第一單元 氧化還原反應一、單項選擇題1下列玻璃儀器的洗滌方法不涉及氧化還原反應的是()A附有銀鏡的試管用稀硝酸清洗B附有油脂的燒杯用熱純堿溶液清洗C附有MnO2的燒瓶用熱的濃鹽酸清洗D附有硫的燃燒匙用熱的燒堿溶液清洗解析：選B。銀與稀硝酸反應生成硝酸銀、一氧化氮和水，屬于氧化還原反應，故A錯誤；附有油脂的燒杯用熱純堿溶液清洗，屬于油脂水解，是非氧化還原反應，故B正確；MnO2 與熱的濃鹽酸反應生成氯化錳、氯氣和水，屬于氧化還原反應，故C錯誤；硫與熱的燒堿溶液反應生成硫化鈉、亞硫酸鈉和水，屬于氧化還原反應，故D錯誤。2下列說法中正確的是()A強氧化劑和弱還原劑易發(fā)生氧化還原反應B實驗室制氯氣的反應中，氯離子通過還原反應生成氯氣C由Cu(OH)2生成Cu2O時，銅元素被還原DI、Br、Cl的還原性依次減弱，氧化性依次增強解析：選C。A項，強氧化劑和弱還原劑不易發(fā)生氧化還原反應，A錯；B項，氯離子通過氧化反應生成氯氣，B錯；D項，I、Br、Cl的還原性依次減弱，但無氧化性，D錯。3固體硝酸鹽加熱易分解且產物較復雜。某學習小組以Mg(NO3)2為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產物，提出如下4種猜想，其中不成立的是()AMg(NO2)2、O2BMgO、NO2、O2CMg3N2、O2DMgO、NO2、N2解析：選D。A、B、C三項中均有元素化合價的升降，符合氧化還原反應發(fā)生的條件；D項中由于產物中元素化合價只有降低，沒有升高，不滿足氧化還原反應的特征。4等物質的量的下列化合物與足量濃鹽酸反應，得到氯氣物質的量最多的是()已知：MnOHClMn2Cl2H2O(未配平)ClOHClCl2H2O(未配平)ClOHClCl2H2O(未配平)AKClO3BKMnO4CMnO2 DCa(ClO)2解析：選A。根據(jù)得失電子守恒可知，選項中物質的量相等的四種物質得電子，而濃鹽酸中Cl失電子，等物質的量的物質得到的電子越多，生成的氯氣越多，A、B選項中，1 mol物質均得到5 mol電子，但是氯酸鉀中的氯元素也轉化成了氯氣，所以A正確。5已知下述三個實驗中的物質均能發(fā)生化學反應。將鐵釘放入硫酸銅溶液中向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴濃硝酸將鐵釘放入氯化鐵溶液中下列判斷正確的是()A實驗和中的鐵釘只做還原劑B上述實驗證明氧化性：Fe3Fe2Cu2C實驗中Fe2既顯氧化性又顯還原性D實驗中反應的離子方程式為FeFe3=2Fe2解析：選A。實驗中鐵釘置換出銅，鐵釘做還原劑，實驗中鐵釘被Fe3氧化，鐵釘做還原劑，A正確。由實驗可知氧化性：Cu2Fe2，B錯誤。實驗中Fe2被硝酸氧化為Fe3，F(xiàn)e2是還原劑，C錯誤。實驗中的離子方程式的電荷不守恒，正確的離子方程式為Fe2Fe3=3Fe2，D錯誤。6(2020·永豐高三調研)新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe2Ox)(3<x<4；M表示Mn、Co、Zn或Ni的二價離子)，常溫下，它能使工業(yè)廢氣中的SO2、NO2等氧化物轉化為單質，轉化流程如圖所示。有關該轉化過程的下列敘述正確的是()AMFe2O4表現(xiàn)了還原性BMFe2Ox表現(xiàn)了還原性CSO2和NO2表現(xiàn)了還原性DSO2和NO2發(fā)生了分解反應解析：選B。A項，由信息可知，MFe2O4與氫氣的反應中，F(xiàn)e元素的化合價降低，則為氧化劑，具有氧化性；B項，在常溫下MFe2Ox能使工業(yè)廢氣中的SO2、NO2等氧化物轉化為單質，則SO2、NO2等氧化物為氧化劑，MFe2Ox為還原劑，體現(xiàn)其還原性；C項，由B項可知，SO2和NO2表現(xiàn)了氧化性；D項，SO2和NO2發(fā)生了還原反應。7(2020·上海十三校高三第二次聯(lián)考)足量銅溶于一定量濃硝酸，產生NO2、N2O4、NO的混合氣體，這些氣體若與1.12 L O2(標準狀況)混合后通入水中，氣體被水完全吸收。若向原所得溶液中加入5 mol·L1 H2SO4溶液100 mL，則繼續(xù)溶解的Cu的質量為()A6.4 gB9.6 gC19.2 gD24 g解析：選C。設原來溶解的Cu的物質的量為x，Cu失去的電子被N元素得到生成氮的氧化物，這些氮的氧化物再與O2、H2O反應生成HNO3，可看成Cu失電子，O2得電子。則根據(jù)得失電子守恒可知，2x×4，解得x0.1 mol，根據(jù)原子守恒得n(Cu2)nCu(NO3)20.1 mol，則溶液中NO的物質的量為0.2 mol；3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O 1 mol0.2 molH過量，所以繼續(xù)溶解的Cu的質量為×3×64 g·mol119.2 g。二、不定項選擇題8下列氧化還原反應中，實際參加反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比正確的是()AKClO36HCl(濃)=KCl3Cl23H2O；16B3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；23CSiO23CSiC2CO；12D3NO2H2O=2HNO3NO；21解析：選BC。