2020新课标高考化学二轮专题限时集训3离子反应与氧化还原反应（Word版附解析）.doc

专题限时集训(三)　离子反应与氧化还原反 应 (限时：45 分钟) (对应学生用书第 133 页) 1．(2019·浙江 4 月选考)不能正确表示下列变化的离子方程式是(　　) A．二氧化硫与酸性高锰酸钾溶液反应：5SO2＋2H2O＋2MnO－4 ===2Mn2＋＋ 5SO2－4 ＋4H＋ B．酸性碘化钾溶液中滴加适量双氧水：2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O C．硅酸钠溶液和盐酸反应：SiO2－3 ＋2H＋===H2SiO3↓ D．硫酸铜溶液中加少量的铁粉：3Cu2＋＋2Fe===2Fe3＋＋3Cu D　[硫酸铜溶液中加少量的铁粉：Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，D 项错误。] 2．(2019·合肥质检)在指定条件下，下列各组离子一定能大量共存的是(　　) A．滴加甲基橙试剂显红色的溶液中：Na＋、Fe2＋、Cl－、NO－3 B．滴入 KSCN 溶液显血红色的溶液中：NH＋4 、Mg2＋、SO2－4 、Cl－ C. c（OH－） c（H＋） ＝1012 的溶液中：NH＋4 、Al3＋、NO－3 、CO2－3 D．由水电离的 c(H＋)＝1.0×10－13 mol·L－1 的溶液中：K＋、NH＋4 、AlO－2 、 HCO－3 B　[A 项，酸性条件下 NO －3 与 Fe2＋不共存，错误；C 项，碱性溶液中，NH ＋4 、Al3＋不能大量存在，错误；D 项，溶液可能呈酸性或碱性，HCO－3 不共存，错 误。] 3．(2019·全国卷Ⅲ)离子交换法净化水过程如图所示。下列说法中错误的是 (　　) A．经过阳离子交换树脂后，水中阳离子的总数不变B．水中的 NO－3 、SO2－4 、Cl－通过阴离子树脂后被除去 C．通过净化处理后，水的导电性降低 D．阴离子树脂填充段存在反应 H＋＋OH－===H2O A　[A 项，由题图可知，经过阳离子交换树脂后，Ca2＋、Na＋、Mg2＋交换为 H＋，由电荷守恒知，阳离子总数会增加，错误；B 项，由题图可知，通过阴离子 交换树脂后，NO－3 、Cl－、SO 2－4 被除去，正确；C 项，通过净化处理后，水中的 导电离子种类与浓度降低，水的导电性降低，正确；D 项，阴离子树脂填充段存 在反应 H＋＋OH－===H2O，正确。] 4．向暗红色 CrO3 固体表面喷洒酒精会剧烈反应，生成绿色固体 Cr2O3，同 时有具有刺激性气味的乙醛生成。下列判断错误的是(　　) A．该反应说明乙醛既有氧化性又有还原性 B．若有 1 mol 乙醇参加反应，转移电子的物质的量为 2 mol C．由此反应可知，酒精严禁与强氧化性试剂混合存放 D．上述反应的化学方程式为 2CrO3＋3C2H5OH===Cr2O3＋3CH3CHO＋ 3H2O A　[由题给信息可写出该反应的化学方程式为 2CrO3＋3C2H5OH===Cr2O3 ＋3CH3CHO＋3H2O，在该反应中 C2H5OH 为还原剂，乙醛是氧化产物，根据该 反应无法说明乙醛既有氧化性又有还原性，A 项错误。] 5．(2019·成都模拟)如图是硫元素在自然界中的 循环示意图，下列有关说法不正确的是(　　) A．硫在自然界中既有游离态又有化合态 B．过程⑤宜在土壤的缺氧区实现 C．硫元素的循环过程中只有硫的还原 D．若生物体有机硫的成键方式为 CSH，则过程④中 S 未发生氧化还原反应 C　[硫在自然界中有游离态和化合态两种存在形态，A 项正确；在土壤中缺 氧的条件下可实现⑤的转化，B 项正确；题图循环过程中①、②均为硫的氧化，C 项错误；结合生物体有机硫中 S 的成键方式可知，S 元素为－2 价，则过程④中 S 元素化合价未发生变化，D 项正确。] 6．(2019·济南质检)CuS、Cu2S 均可用于处理酸性废水中的 Cr2O2－7 ，发生反 应如下。反应Ⅰ：CuS＋Cr2O2－7 ＋H＋―→Cu2＋＋SO2－4 ＋Cr3＋＋H2O(未配平) 反应Ⅱ：Cu2S＋Cr2O2－7 ＋H＋―→Cu2＋＋SO2－4 ＋Cr3＋＋H2O(未配平) 下列有关说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ和Ⅱ中各有 2 种元素的化合价发生变化 B．处理 1 mol Cr2O 2－7 时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗 H＋的物质的量相等 C．反应Ⅱ中还原剂与氧化剂的物质的量之比为 3∶5 D．