高考化学氧化还原反应提高练习题压轴题训练及详细答案Word下载.docx
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(4)高锰酸钾溶于水,二氧化锰不溶于水;
(5)高锰酸钾晶体受热易分解。
【详解】
(1)由实验装置可知,仪器a为长颈漏斗,故答案为:
长颈漏斗;
(2)熔融固体物质需要在坩埚内加热,加热熔融物中含有碱性KOH,瓷坩埚中含有二氧化硅,二氧化硅能够与氢氧化钾反应,所以应用铁坩埚,故答案为:
④;
(3)待气囊F收集到较多气体时,需要将气囊F中二氧化碳排出到热K2MnO4溶液中,所以需要关闭A、C,打开B、D、E,轻轻挤压气囊F,从而使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应,故答案为:
AC;
BDE;
(4)高锰酸钾溶于水,二氧化锰不溶于水,固液分离应用过滤的方法,则除去高锰酸钾溶液中的二氧化锰应用过滤的方法,故答案为:
过滤;
(5)高锰酸钾晶体受热易分解,实验时应采用低温烘干的方法来干燥产品,避免高锰酸钾晶体受热发生分解,故答案为:
高锰酸钾晶体受热易分解。
2.过硫酸钠(Na2S2O8)具有极强的氧化性,且不稳定,某化学兴趣小组探究过硫酸钠的相关性质,实验如下。
已知SO3是无色易挥发的固体,熔点16.8℃,沸点44.8℃。
(1)稳定性探究(装置如图):
分解原理:
2Na2S2O8
2Na2SO4+2SO3↑+O2↑。
此装置有明显错误之处,请改正:
______________________,水槽冰水浴的目的是____________________;
带火星的木条的现象_______________。
(2)过硫酸钠在酸性环境下,在Ag+的催化作用下可以把Mn2+氧化为紫红色的离子,所得溶液加入BaCl2可以产生白色沉淀,该反应的离子方程式为______________________,该反应的氧化剂是______________,氧化产物是________。
(3)向上述溶液中加入足量的BaCl2,过滤后对沉淀进行洗涤的操作是___________________________。
(4)可用H2C2O4溶液滴定产生的紫红色离子,取20mL待测液,消耗0.1mol·
L-1的H2C2O4溶液30mL,则上述溶液中紫红色离子的浓度为______mol·
L-1,若Na2S2O8有剩余,则测得的紫红色离子浓度将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】试管口应该略向下倾斜冷却并收集SO3木条复燃2Mn2++5S2O
+8H2O
2MnO
+10SO
+16H+S2O
MnO
用玻璃棒引流,向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀,使蒸馏水自然流下,重复操作2~3次(合理即可)0.06偏高
(1)在试管中加热固体时,试管口应略微向下倾斜;
根据SO3、氧气的性质进行分析;
(2)X为MnO4-,向所得溶液中加入BaCl2溶液可以产生白色沉淀,则产物中有SO42-,据此写出离子方程式,并根据氧化还原反应规律判断氧化剂、氧化产物;
(3)根据沉淀洗涤的方法进行回答;
(4)根据得失电子守恒可得到关系式:
5H2C2O4---2MnO4-,带入数值进行计算;
Na2S2O8也具有氧化性,氧化H2C2O4。
(1)在试管中加热固体时,试管口应略微向下倾斜,SO3的熔、沸点均在0℃以上,因此冰水浴有利于将SO3冷却为固体,便于收集SO3,由Na2S2O8的分解原理可知,生成物中有氧气,所以在导管出气口的带火星的木条会复燃,故答案为:
试管口应该略向下倾斜;
冷却并收集SO3;
木条复燃;
(2)X为MnO4-,向所得溶液中加入BaCl2溶液可以产生白色沉淀,则产物中有SO42-,则反应的离子方程式为2Mn2++5S2O
+16H+,根据该反应中元素化合价的变化可知,氧化剂是S2O82-,氧化产物是MnO4-,故答案为:
2Mn2++5S2O
+16H+;
S2O82-;
MnO4-;
(3)沉淀洗涤时,需要用玻璃棒引流,并且所加蒸馏水需要没过沉淀,需要洗涤2~3次,故答案为:
用玻璃棒引流,向漏斗中加蒸馏水至没过沉淀,使蒸馏水自然流下,重复操作2~3次(合理即可);
则
,Na2S2O8具有氧化性,消耗的H2C2O4溶液增多,导致测得的结果偏高,故答案为:
0.06;
偏高。
3.实验室用酸性蚀刻废液(含Cu2+、H+、CuC
、Cl-等)和碱性蚀刻废液[N
、Cu(NH3
、NH3·
H2O等]制备CuI(白色固体)的实验流程如下:
(1)步骤Ⅰ中发生了多个反应,其中Cu(NH3
与盐酸反应生成Cu(OH)Cl的离子方程式为______。
(2)步骤Ⅳ需控制pH为1~2,80℃下进行,合适的加热方式是______。
(3)步骤Ⅴ的具体步骤是蒸发浓缩、______、____。
(4)步骤Ⅵ在下列装置(夹持及加热装置已省略)中进行。
①装置a中盛装浓硫酸的仪器的名称是____,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为____。
②用装置d中的溶液洗涤制得的CuI的目的是____,然后再用无水乙醇洗涤的目的是____。
【答案】Cu(NH3
+3H++Cl-+H2O
Cu(OH)Cl↓+4N
热水浴冷却结晶过滤(洗涤)分液漏斗Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O可防止CuI被空气中的O2氧化使固体快速干燥并溶解表面可能混有的I2
由流程图可知,酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液混合反应得到Cu(OH)Cl悬浊液,过滤,将Cu(OH)Cl加水、过浆后,与浓硫酸水浴加热反应生成硫酸铜,硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、洗涤得到硫酸铜晶体,硫酸铜晶体与碘、二氧化硫和水反应生成碘化亚铜白色固体。
(1)步骤Ⅰ中Cu(NH3)42+与盐酸反应生成Cu(OH)Cl沉淀和氯化铵,反应的离子方程式Cu(NH3)42++3H++Cl-+H2O=Cu(OH)Cl↓+4NH4+,故答案为:
Cu(NH3)42++3H++Cl-+H2O=Cu(OH)Cl↓+4NH4+;
(2)步骤Ⅳ为Cu(OH)Cl加水、过浆后,与浓硫酸在制pH为1~2,80℃下水浴加热反应反应生成硫酸铜,故答案为:
热水浴;
(3)步骤Ⅴ为硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、洗涤得到硫酸铜晶体,故答案为:
冷却结晶;
过滤(洗涤);
(4)①装置a中盛装浓硫酸的仪器为分液漏斗;
圆底烧瓶中铜与浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,故答案为:
分液漏斗;
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
②装置d中的溶液为二氧化硫的饱和水溶液,碘化亚铜具有还原性,易被空气中的氧气氧化,用二氧化硫水的饱和水溶液洗涤碘化亚铜,可以防止碘化亚铜被空气中的氧气氧化;
再用无水乙醇洗涤可以溶解除去碘化亚铜表面可能混有的单质碘,并能使固体快速干燥,故答案为:
可防止CuI被空气中的O2氧化;
使固体快速干燥并溶解表面可能混有的I2。
4.根据当地资源等情况,硫酸工业常用黄铁矿(主要成分为FeS2)作为原料。
完成下列填空:
(1)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)充入一个2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q。
经2分钟反应达到平衡,测得n(SO3)=0.040mol,则O2的平均反应速率为______
(2)在容积不变时,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有______(选填编号)
a.移出氧气b.降低温度
c.减小压强d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)
(3)在起始温度T1(673K)时SO2的转化率随反应时间(t)的变化如图,请在图中画出其他条件不变情况下,起始温度为T2(723K)时SO2的转化率随反应时间变化的示意图___
(4)黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4
①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。
酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性,其原因是______
②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,本身被氧化为SO42﹣。
写出有关的离子方程式______。
有2mol氧化产物生成时转移的电子数为______
【答案】0.005mol/(L•min)bd
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+14NA
(1)根据v=
求出氧气的速率,然后根据速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算;
(2)反应放热,为提高SO2平衡转化率,应使平衡向正反应方向移动,可降低温度,体积不变,不能从压强的角度考虑,催化剂不影响平衡移动,移出氧气,平衡向逆反应方向移动,不利于提高SO2平衡转化率,由此分析解答;
(3)反应是放热反应,温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但达到平衡所需要的时间缩短,据此画出曲线;
(4)①Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+;
②根据氧化还原反应中的反应物和生成物几何电子守恒来配平化学方程式,结合方程计算转移电子数。
(1)v(SO3)=
=
=0.01mol/(L•min),所以v(O2)=
v(SO3)=0.005mol/(L•min),故答案为:
0.005mol/(L•min);
(2)a.移出氧气,平衡逆向移动,二氧化硫的转化率减少,故不选;
b.降低温度,平衡正向移动,二氧化硫的转化率增大,故选;
c.减小压强,平衡逆向移动,二氧化硫的转化率减少,故不选;
d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g),相当于增大压强,平衡正向移动,二氧化硫的转化率增大,故选;
故答案为:
bd;
(3)反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,SO2的转化率在起始温度T1=673K下随反应时间(t)的变化如图,其他条件不变,仅改变起始温度为T2=723K,温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但反应速率增大,达到平衡需要的时间短,在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图如图所示
;
(4)①Fe2O3(或Fe3O4等)溶于H2SO4后,生成的Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+,所以要加入Fe粉和酸,抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+,故答案为:
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+;
②−2价的硫离子具有还原性,FeS2可以将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为硫酸根离子,有关的离子方程式为:
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+,氧化产物是硫酸根离子,有2mol硫酸根生成时转移的电子数为14NA,故答案为:
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+;
