1、1专题三 氧化还原反应1.为监测空气中汞蒸气是否超标,通过悬挂涂有 CuI(白色)的滤纸,根据滤纸是否变色(亮黄色至暗红色)及变色所需时间来判断空气中的汞含量。发生的化学反应为4CuI+Hg Cu2HgI4+2Cu,下列说法不正确的是 ( )A.上述反应属于置换反应B.该反应中的氧化剂与还原剂的物质的量之比为 21C.Cu2HgI4既是氧化产物又是还原产物D.当有 1 mol CuI 参与反应时,转移电子的物质的量为 0.5 mol2.二氧化氯 (ClO2)是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂,对酸性污水中的 Mn2+也有明显的去除效果,其反应原理为 ClO2+Mn2+ MnO2+Cl -(部
2、分反应物和产物省略、未配平),下列有关该反应的说法正确的是 ( )A.工业上可用更为廉价的 Cl2来代替 ClO2B.利用该原理处理含 Mn2+的污水后溶液的 pH 升高C.该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为 25D.理论上处理含 1 mol Mn2+的污水,需要标准状况下的 ClO2的物质的量为 0.4 mol3.铜的冶炼过程大致如下: 富集,将硫化物矿进行浮选;焙烧,主要反应为 2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);制粗铜,在 1200 发生的主要反应为2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2;电解精炼铜。下列说法正确的是
3、 ( )A.冶炼过程中的尾气可用来制硫酸B.上述过程中,由 1 mol CuFeS2制取 1 mol Cu 时共消耗 2 mol O2C.在反应 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,只有 Cu2O 作氧化剂D.电解精炼铜的过程中,每转移 1 mol 电子时,阳极溶解铜的质量为 32 g4.向含有 S 、Fe 2+、Br -、I -各 0.1 mol 的溶液中通入标准状况下的 Cl2,图 Z3-1 中通入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 ( )A B2C D图 Z3-15.Na2Sx在碱性溶液中可被 NaClO 氧化为 Na2SO4,而 NaClO 被还原为 NaCl,
4、若反应中 Na2Sx与 NaClO 的物质的量之比为 116,则 x 的值为 ( )A.2 B.3 C.4 D.56.根据如图 Z3-2 的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去) ( )图 Z3-2A.反应均属于氧化还原反应和离子反应B.反应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 O2,反应和转移的电子数之比为 11D.反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 147.将 13.6 g 带铁锈的铁片溶解于 25 mL 14 molL-1的热的浓硫酸中,生成的气体只有 SO2且体积为 1.12 L(标准状况)。将溶液稀释至 100 mL,所得溶液遇 KSCN 溶液时无血红色出现
5、。下列结论正确的是 ( )A.反应中:转移电子 3.011022个 B.反应后:剩余硫酸 0.30 molC.原混合物: n(Fe2O3) n(Fe)=12 D.所得溶液: c(FeSO4)=1.7 molL-18.将 38.4 g Cu 完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含 NO、N 2O4、NO 2)的混合物共0.8 mol,这些气体恰好能被 500 mL 2 molL-1 NaOH 溶液完全吸收,生成含 NaNO3和 NaNO2的盐溶液,其中 NaNO3的物质的量为 ( )A.1.0 mol B.0.8 mol C.0.6 mol D.0.4 mol39.为测定某草酸晶体(H 2C
