高考化学真题分项解析 专题 《氧化还原反应》.docx
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高考化学真题分项解析专题《氧化还原反应》
专题04氧化还原反应
1.【2015北京理综化学】在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面产生红棕色气泡
下列说法中不正确的是()
A.Ⅰ种气体有无色变红棕色的化学方程式为:
2NO+O2=2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
【答案】C
【解析】 I是铁与稀硝酸反应生成无色气体NO,NO被空气中的氧气氧化生成红棕色的NO2气体,故A正确;II的现象是因为铁发生了钝化,Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应,故B正确;实验II反应停止是因为发生了钝化,不能用来比较稀硝酸和浓硝酸的氧化性强弱,物质氧化性强弱只能通过比较物质得电子能力大小来分析,故C错误;III中Fe、Cu都能与硝酸反应,二者接触,符合原电池构成条件,要想验证铁是否为负极,发生氧化反应,可以连接电流计,故D正确。
【考点定位】考查Fe与硝酸的反应,涉及氮氧化物的性质、浓硝酸的强氧化性、原电池工作原理等
【名师点晴】利用铁与稀硝酸、浓硝酸的反应考查有关实验现象及解释,原电池理论等,学生应明确铁在稀硝酸中反应生成NO,在浓硝酸中发生钝化现象,并能根据反应实质判断浓稀硝酸的氧化性强弱,同时还要知道原电池的构成条件以及原电池工作原理。
【注】本题分类与专题4、5
2.【2015海南化学】己知在碱性溶液中可发生如下反应:
2R(OH)3+3C1O-+4OH-=2RO4n-+3Cl-+5H2O。
则RO4n-中R的化合价是()
A.+3B.+4C.+5D.+6
3.【2015江苏化学】下列说法正确的是()
A.分子式为C2H6O的有机化合物性质相同
B.相同条件下,等质量的碳按a、b两种途径完全转化,途径a比途径b放出更多热能
途径a:
CCO+H2CO2+H2O
途径b:
CCO2
C.在氧化还原反应中,还原剂失去电子总数等于氧化剂得到电子的总数
D.通过化学变化可以直接将水转变为汽油
【答案】C
【解析】A、C2H6O可以是CH3CH2OH,也可以是CH3OCH3,化学性质不同,故A错误;B、根据盖斯定律,反应热只跟始态和终态有关,跟反应过程无关,始态和终态不变,反应热不变,等质量C生成CO2,放出热量相同,故B错误;C、氧化还原反应中,得失电子数目守恒,故C正确;D、违背了化学变化的元素守恒,故D错误。
【考点定位】考查有机物同分异构体的性质、盖斯定律、氧化还原反应的规律、化学反应规律等知识。
【名师点睛】涉及同分异构体、盖斯定律的应用、氧化还原反应的规律、化学反应遵循规律,同分异构体化学性质可能相同,如正丁烷、异丁烷等,也可能不相等,如乙醇、乙醚等,氧化还原反应规律体现在得失电子数目守恒、归中规律、强强联手等知识上,而化学反应应是遵循原子个数守恒和元素守恒等,注重学生基础的夯实。
【注】本题分类于专题4、9
4.【2015江苏化学】下列说法正确的是()
A.若H2O2分解产生1molO2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023
B.室温下,pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合,溶液pH>7
C.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法防止其腐蚀
D.一定条件下反应N2+3H2
2NH3达到平衡时,3v正(H2)=2v逆(NH3)
【答案】C
【解析】A、2H2O2=2H2O+O2,生成1molO2,转移电子物质的量为2×6.02×1023,故错误;B、醋酸是弱酸,氢氧化钠是强碱,等体积混合醋酸过量,水溶液显酸性,pH<7,故错误;C、牺牲阳极的阴极保护法,是根据原电池原理,让比铁活泼的金属作负极,钢铁做正极,阴极保护法,是根据电解池,钢铁做阴极,可以防止钢铁的腐蚀,故正确;D、要求方向是一正一逆,且反应速率之比等于系数之比,2v正(H2)=3v逆(NH3),故错误。
【考点定位】考查氧化还原反应中电子转移、盐类水解和弱电解质的电离、金属防护、达到化学平衡的判断等知识。
【名师点睛】对化学原理的考查,涉及氧化还原反应、盐类水解和弱电解质的电离、达到化学平衡的标志、金属腐蚀的防护等原理,要求平时学习注意化学反应原理,体现化学的特点,学生学习化学反应实质,可以培养学生分析问题的能力。
【注】本题分类于专题4、12
5.【2015上海化学】下列反应中的氨与反应4NH3+5O2→4NO+6H2O中的氨作用相同的是()
A.2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑B.2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2O
C.4NH3+6NO→5N2+6H2OD.3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2
【答案】B、C
【解析】在反应4NH3+5O2→4NO+6H2O中N元素的化合价由反应前氨中的的-3价变为反应后NO中的+2价,化合价升高,失去电子,氨气作还原剂。
A.在2Na+2NH3→2NaNH2+H2↑反应中,H元素的化合价由NH3中的+1价变为反应后H2的0价,化合价降低,得到电子,所以NH3作氧化剂,与上述反应的氨的作用不同,错误。
B.在2NH3+3CuO→3Cu+N2+3H2O中,NH3中的N化合价由-3价变为反应后的0价,失去电子,作还原剂,与上述反应相同,正确。
C.在4NH3+6NO→5N2+6H2O中,NH3的N元素的化合价由-3价变为反应后N2的0价,化合价升高,失去电子,作还原剂,与上述反应相同,正确。
D.在3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2中,NH3的N元素的化合价没有发生变化,既不作氧化剂,也不作还原剂,错误。
【考点定位】考查氨在不同的化学反应中的作用的正误判断的知识。
6.【2015上海化学】工业上将Na2CO3和Na2S以1:
2的物质的量之比配成溶液,再通入SO2,可制取Na2S2O3,同时放出CO2。
在该反应中()
A.硫元素既被氧化又被还原
B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:
2
C.每生成1molNa2S2O3,转移4mol电子
D.相同条件下,每吸收10m3SO2就会放出2.5m3CO2
【答案】A、D
【考点定位】考查工业上制取Na2S2O3的反应原理的知识。
