2023届高考化学人教版一轮复习测评-(六)　氧化还原反应方程式的配平与计算

氧化还原反应方程式的配平与计算一、选择题(本题包括12个小题，每小题只有一个选项符合题意)1．(2022·天水模拟)已知19ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋8Cr3＋＋4H2O=8CrO2(ClO4)2＋3Cl－＋8H＋，下列说法不正确的是()A．ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))中Cl元素显＋7价B．CrO2(ClO4)2为还原产物C．该反应中氧化剂为ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))D．每生成1molCl－，转移的电子的物质的量为8mol【详解】B设ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))中Cl元素化合价为x价，则ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))中x＋(－2)×4＝－1，解得x＝＋7，则Cl元素显＋7价，故A正确；CrO2(ClO4)2中O元素化合价为－2价、Cl元素化合价为＋7价，则Cr元素显＋6价，Cr3＋的化合价升高，被氧化，生成的CrO2(ClO4)2是氧化产物，故B错误；Cl元素的化合价由＋7价降低为－1价，降低8价，则每生成1molCl－，转移的电子的物质的量为8mol，故C、D正确。2．(2022·石河子模拟)LiAlH4既是金属储氢材料又是有机合成中的常用试剂，遇水能剧烈分解释放出H2，又知LiAlH4在125℃分解为LiH、Al和H2。下列有关说法不正确的是()A．LiAlH4遇水反应的化学方程式为LiAlH4＋2H2O=LiAlO2＋4H2↑B．LiAlH4中含有离子键、共价键C．LiAlH4与乙醛作用生成乙醇，LiAlH4作还原剂D．LiAlH4在125℃分解，每转移2mol电子放出2.24LH2【详解】DLiAlH4溶于适量水得到无色溶液，生成LiAlO2和H2，反应的化学方程式为LiAlH4＋2H2O=LiAlO2＋4H2↑，故A正确；Li＋与AlHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))之间存在离子键，H与Al之间存在共价键，所以LiAlH4中含有离子键、共价键，故B正确；LiAlH4与乙醛反应生成乙醇，乙醛被还原，LiAlH4作还原剂，故C正确；没有说明是否是标准状况下，无法计算气体的体积，所以不能根据电子的物质的量计算氢气的体积，故D错误。3．已知在碱性溶液中可发生如下反应：2R(OH)3＋3ClO－＋4OH－=2ROeq\o\al(\s\up1(n－),\s\do1(4))＋3Cl－＋5H2O。则ROeq\o\al(\s\up1(n－),\s\do1(4))中R的化合价是()A．＋3价 B．＋4价C．＋5价 D．＋6价【详解】D根据离子反应中反应前后电荷守恒，可得3＋4＝2n＋3，解得n＝2，根据化合价规则判断ROeq\o\al(\s\up1(n－),\s\do1(4))中R的化合价为＋6价。4．(2021·眉山模拟)处理工业废液中的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的反应为NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋2O2=NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2O＋2H＋(反应Ⅰ)，5NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋3NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))=4N2↑＋9H2O＋2H＋(反应Ⅱ)。下列说法错误的是()A．两个反应中，NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))被氧化B．反应Ⅰ中每转移1mol电子可产生0.125molNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))C．要使废液中的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))能完全转化为N2，应使反应Ⅰ与反应Ⅱ投入废液的体积之比为5∶3D．反应Ⅱ中被氧化与被还原的氮原子之比为5∶3【详解】C反应Ⅰ中N元素化合价从－3价变为＋5价，反应Ⅱ中NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的N元素化合价从－3价变为0价，化合价升高，被氧化，则两个反应中NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))均被氧化，故A正确；反应Ⅰ中N元素化合价从－3价变为＋5价，化合价升高8价，则每转移1mol电子产生NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的物质的量为eq\f(1mol,8)＝0.125mol，故B正确；反应Ⅰ×3＋反应Ⅱ可得：8NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋6O2=4N2＋12H2O＋8H＋，说明要使废液中的NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))能完全转化为N2，需要使反应Ⅰ与反应Ⅱ投入废液的体积之比为3∶5，故C错误；D.反应Ⅱ中NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的N元素化合价从－3价变为0价，化合价升高，被氧化，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的N元素化合价从＋5价变为0价，化合价降低，被还原，则被氧化与被还原的N原子之比为5∶3，故D正确。5．