1、专题能力提升练 三氧化还原反应(建议用时:20 分钟)一、选择题1.(2016衡阳一模)实验室常用 NaNO2和 NH4Cl反应制取 N2。下列有关说法正确的是( )A.NaNO2是还原剂B.NH4Cl中 N被还原C.生成 1 mol N2时转移 6 mol电子D.氧化剂和还原剂的物质的量之比是 11【解析】选 D。A 项,根据信息,在该反应中 NaNO2中的 N化合价由+3 价降低为 N2的 0价,得到电子,NaNO 2作氧化剂,错误;B 项,反应中 NH4Cl中 N化合价由-3 价升高为 N2的 0价,失去电子被氧化,错误;C 项,根据电子守恒得:1/2NaNO 21/2NH 4ClN 2
2、,可知每产生 1 mol N2,转移 3 mol电子,错误;D 项,根据电子守恒可知,该反应中氧化剂 NaNO2和还原剂 NH4Cl的物质的量之比是 11,正确。WWW2.(2016冀州一模)氮化硅(Si 3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中反应制得:3SiO 2+6C+2N2 Si3N4+6CO,也可由 SiCl4的蒸气和 NH3反应制取:3SiCl 4+4NH3 Si3N4+12HCl。则下列叙述正确的是( )A.反应属于离子反应B.若制取等量的 Si3N4,则反应转移电子数目必然相等C.反应的氧化剂是 N2WWWD.反应中氧化产物与还原产物物质的量之比为 16【解
3、析】选 C。A 项,反应是固体之间的反应,不是离子反应,错误;B 项,在反应中每产生 1 mol Si3N4,转移电子的物质的量是 12 mol;反应是非氧化还原反应,没有发生电子转移,错误;C 项,在反应中,氮元素化合价由反应前 N2中 0价变为反应后 Si3N4中的-3 价,N 2得到电子被还原,是氧化剂,正确;D 项,在反应中 Si3N4是还原产物,CO 是氧化产物,CO 与Si3N4物质的量之比为 61,错误。3.(2016大庆一模)含氮废水在排入水体之前需进行脱氮处理以减缓水体富营养化。某化肥厂废水中 N 的浓度为 54 mgL-1,在微生物作用的条件下脱氮处理:ZN +O2N +H
4、+H2O(未配平)2N +O2 2N6N +5CH3OH+6H+ 3N2+5X+13H2O下列说法中不正确的是( )A.反应配平后,H 2O的化学计量数为 2B.若反应有 2 mol电子发生转移,则生成 1 mol NC.反应中生成物 X为 CD.1 L废水完全脱氮所需 CH3OH的质量为 0.08 g【解析】选 C。反应配平后为 2N +3O2 2N +4H+2H2O,H2O的化学计量数为 2,故 A正确;由反应方程式可知,该反应过程中 N元素化合价从+3+5,所以,若反应有 2 mol电子发生转移,则生成 1 mol N ,故 B正确;反应中生成物 X为 CO2,故 C错误;依据废水中N
5、的浓度为 54 mgL-1,可计算得出 1 L废水中含有 N 的物质的量为 0.003 mol,由氮原子守恒可知与甲醇反应的 N 的物质的量为 0.003 mol,则消耗甲醇的物质的量为 0.002 5 mol,故完全脱氮所需 CH3OH的质量为 0.08 g,故 D正确。WWW4.(2016长春三模)向 CuSO4溶液中逐滴加入 KI溶液至过量,观察到产生白色沉淀 CuI,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。下列分析正确的是( )A.上述实验条件下,物质的氧化性:Cu 2+ I2 SO2B.通入 SO2时,SO 2与 I2反应,I 2作还原剂C.通入 S
6、O2后溶液逐渐变成无色,体现了 SO2的漂白性D.滴加 KI溶液,转移 2 mol e-时生成 1 mol白色沉淀【解析】选 A。根据题中信息,CuSO 4溶液与 KI溶液反应生成白色沉淀 CuI,铜元素化合价降低,溶液变为棕色说明有 I2生成;通入 SO2气体溶液变无色,说明 I2被还原,SO 2体现还原性。A项,根据氧化性:氧化剂氧化产物可知,氧化性顺序为 Cu2+ I2 SO2,正确;SO 2和 I2的反应中 SO2作还原剂,I 2作氧化剂,SO 2表现还原性而不是漂白性,B、C 错误;D 项,CuSO 4生成 1 mol CuI白色沉淀转移 1 mol e-,转移 2 mol e-时产
