广东省2021高考化学一轮复习专题四氧化还原反应精练含解析
专题四 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及规律
氧化还原反应方程式的配平及相关计算
解读
1.根据化学反应的特点理解不同类型的化学反应
2.在分析元素化合价变化的基础上,理解氧化还原反应的本质
3.根据氧化还原反应的规律研究物质的化学性质以及判断物质的氧化性、还原性强弱
掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算
考情分析
高考对氧化还原反应基本概念的考查主要涉及相关概念的判断,同时考查考生对氧化还原反应基本规律的掌握情况。氧化还原反应方程式的书写重在具体情境中综合运用,对考生的要求较高,出现频率也很高,属于难度较大的题目
备考指导
氧化还原反应主要投放在具体问题情境里进行考查,是证据推理与模型认知学科核心素养的基本载体,建议将知识情景化、问题化,在实际问题解决过程中掌握氧化还原规律
【真题探秘】
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基础篇 固本夯基
【基础集训】
考点一 氧化还原反应的概念及规律
1.一定条件下,卤素互化物碘化砹(AtI)与Zn、NH3发生反应,化学方程式:2AtI+2Zn ZnI2+ZnAt2、AtI+2NH3(l) NH4I+AtNH2。下列叙述正确的是( )
A.上述两个反应均是氧化还原反应
B.上述两个反应均是非氧化还原反应
C.ZnAt2既是氧化产物,又是还原产物
D.AtI与Zn反应,AtI是还原剂
答案 C
2.金属铜的提炼多从黄铜矿开始,黄铜矿的熔烧过程主要反应之一为2CuFeS2+O2 +2FeS+SO2,若CuFeS2中Cu、Fe的化合价都为+2,S的化合价为-2,下列说法正确的是( )
A.横线中的物质是Cu2S
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B.CuFeS2仅作还原剂
C.SO2是还原产物,不是氧化产物
D.FeS是氧化产物
答案 A
3.二氧化硒(SeO2)是一种氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。在回收过程中涉及如下化学反应:
①SeO2+4KI+2H2SO4 Se+2I2+2K2SO4+2H2O;
②Se+2H2SO4(浓) 2SO2↑+SeO2+2H2O;
③Se+4HNO3(浓) SeO2+4NO2↑+2H2O。
下列有关叙述正确的是( )
A.SeO2、H2SO4(浓)、I2的氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)>SeO2>I2
B.反应①中Se是氧化产物,I2是还原产物
C.反应①中每生成0.6 mol I2,转移的电子数目为2.4NA
D.反应②③中等量的Se消耗浓H2SO4和浓HNO3的物质的量之比为2∶1
答案 A
4.金刚砂(SiC)可由SiO2和碳在一定条件下反应制得,化学方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑。下列有关说法正确的是( )
A.该反应中的氧化剂是SiO2,还原剂为C
B.该反应中的氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2
C.该反应中每生成1 mol SiC转移12 mol电子
D.该反应中的还原产物是SiC,氧化产物是CO,其物质的量之比为1∶2
答案 D
5.已知2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O,下列说法正确的是( )
A.HCl发生了还原反应
B.氧化性:Cl2>KMnO4
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶8
D.当标准状况下产生22.4 L氯气时,转移电子数为2NA
答案 D
考点二 氧化还原反应方程式的配平及相关计算
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6.CuS、Cu2S常被用于处理酸性废水中的Cr2O72-,反应如下:
反应Ⅰ:CuS+Cr2O72-+H+ Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
反应Ⅱ:Cu2S+Cr2O72-+H+ Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
下列有关说法正确的是( )
A.反应Ⅰ和Ⅱ中各有2种元素的化合价发生变化
B.处理1 mol Cr2O72-时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗H+的物质的量相等
C.反应Ⅱ中还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶5
D.质量相同时,Cu2S能去除更多的Cr2O72-
答案 C
7.如果用0.3 mol/L的亚硫酸钠溶液16 mL,恰好将3.2×10-3 mol的强氧化剂[RO(OH)2]2+还原到较低价态,则反应后R的最终价态为( )
A.0 B.+1 C.+2 D.+3
答案 D
8.已知反应:10AgF+5Cl2+5H2O 9AgCl+AgClO3+10HF+O2,下列关于该反应的叙述不正确的是( )
A.该反应中,氧化剂与还原剂物质的量之比为9∶5
B.当反应中有1 mol电子转移时,被还原的氯气的物质的量为118 mol
C.每产生1 mol O2时,被氧元素还原的氯气物质的量为2 mol
D.参加反应的水有25被氧化
答案 B
