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2022 高考化学二轮专题练习 专题突破练六 氧化还原反应与电化学
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这是一份2022 高考化学二轮专题练习 专题突破练六 氧化还原反应与电化学，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
专题突破练六 氧化还原反应与电化学
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2021广东湛江模拟)根据反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑判断,下列结论不正确的是( )
A.I2具有还原性
B.当生成22.4 L Cl2时,转移10 mol电子
C.KIO3是氧化产物
D.该反应属于置换反应
2.(2020山东卷,2)下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
3.(2021江苏盐城模拟)工业上曾经通过反应“3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑”生产金属钠。下列有关说法正确的是( )
A.Fe失去电子,作氧化剂
B.NaOH得到电子,发生氧化反应
C.将生成的气体在空气中冷却可获得钠
D.每生成1 mol Na,转移的电子数约为2×6.02×1023
4.(2021广东广州模拟)工业上用发烟HClO4将潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2],从而除去+3价的Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法正确的是( )
A.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+3价
B.HClO4属于强酸,该反应还生成了另一种强酸
C.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为8∶3
D.该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++8OH-8CrO2(ClO4)2+3Cl-+4H2O
5.(2021天津模拟)用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中发生反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是( )
A.电解过程中废水的pH会减小
B.电解时H+在阴极得电子生成H2
C.电解后除Cr(OH)3沉淀外,还有Fe(OH)2沉淀生成
D.电路中每转移0.6 mol e-,最多有0.1 mol Cr2O72-被还原
6.(2021东莞实验中学高三月考)用CuS、Cu2S处理酸性废水中的Cr2O72-,发生反应如下:
反应Ⅰ:CuS+Cr2O72-+H+Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
反应Ⅱ:Cu2S+Cr2O72-+H+Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
下列有关说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ中只有SO42-是氧化产物而反应Ⅱ中Cu2+、SO42-都是氧化产物
B.反应Ⅱ中还原剂、氧化剂的物质的量之比为3∶5
C.反应Ⅰ、Ⅱ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子的数目相等
D.处理1 mol Cr2O72-时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗H+的物质的量相等
7.(2021梅州大埔县虎山中学高三月考)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法错误的是( )
A.放电时,多孔碳材料电极为正极
B.放电时,电子由锂电极经过外电路流向多孔碳材料电极
C.充电时,Li+向锂电极区迁移
D.充电时,总反应方程式为2Li+(1-x2)O2Li2O2-x
8.(2021东莞东华高级中学高三月考)用H2消除酸性废水中的NO2-是一种常用的电化学方法,其反应原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.Fe3O4在该反应中作催化剂
B.Pd上发生的电极反应为H2-2e-2H+
C.总反应为3H2+2NO2-N2+2OH-+2H2O
D.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间的相互转化起到了传递电子的作用
9.(2021汕尾新城中学高三月考)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是( )
序
号
①
②
③
④
⑤
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
SO2通入品红溶液中
Na2CO3溶液滴入澄清石灰水中
H2O2滴入含有酚酞的氨水中
现象
产生白色沉淀,随后变为红褐色
溶液变红,随后迅速褪色
溶液由红色逐渐变无色
产生白色浑浊
溶液由红色逐渐变无色
A.只有①② B.只有①③
C.只有②⑤ D.只有③④
10.(2021茂名电白区第一中学高三月考)锰酸锂(LiMn2O4)是最早制得的具有三维锂离子通道的正极材料。以MnSO4和LiFePO4为原料制备锰酸锂的流程如图所示。[已知:Ksp(FePO4)=1.3×10-22]
下列说法正确的是( )
A.NaClO3的作用是将二价铁氧化为三价铁
B.“沉铁”过程所得滤渣的主要成分是Fe(OH)2
C.反应器Ⅱ中产生的气体是CO2
D.K2S2O8中O为-2价,其作用是氧化MnSO4
11.(2021南雄第一中学高三月考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点,用如图装置模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成),下列有关说法正确的是( )
A.放电时,电子由正极通过外电路流向负极
B.放电时,负极上的电极反应式为Zn-2e-+2H2OZn(OH)2+2H+
C.充电时,电源的正极连接高铁电池的Zn极
D.充电时,阳极上的电极反应式为Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-+4H2O
12.(2021翁源中学高三月考)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则( )
A.电流方向:电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-Cu
13.(2021惠州高三一模)一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是( )
A.a电极是该电池的正极
B.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极
C.b电极发生还原反应
D.H+由右室通过质子交换膜进入左室
14.(2021佛山石门中学高三月考)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的离子交换膜隔开,下列说法错误的是( )
A.该燃料电池的总反应方程式为HCOOH+Fe3+CO2↑+H2O
B.放电过程中,K+向右移动
C.放电过程中需要补充的物质A为H2SO4
D.电池负极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O
15.(2020北京房山区模拟)工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2,并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.X应为直流电源的正极
B.电解过程中阴极区pH增大
C.图中的b%
16.(2021山东泰安模拟)用酸性KMnO4溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时,发生反应Ⅰ:MnO4-+Cu2S+H+Cu2++SO42-+Mn2++H2O(未配平)和反应Ⅱ:MnO4-+FeS2+H+Fe3++SO42-+Mn2++H2O(未配平)。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中Cu2S既是氧化剂又是还原剂
B.反应Ⅰ中每生成1 mol SO42-,转移电子的物质的量为10 mol
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3
