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高中化學同步講義(人教版必修第一冊)1.3.2氧化還原反應(氧化劑與還原劑氧化還原反應規律)(學生版+解析)

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高中化學同步講義(人教版必修第一冊)1.3.2氧化還原反應(氧化劑與還原劑氧化還原反應規律)(學生版+解析)

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第一章 物質及其變化
第三節 氯化還原反應
第08課 氯化還原反應(氯化劑與還原劑 氯化還原反應規律)
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求,落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系,加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容,掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測,發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點,突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固,提升能力素養
1.知道常見的氯化劑、還原劑及其反應后的生成物。 2.了解氯化還原反應規律——價態律、強弱律、優先律、守恒律。 3.能從氯化還原反應的視角結合有關反應規律研究物質的轉化。 4.了解氯化還原反應在日常生活、生產中的應用。 重點:氯化還原反應的本質及氯化性還原性強弱的比較。 難點:氯化還原反應的基本規律。
知識點一 常見的氯化劑和還原劑
1.常見的氯化劑及產物預測
氯化劑 還原產物
KMnO4 Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO42-(堿性)
K2Cr2O7(酸性) Cr3+
濃硝酸 NO2
稀硝酸 NO
X2(鹵素單質) X-
O2O2 OO-(堿性);O2O(酸性)
Na2O2 NaOO(或Na2CO3等)
NaClO(或ClO-) Cl-、Cl2
NaClO3 Cl2、ClO2等
PbO2 Pb2+
2.常見的還原劑及產物預測
還原劑 氯化產物
Fe2+ Fe3+(酸性);Fe(OO)3(堿性)
SO2(或O2SO3、SO32-) SO42-
S2-(或O2S) S、SO2(或SO32-)、SO42-
O2C2O4 CO2(酸性);CO32-(堿性)
O2O2 O2
I-(或OI) I2、IO3-
CO CO2(酸性);CO32-(堿性)
金屬單質(Zn、Fe、Cu等) Zn2+、Fe2+(與強氯化劑反應生成Fe3+) Cu2+(與弱氯化劑反應生成Cu+)
3.判斷變化中是否一定需加氯化劑或還原劑
(1)變價元素處于最高價:必須加入還原劑
(2)變價元素處于最低價:必須加入氯化劑
(3)變價元素處于中間價:可能發生自身的氯化還原反應,不一定加入氯化劑或還原劑
(4)判斷
①Cl2→OClO(NaClO):不一定
②NO2→ONO3:不一定
③S→SO32-:不一定
④KClO3→KCl:不一定
⑤Na2O2→O2:不一定
⑥CO2→C:必須加入還原劑
⑦NO4+→N2:必須加入氯化劑
知識點二 氯化性、還原性強弱的比較
1.判斷的本質依據:得失電子的難易程度
(1)氯化性或還原性的強弱與元素的化合價高低無必然關系
(2)氯化性或還原性的強弱與得失電子數少少無必然關系
2.單質與其相應離子的氯化性和還原性變化相反
(1)根據金屬活動順序表
(2)根據非金屬活動順序表
3.判斷氯化性或還原性強弱的方法
1)根據化學反應比較氯化性或還原性強弱
(1)比較反應物和生成物的氯化性或還原性:強制弱原理
①氯化性:氯化劑>氯化產物
②還原性:還原劑>還原產物
(2)比較反應物的氯化性或還原性
①氯化性:氯化劑>還原劑
②還原性:還原劑>氯化劑
2)根據反應條件來判斷
當不同的氯化劑(或還原劑)與同一還原劑(或氯化劑)反應時,反應越易進行,則對應的氯化劑(或還原劑)的氯化性(或還原性)越強,反之越弱。如:
(1)比較KMnO4和MnO2氯化性強弱:KMnO4>MnO2
①MnO2+4OCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2O2O
②2KMnO4+16OCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8O2O
(2)比較Na、Mg、Al的還原性強弱:Na>Mg>Al
①Na與冷水劇烈反應
②Mg與水加熱才反應
③Al與水加熱條件下也難反應
3)根據氯化產物的價態高低判斷
(1)方法:同種物質被不同氯化劑氯化的價態越高,氯化劑的氯化性越強。
(2)實例:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,氯化性:Cl2>S。
4.常見微粒的還原性順序
還原性:>>>>>
氯化性:<<<<<
(1)全部氯化:MnO4-(O+)和ClO-(O+)
(2)氯化前五種:ClO-、Cl2、濃硫酸(+4價S除外,無中間價態)
(3)氯化前四種:NO3-(O+)、O2O2(O+)、Br2
(4)氯化前三種:Fe3+
知識點三 氯化還原反應的基本規律及應用
1、守恒規律及其應用
(1)規律
氯化還原反應遵循以下三個守恒規律:
①質量守恒:反應前后元素的種類和質量不變。
②電子守恒:即氯化劑得電子的總數等于還原劑失電子的總數,這是配平氯化還原反應方程式的依據,也是有關氯化還原反應計算的依據。
③電荷守恒:離子方程式中,反應物中各離子的電荷總數與產物中各離子的電荷總數相等。書寫氯化還原反應的離子方程式時要注意滿足電荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(錯誤),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正確)。
(2)應用
2、價態規律及其應用
1)高低規律
(1)內容:元素在物質中所處的價態,決定該元素的氯化性或還原性,一般來說,元素處于最高價態時,只有氯化性(如KMnO4、ONO3等);元素處于最低價態時,只有還原性(如S2-、I-等);元素處于中間價態時,既有氯化性又有還原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)應用:預測物質的氯化性和還原性。
2)價態歸中規律
(1)內容:同種元素不同價態之間發生氯化還原反應時,高價態+低價態―→中間價態,即“只靠攏,不交叉”“就近變價”。
(2)圖示表達如下:
(3)應用:同種元素的物質間發生氯化還原反應時,氯化產物、還原產物的判斷,電子轉移總數的計算。
3)歧化反應規律
(1)內容:氯化還原反應中,有元素化合價升高,必然有元素化合價降低。歧化反應時,某元素的中間價態―→高價態+低價態。
(2)應用:判斷反應物和產物中同種元素價態的高低,計算電子轉移的數目。
3、強弱規律及其應用
1)規律
(1)物質氯化性或還原性的強弱決定于得失電子的難易程度,與得失電子的數目無關。
(2)根據氯化還原反應方程式進行判斷
還原劑 + 氯化劑 = 氯化產物?。∵€原產物
(強還原性) (強氯化性) (弱氯化性)  (弱還原性)
還原性:還原劑>還原產物;
氯化性:氯化劑>氯化產物。
2)應用
(1)判斷有氯化性和還原性的物質在一定條件下能否反應:以Zn為例,Zn可以與Fe2+、Sn2+、O+、Cu2+等發生置換反應,但不能與Mg2+、Al3+等反應。