9.(1)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)反应体系中有六种粒子:Fe(OH)3、ClO-、OH-、FeO42-、Cl-、H2O。
①湿法制备高铁酸钾反应体系中的氧化剂为 (填化学符号)。
②写出并配平湿法制高铁酸钾反应的离子方程式: 。每生成1 mol FeO42-转移
mol电子,若反应过程中转移了0.3 mol电子,则还原产物的物质的量为 mol。
(2)工业上从海水中提取单质溴可采用如下方法:
①向海水中通入Cl2将海水中溴化物氧化,其离子方程式为 。
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②向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出,用纯碱溶液吸收,其化学方程式为 。
③将②所得溶液用H2SO4酸化,使NaBr、NaBrO3中的溴转化为单质溴,再用有机溶剂提取溴后,还可得到副产品Na2SO4。这一过程可用化学方程式表示为 。
答案 (1)①ClO- ②2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2FeO42-+3Cl-+5H2O 3 0.15
(2)①Cl2+2Br- Br2+2Cl- ②3Na2CO3+3Br2 5NaBr+NaBrO3+3CO2(或6Na2CO3+3Br2+3H2O 5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3) ③5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Br2+3Na2SO4+
3H2O
综合篇 知能转换
【综合集训】
1.(2018茂名五大盟校联考,12)下列根据实验操作和实验现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
结论
A
测定等浓度的NaClO溶液和Na2SO3溶液的pH
前者的pH比后者的大
非金属性:
S>Cl
B
向KNO3和KOH混合溶液中加入铝粉并加热,然后在管口放一湿润的红色石蕊试纸
试纸变为蓝色
NO3-被还原为NO
C
将KI和FeCl3溶液混合后,加入CCl4振荡,静置
下层液体显紫红色
氧化性:
Fe3+>I2
D
向10 mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴加2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀后,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液
生成红褐色沉淀
相同的温度下的Ksp:Mg(OH)2
BrO3->Cl2>Fe3+>I2 B.BrO3->Cl2>ClO3->I2>Fe3+
C.BrO3->ClO3->Cl2>Fe3+>I2 D.BrO3->ClO3->Fe3+>Cl2>I2
答案 C
3.(2020届惠州一调,4)某离子反应涉及ClO-、NH4+、N2、Cl-等微粒,其中N2、ClO-的物质的量随时间变化的曲线如图所示,下列说法不正确的是( )
A.该反应中ClO-为氧化剂,N2为氧化产物
B.反应后溶液的pH减小
C.如图t0时反应达平衡状态
D.反应过程中每生成1 mol N2,转移6 mol电子
答案 C
4.(2018北京密云阶段测试,17)对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施。
(1)含氰废水中的CN-有剧毒。
①CN-中C元素显+2价,N元素显-3价,用原子结构解释N元素显负价的原因是 ,共用电子对偏向N原子,N元素显负价。
②在微生物的作用下,CN-能够被氧气氧化成HCO3-,同时生成NH3,该反应的离子方程式为 。
(2)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种多功能、高效无毒的新型绿色水处理剂。
①Na2FeO4中铁元素的化合价是 价,Na2FeO4具有较强的 (填“氧化性”或“还原性”)。
②用Na2FeO4给水消毒、杀菌时得到的Fe3+可以净水,Fe3+净水原理是 (用离子方程式表示)。
③工业上可用FeCl3、NaOH、NaClO三种物质在一定条件下反应制得Na2FeO4,完成下列化学方程式:
2FeCl3+10NaOH+3NaClO 2 +5 +9 。
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答案 (1)①C和N原子的电子层数相同(同周期),核电荷数C小于N,原子半径C大于N,吸引电子能力C弱于N(注:以递变规律的方式表述也可。如“C和N同周期,C在N的左边。同周期主族元素从左至右核电荷数逐渐增多,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子的引力逐渐增强”)
②2CN-+4H2O+O2 2HCO3-+2NH3
(2)①+6 氧化性
②Fe3++3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+
③Na2FeO4 H2O NaCl
应用篇 知行合一
【应用集训】
1.(2019北京昌平二模,13)在药物制剂中,抗氧剂与被保护的药物在与O2发生反应时具有竞争性,抗氧性强弱主要取决于其氧化反应的速率。Na2SO3、NaHSO3和Na2S2O5是三种常用的抗氧剂。
已知:Na2S2O5溶于水发生反应为S2O52-+H2O 2HSO3-。
实验用品
实验操作和现象
①1.00×10-2 mol/L Na2SO3溶液
②1.00×10-2 mol/L NaHSO3溶液
