题型四 氧化还原反应
高考真题
1.(2016课标Ⅰ)NaClO 2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:
回答下列问题:
(1)NaClO2中Cl 的化合价为_______。
(2)写出“反应”步骤中生成ClO 2的化学方程式__________________________________________。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时, 为除去Mg 和Ca , 要加入的试剂分别为________、 ________。“电解”中阴极反应的主要产物是__________。
(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO 2。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_________。
(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是:每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少 克Cl 2的氧化能力。NaClO 2的有效氯含量为_______(计算结果保留两位小数)
【答案】(1)+3；(2)2NaClO3+SO2+H2SO 4=2ClO2+2NaHSO4；(3)NaOH溶液 ；Na 2CO 3溶液 ；ClO 2(或NaClO 2) ； (4)2:1； O2； (5)1.57。
2.(2015课标Ⅱ) 二氧化氯(ClO2, 黄绿色易溶于水的气体) 是高效、低毒的消毒剂, 回答下列问題: (1)工业上可用KC1O 3与Na 2SO 3在H 2SO 4存在下制得ClO 2, 该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。 (2)实验室用NH 4Cl 、盐酸、NaClO 2(亚氯酸钠) 为原料, 通过以下过程制备ClO 2:
−
2+
2+
①电解时发生反应的化学方程式为 。 ②溶液X 中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO 2中的NH 3可选用的试剂是 (填标号) 。 a.水
b. 碱石灰
c . 浓硫酸 d. 饱和食盐水
题型四 氧化还原反应
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO 2的含量:
Ⅰ. 在锥形瓶中加入足量的碘化钾, 用50mL 水溶解后, 再加入3mL 稀硫酸: Ⅱ. 在玻璃液封装置中加入水, 使液面没过玻璃液封管的管口； Ⅲ. 将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收； Ⅳ. 将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中:
Ⅴ. 用0.1000 mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液 (I2+2S2O 3＝2I +S4O 6-), 指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫 代硫酸钠溶液。在此过程中:
①锥形瓶内ClO 2与碘化钾反应的离子方程式为 。 ②玻璃液封装置的作用是 。
③V 中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。 ④测得混合气中ClO 2的质量为 g。
(4)用ClO 2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐, 下列物质最适宜的是_______(填标号) 。 a.明矾
b. 碘化钾
电解
2-－
2
c. 盐酸
—
—
d. 硫酸亚铁
【答案】(1) 2:1 (2)①NH 4Cl ＋2HCl
－
＋
－
3H 2↑＋NCl 3 ②
Cl
、OH ③c
(3)①2ClO 2＋10I ＋8H ＝2Cl ＋5I 2＋4H 2O ②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出) ③淀粉溶液；溶液由蓝色变为无色, 且半分钟内溶液颜色不再改变 ④0.02700 (4)d
3.(2015江苏) 实验室用下图所示装置制备KClO 溶液, 并通过KClO 溶液与Fe(NO3) 3溶液的反应制备高效水 处理剂K 2FeO 4。已知K 2FeO 4具有下列性质①可溶于水、微溶于浓KOH 溶液, ②在0℃－－5℃、强碱性溶液中比较稳定, ③在Fe 和Fe(OH)3催化作用下发生分解, ④在酸性至弱碱性条件下, 能与水反应生成Fe(OH)3和O 2。
3＋
(1)装置A 中KMnO 4与盐酸反应生成MnCl 2和Cl 2, 其离子方程式为_____________。将制备的Cl 2通过装置B 可除去______________(填化学式) 。
(2)Cl2和KOH 在较高温度下反应生成KClO 3。在不改变KOH 溶液的浓度和体积的条件下, 控制反应在0℃～5℃ 进行, 实验中可采取的措施是_________。
(3)制备K 2FeO 4时,KClO 饱和溶液与Fe(NO3) 3饱和溶液的混合方式为_______。
(4)提纯K 2FeO 4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl 等杂质]的实验方案为:将一定量的K 2FeO 4粗产品溶于冷的3mol ·L
－1
KOH 溶液中, (实验中须使用的试剂有:饱和KOH 溶液, 乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯
漏斗, 真空干燥箱) 。
【答案】(1)2MnO4＋16H ＋10Cl =2Mn2＋5Cl 2↑＋8H 2O,HCl ；(2)缓慢滴加盐酸、装置C 加冰水浴；(3)在搅拌下, 将Fe(NO3) 3饱和溶液缓慢滴加到KClO 饱和溶液中；(4)用砂芯漏斗过滤, 将滤液置于冰水浴中, 向滤液中加入饱和KOH 溶液, 搅拌、静置, 再用砂芯漏斗过滤, 晶体用适量乙醇洗涤2－3次后, 在真空干燥箱中干燥。
4. Ⅰ.(2015浙江) 请回答: (1)H2O 2的电子式___________。
(2)镁燃烧不能用CO 2灭火, 用化学方程式表示其理由_____________________________________。 (3)在AgCl 沉淀中加入KBr 溶液, 白色沉淀转化为淡黄色沉淀, 写出反应的离子方程式_________________ ____________________________________。 (4)完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )MnO4＋( )C2O 4+______＝( )Mn＋( )CO2↑＋________
Ⅱ.(12分) 化合物甲和NaAlH 4都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H 2反应生成甲。甲与水反应可产生H 2, 甲与AlCl 3反应可得到NaAlH 4。将4.80g 甲加热至完全分解, 得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况) 的H 2。 请推测并回答:
(1)甲的化学式__________。
(2)甲与AlCl 3反应得到NaAlH 4的化学方程式____________________________________________________。 (3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式__________________________________________________。 (4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe 2O 3), 脱锈过程发生反应的化学方程式 。
(5)某同学认为:用惰性气体赶尽反应体系中的空气, 将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥, 再与金属钠反应, 得到固体物质即为纯净的甲；取该固体物质与水反应, 若能产生H 2, 即可证明得到的甲一定是纯净的。 判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由__________________________________________。
－
2－
2+
－
＋
－
题型四 氧化还原反应
【答案】Ⅰ.(1)
－
(2)2Mg＋CO
2
－
－
点燃
2－
2MgO ＋C
+
2+
(3) AgCl + Br== AgBr + Cl(4) 2MnO4+ 5C2O 4Ⅱ.(1)NaH (2) 4NaH+AlCl3==NaAlH4+3NaCl
+ 16H == 2Mn + 10CO2↑+ 8H2O
(3)NaAlH4+2H2O==NaAlO2+4H2↑ (4) 3NaH+Fe2O 3==2Fe+3NaOH (5)制备过程不合理, 因为盐酸易挥发,H 2中混有HCl, 导致产物中有NaCl 验纯方法不合理, 如果有Na 残留,Na 与水反应也产生H 2；没有考虑混入的NaCl
模拟训练
