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- 2021-07-03 发布
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专题4 氧化还原反应
【考情探究】
课
标
解
读
考点
氧化还原反应的概念、原理及应用
解读
1.理解氧化还原反应的本质,了解氧化还原反应在生产、生活中的应用
2.掌握氧化还原反应的基本概念和基本规律
3.能正确书写化学方程式,并能根据质量守恒定律进行有关计算
考情分析
本专题设题形式有化工流程题、实验综合题或化学反应原理综合题等,通常有两种考法:
一、氧化还原化学(离子)方程式的书写:①根据信息或题设情景写氧化还原化学(离子)方程式;②根据信息或题设情景写原电池或电解池的总反应式,其实质也属于氧化还原反应的范畴
二、氧化还原反应相关计算:通常是根据题给数据,利用得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒进行相关计算,确定物质组成或求算纯度或确定化学式中原子个数之比等
备考指导
本专题涉及的具体内容灵活多变,但是其核心——“守恒思想”始终贯穿首尾,此类题属于“较难题”,学生通过适当练习完全可以掌握其要领
2021年高考备考重点应关注“以元素化合物知识为载体,以物质的量为中心、以得失电子守恒为依据的基本计算”。预计2021年高考这类题还会出现
【真题探秘】
基础篇固本夯基
【基础集训】
考点 氧化还原反应的概念、原理及应用
1.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3、SiO2等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程如下:
19
已知:
物质
SiCl4
AlCl3
FeCl3
FeCl2
NaCl
沸点/℃
57.6(易水解)
180(升华)
300(升华)
1023
801
回答下列问题:
(1)高温反应后,铝土矿中的氧化物均转变为相应的氯化物,由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的化学方程式为 。
(2)“废渣”的主要成分是 。
答案 (1)Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
(2)NaCl、FeCl2
2.烟气(主要污染物SO2、NOx)是大气主要污染物,有效去除大气中的SO2、NOx是环境保护的重要课题。
(1)用碳酸钠溶液吸收NO2的过程会产生NaNO2和NaNO3,写出相关化学反应方程式: 。
(2)工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极、碳纳米管修饰的石墨为阴极,电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液,可使NO3-变为NH4+。电极(电催化剂)所处的环境对其催化活性和选择性均起到重要作用。
①其他条件不变,向其中一份电解液中投入一定量NaCl,去除NH4+的效果明显提高,溶液中氮元素含量显著降低。可能的原因是
。
②其他条件不变,只改变溶液的pH,NO3-去除率如图所示,pH升高时,去除率 ,可能的原因是
。
答案 (1)Na2CO3+2NO2NaNO2+NaNO3+CO2
(2)①水中的氯离子在阳极上被氧化成氯气(或游离氯),与NH4+发生氧化还原反应,生成N2,从而使NH4+从水溶液中得到去除
②降低 随着pH的升高,催化剂的催化活性明显下降(催化剂表面吸附的物质种类不同,酸碱度影响催化剂的活性)(其他合理答案也得分)
3.高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂。实验室模拟工业生产K2FeO4的流程如下:
19
(1)K2FeO4既能杀菌消毒,又能沉降水中悬浮物,其原因是
。
(2)无隔膜法电解饱和NaCl溶液制备NaClO总反应的离子方程式为
。
(3)“氧化”时发生反应的化学方程式为 ,Na2FeO4、FeCl3、NaClO氧化性由强到弱的顺序为 。
(4)“过滤”所得滤液中,除OH-外,一定存在的阴离子为 (填离子符号)。
(5)试从沉淀溶解平衡的角度解释“转化”得以顺利实现的原因
。
答案 (1)K2FeO4具有强氧化性,故能杀菌消毒,其还原产物Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体,能吸附水中悬浮物产生沉降
(2)Cl-+H2OH2↑+ClO-
(3)3NaClO+2FeCl3+10NaOH2Na2FeO4+9NaCl↓+5H2O NaClO>Na2FeO4>FeCl3 (4)FeO42-、Cl-
(5)在Na2FeO4溶液中加入饱和KOH溶液,导致c2(K+)·c(FeO42-)>Ksp(K2FeO4),析出K2FeO4晶体。
综合篇知能转换
【综合集训】
1.(2020届南通栟茶中学学情监测一,11)根据表中信息判断,下列选项正确的是( )
序号
反应物
产物
①
KMnO4、H2O2、H2SO4
K2SO4、MnSO4…
②
Cl2、FeBr2
FeCl3、FeBr3
③
KClO3、HCl
Cl2…
A.第①组反应的其余产物仅为H2O