③5.00×10-3 mol/L Na2S2O5溶液
实验1:溶液①使紫色石蕊溶液变蓝,溶液②使之变红。
实验2:溶液①与O2反应,保持体系中O2浓度不变,不同pH条件下,c(SO32-)随反应时间变化如下图所示。
实验3:调溶液①②③的pH相同,保持体系中O2浓度不变,测得三者与O2的反应速率相同
下列说法中,不正确的是( )
A.Na2SO3溶液显碱性,原因是SO32-+H2O HSO3-+OH-
B.NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度
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C.实验2说明,Na2SO3溶液在pH=4.0时抗氧性最强
D.实验3中,三种溶液在pH相同时起抗氧作用的微粒种类和浓度相同,因此反应速率相同
答案 C
2.(2019福建莆田八中期中,20)向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中c(SO32-)/c(Fe3+)变化的曲线如图所示。
实验发现:
ⅰ.a点溶液透明澄清,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;
ⅱ.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。下列分析合理的是( )
A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象
B.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3++SO32-+H2O 2Fe2++SO42-+2H+
C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3++3SO32-+6H2O 2Fe(OH)3↓+3H2SO3
D.向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深
答案 C
3.(2018四川德阳三校联考,9)已知H2SO3+I2+H2OH2SO4+2HI,将0.1 mol Cl2通入100 mL 含等物质的量的HI与H2SO3的混合溶液中,有一半的HI被氧化,则下列说法正确的是 ( )
A.物质的还原性:HI>H2SO3>HCl
B.H2SO3的物质的量浓度为0.6 mol·L-1
C.若再通入0.05 mol Cl2,恰好能将HI和H2SO3完全氧化
D.通入0.1 mol Cl2发生反应的离子方程式为5Cl2+4H2SO3+2I-+4H2O 4SO42-+I2+10Cl-+16H+
答案 D
4.(2018山东淄博实验中学教学诊断一,13)已知:还原性HSO3->I-,氧化性IO3->I2。在含3 mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液。加入IO3-和析出I2的物质的量的关系曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
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A.0~a段发生反应:3HSO3-+IO3- 3SO42-+I-+3H+
B.a~b段共消耗NaHSO3的物质的量为1.8 mol
C.b~c段反应:氧化产物为I2
D.当溶液中I-与I2的物质的量之比为5∶1时,加入的KIO3的物质的量为1.1 mol
答案 D
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1 mol/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-+2H2O 2AlO2-+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。
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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:
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+H2O 2I-+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
3.(2019北京西城一模,29)文献表明:相同条件下,草酸根(C2O42-)的还原性强于Fe2+。为检验这一结论, 完成如下实验。
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资料:ⅰ.草酸(H2C2O4)为二元弱酸。
ⅱ.三水三草酸合铁酸钾K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为翠绿色晶体,光照易分解。其水溶液中存在:
[Fe(C2O4)3]3- Fe3++3C2O42- K=6.3×10-21
ⅲ.FeC2O4·2H2O为黄色固体,微溶于水,可溶于强酸。
[实验1]通过Fe3+和C2O42-在溶液中的反应比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱。
操作
现象
在避光处,向10 mL 0.5 mol·L-1FeCl3溶液中缓慢加入0.5 mol·L-1K2C2O4溶液至过量,搅拌,充分反应后。冰水浴冷却,过滤
得到翠绿色溶液和翠绿色晶体
(1)C2O42-中碳元素的化合价是 。
(2)取实验1中少量晶体洗净,配成溶液,滴加KSCN溶液,不变红。继续加入硫酸,溶液变红,说明晶体中含有+3价的铁元素。加硫酸后溶液变红的原因是 。
