氧化还原方程式的书写及计算——突破训练（三）【解析版】.doc

氧化还原方程式的书写及计算 ‎——突破训练（三）‎ ‎1．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型净水剂，制取Na2FeO4的离子方程式为Fe3＋＋OH－＋Cl2―→FeO＋Cl－＋H2O，该反应配平的离子方程式中H2O的化学计量数是(　　)‎ A．4　　　　　　　 B．6‎ C．8 D．10‎ ‎【解析】选C　反应Fe3＋＋OH－＋Cl2―→FeO＋Cl－＋H2O中，铁元素化合价：＋3价→＋6，化合价升高3价；氯元素化合价：0→－1，Cl2参加反应，化合价降低1×2价，化合价变化的最小公倍数为6，所以Fe3＋的化学计量数为2、Cl2的化学计量数为3，根据氯原子守恒，Cl－的化学计量数为6，即2Fe3＋＋OH－＋3Cl2―→2FeO＋6Cl－＋H2O，根据电荷守恒，OH－的化学计量数为16，根据氢原子守恒，水的化学计量数为＝8。‎ ‎2．含氟的卤素互化物通常作氟化剂，使金属氧化物转化为氟化物，如2Co3O4＋6ClF3===6CoF3＋3Cl2＋4X。下列有关该反应的说法正确的是(　　)‎ A．X是还原产物 B．ClF3中氯元素为－3价 C．反应生成3 mol Cl2时转移18 mol电子 D．Co3O4在反应中作氧化剂 ‎【解析】选C　A项，根据原子守恒知，X是O2，该反应中氧气是氧化产物；B项，ClF3中氯元素为＋3价；C项，氯元素由＋3价降为0价，反应生成3 mol Cl2时转移18 mol电子；D项，Co3O4中钴元素和氧元素的化合价均升高，所以Co3O4在反应中作还原剂。‎ ‎3．硫代硫酸钠溶液与氯气能发生反应：Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===2NaCl＋6HCl＋2H2SO4。下列说法错误的是(　　)‎ A．氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶1‎ B．若0.5 mol Na2S2O3作还原剂，则转移4 mol电子 C．当Na2S2O3过量时，溶液能出现浑浊 D．硫代硫酸钠溶液吸收氯气后，溶液的pH降低 ‎【解析】选A　由化学方程式可知，氯气是氧化剂，硫代硫酸钠是还原剂，氯化钠和氯化氢是还原产物，硫酸是氧化产物。A项，氧化产物、还原产物的物质的量之比为1∶4；B项，若0.5 mol Na2S2O3作还原剂，则转移4 mol电子；C项，当Na2S2O3过量时，过量的Na2S2O3可以与硫酸反应生成硫，所以溶液能出现浑浊；D项，硫代硫酸钠溶液吸收氯气后生成了酸，故溶液的pH降低。‎ ‎4.水热法制备纳米颗粒Y(化合物)的反应为3Fe2++2S2O32-+O2+aOH-Y+S4O62-+2H2O,下列有关说法不正确的是 (　　)‎ A.a=4‎ B.Y的化学式为Fe2O3‎ C.S2O32-是还原剂 D.每32 g O2参加反应,转移电子的物质的量为4 mol ‎【解析】Y为化合物,由电荷守恒知,a=4,A项正确。由2S2O32-→S4O62-,失去2 mol电子,O2→2O2-,得到4 mol电子,说明只有2Fe2+→2Fe3+,失去2 mol电子,再由原子守恒知,Y为四氧化三铁,B项错误;在反应中S2O32-中硫元素的化合价升高,C项正确;1 mol氧气参加反应转移4 mol电子,D项正确。‎ ‎5.下列说法错误的是 (　　)‎ A.2H2S+SO23S↓+2H2O中,氧化产物和还原产物物质的量之比为2∶1‎ B.4Zn+10HNO34Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O中,氧化剂和还原剂物质的量之比为5∶2‎ C.3I2+6KOH5KI+KIO3+3H2O中,被氧化和被还原的碘原子物质的量之比为1∶5‎ D.2FeS+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+2S↓+6H2O中,发生氧化反应和发生还原反应的硫原子物质的量之比为2∶3‎ ‎【解析】A项,H2S是还原剂,变为氧化产物,SO2是氧化剂,变为还原产物,所以氧化产物和还原产物物质的量之比为2∶‎ ‎1,正确;B项,Zn作还原剂,硝酸作氧化剂,每10 mol硝酸参加反应,只有1 mol作氧化剂,所以氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶4,错误;C项,I2既作氧化剂,又作还原剂,被氧化和被还原的碘原子物质的量之比为1∶5,正确;D项,FeS中的硫元素被氧化,发生氧化反应,硫酸中的硫元素被还原,发生还原反应。6 mol的硫酸参加反应,只有3 mol被还原,所以反应中发生氧化反应和发生还原反应的硫原子物质的量之比为2∶3,正确。‎ ‎6.宋代著名法医学家宋慈的《洗冤集录》中有“银针验毒”的记载,“银针验毒”的原理是4Ag+2H2S+O22X+2H2O。下列说法正确的是 (　　)‎ A.X的化学式为AgS B.银针验毒时,空气中氧气失去电子 C.反应中Ag和H2S均是还原剂 D.每生成1 mol X,反应转移2 mol e-‎ ‎【解析】 根据原子守恒,X的化学式为Ag2S,A项错误;银针验毒时,氧元素化合价降低,空气中氧气得到电子,B项错误;反应中Ag是还原剂,氧气是氧化剂,H2S既不是氧化剂又不是还原剂,C项错误;银的化合价升高1,每生成1 mol X,反应转移2 mol e-,D项正确。‎ ‎7．锰是重要的合金材料和催化剂，在工农业生产和科技领域有广泛的用途。请回答下列问题：‎ ‎（1）溶液中的Mn2+可被酸性溶液氧化为MnO4-，该方法可用于检验Mn2+。