第2講離子反應與氧化還原反應考情分析·備考定向高頻考點·探究突破學

科

素

養

練新題演練·能力遷移考情分析·備考定向專題知識脈絡

能力目標解讀熱點考題詮釋1.(2020全國Ⅲ,改編)對于下列實驗,能正確描述其反應的離子方程式的是(

)。A解題要領:本題考查了離子方程式的正誤判斷。Na2SO3具有還原性,而Cl2具有氧化性,兩者會發生氧化還原反應,生成Na2SO4和HCl,當參加反應的Cl2較少時,反應生成的HCl會與Na2SO3反應生成NaHSO3,A項正確;CO2通入CaCl2溶液時,CO2與CaCl2不反應,B項錯誤;H2O2溶液中加入FeCl3溶液時,FeCl3作H2O2分解的催化劑,C項錯誤;同濃度同體積的NH4HSO4溶液與NaOH溶液混合時,發生反應:H++OH-═H2O,D項錯誤。2.(2019全國Ⅲ)離子交換法凈化水過程如圖所示。下列說法中錯誤的是(

)。A3.(2019全國Ⅱ,節選)以重晶石(BaSO4)為原料,可按如下工藝生產立德粉(ZnS·BaSO4):(1)在回轉爐中重晶石被過量焦炭還原為可溶性硫化鋇,該過程的化學方程式為

。

回轉爐尾氣中含有有毒氣體,生產上可通過水蒸氣變換反應將其轉化為CO2和一種清潔能源氣體,該反應的化學方程式為

。

(2)在潮濕空氣中長期放置的“還原料”,會逸出臭雞蛋氣味的氣體,且水溶性變差,其原因是“還原料”表面生成了難溶于水的

(填化學式)。

(3)沉淀器中反應的離子方程式為

。解題要領:(1)由于焦炭過量,故C被氧化為CO,反應的化學方程式為4C+BaSO4

BaS+4CO↑;根據生成CO2和一種清潔能源氣體的信息可以寫出CO與H2O反應生成CO2與H2的化學方程式。(2)根據信息并結合框圖可知,還原料的主要成分為BaS,BaS表面與空氣中的H2O和CO2反應生成有臭雞蛋氣味的H2S和難溶于水的BaCO3。(3)根據立德粉的化學式和框圖可知反應的離子方程式為4.NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑,也常用來漂白織物等,其一種生產工藝如下:回答下列問題:(1)NaClO2中Cl的化合價為

。

(2)寫出“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式:

。(3)“電解”所用食鹽水由粗鹽水精制而成,精制時,為除去Mg2+和Ca2+,要加入的試劑分別為

、

。“電解”中陰極反應的主要產物是

。

(4)“尾氣吸收”是吸收“電解”過程排出的少量ClO2。此吸收反應中,氧化劑與還原劑的物質的量之比為

,該反應中氧化產物是

。

(5)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力,其定義是:每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為

g。(計算結果保留兩位小數)

答案:(1)+3價(2)2NaClO3+SO2+H2SO4═2ClO2+2NaHSO4(3)NaOH溶液Na2CO3溶液(4)2∶1

O2(5)1.57解題要領:(1)NaClO2中Na為+1價,O為-2價,則Cl為+3價。(2)NaClO3中Cl為+5價,轉化為ClO2,Cl變為+4價,NaClO3表現氧化性,SO2表現還原性,S由+4價上升到+6價,即SO2轉化為NaHSO4,化學方程式為2NaClO3+SO2+H2SO4═2NaHSO4+2ClO2。(4)用于“尾氣吸收”的溶液中有NaOH、H2O2,與ClO2反應過程中,ClO2為氧化劑,Cl由+4價降低到+3價,還原產物為NaClO2,H2O2為還原劑,O由-1價升高到0價,氧化產物為O2,反應的化學方程式為H2O2+2ClO2+2NaOH═2H2O+O2+2NaClO2。高頻考點·探究突破命題熱點一

離子方程式的書寫有關離子方程式書寫的思維路徑問題探究如何判斷離子反應的先后順序?(1)氧化還原型離子反應。同一氧化劑(或還原劑)可能與多種還原劑(或氧化劑)反應,書寫此類反應的離子方程式應按如下程序:確定氧化劑(或還原劑)強弱順序→判斷反應順序→據題給數據確定離子反應。例1(2020安徽高中名校高三聯考)鋁鞣劑主要成分為Al(OH)2Cl,主要用于鞣制皮革。利用鋁灰(主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等)制備鋁鞣劑的一種工藝如圖所示:請回答下列問題:(1)產生氣體B的化學方程式為

