精选备战高考化学易错题专题复习氧化还原反应附答案Word文件下载.docx
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(3)步骤Ⅴ为硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、洗涤得到硫酸铜晶体,故答案为:
冷却结晶;
过滤(洗涤);
(4)①装置a中盛装浓硫酸的仪器为分液漏斗;
圆底烧瓶中铜与浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,故答案为:
分液漏斗;
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
②装置d中的溶液为二氧化硫的饱和水溶液,碘化亚铜具有还原性,易被空气中的氧气氧化,用二氧化硫水的饱和水溶液洗涤碘化亚铜,可以防止碘化亚铜被空气中的氧气氧化;
再用无水乙醇洗涤可以溶解除去碘化亚铜表面可能混有的单质碘,并能使固体快速干燥,故答案为:
可防止CuI被空气中的O2氧化;
使固体快速干燥并溶解表面可能混有的I2。
2.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。
回答下列问题:
(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。
3.根据当地资源等情况,硫酸工业常用黄铁矿(主要成分为FeS2)作为原料。
完成下列填空:
(1)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)充入一个2L的密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+Q。
经2分钟反应达到平衡,测得n(SO3)=0.040mol,则O2的平均反应速率为______
(2)在容积不变时,下列措施中有利于提高SO2平衡转化率的有______(选填编号)
a.移出氧气b.降低温度
c.减小压强d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)
(3)在起始温度T1(673K)时SO2的转化率随反应时间(t)的变化如图,请在图中画出其他条件不变情况下,起始温度为T2(723K)时SO2的转化率随反应时间变化的示意图___
(4)黄铁矿在一定条件下煅烧的产物为SO2和Fe3O4
①将黄铁矿的煅烧产物Fe3O4溶于H2SO4后,加入铁粉,可制备FeSO4。
酸溶过程中需维持溶液有足够的酸性,其原因是______
②FeS2能将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,本身被氧化为SO42﹣。
写出有关的离子方程式______。
有2mol氧化产物生成时转移的电子数为______
【答案】0.005mol/(L•min)bd
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+14NA
(1)根据v=
求出氧气的速率,然后根据速率之比等于对应物质的化学计量数之比计算;
(2)反应放热,为提高SO2平衡转化率,应使平衡向正反应方向移动,可降低温度,体积不变,不能从压强的角度考虑,催化剂不影响平衡移动,移出氧气,平衡向逆反应方向移动,不利于提高SO2平衡转化率,由此分析解答;
(3)反应是放热反应,温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但达到平衡所需要的时间缩短,据此画出曲线;
(4)①Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+;
②根据氧化还原反应中的反应物和生成物几何电子守恒来配平化学方程式,结合方程计算转移电子数。
(1)v(SO3)=
=
=0.01mol/(L•min),所以v(O2)=
v(SO3)=0.005mol/(L•min),故答案为:
0.005mol/(L•min);
(2)a.移出氧气,平衡逆向移动,二氧化硫的转化率减少,故不选;
b.降低温度,平衡正向移动,二氧化硫的转化率增大,故选;
c.减小压强,平衡逆向移动,二氧化硫的转化率减少,故不选;
d.再充入0.050molSO2(g)和0.030molO2(g),相当于增大压强,平衡正向移动,二氧化硫的转化率增大,故选;
故答案为:
bd;
(3)反应:
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H<0,SO2的转化率在起始温度T1=673K下随反应时间(t)的变化如图,其他条件不变,仅改变起始温度为T2=723K,温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但反应速率增大,达到平衡需要的时间短,在图中画出温度T2下SO2的转化率随反应时间变化的预期结果示意图如图所示
;
(4)①Fe2O3(或Fe3O4等)溶于H2SO4后,生成的Fe3+与Fe2+易水解,Fe2+易被氧化成Fe3+,所以要加入Fe粉和酸,抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+,故答案为:
抑制Fe3+与Fe2+的水解,并防止Fe2+被氧化成Fe3+;
②−2价的硫离子具有还原性,FeS2可以将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为硫酸根离子,有关的离子方程式为:
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+,氧化产物是硫酸根离子,有2mol硫酸根生成时转移的电子数为14NA,故答案为:
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42﹣+16H+;
14NA。
注意(3)温度升高,平衡逆向进行,二氧化硫的转化率减小,但反应速率增大,达到平衡需要的时间短,此为解题的关键。
4.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。
5.小明很喜欢化学实验课,今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前小明预测说:
Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。
你认为他预测的依据是:
。
(2)小明欲用实验证明他的预测。
实验室提供了下列试剂:
3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1mol·
L-1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①若小明计划在0.1mol·
L-1FeCl2溶液滴入新制氯水,探究Fe2+的还原性,你预计可能发生的反应和现象是:
________(写离子方程式)、溶液由浅绿色变色。
②实验中,小明发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。
你认为可选滴入小明所得的混合液中,并通过溶液出现色的现象,证明小明的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2+具有氧化性,小明认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中,结果铜片没变化,锌粒逐渐变小。
由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为:
(3)小明分析H2O2中氧元素显-1价(中间价),并提出疑问:
H2O2与FeCl2的反应时,Fe2+还作氧化剂吗?
