高考冲刺化学大题百题精练 专题02 氧化还原反应.docx
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高考冲刺化学大题百题精练专题02氧化还原反应
专题二氧化还原反应原理综合应用
1.氧化还原反应规律是化学学科的重要规律之一。
按要求回答下列问题:
(1)被称为万能还原剂的NaBH4溶于水并和水反应:
NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑,此反应中B元素的化合价没有发生变化,则NaBH4中H的化合价为________,该反应氧化产物是_____________,还原产物是______________。
(2)有下列三个反应:
Cl2+FeI2=FeCl2+I2 ;2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-;Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O
①根据以上方程式可以得到Fe2+、Co2+、Br-、I-还原性由强的弱的顺序为_________;
②1molCo2O3能氧化HCl的物质的量_____________。
(3)完成并配平下列化学反应方程式:
□KMnO4+□H2C2O4+□________
□CO2+□K2SO4+□MnSO4+□H2O
(4)一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应式”,一个是“氧化反应式”,一个是“还原反应式”。
如:
2H++Zn=Zn2++H2↑,可拆写为氧化反应式:
Zn-2e-=Zn2+,还原反应式:
2H++2e-=H2↑。
并由此实现了化学能与电能的相互转化。
据此,回答下列问题:
①将2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+拆写为两个“半反应式”:
其中,氧化反应式为。
②由①中的反应,可设计成如图所示的原电池:
若电极a为Cu,电解质溶液甲的化学式为;
电极b处的电极反应式为。
【答案】
(1)-1,H2、H2
(2)①I->Fe2+>Br->Co2+;②2mol
(3)2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=10CO2+K2SO4+2MnSO4+8H2O
(4)①Cu-2e-=Cu2+;②CuSO4,2Fe3++2e-=2Fe2+
(2)①在氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的,则根据①Cl2+FeI2=FeCl2+I2可知,碘离子被氧化,氯气被还原,则还原性是I->Cl-;由于氯气首先氧化碘离子,这说明碘离子的还原性强于亚铁离子的。
根据②2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-可知,亚铁离子被氧化,电子溴被还原,所以还原性是Fe2+>Br-;根据③Co2O3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+3H2O可知,氯离子被氧化,Co2O3被还原,则还原性是Cl->Co2+;又因为氯离子的还原性强于溴离子的,所以Fe2+、Co2+、Br-、I-还原性由强的弱的顺序为I->Fe2+>Br->Co2+。
②Co元素的化合价从+3价降低到+2价,则1molCo2O3能得到2mol电子。
氯化氢中氯元素的化合价从-1价升高到0价失去1个电子,则根据电子得失守恒可知,1molCo2O3能氧化HCl的物质的量为2mol。
2.
(1)在酸性介质中,往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8(连二硫酸铵)溶液会发生如下离子反应(未配平):
Mn2++S2O82—+H2O→MnO4—+SO42—+H+
①该反应常用于检验Mn2+的存在,其特征现象是___________________________________。
②若反应中有0.1mol还原剂参加反应,则转移电子数为________NA,消耗氧化剂的物质的量为___________mol。
③写出该反应的离子方程式_________________________________。
(2)①向CuSO4溶液中通入硫化氢生成黑色沉淀CuS的离子方程式为______________________;
②向FeCl3溶液中加入过量的碘化钠溶液的离子方程式为_____________。
(3)在碱性介质中,H2O2有较强的还原性,可与Ag2O反应,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________________。
(4)为测定大气中的臭氧(O3)含量,将0℃、1.01×105Pa的空气VL慢慢通入足量KI溶液,使臭氧完全反应;然后将所得溶液用amLcmol·L-1的Na2S2O3溶液进行滴定,恰好达到终点。
已知:
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI。
①该滴定过程中可选择的指示剂为________。
②O3与KI溶液反应生成两种单质,则反应的化学方程式为___________________________。
③空气中臭氧的体积分数为________(用含“a、c、V”的字母表示)。
【答案】
(1)①溶液变成紫色 ②0.5 0.25
③2Mn2++5S2O82—+8H2O=2MnO4—+10SO42—+16H+
(2)①Cu2++H2S=CuS↓+2H+
②2Fe3++2I-=2Fe2++I2
(3)1∶1
(4)①淀粉溶液
②2KI+O3+H2O=2KOH+O2+I2
③0.0112ac/V
3.铬是人体必需的微量元素,它与脂类代谢有密切联系,但铬过量会引起污染,危害人类健康。
