天津高考化学氧化还原反应综合题汇编Word下载.docx

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（5）高锰酸钾晶体受热易分解。

【详解】

（1）由实验装置可知，仪器a为长颈漏斗，故答案为：

长颈漏斗；

（2）熔融固体物质需要在坩埚内加热，加热熔融物中含有碱性KOH，瓷坩埚中含有二氧化硅，二氧化硅能够与氢氧化钾反应，所以应用铁坩埚，故答案为：

④；

（3）待气囊F收集到较多气体时，需要将气囊F中二氧化碳排出到热K2MnO4溶液中，所以需要关闭A、C，打开B、D、E，轻轻挤压气囊F，从而使CO2气体缓缓地压入K2MnO4溶液中再次反应，故答案为：

AC；

BDE；

（4）高锰酸钾溶于水，二氧化锰不溶于水，固液分离应用过滤的方法，则除去高锰酸钾溶液中的二氧化锰应用过滤的方法，故答案为：

过滤；

（5）高锰酸钾晶体受热易分解，实验时应采用低温烘干的方法来干燥产品，避免高锰酸钾晶体受热发生分解，故答案为：

高锰酸钾晶体受热易分解。

2．某工业废水中主要含有Cr3＋，同时还含有少量的Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性较强。

为回收利用，通常采用如下流程处理：

注：

部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。

氢氧化物

Fe（OH）3

Fe（OH）2

Mg（OH）2

Al（OH）3

Cr（OH）3

pH

3.7

9.6

11.1

8

9（>

9溶解）

（1）氧化过程中可代替H2O2加入的试剂是________（填序号）。

A．Na2O2B．HNO3C．FeCl3D．KMnO4

（2）加入NaOH溶液调整溶液pH＝8时，除去的离子是________；

已知钠离子交换树脂的原理：

Mn＋＋nNaR→MRn＋nNa＋，此步操作被交换除去的杂质离子是__________。

A．Fe3＋B．Al3＋C．Ca2＋D．Mg2＋

（3）还原过程中，每消耗0.8molCr2O72-转移4.8mole－，该反应离子方程式为____________。

【答案】AABCD3S2O32—+4Cr2O72—+26H+=6SO42—+8Cr3++13H2O

某工业废水中主要含有Cr3+，同时还含有少量的Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+等，加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，同时Cr3+被氧化为Cr2O72-，加氢氧化钠调节pH=8，则Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，过滤，滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和Mg2+等，通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+，然后加Na2S2O3把Cr2O72-还原为Cr3+，再调节pH得到Cr（OH）（H2O）5SO4；

（1）加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，注意不能引入新的杂质；

（2）根据表中数据判断；

通过钠离子交换树脂，除去Ca2+和Mg2+；

（3）每消耗0.8molCr2O72-转移4.8mole-，则1molCr2O72-转移6mol电子，所以生成Cr3+，S2O32-被氧化为SO42-，结合得失电子守恒和原子守恒写出离子方程式。

（1）加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子，同时不能引入新的杂质，所以可以用Na2O2代替H2O2，故答案为：

A；

（2）根据表中数据可知，pH=8时，Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，则Fe3+、Al3+被除去；

（3）每消耗0.8molCr2O72-转移4.8mole-，则1molCr2O72-转移6mol电子，所以生成Cr3+，S2O32-被氧化为SO42-，则反应的离子方程式为：

3S2O32—+4Cr2O72—+26H+=6SO42—+8Cr3++13H2O。

3．锂离子电池能够实现千余次充放电，但长时间使用后电池会失效，其中的化学试剂排放至环境中不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。

实验室模拟回收锂离子电池中的Co、Ni、Li的流程如图。

已知：

LiCoO2难溶于水，易溶于酸。

（1）LiCoO2中Co的化合价是__。

（2）LiCoO2在浸出过程中反应的离子方程式是__。

（3）浸出剂除了H2O2外，也可以选择Na2S2O3，比较二者的还原效率H2O2__（填“>

”或“<

”）Na2S2O3（还原效率：

还原等物质的量的氧化剂消耗还原剂的物质的量）。

（4）提高浸出效率的方法有__。

（5）利用Cyanex272萃取时，pH对钴、镍萃取分离效果的影响如图。

从图中数据可知，用Cyanex272萃取分离时，最佳pH是__。

（6）反萃取的离子方程式为2H++CoR2=Co2++2HR，则反萃取剂的最佳选择是__。

（7）常温下，若水相中的Ni2+的质量浓度为1.18g·

L-1，则pH=__时，Ni2+开始沉淀。

[Ksp（Ni（OH）2=2×

10-15]