‎ ‎①检验时的实验现象为_________。‎ ‎②该反应的离子方程式为___________。‎ ‎③ 可看成两分子硫酸偶合所得，若硫酸的结构式为，则的结构式为_________。‎ ‎（2）实验室用含锰废料（主要成分，含有少量）制备Mn的流程如下：‎ 已知：Ⅰ．难溶物的溶度积常数如下表所示：‎ 难溶物 溶度积常数（）‎ ‎4.0×10－38‎ ‎1.0×10－33‎ ‎1.8×10－11‎ ‎1.8×10－13‎ Ⅱ．溶液中离子浓度≤10－5 mol·L－1时，认为该离子沉淀完全。‎ ‎①“酸浸”时，将Fe氧化为Fe3＋。该反应的离子方程式为________；该过程中时间和液固比对锰浸出率的影响分别如图1、图2所示：‎ 则适宜的浸出时间和液固比分别为___________、___________。‎ ‎②若“酸浸”后所得滤液中c(Mn2＋)＝0.18 mol·L－1，则“调pH”的范围为___________。‎ ‎③“煅烧”反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______。“还原”时所发生的反应在化学上又叫做_________。‎ ‎【答案】溶液由无色变为紫红色 5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ 3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O 60min 3：1 pH＜8 1：2 铝热反应 ‎ ‎【解析】（1）①溶液中的Mn2+转化为MnO4-的实验现象为溶液由无色变为紫红色，故答案为：溶液由无色变为紫红色。‎ ‎②Mn2+被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化物MnO4-，还原产物应为SO42-，反应的离子方程式为：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+‎ ‎，故答案为：5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+。‎ ‎③H2S2O8可视为由两分子的硫酸缩合所得，硫酸的结构简式为：，则H2S2O8的结构简式为：，故答案为：。‎ ‎（2）①由题中信息可知，“酸浸”时，MnO2在酸性介质中将Fe氧化为Fe3＋，本身被还原为Mn2+，该反应的离子方程式为：3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O，由图甲可知，适宜的浸出时间为60min，由图乙可知，适宜的液固比为3：1，故答案为：3MnO2+2Fe+12H+=3Mn2++2Fe3＋+6H2O，60min，3：1。‎ ‎②由流程图中信息可知，“调pH”的目的是使Fe3＋和Al3＋沉淀完全，而Mn2＋不沉淀，根据Ksp[Al(OH)3]=1.0×10－33，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10－38可知：Al3＋沉淀完全时Fe3＋已沉淀完全，Al(OH)3恰好完全沉淀时的pH=-lg=，Mn2＋开始沉淀时的pH为-lg=8，则“调pH”的范围为pH＜8，故答案为：pH＜8。‎ ‎③根据信息可知，“煅烧”时，空气中的O2将MnCO3氧化为MnO2，根据得失电子守恒可得关系式O2～2MnCO3，即氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2，“还原”时发生铝粉与高熔点金属氧化物的反应在化学上又叫做铝热反应，故答案为：1：2，铝热反应。‎ ‎8．二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色气体，易溶于水，在混合气体中的体积分数大于10％就可能发生爆炸，在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题：‎ ‎(1)在处理废水时，ClO2可将废水中的CN－氧化成CO2和N2，该反应的离子方程式是_______。‎ ‎(2)某小组按照文献中制备ClO2的方法设计了如图所示的实验装置用于制备ClO2。‎ ‎①通入氮气的主要作用有2个，一是可以起到搅拌作用，二是____________________。‎ ‎②装置B的作用是__________________。‎ ‎③装置A用于生成ClO2气体，该反应的化学方程式是_______________________________。‎ ‎(3)测定装置C中ClO2溶液的浓度：取10.00 mL C中溶液于锥形瓶中，加入足量的KI溶液和H2SO4酸化，然后加入___________________作指示剂，用0.100 0 molL－1的Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的溶液（I2 + 2S2O32－＝2I－+ S4O62－），消耗标准溶液的体积为20.00 mL。滴定终点的现象是______________________________，C中ClO2溶液的浓度是__________molL－1。