(1)不同价态的铬毒性不同,三价铬对人体几乎无毒,六价铬的毒性约为三价铬的100倍。
电镀厂产生的镀铜废水中往往含有一定量的Cr2O72—,处理该废水常用的流程如下图所示:
Na2S2O3在此过程中表现性。
若向含Cr3+的废水中加入过量NaOH溶液,会得到NaCrO2溶液,NaCrO2中Cr元素的化合价为价,反应的离子方程式为。
(2)交警常用一种“酒精检测仪”检测司机是否酒后驾车。
其反应原理如下,请配平该反应方程式:
()CrO3+()CH3CH2OH+()H2SO4—()CH3CHO+()Cr2(SO4)3+()H2O
(3)已知存在平衡:
2CrO42—+2H+
Cr2O72—+H2O。
向K2Cr2O7溶液中加入Ba(NO3)2和Pb(NO3)2溶液,可析出BaCrO4和PbCrO4两种沉淀,反应的离子方程式为(任意写出其中一种即可)。
此时溶液中c(Pb2+)/c(Ba2+)=。
已知Ksp(BaCrO4)=1.25×10—10;Ksp(PbCrO4)=2.75×10—13
(4)工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料,采用电化学法制备K2Cr2O7,制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)。
通电后阳极的电极反应式为。
请结合方程式解释反应一段时间后,在阴极室得到浓KOH溶液的原因。
【答案】
(1)还原+3Cr3++4OH—=CrO2—+2H2O
(2)2CrO3+3CH3CH2OH+3H2SO4=3CH3CHO+3Cr2(SO4)3+6H2O
(3)Cr2O72—+H2O+2Ba2+=2BaCrO4↓+2H+(或Cr2O72—+H2O+2Pb2+=2PbCrO4↓+2H+)2.2×10—3
(4)2H2O-4e—=O2↑+4H+(或4OHˉ—4e—=O2↑+2H2O)
阴极室发生反应2H2O+2e—=H2↑+2OH-,c(OHˉ)增大;K+穿过阳离子交换膜进入阴极室,与OHˉ共同得到KOH。
4.铁及其化合物在工农业生产、环境保护等领域中有着重要的作用。
(1)酸性条件下,硫酸亚铁可将MnO2还原为MnSO4,该反应的离子方程式为:
_____________。
(2)分析表明,铁在浓硫酸中发生钝化时,生成的氧化物中Fe、O两种元素的质量比为28∶11,则其化学式为______________。
(3)铁及其化合物可用于消除环境污染。
常温下,硫酸亚铁能将SO2转化为SO42-,总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,其中一个反应为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,则另一个反应的离子方程式为____________________。
常温下,用氧缺位铁酸锌ZnFe2Oy可以消除NOx污染,使NOx转变为N2,同时ZnFe2Oy转变为ZnFe2O4。
若2molZnFe2Oy与足量NO2反应可生成0.5molN2,则y=____________。
(4)工业上常采用如图所示电解装置,利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。
通电电解,然后通入H2S时发生反应的离子方程式为:
2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2S=2[Fe(CN)6]4-+2HCO3-+S↓。
电解时,阳极的电极反应式为___________;电解过程中阴极区溶液的pH______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】
(1)2Fe2++MnO2+4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(2)Fe8O11
(3)2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++4H++SO42-3
(4)[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-变大
(4)工业上常采用如图所示电解装置,利用铁的化合物将气态废弃物中的硫化氢转化为可利用的硫。
通电电解,然后通入H2S时发生反应的离子方程式为:
2[Fe(CN)6]3-+2CO32-+H2S===2[Fe(CN)6]4-+2HCO3-+S↓。
电解时,阳极失去电子,则应该是+2价的铁失去电子,所以阳极的电极反应式为[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-;阴极得到电子,应该是溶液中的氢离子放电产生氢气,所以电解过程中阴极区溶液的pH变大。
5.I.向100mLFeI2溶液中逐渐通入Cl2,会依次生成I2、Fe3+、IO3-,其中Fe3+、I2的物质的量随n(Cl2)的变化如图所示,请回答下列问题:
(1)由图可知,I-、Fe2+、I2三种粒子的还原性由强到弱的顺序为________>________>________;
(2)按顺序写出通入Cl2过程中发生反应的离子方程式为
__________________________________________;
__________________________________________;
__________________________________________。
(3)当溶液中n(Cl-)∶n(IO3-)=8∶1时,通入的Cl2在标准状况下的体积为________。
II.新型净水剂高铁酸钾(K2FeO4)为暗紫色固体,可溶于水,在中性或酸性溶液中逐渐分解,在碱性溶液中稳定。
生产K2FeO4的工艺流程如下图所示:
(1)写出“氧化”过程中生成Na2FeO4的化学方程式。
(2)“转化”过程中发生的化学反应方程式为。
【答案】Ⅰ.