D.若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为2∶3
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)(2021东莞一中高三月考)亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备NaNO2并对其性质进行探究。
资料:Ag+与NO2-反应,可生成AgNO2白色沉淀或无色配离子。
Ⅰ.NaNO2的制取(夹持装置略)
实验ⅰ
向装置A中通入一段时间N2,再通入NO和NO2混合气体,待Na2CO3反应完全后,将所得溶液经系列操作,得到NaNO2白色固体。
(1)制取NaNO2的离子方程式是 。
(2)小组成员推测HNO2是弱酸。为证实推测,向NaNO2溶液中加入试剂X,“实验现象”证实该推测合理,加入的试剂及现象是 。
Ⅱ.NaNO2性质探究
将实验ⅰ制取的NaNO2固体配制成约0.1 mol·L-1 NaNO2溶液,进行实验ⅱ和ⅲ。
实验ⅱ
(3)由实验ⅱ的现象得出结论:白色沉淀的生成与 有关。
(4)仅用实验ⅱ的试剂,设计不同实验方案进一步证实了上述结论,实验操作及现象是 。
实验ⅲ
(5)酸性条件下,NO2-氧化I-的离子方程式是 。
(6)甲同学认为,依据实验ⅲ的现象可以得出结论:该条件下,NO2-能氧化I-。乙同学则认为A装置中制取的NaNO2含有副产物,仅凭实验ⅲ不能得出上述结论,还需要补充实验ⅳ进行验证,乙同学设计实验ⅳ证明了实验ⅲ条件下氧化I-的只有NO2,实验ⅳ的实验方案是 。
18.(14分)(2021佛山石门中学高三月考)某小组研究FeCl3与Na2S的反应,设计了如下实验:
组别
实验a
实验b
实验c
FeCl3
溶液
体积
5 mL
10 mL
30 mL
实验
现象
产生黑色浑浊,混合液pH=11.7
黑色浑浊度增大,混合液pH=6.8
黑色浑浊比实验b明显减少,观察到大量黄色浑浊物,混合液pH=3.7
Ⅰ.探究黑色沉淀的成分
查阅资料:Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在,FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。
设计实验:分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时,a中沉淀无明显变化,b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。
(1)①同学甲认为实验a中黑色沉淀为Fe2S3,实验b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS,依据的实验现象是
。
②同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS,则一定混有S,理由是
。
③设计实验检验b的黑色沉淀物中混有S。
已知:S在酒精溶液中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大。
实验证明了b中黑色沉淀混有S,试剂a是 ,观察到的现象为 。
Ⅱ.探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因。经查阅资料,可能的原因有两种:
原因1:pH影响了Fe3+与S2-的性质,二者不能发生氧化还原反应。
原因2:沉淀反应先于氧化还原反应发生,导致反应物浓度下降,二者不能发生氧化还原反应。
设计实验:电极材料为石墨
(2)①试剂X和Y分别是 、 。
②甲认为若右侧溶液变浑浊,说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。是否合理?说明理由 。
③乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应,实验操作及现象是 。
④由此得出的实验结论是 。
Ⅲ.探究实验c随着FeCl3溶液的增加,黑色沉淀溶解的原因
实验1
实验2
固体溶解,闻到微量臭鸡蛋气味,溶液出现淡黄色浑浊
(3)①用离子方程式解释实验1中的现象 、 (写离子方程式)。
②结合化学平衡等反应原理及规律解释实验2中现象相同与不同的原因
。
19.(14分)(2020天津部分重点中学联考节选)工业上可用电解法来处理含Cr2O72-的酸性废水,最终可将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀而将其除去。下图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。
请回答:
(1)完成铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式:Cr2O72-+6Fe2++14H+2 +6 +7 。
(2)写出石墨电极处的电极反应式: 。
(3)电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是
。
(4)电解结束后,若要检验电解液中是否还有Fe2+存在,则可选用的试剂是 (填序号)。
A.KSCN溶液 B.CuCl2溶液
C.NaOH溶液 D.K3[Fe(CN)6]溶液
20.(14分)(2021北京通州模拟)按要求回答下列问题。
(1)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应:H2S+O2H2O2+S↓。
①装置中H+向 池迁移。
②写出乙池溶液中发生反应的离子方程式: 。
(2)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为 ;
若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下),则另外一个电极通入的SO2质量至少为 g。
(3)微生物膜电极电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2,工作原理如图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体,理论上可除去NO3-的物质的量为 mol。
专题突破练六 氧化还原反应与电化学
1.B 解析:对于反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑,KClO3是氧化剂,I2是还原剂,I2具有还原性,A正确;没有指明气体是否是标准状况下,B错误;对于反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑,KClO3是氧化剂,I2是还原剂,KIO3是氧化产物,Cl2是还原产物,C正确;反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑是置换反应,D正确。
2.B 解析:A项,谷物发酵酿造食醋的过程是:谷物葡萄糖乙醇乙酸;B项,小苏打作膨松剂是因为小苏打受热分解及能与酸反应放出CO2,发生的是非氧化还原反应;C项,含氯消毒剂给环境消毒是利用了消毒剂的强氧化性,使蛋白质变性;D项,NO2形成酸雨过程中,NO2发生的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应。
3.D 解析:由反应可知Fe转化成四氧化三铁,化合价升高,失去电子,Fe作还原剂,故A错误;反应后氢氧化钠中钠和氢元素的化合价都降低,得电子发生还原反应,故B错误;生成的钠蒸气能与空气中的氧气和水反应,因此应隔绝空气后冷却获得钠,故C错误;由反应可知,3 mol Fe失去8 mol电子得到4 mol Na,则生成1 mol Na应转移电子2 mol,转移电子的数目约为2×6.02×1023,故D正确。
4.B 解析:CrO2(ClO4)2中O元素为-2价、Cl元素为+7价,则根据化合物中元素化合价代数和等于0,可知该物质中Cr元素化合价为+6价,A错误;Cl元素的非金属性较强,HClO4属于强酸,HClO4氧化CrCl3生成棕色的物质[CrO2(ClO4)2],部分HClO4被还原生成HCl,HCl也属于强酸,B正确;该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++4H2O8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,其中19 mol ClO4-中有3 mol ClO4-作氧化剂,被还原为Cl-,8 mol Cr3+全部作还原剂,被氧化为8 mol CrO2(ClO4)2,故氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8,C错误;该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++4H2O8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,D错误。