。

(2)氧化時,發生反應的離子方程式為

。

(3)廢渣的主要成分為

(填化學式)。

分析推理:鋁灰主要成分為Al、Al2O3、AlN、FeO等,加水后,AlN發生水解反應生成氫氧化鋁和NH3,為了不引入雜質,酸溶時,應加入鹽酸,加入鹽酸酸溶后,生成氯化鋁溶液和氯化亞鐵溶液,其中鋁與鹽酸反應產生氫氣,加入過氧化氫溶液可氧化亞鐵離子為鐵離子,加入純堿調節溶液pH,使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀,則廢渣為氫氧化鐵,氣體C為CO2,采用噴霧干燥制備鋁鞣劑。(1)酸溶時,加入的酸是鹽酸,鋁與鹽酸反應生成氫氣,B為氫氣,反應的化學方程式為2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑;(2)酸溶后,生成氯化鋁溶液和氯化亞鐵溶液,加入過氧化氫溶液可氧化亞鐵離子為鐵離子,則氧化時,發生反應的離子方程式為2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O;

(3)由以上分析可知,廢渣的主要成分為Fe(OH)3。答案:(1)2Al+6HCl═2AlCl3+3H2↑(2)2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O(3)Fe(OH)3題后反思工藝流程中的離子方程式書寫方法1.細讀題干尋找提純對象,結合工藝流程示意圖分析被提純元素的存在形式及雜質的去除情況。2.確定未知反應的反應物離子和生成物離子,根據題意分析溶液環境,配平離子方程式。對點訓練11.(1)已知ClO2在堿性溶液中生成亞氯酸鹽和氯酸鹽的混合物,其離子方程式為

。

(2)鈰是一種重要的稀土金屬元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一種制備方法:(注:高鈰是指溶液中鈰元素的化合價為+4價)①寫出加入氨水時發生反應的離子方程式:

。

②“氧化”過程若用NaClO代替O2,寫出該反應的離子方程式:

。

(3)金屬Mg與CH3Cl在一定條件下反應可生成CH3MgCl,CH3MgCl是一種重要的有機合成試劑,易與水發生水解反應并有無色無味氣體和沉淀生成。寫出CH3MgCl水解的離子方程式:

。

解析:(2)①加入氨水,Ce3+轉化成Ce(OH)3沉淀。②ClO-把Ce(OH)3氧化為Ce(OH)4,離子方程式為2Ce(OH)3+ClO-+H2O═2Ce(OH)4+2Cl-。(3)CH3MgCl水解生成甲烷氣體、氫氧化鎂沉淀和氯化鎂。2.(2020廣東揭陽高三月考)重金屬元素鉻的毒性較大,含鉻廢水須經處理達標后才能排放。Ⅰ.某工業廢水中主要含有Cr3+,同時還含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性較強。為回收利用,通常采用如下流程處理:注:部分陽離子在常溫下以氫氧化物形式完全沉淀時的溶液的pH見下表。(1)氧化過程中可加入代替H2O2的試劑是

(填字母)。A.Na2O2 B.HNO3C.FeCl3 D.KMnO4(2)還原過程中,每消耗172.8g

轉移4.8mole-,該反應的離子方程式為

。

命題熱點二離子共存以離子共存為中心的解題思維路徑問題探究判斷離子能否大量共存時有哪幾種隱含陷阱?(1)離子顏色。若限定溶液無色,則Cu2+、Fe2+、Fe3+、

等有色離子不能大量存在。(2)溶液酸、堿性。(3)溶液中隱含情況。

例2下列離子組在指定的反應體系中能大量存在的是(

)。答案:C題后反思(1)發生相互促進水解反應的各種離子均不能大量共存。(2)注意與量有關的反應體系中,離子類型的判斷。(3)注意隱含的有氧化性的物質。對點訓練21.一定能在下列溶液中大量共存的離子組是(

)。B解析:A項,溶液可能呈酸性或堿性,銨根離子在堿性條件下不能大量存在,碳酸氫根離子與氫離子或氫氧根離子都能反應而不能大量存在;B項,溶液為堿性,四種離子不反應,能大量共存;C項,鐵離子和碘離子發生氧化還原反應而不能大量共存,Fe3+與SCN-不能大量共存;D項,高錳酸根離子為紫色。D解析:該溶液是強酸性溶液,會與H+發生反應,不能大量共存,故A錯誤;因為加入氯水后,Cl2被還原,則溶液中一定含有還原性離子Fe2+,故強酸性溶液中無高錳酸根離子,溶液不顯紫色,故B錯誤,D正確;

