高考化学 难点剖析 专题09 氧化还原反应在化工流程中的考查讲解.docx

1、高考化学 难点剖析 专题09 氧化还原反应在化工流程中的考查讲解专题09 氧化还原反应在化工流程中的考查一、高考题再现1（2018课标）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：（1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式_。（2）利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：pH=4.1时，中为_溶液（写化学式）。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。（3）制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_

2、。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。（4）Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 molL1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1（以SO2计）。【答案】 2NaHSO3Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 2H2O4e4H+O2 a S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H 0.128要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固

3、体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液；（3）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2H2O4e4H+O2。阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。（4）单质碘具有氧化性，能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应的方程式为S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H；消耗碘的物质的量是0.0001mol，所以焦亚硫酸钠的残留量（以SO2计）是。2（2018课标）我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（Z

4、nS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用

5、。【答案】 ZnS+O2ZnO+SO2 PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ Zn+Cd2+Zn2+Cd Zn2+2eZn 溶浸【解析】（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2。（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2+。3（2018北京）实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4

6、）并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。（1）制备K2FeO4（夹持装置略）A为氯气发生装置。A中反应方程式是_（锰被还原为Mn2+）。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。_C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有_。（2）探究K2FeO4的性质取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl而产生Cl2，设计以下方案：方案取少量a，滴加KSCN溶液至过量，

7、溶液呈红色。方案用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。i由方案中溶液变红可知a中含有_离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl氧化，还可能由_产生（用方程式表示）。ii方案可证明K2FeO4氧化了Cl。用KOH溶液洗涤的目的是_。根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2_（填“”或“”），而方案实验表明，Cl2和的氧化性强弱关系相反，原因是_。资料表明，酸性溶液中的氧化性，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性。若能，请说明理由；若

8、不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_。【答案】 2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl +5Cl2+8H2O Cl2+2OHCl+ClO+H2O Fe3+ 4FeO42+20H+4Fe3+3O2+10H2O 排除ClO的干扰 溶液的酸碱性不同 若能，理由：FeO42在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2，溶液浅紫色一定是MnO4的颜色（若不能，方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）除去HCl，除杂装置B为。 C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，还有Cl2与KOH的反应，Cl2与KO

9、H反应的化学方程式为Cl2+2KOH=KCl+KClO+H2O，反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。（2）根据上述制备反应，C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl，还可能含有KClO等。i.方案I加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3+。但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl-发生了反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3+，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，可能的反应为4FeO42-+20H+=3O2+4Fe3+10H2O。ii.产生Cl2还可能是ClO-+Cl-+2H+=Cl2+H2O，即KClO的存在干扰判断；K2

10、FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO-的干扰，同时保持K2FeO4稳定存在。制备K2FeO4的原理为3Cl2+2Fe（OH）3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，在该反应中Cl元素的化合价由0价降至-1价，Cl2是氧化剂，Fe元素的化合价由+3价升至+6价，Fe（OH）3是还原剂，K2FeO4为氧化产物，根据同一反应中，氧化性：氧化剂氧化产物，得出氧化性Cl2FeO42-；方案II的反应为2FeO42-+6Cl-+16H+=2Fe3+3Cl2+8H2O，实验表明，Cl2和FeO42-氧化性强弱关系相反；对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱

11、性条件下，方案II在酸性条件下；说明溶液的酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱。该小题为开放性试题。若能，根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2，最后溶液中不存在FeO42-，溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色，说明FeO42-将Mn2+氧化成MnO4-，所以该实验方案能证明氧化性FeO42-MnO4-。（或不能，因为溶液b呈紫色，溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中，c（FeO42-）变小，溶液的紫色也会变浅；则设计一个空白对比的实验方案，方案为：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色）。二、考点突破1、制备物质典例1（201

12、8届云南师大附中高三年级适应性月考）高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂，具有强氧化性。制备高铁酸钾方法很多。（1）干法制备高铁酸钾。将Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物。此制备反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。（2）湿法制备高铁酸钾。工业上常采用NaClO氧化法生产，原理如下：a.3NaClO+2Fe(NO3)3+ 10NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2Ob.Na2FeO4+2KOH =K2FeO4+2NaOH主要的生产流程如图：流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下的溶解度S(K2FeO4)_S(Na2FeO

13、4)（填“”“”或“=”）。湿法制备中，反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。如图，图甲为不同的温度下，不同质量浓度的Fe(NO3)3对K2FeO4生成率的影响；图乙为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。工业生产中最佳温度为_，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为_。若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：_。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为_。（3）K2FeO4在水溶液中易水解：4

14、FeO42-+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用_溶液(填序号)。A H2O BCH3COOK、异丙醇 CNH4Cl、异丙醇 DFe(NO3)3、异丙醇K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有_。（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+。该反应的平衡常数为_。(已知常温下的溶度积常数：KspCu(OH)2=2.010-20， KspFe(OH)3=4.010-38)。【答案】 31 26 65或1.2 3ClO+Fe3+3H2O=

