2019届二轮复习 氧化还原反应 学案(全国通用) (3)
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专题四 氧化还原反应
[储知识·要点回扣]
■思维深化——做一做
1.在括号内标出指定元素的化合价
物质
元素化合价
物质
元素化合价
CuFeS2
Fe(+2),S(-2)
K2FeO4
Fe(+6)
LiNH2、AlN
N(-3)
Na2S2O3
S(+2)
N2H4
N(-2)
C2O
C(+3)
HCN
C(+2),N(-3)
CuH、NaH
Cu(+1) ,
H(-1)
Si3N4
Si(+4),N(-3)
O2F2
O(+1)
2.对于MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(1)反应时HCl中氯元素________电子,发生______反应,是________剂。
(2)反应时MnO2中锰元素________电子,发生__________反应,是________剂。
(3)该反应的氧化产物是______,还原产物是______。(填化学式)
(4)反应中,当标准状况下有11.2 L的Cl2生成时,有________mol的HCl被氧化,转移电子数为________。
(5)用双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目。
________________________________________________________________________。
答案:(1)失去 氧化 还原 (2)得到 还原 氧化(3)Cl2 MnCl2 (4)1 NA
3.写出证明氧化性、还原性强弱的离子方程式
(1)氧化性强弱顺序:KMnO4>Cl2>Br2>Fe3+>Cu2+
①KMnO4>Cl2:___________________________________________________
②Cl2>Br2:_________________________________________________________
③Br2>Fe3+:_______________________________________________________
④Fe3+>Cu2+:____________________________________________________
(2)还原性强弱顺序:SO2>I->Fe2+>Br->Cl-
①SO2>I-:______________________________________________________
②I->Fe2+:________________________________________________________
③Fe2+>Br-:_________________________________________________________
④Br->Cl-:__________________________________________________________
答案:(1)①2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
②Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
③Br2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+
④2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)①SO2+I2+2H2O===SO+2I-+4H+
②2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+
③Br2+2Fe2+===2Br-+2Fe3+
④2Br-+Cl2===Br2+2Cl-
[探高考·真题鉴赏]
1.(2017·全国高考卷Ⅲ·T28节选)砷(As)是第四周期第ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。
(1)画出砷的原子结构示意图______________________________________。
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式:___________________________________________。
答案:(1)
(2)2As2S3+5O2+6H2O===4H3AsO4+6S
2.(2016·全国高考卷Ⅰ·T28节选)NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如下:
(1)NaClO2中Cl的化合价为________。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式__________________________________。
(3)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为________,该反应中氧化产物是________。