B.第②组反应中Cl2与FeBr2的物质的量之比不大于1∶2
C.第③组反应中生成1molCl2,转移电子2mol
D.氧化性由强到弱顺序为Cl2>Fe3+>Br2
答案 B
2.[2020届连云港新海中学学情检测二,18(2)③]以软锰矿(主要成分为MnO2)和硫锰矿(主要成分为MnS)为原料制备硫酸锰晶体的工艺流程如下:
(2)实验室常用氧化还原法测定MnSO4·H2O晶体的纯度,原理如下:
2Mn2++NO3-+4PO43-+2H+2[Mn(PO4)2]3-+NO2-+H2O
NH4++NO2-N2↑+2H2O
[Mn(PO4)2]3-+Fe2+Mn2++[Fe(PO4)2]3-
称取MnSO4·H2O样品1.0000g,溶于适量水,以磷酸作配位剂,加入适量硝酸铵,在220~240℃下充分反应。然后以N-苯代邻氨基苯甲酸作指示剂,用0.1000mol·L-1硫酸亚铁铵标准溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3-至终点。重复操作3次,记录数据如下表:
19
滴定次数
0.1000mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液读数(mL)
滴定前
滴定后
1
0.10
20.20
2
1.32
21.32
3
1.05
20.95
③计算样品中MnSO4·H2O的质量分数(写出计算过程)。
答案 (2)③消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为20.00mL
MnSO4·H2O~[Mn(PO4)2]3-~Fe2+
n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00×10-3L×0.1000mol·L-1=2×10-3mol
样品中MnSO4·H2O的质量分数为:(2×10-3mol×169g·mol-1)/1.0000g×100%=33.8%
3.(2018盐城期中,18)[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(聚合硫酸铁,PFS)广泛用于饮用水等的净化处理。一种制备PFS并测定其盐基度的步骤如下:
①称取一定量的FeSO4·7H2O溶于适量的水和浓硫酸中。
②在不断搅拌下,以一定的滴速滴入30%的H2O2溶液,至FeSO4被充分氧化。
③经聚合、过滤等步骤制得液态产品:PFS溶液。
④称取步骤③中产品1.5000g置于250mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热至沸,趁热加入稍过量的SnCl2溶液(Sn2++2Fe3+2Fe2++Sn4+),多余的SnCl2用HgCl2氧化除去,再加入由硫酸、磷酸组成的混酸及指示剂,立即用0.1000mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+(K2Cr2O7被还原为Cr3+),滴至终点时消耗K2Cr2O7溶液20.00mL。
⑤另称取步骤③中产品1.5000g置于250mL聚乙烯锥形瓶中,加入25mL0.5000mol·L-1盐酸、20mL煮沸后冷却的蒸馏水,摇匀并静置,再加入10mLKF溶液(足量,掩蔽Fe3+),摇匀,然后加入酚酞作为指示剂,用0.5000mol·L-1的NaOH溶液滴定过量的盐酸直至终点,消耗NaOH溶液16.00mL。
(1)步骤②采用“滴入”而不是一次性加入H2O2溶液氧化Fe2+,目的是 。
(2)步骤④K2Cr2O7溶液滴定Fe2+时发生反应的离子方程式为
。
(3)步骤⑤用NaOH溶液滴定时,已达滴定终点的判断依据是
。
(4)盐基度是衡量聚合硫酸铁质量的一个重要指标{聚合硫酸铁[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m中盐基度=n(OH-)3n(Fe3+)×100%}。通过计算确定产品的盐基度(写出计算过程)。
答案 (1)减少H2O2的分解损失
(2)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O
(3)当滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液由无色变为红色且半分钟内红色不褪去
(4)n(Fe3+)=6n(Cr2O72-)=6×0.1000mol·L-1×20.00×10-3L=1.200×10-2mol
n(OH-)=0.5000mol·L-1×25.00×10-3L-0.5000mol·L-1×16.00×10-3L=4.500×10-3mol
盐基度=4.500×10-3mol3×1.200×10-2mol×100%=12.50%
产品的盐基度为12.50%
应用篇知行合一
【应用集训】
1.(2020届南通调研,17)双氧水是常见的氧化剂、消毒剂,一种制取双氧水的流程如下:
19
(1)“电解”后生成(NH4)2S2O8,该反应的化学方程式为 。
(2)“反应”中部分物质的浓度变化如右图所示,该反应的离子方程式为
。
(3)双氧水中H2O2的含量可以用酸性KMnO4溶液来测定,测定时MnO4-被还原成Mn2+,测定反应的离子方程式为 。
