氧化还原反应和离子反应

化学 | 10年级

由化合价升降判断氧化还原反应,用电子得失说明本质,指出氧化剂与还原剂,由价态推测其性质;通过导电性实验建立电解质概念,区分强弱电解质并写电离方程式;以硫酸钠、硫酸铜与氯化钡的反应认识离子反应,按四步书写离子方程式并归纳发生条件。

这一页讲的是必修第一册 第2章 海洋中的卤素资源 · 氧化还原反应和离子反应里的「氧化还原反应和离子反应」,教材要求做到:能判断氧化还原反应,标出化合价变化并指出氧化剂与还原剂。。它不是凭空出现的——要先会「海水中的氯」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「溴和碘的提取」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会海水中的氯本知识点氧化还原反应和离子反应后续 · 学完接着学溴和碘的提取

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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

下列化学反应中,属于氧化还原反应的是( )

  1. 氢氧化钠溶液与稀盐酸混合:NaOH + HCl = NaCl + H2O
  2. 石灰石高温分解制生石灰:CaCO3 = CaO + CO2↑
  3. 锌粒投入稀盐酸中:Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
  4. 氯化钡溶液与硫酸钠溶液混合:BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl
看答案与解析

答案:C

解析:判断氧化还原反应的依据是反应前后有无元素化合价的变化。A 是中和反应,钠、氢、氧、氯的化合价反应前后都没有改变;B 是分解反应,钙为 +2 价、碳为 +4 价、氧为 -2 价,均未变化;D 是复分解反应,钡、氯、钠、硫的化合价也都不变;只有 C 中锌由 0 价升高到 +2 价被氧化,氢由 +1 价降低到 0 价被还原,反应中存在电子转移。故选 C。

第 2 题 基础

下列物质中,属于强电解质的是( )

  1. 醋酸(CH3COOH)
  2. 氢氧化钠(NaOH)
  3. 蔗糖(C12H22O11)
  4. 二氧化碳(CO2)
看答案与解析

答案:B

解析:强电解质是在水溶液中能够完全电离的化合物。氢氧化钠是强碱,溶于水全部电离成 Na+ 和 OH-,属于强电解质;醋酸是弱酸,在水中只有少部分分子电离,属于弱电解质;蔗糖是典型的非电解质,其水溶液和熔融状态都不导电;二氧化碳溶于水虽能使溶液导电,但导电的离子来自它与水生成的碳酸,二氧化碳本身并不电离,属于非电解质。故选 B。

第 3 题 进阶

在反应 MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 中,被氧化和被还原的元素依次是( )

  1. 氯、锰
  2. 锰、氯
  3. 氢、氧
  4. 锰、氢
看答案与解析

答案:A

解析:反应中锰元素由 +4 价降低到 +2 价,化合价降低、得到电子,锰元素被还原,二氧化锰作氧化剂;氯元素由 -1 价升高到 0 价,化合价升高、失去电子,氯元素被氧化,氯化氢作还原剂。需要注意 4 个 HCl 中只有 2 个氯原子的化合价升高生成氯气,另外 2 个氯仍为 -1 价进入氯化锰中;氢和氧的化合价始终没有变化。故选 A。

第 4 题 挑战

下列离子方程式书写正确的是( )

  1. 稀硫酸与氢氧化钡溶液反应:H+ + OH- = H2O
  2. 硫酸钠溶液与氯化钡溶液反应:Ba2+ + SO4^2- = BaSO4↓
  3. 碳酸钙与稀盐酸反应:CO3^2- + 2H+ = CO2↑ + H2O
  4. 铁与稀盐酸反应:2Fe + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2↑
看答案与解析

答案:B

解析:书写离子方程式时,易溶且完全电离的强电解质要拆成离子,难溶物、气体、水等弱电解质保留化学式,同时必须满足原子守恒和电荷守恒。A 中稀硫酸与氢氧化钡反应除生成水外还生成硫酸钡沉淀,漏写了 Ba2+ + SO4^2- = BaSO4↓;C 中碳酸钙难溶于水,不能拆成碳酸根离子;D 中铁与稀盐酸反应只生成 Fe2+,且两边电荷与原子都不守恒,正确写法是 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑;B 中反应物全部拆成离子、硫酸钡保留化学式,原子与电荷均守恒,书写正确。故选 B。