1. 用H 2O 2溶液处理含NaCN 的废水的反应原理为NaCN+H2O 2+H2O=NaHCO3+NH3, 已知:HCN酸性比H 2CO 3弱。下列有关说法正确的是( ) A. 该反应中氮元素被氧化 B. 该反应中H 2O 2作还原剂
C. 实验室配制NaCN 溶液时, 需加入适量的NaOH 溶液
D.0.lmol/LNaCN溶液中含HCN 和CN 总数目为0.1×6.02×10 【答案】C
2. 下列实验中, 对应的现象以及结论都正确的是( ) -23
3. 已知NH 4CuSO 3与足量的3 mol/L硫酸混合微热, 产生下列现象:①有红色金属生成；②产生刺激性气味的气体；③溶液呈现蓝色。据此判断下列说法正确的是( ) A. 反应中硫酸作氧化剂 B.NH 4CuSO 3中硫元素被氧化 C. 刺激性气味的气体是氨气
D.1 mol NH4CuSO 3完全反应转移0.5 mol电子 【答案】D
4. 根据如图的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)( )
A. 反应①②③④⑤均属于氧化反应和离子反应 B. 反应⑤说明该条件下铝的还原性强于锰
C. 相同条件下生成等量的O 2, 反应③和④转移的电子数之比为1:1 D. 反应①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:4 【答案】B
5. 向CuSO 4溶液中逐滴加入KI 溶液至过量, 观察到有沉淀(CuI)生成, 且溶液变为棕色, 再向反应后的混合物中不断通入SO 2气体, 溶液逐渐变成无色。下列有关分析中正确的是( ) A. 上述实验条件下, 物质的氧化性:Cu>SO2>I2 B. 在SO 2与I 2反应中得到的还原产物为H 2SO 4 C. 通入SO 2后溶液逐渐变成无色, 体现了SO 2的漂白性 D. 滴加KI 溶液时. 每转移2mole 会生成2molCuI 沉淀 【答案】D
6. 已知下列反应:反应Ⅰ:Co2O 3+6HCl(浓)=2CoCl2+Cl2↑+3H2O 反应Ⅱ:5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3, 下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅰ中HCl 是氧化剂 C. 氧化性:Co2O 3 > Cl2 >HIO3 【答案】C
7. 研究发现, 硝酸越稀, 还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取适量的铁铝合金与足量很稀的硝酸充分反应, 没有气体放出。在反应结束后的溶液中, 逐滴加入4 mol/LNaOH 溶液, 所加NaOH 溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
-2+
B. 反应Ⅱ中Cl 2发生氧化反应 D. 还原性:CoCl2 > HCl > I2
A.O 处溶液中的阳离子为:H、Fe 、Fe 、Al C. 合金中,n(Al)=0.008mol 【答案】
A
+
2+
3+
3+
B.DE 段反应的离子方程式为:NH4+OH=NH3·H 2O
+-
D. 欲测定F 点沉淀的质量, 实验步骤是:过滤、洗涤、干燥、称量
题型四 氧化还原反应
8. 下列离子方程式正确的是( )
A. 氯化亚铁溶液中通入氯气:Fe+Cl2=Fe+2Cl
B. 将过量二氧化硫气体通人冷氨水中:SO2+NH3·H 2O=HSO3+NH4 C. 向氢氧化亚铁中加入足量稀硝酸:Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O D. 硅酸钠溶液与醋酸溶液混合:SiO3+2H=H2SiO 3↓ 【答案】B
9. 分别进行如下表所示实验, 现象和结论均正确的是( )
【答案】
10. 研究发现:一节电池烂在地里, 能够使一平方米的土地失去利用价值。废旧电池的危害上要集中在其中所含的少量重金属上。将废旧锌锰电池回收处理, 既能减少它对环境的污染, 又能实现废电池的资源化利用。 (1)回收填料中的二氧化锰和氯化铵。已知:废旧干电池填料的主要成分为二氧化锰、炭粉、氯化铵和氯化锌等, 其中氯化铵、氯化锌可溶于水。回收物质的流程如图所示。
2-+
+
2+
-+
2+
3+
-
①操作中先将电池填料研碎的目的是:________________________________________。
②操作l 和操作2的名称都是___________,该操作中玻璃棒的作用是_______________________________。 ③灼烧滤渣l 的目的是______________________________________________。
(2)回收二氯化锰:将废旧锌锰电池处理, 得到含锰混合物, 向该混合物加入浓盐酸并加热。
①写出MnOOH 与浓盐酸反应的化学方程式:_____________________________________________________。 ②锰回收新方法:向废旧锌锰电池内的混合物[主要成分MnOOH 、Zn(OH)2]中加入一定量的稀硫酸和稀草酸(H2C 2O 4), 并不断搅拌至无CO 2产生为止, 写出MnOOH 参与反应的化学方程式__________________________。与使用浓盐酸回收锰相比, 新方法的优点是__________________________________________(答l 点即可) 。
(3)用废电池的锌皮可用于回收制作ZnSO 4·7H 2O 。过程中, 需除去锌皮中的少量杂质铁, 其方法是:常温下, 加入稀H 2SO 4和H 2O 2, 铁溶解变为Fe , 加碱调节pH 为4, 使溶液中的Fe 转化为Fe(OH)3沉淀, 此时溶液中c(Fe)=_________。继续加碱调节pH 为____时, 锌开始沉淀(假定Zn 浓度为0.1mol/L)。部分难溶的电解质溶度积常数(Ksp ) 如下表:
3+
2+
3+
3+
【答案】 增大接触面积, 加快反应速率 过滤 引流 除去炭粉 2MnOOH+6HCl=2MnCl2+Cl2↑+4H2O ②2MnOOH+H2C 2O 4+2H2SO 4=2MnSO4+2CO2↑+4H2O 艺流程简单:生成CO 2和H 2O 不影响MnSO 4纯度；反应过程无有毒有害物质生成, 不造成二次污染；废物资源化等(答1点即可) 2.6×10 6
11. 铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种, 常见价态有+3、+4,铈的合金耐高温, 可以用来制造喷气推进器零件。
-9
(1)雾霾中含有大量的污染物NO, 可以被Ce 溶液吸收, 生成NO 2、NO 3(二者物质的量之比为1∶1), 该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(2)可采用电解法将上述吸收液中的NO 2转化为无毒物质, 同时再生Ce , 其原理如右图所示。 ①Ce 从电解槽的__________(填字母序号) 口流出。
②写出阴极的电极反应式____________________________________________。每消耗1mol NO 2, 阴极区H 物质的量减少______mol。
(3)铈元素在自然中主要以氟碳矿形式存在, 主要化学成分为CeFCO 3, 工业上利用氟碳铈矿提取CeCl 3的一种工艺流程如下:
①焙烧过程中发生的主要反应方程式为______________________________________________________。 ②酸浸过程中有同学认为用稀硫酸和H 2O 2替换盐酸更好, 他的理由是_______________________________。 ③Ce(BF4) 3、KBF 4的K sp 分别为a 、b, 则Ce(BF4) 3(s) + 3KCl(aq)_______________。
④加热CeCl 3·6H 2O 和NH 4Cl 的固体混合物可得到无水CeCl 3, 其中NH 4Cl 的作用是______________________。 【答案】2:1 a 2NO2 +8H+6e=N2↑+4H2O 1 4CeFCO3+ O2
-
+
—
－
+
4+
－
4+
4+
－
－
3KBF 4(s) + CeCl3 (aq)平衡常数为
3 CeO2+ CeF4+4CO2
不释放氯气, 减少对环境的污染 NH4Cl 固体分解出HCl 气体, 抑制CeCl 3水解
题型四 氧化还原反应
12.K 3[Fe(C2O 4) 3](三草酸合铁酸钾) 可用于摄影和蓝色印刷。工业上以H 2C 2O 4(草酸) 、FeC 2O 4(草酸亚铁) 、K 2C 2O 4(草酸钾) 、双氧水等为原料制备K 3[Fe(C2O 4) 3]的反应原理如下: 氧化:6FeC2O 4+3H2O 2+6K2C 2O 4═4K 3[Fe(C2O 4) 3]+2Fe(OH)3 转化:2Fe(OH)3+3K2C 2O 4+3H2C 2O 4═2K 3[Fe(C2O 4) 3]+6H2O
(1)制备1mol 三草酸合铁酸钾至少需要H 2O 2的物质的量为________。
(2)制备过程中需防止草酸被H 2O 2氧化, 写出草酸被H 2O 2氧化的化学方程式:__________________________。 (3)[K3[Fe(C2O 4) 3·xH 2O](三草酸合铁酸钾晶体) 是一种光敏材料, 为测定该晶体中草酸根的含量和结晶水的含量, 某实验小组进行了如下实验:
①称量9.820g 三草酸合铁酸钾晶体, 配制成250mL 溶液.