7、生 2 mol CuI,错误。【加固训练】根据下表中信息,判断下列叙述中正确的是( )序号 氧化剂 还原剂 其他反应物 氧化产物 还原产物 Cl2 FeBr2 Cl- KMnO4 H2O2 H2SO4 O2 Mn2+ KClO3 浓盐酸 Cl2A.表中组反应可能有一种或两种元素被氧化B.氧化性强弱比较:KClO 3Fe3+Cl2Br2C.表中组反应的离子方程式是 2Mn +3H2O2+6H+ 2Mn2+4O2+6H 2OD.表中组反应的还原产物是 KCl,电子转移数目是 6e-【解析】选 A。Cl 2与 FeBr2反应,Cl 2少量时只氧化 Fe2+,Cl2足量时氧化 Fe2+和 Br-,A正
8、确;氧化性的强弱顺序为 KClO3Cl2Br2Fe3+,B错误;C 项,反应不符合得失电子守恒,错误;D 项,组反应KClO 3+6HCl(浓) KCl+3Cl2+3H 2O的还原产物是 Cl2,电子转移数目为 5e-,错误。二、非选择题5.(2016安庆二模)兰尼镍是一种带有多孔结构的由细小晶粒组成的镍铝合金,被广泛用作有机物的氢化反应的催化剂。以红土镍矿(主要成分为 NiS、FeS 和 SiO2等)为原料制备兰尼镍的工艺流程如图所示:(1)在形成 Ni(CO)4的过程中,碳元素的化合价没有变化,则 Ni(CO)4中的 Ni的化合价为_。(2)已知红土镍矿煅烧后生成 Ni2O3,而加压酸浸后
9、浸出液 A中含有 Ni2+,写出有关镍元素的加压酸浸的化学反应方程式_。(3)向浸出液 A中通入 H2S气体,反应的离子方程式是_。(4)“碱浸”的目的是使镍产生多孔结构,从而增强对氢气的强吸附性,此过程中发生反应的离子方程式为_。【解析】(1)在形成 Ni(CO)4的过程中,碳元素的化合价没有变化,即 Ni(CO)4中碳元素的化合价与 CO中碳元素的化合价相同,都为+2 价,则 Ni的化合价为 0。(2)红土镍矿煅烧后生成 Ni2O3,浸出液 A中含有 Ni2+,说明镍元素被还原,参加反应的硫酸中氧元素被氧化生成 O2,根据氧化还原反应规律写出镍元素的加压酸浸的化学反应方程式2Ni2O3+4
10、H2SO4 4NiSO4+O2+4H 2O。(3)浸出液 A中含有 Ni2+和少量 Fe3+和 H+,通入 H2S后反应为 H2S+2Fe3+ 2Fe2+2H+S。(4)“碱浸”的目的是使溶解合金中的铝使镍产生多孔结构,从而增强对氢气的强吸附性,反应为 2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H2。答案:(1)0(2)2Ni2O3+4H2SO4 4NiSO4+O2+4H 2O(3)H2S+2Fe3+ 2Fe2+2H+S(4)2Al+2OH-+2H2O 2Al +3H26.(2016遵义一模).某一反应体系中有反应物和生成物共五种物质:O 2、H 2CrO4、Cr(OH)3、H 2O、H 2O2
11、。已知该反应中 H2O2只发生如下过程:H 2O2 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 0.3 mol电子,则产生的气体在标准状况下体积为_。.高锰酸钾在不同的条件下发生的反应如下:Mn +5e-+8H+ Mn2+4H2OMn +3e-+2H2O MnO2+4OH -Mn +e- Mn (溶液绿色)(1)从上述三个半反应中可以看出高锰酸根离子被还原的产物受溶液的_影响。(2)将 SO2通入高锰酸钾溶液中,发生还原反应的离子反应过程为_ _。(3)将 PbO2投入酸性 MnSO
12、4溶液中搅拌,溶液变为紫红色。下列说法正确的是_。a.氧化性:PbO 2KMnO4b.还原性:PbO 2KMnO4c.该反应可以用盐酸酸化(4)将高锰酸钾逐滴加入硫化钾溶液中发生如下反应,其中 K2SO4和 S的物质的量之比为32,完成下列化学方程式(横线上填系数,括号内填物质):_KMnO 4+_K2S+_( ) _K2MnO4+_K2SO4+_S+_( )。若生成 6.4 g单质硫,反应过程中转移电子的物质的量为_。【解析】.(1)由信息 H2O2 O2中可知,氧元素的化合价由-1 价升高到 0,则 H2O2为还原剂。(2)所含元素化合价降低的物质为氧化剂,则铬元素的化合价降低,即还原反应