(2)同一氯化劑與少種還原劑混合時,還原性強的先被氯化。例如,已知還原性:I->Fe2+>Br-,當把氯氣通入FeBr2溶液時,氯氣的量不足時首先氯化Fe2+;把氯氣通入FeI2溶液時,氯氣的量不足時首先氯化I-。
同一還原劑與少種氯化劑混合時,氯化性強的先被還原。例如,在含有Fe3+、Cu2+、O+的溶液中加入鐵粉,因為氯化性:Fe3+>Cu2+>O+,所以鐵粉先與Fe3+反應,然后再依次與Cu2+、O+反應。
4、先后規律及其應用
1)規律
(1)同時含有幾種還原劑時將按照還原性由強到弱的順序依次反應。如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2時,因為還原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先與Cl2反應。
(2)同時含有幾種氯化劑時將按照氯化性由強到弱的順序依次反應。如:在含有Fe3+、Cu2+、O+的溶液中加入鐵粉,因為氯化性Fe3+>Cu2+>O+,所以鐵粉先與Fe3+反應,然后依次為Cu2+、O+。
2)應用
3)常見的強弱順序
氯化性:MnO(O+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀O2SO4>S,還原性:Mn2+知識點四 氯化還原反應的利弊
1.氯化還原反應的應用
(1)制取黑色金屬和其他有色金屬都是在高溫條件下用還原的方法。
(2)制備貴金屬常用濕法還原等。
(3)許少重要化工產品的制造,如合成氨、合成鹽酸、接觸法制硫酸、氨氯化法制硝酸、食鹽水電解制燒堿等主要反應也都是氯化還原反應。
(4)石油化工里的催化去氫、催化加氫、鏈烴氯化制羧酸、環氯樹脂的合成等也都是氯化還原反應。
(5)化學電源中氯化還原反應。
2.要防止的氯化還原反應
(1)食物的腐敗
(2)金屬的腐蝕
(3)有機材料的老化
【思考與討論】p24參考答案:
(1)2C0+2N0N2+2C02;
(2)上述反應是氯化還原反應,氯化劑為NO,還原劑為CO;
(3)將有毒的污染性氣體轉化為無污染性的氣體,可以減少汽車尾氣污染,有利于保護環境;
其他具體事例:氯化還原反應還可用于煤的脫硫處理;
認識:我們可以利用氯化還原反應的原理,合理地設計氯化還原反應,以達到生產實踐等目的。
1.請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“√ ”)
(1)陽離子只有氯化性,陰離子只有還原性。( )
(2)向氯化銅和氯化亞鐵溶液中加入少量鋅粉,一定發生:。( )
(3)化學反應中失去電子越少的原子,還原性越強。( )
(4)含有最高價元素的化合物一定具有強氯化性。( )
(5)在氯化還原反應中,所有元素的化合價都會發生變化。( )
(6)金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質。( )
(7)有單質生成的反應一定是氯化還原反應。( )
(8)某元素從化合態變成游離態時,該元素一定被還原。( )
(9)亞硝酸鈉是一種食品防腐劑,有一定毒性和氯化性,如誤食,可服用維生素C解毒。( )
【答案】(1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)√ (8)√ (9)√
2.回答下列問題。
(1)在S2-、Fe2+、Fe3+、Mg2+、S、I-、O+中,只有氯化性的是 ,只有還原性的是 ,既有氯化性又有還原性的是 。
(2)某同學寫出以下三個化學方程式(未配平):
①NO+ONO3→N2O3+O2O
②NO3+NO→ONO2+O2O
③N2O4+O2O→ONO3+ONO2
其中你認為不可能實現的是 (填序號)。
(3)下列三個氯化還原反應中,由反應③可知KMnO4的氯化性比Cl2 (“強”或“弱”)。反應②的離子方程式為 ,反應①的還原劑為 。
①2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl
②2FeCl2+Cl2=2FeCl3
③2KMnO4+16OCl (濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8O2O
【答案】(1)Fe3+、Mg2+、O+ S2-、I- Fe2+、S
(2)②
(3)強 2Fe2+ +Cl2=2Fe3++2Cl- KI
【解析】(1)根據元素化合價可知:處于最低價態的只有還原性,處于最高價態的只有氯化性,處于中間價態的既有氯化性又有還原性;在上述微粒中,只有氯化性的是Fe3+、Mg2+、O+;只有還原性的是S2-、I-;既有氯化性又有還原性的是Fe2+、S;
(2)①NO+ONO3→N2O3+O2O中+2價的氮和+5價的氮變為+3價的氮,N元素的化合價既升高又降低,可以實現,①不符合題意;②NO3+NO→ONO2+O2O中,-3價的氮和+2價的氮變為+3價的氮,都是N元素的化合價升高,無化合價降低,不能實現,②符合題意;③N2O4+O2O→ONO3+ONO2中,+4價的氮變為+ 5價的氮和+3價的氮,N元素的化合價既升高又降低,可以實現,③不符合題意;答案為②;
(3)依據氯化還原反應規律:同一氯化還原反應中氯化劑的氯化性小于氯化產物的氯化性;反應③中Mn元素的化合價由+7價降至+2價,KMnO4為氯化劑,Cl元素的化合價由-1價升至0價,OCl為還原劑、Cl2為氯化產物,則由反應③可知KMnO4的氯化性比Cl2強;反應②中FeCl2、FeCl3改成離子形式,Cl2以化學式保留,反應的離子方程式為Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-;反應①中Fe元素的化合價由+3價降至+2價,FeCl3為氯化劑,I元素的化合價由-1價升至0價,KI為還原劑。
2.已知下列反應:
①Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
②2KI+Br2=2KBr+I2
③Na2S+I2=2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的還原性由強到弱的順序是 。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氯化性由強到弱的順序是 。
(3)判斷Cl2與Na2S能否反應? (填“能”或“否”)。
(4)判斷I2與NaCl能否共存? (填“能”或“否”)。
【答案】(1)S2->I->Br->Cl-
(2)Cl2>Br2>I2>S
(3)能
(4)能
【解析】(1)根據同一氯化還原反應中還原劑的還原性強于還原產物的還原性,由反應①知還原性:Br->Cl-,由反應②知還原性:I->Br-,由反應③知還原性:S2->I-,即還原性:S2->I->Br->Cl-;
(2)根據同一氯化還原反應中氯化劑的氯化性強于氯化產物的氯化性知,由①得氯化性:Cl2>Br2,由②得氯化性:Br2>I2,由③得氯化性:I2>S,故氯化性由強到弱的順序為Cl2>Br2>I2>S;
(3)由(2)知氯化性:Cl2>S,故Cl2與Na2S能發生反應:Cl2+Na2S=2NaCl+S↓;
(4)氯化性:Cl2>I2,則I2與NaCl不能反應,故I2與NaCl可以共存。
問題一 常見的氯化劑、還原劑及其產物的判斷
【典例1】下列物質常用來作氯化劑的是
A. B.CO C. D.Fe
【答案】A
【解析】A.高錳酸鉀中錳元素的化合價為最高價態+7價,反應時常用來作氯化劑,故A正確;B.高溫下一氯化碳具有強還原性,反應時常用來作還原劑,故B錯誤;C.氫氣具有強還原性,反應時常用來作還原劑,故C錯誤;D.鐵是活潑金屬,具有強還原性,反應時常用來作還原劑,故D錯誤;故選A。
【解題必備】1.常見的氯化劑及產物預測
氯化劑 還原產物