②取所配溶液25.00mL 于锥形瓶中, 滴加KMnO 4溶液至C 2O 4全部转化成CO 2时, 恰好消耗24.00mL 0.1000mol/L KMnO4溶液。计算该晶体的化学式, 并写出计算过程______________。
【答案】0.5mol H2C 2O 4+H2O 2=2CO2↑+2H2O 消耗KMnO 4的物质的量为0.1000mol/L×0.024L=0.0024mol, 依据化学方程式:5C2O 4+2MnO4+16H=2Mn+8H2O+10CO2↑, 可知:n(C2O 4)=(0.024mol/2) ×5=0.006mol. 250mL 原溶液中C 2O 4的物质的量为0.006mol ×10=0.06mol,则n[K3Fe(C2O 4) 3]=0.06mol×1/3=0.02mol. 9.820g 三草酸合成铁酸钾晶体中结晶水的质量为9.820g-437g/mol×0.02mol=1.08g, 则n(H2O)=1.08g/(18g/mol)=0.06mol.综上所述, 该晶体的化学式为K 3Fe(C2O 4) 3·3H 2O 。
13. 新型锂电池正极材料锰酸锂(LiMn2O 4) 有望取代广泛使用的LiCoO 2。工业上用某软锰矿(主要成分为MnO 2, 同时含有少量铁、铝及硅等的氧化物) 为原料制备锰酸锂的流程如下:
2-2--+
2+
2-2-
有关物质的溶度积常数
(1)已知, 锂电池放电正极的电极反应为:LiMn2O 4+e+Li= Li2Mn 2O 4, 则锂电池正极材料锰酸锂中, 锰元素的化合价为________。
(2)流程中,FeSO 4的作用是_______,MnO的作用是_________,当滤液中的pH 为6时, 滤液中所含铝离子的浓度为___________。
-+
(3)采用下图装置电解, 离子交换膜将电解池分隔为阳极室和阴极室, 两室的溶液分别为硫酸钠溶液和制得的硫酸锰溶液, 则阴极室中的溶液为________；电解产生的MnO 2沉积在电极上, 该电极反应式为_________ ________________________________________________。
(4)若将上述装置中的硫酸钠溶液换为软锰矿的矿浆, 并加入适量的硫酸铁及硫酸, 可一次性完成软锰矿的浸出反应与电解沉积MnO 2反应, 电解时,Fe 先放电生成Fe , 产生的Fe 再与矿浆中的 MnO2反应, 周而复始, 直至矿浆中的MnO 2完全浸出。则Fe 与矿浆中MnO 2反应的离子方程式为____________________________。 (5)写出高温煅烧生成锰酸锂的化学方程式_____________________________________________________。 【答案】 +3 +4 还原剂, 还原MnO 2 调节滤液的pH, 除去Fe 和Al ；4.5×10 mol •L 硫酸钠溶液 高温
Mn -2e +2H2O= MnO2+4H 2Fe+MnO2+4H=2Fe+Mn+2H2O 8MnO2+2Li2CO 3=====4LiMn 2O 4+2CO2↑+O2↑
2+
-+
2+
+
3+
2+
3+
3+
-9
-1
2+
3+
2+
2+
14. 水合碱式碳酸镁[4MgC03·Mg(OH)2·4H 2O 〕, 又称轻质碳酸镁。常利用菱镁矿(质量含量为碳酸镁90% ,碳酸钙10%〕碳化法制取:
(1)根据下列表格数据, 选择消化反应的最佳温度_____；理由是__________。
(2)碳化反应可生成Mg(HCO3) 2, 生成Mg(HCO3) 2的化学方程式为_____________________________________。 (3)流程图中____________和___________可以为碳化反应提供二氧化碳源。 (4)有工艺设计利用卤水碳化法制取轻质碳酸镁:
①卤水中含有Fe 和Mn , 当其浓度小于1×10-5时, 可以认为完全除去。常温时当调节溶液pH 为9.5时, 此时Mn 小于___________mol/L,不会沉淀出来。
2+
2+
2+
②如果把Fe 转化为Fe , 从环境角度选择最合适的氧化剂为____________。 A.Ca(C10)2
B.Cl 2
C.H 202
D.HNO 3
2+
3+
③下列方案中, 较好的为_______,理由是_______________________________________________。
题型四 氧化还原反应
【答案】 70℃ 温度进一步升高同等幅度, 转化率几乎不变, 但能耗增加 Mg(OH)2+2CO2 === Mg(HCO3) 2 煅烧反应 热解反应 0.01 C 方案2 加入碳酸钠的产品中易混入更多杂质, 不易提纯
15. 近年来, 硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的发展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法, 其工艺流程如图所示:
反应温度、固液比、反应时间、氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响, 下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图～如图所示) 。
回答下列问题:
(1)火法炼铜的主要反应:①2CuFeS 2＋4O 2②2Cu 2S ＋3O 2
Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO(炉渣) ；
6Cu ＋SO 2↑；则在反应①、②、③中被氧化的元素
2Cu 2O ＋2SO 2；③2Cu 2O ＋Cu 2S
为_______(填元素符号) ；若生成的SO 2在标准状况下体积为4.48L, 则发生转移的电子数目为________NA ；由amolCuFeS 2生成a molCu, 共消耗________ mol O 2。
(2)写出反应1的化学方程式:________________________________________。经查, 硫黄、FeSO 4·7H 2O 均可入药, 用途广泛, 湿法炼铜与火法炼铜相比, 优点是___________________________________________。 (3)从溶液中得到FeSO 4·7H 2O 晶体的操作是_____________________________________。 (4)根据实验以及工业生产的实验要求, 从下表中得出的最佳工艺条件为________(填字母代号) 。
催化剂
【答案】 S 1.2 2.5a 2CuS+O2+2H2SO 4======CuSO 4+2H2O+2S 污染小, 同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄, 资源得到充分利用 蒸发浓缩、冷却结晶(过滤不写不扣分) A
16. 过氧化钙可以用于改善地表水质、处理含重金属粒子废水和治理赤潮, 也可用于应急供氧等。实验室可用工业碳酸钙(含MgCO 3、FeCO 3等杂质) 制取纯净的碳酸钙, 然后再用纯的碳酸钙制取过氧化钙, 其主要流程如下:
已知:CaO2·8H 2O 呈白色微溶于水。
(1)写出反应①中氧化还原反应的离子方程式:____________________________________________。
(2)向反应①后的溶液中加浓氨水的目的是:__________________________________________。
(3)反应②常用冰水控制温度在0℃左右, 其可能原因是(写出两种):
①________________________________________；②______________________________________。
(4)测定产品中CaO 2的含量的实验步骤是
第一步:准确称取a g产品于有塞锥形瓶中, 加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体, 再滴入少量2 mol/L的H 2SO 4溶液, 充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴滴入浓度为c mol·L 的Na 2S 2O 3标准溶液至反应终点, 消耗Na 2S 2O 3溶液V mL。
已知:I2＋2S 2O ===2I＋S 4O 。
①滴定终点的现象为____________________________________,产品中CaO 2的质量分数为____________ ②某同学第一步和第二步的操作都很规范, 第三步滴速太慢, 这样测得的CaO 2的质量分数可能________ (填“不受影响”“偏低”或“偏高”), 原因是___________________________________________.