解析:(3)由信息“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2知,反应物之一为ClO2,再由生产工艺流程图知,吸收试剂是NaOH、H2O2,由生产工艺流程图知产物之一为NaClO2,由ClO2生成NaClO2,Cl的化合价由+4变为+3,化合价降低,ClO2为氧化剂,则H2O2为还原剂,化合价升高,生成氧气,再由电子守恒得,此吸收反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,该反应中氧化产物是O2。
答案:(1)+3
(2)SO2+H2SO4+2NaClO3===2ClO2+2NaHSO4
(3)2∶1 O2
[研考纲·聚焦素养]
最新考纲
1.了解氧化还原反应的本质,了解常见的氧化还原反应。
2.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
核心素养
1.宏观辨识与微观探析:能从元素和原子、分子水平认识物质的性质和变化。
2.变化观念与平衡思想:知道化学需要一定的条件,并遵循质量、元素、电子守恒;能多角度、动态地分析氧化还原反应,运用其原理理解实际问题。
3.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识氧化还原反应的本质特征、构成要素及其相互关系。
[题型突破·通法悟道] 摆题型示例 巧取应考宝典
题型一 氧化还原反应规律及应用
[研——题型探究]
►角度一 强弱规律和先后规律
1.现有下列三个氧化还原反应:①2B-+Z2===B2+2Z- ②2A2++B2===2A3++2B-
③2XO+10Z-+16H+===2X2++5Z2+8H2O
根据上述反应,判断下列结论中错误的是( )
A.要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入Z2
B.还原性强弱顺序为A2+>B->Z->X2+
C.X2+是XO的还原产物,B2是B-的氧化产物
D.在溶液中可能发生反应:XO+5A2++8H+===X2++5A3++4H2O
解析:根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,反应③中,氧化性XO>Z2;反应②中,氧化性B2>A3+;反应①中,氧化性Z2>B2,则氧化性由强到弱的顺序是XO>Z2>B2>A3+,所以要除去含有A2+、Z-和B-混合溶液中的A2+,而不氧化Z-和B-,应加入B2,故A错误;由①、②、③反应中还原性的比较可知,还原性由强到弱顺序是A2+、B-、Z-、X2+,故B正确;反应③中X的化合价降低,则XO为氧化剂,则X2+是XO的还原产物,反应①中B-发生氧化反应生成B2,即B2是B-的氧化产物,故C正确;根据氧化性由强到弱的顺序XO>Z2>B2>A3+,所以溶液中XO能氧化A2+,发生的反应为XO+5A2++8H+===X2++5A3++4H2O,故D正确。
答案:A
2.已知氧化性Br2>Fe3+>I2,向含有Fe2+、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入Cl2。通入Cl2的体积(标准状况)与溶液中某种离子(用Q表示)的物质的量的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.Q是I-
B.Q是Br-
C.b点时溶液中阴离子只有Cl-(不考虑OH-)
D.ab区间的反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
解析:根据离子还原性I->Fe2+>Br-,故首先发生反应:2I-+Cl2===I2+2Cl-,然后发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,0.1 mol I-完全反应消耗0.05 mol Cl2,Q开始反应时消耗氯气的体积为1.12 L,0.1 mol Fe2+完全反应消耗0.05 mol Cl2,此时氯气的体积为2.24 L,所以ab区间的反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,D正确。Q是Fe2+,A、B均错误。b点时溶液中有Cl-、Fe3+、Br-,故C错误。
答案:D
[题型建模] 强弱规律和先后规律的运用
(1)在适宜条件下,用氧化性强的物质制备还原性弱的物质,用还原性强的物质制备氧化性弱的物质。
(2)比较物质间氧化性(或还原性)的强弱。
(3)判断氧化剂和还原剂在一定条件下是否发生反应。
►角度二 价态归中规律
3.已知G、Q、X、Y、Z均为含氯元素的化合物,在一定条件下有下列转化关系(未配平):
①G―→Q+NaCl
②Q+H2OX+H2
③Y+NaOH―→G+Q+H2O
④Z+NaOH―→Q+X+H2O
这五种化合物中Cl元素化合价由低到高的顺序是( )
A.G、Y、Q、Z、X B.X、Z、Q、G、Y
C.X、Z、Q、Y、G D.G、Q、Y、Z、X
解析:由①得出Q价态高于G,因为G必介于Q和-1价的Cl之间,-1价为氯元素的最低价;将该结论引用到③,Y介于Q与G之间,故有Q价态高于Y,Y价态高于G;分析②:H2O中的H化合价降低,则Q中的氯元素转变为X中的氯元素,化合价必升高,则得出X价态高于Q;最后分析④:Z介于Q、X之间,则X价态高于Z,Z价态高于Q。
答案:A
[练——即学即用]
1.根据表中信息判断,下列选项不正确的是( )
序号
反应物
产物
①
KMnO4、H2O2、H2SO4
K2SO4、MnSO4
②
Cl2、FeBr2
FeCl3、FeBr3
③