NaNO2是一种食品添加剂，但食用过量可能致癌。酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式为MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋eq\x()→Mn2＋＋NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋H2O(未配平)。下列叙述中正确的是()A．该反应中NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))被还原B．反应过程中溶液的pH减小C．生成1molNaNO3需消耗0.4molKMnO4D．eq\x()中的粒子是OH－【详解】CNOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))中N元素的化合价升高，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))被氧化，A项错误；根据元素化合价升降总数相等、电荷守恒和原子守恒可知，反应的离子方程式为2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋6H＋=2Mn2＋＋5NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋3H2O，据此可知B、D项错误，C项正确。6．(2021·包头模拟)铌具有广泛用途。黏土铌矿中NbO＋转化为NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))反应的离子方程式为NbO＋＋MnO2＋2H＋=NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋Mn2＋＋H2O，下列有关说法正确的是()A．NbO＋和NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))中Nb元素的化合价分别为＋5价和＋3价B．反应中H＋既不是氧化剂也不是还原剂C．NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))转化为Nb2O5的反应为氧化还原反应D．生成0.1molNbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，反应转移0.1mol电子【详解】BNbO＋和NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))中Nb元素的化合价分别为＋3价和＋5价，故A错误；反应中，H元素的化合价没有变化，则反应中H＋既不是氧化剂也不是还原剂，故B正确；NbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))转化为Nb2O5的反应中，没有元素化合价的变化，不是氧化还原反应，故C错误；反应中，Nb元素的化合价从＋3价升高为＋5价，则生成0.1molNbOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，反应转移0.2mol电子，故D错误。7．(2022·西宁模拟)过二硫酸分子式为H2S2O8，可看成是H2O2分子中两个氢原子被磺酸基取代的产物，即：HO3S—O—O—SO3H；过二硫酸与水反应生成过氧化氢和硫酸。下列说法不正确的是()A．过二硫酸具有强氧化性B．过二硫酸中硫元素的化合价为＋6价C．Na2S2O8可做漂白剂，加热会使其漂白性逐渐失效D．可用硝酸钡溶液鉴别H2SO4和H2S2O8【详解】DNa2S2O8中含有－1价O，具有强氧化性，故A正确；H2O2中O元素的化合价为－1价，过二硫酸(H2S2O8)可以看成是H2O2中两个氢原子被二个磺酸基(—SO3H)取代的产物，故S元素的化合价没有变化，仍为＋6价，故B正确；H2S2O8具有磺酸基(—SO3H)和H2O2的双重性质，所以具有漂白性和不稳定性，加热会使其漂白性逐渐失效，故C正确；H2SO4和H2S2O8均能与硝酸钡溶液反应生成白色沉淀，所以不能用硝酸钡溶液鉴别H2SO4和H2S2O8，故D错误。8．在一定条件下HI、Fe、FeBr2分别与足量的Cl2反应，如果三个反应电子转移数目相等，则HI、Fe、FeBr2的物质的量之比为()A．1∶1∶1 B．3∶1∶1C．1∶3∶3 D．6∶3∶2【详解】B反应中只有氯气是氧化剂，3个反应得失电子数目相等，则3个反应中参加反应的氯气的物质的量相等，令参加反应的氯气为1mol，由2HI＋Cl2=2HCl＋I2得，n(HI)＝2mol，由2Fe＋3Cl2=2FeCl3得，n(Fe)＝eq\f(2,3)mol，由2FeBr2＋3Cl2=2FeCl3＋2Br2得，n(FeBr2)＝1mol×eq\f(2,3)＝eq\f(2,3)mol，故n(HI)∶n(Fe)∶n(FeBr2)＝2mol∶eq\f(2,3)mol∶eq\f(2,3)mol＝3∶1∶1。9．(2022·遂宁模拟)玻璃仪器内壁残留的硫单质可用热的KOH溶液去除，反应方程式如下所示：3S＋6KOHeq\o(=,\s\up7(△))2K2S＋K2SO3＋3H2O(Ⅰ)(x－1)S＋K2Seq\o(=,\s\up7(△))K2Sx(x＝2～6)(Ⅱ)S＋K2SO3eq\o(=,\s\up7(△))K2S2O3(Ⅲ)下列说法正确的是()A．反应Ⅰ中S只作氧化剂B．反应Ⅰ中K2SO3是还原产物C．反应Ⅲ中每消耗16g硫单质，转移的电子数约为3.01×1023D．上述三个反应中并未涉及到硫元素的全部常见价态【详解】D反应Ⅰ中，部分S失电子转化为K2SO3，部分S得电子转化为K2S，S既是氧化剂又是还原剂，故A错误；S元素的化合价升高被氧化，反应Ⅰ中S转化为K2SO3是发生氧化反应，所以K2SO3是氧化产物，故B错误；S＋K2SO3eq\o(=,\s\up7(△))K2S2O3中S元素的化合价由0价升高为＋2价，则每消耗16g硫单质即eq\f(16g,32g·mol－1)＝0.5mol，转移的电子数约为0.5mol×2×6.02×1023mol－1＝6.02×1023，故C错误；上述三个反应中并未涉及硫元素的全部常见价态，如S的＋6价没有涉及，故D正确。