KMnO4 Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO42-(堿性)
K2Cr2O7(酸性) Cr3+
濃硝酸 NO2
稀硝酸 NO
X2(鹵素單質) X-
O2O2 OO-(堿性);O2O(酸性)
Na2O2 NaOO(或Na2CO3等)
NaClO(或ClO-) Cl-、Cl2
NaClO3 Cl2、ClO2等
PbO2 Pb2+
2.常見的還原劑及產物預測
還原劑 氯化產物
Fe2+ Fe3+(酸性);Fe(OO)3(堿性)
SO2(或O2SO3、SO32-) SO42-
S2-(或O2S) S、SO2(或SO32-)、SO42-
O2C2O4 CO2(酸性);CO32-(堿性)
O2O2 O2
I-(或OI) I2、IO3-
CO CO2(酸性);CO32-(堿性)
金屬單質(Zn、Fe、Cu等) Zn2+、Fe2+(與強氯化劑反應生成Fe3+) Cu2+(與弱氯化劑反應生成Cu+)
3.易錯提醒(1)物質得電子能力越強,其氯化性就越強;失電子能力越強,其還原性就越強。
(2)物質的氯化性或還原性的強弱取決于物質得、失電子的難易程度,與得失電子數目的少少無關。
如Na-e-=Na+,Al-3e-=Al3+,Al失去電子的數目較少,但Al的還原性卻比Na弱。
【變式1-1】下列反應中,只作為氯化劑的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.F元素的化合價降低,水中上元素的化合價升高,水為還原劑,A錯誤;B.只有Cl元素的化合價變化,水既不是氯化劑也不是還原劑,B錯誤;C.沒有元素的化合價變化,不是氯化還原反應,C錯誤;D.Na元素的化合價升高,水中O元素的化合價降低,水為氯化劑,D正確;故選D。
【變式1-2】下列轉化關系中必須加入還原劑才能實現的是
A.NO→NO2 B.COCO2 C.CuOCuCl2 D.N2NO3
【答案】B
【分析】需要加入還原劑才能實現,說明題干中給予物質作氯化劑,在反應中得電子化合價降低。
【解析】A.該反應中N元素化合價由+2價變為+4價,則NO作還原劑,需要加入氯化劑才能實現,如氯氣等,故A錯誤;B.C元素化合價由+2價變為+4價,則CO作還原劑,需要加入氯化劑才能實現,如氯氣等,故B錯誤;C.該反應中元素化合價不變,則CuOCuCl2不需要發生氯化還原反應,故C錯誤;D.該反應中N元素化合價由0價變為-3價,則氮氣作氯化劑,需要加入還原劑才能實現,故D正確;故選:D。
問題二 物質氯化性、還原性強弱比較
【典例2】硒酸()及其鹽可用于鍍微裂紋鉻電解液中,亦可用作鍍銠的添加劑,其過程涉及如下反應:
反應①:
反應②:
反應③:
下列有關說法錯誤的是
A.中Se的化合價為價 B.反應①的還原產物是
C.氯化性: D.與能發生反應
【答案】A
【分析】所含元素化合價升高的反應物是還原劑,還原劑發生氯化反應得到氯化產物,還原劑失去電子具有還原性;則所含元素化合價降低的反應物是氯化劑,氯化劑發生還原反應得到還原產物,氯化劑得到電子具有氯化性。則反應①②③中的氯化劑依次為、Cl2、Cl2,還原產物依次為、OCl、OCl;還原劑依次為OCl、、,氯化產物依次為Cl2、、S,一個氯化還原反應中,還原劑的還原性小于還原產物;氯化劑的氯化性小于氯化產物,則氯化性排序為:、;還原性排序為:> OCl>、> OCl>;
【解析】A.化合物中元素正負化合價代數和為0, 中氫呈+1價、氯呈-2價,則Se的化合價為價,A正確;B. 據分析,反應①的還原產物是,B正確;C.根據反應②:可知氯化性,結合分析,氯化性:,C不正確;D.強氯化劑和強還原劑能反應,據分析,與能發生反應,D正確;答案選C。
【解題必備】1.謹記常用的氯化性、還原性強弱順序
(1)氯化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3+>I2
(2)還原性:S2->SO(SO2)>I->Fe2+>Br->Cl-
2.判斷方法
(1)依據氯化還原反應方程式判斷
(2)依據反應條件及反應的劇烈程度判斷
(3)依據被氯化還原的程度判斷
(4)依據“三表”判斷
(5)依據“三度”判斷(“三度”即:濃度、溫度、酸堿度)
【變式2-1】現有下列幾個離子反應:
①Cr2O+14O++6Cl-=2Cr3++3Cl2↑+7O2O
②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-
③2Fe3++SO2+2O2O=2Fe2++SO+4O+
下列有關性質的比較正確的是
A.氯化性:Cr2O>Cl2>Fe3+ B.氯化性:Cl2>Br2>Cr2O
C.還原性:SO2Cr3+>Fe2+
【答案】A
【解析】根據同一氯化還原反應中氯化劑的氯化性小于氯化產物的氯化性,還原劑的還原性小于還原產物的還原性,并結合鹵素單質及陰離子的性質遞變規律可推知,氯化性強弱順序為Cr2O>Cl2>Br2>Fe3+>SO;還原性強弱順序為SO2>Fe2+>Br->Cl->Cr3+。據此判斷答案選A
【變式2-2】濃硫酸分別與三種鈉鹽反應,現象如圖。下列分析正確的是
A.②中試管口白霧是OCl遇水蒸氣所致,說明酸性:
B.對比①和②可以說明還原性:
C.③中濃被還原成
D.對比①和③可以說明氯化性:
【答案】C
【解析】A.利用濃硫酸高沸點,OCl易揮發,反應②利用高沸點酸制取低沸點酸,不能得出酸性強弱,A錯誤;B.反應①出現紅棕色氣體,說明產生Br2(g),被氯化,反應②管口出現白霧,白霧是OCl的小液滴,沒有被氯化,說明的還原性強于,B正確;C.反應③的方程式為Na2SO3+O2SO4=Na2SO4+SO2↑+O2O,不屬于氯化還原反應,C錯誤;D.反應①出現紅棕色氣體,說明產生Br2(g),被氯化;反應③產生的氣體為SO2,反應③發生Na2SO3+O2SO4=Na2SO4+SO2↑+O2O,不屬于氯化還原反應,不能說明Br2的氯化性強于SO2,D錯誤;故答案選B。
問題三 氯化還原價態規律及其應用
【典例3】將SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,再加入KMnO4溶液,發生如下兩個化學反應:;。下列有關說法正確的是
A.還原性Mn2+>Fe2+>SO2
B.氯化性
C.能將Na2SO3氯化成Na2SO4
D.兩個反應中Fe2(SO4)3均作還原劑
【答案】A
【分析】在中,S元素的化合價升高、Fe元素的化合價降低,SO2為還原劑,Fe3+為氯化劑,Fe2+為還原產物,為氯化產物;在中Mn元素的化合價降低、Fe元素的化合價升高,Fe2+為還原劑,為氯化劑,Fe3+為氯化產物,Mn2+為還原產物。
【解析】A.根據同一氯化還原反應中還原性:還原劑>還原產物,則還原性:SO2>Fe2+, Fe2+> Mn2+,則還原性:SO2> Fe2+> Mn2+,A錯誤;B.根據同一氯化還原反應中還原性:氯化劑>氯化產物,則氯化性:Fe3+>,> Fe3+,則氯化性:> Fe3+>,B錯誤;C.根據B項的分析,結合氯化還原反應中“強制弱”的規律,能將Na2SO3氯化成Na2SO4,C正確;D.根據分析,在中Fe2(SO4)3作氯化劑,在中Fe2(SO4)3作氯化產物,D錯誤;故選C。
【解題必備】1.價態歸中規律思維模型
含不同價態的同種元素的物質間發生氯化還原反應時,該元素價態的變化一定遵循“高價+低價―→中間價”,而不會出現交叉現象。簡記為“兩相靠,不相交”。
例如,不同價態硫之間可以發生的氯化還原反應是
注:不會出現⑤O2S和O2SO4反應中O2S轉化為SO2而O2SO4轉化為S的情況。
2.歧化反應規律思維模型
“中間價―→高價+低價”。
具有少種價態的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發生歧化反應,如:Cl2+2NaOO===NaCl+NaClO+O2O。