(4)pH=6时,(NH4)2S2O8溶液与足量MnSO4反应有MnO2沉淀生成,过滤后所得滤液中含硫微粒均为SO42-,该反应的离子方程式为 。
答案 (1)2NH4HSO4(NH4)2S2O8+H2↑
(2)S2O82-+2H2O2SO42-+H2O2+2H+
(3)2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++5O2↑+8H2O
(4)S2O82-+Mn2++2H2O2SO42-+MnO2↓+4H+
2.[2020届扬州中学开学测试,16(1)(2)①]由次氯酸钠碱性废水(含有杂质Ca2+)处理硫酸工业尾气的流程如下:
(1)次氯酸钠不稳定,温度较高时会分解生成NaClO3,该反应的化学方程式为 。
(2)控制合适的条件有利于提高SO2的吸收率(脱硫率)。
①脱硫时需保持溶液呈碱性,此过程的主要反应之一为:SO2+2OH-SO32-+H2O;另一个为氧化还原反应,请写出该反应的离子方程式: 。
答案 (1)3NaClO2NaCl+NaClO3 (2)①SO32-+ClO-SO42-+Cl-或SO2+ClO-+2OH-SO42-+H2O+Cl-
3.[2019启东、海门、通州联考,19(1)]科学研究发现,铬的化合物有毒,对环境有很大的危害。Cr(+6价)有致癌作用,其毒性是Cr(+3价)毒性的100倍。某科研小组采用如下方案对含铬的废水进行处理和回收利用。
19
已知:①在酸性条件下用NaHSO3可将+6价Cr还原成+3价。
②铬和铝及其化合物的化学性质相似。
③无水三氯化铬易升华,在高温下能被氧气氧化。氯化铬晶体(CrCl3·6H2O)难溶于乙醚,易溶于水和乙醇,易水解。
回答下列问题:
(1)“还原”阶段可用烟道气中SO2代替NaHSO3溶液,并充分利用资源。写出用SO2时发生反应的离子方程式: 。用离子方程式表示调节溶液pH不超过8的原因
。
答案 (1)Cr2O72-+3SO2+2H+2Cr3++3SO42-+H2O
Cr(OH)3+OH-CrO2-+2H2O
创新篇守正出奇
创新集训
1.(2018北京朝阳一模,12)某同学进行如下实验(溶液的浓度均为1mol/L)。
实验
①
②
③
现象
产生无色气泡
产生无色气泡,液面上方呈浅红棕色
产生无色气泡(能使湿润pH试纸变蓝)
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A.①中:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
B.根据上述实验判断,NaNO3的氧化性强于水
C.②中:Al+3NO3-+6H+Al3++3NO2↑+3H2O
D.③中使湿润pH试纸变蓝的气体是NH3
答案 C
2.(2019北京朝阳一模,28)某小组探究Na2SO3溶液和KIO3溶液的反应。
实验Ⅰ:向某浓度的KIO3酸性溶液(过量)中加入Na2SO3溶液(含淀粉),一段时间(t秒)后,溶液突然变蓝。
资料:IO3-在酸性溶液中可氧化I-,反应为IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O。
(1)溶液变蓝,说明Na2SO3具有 性。
(2)针对t秒前溶液未变蓝,小组做出如下假设:
ⅰ.t秒前未生成I2,是由于反应的活化能 (填“大”或“小”),反应速率慢。
ⅱ.t秒前生成了I2,但由于存在Na2SO3, (用离子方程式表示),I2被消耗。
(3)下述实验证实了假设ⅱ合理。
实验Ⅱ:向实验Ⅰ的蓝色溶液中加入 ,蓝色迅速消失,后再次变蓝。
(4)进一步研究Na2SO3溶液和KIO3溶液反应的过程,装置如右下。
实验Ⅲ:K闭合后,灵敏电流计的指针偏转情况记录如下表:
19
表盘
时间/min
0~t1
t2~t3
t4
偏转
位置
右偏
至Y
指针回到“0”处,又返至X处;如此周期性往复多次
指针
归零
①K闭合后,取b极区溶液加入盐酸酸化的BaCl2溶液,现象是 。
②0~t1时,从a极区取溶液于试管中,滴加淀粉溶液,溶液变蓝;直接向a极区滴加淀粉溶液,溶液未变蓝。判断IO3-在a极放电的产物是 。
③结合反应解释t2~t3时指针回到“0”处的原因:
。
(5)综合实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,下列说法正确的是 。
A.对比实验Ⅰ、Ⅱ,t秒后溶液变蓝,Ⅰ中SO32-被完全氧化
B.对比实验Ⅰ、Ⅲ,t秒前IO3-未发生反应
C.实验Ⅲ中指针返回X处的原因,可能是I2氧化SO32-
答案 (1)还原(2)ⅰ.大 ⅱ.SO32-+I2+H2O2I-+SO42-+2H+
(3)少量Na2SO3(4)①生成白色沉淀 ②I-
③此时,a极区发生反应IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O,IO3-不再与SO32-发生反应,外电路无电流通过
(5)AC
【五年高考】
考点 氧化还原反应的概念、原理及应用
1.(2019北京理综,10,6分)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是( )
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
答案 B
2.(2018北京理综,9,6分)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是( )