15、Fe(OH)3+3HClO +Fe3+8OH=+4H2O B K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质 5.01015 mol/L湿法制备中，反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。如图，图甲为不同的温度下，不同质量浓度的Fe(NO3)3对K2FeO4生成率的影响；图乙为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。由图甲和图乙可知，在26、NaClO和Fe(NO3)3的质量浓度分别为330g/L和275g/L时，K2FeO4生成率最高，所以工业生产中最佳温度为2

16、6，此时Fe(NO3)3与NaClO 两种溶液最佳质量浓度之比为65（或1.2 ）。若NaClO加入过量，次氯酸根离子和铁离子发生双水解反应，故氧化过程中会生成Fe(OH)3，该反应的离子方程式为3ClO+Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3HClO。若Fe( NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为+Fe3+8OH=+4H2O。（3）在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，因为K2FeO4在水溶液中易水解，所以洗涤剂最好选用有机溶剂，根据平衡移动原理，为减少晶体的溶解损失，应选用CH3COOK、异丙醇溶液，

17、填B。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有：K2FeO4具有强氧化性，能够消毒杀菌；同时被还原成Fe3+，Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体，能够吸附水中悬浮杂质。（4）室温下，向含有Fe3+的CuSO4溶液中加入Cu(OH)2可使Fe3+转化为Fe(O H)3沉淀，从而除去Fe3+，该反应的离子方程式为2Fe3+3Cu(OH)23Cu2+2Fe(OH)3。该反应的平衡常数为5.01015 mol/L。2、原料的的氧化典例2（2018届四川省宜宾市高高三第三次诊断考试）利用废旧锂离子电池的正极材料（主要成分为LiCoO2、Al以及少量Ca、Mg、Cu、Fe等）制备Co3O4微球的工艺流程如

18、下：回答下列问题：（1）LiCoO2 中Co元素的化合价为_。（2）步骤中生成Co2+的离子方程式为_。此过程中若用浓盐酸代替H2SO4和H2O2的混合溶液，除因挥发使其利用率降低外，还有的缺点是_。（3）步骤中，不同pH下溶液中金属离子的去除效果如下图所示。该过程加入NaOH调节溶液pH的最佳范围是_，理由是_。 （4）步骤中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_。（5）步骤中，Co(OH)2在空气中高温焙烧生成Co3O4的化学方程式为_。（6）若以钴为电极，控制一定条件，电解NaCl溶液也可制取Co3O4的前驱体Co(OH)2。写出电解的总反应方程式_。（7）实验室测得“浸出

19、液”中钴元素的含量为a mg/L，取20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“Co3O4微球”产品b g，又测得产品中钴元素的质量分数为w。计算钴的回收率为_（列式表示）。【答案】 +3 2LiCoO2 +6H+H2O2=2Co2+ O2+2Li+4H2O 盐酸（或Cl-）可被LiCoO2氧化产生Cl2污染环境 5.56.0 在pH为5.56.0的范围内，Fe3+、Al3+、Cu2+杂质离子的去除率很高，而Co2+去除率很低，损失率较小 漏斗 6Co(OH)2+O22Co3O4+ 6H2O Co+2H2OCo(OH)2+H2 100%【解析】（1）LiCoO2 中Co元素的化合价为+3；

20、（4）步骤中，过滤、洗涤操作均需用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、和漏斗；（5）步骤中，Co(OH)2在空气中高温焙烧生成Co3O4，Co由+2价被氧化到+3价，故需氧气的参与，化学方程式为：6Co(OH)2+O22Co3O4+ 6H2O；（6）若以钴为电极，电解NaCl溶液也可制取Co3O4的前驱体Co(OH)2，阳极是Co，电极本身失电子，生成Co2+，阴极水中的氢离子放电生成氢气，故电解的总反应方程式为：Co+2H2OCo(OH)2+H2；（7）实验室测得“浸出液”中钴元素的含量为a mg/L，取20 mL“浸出液”模拟上述流程进行实验，得到“Co3O4微球”产品b g，产品中钴元素的质量分

21、数为w，产品中Co的质量为：bw，20 mL“浸出液中Co的质量为：a0.020.001g，故钴的回收率为 100%= 100%。典例3（2018届陕西省西安市长安区高三教学质量检测）下图表示从废旧普通锌锰电池内容物中回收制备KMnO4等物质的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。（1）KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理与下列物质相似的是_(填序号)。A双氧水 B75%酒精 C84消毒液(NaClO溶液) D苯酚（2）黑色固体混合物水浸时为提高浸出速率，常采用的措施为_（答出一条即可）。滤渣水洗灼烧后固体是一种黑色的化合物，操作a中得到熔块的主要成分是K2MnO4和KC

22、l，该过程中发生反应的化学方程式为_。图中产物A是一种难溶于水的黑色固体，其化学式为_。（3）测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液进行滴定。配制250 mL0.100 0 molL-1标准Na2S2O3溶液，需要使用的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、量筒和_、_；取KMnO4配成溶液（酸化）后，用0.100 0 molL-1标准Na2S2O3溶液进行滴定，判断滴定至终点的现象为_。【答案】 AC 加热、将固体混合物粉碎、搅拌 3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O MnO2 玻璃棒 250 mL容量瓶 当滴入最后一滴标准液，溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不变

