专题三 氧化还原反应 离子反应
时间:45分钟 分值:100分
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.(2017湖南郴州质监二,1)在下列变化:①大气固氮,②硝酸银分解,③实验室制取氨气中,按氮元素被氧化、被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列正确的是( )
A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①②
2.(2017山西孝义九校质监,3)下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( )
A.用铜电极电解NaCl溶液制备Cl2:2Cl-+2H2O Cl2↑+H2↑+2OH-
B.向MgCl2溶液中加入氨水制备Mg(OH)2:Mg2++2OH- Mg(OH)2↓
C.将FeS溶于稀硝酸制备Fe(NO3)3:FeS+4H++N Fe3++NO↑+S+2H2O
D.用浓盐酸酸化的KMnO4溶液与H2O2反应,证明H2O2具有还原性:2Mn+6H++5H2O2 2Mn2++5O2↑+8H2O
3.(2017山西五校联考四,10)将几滴KSCN(SCN-是“类卤离子”)溶液加入含有Fe3+的酸性溶液中,溶液变成红色。将该红色溶液分为两份:①一份中加入适量KMnO4溶液,红色褪去;②另一份中通入SO2,红色也褪去。下列推测肯定不正确的是( )
A.SCN-在适当条件下可失去电子被氧化为(SCN)2
B.①中红色褪去的原因是KMnO4将SCN-氧化
C.②中红色褪去的原因是SO2将Fe3+还原为Fe2+
D.②中红色褪去的原因是SO2将SCN-还原
4.(2017河南豫南九校质量考评五,5)下列有关Ca(ClO)2溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中,K+、Cl-、CH3COOH、I-可以大量共存
B.与Na2SO3溶液反应的离子方程式:ClO-+S S+Cl-
C.不可使用pH试纸测定该溶液的pH
D.1 L 0.1 mol·L-1该溶液和足量的CO2充分反应,产生10 g沉淀
5.(2017福建厦门一模,10)某酸性废水可能含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Na+、K+、C、S。取废水样品分别进行下图所示①~④的实验。下列推断正确的是( )
A.废水中含有Na+,不含K+
B.废水中含有S和C
C.废水中不含Fe3+,可能含Fe2+
D.废水中一定含有Na+、Al3+、S
6.(2017福建漳州八校2月联考,8)三氟化氮(NF3)是微电子工业中优良的等离子刻蚀气体,它在潮湿的环境中能发生反应:3NF3+5H2O 2NO+HNO3+9HF。下列有关该反应的说法正确的是( )
A.NF3是氧化剂,H2O是还原剂
B.还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1
C.若生成0.2 mol HNO3,则转移0.2 mol电子
D.NF3在潮湿的空气中泄漏会产生红棕色气体
7.(2017湖北八校第二次联考,5)下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且加入(或滴入)X试剂后发生反应的离子方程式书写正确的是( )
选项
离子组
X试剂
离子方程式
A
K+、Na+、ClO-、S
少量SO2
SO2+ClO-+H2O S+Cl-+2H+
B
N、Fe3+、Br-、S
过量H2S
2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
C
N、Na+、Fe3+、Al
过量铜粉
2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
D
K+、Na+、HC、Al
少量HCl
H++Al+H2O Al(OH)3↓
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(2017陕西西安八校联考,15)(13分)某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如图所示:
(1)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是 。
