)3MnO2 44CO22H2O=MnO22MnO 44HCO 3 (4)蒸发结晶 趁热过滤 (5)0.018a (6)MnO2 4e =MnO 4 O2