【答案】 3FeCO3＋10H ＋NO ===3Fe＋NO ↑＋3CO 2↑＋5H 2O Mg和Fe 沉淀完全 防止H 2O 2分解, 提高其利用率 降低CaO 2·8H 2O 溶解度, 提高产率 溶液由蓝色变为无色, 且半分钟不恢复原色 0.036CV／a 偏高 在酸性条件下空气中的O 2也可以把KI 氧化为I 2, 使消耗的Na 2S 2O 3增多, 从而使测得的CaO 2的质量分数偏高
＋3＋2＋3＋－－1
11
题型四 氧化还原反应
17. 三盐(3PbO·PbSO 4·H 2O) 可用作聚氯乙烯的热稳定剂,200℃以上开始失去结晶水, 不溶于水及有机溶剂。以200.0t 铅泥(主要成分为PbO 、Pb 及PbSO 4等) 为原料制备三盐的工艺流程如图所示。
已知:PbSO4和PbCO 3的溶解度和溶度积K sp 如下表。
(1)步骤①转化的目的是_________________________,滤液1中的溶质为Na 2CO 3和_______(填化学式) 。
(2)步骤③酸溶时, 为提高酸溶速率, 可采取的措施是___________________________(任写一条) 。其中铅与硝酸反应生成Pb(NO3) 2和NO 的离子方程式为__________________________________________。
(3)滤液2中可循环利用的溶质的化学式为_______。若步骤④沉铅后的滤液中c(Pb)=1.82×10mol/L,则此时c(SO4)=______mol/L。
(4)步骤⑦洗涤操作时, 检验沉淀是否洗涤完全的方法是________________________________________。
(5)步骤⑥合成三盐的化学方程式为__________________________________________,若得到纯净干燥的三盐99.Ot, 假设铅泥中的铅元素有80％转化为三盐, 则铅泥中铅元素的质量分数为________。
【答案】 将PbSO 4转化为PbCO 3, 提高铅的利用率 Na2SO 4 适当升温(或适当增大硝酸浓度或减小沉淀粒径等其他合理答案) 3Pb+8H+2NO3=3Pb+2NO↑+4H2O HNO3 1.00×10 取少量最后一次的洗涤液于试管中, 向其中滴加盐酸酸化的BaCl 2溶液, 若不产生白色沉淀, 则表明已洗涤完全(或其他合理答案) 4PbSO 4+6NaOH
12
+-2+-32-2+-53Na 2SO 4+3PbO·H 2O+2H2O 51.75%
18.NO x 会引起光化学烟雾等环境问题, 在催化剂存在条件下, 以NH 3或尿素将尾气中NO x 还原为N 2的技术, 即NH 3或尿素-SCR 技术, 是去除NO x 最为有效且应用最广的技术之一, 其中最重要的催化剂体系是钒基催化剂。
(1)NH3去除尾气中的NO x , 当v(NO):v(NO2)=l:1时称为“快速SCR 反应”, 该反应化学方程式为__________ _______________________________________________________。
(2)不同钒含量的催化剂(V2O 5/TiO2) 添加WO 3对NO 去除率的影响如下图, 从图中可以得出其它条件相同时添加WO 3, 对NO 去除率的影响是__________(填“增大”、“减小”或“无影响”) 。根据图中所示, 随着温度升高NO 去除率的变化趋势为____________,该变化趋势的一种可能原因是____________________________ __________________________________。
(3)在制备钒基催化剂时, 添加的各种成型助剂中碱金属或碱土金属(如Na 、K 、Ca) 能够使催化剂中毒(催化性能下降), K、Ca 的毒化作用与Na 相似。下列适合做成型助剂有__________。
A.Li B.Mg C. 酸性铝溶胶 D. 酸性硅溶胶
请设计实验研究添加金属K 对催化剂活性的影响(只需写出实验思路, 不需要具体实验操作)___________ ____________________________________________________________________。
(4)在NO x 催化去除过程中,NH 3储罐存在危险性, 更多应用为尿素-SCR 技术。在该技术过程中, 发生如下两个反应:
① CO(NH2) 2=NH 3+HNCO
② HNCO(g)+H20(g)====NH3(g)+CO2(g)
在此过程中一分子尿素可以生成两分子NH 3, 因此尿素被视为是NH 3的有效储存源。反应②的平衡常数表达式为____________。目前商用的尿素溶液浓度为32.5%(密度为1.05g/mL),常称为“Ad Blue ”。1L 该商用尿素溶液发生“快速SCR 反应”, 理论上最多可消除NO 和NO 2在标准状况下的体积为______L。
【答案】(1) 2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O (2)增大 减小 ①低温阶段, 温度升高反应速率加快导致NO 去除率增大；高温阶段, 温度升高平衡逆向移动导致NO 去除率下降；(3) C、D 分别向催化剂中添加1%K、2%K,并控制与(3)题中相同实验条件下, 然后测定不同温度下的NO 去除率, 绘制成图表。
(4) [c(NH3) ・c(CO2)]/[c(HNCO)・c(H2O)] 254.8
13
题型四 氧化还原反应
19. 碳及其化合物在人们的日常生活、工农业生产及科学研究中有着重要的作用。回答下列有关问题:
(1)煤炭是人们利用最为广泛的燃料, 但因煤炭含硫而导致大气污染。对燃煤烟气中的SO 2可采用碳酸钙浆液法吸收, 即把燃煤烟气和空气同时鼓入到含CaCO 3的浆液中, 使SO 2被吸收。①该反应生成石膏(CaSO4 •2H 2O), 化学方程式为__________________________________________________。
②标准状况下, 某种烟气中SO 2含量为2.1×10g •L , 则反应中转移3 mol电子时, 处理标准状况下烟气的体积为___________L(保留两位有效数字) 。
(2)工业炼铁的基本原理是:在高温下, 焦炭燃烧生成的CO 将铁矿石中铁的氧化物还原得到铁。已知: ①Fe 2O 3(s)+3C(s,石墨)==2Fe(s)+3CO(g) △H= +489.0 kJ• mol；
②C(s,石墨)+CO2(g) ==2CO(g) △H= +172.5 kJ• mol。
则CO 还原Fe 2O 3(s)的热化学方程式为__________________________________________________________。
(3)碳酸二甲酯(DMC)是一种无毒、环保性能优异、用途广泛的化工原料。一定温度时, 在容积为1.0 L的恒容密闭容器中充入2.5molCH 3OH(g)、适量CO 2和5×10催化剂, 容器中发生反应:2CH3OH(g) +CO2(g)
CH 3OCOOCH 3(g) +H2O(g) △H= -15.5kJ• mol。甲醇转化数(TON)与反应时间的关系如图1所示: -1-3-1-1-3-1
已知:TON=
①该温度时, 甲醇的最高转化率为___________。
② 0~7 h内DMC 的平均反应速率是_______mol·L ·h (保留两位有效数字) 。
③图2是甲醇转化数随某种物理量的变化曲线, 该物理量可能是_______；为使该反应向正反应方向移动, 可采取的措施有______________________。(答出一条即可) 。
(4)CO2溶解于水形成碳酸。碳酸与次氯酸的电离常数如下表所示:
-1-120.03mol L NaClO溶液的pH=________________。
【答案】 (1)2CaCO3+2SO2+O2+4H2O==2(CaSO4•2H 2O)+2CO2 4.6×10
(2)Fe2O 3(s)+3CO(g)==2Fe(s)+3CO2(g) △H=-28.5 kJ• mol (3)7% 0.011 温度 降温、增大CH 3OH 或CO 2浓度、抽走DMC 或水蒸气等 (4)CO2+ClO+H2O==HClO + HCO3 10
14
---14-1
20. 硫酸镁晶体(MgSO 4·7H 2O) 是一种重要的化工原料, 可用作制革、炸药、造纸、瓷器等。以菱镁矿(主要成分是碳酸镁, 含少量FeCO 3和不溶性杂质) 为原料制取硫酸镁晶体的流程如下:
已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 见下表:
(1)22示) 。“沉淀”步骤中, 用氨水调节pH 的范围是_____________。
(2)“过滤”所得滤液中含有的阳离子为Mg 、________。
(3)“结晶”步骤中需蒸发浓缩滤液, 使用的实验仪器有铁架台(含铁圈) 、酒精灯、玻璃棒、____________。
(4)测定硫酸镁晶体样品中MgSO 4·7H 2O 的含量常采用下列实验方法:
Ⅰ. 称取待测硫酸镁晶体样品1.500g 加入过量的EDTA, 配成100 mL pH在9～10之间的溶液A 。
Ⅱ. 移取25.00 mL 溶液A 于锥形瓶中, 用0.1000 mol ·L Zn 标准溶液与过量的EDTA 反应, 消耗Zn 标准溶液20.00 mL。
Ⅲ. 另移取25.00 mL溶液A 于另一只锥形瓶中, 调节pH 为5～6, 用0.100 0 mol·L Zn标准溶液与之充分反应, 消耗Zn 标准溶液35.00 mL。
已知:①pH 为9～10时,Mg 、Zn 均能与EDTA(H2Y ) 反应:Mg＋H 2Y ===MgH2Y Zn ＋H 2Y ===ZnH2Y ②pH 为5～6时,Zn 除与EDTA 反应, 还能与MgH 2Y 反应:Zn＋MgH 2Y===ZnH2Y ＋Mg
③样品中杂质不参与反应。
计算硫酸镁晶体样品中MgSO 4·7H 2O 的质量分数_____________。(写出计算过程) 。
【答案】 2Fe＋H 2O 2＋2H ===2Fe＋2H 2O 3.2≤pH
+ 2＋2＋2＋2＋2＋2＋2－2＋2－2＋2－2＋－12＋－12＋2＋2＋
mol ＝0.0015mol w (MgSO4·7H 2O) ＝
＝98.4%
15
题型四 氧化还原反应
21. 亚氯酸钠是一种高效氧化性漂白剂。主要用于棉纺、亚麻、纸浆漂白、食品消毒、水处理、杀菌灭藻和鱼药制造。某化学兴趣小组对亚氯酸进行了研究, 请回答下列问题。
已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO 2·3H 2O, 高于38℃时析出的晶体是NaClO 2, 高于60℃时NaClO 2分解成NaClO 3和NaC1。
(1)下列物质中与亚氯酸钠漂白原理相同的是_______。
A.H2O 2 B.NaClO C.SO 2 D.Al(OH)3胶体
(2)现利用下图所示装置(夹持装置省略) 进行制取NaClO 2晶体实验。
a. 装置②中两种实验仪器的名称分别是_____________、______________。
b. 装置②中产生ClO 2的化学方程式为_____________________________________________。
装置④中制备NaClO 2的离子方程式为____________________________________________。
c. 装置③的作用是____________________________________。
d. 未反应完的ClO 2在装置⑤中可被NaOH 溶液吸收, 生成的氧化产物与还原产物均为含氧酸盐, 且二者的物质的量之比为1:1,请写出该反应的离子方程式__________________________________________。 e. 从装置④反应后的溶液获得NaClO 2晶体的操作步骤如下:
①减压,55℃蒸发结晶；②趁热过滤；③_________________；④低于60℃干燥, 得到成品。
(3)用如下实验方案测定亚氯酸钠样品的纯度。
亚氯酸钠样品纯度测定实验用到的化学反应方程式为ClO 2+4I+4H=2H2O+2I2+Cl、I 2+2S2O 3=2I+S4O 6 a. 该测定实验用到的指示剂为_________________。
b. 为测定亚氯酸钠样品纯度, 需要用到下列实验数据中的___________(填写选项字母)
A. 亚氯酸钠样品的质量(a g)
B. 过量的碘化钾晶体的质量(b g)
C. 稀硫酸的浓度(cmol/L)和体积(D mL)
D. 指示剂的加入量(d mol)
E. 标准液的浓度(e mol/L)和消耗体积(VmL)
用上述选定的数据表示出样品中NaC1O 2 质量分数____________。
【答案】(1)AB (2)三颈烧瓶或三颈蒸馏烧瓶或三颈瓶 分液漏斗
2NaClO 3+Na2SO 3+H2SO 4=2ClO2↑+2Na2SO 4+H2O 2OH+2C1O2+H2O 2=2ClO2+2H2O+O2 防止倒吸或安全瓶2C1O 2+2OH=ClO3+C1O2+H2O 用38~60℃的温水洗涤 淀粉溶液 AE
16
-------+-2--2-%
22. 某学习小组在通过反应Na 2S 2O 3+H2SO 4=Na2SO 4+S↓+SO2↑+H2O 研究反应速率的影响因素后, 对Na 2S 2O 3产生了兴趣, 查资料知Na 2S 2O 3的名称为硫代硫酸钠, 可视为一个S 原子取代了Na 2SO 4中的一个O 原子。该实验小组运用类比学习的思想预测了Na 2S 2O 3的某些性质, 并通过实验探究了自己的预测。
【提出假设】
(1)部分学生认为Na 2S 2O 3与Na 2SO 4结构相似, 化学性质也相似, 因此室温时Na 2S 2O 3溶液的pH____7(填“＞”、“=”或“＜”) 。
(2)部分学生从S 元素化合价推测Na 2S 2O 3与Na 2SO 4性质相似, 均具有较强的__________。
【实验探究】取适量Na 2S 2O 3晶体, 溶于水中制成Na 2S 2O 3溶液, 进行如下探究(填写表中空格) 。
(6)探究①____________________________________________________________。
(7)探究②____________________________________________________________。
【问题讨论】
(8)甲同学向“探究②”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液, 观察到有白色沉淀产生, 并据此认为氯水可将Na 2S 2O 3氧化。你认为该方案是否正确并说明理由_________________________________________。
(9)请你重新设计一个实验方案, 证明Na 2S 2O 3被氯水氧化。你的方案是_______________________________ _______________________________________________。
【答案】 (1) = (2)还原性 (3)用玻璃棒蘸取Na 2S 2O 3溶液点在pH 试纸中部, 将试纸颜色与标准比色卡对照 (4)S2O 3+H2O 2－HS 2O 3+OH (5)S2O 3+4Cl2+5H2O=2SO4+8Cl+10H (6)Na2S 2O 3溶液呈碱性
－－－2－2－－+(7)Na2S 2O 3具有还原性 (8)不正确, 因氯水中含有Cl 。也会生成AgCl 沉淀 (9)取少量反应后的溶液, 向
其中滴入氯化钡溶液, 若观察到有白色沉淀产生, 则说明Na 2S 2O 3能被氯水氧化
17
题型四 氧化还原反应
23. 连二亚硫酸钠(Na2S 2O 4) 俗称保险粉, 是一种强还原剂, 工业上可通过吸收大气污染物(含有SO 2、NO 等制取), 同时还可得到NH 4NO 3产品, 工艺流程图如下(Ce为铈元素):
请回答下列问题:
(1)装置I 中可生成NaHSO 3。常温下NaHSO 3溶液呈酸性的原因是________________________________。
(2)装置II 中酸性条件下,NO 被Ce 氧化为NO 3时, 氧化产物与还原产物的物质的量之比为______。
(3)装置III 中阴极上的电极反应式为________________________________________。若装置IV 中NO 2 的浓度为11.5g ·L 要使1dm 该溶液中的NO 2 完全转化为NH 4NO 3, 至少向装置IV 中通入标准状况下的O 2__________L。
(4)Na2S 2O 4在空气中容易被氧化, 其反应方程式可能为:
①2Na 2S 2O 4+O2+2H2O=4NaHSO3；
②Na 2S 2O 4+O2+H2O=NaHSO3+ NaHSO4。