（8）参照题中流程图的表达，结合信息设计完成从水相中分离Ni和Li的实验流程图（如图）___。

提供的无机试剂：

NaOH、Na2CO3、NaF。

【答案】+32LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O<

适当升高温度，适当增加H2SO4浓度5.5H2SO47.5①NaOH②Ni（OH）2③NaF

（1）通过化合物中各元素化合价代数和为0进行计算；

（2）由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的规律写出化学方程式；

（3）根据等物质的量H2O2和Na2S2O3作为还原剂转移电子的多少进行判断；

（4）提高浸出效率即提高化学反应速率；

（5）分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围；

（6）将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时不能引入新杂质；

（7）根据Ksp（Ni（OH）2的表达式进行计算；

（8）根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀。

（1）LiCoO2中O元素为-2价，Li为+1价，根据化合物中各元素化合价代数和为0进行计算得Co的化合价为+3价；

（2）由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，化学方程式为：

2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O；

（3）1molH2O2作为还原剂转移2mol电子，1molNa2S2O3作为还原剂转移8mol电子，则Na2S2O3的还原效率更高；

（4）提高浸出效率可以适当升高温度，适当增加H2SO4浓度等；

（5）分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围，所以最佳pH是5.5；

（6）将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时，为不引入新杂质，反萃取剂最好选择H2SO4；

（7）c（Ni2+）=

mol/L=0.02mol/L，则开始沉淀时，c（OH-）＝

=

=10-6.5mol/L，则pH=14-6.5=7.5；

（8）根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀，所以选用NaOH，则Ni（OH）2先沉淀，过滤后滤液中加入NaF生成LiF沉淀。

【点睛】

本题（5）选择合适的pH时，注意读懂图中信息，要根据实验的具体操作情况来分析。

4．常温下，三硫代碳酸钠（Na2CS3）是玫瑰红色针状固体，与碳酸钠性质相近。

在工农业生产中有广泛的用途。

某小组设计实验探究三硫代碳酸钠的性质并测定其溶液的浓度。

实验一：

探究Na2CS3的性质

（1）向Na2CS3溶液中滴入酚酞试液，溶液变红色。

用离子方程式说明溶液呈碱性的原因_________。

（2）向Na2CS3溶液中滴加酸性KMnO4溶液，紫色褪去。

该反应中被氧化的元素是__________。

实验二：

测定Na2CS3溶液的浓度

按如图所示连接好装置，取50.0mLNa2CS3溶液置于三颈瓶中，打开分液漏斗的活塞，滴入足量2.0mol/L稀H2SO4，关闭活塞。

Na2CS3 

+H2SO4＝Na2SO4+CS2 

+H2S↑。

CS2和H2S均有毒。

CS2不溶于水，沸点46℃，密度1.26g/mL，与CO2某些性质相似，与NaOH作用生成Na2COS2和H2O。

（1）盛放碱石灰的仪器的名称是_______，碱石灰的主要成分是______（填化学式）。

（2）C中发生反应的离子方程式是____________。

（3）反应结束后打开活塞K，再缓慢通入N2一段时间，其目的是_________。

（4）为了计算Na2CS3溶液的浓度，对充分反应后B中混合物进行过滤、洗涤、干燥、称重，得8.4g固体，则三颈瓶中Na2CS3的物质的量浓度为______。

【答案】CS32-+H2O⇌HCS3-+OH-S干燥管CaO和NaOHCS2+2OH-＝COS22-+H2O将装置中残留的的H2S、CS2全部排入后续装置中，使其被完全吸收1.75mol/L

（1）Na2CS3的水溶液中加入酚酞变红色，说明Na2CS3是强碱弱酸盐；

（2）根据Na2CS3中元素化合价是否是该元素的最高价态来进行判断；

（1）根据仪器的图形判断仪器的名称；

碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠；

（2）A中生成的CS2可与NaOH作用生成Na2COS2和H2O；

（3）反应结束后打开活塞k，再缓慢通入热N2一段时间是把生成的硫化氢和二硫化碳全部赶入后面装置完全吸收；

（4）当A中反应完全后，打开K缓慢通入热N2一段时间，然后对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥，称重，得8.4g黑色固体，n（CuS）＝