6、2O42H2O)样品的纯度,现称取一定质量的该样品,配制成 100 mL溶液,取 25.00 mL 该溶液于锥形瓶中,加适量稀硫酸,用 0.100 molL-1的 KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程,当称取的样品的质量为某数值时,滴定所用 KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的 100 倍。则应称取样品的质量为 ( )A.2.25 g B.3.15 g C.9.00 g D.12.6 g10.(1)KClO3可以和草酸(H 2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂 ClO2,还生成 CO2和KHSO4等物质。写出该反应的化学方程式: 。 (2)工业上,通过
7、如下转化可制得 KClO3晶体:NaCl 溶液 NaClO3溶液 KClO3晶体完成中反应的总化学方程式:NaCl+ H2O NaClO3+ 。 (3)硫化氢具有还原性,可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下,H 2S 和 KMnO4反应生成S、MnSO 4、K 2SO4和 H2O,写出该反应的化学方程式: 。 11.(1)在酸性介质中,往 MnSO4溶液里滴加(NH 4)2S2O8(过硫酸铵)溶液会发生如下离子反应:Mn2+S2 +H2O Mn +S +H+(未配平)。2-8该反应常用于检验 Mn2+的存在,其特征现象是 。 若反应中有 0.1 mol 还原剂参加反应,则转移电子数为 NA,消耗
8、氧化剂的物质的量为 mol。 (2)向 CuSO4溶液中通入硫化氢生成黑色沉淀 CuS 的离子方程式为 。 向 FeCl3溶液中加入过量的碘化钠的离子方程式为 。 12.“钢是虎,钒是翼,钢含钒犹如虎添翼”,钒是“现代工业的味精” 。钒在稀酸中是稳定的,但室温下能溶解于浓硝酸中生成 V 。(1)请写出金属钒与浓硝酸反应的离子方程式: 4。 (2)灼烧 NH4VO3时可生成钒的氧化物 V2O5,请写出该反应的化学方程式: 。 (3)V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气,其中钒元素被还原为蓝色的VO2+,请写出该反应的离子方程式: 。 (4)V2O5是两性氧化物,与强碱反应生成钒
9、酸盐(阴离子为 V ),溶于强酸生成含钒氧离子(V )的盐。请写出 V2O5分别与烧碱溶液和稀硫酸反应生成的盐的化学式: 、 +2。 (5)工业上用接触法制硫酸时要用到 V2O5。在氧化 SO2的过程中,450 时发生 V2O5与 VO2之间的转化:V 2O5+SO2 2VO2+SO3、4VO 2+O2 2V2O5,说明 V2O5在接触法制硫酸过程中所起的作用是 。 13.(1)取 300 mL 0.2 molL-1的 KI 溶液与一定量的酸性 KMnO4溶液恰好反应,生成等物质的量的 I2和 KIO3,则消耗 KMnO4的物质的量的是 mol。 (2)在 Fe(NO3)3溶液中加入 Na2S
10、O3溶液,溶液先由棕黄色变为浅绿色,过一会又变为棕黄色,溶液先变为浅绿色的离子方程式是 ,又变为棕黄色的原因是(用离子方程式解释) 。 (3)在 100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下 2.24 L Cl2,溶液中有 的 Br-被氧化成单质 Br2,则原 FeBr2溶液中 FeBr2的物质的量浓度为 。 (4)三氟化氮(NF 3)是一种无色、无味的气体,它是微电子工业技术的关键原料之一,三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有 HF、NO 和 HNO3,请根据要求回答下列问题:写出该反应的化学方程式: ,反应中生成 0.2 mol HNO3,转移的电子数目为 (设
11、 NA为阿伏伽德罗常数的值)。 NF 3无色、无臭,但一旦在空气中泄漏,还是易于发现,判断该气体泄漏时的现象是 。 14.高锰酸钾又称过锰酸钾、灰锰氧、PP 粉等,是一种强氧化剂,有较好的杀菌作用,是中学化学常见的氧化剂。工业上用软锰矿(主要成分为 MnO2)制备高锰酸钾的流程如图 Z3-3(部分条件和产物省略):5图 Z3-3请回答下列问题:(1)写出实验室加热高锰酸钾生成锰酸钾的化学方程式: 。 (2)操作的实验目的是 。 (3)熔融过程中,生成 1 mol K2MnO4,转移电子的物质的量为 mol。 (4)CO2与 K2MnO4溶液反应的离子方程式为 。 (5)电解过程中,使用的是惰性
