高考化学总复习冲刺热点演练热点氧化还原反应方程式书写.docx
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高考化学总复习冲刺热点演练热点氧化还原反应方程式书写
热点2氧化还原反应方程式书写
【解法指导】
1.陌生氧化还原反应方程式的书写步骤是:
根据所学知识和题目所给信息(包括图像、工艺流程图等),找出氧化还原反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
标出反应前后化合价有变化的元素的化合价,求化合价升高、降低数目的最小公倍数,使化合价升降的总数目相等(得失电子总数相等),确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数。
观察方程式两边离子所带电荷数是否相等,若不等,则要使电荷守恒,根据反应所处的环境(酸性、碱性)补充H+或OH-。
若在酸性环境中,一边加a个H+(电荷守恒),另一边加b个H2O(原子守恒);若在碱性环境中,一边加m个OH-(电荷守恒),另一边加n个H2O(原子守恒)。
2.书写化学方程式的步骤
(1)第一步要根据实验事实,在式子的左、右两边写出反应物和生成物的化学式,并在式子反应物和生成物之间划一条短线。
(2)第二步要配平化学方程式,也就是让化学方程式能体现出质量守恒定律,反应前后原子的种类和个数反应前后要相等。
(3)第三步标明化学反应发生的条件,把短线改成等号。
3.氧化还原反应的配平
(1)配平原则:
反应过程中氧化剂所得电子总数必须等于还原剂所失电子总数;反应前后各元素的原子总数必须相等,各物种的电荷数的代数和必须相等。
(2)配平步骤:
①一标:
标明反应前后化合价有变化的元素前后化合价。
②二等:
通过求最小公倍数使化合阶升与降总值相等。
③三定:
确定氧化剂与还原剂的化学计量数。
④四平:
用观察法配平其他物质的化学计量数。
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
⑤五查:
检查质量与电荷是否分别守恒。
(3)经验规则:
介质条件
左边比右边多一个氧原子
左边比右边少一个氧原子
中性
左边加入一个H2O,右边生成2个OH-离子。
MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH-
左边加入一个H2O,右边生成2个H+离子SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
碱性
在多氧的一边加入H2O,使之在另一边生成OH-离子,每多一个氧原子就加一个H2O,少氧的一边生成2个OH-离子。
CrO42-+2H2O+3e-=CrO22-+4OH-
酸性
在多氧的一边加入H+离子,使之在另一边生成水,加入H+离子的数目是氧原子数目的2倍。
MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O;SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
【热点演练】
1.Fe(OH)3可用来制颜料、药物,做净水剂。
现设计实验研究制备Fe(OH)3的方法。
资料:
新制Fe(OH)3在溶液中存在两种电离:
Fe3++3OH-Fe(OH)3H++FeO
+H2O。
(1)向3支盛有1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液的试管中,分别加入3mL不同浓度的NaOH溶液,都产生红褐色沉淀。
充分反应后,过滤,取滤液分成两等份,分别进行实验,实验记录如下:
c(NaOH)/(mol·L-1)
5.0
6.0
7.0
实验Ⅰ:
滴入几滴KSCN溶液
不变红
不变红
不变红
实验Ⅱ:
先加入过量稀硫酸,再滴入几滴KSCN溶液
不变红
变红
变红
①产生红褐色沉淀的离子方程式是__________________________。
②当c(NaOH)≥6.0mol·L-1时,实验Ⅱ中溶液变红的原因是______________、__________(用离子方程式表示)。
(2)有同学提出可用某些盐与FeCl3反应制备Fe(OH)3。
①向1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L-1Na2CO3溶液,立即产生大量气泡并有红褐色沉淀产生。
有同学提出沉淀中可能含有碳酸盐。
将沉淀过滤、洗涤后取样,________证明沉淀中含有碳酸盐。
②向1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L-1Na2SO3溶液,溶液由黄色变为红色,无丁达尔效应,继续滴加Na2SO3溶液,最终得到红褐色沉淀。
经检验沉淀中除Fe(OH)3外还含有FeSO3。
产生FeSO3的原因是___________________________。
(3)比较
(1)和
(2),制备Fe(OH)3的合理方法是_______________________________(注明试剂和用量)。
(4)FeSO4溶液仅与一种试剂反应也可制Fe(OH)3,该试剂的化学式是________(写出一种即可)。