(3)经检验,翠绿色晶体为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O,设计实验确认实验1中没有发生氧化还原反应的操作和现象是 。实验1中未发生氧化还原反应的原因是 。
(4)取实验1中的翠绿色溶液光照一段时间,产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式:
[Fe(C2O4)3]3-+ H2O FeC2O4·2H2O↓+ + 。
[实验2]通过比较H2O2与Fe2+、C2O42-反应的难易,判断二者还原性的强弱。
步骤
操作
现象
Ⅰ
向1 mL 0.5 mol·L-1FeSO4溶液中加入1 mL 0.5 mol·L-1 K2C2O4溶液,过滤
立即产生黄色沉淀
Ⅱ
洗涤Ⅰ中的黄色沉淀,向其中加入过量的6% H2O2溶液,振荡,静置
剧烈放热,产生大量的红褐色沉淀和无色气体
Ⅲ
待充分反应后,向其中加入稀硫酸,调节pH约为4
得到翠绿色溶液
(5)证明Fe2+被氧化的实验现象是 。
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(6)以上现象能否说明C2O42-没有被氧化。请判断并说明理由: 。
(7)用FeCl3溶液、K2C2O4溶液和其他试剂,设计实验方案比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱。画出装置图并描述预期现象: 。
答案 (1)+3
(2)溶液中存在平衡:[Fe(C2O4)3]3- Fe3++3C2O42-,加入硫酸后,H+与C2O42-结合生成H2C2O4,使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,遇KSCN溶液变红
(3)取少量实验1中的翠绿色溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不出现蓝色沉淀 Fe3+与C2O42-生成稳定的[Fe(C2O4)3]3-,浓度降低,Fe3+的氧化性和C2O42-的还原性减弱
(4)2 4 2 3C2O42- 2CO2↑
(5)Ⅱ中产生大量红褐色沉淀(或Ⅲ中得到翠绿色溶液)
(6)不能说明。有+4价碳的化合物生成,才能说明C2O42-被氧化,以上现象无法判断是否生成了+4价碳的化合物,因此不能说明C2O42-没有被氧化
(7)电流计的指针偏转,电池工作一段时间后,取少量左侧烧杯中的溶液,滴加K3Fe(CN)6溶液,出现蓝色沉淀
【五年高考】
考点一 氧化还原反应的概念及规律
1.(2019浙江4月选考,24,2分)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂),可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( )
A.KClO3作氧化剂,每生成1 mol [Fe(OH)SO4]n消耗6n mol KClO3
B.生成聚合硫酸铁后,水溶液的pH增大
C.聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水
D.在相同条件下,Fe3+比[Fe(OH)]2+的水解能力更强
答案 A
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
NaOH溶液滴入FeSO4
Na2
热铜丝插入稀硝酸中
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实验
溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
S溶液滴入AgCl浊液中
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.(2017天津理综,3,6分)下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( )
A.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能
B.锂离子电池放电时,化学能转化成电能
C.电解质溶液导电时,电能转化成化学能
D.葡萄糖为人类生命活动提供能量时,化学能转化成热能
答案 A
4.(2018海南单科,12,8分)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题:
(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片,该反应的化学方程式为 。
(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,写出该过程的离子方程式 。配制的FeCl3溶液应保持 (填“酸性”“碱性”或“中性”),原因是 。
(3)溶液中Cu2+的浓度可采用碘量法测得:
①2Cu2++5I- 2CuI↓+I3-;②I3-+2S2O32- S4O62-+3I-
反应①中的氧化剂为 。现取20.00 mL含Cu2+的溶液,加入足量的KI充分反应后,用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液25.00 mL,此溶液中Cu2+的浓度为 mol·L-1。
答案 (1)Cu+H2O2+H2SO4 CuSO4+2H2O
(2)Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+ 酸性 防止Fe3+水解生成Fe(OH)3
(3)Cu2+ 0.125 0
考点二 氧化还原反应方程式的配平及相关计算