A
B
C
D
实验
NaOH溶液滴入FeSO4
石蕊溶液滴入氯水中
Na2S溶液滴入AgCl浊液中
热铜丝插入稀硝酸中
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溶液中
现象
产生白色沉淀,随后变为红褐色
溶液变红,随后迅速褪色
沉淀由白色逐渐变为黑色
产生无色气体,随后变为红棕色
答案 C
3.[2018江苏单科,19(1)(2),8分]以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是
。
图1
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。
答案 (1)3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
4.[2017江苏单科,19(1)(2),6分]某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2OAg(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是
19
。
答案 (1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
5.[2016江苏单科,18(3),8分]过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。
(3)水中溶解氧的测定方法如下:向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封静置;加入适量稀H2SO4,待MnO(OH)2与I-完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。测定过程中物质的转化关系如下:
O2MnO(OH)2I2S4O62-
①写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式: 。
②取加过一定量CaO2·8H2O的池塘水样100.00mL,按上述方法测定水样的溶解氧,消耗0.01000mol·L-1Na2S2O3标准溶液13.50mL。计算该水样中的溶解氧(以mg·L-1表示),写出计算过程。
答案 (3)①2Mn2++O2+4OH-2MnO(OH)2↓
②在100.00mL水样中
I2+2S2O32-2I-+S4O62-
n(I2)=c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3)2
=0.01000mol·L-1×13.50mL×10-3L·mL-12
=6.750×10-5mol
n[MnO(OH)2]=n(I2)=6.750×10-5mol
n(O2)=12n[MnO(OH)2]=12×6.750×10-5mol=3.375×10-5mol
水中溶解氧=3.375×10-5mol×32g·mol-1×1000mg·g-1100.00mL×10-3L·mL-1=10.80mg·L-1
教师专用题组
考点 氧化还原反应的概念、原理及应用
1.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
19
答案 D
2.[2014江苏单科,20(2)(3),10分]硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。
①在图示的转化中,化合价不变的元素是 。
②反应中当有1molH2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为
。
③在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS,可采取的措施有 。
(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为 。
答案 (10分)(2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯)(2分)
②0.5mol(2分)
③提高混合气体中空气的比例(3分)
(3)2H2S2H2+S2(3分)
3.[2013江苏单科,20(2)(3),10分]磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示:
11P4+60CuSO4+96H2O20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4
60molCuSO4能氧化白磷的物质的量是 。
(3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系如下图所示。
19
①为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在 ;pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为
。
②Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是 (用离子方程式表示)。