5.B 解析:由反应的离子方程式Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O可知,处理过程中消耗H+,溶液的酸性减弱,pH会增大,故A错误;电解时阴极发生还原反应,溶液中H+在阴极得电子生成H2,故B正确;溶液中H+在阴极得电子,浓度减小,溶液中氢氧根离子浓度增大,阴极有Fe(OH)3沉淀生成,故C错误;由电极反应式Fe-2e-Fe2+可知,转移0.6 mol电子,需要0.3 mol Fe,再根据处理过程关系式得:6Fe~12e-~6Fe2+~Cr2O72-,则有0.05 mol Cr2O72-被还原,故D错误。
6.D 解析:反应Ⅰ中只有S元素被氧化,则只有SO42-是氧化产物;反应Ⅱ中Cu元素、S元素均被氧化,所以Cu2+、SO42-都是氧化产物,故A正确;根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平后的反应Ⅱ离子方程式为3Cu2S+5Cr2O72-+46H+6Cu2++3SO42-+10Cr3++23H2O,氧化剂为Cr2O72-,还原剂为Cu2S,则反应Ⅱ中还原剂、氧化剂的物质的量之比为3∶5,故B正确;根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平化学方程式,反应Ⅰ:3CuS+4Cr2O72-+32H+3Cu2++3SO42-+8Cr3++16H2O,反应Ⅱ:3Cu2S+5Cr2O72-+46H+6Cu2++3SO42-+10Cr3++23H2O,反应Ⅰ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子物质的量为6 mol,反应Ⅱ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子物质的量为6 mol,故转移电子的数目相等,故C正确;处理1 mol Cr2O72-时反应Ⅰ中消耗H+的物质的量为8 mol,反应Ⅱ中消耗H+的物质的量为9.2 mol,消耗H+的物质的量不相等,故D错误。
7.D 解析:由图可知,可充电锂—空气电池放电时,锂电极为电池的负极,Li失去电子发生氧化反应生成Li+,电极反应式为Li-e-Li+,多孔碳材料电极为正极,O2在Li+作用下得电子发生还原反应生成Li2O2-x,电极反应式为(1-x2)O2+2Li++2e-Li2O2-x,充电时,锂电极与直流电源的负极相连为阴极,碳材料电极与正极相连为阳极。
由分析可知,放电时,多孔碳材料电极为电池的正极,故A正确;放电时,电子由负极锂电极经过外电路流向正极多孔碳材料电极,故B正确;充电时,Li+向阴极区移动,由分析可知,充电时,锂电极与直流电源的负极相连为阴极,则Li+向锂电极区迁移,故C正确;由分析可知,放电时,电池的总反应方程式为2Li+(1-x2)O2Li2O2-x,故D错误。
8.C 解析:Fe3O4在过程1中作反应物、在过程2中作生成物,所以Fe3O4是整个反应的催化剂,A正确;Pd电极上H2失电子生成H+,电极反应式为H2-2e-2H+,B正确;电解质溶液呈酸性,则不能生成OH-,负极上生成H+,正极上NO2-得电子和H+反应生成氮气和水,总反应为3H2+2NO2-+2H+N2+4H2O,C错误;Fe(Ⅲ)得到电子转化为Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)失去电子转化为Fe(Ⅲ),所以Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间的相互转化起到了传递电子的作用,D正确。
9.D 解析:①NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,发生反应的化学方程式为FeSO4+2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4,反应产生的Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,因此观察到的现象是产生白色沉淀,随后变为红褐色,第二个反应属于氧化还原反应,故不符合题意;②Cl2与水反应产生HCl、HClO,酸能使紫色石蕊溶液变为红色,而HClO具有强氧化性,能够将红色物质氧化变为无色,因此会看到溶液又由红色变为无色,与物质的氧化性有关,故不符合题意;③SO2具有漂白性,能够使品红溶液褪色,SO2的漂白是与有色物质化合生成无色物质,与氧化还原反应无关,故符合题意;④Na2CO3溶液滴入澄清石灰水中,发生复分解反应生成碳酸钙白色沉淀,没有元素化合价的变化,与氧化还原反应无关,故符合题意;⑤H2O2具有强氧化性,能漂白,所以H2O2滴入含有酚酞的氨水中溶液褪色,是因为发生氧化还原反应,故不符合题意。
10.A 解析:LiFePO4加入盐酸和氯酸钠浸取,浸取过程中Fe2+被氧化成Fe3+,再加入碳酸钠溶液调节pH,使Fe3+沉淀,得到的滤渣为白色固体,说明不是Fe(OH)3沉淀,根据元素守恒可知该沉淀应为FePO4,之后再加入饱和的Na2CO3溶液得到Li2CO3沉淀;MnSO4与K2S2O8反应,Mn2+被氧化成MnO2沉淀析出;将MnO2与Li2CO3混合反应得到LiMn2O4。
分析可知,NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,A说法正确;“沉铁”过程,所得滤渣中铁为+3价,且为白色,不是Fe(OH)3,利用原子守恒分析可得,其主要成分是FePO4,B说法错误;反应器Ⅱ中MnO2与Li2CO3反应生成LiMn2O4,Mn的化合价降低,Li、C的化合价为最高价态,则O的化合价升高,应有O2产生,则产生的气体是CO2和O2的混合气体,C说法错误;K2S2O8中S的化合价为+6价,K为+1价,O的化合价有-2价、-1价,则S2O82-中存在“—O—O—”键,作用是氧化MnSO4,D说法错误。
11.D 解析:放电时,电子由负极通过外电路流向正极,A项错误;放电时,负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B项错误;充电时,电源的正极应连接石墨电极,C项错误;充电时,阳极上Fe(OH)3转化为FeO42-,发生氧化反应:Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-+4H2O,D项正确。
12.A 解析:根据原电池的构成原理,可知电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ为正极,电极Ⅲ为阳极,电极Ⅳ为阴极。电子流向为电极Ⅰ→Ⓐ→电极Ⅳ,故电流方向为电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ,A正确;电极Ⅰ为负极,发生氧化反应,B错误;电极Ⅱ为正极,Cu2+在此被还原,C错误;电极Ⅲ为阳极,活性阳极Cu在此被氧化,D错误。
13.C 解析:a电极上,苯酚转化为CO2,C元素的化合价升高,发生氧化反应,故a电极是该电池的负极,A项错误;a电极为负极,b电极为正极,则电池工作时,电流由b电极沿导线流向a电极,B项错误;b电极上,NO3-转化为N2,N元素化合价降低,发生还原反应,C项正确;阳离子向电池正极移动,b电极为正极,故H+由左室通过质子交换膜进入右室,D项错误。
14.A 解析:该装置是燃料电池,因此总反应方程式为2HCOOH+O2+2OH-2HCO3-+2H2O,A项错误;根据图示,该燃料电池中加入HCOOH的一端为负极,通入O2的一端为正极,因此放电时K+向正极移动,即向右移动,B项正确;在正极一端发生的反应为O2+4Fe2++4H+4Fe3++2H2O,需要消耗H+,且排出K2SO4,可推出需要补充的物质A为H2SO4,C项正确;根据图示,负极的电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O,D项正确。
15.B 解析:根据题意分析可知,电解池左室H+→H2,则Pt(Ⅰ)是阴极,X为直流电源的负极,A项错误;阴极区消耗H+生成氢气,氢离子浓度减小,溶液的pH增大,B项正确;电解池右室阳极区发生的反应为HSO3--2e-+H2OSO42-+3H+和SO32--2e-+H2OSO42-+2H+,因此b%>a%,C项错误,D项错误。
16.B 解析:反应Ⅰ中Cu2S中Cu的化合价从+1价升高到+2价,S的化合价从-2价升高到+6价,Cu2S是还原剂,A错误;反应Ⅰ中每生成1 mol SO42-,2 mol Cu+失去2 mol电子,1 mol S2-失去8 mol电子,总共转移电子的物质的量为10 mol,B正确;用双线桥分析反应Ⅱ得出氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1,C错误;若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为3∶2,D错误。
17.答案 (1)NO+NO2+CO32-2NO2-+CO2
(2)无色酚酞溶液;溶液变成浅红色
(3)AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量
(4)向AgNO3溶液中逐滴滴加NaNO2溶液,先有白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解