本題主要考查氧化還原反應的實質。結合氧化還原反應中得失電子守恒原理可知，A項反應中比例為15；D項反應中比例為12。9(2020·常州高三模擬)NaNO2是一種食品添加劑，它能致癌。酸性KMnO4溶液與NaNO2反應的化學方程式為MnONOMn2NOH2O(未配平)。下列敘述中正確的是()A該反應中NO被還原B反應過程中溶液的pH減小C生成1 mol NaNO3需消耗0.4 mol KMnO4D.中的粒子是OH解析：選C。NO中N元素的化合價升高，NO被氧化，A項錯誤。根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒可知反應的離子方程式為2MnO5NO6H=2Mn25NO3H2O，據(jù)此可知B、D項錯誤，C項正確。10高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種既能殺菌、消毒，又能絮凝凈水的水處理劑。工業(yè)制備高鐵酸鉀的離子反應方程式為 Fe(OH)3ClOOHFeOClH2O(未配平)。下列有關說法不正確的是()A由上述反應可知，F(xiàn)e(OH)3的氧化性強于FeOB高鐵酸鉀中鐵元素的化合價為6價C上述反應中氧化劑和還原劑的物質的量之比為23D用K2FeO4處理水時，不僅能消毒殺菌，而且生成的Fe3水解形成Fe(OH)3膠體能吸附水中的懸浮雜質解析：選AC。反應中Fe(OH)3做還原劑，ClO做氧化劑，配平后的離子方程式為2 (OH)33O4OH=2O3l5H2O，B正確，C錯誤；FeO做氧化劑時其還原產物為Fe3，F(xiàn)e3水解產生的Fe(OH)3 膠體具有吸附性，可做凈水劑，D正確。三、非選擇題11(1)在淀粉­碘化鉀溶液中，滴加少量次氯酸鈉堿性溶液，立即會看到溶液變藍色，這是因為_，離子方程式為_。在碘和淀粉形成的藍色溶液中，滴加亞硫酸鈉堿性溶液，發(fā)現(xiàn)藍色逐漸消失，這是因為_，離子方程式是_。對比和實驗所得的結果，將I2、ClO、SO按氧化性由強到弱的順序排列為_。(2)設計實驗證明以下事實并寫出反應的化學方程式。濃硫酸的氧化性比稀硫酸強。氯化鐵溶液中Fe3的氧化性比硫酸銅溶液中的Cu2強。鐵的還原性比銅強。解析：(2)可根據(jù)Cu和濃H2SO4加熱反應，而Cu和稀H2SO4加熱也不反應來證明。可利用氧化還原反應來證明。答案：(1)NaClO將KI氧化生成了I2ClO2IH2O=I2Cl2OHI2將Na2SO3氧化成了Na2SO4，自身被還原為ISOI22OH=SO2IH2OClOI2SO(2)Cu與濃H2SO4在加熱時反應而與稀H2SO4在加熱時不反應。Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O。Cu能與FeCl3溶液反應。2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2。Fe能與CuSO4溶液反應置換出Cu。FeCuSO4=FeSO4Cu。(答案合理即可)12(2020·承德期末)黃鐵礦(主要成分為FeS2)的有效利用對環(huán)境具有重要意義。(1)在酸性條件下催化氧化黃鐵礦的物質轉化關系如圖1所示。圖1轉化過程的總反應中，F(xiàn)eS2做_(填“催化劑”“氧化劑”或“還原劑”，下同)。該轉化過程中NO的作用是_。寫出圖1中Fe3與FeS2反應的離子方程式：_。(2)Fe2被氧化為Fe3的過程中，控制起始時Fe2的濃度、溶液體積和通入O2的速率不變，改變其他條件時，F(xiàn)e2被氧化的轉化率隨時間的變化如圖2所示。加入NaNO2發(fā)生反應：2H3NO=NO2NOH2O。該反應中若有6 mol NaNO2完全反應，轉移電子的物質的量為_mol。加入NaNO2、KI發(fā)生反應：4H2NO2I=2NOI22H2O。解釋圖2中該條件下能進一步提高單位時間內Fe2轉化率的原因：_。解析：(1)轉化過程中FeS2中S元素被氧化為SO，F(xiàn)eS2是還原劑；反應前后NO沒有變化，所以NO是催化劑。反應的離子方程式是14Fe3FeS28H2O=15Fe22SO16H。(2)根據(jù)離子方程式可知，反應中若有6 mol NaNO2完全反應，轉移電子的物質的量為4 mol。NO是該反應的催化劑，加入NaNO2、KI發(fā)生反應：4H2NO2I=2NOI22H2O，生成的NO更多，加快了反應速率。答案：(1)還原劑催化劑14Fe3FeS28H2O=15Fe22SO16H(2)4生成的催化劑NO更多，加快了反應速率13聯(lián)氨(又稱肼，N2H4，無色液體)是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料?；卮鹣铝袉栴}：(1)聯(lián)氨分子的電子式為_，其中氮元素的化合價為_。(2)實驗室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯(lián)氨，反應的化學方程式為_。(3)聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是_。