12、电极,则:阳极的电极反应式为 。 阴极附近溶液的 pH 将 (填“增大” “减小”或“不变”)。 15.K3Fe(C2O4)3(三草酸合铁酸钾)可用于摄影和蓝色印刷。工业上以 H2C2O4(草酸)、FeC2O4(草酸亚铁)、K 2C2O4(草酸钾)、双氧水等为原料制备 K3Fe(C2O4)3的反应原理如下:氧化:6FeC 2O4+3H2O2+6K2C2O4 4K3Fe(C2O4)3+2Fe(OH)3转化:2Fe(OH) 3+3K2C2O4+3H2C2O42K3Fe(C2O4)3+6H2O(1)制备 1 mol 三草酸合铁酸钾至少需要 H2O2的物质的量为 。 (2)制备过程中需防止草酸被 H2
13、O2氧化,写出草酸被 H2O2氧化的化学方程式: 。 (3)K3Fe(C2O4)3xH2O(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离子的含量和结晶水的含量,某实验小组进行了如下实验:称量 9.820 g 三草酸合铁酸钾晶体,配制成 250 mL 溶液;取所配溶液 25.00 mL 于锥形瓶中,滴加酸性 KMnO4溶液至 C2 全部转化成 CO2时,恰好2-4消耗 24.00 mL 0.100 0 molL-1酸性 KMnO4溶液。计算该晶体的化学式,并写出计算过程。专题限时集训(三)1.C 解析 反应的化合价变化为 4 uI+ g gI4+2 u,Cu2HgI4只是氧化产物,
14、+1 +12+26还原产物是 Cu,C 错误。2.D 解析 氯气有毒,且不能将 Mn2+氧化为 MnO2,不能代替 ClO2,A 错误;完整的反应为2ClO2+5Mn2+6H2O 5MnO2+2Cl -+12H+,故处理后的溶液 pH 减小,B 错误;该反应的氧化产物是 MnO2,还原产物为 Cl-,二者的物质的量之比是 52,C 错误;由离子方程式可知,理论上处理含 1 mol Mn2+的污水需要 0.4 mol ClO2,D 正确。3.A 解析 在铜的冶炼过程中,过程中都有二氧化硫生成,二氧化硫是制取硫酸的原料,所以冶炼过程中的尾气可用来制硫酸,A 正确;反应的方程式为6CuFeS2+15
15、O2 6Cu+12SO2+6FeO,由 1 mol CuFeS2制取 1 mol Cu 时,共消耗 2.5 mol O2,B错误;在反应 2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2中,Cu 的化合价由+1 价降低到 0 价,S 的化合价由-2价升高为+4 价,反应物中 Cu2O 只作氧化剂,Cu 2S 既是氧化剂又是还原剂,C 错误;电解精炼铜的过程中,阳极溶解的不都是铜,所以每转移 1 mol 电子时,阳极溶解铜的质量不一定是 32 g,D 错误。4.C 解析 离子还原性 S I-Fe2+Br-,故首先发生反应H2O+S +Cl2 S +2H+2Cl-,再发生反应 2I-+Cl2 I2+2Cl-,
16、然后发生反应 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,最后发生反应 2Br-+Cl2 Br2+2Cl-,根据发生反应顺序计算离子开始反应到该离子反应完毕时氯气的体积,0.1 mol S 完全反应需要消耗 0.1 mol 氯气,0.1 mol I-完全反应消耗 0.05 mol 氯气,0.1 mol Fe2+完全反应消耗 0.05 mol 氯气,0.1 mol Br-完全反应消耗 0.05 mol 氯气。0.1 mol S 完全反应需要消耗 0.1 mol 氯气,0.1 mol I-完全反应消耗 0.05 mol 氯气,故亚铁离子开始反应时氯气的体积为 0.15 mol22.4 Lmol-1=3.3
17、6 L,由 2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-可知,0.1 mol Fe2+完全反应消耗 0.05 mol 氯气,故Fe2+完全反应时氯气的体积为 0.2 mol22.4 Lmol-1=4.48 L,图像与实际符合,C 正确。5.D 解析 本题考查在氧化还原反应中用得失电子守恒进行相关的计算。Na2 xNa2 O4 Na lO Na l+6 +1得关系式 16-(- )x=162,x=5。6.B 解析 反应中均有元素化合价的变化,均为氧化还原反应,而中没有离子参加反应,则不属于离子反应,A 错误;为铝热反应,Al 失去电子,为还原剂,Mn 为还7原产物,则还原性 AlMn,B 正确;由 6H