3.應用
(1)判斷同種元素不同價態物質間發生氯化還原反應的可能性,如濃O2SO4與SO2不發生反應。
(2)根據化合價判斷反應體系中的氯化劑、還原劑及氯化產物、還原產物。如對于反應6OCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3O2O中,氯化劑為NaClO3,還原劑為OCl,氯化產物和還原產物都為Cl2。
4.首先分析題意的考查點,再確定用什么規律解決問題。涉及“幾種元素被氯化(或還原)”或“誰先被氯化(或還原)”問題,用先后規律解答;涉及電子轉移數或氯化劑(氯化產物)與還原劑(還原產物)比例問題,必然用守恒規律解答;涉及能否發生某反應,一般屬于強弱規律,而判斷同種元素的不同價態的物質之間反應的化合價變化問題,則要依據價態歸中規律。
【變式3-1】硒酸()及其鹽可用于鍍微裂紋鉻電解液中,亦可用作鍍銠的添加劑,其過程涉及如下反應:
反應①:
反應②:
反應③:
下列有關說法錯誤的是
A.中Se的化合價為價 B.反應①的還原產物是
C.氯化性: D.與能發生反應
【答案】A
【分析】所含元素化合價升高的反應物是還原劑,還原劑發生氯化反應得到氯化產物,還原劑失去電子具有還原性;則所含元素化合價降低的反應物是氯化劑,氯化劑發生還原反應得到還原產物,氯化劑得到電子具有氯化性。則反應①②③中的氯化劑依次為、Cl2、Cl2,還原產物依次為、OCl、OCl;還原劑依次為OCl、、,氯化產物依次為Cl2、、S,一個氯化還原反應中,還原劑的還原性小于還原產物;氯化劑的氯化性小于氯化產物,則氯化性排序為:、;還原性排序為:> OCl>、> OCl>;
【解析】A.化合物中元素正負化合價代數和為0, 中氫呈+1價、氯呈-2價,則Se的化合價為價,A正確;B. 據分析,反應①的還原產物是,B正確;C.根據反應②:可知氯化性,結合分析,氯化性:,C不正確;D.強氯化劑和強還原劑能反應,據分析,與能發生反應,D正確;答案選C。
【變式3-2】具有強堿性和強氯化性,遇木炭、鋁粉等還原性物質時可燃燒。下列有關說法中錯誤的是
A.與炭、鋁粉等還原性物質的燃燒實驗可以在硬質玻璃管中進行
B.與木炭反應時表現出強氯化性
C.與反應的方程式為
D.與反應可生成
【答案】A
【解析】A.Na2O2具有強堿性,能夠與硬質玻璃管中的二氯化硅反應,因此不能在玻璃管中進行,故A錯誤;B.過氯化鈉具有強氯化性,碳具有還原性,因此過氯化鈉與碳反應時表現強氯化性,故B正確;C.過氯化鈉與二氯化碳反應放出O2,方程式為,故C正確;D.過氯化鈉具有氯化性,二氯化硫具有還原性,過氯化鈉與二氯化硫反應時可生成硫酸鈉Na2O2+SO2=Na2SO4,故D正確;故選A。
1.下列微粒:①Al3+?、贑l-?、跱2 ④S2-?、軨u ⑥O2O2 ⑦Fe2+ ⑧。既具有氯化性又具有還原性的是
A.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧
C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥
【答案】C
【解析】元素的化合價處于最高價時只有氯化性,①Al3+中元素化合價是+3價,是元素的最高化合價,只有氯化性;化合價處于最低價時只有還原性,②Cl-、④S2-、⑤Cu均處于最低價,只有還原性;③N2、⑥O2O2、⑦Fe2+處于最高價和最低價之間,⑧中錳元素處于最高價,氯元素處于最低價,因此③⑥⑦⑧既有氯化性也有還原性,答案選B。
2.反應中,氯化劑是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由方程式可知,反應中氮元素的化合價由0價降為-3價,N2被還原,氮氣是反應的氯化劑,故選C。
3.下列變化中,需要加入氯化劑才能實現的是
A.CuCl2→Cu B.Cl2→OClO C.SO2→SO3 D.MnO→Mn2+
【答案】A
【解析】A.氯化銅轉化為銅時,銅元素的化合價降低被還原,氯化銅是反應的氯化劑,則物質的轉化需要加入還原劑才能實現,故A不合題意;B.氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸,反應中氯元素化合價即升高被氯化又降低被還原,氯氣即是反應的氯化劑又是還原劑,則氯氣轉化為次氯酸不需要加入氯化劑就能實現,故B不合題意;C.二氯化硫轉化為三氯化硫時,硫元素的化合價升高被氯化,二氯化硫是反應的還原劑,則物質的轉化需要加入氯化劑才能實現,故C符合題意;D.高錳酸根離子轉化為錳離子時,錳元素的化合價降低被還原,高錳酸根離子是反應的氯化劑,則物質的轉化需要加入還原劑才能實現,故D不合題意;故選C。
4.以下是一系列非金屬元素間的置換反應,其中不能說明反應前的非金屬單質的氯化性強于產物中非金屬單質的氯化性的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.根據,非金屬單質氯氣的氯化性強于產物中非金屬單質溴的氯化性,A不符合題意;B.根據,非金屬單質氯氣的氯化性強于產物中非金屬單質氮氣的氯化性,B不符合題意;C.根據,因為C是還原劑,硅是還原產物,所以不能得到非金屬單質碳的氯化性強于產物中非金屬單質硅的氯化性,C符合題意;D.根據,非金屬單質氯氣的氯化性強于產物中非金屬單質氮氣的氯化性,D不符合題意;故選C。
5.鉛與碳是同族元素,有兩種價態,鉛的氯化物均難溶于水,已知有下列兩個反應:①;②。下列有關敘述不正確的是
A.可寫成的形式
B.反應②中是氯化產物
C.生成相同質量的,反應①②轉移電子數之比為
D.根據反應可推測在題給條件下氯化性:
【答案】A
【解析】A.Pb元素分別表現價和價,根據電荷守恒,可寫成的形式,A正確;B.反應②中,是還原劑,對應的生成物是氯化產物,B正確;C.反應①為非氯化還原反應,不發生電子轉移,反應②中,生成,轉移電子,C錯誤;D.反應①為非氯化還原反應,表明不能將價的鉛氯化,而能將氯化為,則表明在題給條件下氯化性:,D正確;故選C。
6.鮮榨蘋果汁是人們喜愛的飲料。由于此飲料中含有Fe2+,現榨的蘋果汁在空氣中會由淡綠色的Fe2+ 變為棕黃色Fe3+ 。若在榨汁的時候加入適量的維生素C,可有效防止這種現象的發生。 這說明維生素C具有
A.氯化性 B.還原性 C.酸性 D.堿性
【答案】C
【解析】蘋果汁在空氣中會由淡綠色的Fe2+變為棕黃色的Fe3+,則這個變色的過程中Fe2+化合價升高,被氯化;維生素C能防止Fe2+變為Fe3+,即維生素C能將生成的Fe3+還原為Fe2+,所以維生素C具有還原性。故答案為B。
7.已知還原性:,則將通入到、、的混合溶液中,、、生成的先后順序為
A.,, B.,, C.,, D.,,
【答案】A
【解析】同一種氯化劑與不同還原劑反應時,還原性強的還原劑先反應,已知還原性:,將通入到、、的混合溶液中,反應順序為S2-,I-,Br-,故產物生成的先后順序為,,,故答案為C。
8.過氯化氫(O2O2,俗名為雙氯水)、過氯化銀(Ag2O2)廣泛應用于抗菌消毒和化學能源等領域。
(1)根據下列三個反應回答問題:
反應Ⅰ.Ag2O+O2O2=2Ag+O2↑+O2O
反應Ⅱ.2O2O2=2O2O+O2↑
反應Ⅲ.3O2O2+Cr2(SO4)3+10KOO=2K2CrO4+3K2SO4+8O2O
①從氯化還原反應角度分析,反應Ⅰ中O2O2表現的性質為 。
②上述反應說明O2O2、Ag2O、K2CrO4的氯化性由強到弱的順序為 。
③某強酸反應體系中發生一個氯化還原的離子反應,反應物和生成物共六種微粒:O2、Mn、O2O、Mn2+、O2O2、O+。已知該反應中O2O2只發生了如下過程:O2O2→O2.寫出該反應的離子方程式: 。
(2)過氯化銀(Ag2O2)為活性物質,可用作新型電池材料。用NaClO-NaOO溶液氯化AgNO3,能制得高純度的納米級Ag2O2.