MnO、Cl-
Cl2、Mn2+
A.氧化性由强到弱顺序为MnO>Cl2>Fe3+>Br2
B.第②组反应从产物结果可以得出还原性顺序:Fe2+>Br-
C.第③组反应中生成1 mol Cl2转移电子数为2NA
D.第①组反应的其余产物为H2O和O2
解析:反应②中氯气可以氧化Fe2+生成Fe3+,故氧化性Cl2>Fe3+,但产物中没有Br2生成,无法判断氧化性Cl2>Br2,反应③MnO为氧化剂,Cl2为氧化产物,故氧化性MnO>Cl2,则氧化性MnO>Cl2>Fe3+,故A错误;反应②中产物为FeCl3、FeBr3,可见先被Cl2氧化的是Fe2+,则还原性Fe2+>Br-,故B正确;反应③中Mn化合价降低,MnO为氧化剂,氯气为氧化产物,则反应物中含有Cl-,生成1 mol Cl2,转移电子为1 mol×2=2 mol,故C正确;反应①中Mn化合价降低,则KMnO4为氧化剂,H2O2为还原剂,H2O2被氧化生成氧气,由原子守恒可知,还有水生成,故D正确。
答案:A
2.向含有SO、Fe2+、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是( )
答案:C
题型二 氧化还原反应方程式的配平和计算
[研——题型探究]
►角度一 氧化还原反应的配平
1.草酸钙沉淀经稀硫酸处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应为MnO+H++H2C2O4―→Mn2++CO2↑+H2O(未配平),配平该离子方程式:
________________________________________________________________________。
答案:2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑ +8H2O
[题型建模] 缺项型氧化还原反应方程式的配平方法
(1)配平方法
先用“化合价升降法”配平含有变价元素的物质的化学计量数,然后由原子守恒确定未知物,再根据原子守恒进行配平。
(2)补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下
缺H或多O补H2O,少O补OH-
►角度二 氧化还原反应的计算
2.某废水中含有Cr2O,为了处理有毒的Cr2O,需要先测定其浓度:取20 mL废水,加入适量稀硫酸,再加入过量的V1 mL c1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液,充分反应(还原产物为Cr3+)。用c2 mol·L-1 KMnO4溶液滴定过量的Fe2+至终点,消耗KMnO4溶液V2 mL。则原废水中c(Cr2O)为(用代数式表示)( )
A. mol·L-1
B. mol·L-1
C. mol·L-1
D. mol·L-1
解析:本题有关反应的离子方程式为Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。利用得失电子守恒列等式:c1 mol·L-1×V1 mL×10-3 L·mL-1=20 mL×10-3 L·mL-1×6c(Cr2O)+5c2 mol·L-1×V2 mL×10-3 L·mL-1,解得:c(Cr2O)= mol·L-1。
答案:A
[题型建模] 氧化还原反应计算“三环节”
[练——即学即用]
1.配平下列化学方程式:
(1)KI+KIO3+H2SO4===I2+K2SO4+H2O
(2)S+KOH===K2S+K2SO4+H2O
答案:(1)5 1 3 3 3 3
(2)4 8 3 1 4
2.(1)完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
ClO+Fe2++________===Cl-+Fe3++________
(2)根据下面的提示,请将下列五种物质:KBr、Br2、I2、KI、K2SO4填入下列横线上,组成一个化学方程式并配平:
KBrO3+_______+H2SO4―→_______+_______+_______+________+H2O
答案:(1)1 6 6 H+ 1 6 3 H2O
(2)3KBrO3+16KI+9H2SO4===8I2+Br2+9K2SO4+KBr+9H2O
3.羟胺(NH2OH)是一种还原剂,能将某些氧化剂还原。现用25.00 mL 0.049 mol·L-1的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+恰好与24.50 mL 0.020 mol·L-1的KMnO4酸性溶液完全作用。已知(未配平):FeSO4+KMnO4+H2SO4―→Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O,则在上述反应中,羟胺的氧化产物是____________。
a.N2 B.N2O
c.NO D.NO2
解析:由题意知,KMnO4得到的电子数等于NH2OH失去的电子数。设产物中N的化合价为n价。则24.50 mL×10-3 L·mL-1×0.020 mol·L-1×5=25.00 mL×10-3 L·mL-1×0.049 mol·L-1×(n+1),解得n=1。在四个选项中只有b符合。
答案:b
4.某溶液中含有NO和Cr2O,现向此溶液中滴入29.00 mL 0.1 mol·L-1的FeSO4溶液,恰好使VO→VO2+、Cr2O→Cr3+。再滴入2.00 mL 0.020 mol·L-1 KMnO4溶液,又恰好使VO2+→VO,而Cr3+不变,此时MnO→Mn2+,则原溶液中铬元素的质量为____________。