2.硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂,在隔绝空气加热至500℃时能完全分解,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。
某化学小组选用如图所示装置进行实验(夹持装置略),探究此反应产物。
(1)甲同学根据可能生成的气体产物,设计下列实验:
操作步骤
实验现象
结论或解释
①按________的顺序组装仪器并进行实验
②__________
____________
气体产物中既有H2O,也有NH3
③按A、C、D、E的顺序组装仪器并进行实验,其中装置C的作用是________
C中无明显现象,D中生成白色沉淀
④D中发生反应的离子方程式为________
(2)乙同学称取14.20g硫酸亚铁铵固体,隔绝空气加热至500℃时使其完全分解,冷却后称得固体质量为4.00g,则所得固体产物的化学式为________(硫酸亚铁铵的摩尔质量为284g·mol-1)。
(3)实验证明:
(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除上述产物外,还有N2生成,试写出硫酸亚铁铵在隔绝空气的条件下加热至500℃时的分解反应方程式:
___________________。
3.某小组的同学欲探究NH3经一系列反应得到HNO3和NH4NO3的过程。
NH3的转化过程如图所示。
甲、乙两同学分别按如图所示装置进行实验。
用于A、B装置中的可选药品:
浓氨水、30%H2O2溶液、蒸馏水、NaOH固体、MnO2。
(1)装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为________________________。
装置E有多种作用,下列关于装置E的作用或其中所盛液体的说法不正确的是________(填字母)。
a.使氨气和氧气充分混合b.控制通入氨气和氧气的体积比
c.平衡装置内的压强d.锥形瓶内液体是饱和食盐水
(2)甲同学先点燃酒精灯,再打开K1、K2、K3、K4,反应一段时间后,成功模拟了反应过程,并将实验中产生的气体持续通入装置H一段时间后,H中的溶液变成蓝色,则其中铜片所参与反应的离子方程式为________________________________,若制得的氨气仅按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的顺序完全转化为硝酸,欲使H装置中所得溶液为纯净的CuSO4溶液(忽略Cu2+的水解),理论上所需氨气在标准状况下的体积为________L(假设硝酸与铜反应产生的还原产物全部排出反应装置)。
(3)乙同学为模拟过程Ⅳ的反应,在甲同学操作的基础上对该装置进行了下列各项中的一项操作,使G处圆底烧瓶中产生大量白烟,你认为这项操作是________(填字母)。
a.关闭K3并熄灭酒精灯b.关闭K4并熄灭酒精灯c.关闭K3、K4并熄灭酒精灯
(4)丙同学认为该系列实验装置存在一处明显的设计缺陷,你认为该设计缺陷是__________。
4.亚硝酰氯(NOCl)是一种黄色气体,熔点为-64.5℃,沸点为-5.5℃,遇水易水解,可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。
实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下制备亚硝酰氯。
(1)甲组同学拟制备原料气NO和Cl2,制备装置如图所示。
为制备纯净干燥的气体,请补充表中缺少的药品。
装置Ⅰ
装置Ⅱ
烧瓶中
分液漏斗中
制备纯净Cl2
MnO2
①________
②________
制备纯净NO
Cu
③________
④________
(2)乙组同学利用甲组同学制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示。
(已知:
Cl2的熔点为-101℃,沸点为-34℃;NO的熔点为-163.6℃,沸点为-151℃)
①装置连接顺序为a→____________________(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是_________________________。
③装置Ⅶ的作用是________________________________________________。
④装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为________________________。
(3)丙组同学查阅资料得知王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸,一定条件下混酸可生成亚硝酰氯和氯气,该反应的化学方程式为___________________。
5.过硫酸铵[(NH4)2S2O8]是一种重要的氧化剂、漂白剂。
工业上用粗硫酸铵(杂质主要为含铁化合物)生产过硫酸铵,其工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)0.1mol·L-1(NH4)2SO4溶液中,各离子的浓度由大到小的顺序为_______________。
(2)“调pH”控制溶液的pH=10,室温下该溶液中c(NH