(5)2NO2-+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O
(6)取2 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液于试管中,加2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液(含淀粉),再滴加三滴1 mol·L-1硫酸,溶液没有变蓝
解析:由实验装置图可知,制备亚硝酸钠时,先向盛有Na2CO3溶液的三颈烧瓶中通入一段时间N2,排尽装置中的空气后,再通入NO和NO2混合气体,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2,盛有酸性KMnO4溶液的洗气瓶用于吸收NO,防止污染空气。
(1)由分析可知,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2,反应的离子方程式为NO+NO2+CO32-2NO2-+CO2;
(2)若HNO2为弱酸,NaNO2会在溶液中水解使溶液呈碱性,则向NaNO2溶液中滴加酚酞溶液,若溶液变成浅红色,说明HNO2为弱酸;
(3)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时,开始时没有白色沉淀生成,滴加一定量后有白色沉淀生成,说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关;
(4)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时,开始时没有白色沉淀生成,滴加一定量后有白色沉淀生成,则向AgNO3溶液中滴加NaNO2溶液时,先有白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解进一步说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关;
(5)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加KI淀粉溶液无明显现象,滴加稀硫酸后,溶液变蓝色,有无色气泡生成,说明酸性条件下,NaNO2溶液与KI溶液发生氧化还原反应生成Na2SO4、K2SO4、I2、NO和H2O,反应的离子方程式为2NO2-+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O;
(6)由题意可知,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2时,可能生成NaNO3,则设计酸性条件下,NaNO3溶液与KI溶液混合没有I2生成的实验,可以说明酸性条件下,只有NaNO2溶液与KI溶液发生氧化还原反应。
18.答案 (1)①a中沉淀无明显变化,b、c中黑色沉淀部分变为红褐色 ②依据化合价升降守恒,铁元素化合价降低,硫元素化合价必然升高 ③水 溶液变浑浊
(2)①25 mL pH=12.2的NaOH溶液 5 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液 ②不合理,空气中的氧气也能氧化S2- ③取左侧烧杯中的液体,加入铁氰化钾溶液,没有蓝色沉淀生成 ④氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+与S2-的性质
(3)①FeS+2H+Fe2++H2S↑ FeS+2Fe3+3Fe2++S ②实验现象相同的原因:实验2中两份溶液的c(H+)相同,都存在平衡Fe2S3(s)2Fe3+(aq)+3S2-(aq),H+与S2-结合生成H2S,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应,两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低,平衡正向移动;实验现象不同的原因:加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应速率增大,因此固体溶解更快
解析:(1)①已知:Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在,FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3,a中黑色沉淀放置于空气中12小时无明显变化,说明黑色沉淀在空气中稳定存在,该黑色固体成分为Fe2S3;b、c中黑色沉淀放置于空气中12小时,部分变为红褐色,说明未变色部分是空气中稳定存在的Fe2S3,变色部分是在空气中易变质的FeS,即b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS;②b中FeCl3与Na2S生成FeS,发生氧化还原反应,依据元素化合价升降守恒,铁元素化合价降低,硫元素化合价必然升高,则同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS,则一定混有S;③已知“S在酒精溶液中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大”,实验中将含有S的黑色沉淀用95%的酒精溶解,加入水,乙醇质量分数减小,S的溶解度减小,溶液变浑浊。
(2)①研究FeCl3与Na2S的反应,同时探究pH的影响,应该根据控制变量的原则,结合实验a,则一极为25 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液、5 mL pH=1.7盐酸,另一极试剂X为25 mL pH=12.2的NaOH溶液,试剂Y为5 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液;②因为空气中的O2也能氧化S2-,故若右侧溶液变浑浊,不能说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应;③若Fe3+与S2-发生氧化还原反应,左侧生成Fe2+,乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应,即证明左侧溶液中没有Fe2+,取左侧烧杯中的液体,加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀生成;④实验结论:氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+与S2-的性质。
(3)①实验1中有臭鸡蛋气味,是由于FeCl3溶液水解显酸性,与FeS结合生成H2S气体,反应的离子方程式为FeS+2H+H2S↑+Fe2+,出现淡黄色浑浊是因为FeS与Fe3+发生氧化还原反应生成S单质,反应的离子方程式为FeS+2Fe3+3Fe2++S;②实验2中分别加入盐酸和FeCl3溶液与Fe2S3反应,固体都溶解,闻到臭鸡蛋气味,出现淡黄色浑浊,是由于实验2中两份溶液的c(H+)相同,都存在平衡Fe2S3(s)2Fe3+(aq)+3S2-(aq),H+与S2-结合生成H2S,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应,两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低,平衡正向移动;但现象也稍微不同,加入FeCl3溶液的固体溶解更快,原因是加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应速率增大,因此固体溶解更快。
19.答案(1)Cr3+ Fe3+ H2O (2)2H++2e-H2↑
(3)铁作阳极可产生还原剂亚铁离子,而石墨作阳极不能提供还原剂 (4)D
解析:(1)因为Cr2O72-具有强氧化性,要将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀需要还原剂,所以Fe作阳极,该电极上Fe失电子生成Fe2+,Fe2+具有还原性,能将Cr2O72-转化成Cr3+,同时自身被氧化生成Fe3+,根据原子守恒可知铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。
(2)根据上述分析可知,Fe作阳极,石墨电极作阴极,H+在阴极得电子发生还原反应,其电极反应式为2H++2e-H2↑。
(3)金属Fe作阳极产生的Fe2+具有还原性,可使重铬酸根离子被还原,而石墨作阳极不能提供还原剂。
(4)因为K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+会出现蓝色沉淀,所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验电解结束后电解液中是否还有Fe2+存在,故选D。
20.答案 (1)①甲 ②H2S+I3-+S↓+2H+
(2)6H++NO+5e-+H2O 32
(3)0.08