14NA。
【点睛】
注意(3)温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但反应速率增大,达到平衡需要的时间短,此为解题的关键。
5.以海绵铜(CuO、Cu)为原料制备氯化亚铜(CuCl)的一种工艺流程如下:
(1)Cu基态原子核外电子排布式为________,SO42−的空间构型为__________(用文字描述);
Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2−,[Cu(OH)4]2−中提供孤电子对的原子是_______(填元素符号)。
(2)“吸收”过程:
①2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-112.6kJ·mol−1提高NO平衡转化率的方法有______________(写出两种)。
②吸收NO2的有关反应如下:
反应Ⅰ:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol−1
反应Ⅱ:
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=-75.9kJ·mol−1
用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式是___________________。
(3)“电解”过程:
HNO2为弱酸,通过电解使HNO3得以再生,阳极的电极反应式是____________。
(4)“沉淀”过程:
产生CuCl的离子方程式是________________。
【答案】1s22s22p63s23p63d104s1正四面体形O增大压强、提高氧气的浓度3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-212.1kJ·mol−1HNO2-2e-+H2O=3H++NO3-2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+
海绵铜(CuO、Cu)中CuO与稀H2SO4反应转化为硫酸铜,因硝酸在酸性条件下具有氧化性,会将铜氧化为铜离子,最终生成硫酸铜,SO2具有还原性,再将铜离子还原为氯化亚铜,NO合理利用,经过氧化与电解过程得到硝酸,据此分析解答。
(1)Cu的原子序数为29,Cu基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1;
SO42−中S原子价层电子对个数=4+
=4,且不含孤电子对,由价层电子对互斥理论判断该微粒为正四面体形;
[Cu(OH)4]2−中Cu2+提供空轨道,O原子提供孤电子对形成配位键,答案为:
1s22s22p63s23p63d104s1;
正四面体形;
O;
(2)①2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-112.6kJ·mol−1是气体体积减小的放热反应,提高NO平衡转化率,平衡应向正反应方向移动,可以采取的措施有:
降低温度、增大压强、提高氧气的浓度等;
②由盖斯定律可知:
(反应I⨯3+反应II)⨯
可以得到用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式:
3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-212.1kJ·mol−1;
(3)电解过程中,阳极上HNO2失去电子发生氧化反应生成HNO3,阳极的电极反应式是:
HNO2-2e-+H2O=3H++NO3-;
(4)Cu2+与SO2发生氧化还原反应生成CuCl,离子方程式为:
2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+。
6.2019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人,以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。
(1)工业中利用锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)制备钴酸锂(LiCoO2)的流程如图:
①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,其氧化物的形式为___。
②为提高“酸化焙烧”效率,常采取的措施是___。
③向“浸出液”中加入CaCO3,其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸,控制pH使Fe3+、A13+完全沉淀,则pH至少为___。
(已知:
,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
10-38,Ksp[Al(OH)3]=1.0×
10-33,完全沉淀后离子浓度低于1×
l0-5)mol/L)。
④“滤渣2”的主要化学成分为___。
⑤“沉锂”过程中加入的沉淀剂为饱和的___(化学式)溶液。
(2)利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出石墨烯电池,电池反应式为LiCoO2+C6
LixC6+Li1-xCoO2其工作原理如图2。
下列关于该电池的说法正确的是___(填字母)。
A.过程1为放电过程
B.该电池若用隔膜可选用质子交换膜
C.石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度
D.充电时,LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi++Li1-xCoO2
E.对废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入石墨烯中而有利于回收
(3)LiFePO4也是一种电动汽车电池的电极材料,实验室先将绿矾溶解在磷酸中,再加入氢氧化钠和次氯酸钠溶液反应获得FePO4固体。