答案 (10分)(2)3mol
(3)①4~5.5(介于此区间内的任意值或区间均可)
c(HPO42-)>c(H2PO4-)
②3Ca2++2HPO42-Ca3(PO4)2↓+2H+
4.[2012江苏单科,18(2)(3),10分]硫酸钠-过氧化氢加合物(xNa2SO4·yH2O2·zH2O)的组成可通过下列实验测定:①准确称取1.7700g样品,配制成100.00mL溶液A。②准确量取25.00mL溶液A,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体0.5825g。③准确量取25.00mL溶液A,加适量稀硫酸酸化后,用0.02000mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液25.00mL。H2O2与KMnO4反应的离子方程式如下:
2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化,MnO4-被还原为MnO2,其离子方程式为 。
(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。
答案 (2)2MnO4-+3H2O22MnO2↓+3O2↑+2OH-+2H2O
(3)n(Na2SO4)=n(BaSO4)=0.5825g233g·mol-1=2.50×10-3mol
2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑
n(H2O2)=52×0.02000mol·L-1×25.00mL1000mL·L-1=1.25×10-3mol
m(Na2SO4)=142g·mol-1×2.50×10-3mol=0.355g
m(H2O2)=34g·mol-1×1.25×10-3mol=0.0425g
n(H2O)=1.7700g×25.00mL100.00mL-0.355g-0.0425g18g·mol-1=2.50×10-3mol
x∶y∶z=n(Na2SO4)∶n(H2O2)∶n(H2O)=2∶1∶2
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O
5.[2011江苏单科,18(2)(3),10分]Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀,保持反应温度为80℃,边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。反应方程式为2AgNO3+4KOH+K2S2O8Ag2O2↓+2KNO3+2K2SO4+2H2O。
回答下列问题:
(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式: 。
(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2.588g,在一定的条件下完全分解为Ag和O2,得到224.0mLO2(标准状况下)。计算样品中Ag2O2的质量分数(计算结果精确到小数点后两位)。
答案 (2)Ag2O2+2Zn+4KOH+2H2O2K2Zn(OH)4+2Ag
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(3)n(O2)=224.0mL22.4L/mol×1000mL/L=1.000×10-2mol
设样品中Ag2O2的物质的量为x,Ag2O的物质的量为y
248g/mol×x+232g/mol×y=2.588gx+12y=1.000×10-2mol
x=9.500×10-3moly=1.000×10-3mol
w(Ag2O2)=m(Ag2O2)m(样品)=9.500×10-3mol×248g/mol2.588g=0.91
6.(2018课标Ⅲ,26,14分)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
回答下列问题:
(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品,加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③
④ ,有刺激性气体产生
⑤静置, 溶液
⑥
(2)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL的 中,加蒸馏水至 。
②滴定:取0.00950mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为 %(保留1位小数)。
答案 (1)③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊
⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2 ⑥产生白色沉淀
(2)①烧杯 容量瓶 刻度 ②蓝色褪去 95.0
7.(2018北京理综,28,16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