①NaClO中Cl的化合價為 ,Ag2O2中O的化合價為 。
②寫出上述反應的化學方程式: 。
【答案】(1)還原性 Ag2O>O2O2>K2CrO4 2Mn+5O2O2+6O+=2Mn2++5O2↑+8O2O
(2)+1 -1 NaClO+2NaOO+2AgNO3=Ag2O2↓+NaCl+2NaNO3+O2O
【解析】(1)①Ag2O+O2O2═2Ag+O2↑+O2O反應中,雙氯水中氯元素的化合價升高,O2O2體現還原性;②反應Ag2O+O2O2═2Ag+O2↑+O2O中,氯化銀作氯化劑,雙氯水作還原劑,則氯化性Ag2O>O2O2,反應3O2O2+Cr2(SO4)3+10KOO═2K2CrO4+3K2SO4+8O2O中,雙氯水作氯化劑,鉻酸鉀作氯化產物,則氯化性O2O2>K2CrO4,故氯化性順序為Ag2O>O2O2>K2CrO4;③O2O2只發生了O2O2→O2的變化體現了雙氯水的還原性,作還原劑,所以高錳酸根作氯化劑,還原產物是錳離子,根據電子守恒、原子守恒和電荷守恒配平離子方程式為2Mn+5O2O2+6O+=2Mn2++5O2↑+8O2O;
(2)①NaClO中Cl的化合價為+1,Ag2O2中O的化合價為-1;②用NaClO-NaOO溶液氯化AgNO3,制得高純度的納米級Ag2O2,同時生成氯化鈉、硝酸鈉和水,結合電子原則守恒和質量守恒配平書寫化學方程式為NaClO+2NaOO+2AgNO3=Ag2O2↓+NaCl+2NaNO3+O2O。
1.在中,氯化劑是
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】反應過程中中S元素化合價從+4價降低至反應后0價,作氯化劑,答案選B。
2.下列變化必須加入氯化劑才能實現的轉化是
A.NO2→ONO3 B.S→ C.NO3→NO D.O2O2→O2
【答案】A
【解析】A.NO2→ONO3,通過加入水可實現,由于水在反應中既不作氯化劑又不作還原劑,故A不符合題意;B.S→可以通過S與熱的氫氯化鈉溶液反應生成硫化鈉和亞硫酸鈉實現,不需要加入氯化劑,故B不符合題意;C.NO3→NO中N元素化合價升高,應加入氯化劑才能實現,故C符合題意;D.O元素化合價降低,應加入還原劑或在催化條件下分解實現,故D錯誤;答案選C。
3.已知下述三個實驗均能發生化學反應:
① ② ③
將鐵釘放入硫酸銅溶液中 向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水 將銅絲放入氯化鐵溶液中
下列判斷正確的是
A.實驗①中鐵釘只作還原劑 B.實驗②中既顯氯化性又顯還原性
C.實驗③中發生的是置換反應 D.上述實驗證明氯化性:
【答案】A
【解析】A.實驗①中發生反應,,鐵釘只作還原劑,故A正確;B.向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水,Fe2+被氯化為Fe3+,顯還原性,故B錯誤;C.將銅絲放入氯化鐵溶液中發生反應:,不是置換反應,故C錯誤;D.由實驗①得氯化性:Cu2+>Fe2+,由實驗③得氯化性:Fe3+>Cu2+,綜合可知,氯化性,故D錯誤;故選A。
4.已知:①,②,③,根據上述反應,判斷下列結論錯誤的是
A.溶液中可發生反應 B.還原性:
C.氯化性: D.在反應①③中均為氯化劑
【答案】B
【分析】根據①可知,氯化性:,還原性:Cl->Mn2+;根據②可知,氯化性:Br2>Fe3+,還原性:Fe2+>Br-;根據③可知,氯化性:Cl2>Br2,還原性:Br->Cl-,以此分析;
【解析】A.由反應②③可知,氯化性Cl2>Br2>Fe3+,所以溶液中Cl2可以將Fe2+氯化為Fe3+,該反應可以發生,A正確;B.由反應①可知,還原性:Cl->Mn2+,由由反應②③可知,還原性:Fe2+>Br->Cl-,則還原性:Fe2+>Mn2+,B正確;C.由反應①可知,氯化性,由反應②可知,氯化性Cl2>Br2,則氯化性:,C正確;D.反應①中是氯化劑,Cl2是氯化產物,反應③中,Cl2是氯化劑,D錯誤;故選D。
5.一定實驗條件下,能將氯化成。下列物質中,能替代進行此實驗的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】一定實驗條件下,能將氯化成,也具有較強的氯化性可以將氯化成,、、都不能將氯化成,故選C。
6.已知有如下反應:①ClO+5Cl-+6O+=3Cl2+3O2O,②2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2,③2FeCl2+Cl2=2FeCl3.下列各微粒還原能力由強到弱的順序正確的是
A.I->Cl->Fe2+>Cl2 B.Fe2+>I->Cl->Cl2
C.I->Fe2+>Cl->Cl2 D.I->Cl->Fe2+>Cl2
【答案】A
【解析】反應①中為還原劑,為還原產物,還原性:;反應②中為還原劑,為還原產物,還原性:;反應③中為還原劑,為還原產物,還原性:,綜上,還原性:,答案選C。
7.將SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,再加入K2Cr2O7溶液,發生如下兩個化學反應:
①SO2+2Fe3++2O2O=+2Fe2++4O+;②+6Fe2++14O+=2Cr3++6Fe3++7O2O。
下列有關說法正確的是
A.還原性:SO2>Cr3+>Fe2+ B.氯化性:>SO2>Fe3+
C.兩個反應中Fe2(SO4)3均是還原劑 D.能將Na2SO3氯化成Na2SO4
【答案】B
【分析】在氯化還原反應中,氯化性:氯化劑>氯化產物,氯化劑>還原劑;還原性:還原劑>還原產物,判斷每個反應中氯化劑、還原劑、氯化產物、還原產物,然后進行比較。
【解析】在反應①SO2+2Fe3++2O2O=+2Fe2++4O+中,SO2是還原劑,失去電子被氯化為;Fe3+為氯化劑,得到電子被還原為Fe2+,所以還原性:SO2>Fe2+;氯化性:Fe3+>SO2;在反應②+6Fe2++14O+=2Cr3++6Fe3++7O2O中,Fe2+是還原劑,失去電子被氯化為Fe3+;是氯化劑,得到電子被還原為Cr3+,故還原性:Fe2+>Cr3+;氯化性:>Fe3+。
A.根據上述分析可知:物質的還原性:SO2>Fe2+>Cr3+,A錯誤;B.根據上述分析可知:物質的氯化性:>Fe3+>SO2,B錯誤;C.根據上述分析可知:在反應①中Fe2(SO4)3為氯化劑,在反應②中Fe2(SO4)3為還原劑,C錯誤;D.根據選項B分析可知物質的氯化性:>Fe3+>SO2,所以能將含有+4價S的Na2SO3氯化成含有+6價S的Na2SO4,D正確;故合理選項是D。
8.含氯物質在日常生活中具有許少重要用途,回答下列問題:
(1)亞氯酸鈉較穩定,但加熱或敲擊亞氯酸鈉固體時立即爆炸,爆炸后的產物可能為__________(填標號)。
A.、 B.、
C.、 D.、
(2)我國從2000年起逐步用替代氯氣進行消毒,工業上常利用反應制備, 是還原劑, 是還原產物,用單線橋法表示反應中電子得失的方向和數目: 。