A.Na2SO3溶液与HNO3
B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧
D.铜与热浓硫酸
(2)装置C的作用是 。
(3)在上述装置中通入过量的SO2,请设计实验验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应: 。
(4)上述装置中能表明SO2的还原性强于I-的现象是 。
9.(15分)常见的五种盐A、B、C、D、E,它们的阳离子可能是Na+、N、Cu2+、Ba2+、Al3+、Ag+、Fe3+,阴离子可能是Cl-、N、S、C,已知:
①五种盐均溶于水,水溶液均为无色。
②D的焰色反应呈黄色。
③A的溶液呈中性,B、C、E的溶液呈酸性,D的溶液呈碱性。
④若在这五种盐的溶液中分别加入Ba(NO3)2溶液,只有A、C的溶液不产生沉淀。
⑤若在这五种盐的溶液中,分别加入氨水,E和C的溶液中生成沉淀,继续加氨水,C中沉淀消失。
⑥把A的溶液分别加入B、C、E的溶液中,均能生成不溶于稀硝酸的沉淀。
请回答下列问题:
(1)五种盐中,一定没有的阳离子是 ;所含阴离子相同的两种盐的化学式是 。
(2)D的化学式为 ,D溶液显碱性的原因是(用离子方程式表示)
。
(3)E和氨水反应的离子方程式是 。
(4)设计实验检验B中所含的阳离子:
。
10.(2017湖北黄冈第三次联考,26)(15分)亚氯酸钠(NaClO2)和ClO2都是重要的漂白剂。通常情况下,ClO2是一种具有强氧化性的黄色气体,常用于水的净化和纸浆、纺织品的漂白。ClO2易发生爆炸,在生产、使用时可用其他气体进行稀释。ClO2易与碱反应生成亚氯酸盐和氯酸盐。
(1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠,可较安全地生成ClO2,反应的离子方程式为 。
(2)自来水用ClO2处理后,有少量ClO2残留在水中,可用碘量法做如下检测(已知ClO2存在于pH为4~6的溶液中,Cl存在于中性溶液中):
①取0.50 L水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。写出ClO2与碘化钾反应的化学方程式: 。
②已知:2Na2S2O3+I2 Na2S4O6+2NaI,向①所得溶液中滴加5.00×10-4 mol·L-1的Na2S2O3溶液至恰好反应,消耗Na2S2O3溶液20.00 mL,判断达到滴定终点的方法是
,该水样中ClO2的浓度是 mg/L。
(3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。
①装置A中产生的ClO2气体,在装置C中反应生成NaClO2,写出生成NaClO2的化学方程式: 。将NaClO2溶液在一定条件下处理即可得到NaClO2晶体。
②装置B的作用是 。
③某同学认为上述装置并不完整,请画出需补充的装置图。
11.(2017安徽合肥第一次质量检测,18)(15分)铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。
Ⅰ.氧化铁是重要的工业颜料,用废铁屑制备氧化铁的流程如下:
回答下列问题:
(1)操作A、B的名称分别是 、 ;加入稍过量NH4HCO3溶液的作用是
。
(2)写出在空气中充分加热煅烧FeCO3的化学方程式: 。
Ⅱ.上述流程中,若煅烧不充分,最终产品中会含有少量的FeO杂质。某同学为测定产品中Fe2O3的含量,进行如下实验:
a.称取样品8.00 g,加入足量稀H2SO4溶解,并加水稀释至100 mL;
b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用酸化的0.010 00 mol·L-1 KMnO4标准液滴定至终点;
d.重复操作b、c 2~3次,得出消耗KMnO4标准液体积的平均值为20.00 mL。
(3)写出滴定过程中发生反应的离子方程式: 。
(4)确定滴定达到终点的操作及现象为 。
(5)上述样品中Fe2O3的质量分数为 。
(6)下列操作会导致样品中Fe2O3的质量分数的测定结果偏低的是 。
a.未干燥锥形瓶
b.盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗
c.滴定结束时仰视刻度线读数
d.量取待测液的滴定管没有用待测液润洗
答案精解全精析
一、选择题