13、的过程为H2CrO4 Cr(OH)3。(3)该反应中氧元素失电子,铬元素得到电子,2 mol H2CrO4反应转移电子为 2 mol(6-3)=6 mol,故氧元素得到电子为 6 mol,则该反应的方程式及电子转移的方向和数目为。(4)由 2H2CrO4+3H2O2 2Cr(OH)3+3O2+2H 2O可知,生成 3 mol气体转移 6 mol电子,则转移了 0.3 mol电子,则产生的气体的物质的量为 3 mol=0.15 mol,其在标准状况下体积为 0.15 mol22.4 Lmol-1=3.36 L。.(1)根据三个半反应中可以看出 Mn 被还原的产物受溶液酸碱性的影响。(2)SO2通
14、入高锰酸钾溶液中,SO 2作还原剂,KMnO 4作氧化剂(发生还原反应:Mn Mn2+)。(3)PbO2投入酸性 MnSO4溶液中搅拌,溶液变为紫红色(Mn 2+被氧化生成了 Mn ),说明氧化性 PbO2KMnO4;由于盐酸会被高锰酸钾氧化,故该反应不能用盐酸酸化。(4)根据题意该反应的氧化产物是 K2SO4和 S,根据“K 2SO4和 S的物质的量之比为 32”即反应中 K2SO4和 S的系数之比为 32,然后再根据得失电子守恒和原子守恒将其配平为28KMnO4+5K2S+24KOH 28K2MnO4+3K2SO4+2S+12H 2O。根据上述配平的方程式可得单质硫与转移电子数之间的关系为
15、“2S28e -”,则生成 6.4 g(0.2 mol)单质硫,反应过程中转移电子的物质的量为 2.8 mol。答案:.(1)H 2O2(2)H2CrO4 Cr(OH) 3(3)(4)3.36 L.(1)酸碱性 (2)Mn Mn 2+(3)a(4)28 5 24 KOH 28 3 2 12 H 2O2.8 mol(建议用时:25 分钟)一、选择题1.酒驾严重危害公共安全。若司机酒后驾车,可通过对其呼出的气体进行检验,所利用的化学反应如下:2CrO 3(红色)+3C 2H5OH+3H2SO4 Cr2(SO4)3(绿色)+3CH 3CHO+6H2O。关于该反应,下列叙述不正确的是( )A.每 1
16、mol CrO3发生氧化反应,转移 3 mol e-B.C2H5OH是还原剂C.CrO3在反应中表现氧化性D.C2H5OH在反应中失去电子【解析】选 A。根据已知反应可知,反应中 Cr的化合价由+6 价降低为+3 价,C 2H5OH中 C由-2价升高为 CH3CHO中的-1 价。A 项,每 1 mol CrO3发生还原反应,转移3 mol e-,错误 ;C2H5OH在反应中失电子 ,是还原剂,B、D 正确;C 项,CrO 3在反应中作氧化剂表现氧化性,正确。【加固训练】氰氨基化钙是一种重要的化工原料,其制备的化学方程式为CaCO3+2HCN CaCN2+CO+H 2+CO 2,下列说法正确的是
17、( )A.CO为氧化产物,H 2为还原产物B.CaCN2中含有非极性键C.HCN既是氧化剂又是还原剂D.每消耗 10 g CaCO3生成 2.24 L CO2【解析】选 C。分析 CaCO3+2HCN CaCN2+CO+H 2+CO 2可知:2HCN 中的 C为+2 价,反应后,一半的碳元素化合价升高到+4 价(CaCN 2中的 C),氢元素从+1 价降低到 0价,故 HCN既是氧化剂又是还原剂,CaCN 2是氧化产物,H 2是还原产物,A 错误、C 正确;C 的结构式为NC N2-,不含非极性键,B 错误;未注明是否在标准状况下,无法计算气体体积,D 错误。2.R2 在一定条件下可以把 Mn
18、2+氧化成 Mn ,若反应中 R2 变为 R ,又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 52,则 n为( )A.1 B.2 C.3 D.4【解析】选 B。根据得失电子守恒,2 mol Mn 2+ 2 mol Mn ,共失 25 mol=10 mol e-,则 5 mol R2 得到 10 mol即每 1 mol R2 2 mol R 应得2 mol e-,故可知 R2 中 R的化合价为+7 价,因此 n=2。3.用 Pt极电解含有 Ag+、Cu 2+和 X3+各 0.1 mol的溶液,阴极析出固体物质的质量 m(g)与回路中通过电子的物质的量 n(mol)关系如图所示。则下列氧化性强弱的判断