请设计实验证明氧化时一定有反应②发生______________________________________________________。
(5)SO2—空气质子交换膜燃料电池原理示意图如下图: -13--4+-
质子的流动方向为__________(“从A 到B ”或“从B 到A ”), 负极的电极反应式为_________________________ ______________________________________。
【答案】(1)HSO3在溶液中存在电离平衡和水解平衡:HSO3
+---SO 3+H,H 2O 2-+H 2SO 3+OH, 由于HSO 3的电--+2---离程度大于水解程度, 故溶液中的C (H) >c(OH), 溶液呈酸性 (2)1:3 (3)2HSO3 +2e +2H =S2O 4+2H2O
2.8 (4)取少量固体溶于水中, 加人BaCl 2溶液, 有白色沉淀产生, 则证明是②
(5)从A 到B SO2-2e +2H2O = SO4+4H
18
- -+
24. 工业上利用锌焙砂(主要含ZnO 、ZnFe 2O 4, 还含有少量FeO 、CuO 等杂质) 制取金属锌的工艺流程如下:回答下列问题:
(1)ZnFe2O 4是一种性能优良的软磁材料, 也是一种催化剂, 能催化烯类有机物氧化脱氢等反应。
①ZnFe 2O 4中Fe 的化合价是__________,从物质分类角度说,ZnFe 2O 4属于_________ (填“酸”“、碱”或“盐”) 。 ②工业上利用反应ZnFe 2(C2O 4) 3·6H 2O ZnFe 2O 4+2CO2↑+4CO↑+6H2O 制备ZnFe 2O 4。该反应中氧化产物是_________________(填化学式), 每生成1mol ZnFe2O 4, 转移电子的物质的量是__________。
(2)酸浸时要将锌焙砂粉碎, 其目的是提高酸浸效率。为达到这一目的, 还可采用的措施是_______________ _____________(任答一条) ；已知ZnFe 2O 4能溶于酸, 则酸浸后溶液中存在的金属离子有________________。
(3)净化I 中H 2O 2参与反应的离子方程式为___________________________________________；试剂X 的作用是___________________________________。
(4)钢铁镀锌是钢铁防护的一种有效方法。按图甲装置进行模拟铁上镀锌的实验, 实验结果如图乙所示。乙中横坐标x 表示电路中通过电子的物质的量, 纵坐标y 表示反应物或生成物的物质的量。
①C 电极的电极反应式为_____________________________________________________。
②E 可以表示的量是__________________________(任写一种) 。
【答案】(1)+3 盐 ZnFe2O 4、CO 2 4mol (2)增大硫酸的浓度(或升高温度、空气搅拌等其他合理答案) Zn 、Fe 、Fe 、Cu
--2+3+2+2+ (3)H2O 2+2Fe+2H＝2Fe +2H2O 调节溶液的pH, 促进Fe 水解 2++3+3+(4)4OH—4e ＝O 2↑+2H2O 消耗水的物质的量、生成硫酸的物质的量、生成Zn 的物质的量等任写一种
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题型四 氧化还原反应
25. 震惊全国的天津港“8.12”爆炸事故中, 因爆炸冲击导致氰化钠泄漏而造成环境污染, 可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理。
资料:氰化钠化学式NaCN(N元素-3价), 白色结晶颗粒, 剧毒, 易溶于水
(1)NaCN用双氧水处理后, 产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体, 写出该反应的化学方程式________________________________________________________。
(2)某化学兴趣小组实验室制备硫代硫酸钠(Na2S 2O 3), 并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放。
【实验一】实验室通过下图装置制备Na 2S 2O 3。
①a 装置中盛浓硫酸的仪器名称是_______________；
b 装置的作用是__________________________。
②c 装置中的产物有Na 2S 2O 3和CO 2等,d 装置中的溶质有NaOH 、Na 2CO 3, 还可能有___________________。 ③实验结束后, 在e 处最好连接盛_________(选填“NaOH 溶液”、“水”、“CCl 4”中任一种) 的注射器, 再关闭K 2打开K 1, 目的是____________________________
【实验二】测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量。
已知:
① 废水中氰化钠的最高排放标准为0.50 mg/L。
② Ag+2CN= [ Ag (CN)2], Ag+I= AgI↓, AgI呈黄色, 且CN 优先与Ag 反应。
实验如下:
取25.00 mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中, 并滴加几滴KI 溶液作指示剂, 用1.000 ×10 mol/L的标准AgNO 3溶液滴定, 消耗A gNO 3溶液的体积为2.50 mL。
④滴定终点的判断方法是____________________________________________________________________ ⑤处理后的废水中氰化钠的含量为________mg/L,_______(选填“能”、“不能”) 排放。
【答案】(1)NaCN + H2O 2 + H2O ＝NH 3↑ + NaHCO3 (2)圆底烧瓶 安全瓶或防倒吸 Na2SO 3 Na 2SO 4 NaOH 溶液 防止拆除装置时污染空气 滴入最后一滴溶液, 出现黄色沉淀, 且半分钟内不消失 0.98 不能
20
-4+- -+- -+
26. 汽车尾气中CO 、NO x 以及燃煤废气中的SO 2都是大气污染物, 对它们的治理具有重要意义。 (1)氧化一还原法消除NOx 的转化如下:
①反应I 为NO +O3=NO2+O2, 生成标准状况下11.2 L O2时, 转移电子的物质的量是_______mol。 ②反应Ⅱ中, 当n( NO2):n[CO(NH2) 2]=3:2时, 氧化产物与还原产物的质量比为__________
(2)使用“催化转化器”可以减少尾气中的CO 和NOx, 转化过程中发生反应的化学方程式为CO+ NOx →N 2+CO2(未配平), 若x=1.5,则化学方程式中CO 2和N 2的化学计量数比为__________。
(3)吸收SO 2和NO, 获得Na 2S 2O 4和NH 4NO 3产品的流程图如下(Ce为铈元素) 。装置Ⅱ中, 酸性条件下,NO 被Ce 氧化的产物主要是NO 3、NO 2, 请写出生成等物质的量的NO 3和NO 2时的离子方程式_____________________
_________________________________________________.
－
－
－
－
4+
(4)装置Ⅲ的作用之一是用质子交换膜电解槽电解使得Ce 再生, 再生时生成的Ce 在电解槽的________(填“阳极”或“阴极”), 同时在另一极生成S 2O 4的电极反应式为____________________________________。 (5)已知进入装置Ⅳ的溶液中,NO 2的浓度为ag.L , 要使1m 该溶液中的NO 2完全转化为NH 4NO 3, 至少需向装置Ⅳ中通人标准状况下的氧气 L(用含a 代数式表示, 结果保留整数) 。
【答案】(1)1(1分),4:3(2分) ； (2)3:1(2分) ； (3)2NO+3H2O+4Ce=NO3+NO2+6H+4Ce(2分) ； (4)阳极(2分),2H +2HSO3+2e=S2O 4+2H2O(2分) ；
(5)NO2的浓度为ag/L,要使1m 该溶液中的NO 2完全转化为NH 4NO 3, 则失去电子数目是:
消耗标况下氧气的体积是V, 则得电子数目是:V÷22.4×2×(2-0).根据电子守恒解得V=243a.
