2021届高考化学一轮复习离子反应与氧化还原反应的综合应用作业

2021届高考化学一轮复习离子反应与氧化还原反应的综合应用作业

离子反应与氧化还原反应的综合应用 一、选择题(本题包括6小题,每小题6分,共36分)‎ ‎1.下列物质久置于空气中会发生相应的变化,其中发生了氧化还原反应的是 (　　)‎ A.浓硫酸的体积增大 B.钠的表面生成氧化膜 C.澄清石灰水变浑浊 D.氢氧化钠的表面发生潮解 ‎【解析】选B。浓硫酸吸水体积增大,不涉及化学反应,A不符合题意;钠与氧气发生氧化还原反应,表面生成氧化膜,B符合题意;澄清石灰水吸收空气中的CO2,发生复分解反应,C不符合题意;NaOH表面吸水潮解,不涉及氧化还原反应,D不符合题意。‎ ‎2.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 (　　)‎ A.加入Mg能放出H2的溶液:Na+、Al3+、Cl-、S B.常温下,c(H+)/c(OH-)=1010的溶液:Fe2+、K+、N、S C.新制饱和氯水中:Na+、Al3+、S、S D.使甲基橙呈红色的溶液:Fe3+、Na+、Al、I-‎ ‎【解析】选A。A项,溶液呈酸性,离子能共存;B项,溶液呈酸性,Fe2+被HNO3氧化,而不能大量共存;C项,氯水能氧化具有还原性的S而不能大量共存;D项,溶液呈酸性,Al与H+不能大量共存,Fe3+与I- 发生氧化还原反应不能大量共存。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　常温下,下列各组离子在pH=0的溶液中不能大量共存,且与氧化还原反应无关的是 (　　)‎ A.Na+、S2-、Br-、S　 B.Ba2+、Cu2+、S、OH-‎ C.K+、Fe2+、I-、Mn D.N、K+、HS-、ClO-‎ ‎【解析】选B。pH=0的溶液呈酸性,溶液中含有大量H+。A项,H+能与S2-、S反应生成弱电解质,酸性条件下S2-与S发生氧化还原反应生成S;B项,Ba2+和S、Cu2+和OH-反应生成沉淀,但和氧化还原反应无关;C项,酸性条件下Mn能氧化Fe2+、I-;D项,酸性条件下HS-与H+不能大量共存,HS-与ClO-发生氧化还原反应。‎ ‎3.(2019·成都模拟)已知氧化性强弱:Br>Cl>Cl2>I,下列化学反应能够发生的是 (　　)‎ A.2I+10Cl-+12H+5Cl2↑+6H2O+I2‎ B.2Br+Cl2Br2+2Cl C.3Cl2+3H2OCl+5Cl-+6H+‎ D.2Cl+Br2Cl2+2Br ‎【解析】选B。因为氧化性:Cl2>I,A项中的反应不能发生;因为氧化性:Br> Cl,B项中的反应可以发生;因为氧化性:Cl>Cl2,C项中的反应不能发生;因为氧化性:Br>Cl,D项中的反应不能发生。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(2019·合肥模拟)三氟化氮(NF3)是微电子工业中一种优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:3NF3+5H2O2NO+HNO3+9HF,下列有关该反应的说法正确的是 (　　)‎ A.NF3是氧化剂,H2O是还原剂 B.HF是还原产物 C.还原剂和氧化剂的物质的量之比是2∶1‎ D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体 ‎【解析】选D。NF3中N呈+3价,变化到产物中价态既升高又降低,NF3既是氧化剂又是还原剂,还原剂和氧化剂的物质的量之比是1∶2;HF不是还原产物;NF3在潮湿的空气中泄漏会生成NO,NO与空气中的氧气反应产生红棕色气体NO2。‎ ‎4.(2019·淮北模拟)能正确表示下列反应的离子方程式的是 (　　)‎ A.Fe3O4溶于足量稀硝酸中:Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O B.NH4HCO3溶液与足量Ba(OH)2溶液混合:HC+Ba2++ OH-BaCO3↓+ H2O C.将过量的SO2通入NaClO溶液中:SO2+ClO-+ H2OHClO+HS D.将0.2 mol·L-1KAl(SO4)2溶液与0.3 mol·L-1Ba(OH)2溶液等体积混合:2Al3++ 3S+3Ba2++6OH-2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓‎ ‎【解析】选D。A项,硝酸具有强氧化性,能把Fe2+氧化成Fe3+,故错误;B项,缺少N+OH-NH3·H2O,故错误;C项,HClO具有强氧化性,把HS氧化成S,故错误;D项,根据量的关系,离子反应方程式为2Al3++3S+3Ba2++6OH-‎ ‎2Al(OH)3↓+ 3BaSO4↓,故正确。‎ ‎5.常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是 (　　)‎ A.滴入酚酞溶液显红色的溶液中:K+、Na+、Cu2+、S B.在=10-12的溶液中:K+、Ba2+、Cl-、ClO-‎ C.水电离产生的c(H+)=10-13 mol·L-1的溶液中:Na+、Cl-、N、CH3COO-‎ D.pH=0的溶液中:Na+、N、S2-、Cl-‎ ‎【解析】选B。