由于加了氯水,不能說明原強酸性溶液中一定含有Cl-,故C錯誤。命題熱點三氧化還原反應的概念與規律應用有關氧化還原反應概念解題的思維路徑問題探究氧化還原反應的規律有哪些?(1)守恒律。化合價升高總數與降低總數相等,實質是反應中失電子總數與得電子總數相等。該規律可應用于氧化還原反應方程式的配平及相關計算等。(2)強弱律。氧化性:氧化劑>氧化產物。還原性:還原劑>還原產物。強弱律的應用:在適宜條件下,用氧化性(或還原性)較強的物質可制備氧化性(或還原性)較弱的物質;用于比較物質的氧化性或還原性的強弱。(3)優先律。當存在多種還原劑(或氧化劑)時,氧化劑(或還原劑)通常先與還原性(或氧化性)最強的還原劑(或氧化劑)反應。如向NaBr和NaI的混合溶液中通入Cl2,因I-的還原性強于Br-,則先發生反應:2I-+Cl2═2Cl-+I2,然后發生反應:2Br-+Cl2═2Cl-+Br2。(4)價態律。有多種價態的元素,處于最高價態時只具有氧化性(如H2SO4中的S元素),處于最低價態時只具有還原性(如H2S中的S元素),處于中間價態時既有氧化性又有還原性(如SO2中的S元素)。價態律可應用于判斷物質的氧化性、還原性。例3根據表中信息判斷,下列選項正確的是(

)。A.第①組反應的其余產物只有O2B.第②組反應中Cl2與FeBr2的物質的量之比為1∶2C.第③組反應中生成1molCl2,轉移電子10molD.氧化性由強到弱的順序為分析推理:(1)①組反應中,根據氫原子守恒,判斷還應生成何種產物?還應有H2O生成。(2)③組反應中,Mn元素化合價降低,而Cl元素的化合價應如何變化?Cl2是由Cl-被氧化得到的嗎?③組中的反應是

氧化了Cl-,Cl的化合價由-1價升高到0價,則生成1

mol

Cl2,轉移電子為2

mol。(3)由②組反應判斷,Fe3+能氧化Br-嗎?由②組反應可知,Fe3+不能氧化Br-,所以氧化性:Br2>Fe3+。答案:B題后反思(1)應在具體的反應中來比較氧化性和還原性強弱,因為即使相同的物質其氧化性和還原性也會因濃度、反應條件的改變而改變。(2)可以通過氧化性(或還原性)強弱來判斷反應發生的可能性,即:氧化性(或還原性)強的物質通過反應能得到氧化性(或還原性)弱的物質,其反應規律類似于我們平時所說的強酸制弱酸。對點訓練31.有下列三個反應:①Cl2+FeI2═FeCl2+I2②2Fe2++Br2═2Fe3++2Br-③Co2O3+6HCl═2CoCl2+Cl2↑+3H2O下列說法正確的是(

)。A.①②③中的氧化產物分別是I2、Fe3+、CoCl2B.氧化性:Co2O3>Cl2>Fe3+C.根據反應①一定可以推理得到Cl2+FeBr2═FeCl2+Br2D.在反應③中當1molCo2O3參加反應時,有1molHCl被氧化B解析:三個反應中元素化合價升高所得到的產物分別是I2、Fe3+、Cl2,它們是氧化產物,A項錯誤;氧化還原反應中,氧化性:氧化劑>氧化產物。在反應①中,氧化性:Cl2>Fe3+>I2。在反應②中,氧化性:Br2>Fe3+。在反應③中,氧化性:Co2O3>Cl2。所以氧化性順序是Co2O3>Cl2>Br2>Fe3+,B項正確;根據氧化性順序:Cl2>Br2>Fe3+。Cl2和FeBr2反應時,氯氣既能氧化Br-又能氧化Fe2+,所以還可能生成Fe3+和Br2,C項錯誤;在反應③中生成1

mol

Cl2時,有6

mol的HCl參加反應,其中2

mol

HCl被氧化,故D項錯誤。2.(2020廣西桂林高三模擬)用飽和硫酸亞鐵、濃硫酸與硝酸鉀反應可以制得純度為98%的NO,其反應為FeSO4+KNO3+H2SO4(濃)→Fe2(SO4)3+NO↑+K2SO4+H2O(未配平)。下列有關說法不正確的是(