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2_kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點是_。解析：(1)N2H4中原子間以共價鍵結合，其電子式為。N2H4中H為1價，由化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0，可確定N為2價。(2)反應中NaClO和NH3分別做氧化劑和還原劑，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可寫出相應的化學方程式。(3)由于聯(lián)氨具有還原性，能將AgBr中的Ag還原為Ag，可看到固體逐漸變黑，N2H4被氧化為N2，可看到溶液中有氣泡產生。1 mol 聯(lián)氨在反應中失去4 mol電子，而1 mol O2能得到4 mol 電子，且聯(lián)氨與O2的相對分子質量相等，故反應的聯(lián)氨與O2的物質的量和質量均相等，故1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2的質量為1 kg。使用聯(lián)氨處理水中溶解的O2，消耗聯(lián)氨的量少，且氧化產物為N2，對環(huán)境無污染，而用Na2SO3處理水中溶解的O2時，Na2SO3被氧化為Na2SO4，產生新雜質。答案：(1) (2)2NH3NaClO=N2H4NaClH2O(3)固體逐漸變黑，并有氣泡產生1N2H4的用量少，不產生其他雜質(產物為N2和H2O，而Na2SO3產生Na2SO4)14(2017·高考北京卷)SCR和NSR技術可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NOx排放。(1)SCR(選擇性催化還原)工作原理尿素CO(NH2)2水溶液熱分解為NH3和CO2，該反應的化學方程式：_。反應器中NH3還原NO2的化學方程式：_。當燃油中含硫量較高時，尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4，使催化劑中毒。用化學方程式表示(NH4)2SO4的形成：_。尿素溶液濃度影響NO2的轉化，測定溶液中尿素(M60 g·mol1)含量的方法如下：取a g尿素溶液，將所含氮完全轉化為NH3，所得NH3用過量的V1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，則尿素溶液中溶質的質量分數(shù)是_。(2)NSR(NOx儲存還原)工作原理NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖a所示。通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現(xiàn)NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是_。用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程，該過程分兩步進行，圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是_。還原過程中，有時會產生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產生與NO有關。在有氧條件下，15NO 與NH3以一定比例反應時，得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應的化學方程式補充完整：_15NNOH2O解析：(1)根據(jù)題意，反應物為H2O和CO(NH2)2，生成物為NH3和CO2，反應條件為加熱，結合元素守恒可寫出該反應的化學方程式。根據(jù)題意，反應物為NH3和NO2，生成物為N2和H2O，反應需在催化劑作用下進行。根據(jù)題意，NH3、SO2、O2和H2O反應生成(NH4)2SO4。根據(jù)題意，加入硫酸的總物質的量為c1V1×103 mol，NaOH消耗硫酸的物質的量為 mol，因此與NH3反應的硫酸的物質的量為(c1V1)×103 mol，根據(jù)關系式：CO(NH2)22NH3H2SO4，得nCO(NH2)2(c1V1)×103 mol，mCO(NH2)2(c1V1)×103 mol×60 g·mol10.06(c1V1) g，因此尿素溶液中溶質的質量分數(shù)為。(2)由題圖a可以看出NOx在BaO中儲存，在Ba(NO3)2中還原，因此儲存NOx的物質為BaO。由題圖b可知，Ba(NO3)2在第一步反應中被H2還原為NH3，根據(jù)得失電子守恒，1 mol Ba(NO3)2轉化成NH3得到2 mol×816 mol電子，1 mol氫氣失去2 mol 電子，因此消耗的氫氣與硝酸鋇的物質的量之比為81。根據(jù)題意，有氧氣參與反應，同時根據(jù)生成物為15NNO和H2O，可推測出參加反應的15NO與NH3的物質的量之比為11，結合得失電子守恒、原子守恒配平化學方程式。答案：(1)CO(NH2)2H2OCO22NH38NH36NO27N212H2O2SO2O24NH32H2O=2(NH4)2SO4(2)BaO81415NO4NH33O246