滴加酚酞溶液显红色的溶液为碱性溶液,Cu2+与OH-不能大量共存,A错误;=10-12的溶液为碱性溶液,这四种离子能大量共存,B正确;c(H+)水=10-13 mol·L-1,该溶液既可以是酸性溶液也可以是碱性溶液,其中CH3COO-在酸性条件下不能大量共存,C错误;pH=0的溶液为酸性溶液,在酸性溶液中,N(H+)可以氧化S2-,D错误。‎ ‎6.LiAlH4是重要的储氢材料,其组成类似Na3AlF6。常见的供氢原理如下两个方程式所示:①2LiAlH42LiH+2Al+3H2↑,②LiAlH4+2H2OLiAlO2+4H2↑。下列说法正确的是 (　　)‎ A.若反应①中生成‎3.36 L氢气,则一定有‎2.7 g铝生成 B.氢化锂也是一种储氢材料,供氢原理为LiH+H2OLiOH+H2↑‎ C.生成等质量的氢气,反应①、②转移电子数之比为4∶3‎ D.LiAlH4是共价化合物,LiH是离子化合物 ‎【解析】选B。状态不知,无法由体积求物质的量,A错误;氢化锂中的氢是-1价,与水发生归中反应,反应的化学方程式为LiH+H2OLiOH+H2↑,所以氢化锂也是一种储氢材料,B正确;LiAlH4中的Li、Al都是主族金属元素,H是非金属元素,故Li为+1价、Al为+3价、H为-1价,受热分解时,根据Al元素的价态变化即可得出1 mol LiAlH4在加热时完全分解,转移3 mol电子,生成1.5 mol的氢气,而LiAlH4+2H2OLiAlO2+4H2↑生成4 mol的氢气转移4 mol 的电子,所以生成1 mol的氢气转移电子分别为2 mol和1 mol,所以反应①、②转移电子数之比为2∶1,C错误;LiAlH4和LiH都是离子化合物,D错误。‎ 二、非选择题(本题包括4小题,共64分)‎ ‎7.(16分)(2019·成都模拟)重金属元素铬的毒性较大,含铬废水需经处理达标后才能排放。‎ Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:‎ 注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。‎ 氢氧 化物 Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Mg(OH)2‎ Al(OH)3‎ Cr(OH)3‎ pH ‎3.7‎ ‎9.6‎ ‎11.1‎ ‎8‎ ‎9(>9溶解)‎ ‎(1)氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________(填字母)。  ‎ A.Na2O2　　B.HNO‎3　‎　C.FeCl3　　D.KMnO4‎ ‎(2)加入NaOH溶液调整溶液pH=8时,除去的离子是______;已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaRMRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是_______。 ‎ A.Fe3+　　B.Al3+　　C.Ca2+　　D.Mg2+‎ ‎(3)还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2转移4.8 mol e-,该反应离子方程式为__________________________。 ‎ Ⅱ.酸性条件下,六价铬主要以Cr2形式存在,工业上常用电解法处理含Cr2的废水:‎ 该法用Fe作电极电解含Cr2的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液pH升高,产生Cr(OH)3溶液。‎ ‎(1)电解时能否用Cu电极来代替Fe电极?________(填“能”或“不能”),理由是____________________。 ‎ ‎(2)电解时阳极附近溶液中Cr2转化为Cr3+的离子方程式为____________。 ‎ ‎(3)常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=1×10-32,溶液的pH应为______时才能使c(Cr3+)降至10-5 mol·L-1。 ‎ ‎【解析】Ⅰ.某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的Fe2+、Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等,加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子,同时Cr3+被氧化为Cr2,加氢氧化钠调节pH=8,则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤,滤液中主要含有Cr2、Ca2+和Mg2+等,通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,然后加Na2S2O3把Cr2还原为Cr3+,再调节pH得到Cr(OH)(H2O)5SO4。(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子,同时不能引入新的杂质,所以可以用Na2O2代替H2O2,故选A项。(2)根据表中数据可知,pH=8时,Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,则Fe3+、Al3+被除去,故选AB项。