5.(2018课标Ⅲ,27,14分)KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是 。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
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“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质主要是 。“调pH”中发生反应的化学方程式为 。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式 。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。
答案 (1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O(或HIO3+KOH KIO3+H2O)
(3)①2H2O+2e- 2OH-+H2↑
②K+ a到b
③产生Cl2易污染环境等
6.(2016天津理综,9,18分)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg·L-1。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理:
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2↓
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酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+ Mn2++I2+H2O(未配平)
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2O32-+I2 S4O62-+2I-
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为 。
(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 。
①滴定管 ②注射器 ③量筒
(3)搅拌的作用是 。
(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为 。
(5)步骤f为 。
(6)步骤e中达到滴定终点的标志为 。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=
mg·L-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标: (填“是”或“否”)。
(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个) 。
答案 (18分)(1)将溶剂水煮沸后冷却
(2)②
(3)使溶液混合均匀,快速完成反应
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(4)1,2,4,1,1,3
(5)重复步骤e的操作2~3次
(6)溶液蓝色褪去(半分钟内不变色) 9.0 是
(7)2H++S2O32- S↓+SO2↑+H2O
SO2+I2+2H2O 4H++SO42-+2I-
4H++4I-+O2 2I2+2H2O(任写其中2个)
教师专用题组
考点一 氧化还原反应的概念
1.(2015四川理综,1,6分)下列物质在生活中应用时,起还原作用的是( )
A.明矾作净水剂 B.甘油作护肤保湿剂
C.漂粉精作消毒剂 D.铁粉作食品袋内的脱氧剂
答案 D
2.(2014山东理综,7,5分)下表中对应关系正确的是( )
A
CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
CH2 CH2+HCl CH3CH2Cl
均为取代反应
B
由油脂得到甘油
由淀粉得到葡萄糖
均发生了水解反应
C
Cl2+2Br- 2Cl-+Br2
Zn+Cu2+ Zn2++Cu
均为单质被还原的置换反应
D
2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑
Cl2+H2O HCl+HClO
均为水作还原剂的氧化还原反应
答案 B
3.(2013天津理综,1,6分)运用有关概念判断下列叙述正确的是 ( )
A.1 mol H2燃烧放出的热量为H2的燃烧热
B.Na2SO3与H2O2的反应为氧化还原反应
C.和互为同系物
D.BaSO4的水溶液不易导电,故BaSO4是弱电解质
答案 B
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4.(2014课标Ⅰ,27,15分)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品,具有较强还原性。回答下列问题:
(1)H3PO2是一元中强酸,写出其电离方程式 。
(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag+还原为银,从而可用于化学镀银。
①H3PO2中,P元素的化合价为 。
②利用H3PO2进行化学镀银反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1,则氧化产物为 (填化学式)。
③NaH2PO2为 (填“正盐”或“酸式盐”),其溶液显 (填“弱酸性”“中性”或“弱碱性”)。
(3)H3PO2的工业制法是:将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式 。