解析:(1)①从示意图可看出,电子流向碳棒一极,该极为正极,氢离子从乙池移向甲池;②乙池溶液中,硫化氢与I3-发生氧化还原反应,硫化氢失电子变为硫单质,I3-得电子变为I-,反应的离子方程式为H2S+I3-3I-+S↓+2H+。
(2)根据电解装置,NO和SO2转化为硫酸铵,说明NO转化成NH4+,即NO在阴极上发生反应NO+6H++5e-NH4++H2O,阳极反应式为SO2+2H2O-2e-4H++SO42-,根据得失电子数目守恒,因此有2NO~10e-~5SO2,则通入SO2的质量至少为4.48 L22.4 L·mol-1×52×64 g· mol-1=32 g。
(3)阳极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气,标准状况下,2.24 L氧气的物质的量为2.24 L22.4 L·mol-1=0.1 mol,转移的电子的物质的量为0.1 mol×4=0.4 mol,活性原子将NO3-还原为N2,存在关系NO3-~12N2↑~5e-,理论上可除去NO3-的物质的量为0.4mol5=0.08 mol。
专题突破练六 氧化还原反应与电化学
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2021广东湛江模拟)根据反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑判断,下列结论不正确的是( )
A.I2具有还原性
B.当生成22.4 L Cl2时,转移10 mol电子
C.KIO3是氧化产物
D.该反应属于置换反应
2.(2020山东卷,2)下列叙述不涉及氧化还原反应的是( )
A.谷物发酵酿造食醋
B.小苏打用作食品膨松剂
C.含氯消毒剂用于环境消毒
D.大气中NO2参与酸雨形成
3.(2021江苏盐城模拟)工业上曾经通过反应“3Fe+4NaOHFe3O4+2H2↑+4Na↑”生产金属钠。下列有关说法正确的是( )
A.Fe失去电子,作氧化剂
B.NaOH得到电子,发生氧化反应
C.将生成的气体在空气中冷却可获得钠
D.每生成1 mol Na,转移的电子数约为2×6.02×1023
4.(2021广东广州模拟)工业上用发烟HClO4将潮湿的CrCl3氧化为棕色的烟[CrO2(ClO4)2],从而除去+3价的Cr(Ⅲ),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法正确的是( )
A.CrO2(ClO4)2中Cr元素显+3价
B.HClO4属于强酸,该反应还生成了另一种强酸
C.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为8∶3
D.该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++8OH-8CrO2(ClO4)2+3Cl-+4H2O
5.(2021天津模拟)用电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中发生反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法正确的是( )
A.电解过程中废水的pH会减小
B.电解时H+在阴极得电子生成H2
C.电解后除Cr(OH)3沉淀外,还有Fe(OH)2沉淀生成
D.电路中每转移0.6 mol e-,最多有0.1 mol Cr2O72-被还原
6.(2021东莞实验中学高三月考)用CuS、Cu2S处理酸性废水中的Cr2O72-,发生反应如下:
反应Ⅰ:CuS+Cr2O72-+H+Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
反应Ⅱ:Cu2S+Cr2O72-+H+Cu2++SO42-+Cr3++H2O(未配平)
下列有关说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ中只有SO42-是氧化产物而反应Ⅱ中Cu2+、SO42-都是氧化产物
B.反应Ⅱ中还原剂、氧化剂的物质的量之比为3∶5
C.反应Ⅰ、Ⅱ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子的数目相等
D.处理1 mol Cr2O72-时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗H+的物质的量相等
7.(2021梅州大埔县虎山中学高三月考)一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法错误的是( )
A.放电时,多孔碳材料电极为正极
B.放电时,电子由锂电极经过外电路流向多孔碳材料电极
C.充电时,Li+向锂电极区迁移
D.充电时,总反应方程式为2Li+(1-x2)O2Li2O2-x
8.(2021东莞东华高级中学高三月考)用H2消除酸性废水中的NO2-是一种常用的电化学方法,其反应原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.Fe3O4在该反应中作催化剂
B.Pd上发生的电极反应为H2-2e-2H+
C.总反应为3H2+2NO2-N2+2OH-+2H2O
D.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间的相互转化起到了传递电子的作用
9.(2021汕尾新城中学高三月考)下列实验中的颜色变化,与氧化还原反应无关的是( )
序
号
①
②
③
④
⑤
实验
NaOH溶液滴入FeSO4溶液中
石蕊溶液滴入氯水中
SO2通入品红溶液中
Na2CO3溶液滴入澄清石灰水中
H2O2滴入含有酚酞的氨水中
现象
产生白色沉淀,随后变为红褐色
溶液变红,随后迅速褪色
溶液由红色逐渐变无色
产生白色浑浊
溶液由红色逐渐变无色
A.只有①② B.只有①③
C.只有②⑤ D.只有③④
10.(2021茂名电白区第一中学高三月考)锰酸锂(LiMn2O4)是最早制得的具有三维锂离子通道的正极材料。以MnSO4和LiFePO4为原料制备锰酸锂的流程如图所示。[已知:Ksp(FePO4)=1.3×10-22]
下列说法正确的是( )
A.NaClO3的作用是将二价铁氧化为三价铁
B.“沉铁”过程所得滤渣的主要成分是Fe(OH)2
C.反应器Ⅱ中产生的气体是CO2
D.K2S2O8中O为-2价,其作用是氧化MnSO4
11.(2021南雄第一中学高三月考)高铁电池具有比能量高、无污染的特点,用如图装置模拟其工作原理(放电时两电极均有稳定的金属氢氧化物生成),下列有关说法正确的是( )
A.放电时,电子由正极通过外电路流向负极
B.放电时,负极上的电极反应式为Zn-2e-+2H2OZn(OH)2+2H+
C.充电时,电源的正极连接高铁电池的Zn极
D.充电时,阳极上的电极反应式为Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-+4H2O
12.(2021翁源中学高三月考)某同学组装了如图所示的电化学装置,电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则( )
A.电流方向:电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ
B.电极Ⅰ发生还原反应
C.电极Ⅱ逐渐溶解
D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-Cu
13.(2021惠州高三一模)一种微生物燃料电池如图所示,下列关于该电池说法正确的是( )
A.a电极是该电池的正极
B.电池工作时,电流由a电极沿导线流向b电极
C.b电极发生还原反应
D.H+由右室通过质子交换膜进入左室
14.(2021佛山石门中学高三月考)研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的离子交换膜隔开,下列说法错误的是( )
A.该燃料电池的总反应方程式为HCOOH+Fe3+CO2↑+H2O
B.放电过程中,K+向右移动
C.放电过程中需要补充的物质A为H2SO4
D.电池负极电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O
15.(2020北京房山区模拟)工业上用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的SO2,并通过电解方法实现吸收液的循环再生。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示,下列有关说法正确的是( )
A.X应为直流电源的正极
B.电解过程中阴极区pH增大
C.图中的b%
16.(2021山东泰安模拟)用酸性KMnO4溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时,发生反应Ⅰ:MnO4-+Cu2S+H+Cu2++SO42-+Mn2++H2O(未配平)和反应Ⅱ:MnO4-+FeS2+H+Fe3++SO42-+Mn2++H2O(未配平)。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中Cu2S既是氧化剂又是还原剂
B.反应Ⅰ中每生成1 mol SO42-,转移电子的物质的量为10 mol