18、2O23O26e-、2KClO 33O212e-知,生成等量的 O2,反应和转移的电子数之比为 12,C 错误;反应为 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H 2O,锰元素的化合价降低, 氯元素的化合价升高,4 mol HCl 中只有 2 mol HCl 作还原剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 12,D 错误。7.C 解析 所得溶液遇 KSCN 溶液时无血红色出现,说明反应后溶液中无 Fe3+;根据得失电子守恒,生成 1.12 L(标准状况)SO 2消耗铁的物质的量为 0.05 mol;剩余的铁与氧化铁发生Fe+Fe2O3+3H2SO4 3FeSO4+3H2O,设参加反应 Fe
19、+Fe2O3+3H2SO4 3FeSO4+3H2O 的铁的物质的量为 x,则 56 gmol-1(x+0.05 mol)+160 gmol-1 x=13.6 g,x=0.05 mol;则 13.6 g 带铁锈的铁片中,铁的物质的量为 0.1 mol,氧化铁的物质的量为 0.05 mol,反应中转移电子的物质的量为 0.2 mol,A 错误;反应后剩余硫酸的物质的量为 0.025 L14 molL-1-0.1 mol-0.15 mol=0.10 mol,B 错误;原混合物中, n(Fe2O3) n(Fe)=0.05 mol0.1 mol=12,C 正确;所得溶液中, c(FeSO4)= =2 m
20、olL-1,D 错误。0.20.1 8.D 解析 可以将反应理解为 Cu+HNO3+NaOH Cu(NO3)2+NaNO3+NaNO2+H2O(未配平),由此可知,发生化合价变化的元素只有 Cu 和 N,所以 38.4 g(0.6 mol) Cu 失去 1.2 mol 电子,硝酸也应该得到 1.2 mol 电子生成 0.6 mol NaNO2(一个氮原子得到 2 个电子)。根据钠原子守恒,加入 1 mol 氢氧化钠,则 n(NaNO3)+n(NaNO2)=1 mol,已知有 0.6 mol NaNO2,则有 0.4 mol NaNO3。9.D 解析 H2C2O4与 KMnO4反应的化学方程式为
21、5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H 2O,设样品中草酸晶体的质量分数为 x,滴定所用 KMnO4溶液为 100x mL,则 m(样品) x126 gmol-1 (0.100 25.00 100 molL-1100x10-3 L)=52,解得 m(样品)=12.6 g。10.(1)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4 2ClO2+2CO 2+2KHSO 4+2H2O(2)1 3 1 3 H 2(3)5H2S+2KMnO4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+8H2O+5S解析 (1)KClO3有氧化性,H 2C2O4有还原性,在酸性条件
22、下 KClO3可以和草酸(H 2C2O4)发生反应生成高效的消毒杀菌剂 ClO2,还生成 CO2和 KHSO4等物质。(2)根据氧化还原反应的规律8可知,NaCl 中氯元素由-1 价升高到 NaClO3中的+5 价,则必有另一元素化合价降低,即氢元素的化合价从+1 价降低到 0 价,因此另一产物为 H2。11.(1)溶液颜色变成紫色 0.5 0.25(2)Cu 2+H2S CuS+2H +2Fe 3+2I- 2Fe2+I2解析 (1)Mn 化合价由+2 价升高到+7 价,S 2 中的 2 个-1 价 O 化合价降低到-2 价,0.1 mol Mn2+参加反应转移 0.5 mol 电子,依据得失