解析:根据题意Fe2+失去的电子数等于VO、Cr2O得到的电子数之和,而VO得到的电子数等于MnO得到的电子数,设原溶液中铬元素的质量为m,则29.00×10-3L×0.1 mol·L-1×(3-2)=×(6-3)+2.00×10-3L×0.020 mol·L-1×(7-2),m=0.046 8 g=46.8 mg。
答案:46.8 mg
信息型氧化还原方程式的书写
[解题模板]
高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:第一步:根据题给信息和所学知识列出反应式:氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物;
Fe(OH)3+ClO-——FeO+Cl-
第二步:根据电子守恒确定上述式子“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”中各物质的化学计量数;
2Fe(OH)3+3ClO-——2FeO+3Cl-
第三步:根据电荷守恒,结合介质的酸碱性,在反应方程式两端添加H+、OH-,使之满足电荷守恒的要求;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-——2FeO+3Cl-
第四步:根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒;配平后的反应:
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO+3Cl-+5H2O。
第五步:检查并确定离子方程式。
答案:2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO+3Cl-+5H2O
[模板演练]
1.(1)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3+,该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH),其离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)NaOCN与NaClO反应,生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2,已知HCN、HOCN中N元素的化合价相同,则反应的离子方程式:
________________________________________________________________________。
(4)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)Cr2O+3HSO+5H+===2Cr3++3SO+4H2O(或Cr2O+8HSO===2Cr3++3SO+5SO+4H2O)
(2)2Fe2++BH+4OH-===2Fe+B(OH)+2H2↑
(3)2OCN-+3ClO-===CO+CO2↑+3Cl-+N2↑
(4)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
2.(1)工业上常用铝土矿(主要成分为Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)生产铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O],其工艺流程如下图所示:
①操作Ⅲ中发生反应的离子方程式为_________________________________。
②操作Ⅶ中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
(2)在汽车尾气系统中安装催化转换器,可有效减少尾气中的CO、NO、NO2和碳氢化合物等废气。在转换器的前半部,CO和氮氧化物(NOx)在催化剂的作用下发生反应,生成两种无毒的气体;在转换器的后半部,残余的烃和尚未反应的CO在催化剂的作用下被氧化生成CO2和H2O。
写出在催化转换器的前半部所发生反应的化学方程式(氮氧化物用NOx表示):________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)①AlO+CO2+2H2O===HCO+Al(OH)3↓
②(NH4)2S2O8+2H2O===2NH4HSO4+H2O2
(2)2xCO+2NOx2xCO2+N2
[限时规范训练] 单独成册
1.下列生活中常用的食物储存方法中,所加物质不与氧气反应的是( )
A
B
C
D
用浸泡过KMnO4溶液的纸张保鲜水果
食用油中添加一种酚类物质
红酒中添加一定量的SO2
食品包装袋中放置还原铁粉
解析:高锰酸钾具有强氧化性,与氧气不反应,A正确;酚羟基、SO2、还原铁粉均能被氧气氧化,B、C、D错误。
答案:A
2.(2018·辽宁大连模拟)氨既是重要工业产品又是化工原料,由氨可以制备一系列物质(见图),下列说法正确的是( )
A.图中所述反应都属于氧化还原反应
B.CO(NH2)2与氰酸铵(NH4CNO)互为同素异形体
C.Si3N4属于离子化合物
D.NH3与NaClO反应,N2H4是氧化产物