【名师点睛】氧化还原反应是一类重要的化学反应,在氧化还原反应中,电子得失数目相等,要结合物质发生反应时物质之间的物质的量关系,结合物质中元素化合价的升降确定物质反应的多少、电子转移数目。
要掌握氧化还原反应中规律、物质的作用、和有关计算技巧。
7.【2015上海化学】(本题共12分)氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。
下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式。
(2)离子交换膜的作用为:
、。
(3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出。
(选填“a”、“b”、“c”或“d”)
(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、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。
(5)室温下,0.1mol/LNaClO溶液的pH0.1mol/LNa2SO3溶液的pH。
(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为。
已知:
H2SO3Ki1=1.54×10-2Ki2=1.02×10-7
HClOKi1=2.95×10-8
H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11
【答案】
(1)2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-。
(2)阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应:
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(3)a;d;
(4)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.
(5)大于;SO32–>CO32–>HCO3–>HSO3–。
【解析】
(1)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子,发生氧化反应。
产生Cl2。
反应的离子方程式是2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-。
【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、电离平衡常数在比较离子浓度大小的应用的知识。
【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论,要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据,再结合实际情况,进行正确的判断,得到相应的答案。
【注】本题分类于专题4、10
8.【2015江苏化学】(14分)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。
O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:
NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)△H=-200.9kJ·mol-1
NO(g)+1/2O2(g)=NO2(g)△H=-58.2kJ·mol-1
SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g)△H=-241.6kJ·mol-1
(1)反应3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)的△H=_______mol·L-1。
(2)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3):
n(NO)的变化见右图。
①当n(O3):
n(NO)>1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是__________。
②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是_________。
(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO32-将NO2转化为NO2-,其离子方程式为:
___________。
(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO32-)=________[用c(SO42-)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示];CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_________。
【答案】
(1)-317.3;
(2)①O3将NO2氧化成更高价氮氧化物;②SO2与O3的反应速率慢;(3)SO32-+2NO2+2OH-=SO42-+2NO2-+H2O;(4)Ksp(CaSO3)×c(SO42-)/Ksp(CaSO4),CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO32-的浓度增大,加快SO32-与NO2的反应速率。
【解析】
(1)前两式变形①+②×2得出:
3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)△H=-200.9-58.2×2kJ·mol-1=-317.3kJ·mol-1;
(2)①n(O3):
n(NO)>1,臭氧过量,NO2减少,可能利用O3的强氧化性,把NO2转化成更高价态;②增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,可能是此反应速率较慢;(3)pH约为8,说明溶液显碱性,配平氧化剂(产物)、还原剂(产物),根据原子个数守恒和所带电荷数守恒,配平其他,SO32-+2NO2+2OH-=SO42-+2NO2-+H2O;(4)溶液中Ca2+、SO42-、SO32-,Ksp(CaSO4)=c(Ca2+)×c(SO42-),c(Ca2+)=Ksp(CaSO4)/c(SO42-),同理,c(SO32-)=Ksp(CaSO3)/c(Ca2+),推出c(SO32-)=Ksp(CaSO3)×c(SO42-)/Ksp(CaSO4),利用反应向着更难溶方向进行,溶液中c(SO32-)的增加,加快反应速率,故提高NO2的吸收速率。
【考点定位】考查反应热的计算、氧化还原反应方程式的书写、溶度积的计算等知识