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3
D.若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为2∶3
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(14分)(2021东莞一中高三月考)亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备NaNO2并对其性质进行探究。
资料:Ag+与NO2-反应,可生成AgNO2白色沉淀或无色配离子。
Ⅰ.NaNO2的制取(夹持装置略)
实验ⅰ
向装置A中通入一段时间N2,再通入NO和NO2混合气体,待Na2CO3反应完全后,将所得溶液经系列操作,得到NaNO2白色固体。
(1)制取NaNO2的离子方程式是 。
(2)小组成员推测HNO2是弱酸。为证实推测,向NaNO2溶液中加入试剂X,“实验现象”证实该推测合理,加入的试剂及现象是 。
Ⅱ.NaNO2性质探究
将实验ⅰ制取的NaNO2固体配制成约0.1 mol·L-1 NaNO2溶液,进行实验ⅱ和ⅲ。
实验ⅱ
(3)由实验ⅱ的现象得出结论:白色沉淀的生成与 有关。
(4)仅用实验ⅱ的试剂,设计不同实验方案进一步证实了上述结论,实验操作及现象是 。
实验ⅲ
(5)酸性条件下,NO2-氧化I-的离子方程式是 。
(6)甲同学认为,依据实验ⅲ的现象可以得出结论:该条件下,NO2-能氧化I-。乙同学则认为A装置中制取的NaNO2含有副产物,仅凭实验ⅲ不能得出上述结论,还需要补充实验ⅳ进行验证,乙同学设计实验ⅳ证明了实验ⅲ条件下氧化I-的只有NO2,实验ⅳ的实验方案是 。
18.(14分)(2021佛山石门中学高三月考)某小组研究FeCl3与Na2S的反应,设计了如下实验:
组别
实验a
实验b
实验c
FeCl3
溶液
体积
5 mL
10 mL
30 mL
实验
现象
产生黑色浑浊,混合液pH=11.7
黑色浑浊度增大,混合液pH=6.8
黑色浑浊比实验b明显减少,观察到大量黄色浑浊物,混合液pH=3.7
Ⅰ.探究黑色沉淀的成分
查阅资料:Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在,FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。
设计实验:分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时,a中沉淀无明显变化,b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。
(1)①同学甲认为实验a中黑色沉淀为Fe2S3,实验b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS,依据的实验现象是
。
②同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS,则一定混有S,理由是
。
③设计实验检验b的黑色沉淀物中混有S。
已知:S在酒精溶液中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大。
实验证明了b中黑色沉淀混有S,试剂a是 ,观察到的现象为 。
Ⅱ.探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因。经查阅资料,可能的原因有两种:
原因1:pH影响了Fe3+与S2-的性质,二者不能发生氧化还原反应。
原因2:沉淀反应先于氧化还原反应发生,导致反应物浓度下降,二者不能发生氧化还原反应。
设计实验:电极材料为石墨
(2)①试剂X和Y分别是 、 。
②甲认为若右侧溶液变浑浊,说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。是否合理?说明理由 。
③乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应,实验操作及现象是 。
④由此得出的实验结论是 。
Ⅲ.探究实验c随着FeCl3溶液的增加,黑色沉淀溶解的原因
实验1
实验2
固体溶解,闻到微量臭鸡蛋气味,溶液出现淡黄色浑浊
(3)①用离子方程式解释实验1中的现象 、 (写离子方程式)。
②结合化学平衡等反应原理及规律解释实验2中现象相同与不同的原因
。
19.(14分)(2020天津部分重点中学联考节选)工业上可用电解法来处理含Cr2O72-的酸性废水,最终可将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀而将其除去。下图为电解装置示意图(电极材料分别为铁和石墨)。
请回答:
(1)完成铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式:Cr2O72-+6Fe2++14H+2 +6 +7 。
(2)写出石墨电极处的电极反应式: 。
(3)电解时用铁作阳极而不用石墨作阳极的原因是
。
(4)电解结束后,若要检验电解液中是否还有Fe2+存在,则可选用的试剂是 (填序号)。
A.KSCN溶液 B.CuCl2溶液
C.NaOH溶液 D.K3[Fe(CN)6]溶液
20.(14分)(2021北京通州模拟)按要求回答下列问题。
(1)我国科学家在天然气脱硫研究方面取得了新进展,利用如图装置可发生反应:H2S+O2H2O2+S↓。
①装置中H+向 池迁移。
②写出乙池溶液中发生反应的离子方程式: 。
(2)SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。
如上方图示的电解装置,可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为 ;
若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下),则另外一个电极通入的SO2质量至少为 g。
(3)微生物膜电极电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。某微生物膜能利用电解产生的活性原子将NO3-还原为N2,工作原理如图所示。若阳极生成标准状况下2.24 L气体,理论上可除去NO3-的物质的量为 mol。
专题突破练六 氧化还原反应与电化学
1.B 解析:对于反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑,KClO3是氧化剂,I2是还原剂,I2具有还原性,A正确;没有指明气体是否是标准状况下,B错误;对于反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑,KClO3是氧化剂,I2是还原剂,KIO3是氧化产物,Cl2是还原产物,C正确;反应2KClO3+I22KIO3+Cl2↑是置换反应,D正确。
2.B 解析:A项,谷物发酵酿造食醋的过程是:谷物葡萄糖乙醇乙酸;B项,小苏打作膨松剂是因为小苏打受热分解及能与酸反应放出CO2,发生的是非氧化还原反应;C项,含氯消毒剂给环境消毒是利用了消毒剂的强氧化性,使蛋白质变性;D项,NO2形成酸雨过程中,NO2发生的反应为3NO2+H2O2HNO3+NO,该反应属于氧化还原反应。
3.D 解析:由反应可知Fe转化成四氧化三铁,化合价升高,失去电子,Fe作还原剂,故A错误;反应后氢氧化钠中钠和氢元素的化合价都降低,得电子发生还原反应,故B错误;生成的钠蒸气能与空气中的氧气和水反应,因此应隔绝空气后冷却获得钠,故C错误;由反应可知,3 mol Fe失去8 mol电子得到4 mol Na,则生成1 mol Na应转移电子2 mol,转移电子的数目约为2×6.02×1023,故D正确。
4.B 解析:CrO2(ClO4)2中O元素为-2价、Cl元素为+7价,则根据化合物中元素化合价代数和等于0,可知该物质中Cr元素化合价为+6价,A错误;Cl元素的非金属性较强,HClO4属于强酸,HClO4氧化CrCl3生成棕色的物质[CrO2(ClO4)2],部分HClO4被还原生成HCl,HCl也属于强酸,B正确;该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++4H2O8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,其中19 mol ClO4-中有3 mol ClO4-作氧化剂,被还原为Cl-,8 mol Cr3+全部作还原剂,被氧化为8 mol CrO2(ClO4)2,故氧化剂与氧化产物的物质的量之比为3∶8,C错误;该反应的离子方程式为19ClO4-+8Cr3++4H2O8CrO2(ClO4)2+3Cl-+8H+,D错误。
5.B 解析:由反应的离子方程式Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O可知,处理过程中消耗H+,溶液的酸性减弱,pH会增大,故A错误;电解时阴极发生还原反应,溶液中H+在阴极得电子生成H2,故B正确;溶液中H+在阴极得电子,浓度减小,溶液中氢氧根离子浓度增大,阴极有Fe(OH)3沉淀生成,故C错误;由电极反应式Fe-2e-Fe2+可知,转移0.6 mol电子,需要0.3 mol Fe,再根据处理过程关系式得:6Fe~12e-~6Fe2+~Cr2O72-,则有0.05 mol Cr2O72-被还原,故D错误。