)∶c(NH3·H2O)=___________。
[已知:
K(NH3·H2O)=1.7×10-5]
(3)“氧化”时有中间产物Fe6(OH)12SO4生成,该物质中n[Fe(Ⅱ)]∶n[Fe(Ⅲ)]=________;该物质进一步被空气氧化成FeOOH的化学方程式为________________________。
[注:
Fe(Ⅱ)表示二价铁,Fe(Ⅲ)表示三价铁]
(4)“电解”时,硫酸铵溶液的浓度为400g·L-1,其物质的量浓度是________mol·L-1。
(计算结果保留两位小数)
(5)“电解”装置如图所示。
①阳极的电极反应式是________________;电解过程中阴极室溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
②电解所得溶液A经降温结晶分离出(NH4)2S2O8后,往剩余溶液中加入适量的硫酸铵和___(填化学式)后便可继续用作阳极室的电解液。
6.锂被誉为“金属味精”,以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。
工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。
其中一种工艺流程如下:
已知:
①部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH:
氢氧化物
Fe(OH)3
Al(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀时的pH
1.9
3.4
9.1
完全沉淀时的pH
3.2
4.7
11.1
②Li2CO3在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃
0
10
20
50
75
100
Li2CO3的
溶解度/g
1.539
1.406
1.329
1.181
0.866
0.728
请回答下列问题:
(1)用氧化物形式表示LiAlSi2O6的组成__________________________。
(2)反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_____________________________________________。
(3)写出反应Ⅲ中生成沉淀A的离子方程式:
________________________________。
(4)洗涤所得Li2CO3沉淀要使用____(填“热水”或“冷水”),理由是___________________。
(5)流程中两次使用了Na2CO3溶液,第一次浓度小,第二次浓度大的原因是_____________。
(6)该工艺中,电解熔融氯化锂生产锂时,阳极产生的氯气中会混有少量氧气,原因是_______。
7.高氯酸可用于生产高氯酸盐、人造金刚石提纯、电影胶片制造、医药工业等方面。
工业上用以下工艺流程生产高氯酸,同时得到副产物亚氯酸钠(NaClO2)粗品。
已知:
①NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大,适当条件下可结晶析出。
②高氯酸是迄今为止已知酸中的最强酸,沸点为90℃。
③NaClO2固体受热易分解。
请回答下列问题:
(1)反应器Ⅰ中发生反应的化学方程式为________________,冷却过滤的目的是__________,能用蒸馏法分离出高氯酸的原因是______________________________________。
(2)反应器Ⅱ中通入SO2的目的是__________________。
(3)从反应器Ⅱ中获得NaClO2粗品的实验操作依次是______(填字母,下同),进一步提纯的操作为________。
a.过滤b.重结晶 c.蒸馏 d.蒸发浓缩 e.蒸干灼烧 f.冷却结晶 g.萃取分液
(4)现提供0.1mol·L-1的NaHSO4溶液,请设计实验方案判断HSO
在溶液中是否完全电离:
__________。
8.锰的用途非常广泛,在钢铁工业中,锰的用量仅次于铁,90%的锰消耗于钢铁工业,10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门。
以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下:
已知25℃,部分物质的溶度积常数如下:
物质
Mn(OH)2
Co(OH)2
Ni(OH)2
MnS
CoS
NiS
Ksp
2.1×10-13
3.0×10-16
5.0×10-16
1.0×10-11
5.0×10-22
1.0×10-22
(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式是_____________________________。
(2)步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸,其目的有3点:
①使矿物中的物质充分反应;②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境;③_________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+,该反应的离子方程式是___________;加氨水调节溶液的pH为5.0~6.0,以除去Fe3+。