【名师点睛】本试题涉及了热化学反应方程式的计算、根据图像推断可能出现的原因、氧化还原反应方程式的书写、溶度积的计算等知识,也就是主要体现化学反应原理考查,让元素及其化合物的性质做铺垫,完成化学反应原理的考查,让学生用基础知识解决实际问题,知识灵活运用。
【注】本题分类于专题4、9、12
9.【2015天津理综化学】(14分)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。
请回答下列问题:
(1)FeCl3净水的原理是。
FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)。
(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1,c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1,c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,则该溶液的PH约为。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
ClO3-+Fe2++=Cl-+Fe3++.
(3)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O
Fe(OH)2++H+K1
Fe(OH)2++H2O
Fe(OH)2++H+K2
Fe(OH)++H2O
Fe(OH)3+H+K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是。
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氧化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2O
Fex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)。
a.降温b.加水稀释
c.加入NH4Cld.加入NaHCO3
室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。
(4)天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范围约为mg·L-1。
【答案】
(1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)①2②166H+163H2O
(3)K1>K2>K3bd调节溶液的pH
(4)18~20
【解析】
(1)Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质,所以可起到净水的作用;钢铁设备中的Fe会与铁离子反应生成亚铁离子,离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)①根据电荷守恒,则溶液中氢离子的浓度是c(Cl-)-2c(Fe2+)-3c(Fe3+)=1.0×10-2mol·L-1,所以pH=2;
②根据题意,氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁,则反应物中有氢离子参加,则生成物中有水生成,Cl元素的化合价从+5价降低到-1价,得到6个电子,而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价,失去1个电子,根据得失电子守恒,则氯酸根离子的系数为1,Fe2+的系数为6,则铁离子的系数也是6,氯离子的系数是1,根据电荷守恒,则氢离子的系数是6,水的系数是3;
(3)铁离子的水解分为三步,且水解程度逐渐减弱,所以水解平衡常数逐渐减小,则K1>K2>K3;使平衡正向移动,因为水解为吸热反应,所以降温,平衡逆向移动;加水稀释,则水解平衡也正向移动;加入氯化铵,氯化铵溶液为酸性,氢离子浓度增大,平衡逆向移动;加入碳酸氢钠,则消耗氢离子,所以氢离子浓度降低,平衡正向移动,所以答案选bd;从反应的离子方程式中可知,氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成,所以关键步骤是调节溶液的pH。
(4)由图像可知,聚合氯化铁的浓度在18~20mg·L-1时,去除率达到最大值,污水的浑浊度减小。
【考点定位】本题主要考查了对铁的化合物性质的应用,氧化还原反应方程式的配平,对图像的分析能力
【名师点睛】盐水解的应用之一为用作净水剂,与盐水解产生的胶体粒子的吸附作用有关,涉及的知识点仍是盐的水解;溶液pH的计算需计算溶液中的氢离子浓度,根据溶液中的电荷守恒、溶度积、水的离子积常数等来计算;化学方程式的配平,首先判断该反应是否为氧化还原反应,若为氧化还原反应,则先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数,再根据电荷守恒,配平方程式中离子的系数,最后根据质量守恒定律配平其余物质的系数;对于多步反应的平衡常数的判断,根据方程式之间的关系,写出平衡常数的表达式,找出其中的数学关系即可;对于图像题,理解图像是解题的关键,观察横轴、纵轴的含义及曲线的变化趋势;平衡移动的判断,根据勒夏特列原理,结合条件的改变判断平衡移动的方向。
该题包括的知识点很多,但彼此之间的联系不大。
每个小题都是一个独立的题目。
综合考查了学生的分析问题、解决问题的能力。
【注】本题分类与专题4、11
10.【2015浙江理综化学】Ⅰ.(6分)请回答:
(1)H2O2的电子式___________。
(2)镁燃烧不能用CO2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-+()C2O42-+______=()Mn2++()CO2↑+________
Ⅱ.(12分)化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。
一定条件下金属钠和H2反应生成甲。
甲与水反应可产生H2,甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。
将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。
请推测并回答:
(1)甲的化学式__________。
(2)甲与AlCl3反应得到NaAlH4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Fe2O3),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H2,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___________。
【答案】Ⅰ.