6.D 解析:反应Ⅰ中只有S元素被氧化,则只有SO42-是氧化产物;反应Ⅱ中Cu元素、S元素均被氧化,所以Cu2+、SO42-都是氧化产物,故A正确;根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平后的反应Ⅱ离子方程式为3Cu2S+5Cr2O72-+46H+6Cu2++3SO42-+10Cr3++23H2O,氧化剂为Cr2O72-,还原剂为Cu2S,则反应Ⅱ中还原剂、氧化剂的物质的量之比为3∶5,故B正确;根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒规律配平化学方程式,反应Ⅰ:3CuS+4Cr2O72-+32H+3Cu2++3SO42-+8Cr3++16H2O,反应Ⅱ:3Cu2S+5Cr2O72-+46H+6Cu2++3SO42-+10Cr3++23H2O,反应Ⅰ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子物质的量为6 mol,反应Ⅱ中每处理1 mol Cr2O72-,转移电子物质的量为6 mol,故转移电子的数目相等,故C正确;处理1 mol Cr2O72-时反应Ⅰ中消耗H+的物质的量为8 mol,反应Ⅱ中消耗H+的物质的量为9.2 mol,消耗H+的物质的量不相等,故D错误。
7.D 解析:由图可知,可充电锂—空气电池放电时,锂电极为电池的负极,Li失去电子发生氧化反应生成Li+,电极反应式为Li-e-Li+,多孔碳材料电极为正极,O2在Li+作用下得电子发生还原反应生成Li2O2-x,电极反应式为(1-x2)O2+2Li++2e-Li2O2-x,充电时,锂电极与直流电源的负极相连为阴极,碳材料电极与正极相连为阳极。
由分析可知,放电时,多孔碳材料电极为电池的正极,故A正确;放电时,电子由负极锂电极经过外电路流向正极多孔碳材料电极,故B正确;充电时,Li+向阴极区移动,由分析可知,充电时,锂电极与直流电源的负极相连为阴极,则Li+向锂电极区迁移,故C正确;由分析可知,放电时,电池的总反应方程式为2Li+(1-x2)O2Li2O2-x,故D错误。
8.C 解析:Fe3O4在过程1中作反应物、在过程2中作生成物,所以Fe3O4是整个反应的催化剂,A正确;Pd电极上H2失电子生成H+,电极反应式为H2-2e-2H+,B正确;电解质溶液呈酸性,则不能生成OH-,负极上生成H+,正极上NO2-得电子和H+反应生成氮气和水,总反应为3H2+2NO2-+2H+N2+4H2O,C错误;Fe(Ⅲ)得到电子转化为Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)失去电子转化为Fe(Ⅲ),所以Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间的相互转化起到了传递电子的作用,D正确。
9.D 解析:①NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,发生反应的化学方程式为FeSO4+2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4,反应产生的Fe(OH)2具有还原性,容易被溶解在溶液中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,因此观察到的现象是产生白色沉淀,随后变为红褐色,第二个反应属于氧化还原反应,故不符合题意;②Cl2与水反应产生HCl、HClO,酸能使紫色石蕊溶液变为红色,而HClO具有强氧化性,能够将红色物质氧化变为无色,因此会看到溶液又由红色变为无色,与物质的氧化性有关,故不符合题意;③SO2具有漂白性,能够使品红溶液褪色,SO2的漂白是与有色物质化合生成无色物质,与氧化还原反应无关,故符合题意;④Na2CO3溶液滴入澄清石灰水中,发生复分解反应生成碳酸钙白色沉淀,没有元素化合价的变化,与氧化还原反应无关,故符合题意;⑤H2O2具有强氧化性,能漂白,所以H2O2滴入含有酚酞的氨水中溶液褪色,是因为发生氧化还原反应,故不符合题意。
10.A 解析:LiFePO4加入盐酸和氯酸钠浸取,浸取过程中Fe2+被氧化成Fe3+,再加入碳酸钠溶液调节pH,使Fe3+沉淀,得到的滤渣为白色固体,说明不是Fe(OH)3沉淀,根据元素守恒可知该沉淀应为FePO4,之后再加入饱和的Na2CO3溶液得到Li2CO3沉淀;MnSO4与K2S2O8反应,Mn2+被氧化成MnO2沉淀析出;将MnO2与Li2CO3混合反应得到LiMn2O4。
分析可知,NaClO3的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,A说法正确;“沉铁”过程,所得滤渣中铁为+3价,且为白色,不是Fe(OH)3,利用原子守恒分析可得,其主要成分是FePO4,B说法错误;反应器Ⅱ中MnO2与Li2CO3反应生成LiMn2O4,Mn的化合价降低,Li、C的化合价为最高价态,则O的化合价升高,应有O2产生,则产生的气体是CO2和O2的混合气体,C说法错误;K2S2O8中S的化合价为+6价,K为+1价,O的化合价有-2价、-1价,则S2O82-中存在“—O—O—”键,作用是氧化MnSO4,D说法错误。
11.D 解析:放电时,电子由负极通过外电路流向正极,A项错误;放电时,负极反应为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2,B项错误;充电时,电源的正极应连接石墨电极,C项错误;充电时,阳极上Fe(OH)3转化为FeO42-,发生氧化反应:Fe(OH)3-3e-+5OH-FeO42-+4H2O,D项正确。
12.A 解析:根据原电池的构成原理,可知电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ为正极,电极Ⅲ为阳极,电极Ⅳ为阴极。电子流向为电极Ⅰ→Ⓐ→电极Ⅳ,故电流方向为电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ,A正确;电极Ⅰ为负极,发生氧化反应,B错误;电极Ⅱ为正极,Cu2+在此被还原,C错误;电极Ⅲ为阳极,活性阳极Cu在此被氧化,D错误。
13.C 解析:a电极上,苯酚转化为CO2,C元素的化合价升高,发生氧化反应,故a电极是该电池的负极,A项错误;a电极为负极,b电极为正极,则电池工作时,电流由b电极沿导线流向a电极,B项错误;b电极上,NO3-转化为N2,N元素化合价降低,发生还原反应,C项正确;阳离子向电池正极移动,b电极为正极,故H+由左室通过质子交换膜进入右室,D项错误。
14.A 解析:该装置是燃料电池,因此总反应方程式为2HCOOH+O2+2OH-2HCO3-+2H2O,A项错误;根据图示,该燃料电池中加入HCOOH的一端为负极,通入O2的一端为正极,因此放电时K+向正极移动,即向右移动,B项正确;在正极一端发生的反应为O2+4Fe2++4H+4Fe3++2H2O,需要消耗H+,且排出K2SO4,可推出需要补充的物质A为H2SO4,C项正确;根据图示,负极的电极反应式为HCOO-+2OH--2e-HCO3-+H2O,D项正确。
15.B 解析:根据题意分析可知,电解池左室H+→H2,则Pt(Ⅰ)是阴极,X为直流电源的负极,A项错误;阴极区消耗H+生成氢气,氢离子浓度减小,溶液的pH增大,B项正确;电解池右室阳极区发生的反应为HSO3--2e-+H2OSO42-+3H+和SO32--2e-+H2OSO42-+2H+,因此b%>a%,C项错误,D项错误。
16.B 解析:反应Ⅰ中Cu2S中Cu的化合价从+1价升高到+2价,S的化合价从-2价升高到+6价,Cu2S是还原剂,A错误;反应Ⅰ中每生成1 mol SO42-,2 mol Cu+失去2 mol电子,1 mol S2-失去8 mol电子,总共转移电子的物质的量为10 mol,B正确;用双线桥分析反应Ⅱ得出氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1,C错误;若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗的还原剂的物质的量之比为3∶2,D错误。
17.答案 (1)NO+NO2+CO32-2NO2-+CO2
(2)无色酚酞溶液;溶液变成浅红色
(3)AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量
(4)向AgNO3溶液中逐滴滴加NaNO2溶液,先有白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解
(5)2NO2-+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O
(6)取2 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液于试管中,加2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液(含淀粉),再滴加三滴1 mol·L-1硫酸,溶液没有变蓝
