【步步高】屆高三化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第二章 第5講 氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及方程式的配平 新人教版
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1、 第5講 氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及方程式的配平 [考綱要求] 1.掌握氧化還原反應(yīng)方程式的簡(jiǎn)單配平方法。2.能利用得失電子守恒原理進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 考點(diǎn)一 氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法 氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)過程中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移,而氧化劑得電子的總數(shù)(或元素化合價(jià)降低總數(shù))必然等于還原劑失電子總數(shù)(或元素化合價(jià)升高總數(shù)),根據(jù)這一原則可以對(duì)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式進(jìn)行配平。 配平的步驟: (1)標(biāo)好價(jià):正確標(biāo)出反應(yīng)前后化合價(jià)有變化的元素的化合價(jià)。 (2)列變化:列出元素化合價(jià)升高和降低的數(shù)值。 (3)求總數(shù):求元素化合價(jià)升高和降低的總數(shù),確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)
2、物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 (4)配系數(shù):用觀察法配平其他各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 (5)細(xì)檢查:利用“守恒”三原則(即質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒),逐項(xiàng)檢查配平的方程式是否正確。 深度思考 根據(jù)FeS2+O2―→Fe2O3+SO2回答下列問題 (1)氧化劑________,還原劑________,氧化產(chǎn)物________,還原產(chǎn)物________。 (2)元素化合價(jià)升高的元素為________,元素化合價(jià)降低的元素為________。 (3)1“分子”還原劑化合價(jià)升高總數(shù)為________,1“分子”氧化劑化合價(jià)降低總數(shù)為________。 (4)配平后各物質(zhì)的系數(shù)依次為______
3、______________。 答案 (1)O2 FeS2 Fe2O3、SO2 Fe2O3、SO2 (2)Fe、S O (3)11 4 (4)4 11 2 8 題組一 正向配平類 1. (1)____HCl(濃)+____MnO2____Cl2↑+____MnCl2+____H2O (2)____Cu+____HNO3(稀)===____Cu(NO3)2+____NO↑+____H2O (3)____KI+____KIO3+____H2SO4===____I2+____K2SO4+____H2O (4)____MnO+____H++____Cl-===____Mn2++_
4、___Cl2↑+____H2O 答案 (1)4 1 1 1 2 (2)3 8 3 2 4 (3)5 1 3 3 3 3 (4)2 16 10 2 5 8 題組二 逆向配平類 2. (1)____S+____KOH===____K2S+____K2SO3+____H2O (2)____P4+____KOH+____H2O===____K3PO4+____PH3 答案 (1)3 6 2 1 3 (2)2 9 3 3 5 題組三 缺項(xiàng)配平類 3. (1)____ClO-+____Fe(OH)3+____===____Cl-+____FeO+____H2O (2)____MnO+__
5、__H2O2+____===____Mn2++____O2↑+____H2O 答案 (1)3 2 4OH- 3 2 5 (2)2 5 6H+ 2 5 8 解題技巧 配平的基本技能 (1)全變從左邊配:氧化劑、還原劑中某元素化合價(jià)全變的,一般從左邊反應(yīng)物著手配平。 (2)自變從右邊配:自身氧化還原反應(yīng)(包括分解、歧化)一般從右邊著手配平。 (3)缺項(xiàng)配平法:先使得失電子數(shù)配平,再觀察兩邊電荷。若反應(yīng)物這邊缺正電荷,一般加(H+),生成物一邊加水;若反應(yīng)物這邊缺負(fù)電荷,一般加(OH-),生成物一邊加水。然后進(jìn)行兩邊電荷數(shù)配平。 題組四 突破未知氧化還原反應(yīng)方程式的書寫 4. 按要
6、求完成下列方程式: (1)在NaClO溶液中通入足量SO2,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________。 答案 ClO-+SO2+H2O===Cl-+SO+2H+ 解析 第一步:①找出發(fā)生氧化還原反應(yīng)的粒子:ClO-和SO2;②根據(jù)價(jià)態(tài)規(guī)律,預(yù)測(cè)氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物,并寫出參加氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)及氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物:ClO-+SO2―→Cl-+SO;③配電子守恒,由于ClO-―→Cl-是得到2e-;SO2―→SO是失去2e-,因此,得失電子已經(jīng)相等了。 第二步:配電荷守恒,該反應(yīng)所產(chǎn)生的溶液是呈酸性的,用H+來配電荷,顯然是加在生成物的一邊,并且得加2個(gè)H+,即ClO-+S
7、O2―→Cl-+SO+2H+。 第三步:配原子守恒,反應(yīng)是遵循質(zhì)量守恒定律的,因此反應(yīng)前后,相應(yīng)原子個(gè)數(shù)要相等的,顯然反應(yīng)物的一邊要加1個(gè)H2O,即ClO-+SO2+H2O===Cl-+SO+2H+。 (2)S與Cl2的水溶液充分反應(yīng)可生成2種強(qiáng)酸,該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是________。 答案 S+3Cl2+4H2O===6HCl+H2SO4 解析 反應(yīng)體系中有S、Cl2和H2O,顯然Cl2為氧化劑,S為還原劑;Cl2的還原產(chǎn)物為Cl-,而S的氧化產(chǎn)物可在SO2、SO、SO中選擇。根據(jù)題給信息(生成2種強(qiáng)酸),可有2種方法進(jìn)行判斷。方法1:結(jié)合中學(xué)常見的六大強(qiáng)酸(HNO3、H2SO
8、4、HClO4、HCl、HBr、HI),根據(jù)原子守恒排除掉HBr、HI、HNO3,還剩下H2SO4、HCl、HClO4,生成物只能是HCl和H2SO4。方法2:根據(jù)得失電子守恒,得S+3Cl2―→6Cl-+SO(第1步);溶液呈酸性,在等式右側(cè)添加8 mol H+使電荷守恒,S+3Cl2―→6Cl-+SO+8H+(第2步);在等式左側(cè)添加4 mol H2O使原子守恒,S+3Cl2+4H2O===6Cl-+SO+ 8H+(第3步)。檢查無誤,改寫成如下化學(xué)反應(yīng)方程式:S+3Cl2+4H2O===6HCl+H2SO4。 (3)無色有刺激性氣味的SO2氣體與含1.5 mol Cl的一種含氧酸(該
9、酸的某鹽常用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣)的溶液在一定條件下反應(yīng),可生成一種強(qiáng)酸和一種氧化物,若有1.5NA個(gè)電子轉(zhuǎn)移時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。 答案 2HClO3+SO2===2ClO2+H2SO4 解析 可用于實(shí)驗(yàn)室制氧氣的氯的含氧酸鹽是KClO3,1.5 mol HClO3在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.5NA個(gè),即1.5 mol 電子,說明1 mol Cl得到的電子為1 mol,化合價(jià)降低1價(jià),從+5價(jià)降為+4價(jià)。還原劑為SO2,氧化產(chǎn)物為SO,根據(jù)得失電子守恒規(guī)律得2HClO3+SO2―→2ClO2+SO(第1步);溶液呈酸性,在等式右側(cè)添加2 mol H+使電荷守恒,2HClO3