＝0.0875mol，根据关系式Na2CS3～H2S～CuS得n（Na2CS3）＝n（CuS）＝0.0875mol，根据c＝

计算A中Na2CS3溶液的浓度。

（1）Na2CS3的水溶液中加入酚酞变红色，说明Na2CS3是强碱弱酸盐，则CS32-在水中发生水解，离子方程式为：

CS32-+H2O⇌HCS3-+OH-；

（2）Na2CS3中Na为+1价，C为+4价，都是元素的最高价态，不能被氧化，S为-2价，是硫元素的低价态，能够被氧化，所以被氧化的元素是S；

（1）盛放碱石灰的仪器为干燥管，碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠；

（2）A中生成的CS2可与NaOH作用生成Na2COS2和H2O，相关离子方程式为：

CS2+2OH-＝COS22-+H2O；

（3）反应结束后打开活塞k，再缓慢通入热N2一段时间，其目的是：

将装置中的H2S全部排入B中被充分吸收；

将装置中的CS2全部排入C中被充分吸收；

（4）当A中反应完全后，打开K缓慢通入热N2一段时间，然后对B中混合物进行过滤、洗涤、干燥，称重，得8.4g黑色固体，n（CuS）＝

＝0.0875mol，根据关系式Na2CS3～H2S～CuS得n（Na2CS3）＝n（CuS）＝0.0875mol，c（Na2CS3）＝

＝1.75mol/L。

5．某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行了如下实验：

（一）制取氧化铜

①往盛有一定量CuCl2溶液的烧杯中逐滴加入NaOH溶液，直至不再产生沉淀，然后将烧杯中的物质转移到蒸发皿中，加热至沉淀全部变为黑色。

②将步骤①所得的黑色沉淀过滤、洗涤，晾干后研细备用。

（1）在实验过程中，若未加入NaOH溶液，直接将CuCl2溶液转移到蒸发皿中加热，最后也能得到黑色沉淀，试分析其原因__________。

（2）写出检验步骤②中沉淀是否洗涤干净的操作__________________。

（二）为证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较，用下图装置进行实验，每次实验时均收集25ml气体，其他可能影响实验的因素均已忽略，实验数据见下表：

实验序号

KClO3质量

其他物质质量

待测数据

③

1.2g

无其他物质

a

④

CuO0.5g

b

⑤

MnO20.5g

c

（3）写出氯酸钾分解反应的化学方程式，并用双线桥表示电子转移的方向和数目________。

（4）上述实验中的“待测数据”是指___________________。

（5）图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50mL滴定管改造后组装面成，此处用滴定管是________（填“酸式”或“碱式”）滴定管。

（6）若实验证明氧化铜加快氯酸钾的分解效果比用二氧化锰差，请结合上表的实验效果数据，在坐标图中分别画出使用CuO、MnO2作催化剂时产生氧气的体积[V（O2）]随时间（t）变化的曲线（注明必要的标识）________。

【答案】CuCl2溶液中存在水解平衡CuCl2＋2H2O

Cu（OH）2＋2HCl，加热时HCl逸出使平衡不断右移，同时得到的Cu（OH）2受热分解生成CuO取2～3mL最后的洗涤液于试管中，滴入少量稀硝酸酸化，再滴入几滴硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净

收集25mL气体所需的时间碱式

（1）CuCl2是强酸弱碱盐会发生水解，CuCl2溶液中存在水解平衡CuCl2＋2H2O

Cu（OH）2＋2HCl，水解吸热，加热时HCl逸出使平衡不断右移，同时得到的Cu（OH）2受热分解生成CuO。

（2）如果没有洗涤干净则有NaCl杂质，检验是否有Cl—即可确定是否洗净，具体操作是：

取2～3mL最后的洗涤液于试管中，滴入少量稀硝酸酸化，再滴入几滴硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净。

（3）用双线桥表示电子转移的方向和数目时，线桥要从反应物指向生成物的化合价发生改变的同种元素，在线桥上要注明反应的得失电子数目，用双线桥表示氯酸钾分解的电子转移的方向和数目为：

。

（4）要比较反应的快慢需要反应的时间，因此待测数据是：

收集25mL气体所需的时间。

（5）从图可以看出该滴定管没有活塞，所以是碱式滴定管。

（6）反应测的是收集25mL气体所需的时间，所以气体的体积要相等，氧化铜加快氯酸钾的分解效果比用二氧化锰差，所以用氧化铜做作催化剂所用的时间要多，产生氧气的体积[V（O2）]随时间（t）变化的曲线为：

6．某高中科研小组模拟工业尿素法生产肼（N2H4），具体方法：

先将尿素、次氯酸钠和氢氧化钠溶液混合，然后在催化剂存在的条件下反应制得肼，利用氮气吹出混合物中的肼，并用硫酸吸收制备硫酸肼。

具体实验原理图如下：

①肼极易溶于水，长期暴露在空气中或短时间受高温作用会爆炸分解。

②硫酸肼（N2H4·

H2SO4）是类似于NH4HSO4的盐类，白色固体，微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇和二氯乙烷等有机溶剂。