①请你为小明梳理相关问题:
若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成(填微粒符号,下同),若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成。
②实际上Fe2+的还原性较强,实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。
除杂的方法是:
,相关反应的离子方程式:
【答案】
(1)因为Fe2+中铁元素化合价处于中间价态,可以升高也可以降低;
(2)①Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+,棕黄(黄);
②KSCN溶液,溶液呈血红(红)色;
③Zn、Fe、Cu(或Zn>
Fe>
Cu);
(3)①Fe,Fe3+;
②加入过量铁粉,过滤,2Fe3++Fe=3Fe2+。
试题分析:
(1)最低价态只具有还原性,最高价态只具有氧化性,中间价态既具有氧化性又有还原性,铁的价态一般是0、+2、+3,+2价位于中间,因此Fe2+有还原性和氧化性;
(2)①氯水具有强氧化性,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,Fe3+显黄色或棕黄色;
②检验Fe3+用KSCN溶液,溶液变红说明Fe3+的存在;
③根据利用金属性强的置换出金属性弱的,铜片无变化,说明Fe的金属性强于铜,锌粒逐渐变小,发生Zn+Fe2+=Zn2++Fe,说明Zn的金属性强于Fe,即金属性强弱:
Zn>
Cu;
(3)①氧化性:
得到电子、化合价降低,Fe2+转变成Fe,还原性:
失去电子、化合价升高,Fe2+转变成Fe3+;
②利用Fe3+具有强氧化性,能和金属单质反应,不能引入新的杂质,因此加入单质铁,发生Fe+2Fe3+=3Fe2+。
考点:
考查铁及其化合物的性质等知识。
6.以海绵铜(CuO、Cu)为原料制备氯化亚铜(CuCl)的一种工艺流程如下:
(1)Cu基态原子核外电子排布式为________,SO42−的空间构型为__________(用文字描述);
Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2−,[Cu(OH)4]2−中提供孤电子对的原子是_______(填元素符号)。
(2)“吸收”过程:
①2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-112.6kJ·mol−1提高NO平衡转化率的方法有______________(写出两种)。
②吸收NO2的有关反应如下:
反应Ⅰ:
2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol−1
反应Ⅱ:
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=-75.9kJ·mol−1
用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式是___________________。
(3)“电解”过程:
HNO2为弱酸,通过电解使HNO3得以再生,阳极的电极反应式是____________。
(4)“沉淀”过程:
产生CuCl的离子方程式是________________。
【答案】1s22s22p63s23p63d104s1正四面体形O增大压强、提高氧气的浓度3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-212.1kJ·mol−1HNO2-2e-+H2O=3H++NO3-2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+
海绵铜(CuO、Cu)中CuO与稀H2SO4反应转化为硫酸铜,因硝酸在酸性条件下具有氧化性,会将铜氧化为铜离子,最终生成硫酸铜,SO2具有还原性,再将铜离子还原为氯化亚铜,NO合理利用,经过氧化与电解过程得到硝酸,据此分析解答。
(1)Cu的原子序数为29,Cu基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1;
SO42−中S原子价层电子对个数=4+
=4,且不含孤电子对,由价层电子对互斥理论判断该微粒为正四面体形;
[Cu(OH)4]2−中Cu2+提供空轨道,O原子提供孤电子对形成配位键,答案为:
1s22s22p63s23p63d104s1;
正四面体形;
O;
(2)①2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)ΔH=-112.6kJ·mol−1是气体体积减小的放热反应,提高NO平衡转化率,平衡应向正反应方向移动,可以采取的措施有:
降低温度、增大压强、提高氧气的浓度等;
②由盖斯定律可知:
(反应I⨯3+反应II)⨯
可以得到用水吸收NO2生成HNO3和NO的热化学方程式:
3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)ΔH=-212.1kJ·mol−1;
(3)电解过程中,阳极上HNO2失去电子发生氧化反应生成HNO3,阳极的电极反应式是:
HNO2-2e-+H2O=3H++NO3-;
(4)Cu2+与SO2发生氧化还原反应生成CuCl,离子方程式为:
2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓+SO42-+4H+。
7.
(1)难溶物PbSO4溶于CH3COONH4溶液可制得易溶于水的(CH3COO)2Pb,发生的反应为PbSO4+2CH3COONH4=(CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4,说明(CH3COO)2Pb是________(填“强”或“弱”)电解质。
(2)已知次磷酸(H3PO2)与足量的氢氧化钠溶液反应生成NaH2PO2和H2O,则次磷酸是_____元酸(填“一”、“二”或“三”)。
(3)工业上制玻璃和水泥需用到的共同原料是________(填化学式)。
(4)在一定温度下,向一个2L的真空密闭容器中(预先装入催化剂)通入1molN2和3molH2,发生反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)。
经过一段时间后,测得容器内压强是起始的0.9倍,在此时间内,H2平均反应速率为0.1mol/(L·
min),则所经过的时间为______min
(5)高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性,可对自来水进行消毒、净化。
高铁酸钠可用氢氧化铁和次氯酸钠在碱性介质中反应得到,请补充并配平下面离子方程式。
____Fe(OH)3+____ClO-+____OH-=__FeO42-+___Cl-+__
(6)在反应11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4中,氧化剂是___________;
当有2molH3PO4生成,转移的电子的物质的量为___________
【答案】弱