10、+SO2―→2ClO2+SO+2H+(第2步);檢查原子已經(jīng)守恒,改寫成化學(xué)反應(yīng)方程式(第3步):2HClO3+SO2===2ClO2+H2SO4。 解題技巧 未知氧化還原反應(yīng)方程式的書寫技巧 (1)熟記常見的氧化劑及對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物、還原劑及對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物 氧化劑 Cl2 O2 濃H2SO4 HNO3 KMnO4 (H+)、 MnO2 Fe3+ KClO3 H2O2 還原產(chǎn)物 Cl- O2- SO2 NO或 NO2 Mn2+ Fe2+ Cl- H2O 還原劑 I-(HI) S2-(H2S) CO、C H2 NH3 SO2、 SO
11、 H2O2 氧化產(chǎn)物 I2 S CO2 H+ NO SO O2 (2)書寫未知氧化還原反應(yīng)方程式的步驟(3步法) 第1步:根據(jù)氧化還原順序規(guī)律確定氧化性最強(qiáng)的為氧化劑,還原性最強(qiáng)的為還原劑;根據(jù)化合價(jià)規(guī)律及題給信息和已知元素化合物性質(zhì)確定相應(yīng)的還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物;根據(jù)氧化還原反應(yīng)的守恒規(guī)律確定氧化劑、還原劑、還原產(chǎn)物、氧化產(chǎn)物的相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)。 第2步:根據(jù)溶液的酸堿性,通過在反應(yīng)方程式的兩端添加H+或OH-的形式使方程式兩端的電荷守恒。 第3步:根據(jù)原子守恒,通過在反應(yīng)方程式兩端添加H2O(或其他小分子)使方程式兩端的原子守恒。 考點(diǎn)二 氧化還原反應(yīng)計(jì)算題中
12、重要的解題思想 對(duì)于氧化還原反應(yīng)的計(jì)算,要根據(jù)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)——反應(yīng)中氧化劑得到電子總數(shù)與還原劑失去電子總數(shù)相等,即得失電子守恒。利用守恒思想,可以拋開繁瑣的反應(yīng)過程,可不寫化學(xué)方程式,不追究中間反應(yīng)過程,只要把物質(zhì)分為初態(tài)和終態(tài),從得電子與失電子兩個(gè)方面進(jìn)行整體思維,便可迅速獲得正確結(jié)果。 題組一 簡(jiǎn)單反應(yīng)的得失電子守恒問題 1. Na2Sx在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na2SO4,而NaClO被還原為NaCl,若反應(yīng)中 Na2Sx與NaClO的物質(zhì)的量之比為1∶16,則x的值為 ( ) A.2 B.3
13、 C.4 D.5 答案 D 解析 本題考查在氧化還原反應(yīng)中利用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。 得關(guān)系式1×·xe-=16×2e-,x=5。 2. 24 mL濃度為0.05 mol·L-1的Na2SO3溶液恰好與20 mL濃度為0.02 mol·L-1的K2Cr2O7溶液完全反應(yīng)。已知Na2SO3可被K2Cr2O7氧化為Na2SO4,則元素Cr在還原產(chǎn)物中的化合價(jià)為 ( ) A.+2
14、 B.+3 C.+4 D.+5 答案 B 解析 題目中指出被還原的物質(zhì)是Cr,則得電子的物質(zhì)必是K2Cr2O7,失電子的物質(zhì)一定是Na2SO3,其中S元素的化合價(jià)從+4→+6;而Cr元素的化合價(jià)將從+6→+n(設(shè)化合價(jià)為n)。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律,有0.05 mol·L-1×0.024 L×(6-4)=0.02 mol·L-1×0.020 L×2×(6-n),解得n=3。 思維建模 守恒法解題的思維流程 (1)找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)
15、物和氧化產(chǎn)物。 (2)找準(zhǔn)一個(gè)原子或離子得失電子數(shù)。(注意化學(xué)式中粒子的個(gè)數(shù)) (3)根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。 n(氧化劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)-低價(jià))=n(還原劑)×變價(jià)原子個(gè)數(shù)×化合價(jià)變化值(高價(jià)—低價(jià))。 題組二 多元素參與反應(yīng)的得失電子守恒問題 3. 在P+CuSO4+H2O―→Cu3P+H3PO4+H2SO4(未配平)的反應(yīng)中,7.5 mol CuSO4可氧化P的物質(zhì)的量為________mol。生成1 mol Cu3P時(shí),參加反應(yīng)的P的物質(zhì)的量為________mol。 答案 1.5 2.2
16、解析 設(shè)7.5 mol CuSO4氧化P的物質(zhì)的量為x;生成1 mol Cu3P時(shí),被氧化P的物質(zhì)的量為y根據(jù)電子守恒得:7.5 mol×(2-1)=x·(5-0) x=1.5 mol 1 mol×3×(2-1)+1 mol×[0-(-3)]=y(tǒng)·(5-0) y=1.2 mol 所以參加反應(yīng)的P的物質(zhì)的量為1.2 mol+1 mol=2.2 mol。 4. 四氧化三鐵(Fe3O4)磁性納米顆粒穩(wěn)定、容易生產(chǎn)且用途廣泛,是臨床診斷、生物技術(shù)和環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域多種潛在應(yīng)用的有力工具。水熱法制備Fe3O4納米顆粒的反應(yīng)是3Fe2++2
17、S2O+O2+xOH-===Fe3O4↓+S4O+2H2O。請(qǐng)回答下列問題。 (1)水熱法制備Fe3O4納米顆粒的反應(yīng)中,還原劑是____________。 (2)反應(yīng)的化學(xué)方程式中x=________。 (3)每生成1 mol Fe3O4,反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子為________mol,被Fe2+還原的O2的物質(zhì)的量為________mol。 答案 (1)Fe2+、S2O (2)4 (3)4 0.5 解析 (2)根據(jù)電荷守恒得: x+2×2-3×2=2,解得x=4。 (3)根據(jù)還原劑失電子總數(shù)等于氧化劑得電子總數(shù),當(dāng)生成1 mol Fe3O4時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)即是1
18、mol O2得電子總數(shù),為4 mol。設(shè)被Fe2+還原的O2的物質(zhì)的量為x,根據(jù)電子守恒得:4x=1 mol×3×(-2),解得x=0.5 mol。 題組三 多步反應(yīng)的得失電子守恒問題 有的試題反應(yīng)過程多,涉及的氧化還原反應(yīng)也多,數(shù)量關(guān)系較為復(fù)雜,若用常規(guī)方法求解比較困難,若抓住失電子總數(shù)等于得電子總數(shù)這一關(guān)系,則解題就變得很簡(jiǎn)單。解這類試題時(shí),注意不要遺漏某個(gè)氧化還原反應(yīng),要理清具體的反應(yīng)過程,分析在整個(gè)反應(yīng)過程中化合價(jià)發(fā)生變化的元素得電子數(shù)目和失電子數(shù)目。 5. 現(xiàn)有鐵粉和氧化鐵的混合物共27.2 g,加入足量的稀硫酸使之充分反應(yīng)。當(dāng)固體粉末完全溶解時(shí),收集到2.