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①A为氯气发生装置。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,原因是 。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案: 。
答案 (1)①2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)①ⅰ.Fe3+ 4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.排除ClO-的干扰 ②> 溶液酸碱性不同
③理由:FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4-的颜色
方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色
8.(2017课标Ⅱ,28,15分)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:
Ⅰ.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。
Ⅱ.酸化、滴定
将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+,在暗处静置5min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O32-+I22I-+S4O62-)。
回答下列问题:
(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是
。
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(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为 。
(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和 ;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除 及二氧化碳。
(4)取100.00mL水样经固氧、酸化后,用amol·L-1Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为 ;若消耗Na2S2O3溶液的体积为bmL,则水样中溶解氧的含量为 mg·L-1。
(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏 。(填“高”或“低”)
答案 (1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差
(2)O2+2Mn(OH)22MnO(OH)2
(3)量筒 氧气
(4)蓝色刚好褪去 80ab
(5)低
9.(2015北京理综,28,15分)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下:
(1)待实验Ⅰ溶液颜色不再改变时,再进行实验Ⅱ,目的是使实验Ⅰ的反应达到 。
(2)ⅲ是ⅱ的对比实验,目的是排除ⅱ中 造成的影响。
(3)ⅰ和ⅱ的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因:
。
(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测ⅰ中Fe2+向Fe3+转化的原因:外加Ag+使c(I-)降低,导致I-的还原性弱于Fe2+。用右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。
①K闭合时,指针向右偏转。b作 极。
②当指针归零(反应达到平衡)后,向U形管左管中滴加0.01mol·L-1AgNO3溶液。产生的现象证实了其推测。该现象是 。
(5)按照(4)的原理,该同学用如图装置进行实验,证实了ⅱ中Fe2+向Fe3+转化的原因。
①转化原因是 。
②与(4)实验对比,不同的操作是 。
(6)实验Ⅰ中,还原性:I->Fe2+;而实验Ⅱ中,还原性:Fe2+>I-。将(3)和(4)、(5)作对比,得出的结论是
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。
答案 (1)化学平衡状态
(2)溶液稀释对颜色变化
(3)加入Ag+发生反应:Ag++I-AgI↓,c(I-)降低;或增大c(Fe2+),平衡均逆向移动
(4)①正 ②左管产生黄色沉淀,指针向左偏转
(5)①Fe2+随浓度增大,还原性增强,使Fe2+还原性强于I-
②向右管中加入1mol·L-1FeSO4溶液
(6)该反应为可逆氧化还原反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化、还原能力,并影响平衡移动方向
【三年模拟】
一、选择题(每题2分,共10分)
1.(2020届南通通州学情调研一,10)已知HCN的Ka=6.2×10-10。用H2O2溶液处理含NaCN的废水的反应原理为:NaCN+H2O+H2O2NaHCO3+NH3。下列有关说法正确的是 ( )
A.NaCN是弱电解质
B.该反应中氮元素被氧化