23、色【解析】（1）KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理是KMnO4具有强氧化性。A项，双氧水有强氧化性；B项，75%酒精使蛋白质变性；C项，84消毒液具有强氧化性；D项，苯酚使蛋白质发生变性。（2）根据普通锌锰电池的组成，黑色固体混合物“水浸”后过滤得到的滤渣中主要含MnO2；MnO2与KClO3、KOH熔融时反应生成K2MnO4、KCl和H2O；向K2MnO4溶液中通入CO2生成KMnO4，Mn元素的化合价由+6价升至+7价，产物A是一种难溶于水的黑色固体，根据氧化还原反应的规律，化合物A的化学式为MnO2，K2MnO4与CO2反应生成KMnO4、MnO2和K2CO3。（3）配制250

24、mL0.1000mol/L标准Na2S2O3溶液需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管。KMnO4溶液本身呈紫红色，实验中不需要其他指示剂，滴定终点的现象为：当滴入最后一滴标准液，溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不变色。（1）KMnO4稀溶液是一种常用消毒剂，其消毒机理是KMnO4具有强氧化性。A项，双氧水有强氧化性，与KMnO4稀溶液消毒机理相似；B项，75%酒精使蛋白质变性，与KMnO4稀溶液消毒机理不同；C项，84消毒液具有强氧化性，与KMnO4稀溶液消毒机理相似；D项，苯酚使蛋白质发生变性，与KMnO4稀溶液消毒机理不同；答案选AC。黑色固体混合物水浸时为提高

25、浸取速率，常采用的措施为：加热、将固体混合物粉碎、搅拌。MnO2与KClO3、KOH熔融反应生成K2MnO4、KCl和H2O，在该反应中Mn元素的化合价由+4价升至+6价，Cl元素的化合价由+5价降至-1价，根据得失电子守恒和原子守恒，该过程中发生反应的化学方程式为3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O。向K2MnO4溶液中通入CO2生成KMnO4，Mn元素的化合价由+6价升至+7价，产物A是一种难溶于水的黑色固体，根据氧化还原反应的规律，化合物A的化学式为MnO2，K2MnO4与CO2反应生成KMnO4、MnO2和K2CO3，反应的化学方程式为3K2MnO4+2CO

26、2=2KMnO4+MnO2+2K2CO3。（3）配制250mL0.1000mol/L标准Na2S2O3溶液的步骤为：计算称量溶解冷却至室温转移洗涤初步振荡定容上下颠倒摇匀。需要使用的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管，答案为：250mL容量瓶、玻璃棒。KMnO4溶液本身呈紫红色，实验中不需要其他指示剂，滴定终点的现象为：当滴入最后一滴标准液，溶液的紫红色恰好褪去，且半分钟内不变色。3、氧化除杂典例4（2018届山西省太原市高三模拟考试）铋(Bi)与氮同族，氯氧化铋(BiOCl)广泛用于彩釉调料、塑料助剂、油漆调色、生产金属铋等。一种以用火法炼铜过程产生的铜转炉烟尘(除含

27、铋的化合物之外,还有CuSO4、ZnSO4、CuS、Fe2O3、PbSO4及As2O3)制备高纯氯氧化铋的工艺流程如下：请回答：(1)BiOCl中Bi元素的化合价为_。(2)向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，主要目的是_。(3)“浸铜”时,有单质硫生成，其反应的离子方程式为_。(4)“浸铋”时,温度升高，铋的浸出率降低，其原因为_。(5)“沉铋”时需控制溶液的pH=3.0,此时BiCl3发生反应的化学方程式为_。(6)“除铅、砷”时,可以采用以下两种方法：加入改性羟基磷灰石固体(HAP)：浸液2与HAP的液固比(L/S)与铅、砷去除率以及后续沉铋量的关系如下表：L/S12515012511

28、51Pb2+去除率/%84.8694.1595.4096.83As3+去除率/%98.7998.9298.3499.05m(沉铋)/g2.342.332.051.98实验中应采用的L/S=_。铁盐氧化法：向浸液2中加入Fe2(SO4)3,并调节pH,生成FeAsO4沉淀。当溶液中c(AsO43-)=110-9mol/L,且不产生Fe(OH)3沉淀,此时溶液的pH为_。(已知：1g2=0.3;FeAsO4、Fe(OH)3的Ksp分别为510-21、410-38。)【答案】 +3 除去Cu2+、Fe3+ CuS+MnO2+4H+=Cu2+Mn2+S+2H2O 温度升高,盐酸挥发,反应物浓度降低 BiCl3+Na2CO3=BiOCl+2NaCl+CO2 501 5.3【解析】(1)BiOCl中O为-2价，Cl为-1价，根据化合价代数和为0，可知Bi元素的化合价为+3价，答案为：+3（2）向“酸浸”所得“浸液1”中加入Zn粉，Zn粉能与Cu2+、Fe3+反应生成Cu和Fe，从而除去Cu2+、Fe3+，答案为：除去Cu2+、Fe3+（4）“浸铋”时,所加物质为盐酸和氯化钠溶液，盐酸易挥发，升