(1)I-﹥Fe2+﹥I2
(2)Cl2+2I-=2Cl-+I2Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-5Cl2+I2+6H2O=10Cl-+2IO3-+12H+
(3)8.96L
Ⅱ.
(1)2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O(离子方程式也可)
(2)Na2FeO4+2KOH===K2FeO4+2NaOH
由题意得:
=
=8
x=0.1mol
V(Cl2)=(0.05mol+0.1mol+0.1mol×
)×22.4L·mol-1=8.96L。
II.
(1)反应中FeCl3→Na2FeO4,铁元素化合价由+3价升高为+6价,化合价总升高3价,NaClO→NaCl,氯元素化合价由+1价降低为-1价,化合价总共降低2价,化合价升降最小公倍数为6,故FeCl3系数为2,NaClO系数为3,由铁元素守恒可知Na2FeO4系数为2,由氯元素守恒可知NaCl系数为2×3+3=9,根据钠元素守恒可知NaOH系数为9+2×2=13,由氢元素守恒可知H2O系数为5,所以方程式为:
2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O;
(2)“转化”过程是在加入KOH溶液后,将Na2FeO4转化为溶解度更小的K2FeO4,反应方程式为Na2FeO4+2KOH===K2FeO4+2NaOH
6.Ⅰ.高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂,比C12、O2、C1O2、KMnO4氧化性更强,无二次污染,工业上是先制得高铁酸钠,然后在低温下,向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和,使高铁酸钾析出。
(1)干法制备高铁酸钠的主要反应为:
2FeSO4+aNa2O2=2Na2FeO4+bX+2Na2SO4+cO2↑
该反应中物质X应是________,b与c的关系是_____________。
(2)湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种数粒:
Fe(OH)3、C1O-、OH-、FeO42-、C1-、H2O。
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式:
________________。
②每生成1molFeO42-转移_______mo1电子,若反应过程中转移了0.3mo1电子,则还原产物的物质的量为______mo1。
Ⅱ.已知:
2Fe3++2I-=2Fe2++I2,2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-。
(1)含有1molFeI2和2molFeBr2的溶液中通入2molCl2,此时被氧化的离子是____________,被氧化的离子的物质的量分别是________________________。
(2)若向含amolFeI2和bmolFeBr2的溶液中通入cmolCl2,当I-、Fe2+、Br-完全被氧化时,c为________________________(用含a、b的代数式表示)。
【答案】Ⅰ.
(1)Na2O;b=2c+8
(2)①2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;②3;0.15
Ⅱ.
(1)I-、Fe2+;n(I-)=2moln(Fe2+)=2mol
(2)c=
(2)根据电子的得失守恒可知,2c=2a+(a+b)+2b,即c=
,故答案为:
。
7.高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。
其生产工艺如下:
(1)反应①应在温度较低的情况下进行。
因在温度较高时KOH与Cl2反应生成的是KClO3。
写出在温度较高时KOH与Cl2反应的化学方程式,当反应中转移5mol电子时,消耗的氯气是mol。
(2)在反应液I中加入KOH固体的目的是(填编号)。
A.与反应液I中过量的Cl2继续反应,生成更多的KClO
B.KOH固体溶解时会放出较多的热量,有利于提高反应速率
C.为下一步反应提供碱性的环境
D.使KClO3转化为KClO
(3)从溶液II中分离出K2FeO4后,还会有副产品KNO3、KCl,则反应③中发生的离子反应方程式为。
(4)如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净。
(5)高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质,其离子反应是:
FeO42¯+H2O=Fe(OH)3(胶体)+O2↑+,完成并配平上述反应的离子方程式。
【答案】
(1)6KOH+3Cl2
KClO3+5KCl+3H2O;3;
(2)AC;
(3)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)用试管取少量最后一次的洗涤液,加入硝酸银溶液,无白色沉淀则已被洗净;
(5)4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-。
(5)根据电子得失守恒和质量守恒来配平,可得4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-,故答案为:
4FeO42-+10H2O═4Fe(OH)3(胶体)+3O2↑+8OH-。