-3
-+
--2-4+
--+
3+
－
－1
3
－
2一
4+
4+
. 设
题型四 氧化还原反应
27. 铁及其化合物在工业上有许多用途。回答下列有关问题:
(1) FeCl 3可用于金属蚀刻、污水处理等。工业生产中FeCl 3可由NaClO 3氧化酸性FeCl 2废液(含有的溶质为FeCl 2、FeCl 3、HCl) 制备。
①写出NaClO 3氧化酸性FeCl 2废液的离子方程式:_____________________________________________。 ②测得pH=2的FeCl 2废液中,c(Cl)=5.3×10mol · L,c(Fe)=1.0×10mol · L, 则c(Fe)=_____mol· L, 若在FeCl 3的某次生产中处理了1m 该FeCl 2废液, 则反应中转移的电子为______mol。
(2)铁系氧化物材料在五金器材的抛光、光学仪器和玉石的磨光材料、吸波材料、半导体材料等方面得以广泛应用。在空气中加热FeCO 3可制得铁系氧化物材料。已知: ①4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O 3(s) ΔH=-1648kJ·mol ； ②C(s)+O2(g)= CO2(g) ΔH=-393kJ·mol ；
③2Fe(s)+2C(s) +3O2(g) =2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ·mol ；
则在空气中加热FeCO 3生成铁系氧化物Fe 2O 3的热化学方程式为_________________________________。 (3)已知在某种含铁催化剂作用下发生下列反应；CO(g)+3H2(g)
CH 4(g)+ H2O (g) ΔH
-1
-1
-1
3--2
-1
3+
-3
-1
2+
-1
一定温度下和压强条件下, 把1molCO 和3molH 2加入到压强为P 0的恒压密闭容器中, 测得不同时间CO 的体积分数 (CO)如下表:
①当____________________________________不再发生变化时(写出一条即可), 则表明CO(g)+3H2(g)
CH 4(g)+ H2O (g)达到平衡。
②达到平衡时CO 的转化率为________；若用平衡分压代替平衡浓度, 则该温度下的平衡常数K=_______(已知:气体分压=气体总压×体积分数) 。
③若下图中表示该反应中CO 的平衡转化率与温度、压强的关系。图中温度T 1、T 2、T 3由高到低的顺序是________________________。
【答案】 (1)ClO3+6Fe+6H=Cl+6Fe+3H2O 2.0×10 20
-2+
+
-3+
-2
(2) 4FeCO 3(s)+O2(g)=2Fe2O 3(s)+4CO2(g) ΔH=-260kJ·mol (3)混合气体的密度或混合气体的平均相对分子质量或任一组分的体积分数等 33.3%或1/3 0.231/P0 T1>T2>T3 28. 砷为VA 族元素, 金属冶炼过程产生的含砷有毒废弃物需处理与检测。
I. 冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO 3) 形式存在, 可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水, 其工艺流程如下:
2
-1
已知:①As 2S 3与过量的S 存在以下反应:As2S 3(s)+3S(aq) ②亚砷酸盐的溶解性大于相应砷酸盐。
(1)亚砷酸中砷元素的化合价为________；砷酸的第一步电离方程式为______________________________。 (2)“一级沉砷”中FeSO 4的作用是_____________________________________________________________；“二级沉砷”中H 2O 2与含砷物质反应的化学方程式为______________________________________________。 (3)沉淀X 为___________(填化学式) 。
Ⅱ. 冶炼废渣中的砷元素主要以As 2S 3的形式存在, 可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10g) 。
步骤1:取10g 废渣样品, 粉碎后与锌粉混合, 加入H 2SO 4共热, 生成AsH 3气体。 步骤2:将AsH 3气体通入AgNO 3溶液中, 生成银镜和As 2O 3。 步骤3:取1g 废渣样品, 重复上述实验, 未见银镜生成。 (4)AsH3的电子式为_______________。
(5)步骤2的离子方程式为_______________________________________________。
(6)固体废弃物的排放标准中, 砷元素不得高于4.0×10g ·kg , 请通过计算说明该排放的废渣中砷元素的含量_______(填“符合”、“不符合”) 排放标准, 原因是________________________________________。 【答案】 (1)+3 H3AsO 4
H +H2AsO 4 (2)沉淀过量的S , 使As 2O 3(a)+3S(aq)
-6
+
-2-2--5
-1
-6
2-2-
2AsS 3(aq)；
3-
2AsS 3(aq) 平衡左
2-
移, 提高沉砷效果。 H3AsO 3+H2O 2=H3AsO 4+H2O (3)CaSO4 (4)
+
+
(5)12Ag+2AsH3+3H2O=12Ag+As2O 3+12H (6)不符合 因为该废渣砷含量最少为(3.0×10g ÷10g) ×1000g/kg=3.0×10g/kg,大于排放标准4.0×10g/kg
-4
-5
题型四 氧化还原反应
29. 三氯氧磷(化学式:POCl3) 常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。氯化水解法生产三氯氧磷的流程如下:
(1)氯化水解法生产三氯氧磷的化学方程式为__________________________________________。 (2)氯化水解法生产三氯氧磷时, 会产生含磷(主要为H 3PO 3、H 3PO 4等) 废水, 已知H 3PO 3是一种淡黄色晶体, 且易溶于水的二元弱酸。
①若用20 mL H3PO 3溶液与同浓度的NaOH 溶液40 mL恰好完全反应, 写出生成盐为_______(填“正盐”或“酸式盐”) 。
②H 3PO 3中,P 元素的化合价为_______。H 3PO 3可以将溶液中的Ag 还原, 从而用于化学镀银, 写出该离子方程式__________________________________________________________。
③处理废水时, 先在其中加入适量漂白粉, 再加入生石灰调节pH 将磷元素转化为磷酸钙沉淀并回收, 加入漂白粉的作用是_____________________________________。
④若处理后的废水中c (PO4)=4×10 mol ·L , 溶液中c (Ca)=________mol·L 。(已知K sp [Ca3(PO4) 2]=2×10
－29
3－
－7
－1
2+
－1
+
)
(3)通过佛尔哈德法可以测定三氯氧磷产品中Cl 元素含量, 实验步骤如下: Ⅰ. 取a g产品于锥形瓶中, 加入足量NaOH 溶液, 待完全水解后加稀硝酸至酸性。 Ⅱ. 向锥形瓶中加入0.1000 mol·L 的AgNO 3溶液40.00 mL,使Cl 完全沉淀。 Ⅲ. 向其中加入2 mL硝基苯, 用力摇动, 使沉淀表面被有机物覆盖。
Ⅳ. 加入指示剂, 用c mol·L NH4SCN 溶液滴定过量Ag 至终点, 记下所用体积。 已知:K sp (AgCl)=3.2×10
－10
－1
+
－1
－
, K sp (AgSCN)=2×10
－12
①滴定选用的指示剂是__________(选填字母) 。 a.FeCl2
b.NH4Fe(SO4) 2
c.淀粉
d. 甲基橙
②实验过程中若未加入硝基苯这项操作, 所测Cl 元素含量将会__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”) 。