通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和Mg2+,故选CD项。(3)根据氧化还原反应规律,还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2转移 ‎4.8 mol e-,则1 mol Cr2转移6 mol e-,该反应的离子方程式为3S2+4Cr2 +26H+6S+8Cr3++13H2O;Ⅱ.(1)根据题意,电解时能否用Cu电极来代替Fe电极,铜失电子变为铜离子,不能把Cr2还原到低价态。(2)根据上述分析,电解时阳极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+;阳极附近溶液中Cr2转化为Cr3+的离子方程式为Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。(3)当c(Cr3+)=10-5mol·L-1时,溶液的c(OH-)= =10-9mol·L-1,c(H+)=10-14/10-9=10-5mol·L-1,pH=5,即要使c(Cr3+)降至10-5mol·L-1,溶液的pH应调至5。‎ 答案:Ⅰ.(1)A　(2)AB　CD　(3)3S2+4Cr2+26H+6S+8Cr3++13H2O Ⅱ.(1)不能　因阳极产生的Cu2+不能使Cr2还原到低价态　(2)Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O　(3)5‎ ‎8.(16分)(1)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:‎ 过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的离子方程式是__________________________。 ‎ ⅰ:过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为 ‎2Fe2++PbO2+4H++S2Fe3++PbSO4+2H2O ⅱ:……‎ ‎①写出ⅱ的离子方程式:_________________________________________。 ‎ ‎②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。‎ a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。‎ b.______________________________________________________。 ‎ ‎(2)在NaClO和NaCl混合溶液中,若向该溶液中滴入少量FeSO4溶液,反应的离子方程式为______________________________,若向该溶液中加入浓盐酸,产生Cl2的离子方程式为____________________________。 ‎ ‎(3)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应的离子方程式为 _____________‎ ‎_________________________________________。 若在锥形瓶中用KI、H2SO4来测定制得的ClO2的含量,则瓶内反应的离子方程式为_______________________ _______________________________。 ‎ ‎【解析】(1)根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,离子方程式为Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O。①催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应ⅰ中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ⅱ中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3++Pb+S2Fe2++ PbSO4;‎ ‎②a实验证明发生反应ⅰ,则b实验需证明发生反应ⅱ,实验方案为取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色变浅直至褪去。‎ ‎(2)NaClO溶液呈碱性,而FeSO4少量,故离子方程式为6Fe2++3ClO-+3H2O3Cl-+ 4Fe3++2Fe(OH)3↓;向溶液中加入浓盐酸,发生的反应是Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O。‎ ‎(3)根据氧化还原反应中得失电子守恒,氯元素的化合价从+5价降到+4价,得1个电子,硫元素的化合价从+4价升高到+6价,失去2个电子,然后再根据电荷守恒和原子守恒写出离子方程式。ClO2能把碘离子氧化为碘单质,自身被还原为氯离子。