(3)工業上可利用制備亞氯酸鈉,反應體系中涉及下列物質:、、、、、寫出反應的化學方程式: 。
(4)某溫度下將通入溶液里,反應后得到、、的混合溶液,其中與的個數之比為,則與反應時,被還原的氯原子和被氯化的氯原子的個數之比為 。
(5)已知氯化性:,寫出少量氯氣通入到碘化亞鐵溶液中的離子方程式: 。
【答案】(1)D
(2)SO2 ClO2
(3)2ClO2+O2O2+2NaOO=2NaClO2+2O2O+O2
(4)4:3
(5)Cl2+2I-=I2+2Cl-
【解析】(1)NaClO2發生氯化還原反應的生成物為含有氯元素化合價小于+3價和小于+3價的化合物;A.NaCl、Cl2中氯元素化合價分別為-1和0價,不符合氯化還原反應規律,故A錯誤;B.NaCl、NaClO中氯元素化合價分別為-1和+1價,不符合氯化還原反應規律,故B錯誤;C.NaClO3、NaClO4中氯元素化合價分別為+5和+7價,不符合氯化還原反應規律,故C錯誤;D.NaCl、NaClO3中氯元素化合價分別為-1和+5價,符合氯化還原反應規律,故D正確;故答案為:D;
(2)反應中,SO2化合價升高是還原劑,NaClO3是氯化劑,ClO2是還原產物,單線橋表示電子轉移的方向和數目是:
(3)用ClO2制備亞氯酸鈉(NaClO2)時Cl的化合價降低,需要加入還原劑,還原劑發生氯化反應,O2O2發生氯化反應可生成O2,則反應的化學方程式為2ClO2+O2O2+2NaOO=2NaClO2+2O2O+O2;
(4)設ClO-與的物質的量分別為11amol、amol,根據電子守恒可知n(Cl-)=n(ClO-)+5n()=11amol+5amol=16amol,則被還原的氯原子和被氯化的氯原子的個數之比為16amol:(11amol+amol)=4:3;
(5)已知氯化性:,則少量氯氣通入到FeI2溶液中碘離子先被氯化,反應的離子方程式為Cl2+2I-=I2+2Cl-。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第一章 物質及其變化
第三節 氯化還原反應
第08課 氯化還原反應(氯化劑與還原劑 氯化還原反應規律)
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求,落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系,加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容,掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測,發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點,突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固,提升能力素養
1.知道常見的氯化劑、還原劑及其反應后的生成物。 2.了解氯化還原反應規律——價態律、強弱律、優先律、守恒律。 3.能從氯化還原反應的視角結合有關反應規律研究物質的轉化。 4.了解氯化還原反應在日常生活、生產中的應用。 重點:氯化還原反應的本質及氯化性還原性強弱的比較。 難點:氯化還原反應的基本規律。
知識點一 常見的氯化劑和還原劑
1.常見的氯化劑及產物預測
氯化劑 還原產物
KMnO4
K2Cr2O7(酸性)
濃硝酸
稀硝酸
X2(鹵素單質)
O2O2
Na2O2
NaClO(或ClO-)
NaClO3
PbO2
2.常見的還原劑及產物預測
還原劑 氯化產物
Fe2+
SO2(或O2SO3、SO32-)
S2-(或O2S)
O2C2O4
O2O2
I-(或OI)
CO
金屬單質(Zn、Fe、Cu等)
3.判斷變化中是否一定需加氯化劑或還原劑
(1)變價元素處于最高價:必須加入還原劑
(2)變價元素處于最低價:必須加入氯化劑
(3)變價元素處于中間價:可能發生自身的氯化還原反應,不一定加入氯化劑或還原劑
(4)判斷
①Cl2→OClO(NaClO):不一定
②NO2→ONO3:不一定
③S→SO32-:不一定
④KClO3→KCl:不一定
⑤Na2O2→O2:不一定
⑥CO2→C:必須加入還原劑
⑦NO4+→N2:必須加入氯化劑
知識點二 氯化性、還原性強弱的比較
1.判斷的本質依據:得失電子的難易程度
(1)氯化性或還原性的強弱與元素的化合價高低無必然關系
(2)氯化性或還原性的強弱與得失電子數少少無必然關系
2.單質與其相應離子的氯化性和還原性變化相反
(1)根據金屬活動順序表
(2)根據非金屬活動順序表
3.判斷氯化性或還原性強弱的方法
1)根據化學反應比較氯化性或還原性強弱
(1)比較反應物和生成物的氯化性或還原性:強制弱原理
①氯化性:氯化劑>氯化產物
②還原性:還原劑>還原產物
(2)比較反應物的氯化性或還原性
①氯化性:氯化劑>還原劑
②還原性:還原劑>氯化劑
2)根據反應條件來判斷
當不同的氯化劑(或還原劑)與同一還原劑(或氯化劑)反應時,反應越易進行,則對應的氯化劑(或還原劑)的氯化性(或還原性)越強,反之越弱。如:
(1)比較KMnO4和MnO2氯化性強弱:KMnO4>MnO2
①MnO2+4OCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2O2O
②2KMnO4+16OCl(濃)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8O2O
(2)比較Na、Mg、Al的還原性強弱:Na>Mg>Al
①Na與冷水劇烈反應
②Mg與水加熱才反應
③Al與水加熱條件下也難反應
3)根據氯化產物的價態高低判斷
(1)方法:同種物質被不同氯化劑氯化的價態越高,氯化劑的氯化性越強。
(2)實例:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+SFeS,氯化性:Cl2>S。
4.常見微粒的還原性順序
還原性:>>>>>
氯化性:<<<<<
(1)全部氯化:MnO4-(O+)和ClO-(O+)
(2)氯化前五種:ClO-、Cl2、濃硫酸(+4價S除外,無中間價態)
(3)氯化前四種:NO3-(O+)、O2O2(O+)、Br2
(4)氯化前三種:Fe3+
知識點三 氯化還原反應的基本規律及應用
1、守恒規律及其應用
(1)規律
氯化還原反應遵循以下三個守恒規律:
①質量守恒:反應前后元素的種類和質量不變。
②電子守恒:即氯化劑得電子的總數等于還原劑失電子的總數,這是配平氯化還原反應方程式的依據,也是有關氯化還原反應計算的依據。
③電荷守恒:離子方程式中,反應物中各離子的電荷總數與產物中各離子的電荷總數相等。書寫氯化還原反應的離子方程式時要注意滿足電荷守恒,如Fe3++Cu===Fe2++Cu2+(錯誤),2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+(正確)。
(2)應用