19、正确的是( )A.Ag+X3+Cu2+H+X2+B.Ag+Cu2+X3+H+X2+C.Cu2+ X3+Ag+X2+H+D.Cu2+Ag+X3+H+X2+【解析】选 A。由图象分析可知,实验开始即析出固体,当有 0.1 mol电子通过时,析出固体质量达最大,证明此时析出的固体是 Ag,此后,继续有电子通过,不再有固体析出,说明 X3+放电生成 X2+,最后又有固体析出,则为铜。因此,氧化能力为 Ag+X3+Cu2+;当电子超过 0.4 mol时,固体质量没变,这说明阴极产生的是氢气,即电解水,说明氧化能力 H+X2+,故氧化能力为 Ag+X3+Cu2+H+X2+。【加固训练】NaClO2可用作造
20、纸的漂白剂,它由 H2O2+2ClO2+2NaOH 2NaClO2+2H2O+O2制得,下列说法正确的是( )A.H2O2是氧化剂,H 2O2中的氧元素被还原B.每生成 1 mol O2转移的电子的物质的量为 4 molC.ClO2中的氯元素被氧化D.ClO2是氧化剂,H 2O2是还原剂【解析】选 D。A 项,根据方程式可知,双氧水中氧元素的化合价从-1 价升高到 0价,失去电子被氧化,双氧水是还原剂,A 错误;B 项,双氧水中氧元素的化合价从-1 价升高到 0价,因此每生成 1 mol O2转移的电子的物质的量为 2 mol,B错误;C 项,ClO 2中的氯元素化合价从+4价降低到+3 价,
21、得电子被还原,C 错误;D 项,根据以上分析可知,ClO 2是氧化剂,H 2O2是还原剂,D 正确。4.某稀溶液中含有 4 mol KNO3和 2.5 mol H2SO4,向其中加入 1.5 mol Fe,充分反应(已知 N 被还原为 NO)。下列说法正确的是( )A.反应后生成 NO的体积为 28 LB.所得溶液中 c(Fe2+)c(Fe 3+)=11C.所得溶液中 c(N )=2.75 molL-1D.所得溶液中的溶质只有 FeSO4【解析】选 B。反应前 n(N )=4 mol,n(H+)=5 mol,n(Fe)=1.5 mol。先发生反应:N+4H+Fe NO+Fe 3+2H2O,Fe
22、和 N 过量,H +全部反应,故消耗的 N 为 1.25 mol,生成的 n(NO)=1.25 mol,n(Fe3+)=1.25 mol,剩余 0.25 mol Fe继续发生反应:2Fe 3+Fe3Fe2+。消耗 Fe3+0.5 mol,剩余的 Fe3+为 1.25 mol-0.5 mol=0.75 mol,该反应生成 0.75 mol Fe2+。选项 A没有指明 NO气体是否处于标准状况,A 错误;最终溶液中 Fe3+与 Fe2+物质的量相同,且共存于同一溶液中,故其浓度之比为11,B 正确;因第一个反应消耗 1.25 mol N ,即剩余4 mol-1.25 mol=2.75 mol N
23、,但题中没有给出溶液的体积,故不能计算溶液中离子的浓度,C 错误;由上述分析可知所得溶液中的溶质有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸钾、硝酸钾等,D 错误。【加固训练】某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中 c(S )+c(N )=2.5 molL-1。取 200 mL该混合酸,则能溶解铜的最大质量为( )A.12.8 g B.19.2 gC.32.0 g D.38.4 g【解析】选 B。反应的离子方程式为 3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H 2O,要使溶解的铜的质量最大,需要 n(H+)n(N )=82,硝酸全部作氧化剂参与反应;假设硫酸的物质的量浓度为 x,则硝酸的物质的量浓度为(2.5-x),则 c(
24、H+)= 2x+2.5-x=2.5+x,c(N )=2.5-x,则(2.5+x)(2.5-x)=82 解得 x=1.5 molL-1,则 n(N )=10.2 mol=0.2 mol,溶解的铜的物质的量为 0.3 mol,质量为0.3 mol64 gmol-1=19.2 g。二、非选择题5.钼酸钠晶体(Na 2MoO42H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂,由钼精矿(主要成分是MoS2,含少量 PbS等)制备钼酸钠晶体的部分流程如图所示:(1)Na2MoO42H2O中钼元素的化合价为_。(2)焙烧时为了使钼精矿充分反应,可采取的措施是_(答出一条即可)。(3)焙烧过程中钼精矿发生的主要反应