19、24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體,當(dāng)向溶液中滴加KSCN溶液時(shí),溶液不顯血紅色。試求原樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 答案 58.8% 6. 14 g銅銀合金與足量的某濃度的硝酸反應(yīng),將放出的氣體與1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氧氣混合,通入水中恰好全部被吸收,則合金中銅的質(zhì)量為 ( ) A.9.6 g B.6.4 g C.3.2 g D.1.6 g 答案 C 解析 根據(jù)得失電子守恒規(guī)律可直接找出已知量(O2)與未知量(Cu、Ag)之間的物質(zhì)的量關(guān)系。HNO3中的元素相當(dāng)于電子的“二傳手”,先得到Cu
20、、Ag失去的電子,再傳給O2,最后恢復(fù)原貌,Cu、Ag失去的電子最終傳給了O2,所以根據(jù)得失電子守恒規(guī)律,得 ×2+=×4,解得:m(Cu)=3.2 g。 題組四 微粒先后反應(yīng)時(shí)的得失電子守恒問題 當(dāng)一種物質(zhì)同時(shí)氧化兩種或兩種以上的微粒時(shí),則強(qiáng)還原劑先被氧化。一種物質(zhì)同時(shí)還原兩種或兩種以上微粒時(shí),則強(qiáng)氧化劑先被還原。被氧化和被還原到何種程度,要以還原劑和氧化劑的物質(zhì)的量多少來決定,具體計(jì)算時(shí)用電子守恒規(guī)律,但是對(duì)氧化還原反應(yīng)過程中對(duì)應(yīng)的每個(gè)階段要分析清楚,電子守恒在對(duì)應(yīng)的階段同樣適用。 7. 下列微粒在溶液中的還原性和氧化性強(qiáng)弱如下:還原性HSO>I-,氧
21、化性IO>I2>SO。向含有x mol NaHSO3的溶液中逐滴加入KIO3溶液。加入KIO3和析出I2的物質(zhì)的量的關(guān)系曲線如圖所示,則x=________mol。 答案 3 解析 開始加入KIO3溶液時(shí),最先與IO反應(yīng)的微粒是HSO,還原產(chǎn)物為I-,氧化產(chǎn)物為SO。當(dāng)HSO反應(yīng)完后,b點(diǎn)到c點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為IO+5I-+6H+===3I2+3H2O。所以0點(diǎn)到b點(diǎn)參加反應(yīng)的HSO的物質(zhì)的量可利用電子守恒求解,n(HSO)×2e-=n(IO)×6e-,即n(HSO)×2=1 mol×6,所以x=3。 考點(diǎn)三 氧化還原反應(yīng)原理
22、的綜合應(yīng)用 題組一 從定性和定量?jī)蓚€(gè)角度探究有關(guān)氧化還原反應(yīng)的實(shí)驗(yàn) (一)關(guān)于物質(zhì)氧化性、還原性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn) 1. 某研究性學(xué)習(xí)小組在網(wǎng)上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蝕刻銀,制作美麗的銀飾。他們對(duì)蝕刻銀的原理進(jìn)行了如下探究: 【實(shí)驗(yàn)】 制備銀鏡,并與Fe(NO3)3溶液反應(yīng),發(fā)現(xiàn)銀鏡溶解。 (1)下列有關(guān)制備銀鏡過程的說法正確的是________(填序號(hào))。 a.邊振蕩盛有2%的AgNO3溶液的試管,邊滴入2%的氨水,至最初的沉淀恰好溶解 為止 b.將幾滴銀氨溶液滴入2 mL乙醛中 c.制備銀鏡時(shí),用酒精燈的燈焰給試管底部加熱 d.銀氨溶液具有較弱的氧化性 e.