‎ 答案:(1)Pb+PbO2+4H++2S2PbSO4+2H2O ‎①2Fe3++Pb+S2Fe2++PbSO4‎ ‎②取a中红色溶液少量,加入足量Pb,充分反应,红色变浅直至褪去 ‎(2)6Fe2++3ClO-+3H2O3Cl-+4Fe3++2Fe(OH)3↓‎ Cl-+ClO-+2H+Cl2↑+H2O ‎(3)2Cl+S+2H+2ClO2↑+S+H2O ‎2ClO2+10I-+8H+2Cl-+5I2+4H2O ‎9.(16分)(2019·临沂模拟)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。根据题意完成下列填空:‎ ‎(1)As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体。若As2S3和SnCl2正好完全反应,As2S3和SnCl2的物质的量之比为__________。 ‎ ‎(2)上述反应中的氧化剂是__________,反应产生的气体可用__________吸收。 ‎ ‎(3)As2S3和HNO3有如下反应:As2S3+10H++10N2H3AsO4+3S↓+10NO2↑+2H2O,若生成2 mol H3AsO4,则反应中转移电子的物质的量为__________。若将该反应设计成原电池,则NO2应该在__________(填“正极”或“负极”)附近逸出。 ‎ ‎(4)若反应产物NO2与‎11.2 L O2(标准状况)混合后用水吸收全部转化成浓硝酸,然后与过量的C反应,所产生的CO2的量__________(选填字母)。 ‎ a.小于0.5 mol　　　　　　 b.等于0.5 mol c.大于0.5 mol d.无法确定 ‎【解析】(1)As2S3中As为+3价,As4S4中As为+2价,SnCl2中Sn为+2价,SnCl4中Sn为+4价,根据关系式:SnCl2～SnCl4～2e-,2As2S3～As4S4～4e-,根据电子守恒,所以 n(As2S3)∶n(SnCl2)=2∶(1×2)=1∶1。或写出如下配平的化学方程式为2As2S3+2SnCl2+4HClAs4S4+2SnCl4+2H2S↑。‎ ‎(2)化合价降低作氧化剂,所以As2S3是氧化剂。H2S可以用NaOH或CuSO4溶液吸收。‎ ‎(3)在该反应中As和S的化合价均升高,一共失去的电子为2×2+3×2=10个,只有氮元素的化合价降低,降低总数为10×(5-4)=10,所以该反应转移10个电子,有如下关系式:2H3AsO4～10e-,所以当生成2 mol H3AsO4时转移电子的物质的量为10 mol。原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应,NO2是还原产物,所以NO2在正极附近逸出。‎ ‎(4)标准状况下‎11.2 L O2的物质的量为0.5 mol,根据反应:4NO2+O2+2H2O4HNO3,所以产生的HNO3的物质的量为2 mol,根据反应C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O,若2 mol浓硝酸完全反应,则应生成0.5 mol CO2,而随着反应的进行,硝酸的浓度逐渐降低,当变成稀硝酸时,不再和C反应,所以产生的CO2的量小于 ‎0.5 mol。‎ 答案:(1)1∶1　(2)As2S3　氢氧化钠溶液(或硫酸铜溶液)　(3)10 mol　正极　(4)a ‎10.(16分)氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:‎ 提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)反应②中除掉的杂质离子是________,发生反应的离子方程式为__ ______‎ ‎____________________; 在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 ‎ __________________________。 ‎ ‎(2)反应③的反应类型为__________________,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有________________。 ‎ ‎【解析】(1)经反应①所得浸出液中含有Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+。经反应②,Fe2+被氧化为Fe3+,进而形成Fe(OH)3沉淀,Mn2+被氧化为MnO2,发生反应的离子方程式分别为Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+、2Mn+3Mn2++2H2O ‎5MnO2↓+4H+。在加高锰酸钾溶液前,若溶液的pH较低,铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质。‎ ‎(2)反应③为Zn+Ni2+Zn2++Ni,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有被置换出来的镍。‎ 答案:(1)Fe2+和Mn2+ ‎ Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ ,2Mn+3Mn2++2H2O5MnO2↓+4H+‎ 铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质 ‎ ‎ (2)置换反应　镍