25、的化学方程式为 MoS2+O2 MoO3+SO2(未配平),该反应中氧化产物是_ (填化学式);当生成 1 mol SO2时,该反应转移的电子的物质的量为_mol。(4)碱浸时,MoO 3与 Na2CO3溶液反应的离子方程式为_。(5)过滤后的碱浸液结晶前需加入 Ba(OH)2固体以除去 S 。当 BaMoO4开始沉淀时,S的去除率为 97.5%,已知:碱浸液中 c(Mo )=0.40 molL-1,c(S )=0.040 molL-1,Ksp(BaSO4)=1.010-10,则 Ksp(BaMoO4)=_加入 Ba(OH)2固体引起的溶液体积变化可忽略。【解析】(1)根据化合物中正负化合价的
26、代数和等于 0,在 Na2MoO42H2O中,钠元素显+1 价,氧元素显-2 价,设钼元素的化合价是 x,根据在化合物中正负化合价代数和为零,可知钼酸钠(Na2MoO42H2O)中钼元素的化合价:(+1)2+x+(-2)4=0,则 x=+6;(2)焙烧时为了使钼精矿充分反应,由于钼精矿是固体,所以可采取的措施是将矿石粉碎,也可以通过增加空气的进入量或采用逆流原理等提高反应速率;(3)焙烧过程中钼精矿发生的主要反应的化学方程式为 MoS2+O2 MoO3+SO2(未配平),该反应中 MoS2的组成元素 Mo、S 失去电子被氧化,氧化产物是 MoO3、SO 2;焙烧时反应方程式是 2MoS2+7O
27、2 2MoO3+4SO2,当生成 1 mol SO2时,该反应转移的电子的物质的量为 7 mol;(4)碱性条件下,MoO 3和 Na2CO3溶液反应生成二氧化碳和钼酸钠,离子方程式为 MoO3+C Mo +CO2;(5)当 BaMoO4开始沉淀时,S 的去除率为 97.5%,Ksp(BaSO4)=1.010-10,由于 c(S )=0.040 molL-1,则反应后溶液中剩余 S的浓度是 c(S )=0.040 molL-1(1-97.5%)=0.001 molL-1,溶液中 Ba2+的浓度是 c(Ba2+)=Ksp(BaSO4)c(S )=1.010-100.001 molL-1=1.01
28、0-7molL-1;所以 Ksp(BaMoO4)=c(Ba2+)c(Mo )=1.010-7molL-10.40 molL-1=4.010-8。答案:(1)+6 (2)将矿石粉碎(或增加空气的进入量或采用逆流原理等)(3)MoO3、SO 2 7(4)MoO3+C Mo +CO2(5)4.010-86.二氧化氯(ClO 2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产 ClO2方法。用于电解的食盐水除杂提纯。该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO 3)与盐酸反应生成 ClO2。工艺中可以利用的单质有_(填化学式),发生器中
29、生成 ClO2的化学方程式为_。(2)纤维素还原法制 ClO2是一种新方法,其原理是纤维素水解得到的最终产物 D与 NaClO3反应生成 ClO2。完成反应的化学方程式:D+24NaClO 3+12H2SO4ClO 2+CO 2+18H 2O+_。(3)ClO2和 Cl2均能将电镀废水中的 CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为 Cl-。处理含 CN-量相同的电镀废水,所需 Cl2的物质的量是 ClO2的_倍。【解析】(1)在特定条件下电解食盐水,除了生成 NaClO3外还有 H2生成;根据题中信息,NaClO3与盐酸反应生成 ClO2,再根据电子守恒和图示信息可知,ClO 2发生器中还有 Cl2生成,写出方程式 2NaClO3+4HCl 2ClO2+Cl 2+2NaCl+2H 2O。(2)纤维素水解得到的最终产物 D应为葡萄糖(C 6H12O6),生成物可利用原子守恒推知,然后配平即可。(3)处理相同量的 CN-,Cl2和 ClO2转移的电子数应相同。1 mol Cl 2 2Cl-转移2 mol e-,1 mol ClO2 Cl-转移 5 mol e-,则转移相同量的电子时 Cl2与 ClO2的物质的量之比为 52。答案:(1)H 2、Cl 22NaClO3+4HCl 2ClO2+Cl 2+2NaCl+2H 2O(3)2.5