23、在銀氨溶液配制過程中,溶液的pH增大 【提出假設(shè)】 假設(shè)1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。 假設(shè)2:Fe(NO3)3,溶液顯酸性,在此酸性條件下NO能氧化Ag。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證假設(shè)】 (2)甲同學(xué)從上述實(shí)驗(yàn)的生成物中檢驗(yàn)出了Fe2+,驗(yàn)證了假設(shè)1成立。請(qǐng)寫出Fe3+氧化Ag的離子方程式:_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)2
24、,請(qǐng)幫他完成下表中內(nèi)容(提示:NO在不同條件下的還原產(chǎn)物較復(fù)雜,有時(shí)難以觀察到氣體產(chǎn)生)。 實(shí)驗(yàn)步驟(不要求寫具體操作過程) 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 ① ② …… 若銀鏡消失,假設(shè)2成立; 若銀鏡不消失,假設(shè)2不成立 【思考與交流】 (4)甲同學(xué)驗(yàn)證了假設(shè)1成立,若乙同學(xué)驗(yàn)證了假設(shè)2也成立,則丙同學(xué)由此得出結(jié)論:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO都氧化了Ag。 你是否同意丙同學(xué)的結(jié)論,并簡(jiǎn)述理由:___________________________________。 答案 (1)ade (2)Ag+Fe3+===Ag++Fe2+ (3) 實(shí)驗(yàn)步驟(不要求寫具體操作過程)
25、 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 ①測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)用的Fe(NO3)3溶液的pH; ②配制相同pH的稀硝酸溶液,將此溶液加入有銀鏡的試管內(nèi) (4)不同意。甲同學(xué)檢驗(yàn)出了Fe2+,可確定Fe3+一定氧化了Ag;乙同學(xué)雖然驗(yàn)證了此條件下NO能氧化Ag,但在硝酸鐵溶液氧化Ag時(shí),由于沒有檢驗(yàn)NO的還原產(chǎn)物,因此不能確定NO是否氧化了Ag[(3)、(4)其他合理答案均可] 解析 本題是一道探究類試題,以日常生活中的蝕刻銀制作美麗的銀飾為情境,以探究Fe(NO3)3溶液中何種因素蝕刻銀為研究課題,考查學(xué)生運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理、元素化合物知識(shí)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),考查學(xué)生運(yùn)用控制變量思想設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的
26、能力,對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、解釋和科學(xué)舉證能力,以及用正確的化學(xué)術(shù)語及文字進(jìn)行表達(dá)的能力。 第(3)題考查學(xué)生運(yùn)用控制變量的科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是該題的核心。本題中有兩個(gè)變量,如表所示: 實(shí)驗(yàn)變量 Fe3+的氧化性 NO的氧化性 能否蝕刻銀 能 不確定 現(xiàn)象或結(jié)論 銀溶解 無法測(cè)定還原產(chǎn)物 由于NO的氧化能力隨著溶液pH的變化而變化,那么在驗(yàn)證假設(shè)2即Fe(NO3)3溶液中的NO能氧化Ag時(shí),就要求學(xué)生必須嚴(yán)格控制溶液的pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這是考查單一變量控制法。解決本題的關(guān)鍵就是需測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)用的Fe(NO3)3溶液的pH,然后配制相同pH的稀硝酸溶液,再將此溶液加入有銀鏡的
27、試管內(nèi)。顯然,這是該實(shí)驗(yàn)的最佳設(shè)計(jì)方案。 (二)氧化還原反應(yīng)滴定時(shí)指示劑的選擇方法 中學(xué)中氧化還原反應(yīng)滴定時(shí)指示劑的選擇常見的有兩類:(1)自身指示劑:有些標(biāo)準(zhǔn)溶液或被滴定物質(zhì)本身有顏色,而滴定產(chǎn)物為無色,則滴定時(shí)就無需另加指示劑,自身顏色變化可以起指示劑的作用,此類指示劑稱為自身指示劑。如MnO本身在溶液中顯紫紅色,還原后的產(chǎn)物Mn2+為無色,所以用高錳酸鉀溶液滴定時(shí),不需要另加指示劑。 (2)顯色指示劑:有些物質(zhì)本身并沒有顏色,但它能與滴定劑或被測(cè)物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生特殊的顏色,或開始有特殊顏色,滴定后變?yōu)闊o色,因而可指示滴定終點(diǎn)。如滴定前溶液中無單質(zhì)碘,滴定后有單質(zhì)碘生成等,可用淀粉等作為
28、指示劑。 2. (1)配平氧化還原反應(yīng)方程式: C2O+____MnO+____H+===____CO2↑+____Mn2++____H2O (2)稱取6.0 g含H2C2O4·2H2O、KHC2O4和K2SO4的試樣,加水溶解,配成250 mL溶液。量取兩份此溶液各25 mL,分別置于兩個(gè)錐形瓶中。 ①第一份溶液中加入酚酞試液,滴加0.25 mol·L-1 NaOH溶液至20 mL時(shí),溶液由無色變?yōu)闇\紅色。該溶液被中和的H+的總物質(zhì)的量為________mol。 ②第二份溶液中滴加0.10 mol·L-1的酸性高錳酸鉀溶液。 A.KMnO4溶液在滴定
29、過程中作________(填“氧化劑”或“還原劑”),該滴定過程________(填“需要”或“不需要”)另加指示劑。滴至16 mL時(shí)反應(yīng)完全,此時(shí)溶液顏色由________變?yōu)開_________。 B.若在接近終點(diǎn)時(shí),用少量蒸餾水將錐形瓶沖洗一下,再繼續(xù)滴定至終點(diǎn),則所測(cè)結(jié)果__________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。 C.若在達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)俯視讀數(shù),則所得結(jié)果________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。 ③原試樣中H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________,KHC2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________。 答案 (1)5C2O+2MnO+1
30、6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O (2)①0.005 ②A.氧化劑 不需要 無色 淺紫紅色 B.無影響 C.偏小?、?1% 64% 解析 (1)C:+3―→+4,改變量(4-3)×2=2,Mn:+7―→+2,改變量(7-2)×1=5,根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等,所以在C2O前配5,MnO前配2,根據(jù)C和Mn原子守恒,分別在CO2和Mn2+前配10和2,再由電荷守恒在H+前配16,最后根據(jù)離子方程式兩邊的H原子個(gè)數(shù)相等在水前面配8,經(jīng)檢驗(yàn)離子方程式的氧原子個(gè)數(shù)相等。 (2)①由H++OH-===H2O知,n(H+)=n(OH-)=0.25 mol·
