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文档介绍
2021届高考化学一轮复习第2章化学物质及其变化高考热点课2陌生氧化还原反应和离子反应方程式的书写教学案新人教版
陌生氧化还原反应和离子反应方程式的书写 命题分析:两大反应是中学化学的重点知识内容,也是历届高考的必考点,分析近几年高考题可知,以化工流程为载体,结合题给条件书写有离子参加的氧化还原反应方程式并配平,然后结合配平后的离子方程式进行计算是高考的常考题型。 1.要注意溶液的酸碱性不同对产物的影响:如高锰酸钾在酸性条件下一般被还原为Mn2+,而在碱性条件下则得到MnO。 2.要考虑溶液的酸碱性条件:在酸性条件下,离子方程式中不能出现OH-;在碱性条件下,离子方程式中不能出现H+。酸性条件下多氧配H+另一侧补水;碱性条件下多氧配水另一侧补OH-。 3.要注意反应物的量不同(或溶液浓度的不同)产物不同。如过量的铁与稀硝酸反应,生成硝酸亚铁;浓硝酸和稀硝酸分别和铜反应的还原产物不同。 (2019·全国卷Ⅱ)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题: (1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时,钡的焰色为________(填标号)。 A.黄色 B.红色 C.紫色 D.绿色 (2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉: - 12 - [解析] (1)根据常见元素的焰色反应,可知钡元素的焰色为绿色。 (2)①重晶石和过量焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液,可判断重晶石(BaSO4)被还原为BaS,焦炭则被氧化为有毒气体CO,根据得失电子守恒法可配平氧化还原反应方程式BaSO4+4CBaS+4CO↑;CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2,另一种产物为CO2,则CO与水蒸气反应的化学方程式为CO+H2O===CO2+H2。 ②潮湿空气中的CO2和水蒸气跟“还原料”中的硫化钡反应生成的臭鸡蛋气味的气体为H2S,水溶性变差是因为发生了反应BaS+CO2+H2O===H2S+BaCO3↓,由此可知难溶于水的物质为BaCO3。 ③硫化钡溶液与硫酸锌反应生成难溶于水的立德粉(ZnS·BaSO4 - 12 - ),因此离子反应方程式为S2-+Ba2++Zn2++SO===ZnS·BaSO4↓。 (3)淀粉溶液遇到I2溶液变蓝,当Na2S2O3将I2消耗完后,溶液由浅蓝色变至无色,即滴定终点时,溶液会由浅蓝色变至无色且半分钟内不恢复原色。设Na2S2O3消耗的I2的物质的量为n1。 由化学方程式可得: 则n1=V× 0.1000×10-3 mol 设样品中S2-的含量为w,则由反应 I2+S2- === 2I-+S↓可得: I2 ~ S2- 1 mol 32 g 25.00×10-3 L×0.1000 mol·L-1 -V×0.1000×10-3 mol m g×w 由此可得:w=×100%。 [答案] (1)D (2)①BaSO4+4CBaS+4CO↑ CO+H2O===CO2+H2 ②BaCO3 ③S2-+Ba2++Zn2++SO===ZnS·BaSO4↓ (3)浅蓝色至无色且半分钟内不恢复原色 ×100% 氰化钠化学式为NaCN(C元素显+2价,N元素显-3价),白色结晶颗粒,剧毒,易溶于水,水溶液呈碱性。 (1)NaCN水溶液呈碱性,其原因是________________________________(用离子方程式解释)。 (2)NaCN用双氧水处理后,产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,写出该反应的化学方程式:________________________________________。 答案 (1)CN-+H2OHCN+OH- (2)NaCN+H2O2+H2O===NaHCO3+NH3↑ - 12 - 解析 (1)NaCN为强碱弱酸盐,水解使溶液呈碱性,水解反应的离子方程式为CN-+H2OHCN+OH-。 (2)常温下,氰化钠能与过氧化氢溶液反应,生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,该气体为氨气,生成的酸式盐为碳酸氢钠,反应的化学方程式为NaCN+H2O2+H2O===NaHCO3+NH3↑。 (2019·河南南阳市高三期末质量评估)由于氯气会与自来水中的有机物发生反应,生成对人体有害的物质,人们尝试研究并使用新的自来水消毒剂,如ClO2气体就是一种新型高效含氯消毒剂。某兴趣小组通过下图所示装置(夹持装置略)对其进行制备、收集、吸收并制取 NaClO2。 (1)图中装置有一明显错误,请指出并纠正:______________________________。 (2)打开B的活塞,A中有ClO2生成,写出其反应的离子方程式:__________________________________。 (3)D中吸收ClO2后生成NaClO2和NaHCO3,写出D中所发生反应的离子方程式:____________________________________。 (4)E中溶液出现黄色能否说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收,判断并说明理由:________________________________________________。 (5)另一种制备ClO2的方法是用NaClO3与盐酸反应,同时有Cl2生成,产物中Cl2体积约占总气体体积。则每生成0.5 mol ClO2,转移________ mol e-。 答案 (1)C装置中导气管应该长进短出 (2)SO+2H++2ClO===2ClO2↑+H2O+SO (3)2CO+H2O2+2ClO2===2ClO+O2+2HCO (4)不能。因为D装置中有O2产生,O2也可能将I-氧化为I2 (5)0.5 解析 (1)ClO2气体的密度比空气大,应该选用向上排空气法收集,所以图中装置C中导气管应该“长进短出”。 (2)依题意,稀硫酸、NaClO3和Na2SO3混合能产生ClO2,氯元素化合价由+5价降低到+4价,表明ClO表现氧化性,而SO具有较强的还原性,所以其离子方程式为SO+2H++2ClO===2ClO2↑+H2O+SO。 (3)由题意知ClO2与H2O2、Na2CO3接触生成NaClO2和NaHCO3,氯元素化合价由ClO2的+4价变化到NaClO2的+3价,ClO2作氧化剂,碳元素化合价没变,只能是H2O2 - 12 - 中-1价的氧被氧化为O2,H2O2作还原剂,所以D中发生反应的离子方程式为2CO+H2O2+2ClO2===2ClO+O2+2HCO。 (4)KI溶液变黄说明有I2生成,即I-被氧化成I2,除ClO2能氧化I-外,混合气体中的O2也能氧化I-,所以E中溶液出现黄色不能说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收。 (5)NaClO3与盐酸反应有ClO2和Cl2生成,根据“互不交叉原理”,NaClO3转化为ClO2,HCl转化为Cl2,且ClO2与Cl2化学计量数之比为2∶1,其反应方程式及转移的电子数为2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,转移电子数为2e-。根据方程式计量关系可知每生成0.5 mol ClO2时转移0.5 mol e-。 建议用时:40分钟 满分:100分 1.按要求完成下列方程式。 (1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:___________________________________________________________。 (2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式:____________________________________________________________________________________。 (3)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为________________________________________________________________________。 (4)温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式:________________________________________________________________________ ____________________。 (5)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解,产物之一是NO,反应的离子方程式:________________________________________________________________________ ____________________。 (6)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4 - 12 - )—碳粉还原法,若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:__________________________________________ ____________________。 (7)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式:_____________________________________________________________________________________。 答案 (1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O (2)2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O (3)3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+ (4)4Al(NO3)312NO2↑+3O2↑+2Al2O3 (5)3NO+2H+===NO+2NO↑+H2O (6)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO↑+4CO2↑ (7)SO+I2+H2O===2I-+SO+2H+ 2.