10．(2022·延安模拟)汽车安全气囊中填充物的主要成分是NaN3、KNO3和SiO2。汽车发生碰撞后，安全气囊中的物质瞬间反应并释放出气体使安全气囊胀大，从而阻挡人体前冲，发生的反应之一为10NaN3＋2KNO3=5Na2O＋K2O＋16N2↑。此后，气体通过气囊上的小孔迅速消散，气囊收缩。下列说法错误的是()A．KNO3中的N元素被还原，N2既是氧化产物也是还原产物B．K2O和Na2O都是碱性氧化物，与水反应会生成强碱C．SiO2的作用是与K2O和Na2O反应生成硅酸盐，从而减少对人体皮肤的伤害D．反应中每消耗1molNaN3时转移3mol电子【详解】DKNO3中N元素反应后化合价降低被还原，KNO3为氧化剂，NaN3中N元素的化合价由－eq\f(1,3)价升高为0，NaN3是还原剂，N2既是氧化产物也是还原产物，故A正确；K2O和Na2O都是碱性氧化物，与水反应会生成KOH、NaOH，KOH、NaOH都是强碱，故B正确；K2O和Na2O对人体有腐蚀作用，SiO2与K2O和Na2O反应生成硅酸盐，从而减少对人体皮肤的伤害，故C正确；NaN3中N元素的化合价由－eq\f(1,3)价升高为0价，则反应中每消耗1molNaN3时转移1mol电子，故D错误。11.(2021·榆林模拟)在酸性条件下，黄铁矿(FeS2，其中S元素的化合价为－1价)催化氧化的反应是2FeS2＋7O2＋2H2O=2Fe2＋＋4SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋4H＋，实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是()A．反应Ⅱ的离子方程式为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O=15Fe2＋＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋16H＋B．在酸性条件下，黄铁矿催化氧化过程中，NO和Fe3＋均作催化剂C．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是氧化还原反应D．催化氧化总反应中，1molFeS2参与反应共转移14mol电子【详解】C根据图示，反应Ⅱ是Fe3＋氧化FeS2生成Fe2＋和SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，反应的离子方程式为14Fe3＋＋FeS2＋8H2O=15Fe2＋＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))＋16H＋，故A正确；由总方程式可知，NO和Fe3＋反应前后质量和性质不变，所以NO和Fe3＋均作催化剂，故B正确；反应Ⅰ、Ⅱ中存在元素化合价的变化，反应Ⅲ中没有元素化合价的变化，所以反应Ⅲ不是氧化还原反应，故C错误；由总方程式可知，1molFeS2消耗3.5molO2，则转移电子的物质的量为3.5mol×4＝14mol，故D正确。12．已知Pb3O4与HNO3溶液发生反应Ⅰ：Pb3O4＋4H＋=PbO2＋2Pb2＋＋2H2O；PbO2与酸化的MnSO4溶液发生反应Ⅱ：5PbO2＋2Mn2＋＋4H＋＋5SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋5PbSO4＋2H2O。下列推断正确的是()A．由反应Ⅰ可知，Pb3O4中Pb(Ⅱ)和Pb(Ⅳ)含量之比为1∶2B．由反应Ⅰ、Ⅱ可知，氧化性：HNO3>PbO2>MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))C．Pb可与稀硝酸发生反应：3Pb＋16HNO3=3Pb(NO3)4＋4NO↑＋8H2OD．Pb3O4可与盐酸发生反应：Pb3O4＋8HCl=3PbCl2＋4H2O＋Cl2↑【详解】D由反应Ⅰ知，生成Pb2＋与PbO2的物质的量之比为2∶1，即n[Pb(Ⅱ)]∶n[Pb(Ⅳ)]为2∶1，A项错误；反应Ⅰ不是氧化还原反应，所以不能得出HNO3的氧化性强于PbO2的结论，B项错误；由反应Ⅰ知，HNO3不能将Pb2＋氧化为Pb(Ⅳ)，所以Pb与稀HNO3反应时，只生成Pb(NO3)2，C项错误；反应Ⅱ中，PbO2可以将Mn2＋氧化生成MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，而MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))可以氧化HCl生成Cl2，则Pb3O4可以氧化HCl生成Cl2，D项正确。二、非选择题(本题包括3个小题)13．(1)[2020·全国Ⅰ卷，T26(2)改编]酸性条件下，VO＋能被MnO2氧化成VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))，写出VO＋转化为VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。(2)[2020·全国Ⅱ卷，T26(4)改编]ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，生成ClO2的离子方程式为__________________________________________________________。每生成1molClO2消耗NaClO2的量为________mol；产生“气泡”的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)[2020·全国Ⅲ卷，T27(5)]硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式__________________________________________________________________________________________________________。