31、L-1×0.02 L=0.005 mol。②原溶液無色,而KMnO4為紫紅色,所以當(dāng)溶液中的H2C2O4和KHC2O4反應(yīng)完全時(shí),溶液呈淺 紫紅色。由電子守恒得n(還)×2=0.10 mol·L-1×0.016 L×5,n(還)=0.004 mol。③設(shè)6.0 g 試樣中H2C2O4·2H2O、KHC2O4的物質(zhì)的量分別為n(H2C2O4·2H2O)、n(KHC2O4),由①得:2n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=0.05 mol,由②得:n(H2C2O4·2H2O)+n(KHC2O4)=
32、0.04 mol,解上述兩個(gè)方程式得:n(H2C2O4·2H2O)=0.01 mol,n(KHC2O4)=0.03 mol,H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=21%,KHC2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=64%。 題組二 氧化還原反應(yīng)原理在化學(xué)工藝流程中的應(yīng)用 3. 高錳酸鉀是錳的重要化合物和常用的氧化劑。以下是工業(yè)上用軟錳礦制備高錳酸鉀的一種工藝流程: (1)KMnO4稀溶液是一種常用的消毒劑。其消毒原理與下列________(填序號(hào))物質(zhì)相似。 A.75%酒精 B.雙氧水 C.苯酚
33、 D.84消毒液(NaClO溶液) (2)寫出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空氣時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式: ________________________________________________________________________。 (3)向K2MnO4溶液中通入CO2以制備KMnO4,該反應(yīng)中的還原劑是____________。 (4)上述流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有石灰、二氧化碳、__________和__________(寫化學(xué)式)。 (5)若不考慮物質(zhì)循環(huán)與制備過程中的損失,則1 mol MnO2可制得______
34、__mol KMnO4。 答案 (1)BD (2)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O (3)K2MnO4 (4)KOH MnO2 (5)0.67(或) 解析 KMnO4稀溶液用作消毒劑是利用KMnO4的強(qiáng)氧化性,所給消毒劑中與KMnO4稀溶液消毒原理相似的只有雙氧水和84消毒液(NaClO溶液),故選BD。MnO2和KOH的熔融物中通入空氣后生成了K2MnO4,則發(fā)生了氧化還原反應(yīng),O2作氧化劑,依據(jù)元素守恒原理可確定生成物中有水,根據(jù)化合價(jià)的升降總數(shù)相等即可配平該化學(xué)方程式。向K2MnO4溶液中通入CO2來制備KMnO4可知錳元素的化合價(jià)升高,K2MnO4作還原劑。從上述
35、工藝流程中可知,KOH和MnO2作為反應(yīng)原料參加反應(yīng),而反應(yīng)過程中還有MnO2生成,最后的母液中又分離出KOH,都為可循環(huán)使用的物質(zhì)。由2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O和3K2MnO4+2CO2===MnO2↓+2KMnO4+2K2CO3可知,1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。 4. 新型凈水劑高鐵酸鉀(K2FeO4)為暗紫色固體,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐漸分解,在堿性溶液中穩(wěn)定。工業(yè)上制備K2FeO4的常用方法有兩種。 方法Ⅰ:次氯酸鹽氧化法。工藝流程如圖所示。 (1)完成“氧化”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式:____FeCl3+____NaOH+
36、 ____NaClO===____Na2FeO4+____+____。其中氧化劑是 ________(填化學(xué)式)。 (2)“轉(zhuǎn)化”過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。 (3)上述工藝得到的高鐵酸鉀常含有雜質(zhì),可用重結(jié)晶法提純,操作是將粗產(chǎn)品用 ____________溶解,然后______________________________________。 方法Ⅱ:電解法。以鐵為陽極電解氫氧化鈉溶液,然后在陽極液中加入KOH。 (4)電解時(shí)陽極發(fā)生反應(yīng)生成FeO,該電極反應(yīng)方程式為 ___________________
37、_____________________________。 答案 (1)2 10 3 2 9 NaCl 5 H2O NaClO (2)Na2FeO4+2KOH===K2FeO4+2NaOH (3)稀KOH溶液 加入飽和KOH溶液,冷卻結(jié)晶 (4)Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O 解析 (1)反應(yīng)中NaClO是氧化劑,還原產(chǎn)物是NaCl,根據(jù)元素守恒,可知反應(yīng)式中需要補(bǔ)充NaCl和H2O。根據(jù)化合價(jià)升降法配平方程式:2FeCl3+10NaOH+3NaClO===2Na2FeO4+9NaCl+5H2O。(2)根據(jù)(1)中反應(yīng)的化學(xué)方程式和“轉(zhuǎn)化”后最終得到的產(chǎn)物,可知“轉(zhuǎn)化”過
38、程是在加入KOH溶液后,將Na2FeO4轉(zhuǎn)化為溶解度更小的K2FeO4。(3)因?yàn)镵2FeO4在中性或酸性溶液中能分解,所以需要將K2FeO4粗產(chǎn)品在稀KOH溶液中溶解,然后加入飽和KOH溶液,冷卻結(jié)晶。(4)電解時(shí)陽極鐵在強(qiáng)堿性條件下被氧化為FeO:Fe+8OH--6e-===FeO+4H2O。 命題展望 氧化還原反應(yīng)命題4大趨向 氧化還原反應(yīng)是高中化學(xué)的核心內(nèi)容,是高考考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。命題的趨向:(1)以社會(huì)實(shí)際問題或典型實(shí)例為載體,考查對(duì)氧化還原反應(yīng)有關(guān)概念的理解與應(yīng)用;(2)將氧化還原反應(yīng)與物質(zhì)的推斷結(jié)合在一起,考查學(xué)科內(nèi)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力;(3)將氧化還原反應(yīng)與酸堿中和滴定相
39、結(jié)合進(jìn)行考查;(4)氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)原理、新型綠色能源的開發(fā)相結(jié)合的綜合性題目。 1. (2012·海南,6)將0.195 g鋅粉加入到20.0 mL的0.100 mol·L-1 MO溶液中,恰好完全反應(yīng),則還原產(chǎn)物可能是 ( ) A.M B.M2+ C.M3+ D. MO2+ 答案 B 解析 鋅粉加入到MO溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)物Zn為0.003 mol,反應(yīng)中失去電子為0.00