8.已知几种离子的还原能力强弱顺序为I—>Fe2+>Br—,现有200mL混合溶液中含FeI2、FeBr2各0.10mol,向其中逐滴滴入氯水(假定Cl2分子只与溶质离子反应,不考虑其它反应)。
(1)若氯水中有0.15molCl2被还原,则所得溶液中含有的阴离子主要是,剩余Fe2+的物质的量为。
(2)若原溶液中Br-有一半被氧化,共消耗Cl2的物质的量为,若最终所得溶液为400mL,其中主要阳离子及其物质的量浓度为。
(3)通过对上述反应的分析,试判断Cl2、I2、Fe3+、Br2四种氧化剂的氧化能力由强到弱的顺序是。
(4)上述反应若原溶液中溶质离子全部被氧化后,再滴入足量氯水,则I2全部被Cl2氧化成HIO3(强酸)。
试写出此反应的离子方程式,上述所有反应共消耗Cl2mol。
【答案】
(1)Br-、Cl-0.1mol
(2)0.25mol;0.5mol/L
(3)Cl2>Br2>Fe3+>I2(4)I2+5Cl2+6H2O=12H++10Cl-+2IO3-0.8
9.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。
路线①②③是工业生产硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电高能固氮过程中硝酸的生成途径。
(1)写出N2的一种用途。
(2)实验室制取物质NH3的化学方程式为。
(3)写出工业制硝酸第③步反应化学方程式。
(4)硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,从总体上说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为NO2,稀硝酸的还原产物主要为NO。
实验室中,常用Cu与浓HNO3反应制取NO2,用Cu与稀HNO3反应制取NO。
(ⅰ)请写出实验室中用Cu与浓HNO3反应制取NO2的化学方程式:
___________。
该反应中发生氧化反应的物质是_______,1mol氧化剂_________(填“得到”或“失去”)_______mol电子。
(ⅱ)48.0gCu与适量的浓HNO3反应,铜全部溶解后,共收集到标准状况下22.4L的气体(NO2和NO的混合气体),反应中消耗HNO3的物质的量是()
A.1.5molB.2.0molC.2.5molD.3.0mol
(ⅲ)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO,浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等。
请将3种物质:
FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上,组成一个未配平的化学方程式。
HNO3+______
______+______+N2O↑+H2O
并配平其对应的离子方程式:
□Fe2++□NO3-+□H+=□Fe3++□N2O↑+□H2O
【答案】
(1)做保护气、保存粮食、制氨气,等。
(2)Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(3)3NO2+H2O=2HNO3+NO
(4)(ⅰ)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;Cu;得到,1
(ⅱ)C
(ⅲ)HNO3+FeSO4→Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3+N2O↑+H2O;8、2、10、8、1、5
10.氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途,贯穿古今。
(1)下列生产、生活中的事例中发生了氧化还原反应的是
(2)水是人体的重要组成部分,是人体中含量最多的一种物质。
而“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”也可用如图表达。
试写出有水参加的符合反应类型Ⅳ的一个化学方程式:
其中水为________剂。
(3)“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石,例如溶液中氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿(主要成分FeS2)氧化为Fe2(SO4)3,并使溶液酸性增强。
①该过程反应的化学方程式为__________________________。
②人们可利用Fe2(SO4)3作强氧化剂溶解铜矿石(Cu2S),然后加入铁屑进一步得到铜,该过程中发生的离子反应方程式如下,请补充完整并配平:
_____Cu2S+_____Fe3++____H2O
_____Cu2++_____Fe2++_____( )+____SO42-。
(4)羟胺(NH2OH)是一种还原剂,用25.00mL0.049mol/L羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+离子恰好与24.5mL0.020mol/L的KMnO4酸性溶液反应。
则在上述反应中,羟胺的氧化产物是。
【答案】
(1)D
(2)C+H2O(g)
CO+H2氧化(合理即可)
(3)①4FeS2+15O2+2H2O
2Fe2(SO4)3+2H2SO4
②11042108H+
(4)N2O
(4)设羟胺的氧化产物中氮元素的化合价是n,则根据电子的得失守恒可知,25×0.049×(n+1)=24.5×0.020×(7-2),解得n=1,所以氧化产物是N2O。
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