解析:氨气与二氧化碳反应生成尿素的反应、NH3与SiCl4的反应均是非氧化还原反应,所以题中所述反应并不都是氧化还原反应,故A错误;CO(NH2)2与氰酸铵(NH4CNO)分子式相同,但结构不同,二者互为同分异构体,故B错误;Si3N4中只含共价键是共价化合物,不是离子化合物,故C错误;NH3与NaClO反应,氮元素的化合价升高,所以N2H4是氧化产物,故D正确。
答案:D
3.某反应体系中的物质有NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Au2O、H2O、Na2S2O3。Au2O3为反应物,则下列有关说法正确的是( )
A.该反应体系中有三种元素的价态发生了变化
B.Au2O在反应中做还原剂
C.Na2S2O3发生还原反应
D.1 mol Au2O3发生反应,转移电子4 mol
解析:Au2O3为反应物,则Au2O为生成物,反应中Au的化合价从+3价变为+1价,化合价降低,因此必定有另一种元素化合价升高,则Na2S2O3反应生成Na2S4O6,硫元素化合价由+2价升高到+价。反应中只有Au和S两种元素价态发生变化,A错误。Au2O为生成物,为还原产物,B错误。Na2S2O3中硫元素化合价升高,发生氧化反应,C错误。1 mol Au2O3发生反应,转移电子(3-1)mol×2=4 mol,D正确。
答案:D
4.根据下表提供的信息,下列叙述正确的是( )
序号
氧化剂
还原剂
其他反应物
氧化产物
还原产物
①
Cl2
FeBr2
FeCl3
②
KMnO4
H2O2
H2SO4
O2
MnSO4
③
KClO3
HCl(浓)
Cl2
Cl2
④
KMnO4
HCl(浓)
Cl2
MnCl2
A.表中第①组反应的氧化产物只有FeCl3(实为Fe3+)
B.氧化性比较:KMnO4>Cl2>Fe3+>Br2>Fe2+
C.表中第③组反应的氧化产物与还原产物的质量之比为6∶1
D.④的离子方程式配平后,H+的化学计量数应为16
解析:A项中因氧化剂与还原剂的量未知,不能确定氧化产物;B项由反应①可知Cl2与FeBr2反应时Fe2+比Br-先氧化,则还原性Fe2+>Br-,则氧化性Br2>Fe3+;C项中第③组反应的方程式为KClO3+6HCl(浓)===3Cl2↑+KCl+3H2O,生成的Cl2中有是氧化产物,是还原产物,即氧化产物与还原产物的质量之比为5∶1;D项中离子方程式为2MnO+10Cl-+16H+===2Mn2++8H2O+5Cl2↑。
答案:D
5.R2O在一定条件下可以把Mn2+氧化成MnO,若反应中R2O变为RO,又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2,则n为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:根据得失电子守恒,2 mol Mn2+―→2 mol MnO,共失2×5 mol=10 mol e-,则5 mol R2O得到10 mol即每1 mol R2O―→2 mol RO应得2 mol e-,故可知R2O中R的化合价为+7价,因此n=2。
答案:B
6.已知酸性K2Cr2O7溶液可与FeSO4反应生成Fe3+和Cr3+。现将硫酸酸化的K2Cr2O7溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物质的量随加入的KI的物质的量的变化关系如图所示,下列说法中不正确的是( )
A.图中AB段的氧化剂为K2Cr2O7
B.图中BC段发生的反应为2Fe3++2I-===2Fe2++I2
C.开始加入的K2Cr2O7为0.25 mol
D.K2Cr2O7与FeSO4开始反应时物质的量之比为1∶3
解析:将硫酸酸化的K2Cr2O7溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液。开始时Fe3+浓度不变,说明Fe3+没有参加反应,则AB段应为K2Cr2O7和碘化钾的反应,K2Cr2O7为氧化剂,A正确;在BC段Fe3+浓度逐渐减小,是Fe3+和碘化钾的反应,根据电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为2Fe3++2I-===2Fe2++I2,B正确;由氧化剂和还原剂得失电子数目相等可知反应的关系式为K2Cr2O7~6Fe3+~6I-,共消耗的n(I-)=1.5 mol,则开始加入的K2Cr2O7的物质的量=0.25 mol,C正确;根据反应方程式2Fe3++2I-===2Fe2++I2可知,在BC段反应消耗KI物质的量是0.9 mol,则n(Fe3+)=n(Fe2+)=0.9 mol,K2Cr2O7与FeSO4开始反应时物质的量之比为0.25 mol∶0.9 mol=5∶18,D错误。
答案:D
7.取一定质量的均匀固体混合物Cu、CuO和Cu2O,将其分成两等份,取其中一份用足量的氢气还原,测得反应后固体质量减少3.20 g,另一份中加入500 mL稀硝酸(其还原产物为NO),固体恰好完全溶解,且同时收集到标准状况下NO气体4.48 L,则所用硝酸的物质的量浓度为( )
A.2.4 mol·L-1 B.1.4 mol·L-1
C.1.2 mol·L-1 D.0.7 mol·L-1