(4)步骤Ⅲ中,需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外,还有________;滤渣2的主要成分是__________________________。
(5)电解后的废水中还含有Mn2+,常用石灰乳进行一级沉降得到Mn(OH)2沉淀,过滤后再向滤液中加入适量Na2S,进行二级沉降。
欲使溶液中c(Mn2+)≤1.0×10-5mol·L-1,则应保持溶液中c(S2-)≥_____mol·L-1。
参考答案
溶液中滴加1.0mol·L-1Na2SO3溶液发生氧化还原反应:
2Fe3++SO
+H2O2Fe2++SO
+2H+,继续滴加Na2SO3溶液:
Fe2++SO
FeSO3↓。
(3)
(2)方法容易引入杂质,
(1)中NaOH浓度过大时,Fe3+的利用率不高,因此制备Fe(OH)3的合理方法是选用1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L-1的NaOH溶液。
(4)Na2O2具有氧化性,能够将亚铁离子氧化为铁离子,同时生成的溶液具有碱性,可制得Fe(OH)3,FeSO4溶液与NaClO反应也可制Fe(OH)3。
【答案】
(1)①Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓②FeO
+4H+===Fe3++2H2O,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
(2)①加入少量稀盐酸,有无色气泡产生②2Fe3++SO
+H2O===2Fe2++SO
+2H+、Fe2++SO
===FeSO3↓(文字描述也可)(3)1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L-1的NaOH溶液(4)Na2O2、NaClO等
2.【解析】
(1)实验验证分解产物中含有氨气和水蒸气,选择装置A先通入氮气排净装置中的空气,加热分解硫酸亚铁铵,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等,通过装置F中无水硫酸铜检验生成的水,再通过装置E中的足量NaOH浓溶液除去水蒸气、硫的氧化物,通过装置B检验氨气,通入后溶液变红色说明生成气体中含氨气,所选用装置的正确连接顺序为AFEB。
③装置C中含有HCl可以吸收生成的NH3,BaCl2溶液可以检验是否含有SO3,以避免对SO2检验的干扰。
D中产生白色沉淀,是(NH4)2Fe(SO4)2受热分解生成的SO2被H2O2氧化后与BaCl2生成BaSO4沉淀,离子方程式为SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+。
(2)14.20g(NH4)2Fe(SO4)2中Fe的物质的量为
=0.05mol,Fe的质量为0.05mol×56g·mol-1=2.80g,则分解后固体中n(O)=
=0.075mol,Fe、O的物质的量之比为0.05mol∶0.075mol=2∶3,则固体产物为Fe2O3。
(3)实验证明(NH4)2Fe(SO4)2受热分解生成氨气、二氧化硫、氧化铁、水,还有N2产生,结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式为2(NH4)2Fe(SO4)2
Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O。
【答案】
(1)①A、F、E、B ②F中无水硫酸铜变蓝,B中溶液变红 ③吸收NH3,验证是否含有SO3 ④SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+
(2)Fe2O3(3)2(NH4)2Fe(SO4)2
Fe2O3+2NH3↑+N2↑+5H2O+4SO2↑
3.【解析】
(1)由题给条件和实验装置图可知,装置A是制备氧气的装置,装置B是制备氨气的装置,装置A的圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为:
2H2O2
2H2O+O2↑;装置E可以使氨气和氧气充分混合,观察装置E中气泡的速度可以控制通入氨气和氧气的体积比,装置E还可以平衡装置内的压强。
因为氨气极易溶于水,所以锥形瓶中液体不能用饱和食盐水,选d。
(2)铜与稀硫酸不反应,溶液呈蓝色,说明铜与硝酸发生了反应:
3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O。
n(H2SO4)=0.15L×1mol·L-1=0.15mol,n(H+)=0.15mol×2=0.3mol,n(SO
)=0.15mol,根据反应3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O和题目要求,可知SO
~Cu2+~
HNO3,故需要HNO3的物质的量为0.1mol,根据NH3~NO~NO2~HNO3,可知需要NH3的物质的量为0.1mol,在标准状况下的体积为2.24L。
