第11講氧化還原反應的應用和配平(原卷版)

第11講氧化還原反應的應用和配平【學習目標】1．了解常見金屬的冶煉方法2．掌握氯氣的實驗室制法3．學會簡單氧化還原反應方程式的配平及相關計算【基礎知識】一、在研究物質性質中的應用（1）過氧化氫的性質預測元素化合價化合價變化趨勢性質氫____________________氧________________________________________（2）實驗方案①證明H2O2具有還原性，需加入_____劑，如_______________。②證明H2O2具有氧化性，需加入_____劑，如_______________。（3）實驗結論①H2O2被氧化為_____，表現__________性。②H2O2可氧化KI生成______，H2O2表現__________性。二、在物質轉化和能量轉化中的應用1．利用氧化還原反應實現物質的轉化（1）金屬冶煉①碳單質還原氧化銅：______________________________。②一氧化碳還原氧化鐵：______________________________。③鎂還原四氯化鈦：______________________________。④氫氣還原三氧化鎢：______________________________。（2）氯氣的實驗室制取①裝置②制備原理：________________________________________③收集方法：__________排空氣法（3）其他應用：金屬材料的防腐蝕、食品的加工與保鮮、環(huán)境污染的防治等。2．獲得能量：（1）可燃物作還原劑，選擇合適氧化劑發(fā)生氧化還原反應獲得熱量；（2）通過氧化還原反應獲得電能，即將氧化還原反應設計為電池對外供電，如燃料電池?！究键c剖析】考點一：金屬的冶煉例1．（2021·九江高一下期末）鉬是一種過渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加劑，這種元素可增強合金的強度、硬度、可焊性及韌性，還可增強其耐高溫及耐腐蝕性能。如圖是化工生產中制備金屬鉬的主要流程圖。（1）寫出在高溫下發(fā)生反應①的化學方程__________________。（2）如果在實驗室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有______________________________。（3）某同學利用下圖所示裝置來制備氫氣，利用氫氣還原三氧化鉬，根據要求回答問題：①請設計一個實驗方案驗證H2的還原性并檢驗其氧化產物，其裝置連接順序是______________________________。②兩次使用D裝置，其中所盛的藥品依次是_____、_____。【思維拓展】金屬的冶煉1．實質：金屬陽離子得電子被還原為金屬單質：Mn++ne－＝M。2．金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關系3．主要方法（1）電解法①電解熔融的氯化鈉：2NaCl2Na+Cl2↑②電解熔融的氯化鎂：MgCl2Mg+Cl2↑③電解熔融的氧化鋁：2Al2O34Al+3O2↑（2）熱還原法①工業(yè)上煉鐵：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2②工業(yè)上煉鎢：WO3+3H2W+3H2O③鋁熱法煉鉻：Cr2O3+2Al2Cr+Al2O3④工業(yè)上煉銅：2CuO+C2Cu+CO2↑⑤工業(yè)上煉鈦：4Na+TiCl44NaCl+Ti（3）熱分解法①工業(yè)上煉汞：2HgO2Hg+O2↑②工業(yè)上煉銀：2Ag2O4Ag+O2↑（4）濕法煉銅：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu考點二：氯氣的實驗室制法例2．某?；瘜W興趣小組為研究氯氣的性質并模擬工業(yè)制備漂白粉，設計了下列裝置進行實驗。已知：裝置A中反應為KClO3+6HCl（濃）＝KCl+3Cl2↑+3H2O。（1）寫出B裝置中反應的化學方程式______________________________。