1.A 大气固氮发生的反应为N2+O2 2NO,氮元素被氧化;硝酸银分解的化学方程式为2AgNO3 2Ag+2NO2↑+O2↑,氮元素被还原;实验室制取氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O,该反应属于非氧化还原反应,氮元素既不被氧化也不被还原,故正确答案是A。
2.C A项,实验设计错误,铜电极是活性电极,阳极上的铜会参与反应,应使用石墨、铂等惰性电极电解NaCl溶液制备Cl2;B项,一水合氨是弱碱,应写成NH3·H2O形式;D项,KMnO4溶液不能用浓盐酸酸化,因为KMnO4可将浓盐酸氧化,应用稀硫酸酸化。
3.D 红色溶液的成分可看作是Fe(SCN)3,由于SCN-是“类卤离子”,性质与卤素离子(Cl-、Br-、I-)相似,因此可通过卤素离子的性质推测SCN-的性质。如Cl-可被酸性KMnO4溶液氧化为Cl2,则推测SCN-也能被酸性KMnO4溶液氧化为(SCN)2,所以A、B项都正确;Fe3+具有较强的氧化性,可将SO2氧化为H2SO4,本身被还原为Fe2+,C项正确;卤素离子不能被SO2还原,推测SCN-也不能被SO2还原,故D项不正确。
4.C Ca(ClO)2溶液具有强氧化性,能将I-氧化,所以I-不能大量存在于Ca(ClO)2溶液中,另外,CH3COOH与Ca(ClO)2也不能大量共存,A错误;ClO-能将S氧化为S,S又会与Ca2+形成CaSO4沉淀,B错误;Ca(ClO)2溶液具有漂白性,能使pH试纸褪色,因此不能用pH试纸测定该溶液的pH,C正确;Ca(ClO)2溶液与足量的CO2反应生成HClO和Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水,不产生沉淀,D错误。
5.D A项,由实验①可知废水中含有Na+,由实验①~④不能确定废水样品中是否含有K+,故错;B项,由于废水呈酸性,故C不可能存在,故错;C项,由实验③知废水中不含Fe3+,由实验④知废水中不含Fe2+、Mg2+,故错。
6.D 用双线桥分析该氧化还原反应:,不难看出NF3既是氧化剂又是还原剂,且还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2,A、B不正确;每生成1 mol HNO3转移2 mol电子,则生成0.2 mol HNO3应转移0.4 mol电子,C不正确;NF3在潮湿的空气中泄漏会发生题述反应,生成的NO与空气中的O2迅速反应生成红棕色的NO2气体,D正确。
7.B A项,由于SO2少量,ClO-相对过量,反应生成的H+会与过量的ClO-结合成HClO,所以正确的离子方程式应是SO2+3ClO-+H2O S+Cl-+2HClO;C项,N、Fe3+与Al因发生相互促进的水解反应而不能大量共存;D项,HC与Al不能大量共存,二者可发生下列反应:HC+Al+H2O Al(OH)3↓+C。
二、非选择题
8.答案 (1)BD(3分)
(2)吸收多余的SO2,防止污染空气(3分)
(3)取反应后A中试液少许,加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红(或取反应后A中试液少许,加入用稀盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀等其他合理答案,4分)
(4)B中蓝色溶液褪色(3分)
解析 (1)Na2SO3溶液与HNO3反应生成的是NO或NO2,固体硫在纯氧中燃烧制备的SO2中混有O2,实验室可通过Na2SO3固体与浓硫酸反应或铜与热浓硫酸反应制取SO2,故选B、D。
(2)装置C的作用是吸收多余的SO2,防止污染空气。(3)通入过量的SO2,Fe3+全部被还原为Fe2+,SO2被氧化为S,要证明发生了氧化还原反应,可以验证反应后的溶液中存在Fe2+或S。(4)若SO2的还原性强于I-,则SO2能把I2还原为I-,B中蓝色溶液会褪色。
9.答案 (1) Cu2+、Fe3+ (NH4)2SO4、Al2(SO4)3 (2) Na2CO3 C+H2O HC+OH- (3)Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N (4)取少量B于试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口附近放一张湿润的红色石蕊试纸,加热,若试纸变蓝,说明B中阳离子为N