)。A.該反應的氧化劑是KNO3B.氧化產物與還原產物的物質的量之比為2∶3C.Fe2(SO4)3、K2SO4、H2O均為電解質D.該反應中生成144gH2O,轉移電子的物質的量為12molB解析:在反應FeSO4+KNO3+H2SO4(濃)→Fe2(SO4)3+NO↑+K2SO4+H2O中,N元素的化合價由反應前KNO3中的+5價變為反應后NO中的+2價,化合價降低,獲得電子,所以該反應的氧化劑是KNO3,A正確;配平的化學方程式為6FeSO4+2KNO3+4H2SO4(濃)═3Fe2(SO4)3+2NO↑+K2SO4+4H2O,在該反應中KNO3為氧化劑,還原產物是NO,FeSO4為還原劑,Fe2(SO4)3是氧化產物,根據反應過程中電子轉移的數目相等,可得n(KNO3)∶n(FeSO4)=1∶3=2∶6,則氧化產物Fe2(SO4)3與還原產物NO的物質的量之比為3∶2,B錯誤;Fe2(SO4)3、K2SO4都是鹽,屬于強電解質,H2O能部分電離,是弱電解質,因此這幾種物質均為電解質,C正確;根據方程式可知,反應每產生72

g

H2O,轉移電子的物質的量為6

mol,則生成144

g

H2O,轉移電子的物質的量為12

mol,D正確。命題熱點三氧化還原反應的配平與計算有關氧化還原反應方程式配平的思維路徑問題探究1.如何配平缺項氧化還原反應方程式?(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:2.氧化還原反應方程式的配平有哪些步驟?第1步:根據氧化還原順序規律確定氧化性最強的為氧化劑,還原性最強的為還原劑;根據化合價規律及題給信息和已知元素化合物性質確定相應的還原產物、氧化產物;根據氧化還原反應的守恒規律確定氧化劑、還原劑、還原產物、氧化產物的相應化學計量數。第2步:根據溶液的酸堿性,通過在方程式的兩端添加H+或OH-的形式使方程式兩端的電荷守恒。第3步:根據原子守恒,通過在方程式兩端添加H2O(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒。(3)若反應過程中轉移0.5mol電子,則生成標準狀況下的N2體積為

。

分析推理:(1)常利用原子守恒配平化學方程式。反應中由碘原子守恒可知x=2,由電荷守恒可計算y=4,由氫原子守恒可知z=2,該反應中氮元素的化合價降低,則

為氧化劑。(2)充分利用所給信息,判斷出生成物。鋁在堿性條件下會轉化成NaAlO2,鋁元素化合價升高,被氧化,氮元素化合價降低,被還原,由電子守恒和原子守恒可知,反應為10Al+6NaNO3+4NaOH═10NaAlO2+3N2↑+2H2O。(3)根據反應過程中,轉移的電子數與某種物質的關系,可進行相關計算。本題轉移的電子數與N2的關系:3N2~30e-。過程中轉移0.5

mol電子,則生成標準狀況下的N2體積為0.5

mol××22.4

L·mol-1=1.12

L。題型建模氧化還原反應計算“三環節”對點訓練41.(1)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應的化學方程式為

。

(2)KClO3可以與草酸(H2C2O4)、硫酸反應生成高效的消毒殺菌劑ClO2,還生成CO2和KHSO4等物質。寫出該反應的化學方程式:

。

答案:(1)PbO2+4HCl(濃)

PbCl2+Cl2↑+2H2O(2)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4═2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O(3)1

2

4

2

1

2(4)1

6

6H+

1

6

3H2O解析:(1)由題意可知,生成的黃綠色氣體應為Cl2,氯元素的化合價升高,則鉛元素的化合價降低,反應的化學方程式為PbO2+4HCl(濃)PbCl2+Cl2↑+2H2O。(2)KClO3有氧化性,H2C2O4有還原性,在酸性條件下KClO3可以與草酸(H2C2O4)生成高效的消毒殺菌劑ClO2,還生成CO2和KHSO4等物質。則根據電子守恒及原子守恒,可得該反應的化學方程式為2KClO3+H2C2O4+2H2SO4═2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O。(3)在該反應中,金屬Na由0價升高到+1價,而H2中的H由0價降低到-1價,其余元素的化合價都未改變,可設NaBH4的化學計量數為1,根據H守恒可知H2的化學計量數為2,根據電子守恒可知,Na的化學計量數為4,根據B守恒可知NaBO2的化學計量數為1,根據Na守恒可知Na2SiO3的化學計量數為2,根據Si守恒可知SiO2的化學計量數為2。(4)根據題意,氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵,反應物中有氫離子參加,則生成物中有水生成,Cl元素的化合價從+5價降低到-1價,得到6個電子,而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價,失去1個電子,根據得失電子守恒,則氯酸根離子的化學計量數為1,Fe2+的化學計量數為6,則鐵離子的化學計量數也是6,氯離子的化學計量數是1,根據電荷守恒,則氫離子的化學計量數是6,水的化學計量數是3。答案:46.8mg學