實驗結束后，立即將B中溶液滴幾滴在藍色石蕊試紙上，可觀察到的現象是_______________________。（2）裝置C的實驗目的是驗證氯氣是否具有漂白性，為此C中I、II、III處依次放入的物質正確的是____________。①干燥的有色布條②濕潤的有色布條③濃硫酸④堿石灰（固體氫氧化鈉和氧化鈣組成的混合物）A．①④②B．①③②C．②③①D．②④①（3）待E中物質完全反應后，經過一系列加工處理得到漂白粉樣品，反應化學方程式__________________________________，漂白粉有效成份為____________（填化學式）。（4）F裝置的作用是__________________，盛放的試劑是________。（5）裝置A中反應生成標準狀況下氯氣的體積為13.44L，則需消耗KClO3的物質的量為__________mol?！舅季S拓展】氯氣的實驗室制備實驗1．發(fā)生裝置：（1）反應原理①試劑：濃鹽酸和二氧化錳。②反應的化學方程式：MnO2+4HCl（濃）MnCl2+Cl2↑+2H2O。（2）裝置類型：固體+液體氣體（3）主要儀器：圓底燒瓶、分液漏斗、酒精燈、集氣瓶、鐵架臺、石棉網、燒杯。2．凈化裝置：先用飽和食鹽水除去HCl，再用濃硫酸除去水蒸氣。除去Cl2中的HCl可用圖（a）所示的試劑和裝置。除去Cl2中的H2O可用圖（b）、圖（c）和圖（d）所示的試劑和裝置。3．收集裝置：（1）Cl2密度大于空氣，可用向上排空氣法收集，如圖（e）。（2）Cl2能溶于水，1體積水溶解2體積Cl2，用排飽和食鹽水法收集，如圖（f）。排飽和食鹽水法收集的Cl2較純，但不干燥。向上排空氣法可收集到干燥的Cl2，但不純。4．吸收裝置：因氯氣有毒，在制備和使用氯氣時，為了防止對環(huán)境污染，需要尾氣處理。在實驗室中通常用NaOH溶液吸收多余的氯氣?！咎貏e提醒】實驗室制取氯氣的其他方法實驗室制備Cl2時，可用KMnO4或KClO3等強氧化劑代替MnO2，利用“固體+液體→氣體（不需要加熱）”裝置制備：16HCl（濃）+2KMnO42KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，6HCl（濃）+KClO3KCl+3Cl2↑+3H2O?？键c三：簡單氧化還原反應的配平例3．配平下面的氧化還原反應方程式：（1）Mn2++O2+OH－→MnO（OH）2↓（2）MnO（OH）2+I－+H+→Mn2++I2+H2O【思維拓展】氧化還原反應方程式的配平1．配平原則：2．配平步驟：3．配平氧化還原反應的基本技能：（1）全變從左邊配：氧化劑、還原劑中某元素化合價全變的，一般從左邊反應物著手配平。（2）自變從右邊配：自身氧化還原反應（包括分解、歧化）一般從右邊著手配平。（3）缺項配平法：先將得失電子數配平，再觀察兩邊電荷。若反應物這邊缺正電荷，一般加H+，生成物一邊加水；若反應物這邊缺負電荷，一般加OH－，生成物一邊加水，然后進行兩邊電荷數配平。（4）當方程式中有多個缺項時，應根據化合價的變化找準氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物。4．缺項的氧化還原反應方程式的配平方法及原則：缺項方程式是指某些反應物或生成物的分子式沒有寫出來，一般為水、酸或堿。（1）方法：先用“化合價升降法”配平含有變價元素的物質的化學計量數，然后由原子守恒確定未知物，再根據原子守恒進行配平。（2）補項原則①酸性條件下：缺H（氫）或多O（氧）補H+，少O（氧）補H2O（水）②堿性條件下：缺H（氫）或多O（氧）補H2O（水），少O（氧）補OH－考點四：氧化還原反應的計算例4．回收得到的SeO2的含量，可以通過下面的方法測定：①SeO2+KI+HNO3→Se+I2+KNO3+H2O（未配平）②I2+Na2S2O3→Na2S4O6+NaI（未配平）實驗中，準確稱量SeO2樣品0.1500g，消耗0.2000mol·L－1的Na2S2O3溶液25.00mL，所測定的樣品中SeO2的質量分數為________________?！舅季S拓展】電子守恒解題模型及應用1．