第 5 题 基础

硫酸钠溶于水时完全电离,其电离方程式为____;氢氧化钡溶于水时的电离方程式为____。

看答案与解析

答案:Na2SO4 = 2Na+ + SO4^2-;Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH-

解析:硫酸钠和氢氧化钡都是强电解质,在水中完全电离,电离方程式用等号连接:左边写物质的化学式,右边写电离出的离子。书写时要保证原子个数与电荷总数都守恒,1 个硫酸钠电离出 2 个 Na+ 和 1 个 SO4^2-,正负电荷代数和为零;1 个氢氧化钡电离出 1 个 Ba2+ 和 2 个 OH-,同样电荷守恒。只有弱电解质的电离才用可逆符号。

第 6 题 进阶

向氯化钡溶液中滴加硫酸钠溶液,该反应的离子方程式为____;该反应能够发生的本质原因是____。

看答案与解析

答案:Ba2+ + SO4^2- = BaSO4↓;反应生成了难溶的硫酸钡沉淀,使溶液中 Ba2+ 与 SO4^2- 的浓度显著减小

解析:氯化钡和硫酸钠都是易溶的强电解质,在溶液中分别以 Ba2+、Cl- 和 Na+、SO4^2- 的形式存在。两种溶液混合后,Ba2+ 与 SO4^2- 结合生成难溶的硫酸钡沉淀,溶液中这两种离子的浓度大幅减小,反应得以向右进行;Na+ 和 Cl- 没有参加反应,是旁观离子,不出现在离子方程式中。生成沉淀、放出气体或生成难电离的物质,是离子反应能够发生的条件。

第 7 题 进阶

从电子转移和化合价变化两个角度说明:怎样判断一个反应是不是氧化还原反应?又怎样由元素的化合价推测物质的氧化性或还原性?

看答案与解析

答案:凡有元素化合价升降的反应都是氧化还原反应,其本质是反应中发生了电子转移(得失或偏移),化合价升高意味着失电子、被氧化,化合价降低意味着得电子、被还原;元素处于最高价态时只能得电子,只能作氧化剂,处于最低价态时只能失电子,只能作还原剂,处于中间价态时既能被氧化又能被还原,兼有氧化性和还原性;同一反应中氧化剂得到的电子总数一定等于还原剂失去的电子总数。

解析:判断氧化还原反应的外在特征是化合价升降,内在本质是电子转移,两者一一对应,所以看到化合价变化就可以断定有电子转移。价态与性质的关系可概括为高价氧化、低价还原、中间价态两性,据此能推测 Fe3+ 只有氧化性、单质 Fe 只有还原性、Fe2+ 兼有氧化性和还原性。电子守恒既是判断反应能否配平的基础,也是有关氧化还原计算的核心依据。

第 8 题 挑战

用二氧化锰与浓盐酸共热制氯气:MnO2 + 4HCl(浓) = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O。若制得 7.1 g 氯气,则反应中转移电子的物质的量是多少摩尔?

看答案与解析

答案:0.2

解析:氯气的摩尔质量是 71 g/mol,7.1 g 氯气为 7.1 g ÷ 71 g/mol = 0.1 mol。反应中氯元素由 -1 价升高到 0 价,生成 1 个 Cl2 分子需要 2 个氯原子各失去 1 个电子,即每生成 1 mol Cl2 转移 2 mol 电子,所以 0.1 mol 氯气对应转移电子 0.1 mol × 2 = 0.2 mol。与此同时锰元素由 +4 价降到 +2 价,得到的电子总数与氯失去的电子总数相等,符合电子守恒。

课标对应

…●氧化还原反应和离子反应:电离理论建立的化学史料…

《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.85)

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