40、3 mol×2=0.006 mol,而溶液中MO為20.0×10-3 L×0.100 mol·L-1=0.002 mol,根據(jù)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等,可求得反應(yīng)中M元素降低3價(jià),即MO的還原產(chǎn)物可能為M2+。 2. (2012·四川理綜,13)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某濃度的稀硝酸0.5 L,固體物質(zhì)完全反應(yīng),生成NO 和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此時(shí)溶液呈中性,金屬離子已完全沉淀,沉淀質(zhì)量為39.2 g。下列有關(guān)說法不正確的是 ( ) A.Cu
41、與Cu2O 的物質(zhì)的量之比為2∶1 B.硝酸的物質(zhì)的量濃度為2.6 mol·L-1 C.產(chǎn)生的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48 L D.Cu、Cu2O與硝酸反應(yīng)后剩余HNO3為0.2 mol 答案 B 解析 解題的關(guān)鍵是會(huì)利用守恒法解題,包括元素守恒和得失電子守恒。Cu(OH)2的質(zhì)量為39.2 g,其物質(zhì)的量為0.4 mol,設(shè)Cu、Cu2O的物質(zhì)的量分別為x、y,則x+2y=0.4 mol,64 g·mol-1·x+144 g·mol-1·y=27.2 g,解得:x=0.2 mol,y=0.1 mol,故A正確;Cu和Cu2O中的
42、Cu都變成了+2價(jià),轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為(0.4+0.2) mol=0.6 mol,根據(jù)得失電子守恒可知,生成的NO應(yīng)為0.2 mol,故C正確;n(NaOH)=1 mol,生成0.4 mol Cu(OH)2時(shí)消耗了0.8 mol NaOH,另外0.2 mol NaOH中和了硝酸,故D正確;硝酸總的物質(zhì)的量為0.2 mol(剩余的)+0.2 mol(表現(xiàn)氧化性的)+0.8 mol(表現(xiàn)酸性的)=1.2 mol,其物質(zhì)的量濃度為2.4 mol·L-1,故B錯(cuò)。 3. [2011·山東理綜,28(1)]研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。 NO2可用
43、水吸收,相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________________________。 利用反應(yīng)6NO2+8NH37N2+12H2O也可處理NO2。當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2 mol電子時(shí),消耗的NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是________L。 答案 3NO2+H2O===2HNO3+NO 6.72 解析 根據(jù)題給化學(xué)方程式可知當(dāng)6 mol NO2全部參加反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)移電子6 mol×(4-0)=24 mol,故轉(zhuǎn)移1.2 mol電子時(shí),消耗NO2 0.3 mol,即6.72 L。 4. 配平下列方程式 (1)[2011·福建理綜,23(6)]在某強(qiáng)酸性混合稀土溶液中加入H2O
44、2,調(diào)節(jié)pH≈3,Ce3+通過下列反應(yīng)形成Ce(OH)4沉淀得以分離。完成反應(yīng)的離子方程式: Ce3++H2O2+H2O===Ce(OH)4↓+________ 答案 2 1 6 2 6 H+ (2)[2010·福建理綜,24(2)改編]完成“氧化除鐵”步驟中反應(yīng)的離子方程式: Fe(OH)2+ClO-+________=== Fe(OH)3+Cl- 答案 2 1 1 H2O 2 1 (3)[2011·安徽理綜,27(2)改編]配平反應(yīng)的離子方程式是Mn2++ClO+H2O===MnO2↓+Cl2↑+________。 答案 5 2 4 5 1 8 H+
45、(4)[2010·重慶理綜,26(3)]配平用鈣線脫氧脫磷的化學(xué)方程式: P+FeO+CaOCa3(PO4)2+Fe 答案 2 5 3 1 5 5. (2012·上海,五)二氧化硒(SeO2)是一種氧化劑,其被還原后的單質(zhì)硒可能成為環(huán)境污染物,通過與濃HNO3或濃H2SO4反應(yīng)生成SeO2以回收Se。 完成下列填空: (1)Se和濃HNO3反應(yīng)的還原產(chǎn)物為NO和NO2,且NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1,寫出Se和濃HNO3的反應(yīng)方程式__________________________________________。 (2)已知:Se+2H2SO4(濃)―
46、→2SO2↑+SeO2+2H2O 2SO2+SeO2+2H2O―→Se+2SO+4H+ SeO2、H2SO4(濃)、SO2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序是__________________。 (3)回收得到的SeO2的含量,可以通過下面的方法測(cè)定: ①SeO2+KI+HNO3―→Se+I(xiàn)2+KNO3+H2O ②I2+2Na2S2O3―→Na2S4O6+2NaI 配平方程式①,標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目。 (4)實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)確稱量SeO2樣品0.150 0 g,消耗了0.200 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液 25.00 mL,所測(cè)定的樣品中SeO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____
47、_____。 答案 (1)Se+2HNO3(濃)―→H2SeO3+NO↑+NO2↑ (2)H2SO4(濃)>SeO2>SO2 (3) (4)92.5% 解析 (3)可以采用化合價(jià)升降法配平,即Se元素化合價(jià)由+4降低為0,而I元素化合價(jià)由-1升高至0,根據(jù)化合價(jià)升降相等,KI系數(shù)為4,故I2系數(shù)為2,然后配平即可;該反應(yīng)中KI中的I元素失電子,而SeO2中Se元素得電子。 1. 硫代硫酸鈉可作為脫氯劑,已知25.0 mL 0.100 mol·L-1 Na2S2O3溶液恰好把224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl2完全轉(zhuǎn)化為Cl-,則S2O將轉(zhuǎn)化成
48、 ( ) A.S2- B.S C.SO D.SO 答案 D 解析 設(shè)m為氧化產(chǎn)物與Na2S2O3中硫元素的化合價(jià)之差,由得失電子守恒得: 0.224 L÷22.4 L·mol-1×2×1=0.025 L×0.100 mol·L-1×2×m,m=4。Na2S2O3中S為+2價(jià),被Cl2氧化后,上升4價(jià),變?yōu)椋?價(jià),得到SO。 2. (NH4)2PtCl6晶體受熱分解,生成氮?dú)?、氯化氫、氯化銨和金屬鉑,在此分
49、解反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是 ( ) A.2∶3 B.3∶2 C.4∶3 D.1∶3 答案 A 解析 (NH4)2PtCl6分解的氧化產(chǎn)物是N2,還原產(chǎn)物是Pt。根據(jù)得失電子守恒得:6n(N2)=4n(Pt),n(N2)∶n(Pt)=2∶3。 3. 一未完成的離子方程式________+XO+6H+===3X2+3H2O,據(jù)此判斷,氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為