(4)H3PO2也可用电渗析法制备,“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
①写出阳极的电极反应式 。
②分析产品室可得到H3PO2的原因 。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2:
将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 杂质,该杂质产生的原因是 。
答案 (1)H3PO2 H2PO2-+H+
(2)①+1 ②H3PO4 ③正盐 弱碱性
(3)2P4+3Ba(OH)2+6H2O 3Ba(H2PO2)2+2PH3↑
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(4)①2H2O-4e- O2↑+4H+
②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3PO2
③PO43- H2PO2-或H3PO2被氧化
考点二 氧化还原反应方程式的规律及应用
5.(2014大纲全国,13,6分)已知:将Cl2通入适量KOH溶液,产物中可能有KCl、KClO、KClO3,且c(Cl-)c(ClO-)的值与温度高低有关。当n(KOH)=a mol时,下列有关说法错误的是( )
A.若某温度下,反应后c(Cl-)c(ClO-)=11,则溶液中c(ClO-)c(ClO3-)=12
B.参加反应的氯气的物质的量等于12a mol
C.改变温度,反应中转移电子的物质的量ne-的范围:12a mol≤ne-≤56a mol
D.改变温度,产物中KClO3的最大理论产量为17a mol
答案 D
6.(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:
。
- 27 -
(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0.01 mol·L-1 AgNO3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 。
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1 mol·L-1 FeSO4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
7.(2015课标Ⅱ,28,15分)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题:
(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
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(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中大量存在的阴离子有 。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。
a.水 b.碱石灰 c.浓硫酸 d.饱和食盐水
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.100 0 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32- 2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
②玻璃液封装置的作用是 。
③Ⅴ中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。
④测得混合气中ClO2的质量为 g。
(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是 (填标号)。
a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁
答案 (15分)(1)2∶1(1分)
(2)①NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3(2分)
②Cl-、OH-(2分) ③c(1分)
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(3)①2ClO2+10I-+8H+ 5I2+4H2O+2Cl-(2分)
②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)(2分)
③淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变(每空1分,共2分)
④0.027 00(2分)
(4)d(1分)
8.(2014天津理综,9,18分)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。
Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O
反应原理:Na2SO3(aq)+S(s) Na2S2O3(aq)
实验步骤:
①称取15 g Na2SO3加入圆底烧瓶中,再加入80 mL蒸馏水。另取5 g研细的硫粉,用3 mL乙醇润湿,加入上述溶液中。
②安装实验装置(如图所示,部分夹持装置略去),水浴加热,微沸60分钟。
③趁热过滤,将滤液水浴加热浓缩,冷却析出Na2S2O3·5H2O,经过滤、洗涤、干燥,得到产品。
回答问题:
(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是 。