(2019·昆明市高三复习诊断测试理科综合能力测试)水合肼(N2H4·H2O)是一种强还原性的碱性液体,是一种用途广泛的化工原料,实验室用下图装置制备(部分装置省略)。 步骤1:关闭K2、K3,打开K1,制备NaClO。 步骤2:关闭K1、K2,打开K3,通入N2一段时间;关闭K3,打开K2,通入NH3,制备N2H4·H2O。 回答下列问题: (1)盛放碱石灰的仪器的名称为________。 (2)配制30% NaOH溶液时,所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。 (3)步骤2中通入N2一段时间的原因是______________________。 (4)本装置中制备氨气的化学方程式是______________________________________________________。 (5)NH3与NaClO反应生成N2H4·H2O的化学方程式为__________________________________。 (6)已知:N2H4·H2O+2I2===N2↑+4HI+H2O,实验室用碘标准溶液测定N2H4·H2O粗产品的纯度。若称取N2H4·H2O粗产品(其他杂质不与I2反应)2.000 g,加水配成250.00 - 12 - mL溶液,移出25.00 mL置于锥形瓶中,滴加几滴淀粉溶液,用0.3000 mol·L-1的碘标准溶液进行滴定,碘标准溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中,达到终点的现象是______________________。实验测得消耗碘标准溶液的平均体积为20.00 mL,则粗产品中水合肼的质量分数为________。 答案 (1)干燥管 (2)量筒 (3)排除空气及多余氯气 (4)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O (5)2NH3+NaClO===N2H4·H2O+NaCl (6)酸式 溶液变蓝且半分钟内不褪色 75.00% 解析 (6)碘标准溶液具有氧化性,可以腐蚀橡皮管,应盛放在酸式滴定管中,肼反应完全,再滴入碘的标准溶液后,遇淀粉变蓝色,达到终点的现象是溶液变蓝且半分钟内不褪色; 设粗产品中N2H4·H2O的质量分数为a,则: N2H4·H2O+2I2===N2↑+4HI+H2O 50 g 2 mol 2.000 g×a 0.02 L×0.300 mol·L-1×250 mL÷25 mL a=75.00%。 3.(2019·资阳市高三第二次诊断性考试)碘化亚铜(CuI)是阳极射线管覆盖物,不溶于水和乙醇。下图是工业上由冰铜制取无水碘化亚铜的流程。 (1)FeS中S的化合价为________。 (2)步骤①中Cu2S被转化为Cu,同时有大气污染物A生成,相关化学反应方程式为______________________,熔渣B的主要成分为黑色磁性物质,其化学式为________。 (3)步骤②中H2O2的作用是________;步骤③中加入过量NaI涉及的主要离子反应方程式为____________________。 (4)步骤④用乙醇洗涤的优点是________________________________;检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________。 答案 (1)-2 (2)Cu2S+O22Cu+SO2 Fe3O4 (3)作氧化剂 2Cu2++4I-===2CuI↓+I2 - 12 - (4)洗去残余水分且乙醇易挥发可快速晾干 蘸取最后一次洗涤液进行焰色反应,如果火焰无黄色则已洗净 解析 由流程图和问题(2)可知,冰铜在1200 ℃条件下与空气中氧气反应,生成二氧化硫、泡铜(氧化亚铜、铜)和四氧化三铁,泡铜、硫酸和双氧水共热反应生成硫酸铜,硫酸铜溶液与过量NaI溶液反应得到CuI沉淀,CuI沉淀经水洗、乙醇洗涤得到产品。 (1)FeS中Fe元素为+2价,S元素为-2价。 (2)步骤①中Cu2S与空气中氧气在1200 ℃条件下反应生成Cu和二氧化硫,反应的化学方程式为Cu2S+O22Cu+SO2;由熔渣B的主要成分为黑色磁性物质可知,FeS与空气中氧气在1200 ℃条件下反应生成四氧化三铁和二氧化硫。 (3)步骤②的反应为在硫酸作用下,H2O2作氧化剂,将氧化亚铜、铜氧化生成硫酸铜;步骤③的反应为硫酸铜溶液与过量NaI溶液反应得到CuI沉淀,反应的离子方程式为2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。 (4)步骤④用乙醇洗涤可以洗去固体表面的水,同时由于乙醇易挥发达到快速晾干的目的;洗涤液中含有钠离子,可以用焰色反应检验。 4.Ⅰ.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4,方法如下:软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl;用水溶解,滤去残渣,滤液酸化后,K2MnO4转化为MnO2和KMnO4;滤去MnO2沉淀,浓缩溶液,结晶得到深紫色的针状KMnO4。 试回答下列问题: (1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应,生成Mn2+和CO2,该反应的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.MnO2 是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下: - 12 - (1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。 (2)第②步反应的离子方程式并配平:________+ClO+________===MnO2↓+ Cl2↑+________。 (3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2~3次,如何确定是否洗涤干净?________________________________________________________________________。 (4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g,第①步反应后,经过滤得到8.7 g MnO2,并收集到0.224 L CO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要________mol NaClO3。 答案 Ⅰ.(1)3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O (2)3MnO+4H+===MnO2↓+2MnO+2H2O (3)2KMnO4+8H2SO4+5Na2C2O4===2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+5Na2SO4+8H2O Ⅱ.(1)MnO和MnCO3 (2)5 Mn2+ 2 4 H2O 5 1 8 H+ (3)取最后一次洗涤液,滴加少量BaCl2溶液,若无沉淀,则洗涤干净 (4)0.02 解析 Ⅰ.(1)由软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应,生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl,可知反应中化合价变化的元素为Mn、Cl,Mn元素的化合价由+4价升高为+6价,Cl元素化合价由+5价降低为-1价,根据化合价升降总数相等,则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3∶1,再根据原子守恒配平方程式为3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O。 (2)由滤液酸化后,K2MnO4转变为MnO2和KMnO4,可知反应中只有Mn元素化合价变化,Mn元素部分由+6价降低为+4价,部分升高为+7价,根据化合价升降总数相等,则二氧化锰与高锰酸钾的物质的量之比为1∶2,再根据电荷守恒、原子守恒配平方程式为3MnO+4H+===MnO2↓+2MnO+2H2O。 (3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应,生成Mn2+和CO2,根据质量守恒,同时会生成硫酸钾和硫酸钠,反应的化学方程式为2KMnO4+8H2SO4+5Na2C2O4===2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+5Na2SO4+8H2O。 Ⅱ.(1)MnO2不溶于硫酸,所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4。 (2)MnSO4要转化为MnO2,需失去电子,故需要加入NaClO3作氧化剂,依据得失电子守恒配平反应的离子方程式是5Mn2++2ClO+4H2O===5MnO2↓+Cl2↑+8H+。 (3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2~3次,二氧化锰上可能吸附有硫酸根离子,判断沉淀洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液,滴加少量BaCl2溶液,若无沉淀,则洗涤干净。 (4)由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g,0.224 L CO2 - 12 - 的物质的量为0.01 mol,由方程式H2SO4+MnCO3===MnSO4+H2O+CO2↑可知MnCO3的物质的量为0.01 mol,质量为115 g·mol-1×0.01 mol=1.15 g,所以MnO的质量为3.99 g-1.15 g=2.84 g,其物质的量为=0.04 mol,因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质的量为0.05 mol,根据方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O===5MnO2↓+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02 mol。 5.(2019·河南汝州实验中学高三期末)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。请回答下列问题: (1)下列说法正确的是________。 a.XY2和WY2都能溶于水生成对应的酸 b.Q的含氧酸的酸性比X的含氧酸的酸性强 c.X的最简单气态氢化物的稳定性大于W的最简单气态氢化物的稳定性 d.