23、电子守恒,消耗 n(S2 )= =0.25 mol。(2)由产物可知化合价没有发生变化,是复分解反应,溶液中的 Cu2+0.52与 H2S 反应生成 CuS 沉淀,注意 H2S 是弱酸,不能拆分;Fe 3+具有氧化性,I -具有还原性。12.(1)V+6H+5N V +5NO2 +3H 2O(2)2NH4VO3 V2O5+2NH3 +H 2O(3)V2O5+6H+2Cl- 2VO2+Cl2 +3H 2O(4)Na3VO4 (VO 2)2SO4(5)催化剂(或催化作用)解析 (1) 钒室温下能溶解于浓硝酸中生成 V ,故金属钒与浓硝酸反应的离子方程式为 V+6H+5N V +5NO2 +3H 2
24、O。(2)根据题意灼烧 NH4VO3时可生成钒的氧化物 V2O5,其化学方程式为 2NH4VO3 V2O5+2NH3 +H 2O。(3)浓盐酸与 V2O5反应生成氯气,氯元素的化合价升高,钒元素被还原为蓝色的 VO2+,其反应的离子方程式为 V2O5+6H+2Cl- 2VO2+Cl2 +3H 2O。(4)V 2O5与烧碱溶液反应生成 Na3VO4,V2O5与稀硫酸反应生成(VO 2)2SO4。(5)由方程式 V2O5+SO2 2VO2+SO3、4VO 2+O2 2V2O5可知,V 2O5在接触法制硫酸过程中起到催化作用。13.(1)0.032(2)2Fe3+S +H2O 2Fe2+S +2H+
25、2-33Fe2+4H+N 3Fe3+NO+2H 2O9(3) molL-1(4)3NF 3+5H2O 9HF+2NO+HNO3 0.4 NA出现红棕色气体解析 (1)0.06 mol I-0.02 mol I2+0.02 mol I ,转移 0.16 mol 电子,从Mn Mn 2+可以看出参加反应的 n(KMnO4)=0.032 mol。(3) 标准状况下 2.24 L 氯气的物质的量为 0.1 mol,还原性 Fe2+Br-,氯气先氧化 Fe2+,Fe2+反应完毕,再氧化 Br-,设原溶液中FeBr2的物质的量浓度为 a molL-1,根据电子转移守恒,有 0.1a mol(3-2)+ 2
26、0.1a mol0-(-1)=0.1 mol2,解得 a= molL-1。14.(1)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2(2)将混合在一起的 KMnO4和 K2CO3分离(3)2(4)3Mn +2CO2 2Mn +MnO2+2C2-4(5)Mn -e- Mn 增大15.(1)0.5 mol(2)H2C2O4+H2O2 2CO2+2H 2O(3)消耗 KMnO4的物质的量为 0.100 0 molL-10.024 L=0.002 4 mol,依据离子方程式5C2 +2Mn +16H+ 2Mn2+8H2O+10CO2,可知 n(C2 )=0.002 4 mol =0.006 2-4mol。
27、250 mL 原溶液中 C2 的物质的量为 0.006 mol10=0.06 mol,则 K3Fe(C2O4)3的物质的量=0.06 mol =0.02 mol。9.820 g 三草酸合铁酸钾晶体中结晶水的质量为 9.820 g-437 gmol-10.02 mol=1.08 g,则 n(H2O)=1.08 g18 gmol-1=0.06 mol。综上所述,该晶体的化学式为 K3Fe(C2O4)33H2O。解析 (1)根据反应 6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4 4K3Fe(C2O4)3+2Fe(OH)3 和 2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O4 2K3Fe(C2O4)3+
28、6H2O 得关系式 3H2O26K3Fe(C2O4)3,则制备 1 mol 三10草酸合铁酸钾至少需要 H2O2的物质的量为 0.5 mol。(2)草酸被 H2O2氧化生成二氧化碳,H2O2被还原为水,利用化合价升降法结合原子守恒配平,化学方程式为H2C2O4+H2O2 2CO2+2H 2O。(3)根据题给信息知该滴定过程中涉及的反应方程式为 5C2+2Mn +16H+ 2Mn2+8H2O+10CO2,根据消耗高锰酸钾的物质的量计算参加反应的C2 的物质的量,进一步计算样品中 C2 的物质的量,结合化学式 K3Fe(C2O4)3xH2O 计算 9.820 g 三草酸合铁酸钾晶体中结晶水的物质的量,从而确定 x 值。