(2)仪器a的名称是 ,其作用是 。
(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外,最可能存在的无机杂质是 。检验是否存在该杂质的方法是 。
(4)该实验一般控制在碱性环境下进行,否则产品发黄,用离子反应方程式表示其原因: 。
Ⅱ.测定产品纯度
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1碘的标准溶液滴定。
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反应原理为:2S2O32-+I2 S4O62-+2I-
(5)滴定至终点时,溶液颜色的变化: 。
(6)滴定起始和终点的液面位置如图,则消耗碘的标准溶液体积为 mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M) 。
Ⅲ.Na2S2O3的应用
(7)Na2S2O3还原性较强,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,常用作脱氯剂,该反应的离子方程式为 。
答案 (1)使硫粉易于分散到溶液中
(2)冷凝管 冷凝回流
(3)Na2SO4 取少量产品溶于过量稀盐酸,过滤,向滤液中加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则产品中含有Na2SO4
(4)S2O32-+2H+ S↓+SO2↑+H2O
(5)由无色变蓝色
(6)18.10 3.620×10-3MW×100%
(7)S2O32-+4Cl2+5H2O 2SO42-+8Cl-+10H+
【三年模拟】
时间:40分钟 分值:75分
一、选择题(每题5分,共30分)
1.(2020届佛山一中10月月考,14)高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,工业制备高铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3+ClO-+OH- FeO42-+Cl-+H2O(未配平)。下列有关说法不正确的是( )
A.高铁酸钾中铁显+6价
B.由上述反应可知,Fe(OH)3的氧化性强于FeO42-
C.上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
D.K2FeO4处理水时,生成的Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,能吸附水中的悬浮杂质
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答案 B
2.(2020届广州华南师大附中月考二,10)KIO3可作为食盐中的补碘剂。利用“KIO3氧化法”制备KIO3包括以下两个反应:
①11KClO3+6I2+3H2O 6KH(IO3)2+3Cl2↑+5KCl
②KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O
下列说法正确的是( )
A.反应①表明氧化性:KH(IO3)2>KClO3
B.反应①中每转移4 mol电子生成2.24 L Cl2
C.向淀粉溶液中加入少量碘盐,溶液会变蓝
D.可用焰色反应实验证明碘盐中含有钾元素
答案 D
3.(2019东莞北师大石竹附属学校月考,10)铅丹Pb3O4可作防锈用涂料,已知铅丹中Pb元素的化合价只有+2、+4,且+2价的Pb稳定、+4价的Pb具有强氧化性,能氧化浓盐酸中的Cl-生成Cl2,则下列说法不正确的是( )
A.Pb3O4可表示为2PbO·PbO2
B.可用PbO在空气中加热制备铅丹,其n(氧化剂)∶n(还原剂)=1∶6
C.0.1 mol Pb3O4与足量的浓盐酸反应,生成0.1 mol Cl2
D.a mol Pb3O4加强热分解生成PbO,则加热过程中转移电子数为2aNA
答案 B
4.(2019中山一中统测二,16)工业上从海水中提取溴单质时,可用纯碱溶液吸收空气吹出的Br2,发生反应:
Ⅰ.3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2
Ⅱ.5NaBr+NaBrO3+3H2SO4 3Na2SO4+3Br2+3H2O
下列有关判断正确的是( )
A.反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
B.溴元素由化合态转化成游离态时一定发生了还原反应
C.反应Ⅱ中生成3 mol Br2,必有5 mol电子转移
D.氧化还原反应中化合价变化的元素一定是不同种元素
答案 C
5.(2018深圳高级中学12月模拟,12)由下列实验及现象不能推出相应结论的是( )
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选项
实验
现象
结论
A
向添有KIO3的食盐中加入淀粉溶液、稀盐酸及KI
溶液变蓝色
氧化性:IO3->I2
B
将SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中
生成白色沉淀
此沉淀是BaSO3
C
将FeCl2样品溶于盐酸后,滴加KSCN溶液
溶液变成红色
原FeCl2样品已变质
D
将燃烧的钠粒放入CO2中
燃烧且有白色和黑色颗粒产生
黑色颗粒是炭,白色颗粒可能是Na2CO3
答案 B
6.(2020届茂名9月月考,11)硫代硫酸钠溶液与氯气能发生反应:Na2S2O3+4Cl2+5H2O2NaCl+6HCl+2H2SO4,下列说法错误的是( )
A.若0.5 mol Na2S2O3作还原剂,则转移4 mol电子
B.当Na2S2O3过量时,溶液能出现浑浊