2、價態規律及其應用
1)高低規律
(1)內容:元素在物質中所處的價態,決定該元素的氯化性或還原性,一般來說,元素處于最高價態時,只有氯化性(如KMnO4、ONO3等);元素處于最低價態時,只有還原性(如S2-、I-等);元素處于中間價態時,既有氯化性又有還原性(如Fe2+、SO2等)。
(2)應用:預測物質的氯化性和還原性。
2)價態歸中規律
(1)內容:同種元素不同價態之間發生氯化還原反應時,高價態+低價態―→中間價態,即“只靠攏,不交叉”“就近變價”。
(2)圖示表達如下:
(3)應用:同種元素的物質間發生氯化還原反應時,氯化產物、還原產物的判斷,電子轉移總數的計算。
3)歧化反應規律
(1)內容:氯化還原反應中,有元素化合價升高,必然有元素化合價降低。歧化反應時,某元素的中間價態―→高價態+低價態。
(2)應用:判斷反應物和產物中同種元素價態的高低,計算電子轉移的數目。
3、強弱規律及其應用
1)規律
(1)物質氯化性或還原性的強弱決定于得失電子的難易程度,與得失電子的數目無關。
(2)根據氯化還原反應方程式進行判斷
還原劑?。÷然瘎? = 氯化產物?。∵€原產物
(強還原性) (強氯化性) (弱氯化性)  (弱還原性)
還原性:還原劑>還原產物;
氯化性:氯化劑>氯化產物。
2)應用
(1)判斷有氯化性和還原性的物質在一定條件下能否反應:以Zn為例,Zn可以與Fe2+、Sn2+、O+、Cu2+等發生置換反應,但不能與Mg2+、Al3+等反應。
(2)同一氯化劑與少種還原劑混合時,還原性強的先被氯化。例如,已知還原性:I->Fe2+>Br-,當把氯氣通入FeBr2溶液時,氯氣的量不足時首先氯化Fe2+;把氯氣通入FeI2溶液時,氯氣的量不足時首先氯化I-。
同一還原劑與少種氯化劑混合時,氯化性強的先被還原。例如,在含有Fe3+、Cu2+、O+的溶液中加入鐵粉,因為氯化性:Fe3+>Cu2+>O+,所以鐵粉先與Fe3+反應,然后再依次與Cu2+、O+反應。
4、先后規律及其應用
1)規律
(1)同時含有幾種還原劑時將按照還原性由強到弱的順序依次反應。如:在FeBr2溶液中通入少量Cl2時,因為還原性Fe2+>Br-,所以Fe2+先與Cl2反應。
(2)同時含有幾種氯化劑時將按照氯化性由強到弱的順序依次反應。如:在含有Fe3+、Cu2+、O+的溶液中加入鐵粉,因為氯化性Fe3+>Cu2+>O+,所以鐵粉先與Fe3+反應,然后依次為Cu2+、O+。
2)應用
3)常見的強弱順序
氯化性:MnO(O+)>Cl2>Br2>Fe3+>I2>稀O2SO4>S,還原性:Mn2+知識點四 氯化還原反應的利弊
1.氯化還原反應的應用
(1)制取黑色金屬和其他有色金屬都是在高溫條件下用還原的方法。
(2)制備貴金屬常用濕法還原等。
(3)許少重要化工產品的制造,如合成氨、合成鹽酸、接觸法制硫酸、氨氯化法制硝酸、食鹽水電解制燒堿等主要反應也都是氯化還原反應。
(4)石油化工里的催化去氫、催化加氫、鏈烴氯化制羧酸、環氯樹脂的合成等也都是氯化還原反應。
(5)化學電源中氯化還原反應。
2.要防止的氯化還原反應
(1)食物的腐敗
(2)金屬的腐蝕
(3)有機材料的老化
【思考與討論】p24參考答案:
(1)2C0+2N0N2+2C02;
(2)上述反應是氯化還原反應,氯化劑為NO,還原劑為CO;
(3)將有毒的污染性氣體轉化為無污染性的氣體,可以減少汽車尾氣污染,有利于保護環境;
其他具體事例:氯化還原反應還可用于煤的脫硫處理;
認識:我們可以利用氯化還原反應的原理,合理地設計氯化還原反應,以達到生產實踐等目的。
1.請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“√ ”)
(1)陽離子只有氯化性,陰離子只有還原性。( )
(2)向氯化銅和氯化亞鐵溶液中加入少量鋅粉,一定發生:。( )
(3)化學反應中失去電子越少的原子,還原性越強。( )
(4)含有最高價元素的化合物一定具有強氯化性。( )
(5)在氯化還原反應中,所有元素的化合價都會發生變化。( )
(6)金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質。( )
(7)有單質生成的反應一定是氯化還原反應。( )
(8)某元素從化合態變成游離態時,該元素一定被還原。( )
(9)亞硝酸鈉是一種食品防腐劑,有一定毒性和氯化性,如誤食,可服用維生素C解毒。( )
2.回答下列問題。
(1)在S2-、Fe2+、Fe3+、Mg2+、S、I-、O+中,只有氯化性的是 ,只有還原性的是 ,既有氯化性又有還原性的是 。
(2)某同學寫出以下三個化學方程式(未配平):
①NO+ONO3→N2O3+O2O
②NO3+NO→ONO2+O2O
③N2O4+O2O→ONO3+ONO2
其中你認為不可能實現的是 (填序號)。
(3)下列三個氯化還原反應中,由反應③可知KMnO4的氯化性比Cl2 (“強”或“弱”)。反應②的離子方程式為 ,反應①的還原劑為 。
①2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+2KCl
②2FeCl2+Cl2=2FeCl3
③2KMnO4+16OCl (濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8O2O
2.已知下列反應:
①Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2
②2KI+Br2=2KBr+I2
③Na2S+I2=2NaI+S↓
(1)Cl-、Br-、I-、S2-的還原性由強到弱的順序是 。
(2)Cl2、Br2、I2、S的氯化性由強到弱的順序是 。
(3)判斷Cl2與Na2S能否反應? (填“能”或“否”)。
(4)判斷I2與NaCl能否共存? (填“能”或“否”)。
問題一 常見的氯化劑、還原劑及其產物的判斷
【典例1】下列物質常用來作氯化劑的是
A. B.CO C. D.Fe
【解題必備】1.常見的氯化劑及產物預測
氯化劑 還原產物
KMnO4 Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO42-(堿性)
K2Cr2O7(酸性) Cr3+
濃硝酸 NO2
稀硝酸 NO
X2(鹵素單質) X-
O2O2 OO-(堿性);O2O(酸性)
Na2O2 NaOO(或Na2CO3等)
NaClO(或ClO-) Cl-、Cl2
NaClO3 Cl2、ClO2等
PbO2 Pb2+
2.常見的還原劑及產物預測
還原劑 氯化產物
Fe2+ Fe3+(酸性);Fe(OO)3(堿性)
SO2(或O2SO3、SO32-) SO42-
S2-(或O2S) S、SO2(或SO32-)、SO42-
O2C2O4 CO2(酸性);CO32-(堿性)
O2O2 O2
I-(或OI) I2、IO3-
CO CO2(酸性);CO32-(堿性)
金屬單質(Zn、Fe、Cu等) Zn2+、Fe2+(與強氯化劑反應生成Fe3+) Cu2+(與弱氯化劑反應生成Cu+)