C.处理前后的水溶液中,c(Na+)相等
D.每消耗1molH2O2,转移电子数目为2×6.02×1023
答案 D
2.(2020届南通调研,10)NaH2PO2可用于化学镀镍,常通过反应“P4+3NaOH+3H2O3NaH2PO2+PH3↑”制得,产物PH3中P的化合价为-3。下列说法正确的是( )
A.P4分子中含有的共价键是极性键
B.31gP4中所含P—P键的物质的量为6mol
C.反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶3
D.反应生成2.24LPH3(标准状况),转移电子数目为0.3×6.02×1023
答案 D
3.(2019徐州、淮安、连云港调研,7)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.KClO3溶液和浓盐酸反应:ClO3-+Cl-+6H+Cl2↑+3H2O
B.NaHSO3溶液和NaClO溶液混合:HSO3-+ClO-HClO+SO32-
C.酸性KMnO4溶液和双氧水混合:2MnO4-+5H2O22Mn2++5O2↑+6OH-+2H2O
D.NaHCO3溶液中加入少量的Ca(OH)2溶液:Ca2++2OH-+2HCO3-CaCO3↓+CO32-+2H2O
答案 D
4.(2019江苏四校调研,13)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
室温下,用pH试纸测得:0.1mol·L-1Na2SO3溶液的pH约为10;0.1mol·L-1NaHSO3溶液的pH约为5
HSO3-结合H+的能力比SO32-的强
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B
向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,加热,再加入银氨溶液,水浴加热,未出现银镜
蔗糖未水解
C
向2支盛有2mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液,一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象
Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
D
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
答案 C
5.(2018南通调研一,6)下列指定反应的离子方程式正确的是( )
A.向氯化铝溶液中滴加过量氨水:Al3++4NH3·H2OAlO2-+4NH4++2H2O
B.浓盐酸与MnO2反应制取Cl2:MnO2+4HCl(浓)Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
C.酸性条件下,碘化钾溶液露置于空气中变质:4H++4I-+O22I2+2H2O
D.向Ca(HCO3)2溶液中加入少量Ca(OH)2溶液:HCO3-+OH-CO32-+H2O
答案 C
二、非选择题(共45分)
6.[2020届仿真冲刺练一,16(1)](4分)硼铁混合精矿含有硼镁石[MgBO2(OH)]、磁铁矿(Fe3O4)、磁黄铁矿(FexS)、晶质铀矿(UO2)等,以该矿为原料制备MgSO4·H2O和硼酸(H3BO3)的工艺流程如下:
已知:UO22+在pH为4~5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,MgBO2(OH)与硫酸反应的化学方程式为 ,NaClO3可将UO2转化为UO22+,反应的离子方程式为 。
答案 (1)MgBO2(OH)+H2SO4MgSO4+H3BO3
3UO2+6H++ClO3-3UO22++3H2O+Cl-
7.[2020届仿真冲刺练二,16(1)~(3)](8分)利用含钴废料(含CoO、Co2O3、金属Al、Li等)制取CoCl2·6H2O的流程图如下所示。
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(1)写出步骤Ⅰ中主要反应的化学方程式:
。
(2)步骤Ⅱ中可用盐酸代替H2SO4与H2O2的混合液,但缺点是 。
(3)步骤Ⅲ①中Na2CO3溶液的作用是 。
答案 (1)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑、2Li+2H2O2LiOH+H2↑
(2)有氯气生成,污染环境
(3)调节溶液的pH,使Al3+变成Al(OH)3沉淀除去
8.[2019启东、海门、通州联考,16(1)~(3)](6分)氯化亚铜是一种应用较广的催化剂,易水解,微溶于水,不溶于乙醇和稀硫酸;在空气中迅速被氧化成绿色;见光易分解变成褐色。以低品位铜矿砂(主要成分CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下:
回答下列问题:
(1)“酸溶1”过程中发生反应的化学方程式是 。
(2)“除锰”过程中加入NH3·H2O的目的是 。
(3)蒸氨中生成CuO,“酸溶2”步骤加入的硫酸略过量的原因是 。
答案 (1)CuS+MnO2+2H2SO4CuSO4+S+MnSO4+2H2O