③密度：

ρ硫酸肼>

ρ二氯乙烷>

ρ稀硫酸

（1）盛装尿素溶液的装置名称为_____________________；

硫酸肼的水溶液中含有多种阳离子，其中阳离子N2H5+的电子式为________________________。

（2）反应前应先通入一段时间氮气，其目的为________________________________。

（3）装置A中发生反应制备肼的离子方程式为_______________________________。

（4）装置B中二氯乙烷的作用为__________________________________________；

使用冰水浴的作用__________________________________________________。

（5）装置B反应完全后需经过过滤、洗涤、干燥等操作得到硫酸肼，洗涤过程中最好选择下列那种洗涤剂________________（填字母）。

A．冷水B．热水C．无水乙醇D．饱和食盐水

（6）若实验中所用的NaClO和NaOH混合液中两溶质的浓度均为0.1mol·

L−1，则此溶液中离子浓度的大小顺序为______________________________________。

【答案】三颈烧瓶

赶走装置中的空气，避免空气与肼反应ClO−+2OH−+CO（NH2）2

N2H4+Cl−+

+H2O防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液利于产物析出，同时降温防爆炸Cc（Na+）>

c（OH−）>

c（ClO−）>

c（H+）

（1）盛装尿素溶液的装置名称为三颈烧瓶；

硫酸肼的水溶液中含有多种阳离子，其中阳离子N2H5+可以认为由N2H4与H+通过配位键结合，在N2H4中，每个N原子与两个H原子形成共价键，则两个N原子间还应形成一对共用电子。

（2）反应前应先通入一段时间氮气，其目的为排尽装置内的空气，防止空气与肼反应。

（3）装置A中，碱性溶液，ClO−在催化剂作用下，将CO（NH2）2氧化为N2H4，自身被还原为Cl−，同时生成

和H2O。

（4）装置B中二氯乙烷的作用为防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液；

使用冰水浴的作用是降低产物的溶解度，同时降温防爆。

（5）装置B反应完全后需经过滤、洗涤、干燥等操作得到硫酸肼，洗涤过程中尽可能减少产品的溶解损失，所以最好选择无水乙醇。

L−1，c（Na+）=0.1mol·

L−1，因水解c（ClO−）<

0.1mol·

L−1，c（OH−）>

L−1，由此可确定溶液中离子浓度的大小。

N2H5+可以认为由N2H4与H+通过配位键结合，在N2H4中，每个N原子与两个H原子形成共价键，则两个N原子间还应形成一对共用电子,电子式为

答案为：

三颈烧瓶；

；

赶走装置中的空气，避免空气与肼反应；

和H2O，反应方程式为ClO−+2OH−+CO（NH2）2

+H2O。

ClO−+2OH−+CO（NH2）2

+H2O；

防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液；

利于产物析出，同时降温防爆炸；

C；

L−1，c（Na+）=0.1mol·

L−1，由此可确定溶液中离子浓度的关系为：

c（Na+）>

c（H+）。

在分析装置B中二氯乙烷的作用时，应借助信息“③密度：

ρ稀硫酸，且硫酸肼不溶于二氯乙烷”，则往二氯乙烷中通入肼后，肼逸出，在上层与稀硫酸反应生成硫酸肼，由于硫酸肼的密度比二氯乙烷大，且难溶于二氯乙烷，所以沉在二氯乙烷的底部，从而实现与反应混合液的分离。

7．MnO2是制造干电池的主要原料之一，也是中学化学中常见的一种试剂。

工业上Mn（NO3）2和KMnO4为原料制备MnO2，其生产原理如下：

用软锰矿（含MnO2和少量的Fe2O3、SiO2）和碳反应制得MnO；

再将MnO与稀硝酸反应，反应后经过滤、提纯、浓缩，可制得50%的Mn（NO3）2溶液；

在一定条件下，把50%的Mn（NO3）2溶液滴加到KMnO4溶液中，发生如下反应：

3Mn（NO3）2+2KMnO4+2H2O═5MnO2↓+2KNO3+4HNO3，反应生成的沉淀经过滤、洗涤、干燥后得到MnO2。

请回答下列问题：

Ⅰ、若将软锰矿和碳反应后的固体产物置于如图1所示的装置甲中，与稀硝酸反应，观察到装置乙中有红棕色气体产生。

（1）写出甲中产生气体反应的化学方程式___。

（2）在制备MnO2的实验中要向反应混合液中不断滴加氨水，则氨水的作用是___。

Ⅱ、有人提出用日光分解KMnO4溶液的方法可制取MnO2，反应方程式为：

4KMnO4+2H2O

4MnO2↓+4KOH+3O2↑该反应中c（OH-）随时间的变化曲线如图2所示，分析曲线的变化趋势，你认为形成该变化的原因是___。

Ⅲ、某兴趣小组通过实验研究MnO2的氧化性进行了一系列的研究。

（1）该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是___。

A．把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再