C.氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶1
D.硫代硫酸钠溶液吸收氯气后,溶液的pH降低
答案 C
二、非选择题(共45分)
7.(2020届广东七校联考,27)(15分)新能源汽车的核心部件是锂离子电池,常用磷酸亚铁锂(LiFePO4)作电极材料。对LiFePO4废旧电极(含杂质Al、石墨粉)回收并获得高纯Li2CO3的工业流程图如下:
资料:碳酸锂在水中溶解度
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
1.54
1.33
1.17
1.01
0.85
0.72
(1)过程ⅰ研磨粉碎的目的是 。
- 27 -
(2)过程ⅱ加入足量NaOH溶液的作用: (用反应方程式表示)。
(3)过程ⅲ采用不同氧化剂分别进行实验,均采用 Li含量为3.7%的原料,控制pH为3.5,浸取1.5 h后,实验结果如表所示:
序号
酸
氧化剂
浸出液Li+浓度(g/L)
滤渣中Li含量(%)
实验1
HCl
H2O2
9.02
0.10
实验2
HCl
NaClO3
9.05
0.08
实验3
HCl
O2
7.05
0.93
①实验2中,NaClO3与盐酸反应生成黄绿色气体,大大增加了酸和氧化剂的用量,该反应的离子方程式为 。
②综合考虑Li+的浸出率及环保因素,选择的氧化剂最好为 。
③过程ⅲ得到的浸出液循环两次的目的是 。
(4)浸出液中存在大量H2PO4-和HPO42-,已知:H2PO4- HPO42-+H+,HPO42- PO43-+H+,结合平衡移动原理,解释过程ⅳ得到磷酸铁晶体的原因: 。
(5)简述过程ⅵ的操作: 。
答案 (1)增大反应物接触面积,加快反应速率
(2)2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
(3)①ClO3-+5Cl-+6H+ 3Cl2↑+3H2O ②H2O2 ③提高浸出液中Li+浓度(合理即可)
(4)CO32-消耗H+,c(H+)减小,平衡向右移动,c(PO43-)增大,与Fe3+形成磷酸铁晶体
(5)用热水洗涤、干燥
8.(2020届深圳中学理综测试四,26节选)(15分)钛酸锂电池应用广泛,电池放电后负极材料主要含有Li4Ti5O12、铝箔及少量Fe,可通过下列工艺流程回收钛、锂。回答下列问题:
(1)Li4Ti5O12中,Ti元素的化合价为 ,滤液1中含金属元素的阴离子是 (填离子符号)。
(2)酸浸时Li4Ti5O12发生的反应是Li4Ti5O12+7H2SO4+5H2O2 2Li2SO4+5[TiO(H2O2)]SO4+7H2O,该反应是否属于氧化还原反应? (填“是”或“否”);滤渣1是 。
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(3)向[TiO(H2O2)]SO4溶液中加入Na2SO3溶液发生反应的离子方程式为 。
(4)向TiOSO4溶液中通入NH3发生反应的离子方程式为 。
(5)沉淀TiO(OH)2用蒸馏水洗涤的目的是 。
答案 (1)+4 AlO2-
(2)否 Fe(OH)3
(3)[TiO(H2O2)]2++SO32- TiO2++SO42-+H2O
(4)TiO2++2NH3+2H2O TiO(OH)2↓+2NH4+
(5)除去沉淀表面的硫酸盐杂质
9.(2019广州天河二模,26)(15分)高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。某实验小组用如图装置制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质、用途。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,难溶于有机溶剂;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中紫色快速褪去并产生O2,在碱性溶液中较稳定。
Ⅰ.制备K2FeO4(夹持、加热等装置略)
(1)B中所用试剂为 。
(2)C中反应为放热反应,而反应温度须控制在0~8 ℃,可使用的控温方法为 ,充分反应后得到紫色固体,反应方程式为 。反应中KOH必须过量的原因是 。
(3)C中混合物经过滤、洗涤、干燥,得纯净高铁酸钾晶体,洗涤时洗涤剂可选用 。
a.冰水 b.KOH溶液 c.异丙醇
Ⅱ.探究K2FeO4的性质
(4)K2FeO4可以将废水中的CN-氧化为CNO-,实验表明,pH=9时CN-去除效果最佳。配平反应离子方程式:
FeO42-+ CN-+ H2O Fe(OH)3↓+ CNO-+ OH-。
现处理含CN-浓度为13 mg/L的废水1 m3,至少需要K2FeO4 g。
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(5)资料表明,酸性溶液中氧化性FeO42->MnO4-。验证实验:将少量K2FeO4溶解在过量KOH溶液中,溶液呈浅紫色,取该溶液滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,振荡,溶液颜色仍然呈浅紫色。请设计实验证明最后所得浅紫色溶液中含有MnO4-: 。
答案 (1)饱和食盐水(1分)
(2)冷水浴(1分) 3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O(2分) 保持溶液碱性,防止K2FeO4变质(2分)
(3)c(2分)
(4)2 3 5 2 3 4(共3分) 66(2分)
(5)向最后的浅紫色溶液中滴加过量稀硫酸,振荡,溶液浅紫色未褪去(2分)
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