(2)促进碳酸氢根离子电离,增大碳酸根离子浓度,使Mn2+形成MnCO3沉淀除去
(3)提高铜元素的浸取率,抑制Cu2+水解
9.[2019江苏七市三模,16(1)(4)](6分)白银是高新技术产业的基础材料之一。以铜阳极泥分离所得废渣(成分为AgCl、PbSO4、PbCl2和Ag2Te)为原料,生产白银的工艺流程如下:
已知:①水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数随pH的变化如图1所示;
②“浸出”时AgCl与Na2SO3溶液反应的离子方程式:AgCl+nSO32-[Ag(SO3)n](2n-1)-+Cl-。
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图1
(1)“预处理”是为了除废渣中的PbCl2和Ag2Te。
①酸性条件下,Ag2Te与NaClO3反应生成AgCl、NaCl和H2TeCl6(易溶于水)。写出该反应的化学方程式: 。
②PbCl2、AgCl在不同浓度的盐酸中溶解情况如图2所示。“预处理”所用稀盐酸的最佳浓度约为 。
图2
(4)写出碱性条件下N2H4还原AgCl的化学反应方程式: 。
答案 (1)①NaClO3+Ag2Te+8HCl2AgCl+H2TeCl6+NaCl+3H2O ②3.2mol·L-1
(4)4AgCl+N2H4+4NaOH4Ag+N2+4H2O+4NaCl
10.[2019江苏七市二模,16(4)](6分)以红土镍矿(主要含有Fe2O3、FeO、NiO、SiO2等)为原料,获取净水剂黄钠铁矾[NaFe3(SO4)2(OH)6]和纳米镍粉的部分工艺流程如下:
(4)向“过滤Ⅱ”所得滤液(富含Ni2+)中加入N2H4·H2O,在不同浓度的氢氧化钠溶液中反应,含镍产物的XRD图谱如图所示(XRD图谱可用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。欲制得高纯纳米镍粉最适宜的NaOH溶液的浓度为 。写出该条件下制备纳米镍粉同时生成N2的离子方程式: 。不同NaOH溶液的浓度下,产物Ni的含量不同,可能的原因是 。
答案 (4)0.015mol·L-1 N2H4·H2O+2Ni2++4OH-2Ni↓+N2↑+5H2O 碱性越强,N2H4·H2O的还原性越强
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11.[2019泰州一模,18(3)(4)](9分)工厂化验员检验某含有KBrO3、KBr及惰性物的样品。化验员称取了该固体样品1.000g,加水溶解后配成100mL溶液X。
Ⅰ.取25.00mL溶液X,加入稀硫酸,然后用Na2SO3将BrO3-还原为Br-;
Ⅱ.去除过量的SO32-后调至中性;
Ⅲ.加入K2CrO4作指示剂,用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定Br-至终点,消耗AgNO3标准溶液11.25mL;
Ⅳ.另取25.00mL溶液X,酸化后加热,再用碱液调至中性,测定过剩Br-,消耗上述AgNO3标准溶液3.75mL。
已知:①25℃时,Ag2CrO4(砖红色)的Ksp=1.12×10-12,AgBr(浅黄色)的Ksp=5.0×10-15;
②Ⅳ中酸化时发生反应:BrO3-+5Br-+6H+3Br2+3H2O。
请回答:
(3)步骤Ⅳ中,加热的目的是 。
(4)计算试样中KBrO3质量分数。(写出计算过程,结果保留3位有效数字)
答案 (3)除去溶解在溶液中的Br2(或使Br2挥发)
(4)w(KBrO3)=8.35%
第一次所取25.00mL溶液中:
n(Br-)总=n(AgBr)=0.1000mol·L-1×11.25×10-3L=1.125×10-3mol
所以,n(BrO3-)+n(Br-)=n(Br-)总=1.125×10-3mol
第二次所取25.00mL溶液:
n(Br-)余=0.1000mol·L-1×3.75×10-3L=3.75×10-4mol
由步骤Ⅳ可知:BrO3-~5Br-
所以,n(BrO3-)=16×[n(Br-)总-n(Br-)余]=16×(1.125×10-3mol-3.75×10-4mol)=1.25×10-4mol
由1g样品配成100mL溶液,且每次实验取的是25mL
所以,w(KBrO3)=1.25×10-4mol×4×167g·mol-11.000g×100%=8.35%
12.[2018南京、盐城一模,17(1)(2)](6分)硫酸锰铵晶体可用作织物和木材加工的防火剂等。以二氧化锰等为原料制取硫酸锰铵晶体的步骤如下:
硫酸 还原剂 (NH4)2SO4(s)
↓ ↓ ↓
(1)实验前,需称量MnO2的质量,其目的为 。
(2)制取MnSO4时,可用C6H12O6(葡萄糖)、H2C2O4(草酸)等物质作还原剂。
①用C6H12O6作还原剂(被氧化为CO2)时,发生反应的n(MnO2)/n(C6H12O6)= 。
②用H2C2O4作还原剂时,发生反应的化学方程式为 。
答案 (1)确定制备硫酸锰铵时应加入的硫酸、还原剂及(NH4)2SO4的质量
(2)①12 ②MnO2+H2C2O4+H2SO4MnSO4+2CO2↑+2H2O
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