50、 ( ) A.1∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1 答案 C 解析 由質(zhì)量守恒和電荷守恒可得出該離子反應(yīng)方程式為5X-+XO+6H+===3X2+3H2O,則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為5∶1。 4. Na2FeO4是一種高效多功能水處理劑,一種制備Na2FeO4的方法可用化學(xué)方程式表示如下:2FeSO4+6Na2O2===2Na2FeO4+2Na2O+2+O2↑。下列對(duì)此反應(yīng)的說法中,不正確的是
51、 ( ) A.方框中的物質(zhì)為Na2SO4 B.Na2O2既是氧化劑,又是還原劑 C.Na2FeO4既是氧化產(chǎn)物,又是還原產(chǎn)物 D.2 mol FeSO4發(fā)生反應(yīng)時(shí),反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移8 mol電子 答案 D 解析 根據(jù)元素守恒可知A正確。分析化合價(jià)變化可知,2個(gè)+2價(jià)Fe原子失去8個(gè)電子,根據(jù)生成物中的“O2”可知在“6 Na2O2”中,有2個(gè)-1價(jià)的氧的化合價(jià)升至0價(jià),失去2個(gè)電子,另有10個(gè)-1價(jià)氧的化合價(jià)降至-2價(jià),得失電子數(shù)均為10個(gè)。據(jù)此可知B、C均正確。2 mol FeSO4發(fā)生反應(yīng)時(shí),反
52、應(yīng)中共有10 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,故D錯(cuò)誤。 5. 一定物質(zhì)的量的Cl2與NaOH溶液反應(yīng),所得產(chǎn)物中含NaClO和NaClO3的物質(zhì)的量之比為3∶5,則參加反應(yīng)的Cl2與NaOH的物質(zhì)的量之比為 ( ) A.8∶11 B.3∶5 C.1∶2 D.9∶4 答案 C 解析 Cl2與NaOH溶液反應(yīng)中Cl2既是氧化劑又是還原劑,顯然產(chǎn)物中還存在NaCl,在NaClO、NaClO3、NaCl中n(Na)∶n(Cl)=1∶1,根據(jù)元素守恒,則n(Cl2)∶n(NaOH)=1
53、∶2。 6. N2O俗稱“笑氣”,曾用作可吸入性麻醉劑。以下反應(yīng)能產(chǎn)生N2O∶3CO+2NO23CO2+N2O。下列關(guān)于N2O的說法正確的是 ( ) A.上述反應(yīng)中每生成1 mol N2O,消耗1.5 mol CO B.等物質(zhì)的量的N2O和CO2含有相等的電子數(shù) C.N2O只具有氧化性,無還原性 D.N2O會(huì)迅速與人體血紅蛋白結(jié)合,使人中毒 答案 B 解析 由方程式知,生成1 mol N2O時(shí)消耗3 mol CO,A錯(cuò)誤;1 mol N2O與1 mol CO2都含有22 mol電子,B正確;N2O中氮元素的化合價(jià)為+1價(jià)
54、,是氮元素的中間價(jià)態(tài),所以N2O既具有氧化性又具有還原性,C錯(cuò)誤。 7. 已知OCN-中每種元素都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在反應(yīng)OCN-+OH-+Cl2―→CO2+N2+Cl-+H2O(未配平)中,如果有6 mol Cl2完全反應(yīng),則被氧化的OCN-的物質(zhì)的量是 ( ) A.2 mol B.3 mol C.4 mol D.6 mol 答案 C 解析 OCN-中C顯+4價(jià),N顯-3價(jià),反應(yīng)中只有N和Cl的化合價(jià)改變,根據(jù) OCN-N2、Cl22Cl-,由得失電子守恒:2n(Cl2)
55、=3n(OCN-),可知6 mol Cl2完全反應(yīng),有4 mol OCN-被氧化,C對(duì)。 8. NaNO2是一種食品添加劑,它能致癌。酸性KMnO4溶液與NaNO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO+NO+―→Mn2++NO+H2O。下列敘述中正確的是 ( ) A.該反應(yīng)中NO被還原 B.反應(yīng)過程中溶液的pH減小 C.生成1 mol NaNO3需消耗0.4 mol KMnO4 D.中的粒子是OH- 答案 C 解析 NO中N元素的化合價(jià)升高,NO被氧化,A錯(cuò)誤。根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為2MnO+5NO+6H+===2Mn2++5NO+3H2O,
56、據(jù)此可知B、D錯(cuò)誤,C正確。 9. Cu2S與一定濃度的HNO3反應(yīng),生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。當(dāng)產(chǎn)物中n(NO2)∶n(NO)=1∶1時(shí),下列說法正確的是 ( ) A.產(chǎn)物中n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]=1∶1 B.參加反應(yīng)的n(Cu2S)∶n(HNO3)=1∶5 C.反應(yīng)中Cu2S既作氧化劑,又作還原劑 D.1 mol Cu2S參加反應(yīng)時(shí)有8 mol電子轉(zhuǎn)移 答案 A 解析 根據(jù)題意可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu2S+14HNO3===2Cu(NO3)2+2CuSO4+5NO2↑
57、+5NO↑+7H2O,據(jù)此可知A正確、B錯(cuò)誤。反應(yīng)中Cu2S只作還原劑,C錯(cuò)誤。1 mol Cu2S參加反應(yīng)時(shí)有10 mol電子轉(zhuǎn)移,D錯(cuò)誤。 10.鉻是人體必需的微量元素,它與脂類代謝有密切聯(lián)系,能增強(qiáng)人體內(nèi)膽固醇的分解和排泄,但鉻過量會(huì)引起污染,危害人類健康。不同價(jià)態(tài)的鉻毒性不同,三價(jià)鉻對(duì)人體幾乎無毒,六價(jià)鉻的毒性約為三價(jià)鉻的100倍。下列敘述錯(cuò)誤的是 ( ) A.發(fā)生鉻中毒時(shí),可服用維生素C緩解毒性,因?yàn)榫S生素C具有還原性 B.K2Cr2O7可以氧化乙醇,該反應(yīng)可用于檢查酒后駕駛 C.在反應(yīng)Cr2O+I(xiàn)-+H+―→Cr3++I(xiàn)2+H2O中,氧化產(chǎn)物與
58、還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3∶2 D.污水中的Cr3+在溶解的氧氣的作用下可被氧化為Cr2O 答案 D 解析 維生素C具有還原性,可與六價(jià)鉻反應(yīng)生成無毒的三價(jià)鉻;K2Cr2O7可將乙醇氧化為乙酸,同時(shí)反應(yīng)后含鉻化合物顏色發(fā)生變化;C項(xiàng)反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物為I2,還原產(chǎn)物為Cr3+,根據(jù)得失電子守恒可知二者的物質(zhì)的量之比為3∶2;Cr2O的氧化性比氧氣的氧化性強(qiáng),氧氣不能將Cr3+氧化為Cr2O。 11.在熱的稀硫酸中溶解了11.4 g FeSO4固體,當(dāng)加入50 mL 0.5 mol·L-1 KNO3溶液時(shí),其中的Fe2+全部轉(zhuǎn)化成Fe3+,KNO3也完全反應(yīng)并放出NxOy氣體。
59、 (1)推算出x=________;y=________。 (2)配平該反應(yīng)的方程式: FeSO4+____KNO3+____H2SO4===____K2SO4+____Fe2(SO4)3+____(NxOy)+____H2O(配平時(shí)x、y用具體數(shù)值表示,物質(zhì)填在中)。 (3)反應(yīng)中氧化產(chǎn)物是____________。 (4)用雙線橋法表示該反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目:__________________________。 答案 (1)1 1 (2)6 2 4 1 3 2 NO↑ 4 (3)Fe2(SO4)3 (4) 解析 n(FeSO4)==0.075 mol n(KN