(3)过程Ⅳ的反应是NH3与HNO3的反应,则应停止供O2,关闭K3,熄灭酒精灯,使氨气进入G发生反应,选a。
(4)整套装置没有尾气处理装置。
【答案】
(1)2H2O2
2H2O+O2↑ d
(2)3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O 2.24(3)a (4)缺少尾气处理装置
a→e(或f)→f(或e)→c→b→d。
②装置Ⅳ、Ⅴ的另一个作用是观察气泡调节气体的流速。
③NOCl遇水易水解,装置Ⅶ可防止水蒸气进入装置Ⅸ中。
④NOCl和NaOH发生反应的化学方程式为NOCl+2NaOH===NaCl+NaNO2+H2O。
(3)HNO3中N的化合价由+5降为+3,HCl中Cl的化合价由-1升为0,根据化合价升降相等进行配平,反应的化学方程式为HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O。
【答案】
(1)①浓盐酸 ②饱和食盐水 ③稀硝酸 ④水
(2)①e(或f)→f(或e)→c→b→d ②通过观察气泡调节气体的流速(说法合理即可) ③防止水蒸气进入装置Ⅸ中(说法合理即可) ④NOCl+2NaOH===NaCl+NaNO2+H2O (3)HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O
5.【解析】
(1)0.1mol·L-1(NH4)2SO4溶液由于NH
水解而呈酸性,故离子浓度:
c(NH
)>c(SO
)>c(H+)>c(OH-)。
(2)pH=10,则溶液中c(OH-)=10-4mol·L-1,根据K(NH3·H2O)=
,则
=
=
=0.17。
(3)设该物质中Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的个数分别为x、y,则x+y=6,根据化合物中各元素化合价代数和为0,有:
2x+3y-12-2=0,联立解得x=4,y=2。
故n[Fe(Ⅱ)]∶n[Fe(Ⅲ)]=2∶1。
结合流程图,根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式:
Fe6(OH)12SO4+O2+2NH3·H2O===6FeOOH+(NH4)2SO4+4H2O。
(4)该硫酸铵溶液的物质的量浓度为
≈3.03mol·L-1。
(5)①电解(NH4)2SO4溶液制备(NH4)2S2O8,阳极上SO
发生氧化反应:
2SO
-2e-===S2O
。
阴极上H+发生还原反应:
2H++2e-===H2↑,由于使用质子交换膜,H+可通过质子交换膜进入阴极室,故电解过程中阴极室溶液中c(H+)不变,pH不变。
②电解时H+通过质子交换膜由阳极室进入阴极室,因此阳极室还需加入H2SO4。
【答案】
(1)c(NH
)>c(SO
)>c(H+)>c(OH-)
(2)0.17(3)2∶1 Fe6(OH)12SO4+O2+2NH3·H2O===6FeOOH+(NH4)2SO4+4H2O[或Fe6(OH)12SO4+O2===6FeOOH+H2SO4+2H2O](4)3.03(5)①2SO
-2e-===S2O
不变 ②H2SO4
沉淀要使用热水,这样可减少Li2CO3的溶解损耗。
(5)若第一次碳酸钠溶液浓度过大,则部分Li+会形成沉淀,而第二次碳酸钠溶液浓度大,则有利于Li2CO3沉淀的生成。
(6)因为在加热蒸干LiCl溶液时,有少量LiCl发生水解反应生成LiOH,LiOH受热分解生成Li2O,Li2O在电解时产生O2。
因此电解LiCl时,阳极产生的氯气中常含有少量的O2。
【答案】
(1)Li2O·Al2O3·4SiO2
(2)除去反应Ⅰ中过量的H2SO4;控制pH,使Fe3+、Al3+完全沉淀(3)Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓、Ca2++CO
===CaCO3↓(4)热水 Li2CO3在较高温度下溶解度小,用热水洗涤可减少Li2CO3的损耗(5)第一次浓度过大会使部分Li+沉淀,第二次浓度大则有利于Li2CO3沉淀的生成(6)加热蒸干LiCl溶液时,有少量LiCl水解生成LiOH,LiOH受热分解生成Li2O,电解时产生O2
7.【解析】
(1)分析流程图可以看出,反应器Ⅰ中的反应物是NaClO3和浓H2SO4,反应产物是NaHSO4、ClO2、HClO4和H2O,据此可写出化学方程式。
因为NaHSO4的溶解度随温度的升高而增大,冷却过滤可降低NaHSO4的溶解度并分离出NaHSO4晶体。
因为高氯酸的沸点为90℃,与H2O的沸点相差10℃,所以可通过蒸馏法使之从溶液中逸出。
(2)反应器Ⅱ中,NaOH、ClO2与通入的SO2反应生成NaClO2,显然SO2是作为还原剂把ClO2还原为NaClO2。
(3)从溶液中得到晶体需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的过程,进一步提纯的操作为重结晶。
(4)若HSO
完全电离,则0.1mol·L-1的NaHSO4溶液中,c(H+)=0.1mol·L-1,其pH=1,因此通过测定溶液的p
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