科

素

養

練素

養

必

備信息型氧化還原方程式、離子方程式的書寫1.書寫方法。2.書寫關鍵——識記常見氧化劑、還原劑及產物預測。(1)常見的氧化劑及產物預測。(2)常見的還原劑及產物預測。

【解題示例】高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強堿性條件下反應可制取K2FeO4,其反應的離子方程式為

。

學科素養強化訓練1.(1)煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,形成酸雨,污染大氣,采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝。在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣,寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式:

。

(2)+6價鉻的化合物毒性較大,常用NaHSO3將廢液中的

還原成Cr3+,該反應的離子方程式為

。

(3)(2018江蘇化學,節選)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收過程中存在HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應。寫出該反應的化學方程式:

。

解析:根據氧化還原反應方程式的配平方法可寫出該反應的化學方程式。2.(2020河北隆化高三期中)四氯化鈦(TiCl4)是制取航空材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3,不溶于水)制備TiCl4等產品的一種工藝流程示意如圖:回答下列問題:(1)“酸浸”時需要將鈦鐵礦粉碎,其目的是

。

(2)浸出液呈強酸性,含有TiO2+、Fe2+及少量Fe3+、Al3+等離子,則生成TiO2+的離子方程式是

。

(3)“反應”時需加入鐵屑至浸出液顯紫色,此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發生:2Fe3++Fe═3Fe2+2TiO2+(無色)+Fe+4H+═2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2OTi3+(紫色)+Fe3++H2O═TiO2+(無色)+Fe2++2H+加入鐵屑的作用是

。

(4)過程③生成的廢氣中含有CO,則TiO2與焦炭、氯氣在高溫下發生反應的化學方程式是

。

解析:(1)將鈦鐵礦粉碎,可以增大固體反應物的接觸面積,增大反應速率;(2)根據已知信息,確定部分反應物FeTiO3和生成物TiO2+、Fe2+,再結合元素守恒、電荷守恒,配平生成TiO2+的離子方程式為FeTiO3+4H+═TiO2++Fe2++2H2O;(4)過程③反應物為TiO2、氯氣、焦炭,生成的廢氣中含有CO,根據得失電子守恒、元素守恒寫出方程式,則TiO2與焦炭、氯氣在高溫下發生反應的化學方程式是TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。新題演練·能力遷移1.(2020廣西桂林高三月考)下列除雜試劑選用正確且除雜過程不涉及氧化還原反應的是(

)。B解析:FeCl3與Fe反應生成FeCl2,化學方程式為2FeCl3+Fe═

3FeCl2,此過程中Fe的化合價發生變化,涉及氧化還原反應,故A不符合題意;MgCl2與NaOH溶液發生復分解反應MgCl2+2NaOH═Mg(OH)2↓+2NaCl,過量的NaOH溶液可用HCl除去HCl+NaOH═NaCl+H2O

,此過程中元素化合價沒有發生變化,未涉及氧化還原反應,故B符合題意;部分氯氣與H2O

發生反應生成氯化氫和次氯酸,反應過程中氯元素化合價變化,

故C不符合題意;NO2與水反應生成硝酸和NO,反應過程中氮元素化合價發生變化,涉及氧化還原反應,故D不符合題意。CD4.(2020廣西南寧高三月考)輕質碳酸鎂[MgCO3·Mg(OH)2·3H2O]在化工生產上有廣泛的用途。以鹵塊(主要成分為MgCl2,含Fe2+、Fe3+等雜質離子)為原料制備它的工藝流程如下:常溫下,Fe3+、Fe2+、Mg2+生成氫氧化物沉淀時的pH如下表所示:[注:Fe(OH)2沉淀呈絮狀,不易從溶液中除去。](1)寫出一條能提高酸浸速率的措施:

。(2)“氧化”過程中,參加反應的氧化劑與還原劑的物質的量之比為

。

(3)加入NaOH溶液調節pH,通常控制pH在9.0左右,其目的是

。

(4)熱解時,反應的離子方程式為

。

(5)操作Ⅰ、Ⅱ均是將固體與液體分離,但在對分離后所得固體的操作上有明顯差異,差異是

。

答案:(1)將鹵塊粉碎(或加熱、攪拌、適當增大鹽酸濃度等)(2)1∶2(3)將溶液中的Fe3+盡可能多地除去,同時避免Mg2