(1)
(2)2Mg+CO2
2MgO+C
(3)AgCl+Br-==AgBr+Cl-(4)2MnO4-+5C2O42-+16H+==2Mn2++10CO2↑+8H2O
Ⅱ.
(1)NaH
(2)4NaH+AlCl3==NaAlH4+3NaCl
(3)NaAlH4+2H2O==NaAlO2+4H2↑(4)3NaH+Fe2O3==2Fe+3NaOH
(5)制备过程不合理,因为盐酸易挥发,H2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H2;没有考虑混入的NaCl
【解析】Ⅰ.
(1)H2O2分子中两个氧原子与氢原子形成共用电子对,两个氧原子间也形成共用电子对,其电子式为:
。
(2)镁可以在CO2中燃烧,生成MgO和C,化学方程式为:
2Mg+CO2
2MgO+C。
(3)AgBr比AgCl更难溶,生成的淡黄色沉淀为了溴化银,离子方程式为AgCl+Br-=AgBr+Cl-。
(4)MnO4-→Mn2+,Mn的化合价降低5,C2O42-→2CO2,C的化合价升高2,根据化合价升降相等,变化可得:
2MnO4-+5C2O42-==2Mn2++10CO2↑,该反应只能在酸性条件下进行(因为生成Mn2+),再根据原子数守恒可得完整的化学方程式:
2MnO4-+5C2O42-+16H+==2Mn2++10CO2↑+8H2O
Ⅱ.
(1)将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2,则甲所含氢元素的质量为0.1mol×2g·mol-1=0.2g,n(H)=0.2mol,钠元素的质量为4.6g,n(Na)=0.2mol,故甲的化学式为NaH。
(2)根据原子数守恒,甲与AlCl3反应还生成NaCl,化学方程式为:
4NaH+AlCl3==NaAlH4+3NaCl。
(3)NaAlH4氢元素为-1价,水中氢元素为+1价,两考可发生归中反应生成H2,H2既是氧化产物,也是还原产物,其它元素化合价不变,所以还有NaAlO2生成,化学方程式为:
NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑。
(4)-1价的氢具有强还原性,可把Fe3+还原为铁,化学方程式为:
3NaH+Fe2O3==2Fe+3NaOH(若氧化产物为H2,还可以被Fe2O3继续氧化)。
(5)该同学的制备过程不合理,因为盐酸易挥发,H2中混有HCl,经浓硫酸干燥时HCl不能除去,HCl与Na反应导致产物中有NaCl;验纯方法也不合理,若钠有残留,Na与水反应也产生H2,若混入NaCl,固体物质也不纯净。
【注】本题分类与专题4、14
11.【2015新课标Ⅱ卷理综化学】(15分)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KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
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ClO2中的NH3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
(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2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0.1000mol·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液
(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-),指示剂显示终点时共用去20.00mL硫
代硫酸钠溶液。
在此过程中:
①锥形瓶内ClO2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ClO2的质量为g。
(4)用ClO2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c.盐酸d.硫酸亚铁
【答案】
(1)2:
1
(2)①NH4Cl+2HCl
3H2↑+NCl3②Cl—、OH—③c
(3)①2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O②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
【解析】
(1)工业上可用KC1O3与Na2SO3在H2SO4存在下制得C