解析:由实验装置图可知,制备亚硝酸钠时,先向盛有Na2CO3溶液的三颈烧瓶中通入一段时间N2,排尽装置中的空气后,再通入NO和NO2混合气体,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2,盛有酸性KMnO4溶液的洗气瓶用于吸收NO,防止污染空气。
(1)由分析可知,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2,反应的离子方程式为NO+NO2+CO32-2NO2-+CO2;
(2)若HNO2为弱酸,NaNO2会在溶液中水解使溶液呈碱性,则向NaNO2溶液中滴加酚酞溶液,若溶液变成浅红色,说明HNO2为弱酸;
(3)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时,开始时没有白色沉淀生成,滴加一定量后有白色沉淀生成,说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关;
(4)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时,开始时没有白色沉淀生成,滴加一定量后有白色沉淀生成,则向AgNO3溶液中滴加NaNO2溶液时,先有白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解进一步说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关;
(5)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加KI淀粉溶液无明显现象,滴加稀硫酸后,溶液变蓝色,有无色气泡生成,说明酸性条件下,NaNO2溶液与KI溶液发生氧化还原反应生成Na2SO4、K2SO4、I2、NO和H2O,反应的离子方程式为2NO2-+2I-+4H+2NO↑+I2+2H2O;
(6)由题意可知,NO和NO2在Na2CO3溶液中反应生成NaNO2和CO2时,可能生成NaNO3,则设计酸性条件下,NaNO3溶液与KI溶液混合没有I2生成的实验,可以说明酸性条件下,只有NaNO2溶液与KI溶液发生氧化还原反应。
18.答案 (1)①a中沉淀无明显变化,b、c中黑色沉淀部分变为红褐色 ②依据化合价升降守恒,铁元素化合价降低,硫元素化合价必然升高 ③水 溶液变浑浊
(2)①25 mL pH=12.2的NaOH溶液 5 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液 ②不合理,空气中的氧气也能氧化S2- ③取左侧烧杯中的液体,加入铁氰化钾溶液,没有蓝色沉淀生成 ④氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+与S2-的性质
(3)①FeS+2H+Fe2++H2S↑ FeS+2Fe3+3Fe2++S ②实验现象相同的原因:实验2中两份溶液的c(H+)相同,都存在平衡Fe2S3(s)2Fe3+(aq)+3S2-(aq),H+与S2-结合生成H2S,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应,两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低,平衡正向移动;实验现象不同的原因:加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应速率增大,因此固体溶解更快
解析:(1)①已知:Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在,FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3,a中黑色沉淀放置于空气中12小时无明显变化,说明黑色沉淀在空气中稳定存在,该黑色固体成分为Fe2S3;b、c中黑色沉淀放置于空气中12小时,部分变为红褐色,说明未变色部分是空气中稳定存在的Fe2S3,变色部分是在空气中易变质的FeS,即b、c的黑色沉淀物中既有Fe2S3又有FeS;②b中FeCl3与Na2S生成FeS,发生氧化还原反应,依据元素化合价升降守恒,铁元素化合价降低,硫元素化合价必然升高,则同学乙认为实验b的黑色沉淀物中有FeS,则一定混有S;③已知“S在酒精溶液中的溶解度随乙醇质量分数的增大而增大”,实验中将含有S的黑色沉淀用95%的酒精溶解,加入水,乙醇质量分数减小,S的溶解度减小,溶液变浑浊。
(2)①研究FeCl3与Na2S的反应,同时探究pH的影响,应该根据控制变量的原则,结合实验a,则一极为25 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液、5 mL pH=1.7盐酸,另一极试剂X为25 mL pH=12.2的NaOH溶液,试剂Y为5 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液;②因为空气中的O2也能氧化S2-,故若右侧溶液变浑浊,不能说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应;③若Fe3+与S2-发生氧化还原反应,左侧生成Fe2+,乙进一步实验证明该装置中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应,即证明左侧溶液中没有Fe2+,取左侧烧杯中的液体,加入铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀生成;④实验结论:氧化还原反应不能发生的原因是pH影响了Fe3+与S2-的性质。
(3)①实验1中有臭鸡蛋气味,是由于FeCl3溶液水解显酸性,与FeS结合生成H2S气体,反应的离子方程式为FeS+2H+H2S↑+Fe2+,出现淡黄色浑浊是因为FeS与Fe3+发生氧化还原反应生成S单质,反应的离子方程式为FeS+2Fe3+3Fe2++S;②实验2中分别加入盐酸和FeCl3溶液与Fe2S3反应,固体都溶解,闻到臭鸡蛋气味,出现淡黄色浑浊,是由于实验2中两份溶液的c(H+)相同,都存在平衡Fe2S3(s)2Fe3+(aq)+3S2-(aq),H+与S2-结合生成H2S,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应,两种因素使得c(Fe3+)、c(S2-)降低,平衡正向移动;但现象也稍微不同,加入FeCl3溶液的固体溶解更快,原因是加入FeCl3溶液比加入盐酸的体系c(Fe3+)更大,酸性条件下Fe3+与S2-发生氧化还原反应速率增大,因此固体溶解更快。
19.答案(1)Cr3+ Fe3+ H2O (2)2H++2e-H2↑
(3)铁作阳极可产生还原剂亚铁离子,而石墨作阳极不能提供还原剂 (4)D
解析:(1)因为Cr2O72-具有强氧化性,要将Cr2O72-转化成Cr(OH)3沉淀需要还原剂,所以Fe作阳极,该电极上Fe失电子生成Fe2+,Fe2+具有还原性,能将Cr2O72-转化成Cr3+,同时自身被氧化生成Fe3+,根据原子守恒可知铁电极附近溶液中所发生反应的离子方程式为Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。
(2)根据上述分析可知,Fe作阳极,石墨电极作阴极,H+在阴极得电子发生还原反应,其电极反应式为2H++2e-H2↑。
(3)金属Fe作阳极产生的Fe2+具有还原性,可使重铬酸根离子被还原,而石墨作阳极不能提供还原剂。
(4)因为K3[Fe(CN)6]遇到Fe2+会出现蓝色沉淀,所以可以用K3[Fe(CN)6]溶液检验电解结束后电解液中是否还有Fe2+存在,故选D。
20.答案 (1)①甲 ②H2S+I3-+S↓+2H+
(2)6H++NO+5e-+H2O 32
(3)0.08
解析:(1)①从示意图可看出,电子流向碳棒一极,该极为正极,氢离子从乙池移向甲池;②乙池溶液中,硫化氢与I3-发生氧化还原反应,硫化氢失电子变为硫单质,I3-得电子变为I-,反应的离子方程式为H2S+I3-3I-+S↓+2H+。
(2)根据电解装置,NO和SO2转化为硫酸铵,说明NO转化成NH4+,即NO在阴极上发生反应NO+6H++5e-NH4++H2O,阳极反应式为SO2+2H2O-2e-4H++SO42-,根据得失电子数目守恒,因此有2NO~10e-~5SO2,则通入SO2的质量至少为4.48 L22.4 L·mol-1×52×64 g· mol-1=32 g。
(3)阳极发生氧化反应,溶液中的氢氧根离子失电子生成氧气,标准状况下,2.24 L氧气的物质的量为2.24 L22.4 L·mol-1=0.1 mol,转移的电子的物质的量为0.1 mol×4=0.4 mol,活性原子将NO3-还原为N2,存在关系NO3-~12N2↑~5e-,理论上可除去NO3-的物质的量为0.4mol5=0.08 mol。
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