解題模型（1）找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物、氧化產物（2）找準一個原子或離子的得失電子數（注意化學式中該粒子的個數）（3）根據題中物質的物質的量和得失電子守恒列出等式。2．注意事項（1）化合價沒有發(fā)生變化的元素不列入計算關系式中（2）根據電子守恒所求的化合價為元素的平均化合價3．應用（1）計算“兩劑”、“兩產物”間的物質的量之比（2）計算轉移電子與各物質間的量的關系（3）計算產物的化合價或化學式（4）配平化學方程式或離子方程式【過關檢測】一、選擇題1．目前，汽車尾氣系統(tǒng)中均安裝催化轉化器。在催化轉化器中發(fā)生反應2NO+2CO2CO2+N2該反應中還原劑是（）。A．NOB．N2C．CO2D．CO2．食品脫氧劑應無毒、無味、及環(huán)境友好。下列可用作食品包裝袋中作脫氧劑的是（）。A．硅膠B．鐵粉C．CaOD．KMnO43．（2021·呼和浩特高一質量檢測）我國古代文獻中有許多化學知識的記載，如《夢溪筆談》中的“信州鉛山縣有苦泉，……，挹其水熬之，則成膽礬，熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅”等，上述描述中沒有涉及的化學反應類型是（）。A．復分解反應B．化合反應C．離子反應D．氧化還原反應4．（2021·云南楚雄高一檢測）下列關于金屬的冶煉方法敘述不正確的是（）。選項金屬存在形式冶煉方法A金游離態(tài)金子比沙子密度大，利用水洗法直接分離B銀化合態(tài)銀的金屬性弱，用加熱Ag2O的方法冶煉C鐵化合態(tài)鋁的金屬性比鐵強，可用鋁熱法煉鐵D鈉化合態(tài)鈉的金屬性強，一般還原劑很難將其還原出來，所以用電解飽和NaCl溶液方法冶煉5．（2022·南京高一期中檢測）下列關于Cl2的制備、凈化、收集及尾氣處理的裝置和原理能達到實驗目的的是（）。A．用裝置甲制備Cl2B．用裝置乙除去Cl2中的HClC．用裝置丙收集Cl2D．用裝置丁吸收尾氣6．新型陶瓷AlN可通過反應：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO合成。下列正確的是（）。A．上述反應中，N2是還原劑，Al2O3是氧化劑B．AlN中氮元素的化合價為+3C．上述反應中，每生成1molAlN需轉移3mol電子D．AlN的摩爾質量為41g7．海洋錳結核中含有大量錳、鐵、銅、鈷等金屬元素，被公認為是一種重要的陸地礦產替代資源。已知鋁、錳、鋅、鐵、鈷（Co）、銅的金屬活動性依次減弱。下列冶煉方法或反應不能達到制取對應金屬單質目的的是（）。A．3MnO2+4Al3Mn+2Al2O3B．3CO+Fe2O32Fe+3CO2C．Cu2S+O22Cu+SO2D．2Co2O34Co+3O2↑8．（2021·汕頭高一期末檢測）金屬銅的提煉多從黃銅礦開始。黃銅礦在焙燒過程中主要反應之一的化學方程式為：2CuFeS2+O2＝Cu2S+2FeS+SO2，下列說法不正確的是（）。A．O2只做氧化劑B．CuFeS2既是氧化劑又是還原劑C．SO2既是氧化產物又是還原產物D．若有1molO2參加反應，則反應中共有4mol電子轉移9．（2020~2021學年湖南長沙高一上期中）在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗．下列收集Cl2的正確裝置是（）。A．B．C．D．10．（2021·佳木斯高一檢測）Na2O2是一種既有氧化性、又有還原性的物質，當Na2O2與某物質Q發(fā)生反應并且有氧氣生成時，下列有關說法正確的是（）。A．Q一定是氧化劑B．當有1molO2生成時轉移電子4molC．O2一定是氧化產物D．Na2O2不可能發(fā)生還原反應11．（2021~2022學年浙江省9+1高中聯(lián)盟高一上期中）用如圖裝置探究氯氣的性質，圖中三支試管口均放置沾有NaOH溶液的棉花。下列說法不正確的是（）。A．試管口放置含有NaOH溶液的棉花，主要是防止氯氣逸出污染空氣B．①中淀粉KI試紙變藍，③中的溶液變?yōu)樽攸S色，均可說明氯氣有氧化性C．②中產生白色沉淀，不能說明氯氣與水反應有Cl－生成D．④中紫色石蕊溶液先變紅后褪色，說明氯氣具有漂白性12．