再将FePO4固体与H2C2O4和LiOH反应即可获得LiFePO4同时获得两种气体。
①写出FePO4固体与H2C2O4和LiOH反应溶液获得LiFePO4的化学方程式___。
②LiFePO4需要在高温下成型才能作为电极,高温成型时要加入少量活性炭黑,其作用是___。
【答案】Li2O•Al2O3•4SiO2将矿石细磨、搅拌、升高温度4.7Mg(OH)2和CaCO3Na2CO3CD2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=2LiFePO4+7CO2↑+5CO↑+7H2O与空气中的氧气反应,防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、CaO、MgO等)为原料来制取钴酸锂(LiCoO2),加入过量浓硫酸酸化焙烧锂辉矿,之后加入碳酸钙除去过量的硫酸,并使铁离子、铝离子沉淀完全,然后加入氢氧化钙和碳酸钠调节pH沉淀镁离子和钙离子,过滤得到主要含锂离子的溶液,滤液蒸发浓缩得20%Li2S,加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂,洗涤后与Co3O4高温下焙烧生成钴酸锂;
(1)①硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下:
a.氧化物的书写顺序:
活泼金属氧化物→较活发金属氧化物→二氧化硅→水,不同氧化物间以·
隔开;
b.各元素的化合价保持不变,且满足化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成;
c、当计量数配置出现分数时应化为整数;
锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6,根据方法,其氧化物的形式为Li2O•Al2O3•4SiO2;
②流程题目中为提高原料酸侵效率,一般采用的方法有:
减小原料粒径(或粉碎)、适当增加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次浸取等;
本题中为“酸化焙烧“,硫酸的浓度已经最大,因此合理的措施为将矿石细磨、搅拌、升高温度等;
③Al(OH)3的Ksp大于Fe(OH)3的Ksp,那么保证Al3+完全沉淀即可达到目的;
已知Al(OH)3的Ksp=1×
10-33,所以当c(Al3+)=1×
10-5mol/L时可认为铝离子和铁离子完全沉淀,此时c(OH-)=
=mol/L=1×
10-9.3mol/L,c(H+)=1×
10-4.7mol/L,pH=4.7,即pH至少为4.7;
④根据分析可知滤渣2主要为Mg(OH)2和CaCO3;
⑤根据“沉锂”后形成Li2CO3固体,以及大量生产的价格问题,该过程中加入的最佳沉淀剂为Na2CO3溶液;
(2)A.电池反应式为LiCoO2+C6
LixC6+Li1-xCoO2,由此可知,放电时,负极电极反应式为LixC6-xe-=xLi++C6,正极电极反应式Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2,石墨电极为放电时的负极,充电时的阴极,故A错误;
B.该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而制作,故B错误;
C.石墨烯电池利用的是Li元素的得失电子,因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度,故C正确;
D.充电时,LiCoO2极为阳极,将放电时的正极电极反应式逆写即可得阳极反应,即LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi++Li1-xCoO2,故D正确;
E.根据钴酸锂的制备流程可知,对废旧的该电池进行“放电处理“让Li+嵌入LiCoO2才有利于回收,故E错误;
故答案为CD;
(3)①FePO4固体与H2C2O4和LiOH反应可获得LiFePO4同时获得两种气体,该过程中Fe3+被还原,根据元素价态变化规律可知应是C元素被氧化,生成CO2,该种情况下只生成一种气体,应想到草酸不稳定容易发生歧化反应分解生成CO和CO2,即获得的两种气体为CO和CO2,结合电子守恒和元素守恒可能方程式为:
2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=2LiFePO4+7CO2↑+5CO↑+7H2O;
②高温条件下亚铁离子容易被空气中的氧气氧化,活性炭黑具有还原性,可以防止LiFePO4中的Fe2+被氧化。
硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下:
流程题目中为提高原料酸侵效率,一般采用的方法有:
减小原料粒径(或粉碎)、适当增加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次侵取等
7.三氟化氮(NF3)是一种新型电子材料,它在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有:
HF、NO和HNO3,请根据要求回答下列问题:
(1)反应过程中,被氧化与被还原的元素的物质的量之比为_______________。
(2)写出该反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:
____。
若反应中生成0.2molHNO3,转移的电子数目为______________________个。
(3)NF3是一种无色、无臭的气体,但一旦NF3在空气中泄漏,还是易于发现。
你判断该气体泄漏时的现象是_______________________________。
(4)一旦NF3泄漏,可以用NaOH溶液喷淋的方法减少污染,其产物除NaNO2、NaF、H2O外,还肯定有______________(填化学式)。
【答案】2∶1
0.4NA泄漏时会看到白雾和红棕色气体,同时闻到刺激性气味NaNO3
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