‎ ‎【答案】2ClO2 + 2CN－＝2CO2 + N2 + 2Cl－ 稀释二氧化氯，防止二氧化氯的浓度过高而发生爆炸或防倒吸 防止倒吸（或作安全瓶） 2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O 淀粉溶液 当滴入最后一滴标准溶液后，溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色 0.04000 ‎ ‎【解析】（1）ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2，ClO2自身被还原为Cl-，则发生反应的离子反应为2ClO2+2CN-=2CO2+N2+2Cl-；‎ ‎（2）①氮气可以搅拌混合液，使其充分反应，还可以稀释二氧化氯，防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸；‎ ‎②已知二氧化氯易溶于水，则装置B防止倒吸（或作安全瓶）；‎ ‎③NaClO3和H2O2的混合液中滴加稀H2SO4即生成ClO2气体，依据氧化还原反应原理，同时会得到氧化产物O2，根据质量守恒可知有Na2SO4生成，则结合原子守恒，装置A中发生反应的化学方程式是2NaClO3＋H2O2＋H2SO4＝2ClO2↑＋Na2SO4＋O2↑＋2H2O；‎ ‎（3）根据滴定原理，KI在酸性条件下被ClO2氧化为I2，反应为：2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O，故选用淀粉溶液做指示剂；用Na2S2O3‎ 标准液滴定锥形瓶中的I2，当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶内溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复原色，说明达到滴定终点；根据关系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，则n（ClO2）=n（Na2S2O3）=×0.1000mol/L×0.02L=0.0004mol，C中ClO2溶液的浓度为=0.04mol/L。‎ ‎9．高锰酸钾溶液在酸性条件下可以与硫酸亚铁反应，化学方程式如下(未配平)：‎ ‎__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4===__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2(SO4)3＋__H2O 下列说法正确的是(　　)‎ A．MnO是氧化剂，Fe3＋是还原产物 B．Fe2＋的还原性强于Mn2＋‎ C．取反应后的溶液加KSCN溶液，可观察到有血红色沉淀生成 ‎ D．生成1 mol水时，转移2.5 mol电子 ‎【解析】选B　A项，Fe3＋是氧化产物；B项，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；C项，硫氰化铁不是沉淀；D项，根据原子守恒和得失电子守恒配平该化学方程式：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋8H2O，生成8 mol水时，转移10 mol电子，故生成1 mol水时，转移1.25 mol电子。‎ ‎10.根据图示信息书写方程式:‎ ‎(1)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示:‎ 反应Ⅰ的化学方程式为___________________________________________。 ‎ ‎(2)利用硫酸渣(主要含Fe2O3、FeO,杂质为Al2O3和SiO2等)生产铁基颜料铁黄(FeOOH)的制备流程如下:‎ Fe3+被FeS2还原的离子方程式为________________________________,“氧化”中,生成FeOOH的离子方程式为____________________________________。 ‎ ‎(3)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。该法工艺原理示意图如图所示。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。发生器中生成ClO2的化学方程式为________________________________________。 ‎ ‎【解析】(1)反应Ⅰ是SO2、I2、H2O的反应。‎ ‎(2)反应物为Fe3+、FeS2(硫显-1价,铁显+2价),生成物有Fe2+(Fe3+被还原为Fe2+)、S(滤渣Ⅰ成分之一),根据得失电子守恒配平。过滤Ⅰ后的滤液中主要含Fe2+、Al3+,加空气氧化Fe2+为Fe3+,加氨水调节pH=3～4,沉淀Fe3+。反应物为Fe2+、O2、NH3·H2O,生成物有FeOOH、N,根据电子守恒、电荷守恒配N:4Fe2++8NH3·H2O+O2‎ ‎4FeOOH↓+8N+2H2O,根据原子守恒补水。‎ ‎(3)氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2的方程式是2NaClO3+4HCl2ClO2↑+‎ Cl2↑+2NaCl+2H2O。‎ 答案:(1)SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI ‎(2)2Fe3++FeS23Fe2++2S ‎4Fe2++8NH3·H2O+O24FeOOH↓+8N+2H2O ‎(3)2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O ‎11．Ⅰ.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4，方法如下：软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩溶液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。