已知離子方程式：As2S3+H2O+NO3－→AsO43－+SO42－+NO↑+（未配平），下列說法錯誤的是（）。A．配平后H2O的化學計量數為4B．反應后溶液呈酸性C．配平后氧化劑與還原劑的物質的量之比為3∶28D．氧化產物為AsO43－和SO42－13．（2021~2022學年上學期紹興高一期中）用草酸的稀溶液或草酸鈉的酸性溶液可以洗滌粘在皮膚上的高錳酸鉀，其離子方程式為（未配平）MnO4－+C2O42－+H+→CO2↑+Mn2++□。關于此反應的敘述中正確的是（）。A．該反應右邊方框內的產物是OH－B．配平該反應后，H+的化學計量數是8C．該反應中氧化產物是CO2D．配平該反應后，該反應電子轉移總數是5e－14．一定條件下，當溶液中XO4－與H2O2分子個數比恰好為2∶5時，溶液中XO4－離子被還原為較低價態(tài)，則X元素的化合價變?yōu)椋ǎ?。A．+2B．+3C．+4D．+515．（衢州市2022年1月高一年級教學質量檢測）將1.660g草酸鉀固體（K2C2O4，M＝166g/mol）溶于水配成溶液，用25.00mL0.2000mol·L－1KMnO4溶液恰好將其完全氧化。則KMnO4的還原產物是（）。A．MnO42－B．MnO2C．MnO（OH）D．Mn2+二、非選擇題16．（2021·湖南婁底高一檢測）氧化還原反應原理在生產生活和科學研究中應用廣泛。（1）下列表述中沒有氧化還原反應發(fā)生的是________。A．滴水成冰B．蠟炬成灰C．百煉成鋼（2）NH3和Cl2反應的方程式為：NH3+Cl2→N2+HCl①該反應中被氧化的元素是____（填元素名稱），氧化劑是____（填化學式）。②配平該方程式：NH3+Cl2→N2+HCl（3）“地康法”制氯氣的反應原理圖示如下：①反應I的化學方程式為____________________。②若要制得標準狀況下氯氣11.2L，則整個反應中轉移電子的物質的量為____。17．（2021·珠海高一檢測）鎢是我國豐產元素，是熔點最高的金屬，廣泛用于拉制燈泡的燈絲，在自然界主要以鎢（+6價）酸鹽的形式存在。有開采價值的鎢礦石之一黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽，化學式常寫成FeWO4和MnWO4，鎢酸（H2WO4）酸性很弱，難溶于水。碳和金屬鎢在高溫下會反應生成碳化鎢。黑鎢礦傳統(tǒng)冶煉工藝的第一階段是堿熔法：（1）黑鎢礦浸入NaOH熔融液過程需通入大量空氣，目的是為了使鐵和錳轉化為氧化物，其中一種紅棕色的氧化物化學式為_____________；（2）已知A的主要成分為Na2WO4，請寫出Na2WO4與濃鹽酸反應的離子方程式________________________；（3）上述流程中B、C都是鎢的化合物，則步驟（3）中B→C轉化屬于______（填四種基本反應類型之一）。（4）鎢冶煉工藝的第二階段則是用碳、氫氣等還原劑把氧化鎢（WO3）還原為金屬鎢。對鎢的純度要求不高時，可用碳作還原劑。寫出用碳還原氧化鎢制取金屬鎢的化學方程式：________________________。18．儲氫碳納米管的研究成功體現了科技的進步，但用電弧法合成的碳納米管常伴有大量的雜質-碳納米顆粒。這種碳納米顆?？捎醚趸瘹饣ㄌ峒儯浞磻綖镃+K2Cr2O7+H2SO4→CO2↑+K2SO4+Cr2（SO4）3+H2O（未配平）（1）配平上述方程式：__C+__K2Cr2O7+__H2SO4__CO2↑+__K2SO4+__Cr2（SO4）3+__H2O（2）上述反應中氧化劑是_______（填化學式），氧化產物是________（填化學式）。（3）H2SO4在上反應中表現出來的性質是__________（填序號）。A．氧化性B．氧化性和酸性C．酸性D．還原性和酸性19．為了講授“氯氣的性質和用途”，一老師以二氧化錳和濃鹽酸為主要原料制取氯氣，并設計了如圖所示裝置（其中A是連有注射器針頭的橡皮管，針頭已插入并穿過橡皮塞）進行教學。試回答下列問題：（1）乙和丙中的現象分別是____________________、____________________；由上述現象可得出結論：________________