解析:将Cu2O拆分为Cu、CuO,原混合物看作Cu、CuO的混合物,其中一份用足量的氢气还原,反应后固体质量减少3.20 g,为拆分后Cu、CuO的混合物中氧元素的质量,n(O)==0.2 mol,根据元素守恒可知n(CuO)=n(O)=0.2 mol;另一份中加入500 mL稀硝酸,固体恰好完全溶解,溶液中溶质为Cu(NO3)2,且同时收集到标准状况下NO气体4.48 L,n(NO)==0.2 mol,根据电子转移守恒可知拆分后Cu、CuO的混合物中2n(Cu)=3n(NO)=3×0.2 mol,n(Cu)=0.3 mol,由铜元素守恒可知n=n(CuO)+n(Cu)=0.2 mol+0.3 mol=0.5 mol,根据氮元素守恒可知n(HNO3)=n(NO)+2n=0.2 mol+2×0.5 mol=1.2 mol,硝酸的浓度为=2.4 mol·L-1。
答案:A
8.(2018·陕西西安八校联考)某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如图所示:
(1)装置C的作用是
________________________________________________________________________。
(2)在上述装置中通入过量的SO2,请设计实验验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述装置中能表明SO2的还原性强于I-的现象是________________________________________________________________________。
解析:(1)装置C的作用是吸收多余的SO2,防止污染空气。(2)通入过量的SO2,Fe3+全部被还原为Fe2+,SO2被氧化为SO,要证明发生了氧化还原反应,可以验证反应后的溶液中存在Fe2+或SO。(3)若SO2的还原性强于I-,则SO2能把I2还原为I-,B中蓝色溶液会褪色。
答案:(1)吸收多余的SO2,防止污染空气
(2)取反应后A中试液少许,加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红(或取反应后A中试液少许,加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀等其他合理答案。
(3)B中蓝色溶液褪色
9.二氧化硒( SeO2)是一种氧化剂,其被还原后的单质硒可能成为环境污染物,通过与浓硝酸或浓硫酸反应生成SeO2以回收Se。完成下列填空。
(1)Se和浓硝酸反应的还原产物为NO和NO2,且NO和NO2的物质的量之比为1∶1,写出Se和浓硝酸反应的化学方程式:_____________________________________________。
(2)已知:Se+2H2SO4(浓)===2SO2↑+SeO2+2H2O;
2SO2+SeO2+2H2O===Se+2SO+4H+。
SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是
________________________________________________________________________。
(3)回收得到的SeO2的含量,可以通过下面的方法测定:
①SeO2+KI+HNO3―→Se+I2+KNO3+H2O
②I2+2Na2S2O3===Na2S4O6+2NaI
配平方程式①,用单线桥标出电子转移的方向和数目
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验中,准确称量SeO2样品0.150 0 g,消耗了0.200 0 mol·L-1的Na2S2O3溶液25.00 mL,所测定的样品中SeO2的质量分数为________________________。
解析:(1)Se→SeO2化合价升高4价,HNO3转化为NO和NO2的物质的量之比为1∶1时,化合价降低总价为4价,故反应的化学方程式可写为Se+2HNO3(浓)===SeO2+NO↑+NO2↑+H2O。
(2)Se+2H2SO4(浓)===2SO2↑+SeO2+2H2O中氧化剂是浓硫酸,氧化产物是SeO2,则氧化性:H2SO4(浓)>SeO2;SO2中硫的化合价是+4价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性,在2SO2+SeO2+2H2O===Se+2SO+4H+中氧化剂是SeO2,SO2为还原剂体现还原性,故氧化性:SeO2>SO2。综上所述氧化性:H2SO4(浓)>SeO2>SO2。
(3)SeO2→Se,化合价降低4价,2KI→I2,化合价升高2价,根据化合价升降总数相等和元素守恒,可配平反应方程式:
(4)根据反应①、②可知,物质转化存在如下关系:
SeO2~2I2~4Na2S2O3
111 g 4 mol
m(SeO2) 0.200 0 mol·L-1×0.025 L
解得:m(SeO2)≈0.14 g,样品中SeO2的质量分数为×100%≈93%。
答案:(1)Se+2HNO3(浓)===SeO2+NO↑+NO2↑+H2O
(2)H2SO4(浓)>SeO2>SO2
(4)93%
10.二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。
(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法。
①用于电解的食盐水除杂提纯。
②该法工艺原理示意图如下。