试回答下列问题：‎ ‎(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的化学方程式是____________________________________________________。‎ Ⅱ.MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：‎ ‎(1)第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。‎ ‎(2)第②步反应的离子方程式并配平：____＋ClO＋____===MnO2↓＋Cl2↑＋____。‎ ‎(3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2～3次，如何确定是否洗涤干净？_________________‎ ‎__________________________________________________。‎ ‎(4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g ‎ MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要________ mol NaClO3。‎ ‎【解析】Ⅰ.(1)由软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl，反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素的化合价由＋4价升高为＋6，Cl元素化合价由＋5降低为－1，根据化合价升降总数相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3∶1，再根据原子守恒配平方程式为3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O；‎ ‎(2)由滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4，反应中只有Mn元素化合价变化，Mn元素部分由＋6价降低为＋4，部分升高为＋7，根据化合价升降总数相等，则二氧化锰与高锰酸钾的物质的量之比为1∶2，再根据电荷守恒、原子守恒配平方程式为3MnO＋4H＋===MnO2↓＋2MnO＋2H2O；‎ ‎(3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，根据质量守恒，同时会生成硫酸钾、硫酸锰和硫酸钠，反应的化学方程式为2KMnO4＋8H2SO4＋5Na2C2O42MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋5Na2SO4＋8H2O。‎ Ⅱ.(1)MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4。‎ ‎(2)MnSO4要转化为MnO2，需失去电子，故需要加入NaClO3做氧化剂，依据得失电子守恒可以配平，反应的离子方程式是5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋8H＋。‎ ‎(3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2～3次，MnO2上可能吸附有SO，判断沉淀洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀，则洗涤干净。‎ ‎(4)由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69 g－8.7 g＝3.99 g,0.224 L CO2的物质的量为0.01 mol，由方程式H2SO4＋MnCO3===MnSO4＋H2O＋CO2↑可知MnCO3的物质的量为0.01 mol，质量为115 g·mol－1×0.01 mol＝1.15 g，所以MnO的质量为3.99 g－1.15 g＝2.84 g，其物质的量为＝0.04 mol，因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质的量为0.05 mol，根据方程式5MnSO4＋2NaClO3＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋Na2SO4＋4H2SO4‎ ‎，可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02 mol。‎ 答案：Ⅰ.(1)3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O ‎(2)3MnO＋4H＋===MnO2↓＋2MnO＋2H2O ‎(3)2KMnO4＋8H2SO4＋5Na2C2O42MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋5Na2SO4＋8H2O Ⅱ.(1)MnO和MnCO3‎ ‎(2)5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋8H＋‎ ‎(3)取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀，则洗涤干净 ‎(4)0.02‎