(4)(2019·全国Ⅲ卷)工业上可由天然二氧化锰粉和硫化锰矿用硫酸溶浸得硫单质和硫酸锰，写出该反应的化学方程式_______________________________________________________________________________________________________________________。【详解】(1)VO＋转化为VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))时，钒元素的化合价由＋3价升至＋5价，1molVO＋失去2mol电子，MnO2被还原为Mn2＋，锰元素的化合价由＋4价降至＋2价，1molMnO2得到2mol电子，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，VO＋转化为VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))反应的离子方程式为VO＋＋MnO2＋2H＋=VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋Mn2＋＋H2O。(2)生成ClO2的反应属于歧化反应，生成ClO2的离子方程式为5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H＋=4ClO2↑＋Cl－＋2H2O，每生成1molClO2，消耗NaClO2的量为eq\f(1mol,4)×5＝1.25mol；碳酸氢钠和硫酸氢钠反应生成硫酸钠、水和二氧化碳，化学方程式为NaHCO3＋NaHSO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑。(3)由题意可知，反应物为硫酸镍、次氯酸钠和强碱，生成物为NiOOH，硫酸镍中镍为＋2价，NiOOH中镍为＋3价，镍的化合价升高被氧化，则次氯酸钠中氯元素被还原得到氯化钠，该反应的离子方程式为2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋H2O＋Cl－。(4)根据题意可确定反应物为MnO2、MnS、H2SO4，生成物为MnSO4、S、H2O，根据化合价升降可配平。【答案】(1)VO＋＋MnO2＋2H＋=VOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))＋Mn2＋＋H2O(2)5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋4H＋=4ClO2↑＋Cl－＋2H2O1.25NaHCO3＋NaHSO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑(3)2Ni2＋＋ClO－＋4OH－=2NiOOH↓＋Cl－＋H2O(4)MnO2＋MnS＋2H2SO4=2MnSO4＋S＋2H2O14．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：回答下列问题：(1)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式：_____________________________。(2)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是________。(3)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是________。(4)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为________。(计算结果保留两位小数)【详解】(1)从流程图看出，反应物是氯酸钠、二氧化硫、硫酸，产物为硫酸氢钠、二氧化氯，根据化合价升降总数相等、原子守恒配平化学方程式：2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4。(2)粗盐提纯中加入氢氧化钠溶液沉淀镁离子，加入碳酸钠溶液沉淀钙离子。电解过程中ClO2在阴极放电得到ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，故阴极反应的主要产物为NaClO2。(3)依题意，用含氢氧化钠的双氧水吸收尾气中的二氧化氯发生反应的化学方程式为2ClO2＋H2O2＋2OH－=2ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋O2＋2H2O，ClO2作氧化剂，H2O2作还原剂，故氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1，该反应中氧化产物为O2。(4)氯气、亚氯酸钠的氧化能力就是得电子能力，得电子数相等时，氧化能力相当。氯气、亚氯酸钠最终还原为Cl－，根据：NaClO2eq\o(→,\s\up7(得4e－))Cl－和Cl2eq\o(→,\s\up7(得2e－),\s\do5())2Cl－可知，得电子数相等时存在NaClO2～2Cl2，故亚氯酸钠的有效氯含量为eq\f(71×2,90.5)≈1.57。答案：(1)2NaClO3＋SO2＋H2SO4=2ClO2＋2NaHSO4(2)NaOH溶液Na2CO3溶液ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))(或NaClO2)(3)2∶1O2(4)1.5715．(2021·银川模拟)(1)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2=4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1molO2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。(2)焙烧明矾的化学方程式为4KAl(SO4)2·12H2O＋3Seq\o(=,\s\up7(焙烧))2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O，在该反应中，还原剂是________。(3)KC