《氧化還原反應》常見的錯誤有哪些(2)
例題5、化合物A、B、C都只含有兩種元素,且A、B均含X元素。已知一定條件下可發(fā)生反應:A+B——X+C,X是一種單質(zhì),由此可知X元素( )
A、一定是金屬元素 B、一定是非金屬元素
C、可能是金屬元素,也可能是非金屬元素 D、無法確定
[錯誤解答]選C或D。
[錯誤原因]對“歸中型”氧化還原反應及元素性質(zhì)的認識不夠深入。
[正確解答]根據(jù)題意:1)A、B、C都是化合物;2)A、B均含X元素;3)反應生成單質(zhì)X,可以推知該反應為“歸中型”氧化還原反應。即化合物A、B中X元素的化合價“一高一低”(一個高于0價、一個低于0價),兩者共同作用生成X單質(zhì)(化合價為0)。由于金屬元素在化合物中只呈現(xiàn)正價態(tài),不可能有負價態(tài),因此可以肯定X不是金屬元素;只有非金屬元素在化合物中才既可呈正價態(tài),又可呈負價態(tài),并在一定條件下可以發(fā)生歸中反應。例如:2H2S+SO2=3S+2H2O,4NH3+6NO==5N2+6H2O,所以X應該是非金屬,即該題的答案為B。
例題6、在氧化還原反應KClO3+6HCl=KCl+3Cl2+3H2O中,當生成0.5molCl2時,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___________
A、5:1 B、3:1 C、1:3 D、1:5
[錯誤解答]選B。由于反應過程中每個KClO3得到6個電子被還原為Cl—,而每2個HCl失去2個電子被氧化為Cl2。根據(jù)電子得失關系守恒關系,可知:氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3:1,選擇B。
[錯誤原因]不明確該反應的實質(zhì),解題過程中違背同種元素發(fā)生氧化還原反應時化合價變化遵循“只靠近不交叉”的原則。
[正確解答]由于該反應屬于“歸中型”氧化還原反應,反應機理為:KClO3中Cl得到5個電子轉化為Cl2(被還原),同樣的HCl中的Cl失去一個電子轉化為Cl2(被氧化),反應中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物均為Cl2,且氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比等于氧化劑得電子數(shù)和還原劑失去電子數(shù)之比,即5:1;選擇A。
例題7、在反應11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4中,每摩爾CuSO4能氧化P的物質(zhì)的量為( )
A、1/5 mol B、2/5 mol C、3/5mol D、11/5 mol
[錯誤解答]選B。從化學方程式可看出,當15mol CuSO4參加氧化還原反應時將生成6mol H3PO4,所以1mol CuSO4 氧化2/5 mol的P并生成2/5 mol H3PO4。
[錯誤原因]沒有注意到H3PO4有一半是P自身氧化還原反應(歧化反應)生成的。
[正確解答]本題中的還原劑是P,而氧化劑是P和CuSO4。由于反應過程中Cu從+2降為+1,因此反應中共得到15mol的電子;而做還原劑的P在反應中從0升至+5價,因此1mol P得到5mol電子。因此15molCuSO4在反應中只能氧化3mol的P,即每摩爾硫酸銅能夠氧化0.2mol的P。正確選項為A。
例題8、標準狀況下,往100mL 0.2mol/L的FeBr2溶液中通入一定體積的Cl2,充分反應后,溶液中有50%的Br-被氧化。則通入的氯氣的體積是( )
A、0.224L B、0.336L C、0.448L D、0.672L
[錯誤解答]由于2Br- + Cl2=Br2 + 2Cl-,根據(jù)題意,有50%的Br-被氧化,即有0.02mol被氧化,因此通入的氯氣的體積為0.224L。選A。
[錯誤原因]忽略離子還原性強弱。在氧化還原反應中,還原性(氧化性)越強的物質(zhì)(或微粒)優(yōu)先參與氧化還原反應。
[正確解答]由于Fe2+還原性比Br-強,當往FeBr2中通入氯氣,發(fā)生的反應依次為:1)Cl2+2Fe2+=2Cl—+2Fe3+;2)Cl2+2Br—=2Cl—+Br2。因此溶液反應中反應的情況應該是:Fe2+被完全氧化并有50% Br— 被氧化。根據(jù)電子得失關系,F(xiàn)e2+、Br—離子失去的電子總數(shù)(0.02mol+0.02mol=0.04mol)等于Cl2得到的電子總數(shù)。由于每個Cl2在反應中得到2個電子,因此Cl2的物質(zhì)的量為0.02mol,其體積為0.448L。本題正確答案為C。(注:分析多種離子共存的溶液體系的電解問題時,也必須考慮離子反應次序——對于氧化性或還原性越強的離子,電解過程中一般優(yōu)先放電。)
例題9、取17.4 g MnO2固體粉末與一定體積的濃鹽酸(含溶質(zhì)0.4mol)共熱制取氯氣(假設HCl揮發(fā)損失不計),下列敘述中正確的是( )
A、反應過程中MnO2作催化劑 B、鹽酸未完全反應
C、參加反應的鹽酸有一半被氧化 D、反應產(chǎn)生2.24L氯氣(標況)
[錯誤解答]選C、D。根據(jù)該反應中量的關系:MnO2——4HCl可知,該反應中MnO2過量,因此HCl完全反應。又因該反應中只有一半的HCl作還原劑(另一半為起到酸的作用),因此參加反應的鹽酸有一半被氧化(0.2mol),得到2.24L的氯氣。
[錯誤原因]靜態(tài)考慮反應問題,忽略鹽酸濃度變化引起還原性變化的事實。
[正確解答]隨反應的進行,鹽酸的濃度逐漸減小,對應的還原性逐漸減弱,直至發(fā)生的氧化還原反應被停止。因此該反應過程中,雖然MnO2過量,鹽酸也不可能完全反應,同樣的,收集到的氣體也不可能是2.24L。但是不論如何,參與反應的鹽酸一定有一半被氧化(對應的量一定少于0.2mol)。因此正確選項為C。(注:許多物質(zhì)的氧化(還原)性會受濃度變化的影響,并在一些具體的反應中表現(xiàn)出來。例如,濃硫酸具有氧化性,在加熱的條件下與銅能夠發(fā)生反應,隨反應的進行,硫酸濃度變小,氧化性逐漸減弱,最終反應將停止;若參加反應的金屬為Zn等活潑金屬,則當濃度降低到一定程度(轉化為稀硫酸)時,又會有H2產(chǎn)生。又如,濃硝酸具有強氧化性,與銅反應生成NO2,隨反應進行,濃度減小,氧化性將有所減弱。當濃度減小到一定程度,反應產(chǎn)物變?yōu)镹O。在解此類問題時,必須要打破常規(guī),“動態(tài)”地考慮反應進行問題。這類問題也常在化學計算中出現(xiàn)。)