【答案】(1)PCl3+H2O+Cl2＝POCl 3+2HCl (2)正盐 +3 H3PO 3+2Ag+ H2O = H3PO 4+2H将废水中的H 3PO 3氧化为H 3PO 4 5×10
－6
+
+
(3)b 偏小
30.I. 高铁酸钾( K 2Fe04) 不仅是一种理想的水处理剂, 而且高铁电池的研制也在进行中。如图1是高铁电池的模拟实验装置:
(1)该电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________________；若维持电流强度为1A, 电池工作十分钟, 理论消耗Zn g(已知F="96500" C／mol) 。
(2)盐桥中盛有饱和KC1溶液, 此盐桥中氯离子向 移动(填“左”或“右”) ；若用阳离子交换膜代替盐桥, 则钾离子向 移动(填“左”或“右”) 。
(3)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线, 由此可得出高铁电池的优点有__________________ ____________________________________ Ⅱ. 工业上湿法制备K 2Fe04的工艺流程如图3。
(4)完成“氧化”过程中反应的化学方程式:
其中氧化剂是 (填化学式) 。
(5)加入饱和KOH 溶液的目的是___________________________________________ (6)已知25℃时Ksp[Fe(OH)3]=4.0×
, 此温度下若在实验室中配制5mol/L l00mL FeCl3溶液, 为使配
制过程中不出现浑浊现象,
则至少需要加入 mL 2 mol/L的盐酸(忽略加入盐酸体积) 。
【答案】(1)FeO4+4H2O+3e=Fe(OH)3↓+5OH；0.2 (2)右；左 (3)使用时间长、工作电压稳定 (4)2FeCl3+10NaOH+3NaClO═2Na 2FeO 4+9NaCl+5H2O ； NaClO (5)减小高铁酸钾的溶解, 促进高铁酸钾晶体析出 (6)2.5
2﹣
﹣
﹣
题型四 氧化还原反应
31. 黄铜矿不仅可用于火法炼铜, 也可用于湿法炼铜, 湿法可同时生产铜、磁性氧化铁和用于橡胶工业的一种固体物质A, 流程如下:
(1)黄铜矿中Cu 的化合价是______,反应I 中65gFeC13 可氧化________mol CuFeS2。 (2)工业生产中的过滤操作多采用倾析法分离出固体物质, 下列适合用倾析法的有______。 A.沉淀的颗粒较大
B. 沉淀容易沉降
2-
C. 沉淀呈胶状
-3
D. 沉淀呈絮状
2+
(3)在反应Ⅱ中, 计算NaHCO 3饱和溶液(其中CO 3平衡浓度为1.2×10mol/L)可产生FeCO 3沉淀时的最小Fe 浓度是_________(己知FeCO 3的Ksp ＝3.0×10)
(4)反应Ⅲ是在设备底部鼓入空气, 高温氧化锻烧法来制备磁性氧化铁, 写出对应的化学方程式________ _______________________________________。 (5)固体物质A 的成分________(写名称) 。
(6)潮湿的FeCO 3固体若不及时灼烧处理会在空气中逐渐变红, 写出相关的化学方程式:______________ ______________________________________。
(7)本流程中可实现循环使用的物质除了水外, 还有_____________。
高温
【答案】 (1) +2 0.1 (2)AB (3)2.5×10mol/L (4)6FeCO3+O2=====2Fe 3O 4+6CO2 (5)硫
-8-11
(6)6FeCO3+O2+6H2O==4Fe(OH)3+4CO2 (7)氯化钠
32. 纳米ZnO 的颗粒直径介于1～100nm 之间, 具有许多特殊的性能, 可用于制造变阻器、图像记录材料、磁性材料和塑料薄膜等。一种利用粗ZnO(含FeO 、Fe 2O 3、CuO) 制备纳米ZnO 的生产工艺流程如下图所示:
已知:① 生成氢氧化物沉淀时溶液的pH 如下表:
②3请回答以以下问题:
(1)酸浸时, 为了提高浸出率, 可采取的措施有______________________________________(填写两种) ； (2)反应1中发生反应的离子方程式为__________________________________,一种双氧水的质量分数为34.0%(密度为1.13g/cm), 其浓度为_______mol/L；
(3)反应2中加适量氨水的目的是___________________________________________________________,此时所需pH 的范围为_____________,当调节溶液pH=5时, 溶液中的c(Fe
)=_______________； (4)反应3的离子方程式为________________________________________,反应类型为__________； (5)从滤液B 中可回收的主要物质是__________；
(6)经检验分析, 反应4 所得固体组成为Zn a (OH)b CO 3, 称取该固体22.4g, 焙烧后得固体16.2g, 则a=_______。 【答案】(1)适当增加酸的浓度、加热、将固体原料粉碎等 (2)2Fe+H2O 2+2H=2Fe+2H2O 11.3 (3)调节溶液pH, 使Fe 完全转化成Fe(OH)3沉淀而除去 3.2≤pH
2+
2+
3+
—11
2+
+
3+
3+
3
mol/L
题型四 氧化还原反应
33. 亚氯酸钠(NaClO2) 和ClO 2都是重要的漂白剂。通常情况下,ClO 2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。ClO 2易发生爆炸, 在生产、使用时可用其它气体进行稀释。ClO 2易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐。
(1)草酸(H2C 2O 4) 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ClO 2, 反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
(2)自来水用ClO 2处理后, 有少量ClO 2残留在水中, 可用碘量法作如下检测(已知ClO 2存在于pH 为4~6的溶液中,ClO 2存在于中性溶液中)
①取0.50L 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ClO 2与碘化钾反应的化学方程式_____________________________________________________。
②已知:2Na2S 2O 3+I2=Na2S 4O 6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10mol ·L 的Na 2S 2O 3溶液至恰好反应, 消耗Na 2S 2O 3溶液20.00ml, 判断达到滴定终点的方法是_______________________________________________。该水样中ClO 2的浓度是________mg/L。
(3)某学习小组设计如下装置进行制取亚氯酸钠(NaClO2) 。
－4
－1
－
①装置A 中产生的ClO 2气体, 在装置C 中反应生成NaClO 2, 写出生成NaClO 2的化学方程式为______________ __________________________________________,将NaClO 2溶液在一定条件下处理即可得到NaClO 2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____________。
【答案】(1)H2C 2O 4+2ClO3+2H=2CO2↑+2ClO2↑+2H2O (2)2ClO2+2KI=2KClO2+I2 当滴加最后一滴Na 2S 2O 3溶液时, 溶液蓝色褪去, 且半分钟内不恢复颜色 1.35 (3)2NaOH+2ClO2+H2O 2=2NaClO2+2H2O+O2
－
+
防止C 中试管溶液倒吸到A 中 在C 装置后画
(或其他合理装置)