依据将NaOH溶液分别滴入MgQ2、ZQ3溶液中的反应现象可比较Mg和Z金属性的强弱 (2)QY2是国际上公认的高效消毒灭菌剂,实验室中利用KQY3和亚硫酸钠在硫酸存在下制备QY2。写出反应的化学方程式,并用单线桥标明电子转移的方向和数目____________________________________________。 (3)自来水厂常用QY2对饮用水进行消毒,处理后的水中要求QY2的浓度在0.10~0.80 mg·L-1之间。碘量法可以检测水中QY2的浓度,步骤如下: 操作Ⅰ:取一定体积的水样,加入一定量的碘化钾,再用NaOH溶液调至中性,并加入淀粉溶液,溶液变蓝。 操作Ⅱ:再加入一定量的Na2S2O3溶液。(已知:2S2O+I2===S4O+2I-)。 操作Ⅲ:然后再加硫酸调节水样pH至1~3。 操作时,不同pH环境中反应后Q元素粒子种类及化合价如图所示: ①操作Ⅰ中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 ②确定操作Ⅱ完全反应的现象是________________________________________________________________________。 - 12 - ③在操作Ⅲ过程中,溶液又呈蓝色,反应的离子方程式是__________________________________。 ④若水样的体积为1.0 L,在操作Ⅱ中消耗了1.0×10-3 mol·L-1的Na2S2O3溶液10 mL,则水样中QY2的浓度是________ mg·L-1(精确到0.01)。 答案 (1)cd (2) +H2SO4===2ClO2↑+Na2SO4+K2SO4+H2O (3)①2ClO2+2I-===2ClO+I2 ②蓝色消失,半分钟内不变色 ③ClO+4I-+4H+===Cl-+2I2+2H2O ④0.68 解析 根据短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置,可知X为C元素、Y为O元素、Z为Al元素、W为Si元素、Q为Cl元素。 (1)XY2和WY2分别为CO2和SiO2,二氧化碳溶于水生成碳酸,但是二氧化硅不溶于水,故a错误;没有指出最高价,则Q的含氧酸的酸性不一定比X的含氧酸的酸性强,故b错误;非金属性越强,气态氢化物的稳定性越强,非金属性C大于Si,则CH4的稳定性大于SiH4,故c正确;由NaOH溶液分别滴入MgCl2、AlCl3溶液中,氢氧化钠过量时氢氧化镁不溶解,而氢氧化铝溶解,证明氢氧化镁的碱性大于氢氧化铝,则Mg的金属性大于Al,故d正确。 (3)①用氢氧化钠溶液调至中性,由图知,此条件下ClO2将加入的碘化钾氧化为I2,自身被还原成ClO,离子方程式为2ClO2+2I-===2ClO+I2。 ②加入一定量Na2S2O3溶液,发生反应2S2O+I2===S4O+2I-,使I2被还原为I-,故蓝色会消失。 ③由图示表明,pH调至1~3时,ClO将I-氧化成I2,反应的离子方程式为ClO+4I-+4H+===Cl-+2I2+2H2O。 ④S2O ~ I- ~ ClO2 1 1 1.0×10-3 mol·L-1×0.01 L 1.0×10-5 mol m(ClO2)=n(ClO2)×M(ClO2)=1.0×10-5 mol×67.5×103 mg·mol-1=0.675 mg,由于水样为1 L,所以ClO2的浓度为=0.675 mg·L-1≈0.68 mg·L-1。 6.(2020·辽宁五校协作体高三联考)重金属元素铬的毒性较大,含铬废水经处理达标后才能排放。 某工业废水中主要含有Cr3+,同时还含有少量的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: - 12 - 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加入的最佳试剂是________(填序号)。 A.Na2O2 B.HNO3 C.FeCl3 D.KMnO4 (2)加入NaOH溶液调节溶液pH=8时,除去的离子是____________(填序号);已知钠离子交换树脂的原理:Mn++nNaR→MRn+nNa+,此步操作被交换除去的杂质离子是________(填序号)。 A.Fe3+ B.Al3+ C.Ca2+ D.Mg2+ (3)还原过程中,每消耗172.8 g Cr2O转移4.8 mol e-,该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 答案 (1)A (2)AB CD (3)3S2O+4Cr2O+13H2O===6SO+8Cr(OH)3↓+2OH- 解析 (1)氧化剂H2O2能氧化溶液中的Cr3+,结合该工艺流程可知,为了不引入新杂质,可用Na2O2代替H2O2,A项正确;HNO3、FeCl3、KMnO4作氧化剂时都能引入新的杂质,B、C、D项错误。 (2)由表中数据可知Fe(OH)3、Al(OH)3分别在pH=3.7和pH=8时完全沉淀,即溶液pH=8时,除去的离子为Fe3+和Al3+。通过钠离子交换树脂可除去Ca2+、Mg2+。 (3)根据每消耗172.8 g(0.8 mol) Cr2O转移4.8 mol电子,可知每消耗1 mol Cr2O转移6 mol电子;再结合S2O→SO可知,1 mol S2O在反应中转移8 mol电子,即反应中S2O与Cr2O的物质的量之比为3∶4,再结合原子守恒和电荷守恒可写出该反应的离子方程式。 - 12 -查看更多