其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有____________(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法,其原理是纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式:D+24NaClO3+12H2SO4===ClO2↑+CO2↑+18H2O+________。
(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl-。处理含CN-量相同的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的____________________倍。
解析:(1)在特定条件下电解食盐水,除了生成NaClO3外还有H2生成;根据题中信息,NaClO3与盐酸反应生成ClO2,再根据电子守恒和图示信息可知,ClO2发生器中还有Cl2生成,写出方程式2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。
(2)纤维素水解得到的最终产物D应为葡萄糖(C6H12O6),生成物可利用原子守恒推知,然后配平即可。
(3)处理相同量的CN-,Cl2和ClO2转移的电子数应相同。1 mol Cl2―→2Cl-转移2 mol e-,1 mol ClO2―→Cl-转移5 mol e-,则转移相同量的电子时Cl2与ClO2的物质的量之比为5∶2。
答案:(1)H2、Cl2
2NaClO3+4HCl===2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O
(2)C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4===ClO2↑+CO2↑+18H2O+Na2SO4
(3)2.5
11.(2018·黄冈联考)亚氯酸钠(NaClO2)和ClO2都是重要的漂白剂。通常情况下,ClO2是一种具有强氧化性的黄色气体,常用于水的净化和纸浆、纺织品的漂白。ClO2易发生爆炸,在生产、使用时可用其他气体进行稀释。ClO2易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐。
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠,可较安全地生成ClO2,反应的离子方程式为___________________________________________。
(2)自来水用ClO2处理后,有少量ClO2残留在水中,可用碘量法做如下检测(已知ClO2存在于pH为4~6的溶液中,ClO存在于中性溶液中):
①取0.50 L水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。写出ClO2与碘化钾反应的化学方程式:____________________________________。
②已知:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10-4 mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反应,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL,该水样中ClO2的浓度是________ mg/L。
(3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。
①装置A中产生的ClO2气体,在装置C中反应生成NaClO2,写出生成NaClO2的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
将NaClO2溶液在一定条件下处理即可得到NaClO2晶体。
②装置B的作用是_____________________________________________。
③某同学认为上述装置并不完整,请画出需补充的装置图。
解析:(1)H2C2O4被强氧化剂氧化时一般生成CO2,因此该反应的离子方程式是H2C2O4+2ClO+2H+===2CO2↑+2ClO2↑+2H2O。
(2)①由题中信息可知,在中性溶液中ClO2将KI氧化为I2,本身被还原为ClO,反应的化学方程式是2ClO2+2KI===2KClO2+I2。②由关系式2ClO2~I2~2Na2S2O3得n(ClO2)=n(Na2S2O3)=5.00×10-4 mol·L-1×0.020 0 L=1.00×10-5 mol,m(ClO2)=1.00×10-5 mol×67.5 g·mol-1=6.75×10-4 g=0.675 mg,所以该水样中ClO2的浓度是0.675 mg÷0.50 L=1.35 mg/L。
(3)①在C中,ClO2在碱性条件下被H2O2还原为ClO,H2O2被氧化为O2,所以反应的化学方程式是2NaOH+2ClO2+H2O2===2NaClO2+2H2O+O2。③ClO2易发生爆炸,不能直接排放,故要在C后安装尾气处理装置,用NaOH溶液吸收ClO2。
答案:(1)H2C2O4+2ClO+2H+===2CO2↑+2ClO2↑+2H2O
(2)①2ClO2+2KI===2KClO2+I2
②1.35
(3)①2NaOH+2ClO2+H2O2===2NaClO2+2H2O+O2
②防止C中试管内溶液倒吸到A中
③在装置C后画(或其他合理装置)