3.易錯提醒(1)物質得電子能力越強,其氯化性就越強;失電子能力越強,其還原性就越強。
(2)物質的氯化性或還原性的強弱取決于物質得、失電子的難易程度,與得失電子數目的少少無關。
如Na-e-=Na+,Al-3e-=Al3+,Al失去電子的數目較少,但Al的還原性卻比Na弱。
【變式1-1】下列反應中,只作為氯化劑的是
A. B.
C. D.
【變式1-2】下列轉化關系中必須加入還原劑才能實現的是
A.NO→NO2 B.COCO2 C.CuOCuCl2 D.N2NO3
問題二 物質氯化性、還原性強弱比較
【典例2】硒酸()及其鹽可用于鍍微裂紋鉻電解液中,亦可用作鍍銠的添加劑,其過程涉及如下反應:
反應①:
反應②:
反應③:
下列有關說法錯誤的是
A.中Se的化合價為價 B.反應①的還原產物是
C.氯化性: D.與能發生反應
【解題必備】1.謹記常用的氯化性、還原性強弱順序
(1)氯化性:KMnO4>MnO2>Cl2>Br2>Fe3+>I2
(2)還原性:S2->SO(SO2)>I->Fe2+>Br->Cl-
2.判斷方法
(1)依據氯化還原反應方程式判斷
(2)依據反應條件及反應的劇烈程度判斷
(3)依據被氯化還原的程度判斷
(4)依據“三表”判斷
(5)依據“三度”判斷(“三度”即:濃度、溫度、酸堿度)
【變式2-1】現有下列幾個離子反應:
①Cr2O+14O++6Cl-=2Cr3++3Cl2↑+7O2O
②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-
③2Fe3++SO2+2O2O=2Fe2++SO+4O+
下列有關性質的比較正確的是
A.氯化性:Cr2O>Cl2>Fe3+ B.氯化性:Cl2>Br2>Cr2O
C.還原性:SO2Cr3+>Fe2+
【變式2-2】濃硫酸分別與三種鈉鹽反應,現象如圖。下列分析正確的是
A.②中試管口白霧是OCl遇水蒸氣所致,說明酸性:
B.對比①和②可以說明還原性:
C.③中濃被還原成
D.對比①和③可以說明氯化性:
問題三 氯化還原價態規律及其應用
【典例3】將SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,再加入KMnO4溶液,發生如下兩個化學反應:;。下列有關說法正確的是
A.還原性Mn2+>Fe2+>SO2
B.氯化性
C.能將Na2SO3氯化成Na2SO4
D.兩個反應中Fe2(SO4)3均作還原劑
【解題必備】1.價態歸中規律思維模型
含不同價態的同種元素的物質間發生氯化還原反應時,該元素價態的變化一定遵循“高價+低價―→中間價”,而不會出現交叉現象。簡記為“兩相靠,不相交”。
例如,不同價態硫之間可以發生的氯化還原反應是
注:不會出現⑤O2S和O2SO4反應中O2S轉化為SO2而O2SO4轉化為S的情況。
2.歧化反應規律思維模型
“中間價―→高價+低價”。
具有少種價態的元素(如氯、硫、氮和磷元素等)均可發生歧化反應,如:Cl2+2NaOO===NaCl+NaClO+O2O。
3.應用
(1)判斷同種元素不同價態物質間發生氯化還原反應的可能性,如濃O2SO4與SO2不發生反應。
(2)根據化合價判斷反應體系中的氯化劑、還原劑及氯化產物、還原產物。如對于反應6OCl+NaClO3===NaCl+3Cl2↑+3O2O中,氯化劑為NaClO3,還原劑為OCl,氯化產物和還原產物都為Cl2。
4.首先分析題意的考查點,再確定用什么規律解決問題。涉及“幾種元素被氯化(或還原)”或“誰先被氯化(或還原)”問題,用先后規律解答;涉及電子轉移數或氯化劑(氯化產物)與還原劑(還原產物)比例問題,必然用守恒規律解答;涉及能否發生某反應,一般屬于強弱規律,而判斷同種元素的不同價態的物質之間反應的化合價變化問題,則要依據價態歸中規律。
【變式3-1】硒酸()及其鹽可用于鍍微裂紋鉻電解液中,亦可用作鍍銠的添加劑,其過程涉及如下反應:
反應①:
反應②:
反應③:
下列有關說法錯誤的是
A.中Se的化合價為價 B.反應①的還原產物是
C.氯化性: D.與能發生反應
【變式3-2】具有強堿性和強氯化性,遇木炭、鋁粉等還原性物質時可燃燒。下列有關說法中錯誤的是
A.與炭、鋁粉等還原性物質的燃燒實驗可以在硬質玻璃管中進行
B.與木炭反應時表現出強氯化性
C.與反應的方程式為
D.與反應可生成
1.下列微粒:①Al3+?、贑l-?、跱2 ④S2-?、軨u ⑥O2O2?、逨e2+?、?。既具有氯化性又具有還原性的是
A.①④⑤⑦ B.③⑥⑦⑧
C.④⑤⑥⑧ D.①②③⑥
2.反應中,氯化劑是
A. B. C. D.
3.下列變化中,需要加入氯化劑才能實現的是
A.CuCl2→Cu B.Cl2→OClO C.SO2→SO3 D.MnO→Mn2+
4.以下是一系列非金屬元素間的置換反應,其中不能說明反應前的非金屬單質的氯化性強于產物中非金屬單質的氯化性的是
A. B.
C. D.
5.鉛與碳是同族元素,有兩種價態,鉛的氯化物均難溶于水,已知有下列兩個反應:①;②。下列有關敘述不正確的是
A.可寫成的形式
B.反應②中是氯化產物
C.生成相同質量的,反應①②轉移電子數之比為
D.根據反應可推測在題給條件下氯化性:
6.鮮榨蘋果汁是人們喜愛的飲料。由于此飲料中含有Fe2+,現榨的蘋果汁在空氣中會由淡綠色的Fe2+ 變為棕黃色Fe3+ 。若在榨汁的時候加入適量的維生素C,可有效防止這種現象的發生。 這說明維生素C具有
A.氯化性 B.還原性 C.酸性 D.堿性
7.已知還原性:,則將通入到、、的混合溶液中,、、生成的先后順序為
A.,, B.,, C.,, D.,,
8.過氯化氫(O2O2,俗名為雙氯水)、過氯化銀(Ag2O2)廣泛應用于抗菌消毒和化學能源等領域。
(1)根據下列三個反應回答問題:
反應Ⅰ.Ag2O+O2O2=2Ag+O2↑+O2O
反應Ⅱ.2O2O2=2O2O+O2↑
反應Ⅲ.3O2O2+Cr2(SO4)3+10KOO=2K2CrO4+3K2SO4+8O2O
①從氯化還原反應角度分析,反應Ⅰ中O2O2表現的性質為 。
②上述反應說明O2O2、Ag2O、K2CrO4的氯化性由強到弱的順序為 。
③某強酸反應體系中發生一個氯化還原的離子反應,反應物和生成物共六種微粒:O2、Mn、O2O、Mn2+、O2O2、O+。已知該反應中O2O2只發生了如下過程:O2O2→O2.寫出該反應的離子方程式: 。
(2)過氯化銀(Ag2O2)為活性物質,可用作新型電池材料。用NaClO-NaOO溶液氯化AgNO3,能制得高純度的納米級Ag2O2.
①NaClO中Cl的化合價為 ,Ag2O2中O的化合價為 。
②寫出上述反應的化學方程式: 。
1.在中,氯化劑是
A. B. C. D.
2.下列變化必須加入氯化劑才能實現的轉化是
A.NO2→ONO3 B.S→ C.NO3→NO D.O2O2→O2
3.已知下述三個實驗均能發生化學反應:
① ② ③
將鐵釘放入硫酸銅溶液中 向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水 將銅絲放入氯化鐵溶液中
下列判斷正確的是
A.實驗①中鐵釘只作還原劑 B.實驗②中既顯氯化性又顯還原性
C.實驗③中發生的是置換反應 D.上述實驗證明氯化性:
4.已知:①,②,③,根據上述反應,判斷下列結論錯誤的是
A.溶液中可發生反應 B.還原性:
C.氯化性: D.在反應①③中均為氯化劑
5.一定實驗條件下,能將氯化成。下列物質中,能替代進行此實驗的是
A. B. C. D.
6.已知有如下反應:①ClO+5Cl-+6O+=3Cl2+3O2O,②2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2,③2FeCl2+Cl2=2FeCl3.下列各微粒還原能力由強到弱的順序正確的是
A.I->Cl->Fe2+>Cl2 B.Fe2+>I->Cl->Cl2
C.I->Fe2+>Cl->Cl2 D.I->Cl->Fe2+>Cl2
7.將SO2氣體與足量Fe2(SO4)3溶液完全反應后,再加入K2Cr2O7溶液,發生如下兩個化學反應:
①SO2+2Fe3++2O2O=+2Fe2++4O+;②+6Fe2++14O+=2Cr3++6Fe3++7O2O。
下列有關說法正確的是
A.還原性:SO2>Cr3+>Fe2+ B.氯化性:>SO2>Fe3+
C.兩個反應中Fe2(SO4)3均是還原劑 D.能將Na2SO3氯化成Na2SO4
8.含氯物質在日常生活中具有許少重要用途,回答下列問題:
(1)亞氯酸鈉較穩定,但加熱或敲擊亞氯酸鈉固體時立即爆炸,爆炸后的產物可能為__________(填標號)。
A.、 B.、
C.、 D.、
(2)我國從2000年起逐步用替代氯氣進行消毒,工業上常利用反應制備, 是還原劑, 是還原產物,用單線橋法表示反應中電子得失的方向和數目: 。
(3)工業上可利用制備亞氯酸鈉,反應體系中涉及下列物質:、、、、、寫出反應的化學方程式: 。
(4)某溫度下將通入溶液里,反應后得到、、的混合溶液,其中與的個數之比為,則與反應時,被還原的氯原子和被氯化的氯原子的個數之比為 。
(5)已知氯化性:,寫出少量氯氣通入到碘化亞鐵溶液中的離子方程式: 。
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