60、O3)=0.05 L×0.5 mol·L-1=0.025 mol Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+共失去0.075 mol電子,根據(jù)得失電子守恒原理,可知1 mol N原子得到3 mol電子,反應(yīng)中N元素由+5價(jià)降為+2價(jià),既得到的氧化物為NO。 12.含氮廢水進(jìn)入水體中對(duì)環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重。某校環(huán)保小組的同學(xué)認(rèn)為可以用金屬鋁將水中的NO還原成N2,從而消除氮污染。 (1)配平以下有關(guān)的離子反應(yīng)方程式: NO+Al+H2O―→N2↑+Al(OH)3+OH- (2)以上反應(yīng)中失電子的物質(zhì)是________,還原產(chǎn)物是________,每生成1 mol還原產(chǎn)物,將有___
61、_____電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。 (3)現(xiàn)需除去1 m3含氮0.3 mol的廢水中的NO(設(shè)氮元素都以NO的形式存在),則至少需要消耗金屬鋁的物質(zhì)的量為________。 (4)你對(duì)以上治理污染的方案有何評(píng)價(jià)? 答案 (1)6 10 18 3 10 6 (2)Al N2 10 mol (3)0.5 mol (4)治理后的廢水中含Al3+較多,產(chǎn)生新的污染,危害人體健康 解析 (1)用化合價(jià)升降法配平。在該反應(yīng)中,氧化劑(2O→2),化合價(jià)降低的總數(shù)為10;還原劑(A→A3+),化合價(jià)升高的總數(shù)為3。由此先確定氧化劑與還原產(chǎn)物、還原劑與氧化產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。由電荷守恒確定OH-的化學(xué)計(jì)量數(shù),最后
62、用觀察法配平其他物質(zhì)。(2)在該反應(yīng)中,失電子的物質(zhì)是Al,還原產(chǎn)物是N2。生成1 mol N2時(shí),轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是1 mol×2×(5-0)=10 mol。(3)設(shè)需要鋁的物質(zhì)的量為x,由得失電子守恒可知:0.3 mol×(5-0)=3x,解得x=0.5 mol。(4)應(yīng)綜合考慮治理成本、是否產(chǎn)生新的污染等問題。如長(zhǎng)期飲用含Al3+較多的水,使人易患癡呆癥等。 13.碘化鈉是實(shí)驗(yàn)室中常用的分析試劑,工業(yè)上用鐵屑還原法制備NaI的流程如圖所示。 請(qǐng)回答下列問題。 (1)判斷反應(yīng)①中碘是否反應(yīng)完全的方法是________________________
63、___________ ________________________________________________________________________。 (2)操作Ⅰ的名稱是________。 (3)反應(yīng)①的離子方程式為____________________________。 (4)反應(yīng)②中NaIO3被Fe單質(zhì)還原為NaI,同時(shí)生成Fe(OH)3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ____________________________________________;在該反應(yīng)中若有99 g NaIO3被還原,則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________mol。 答案 (1)取少
64、量反應(yīng)后的溶液于試管中,滴入幾滴淀粉溶液,若溶液未變藍(lán),則證明碘已反應(yīng)完全;反之,碘未反應(yīng)完全(或取少量反應(yīng)后的溶液于試管中,滴入幾滴CCl4,振蕩、靜置,若下層液體呈無色,證明碘已反應(yīng)完全;若下層液體呈紫紅色,證明碘未反應(yīng)完全) (2)過濾 (3)3I2+6OH-===5I-+I(xiàn)O+3H2O (4)2Fe+NaIO3+3H2O===2Fe(OH)3↓+NaI 3 解析 (2)操作Ⅰ顯然是為了除去過量的鐵粉和反應(yīng)生成的Fe(OH)3沉淀,因此采用過濾的方法。(3)和(4)根據(jù)得失電子守恒和元素守恒可寫出反應(yīng)的離子(化學(xué))方程式。由于1 mol NaIO3被還原為NaI轉(zhuǎn)移6 mol電子
65、,故99 g(0.5 mol)NaIO3被還原時(shí)轉(zhuǎn)移3 mol電子。 14.小明為驗(yàn)證NO2的氧化性和NO的還原性,設(shè)計(jì)了如下裝置制取NO2和NO,并驗(yàn)證其性質(zhì),裝置圖如下: (1)寫出甲中反應(yīng)的離子方程式:___________________________________________ ________________,乙中的現(xiàn)象是________________________________________, 可證明NO2的氧化性;在丙中鼓入空氣后現(xiàn)象是_____________________________ ____________________________
66、____________________________________________,可證明NO的還原性。 (2)實(shí)驗(yàn)前丙中充滿水的作用是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (用反應(yīng)方程式和簡(jiǎn)要文字回答)。 (3)小華對(duì)小明的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提出了質(zhì)疑,他認(rèn)為乙中的現(xiàn)象不足以證明NO2的氧化性,他的理由是_____________________________________________
67、____________________ ________________________________________________________________________。 你認(rèn)為怎樣才能準(zhǔn)確證明NO2的氧化性?(簡(jiǎn)要回答出原理和現(xiàn)象即可) ________________________________________________________________________。 答案 (1)Cu+4H++2NO===Cu2++2NO2↑+2H2O 溶液變渾濁 有紅棕色氣體生成 (2)3NO2+H2O===2HNO3+NO,制取NO,并用排水法收集NO (3
68、)NO2和水反應(yīng)生成的HNO3是一種強(qiáng)氧化性酸,可將Na2S氧化,使溶液變渾濁 可將干燥的NO2與干燥的H2S氣體混合,若有淡黃色固體生成,即可證明NO2的氧化性 解析 本題利用Cu與濃HNO3的反應(yīng)制取NO2,再利用NO2與水的反應(yīng)制NO;分別在不同的裝置中檢驗(yàn)它們的性質(zhì),在小明的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中乙裝置不能區(qū)分NO2和HNO3是誰氧化了Na2S,故應(yīng)在無水的環(huán)境中檢驗(yàn)NO2的氧化性。 15.Cu2S是火法煉銅的重要原料之一,下面是由Cu2S冶煉銅及制取CuSO4·5H2O的流程圖。 Cu2SCuCu2O、CuOAB膽礬 (1)Cu2S中銅元素的化合價(jià)為________,火法煉銅的反應(yīng)原理是______________________________________(用化學(xué)方程式表示)。 (2)向Cu2O、
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