解析 由①可知,五种盐中均不含Cu2+、Fe3+;由②可知,D中含有Na+;由③可知,D中含有C;由④可知,只有A、C中不含C或S;由⑤可知,C中含有Ag+,E中含有Al3+。由以上分析及溶液的酸碱性可知,B为(NH4)2SO4,C为AgNO3,D为Na2CO3,E为Al2(SO4)3。A与B、C、E反应均产生沉淀,且A溶液呈中性,则A为BaCl2。
10.答案 (1)H2C2O4+2Cl+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O
(2)①2ClO2+2KI 2KClO2+I2
②当滴加最后一滴Na2S2O3溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复颜色 1.35
(3)①2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2
②防止C中试管内溶液倒吸到A中
③在装置C后画 (或其他合理装置)
解析 (1)H2C2O4被强氧化剂氧化时一般生成CO2,因此该反应的离子方程式是H2C2O4+2Cl+2H+ 2CO2↑+2ClO2↑+2H2O。
(2)①由题中信息可知,在中性溶液中ClO2将KI氧化为I2,本身被还原为Cl,反应的化学方程式是2ClO2+2KI 2KClO2+I2。②由关系式2ClO2~I2~2Na2S2O3得n(ClO2)=n(Na2S2O3)=5.00×10-4 mol·L-1×0.020 0 L=1.00×10-5 mol,m(ClO2)=1.00×10-5 mol×67.5 g·mol-1=6.75×10-4g=0.675 mg,所以该水样中ClO2的浓度是0.675 mg÷0.50 L=1.35 mg/L。
(3)①在C中,ClO2在碱性条件下被H2O2还原为Cl, H2O2被氧化为O2,所以反应的化学方程式是2NaOH+2ClO2+H2O2 2NaClO2+2H2O+O2。③ClO2易发生爆炸,不能直接排放,故要在C后安装尾气处理装置,用NaOH溶液吸收ClO2。
11.答案 (1)过滤 洗涤 调节溶液的pH,使溶液中的Fe2+完全沉淀为FeCO3
(2)4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
(3)5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O
(4)向待测液中滴加最后一滴标准液时,振荡,溶液刚好由黄色变成浅紫色,且半分钟内不变色
(5)96.4%
(6)bc
解析 (1)通过操作A得到滤渣和滤液,故操作A为过滤;操作B为洗涤。根据图示工艺流程可知,加入稍过量NH4HCO3溶液的目的是调节溶液的pH,使溶液中的Fe2+完全沉淀为FeCO3。(2)在空气中充分加热煅烧FeCO3,最终得到Fe2O3,反应的化学方程式为4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2。(3)滴定过程中,Fe2+和Mn发生氧化还原反应,Fe2+被氧化为Fe3+,Mn被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平后即得5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O。(4)若向待测液中滴加最后一滴标准液,振荡,溶液刚好由黄色变成浅紫色,且半分钟内不变色,则滴定达到终点。(5)根据关系式:5FeO~5Fe2+~Mn可得,样品中n(FeO)=5n(KMnO4)=5×0.010 00 mol·L-1×20.00×10-3 L×=0.004 mol,样品中FeO的质量分数为×100%=3.6%,故样品中Fe2O3的质量分数为1-3.6%=96.4%。(6)未干燥锥形瓶,对实验结果无影响,a项不符合题意;盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗,则标准液的浓度偏小,消耗的标准液的体积偏大,测得的FeO的质量分数偏高,则Fe2O3的质量分数偏低,b项符合题意;滴定结束时仰视刻度线读数,会导致消耗标准液的体积偏大,测得的FeO的质量分数偏高,则Fe2O3
的质量分数偏低,c项符合题意;量取待测液的滴定管没有用待测液润洗,则消耗标准液的体积偏小,测得的FeO的质量分数偏低,则Fe2O3的质量分数偏高,d项不符合题意。
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