质量相同时，Cu2S 能去除更多的 Cr2O2－7 C　[反应Ⅰ中 S、Cr 元素的化合价发生变化，反应Ⅱ中 Cu、S、Cr 元素的化 合价发生变化，A 项错误；配平离子方程式Ⅰ为 3CuS＋4Cr2O2－7 ＋32H＋===3Cu2 ＋＋3SO2－4 ＋8Cr3＋＋16H2O，配平离子方程式Ⅱ为 3Cu2S＋5Cr2O2－7 ＋46H＋ ===6Cu2＋＋3SO2－4 ＋10Cr3＋＋23H2O，处理 1 mol Cr2O 2－7 时反应Ⅰ、Ⅱ中消耗 H ＋的物质的量不相等，B 项错误；反应Ⅱ中还原剂为 Cu2S，氧化剂为 Cr2O2－7 ，二 者物质的量之比为 3∶5，C 项正确；假设 CuS、Cu2S 的质量均为 a g，则 CuS 去 除的 Cr2O 2－7 的物质的量为 a 96 mol×4 3 ＝ a 72 mol，Cu2S 去除的 Cr2O 2－7 的物质的量 为 a 160 mol×5 3 ＝ a 96 mol，CuS 能去除更多的 Cr2O2－7 ，D 项错误。] 7．我国工业废水中几种污染物及其最高允许排放浓度如表。下列说法不正确 的是(　　) 污染物 汞 镉 铬 铅 砷 氰化物 主要存在形 式 Hg2＋CH3Hg ＋ Cd2＋ CrO2－4 Cr2O2－7 Pb2＋ AsO 3－3 AsO 3－4 CN－ 最高允许排 放浓度 /(mg·dm－3) 0.05 0.1 0.5 1.0 0.5 0.5 注：我国规定酸、碱废水 pH 的最大允许排放标准是大于 6、小于 9。 A．Hg2＋、Cd2＋、Pb2＋是重金属离子 B．对于 pH>9 的废水可用中和法处理 C．将 CrO 2－4 转化为 Cr2O 2－7 是用氧化还原的方法D．在含有 Hg2＋的废水中加入 Na2S，可使 Hg2＋转变成沉淀而除去 C　[Hg2＋、Cd2＋、Pb2＋是重金属离子，A 项正确；pH>9 的废水呈碱性，可 用中和法处理，B 项正确；将 CrO 2－4 转化为 Cr2O2－7 ，Cr 元素和 O 元素的化合价 均不变，不是用氧化还原的方法，而是通过控制溶液的 pH 实现的，反应的离子方 程式为 2CrO2－4 ＋2H＋===Cr2O2－7 ＋H2O，C 项错误；在含有 Hg2＋的废水中加入 Na2S，可使 Hg2＋转变为 HgS 沉淀而除去，D 项正确。] 8．某黄色溶液中含有 Na＋、NH＋4 、Fe2＋、Fe3＋、Cl－、SO2－4 、CO 2－3 中的一 种或几种离子(不考虑水的电离和离子的水解)。某同学为了确定其组分，设计并完 成了如下实验： 下列说法正确的是(　　) A．c(Fe3＋)一定为 0.2 mol·L－1 B．c(Cl－)至少为 0.2 mol·L－1 C．Na＋、SO 2－4 一定存在，NH ＋4 一定不存在 D．Na＋、Fe2＋可能存在，CO 2－3 一定不存在 D　[溶液呈黄色，证明存在 Fe3＋，则不存在 CO2－3 ，向溶液中加入过量 NaOH 溶液加热产生红褐色 Fe(OH)3 沉淀，沉淀灼烧后得到 1.60 g(0.01 mol)Fe2O3 固体， 说明原溶液中存在铁元素的物质的量为 0.02 mol，可能仅以 Fe3＋形式存在，也可 能同时含有 Fe3＋和 Fe2＋。则 c(Fe3＋)≤0.2 mol·L－1，A 项错误；向滤液中加入足 量 BaCl2 溶液，经过滤、洗涤、干燥后得到固体 4.66 g，该固体为 BaSO4，说明原 溶液中存在 SO2－4 ，n(SO2－4 )＝0.02 mol，根据电荷守恒，Cl－一定存在，可能存在 Na＋，一定不存在 NH＋4 ，因为与过量 NaOH 溶液在加热条件下反应时无气体生成， C 项错误，D 项正确；当原溶液中不含 Fe2＋、Na＋时，c(Cl－)＝0.2 mol·L－1，当 原溶液中含 Fe2＋，不含 Na＋时，c(Cl－)0.2 mol·L－1，B 项错误。] 9．(2019·高考样题示例)次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的 还原性。回答下列问题：(1)H3PO2 是一元中强酸，写出其电离方程式： _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)H3PO2 及 NaH2PO2 均可将溶液中的 Ag＋还原为银，从而可用于化学镀银。 ①H3PO2 中，P 元素的化合价为________。 ②利用 H3PO2 进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4∶1， 则氧化产物为________(填化学式)。 ③NaH2PO2 为________(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显________(填“弱 酸性”或“中性”或“弱碱性”)。 (3)H3PO2 的工业制法是将白磷(P4)与 Ba(OH)2 溶液反应生成 PH3 气体和 Ba(H2PO2)2，后者再与 H2SO4 反应。写出白磷与 Ba(OH)2 溶液反应的化学方程式： _____________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析]　(1)H3PO2 为中强酸，部分电离，用“”连接。 (2)②根据题意，H3PO2 为还原剂，Ag＋为氧化剂，故 4×(1－0)＝1×(n－1)， 故 n＝5，即＋5 价。氧化产物为 H3PO4。 ③H3PO2 为一元酸，故 NaH2PO2 为正盐，H2PO －2 水解呈碱性。 (3)可根据倒配法配平化学方程式。 [答案]　(1)H3PO2H2PO－2 ＋H＋ (2)①＋1　②H3PO4　③正盐　弱碱性　 (3)2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑ 10．菱锰矿的主要成分为 MnCO3，另外还含有 SiO2、FeCO3、Cu2(OH)2CO3 等杂质。工业上利用这种菱锰矿为原料制取 MnO2，其生产工艺流程如下： 若金属离子的起始浓度为 0.1 mol·L－1，则生成氢氧化物沉淀的 pH 如表所示： 氢氧化物 Mn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Cu(OH)2 开始沉淀时的 pH 8.3 6.3 2.7 4.7 完全沉淀时的 pH 9.8 8.3 3.7 6.7 请回答下列问题：(1)“试剂 1”是酸，该酸的化学式为________，“滤渣 1”的成分是________。 (2)“滤液 1”中加入 CaO 的目的是调节溶液酸碱性，调节的 pH 最好为 ________(选填字母代号)。 a．10　　　　b．9　　　　c．4　　　　d．3 (3)若“试剂 2”为双氧水，则生成红褐色沉淀的离子方程式为 _____________________________________________________。 (4) 该 流 程 中 生 成 Cu2 ＋ 的 离 子 反 应 方 程 式 是 _____________________________________________________ _____________________________________________________， 该 流 程 中 除 去 Cu2 ＋ 的 离 子 方 程 式 是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析]　(1)根据流程图中生成 MnCl2 溶液可知加入的试剂 1 为盐酸；SiO2 与 盐酸不反应，故滤渣 1 为 SiO2。(2)滤液 1 中含有 MnCl2、FeCl2、CuCl2、HCl， 结合流程图及各金属离子沉淀的 pH 知，需将 Fe2＋转化成 Fe(OH)3 沉淀以避免锰 元素损失，“滤液 1”加入 CaO 调节 pH 稍大于 3.7，故 c 项正确。(3)在溶液中 Fe2 ＋被 H2O2 氧化生成 Fe(OH)3 沉淀。(4)酸性条件下，Cu2(OH)2CO3 溶解生成 Cu2＋、 CO2 和 H2O；加入 MnS，可使 Cu2＋转化为 CuS 沉淀而除去。 [答案]　(1)HCl　SiO2　(2)c (3)2Fe2＋＋H2O2＋4H2O===2Fe(OH)3↓＋4H＋ (4)Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋3H2O＋CO2↑ Cu2＋＋MnSCuS＋Mn2＋ 11．工业上利用氟碳铈矿(主要成分 CeCO3F)提取 CeCl3 的一种工艺流程如下： 请回答下列问题： (1)CeCO3F 中，Ce 元素的化合价为________。 (2)酸浸过程中可用稀硫酸和 H2O2 替换 HCl，优点为 _____________________________________________________； 写出稀硫酸、H2O2 与 CeO2 反应的离子方程式：_____________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)写出 Ce(BF4)3 中加入 KCl 溶液反应的离子方程式： _____________________________________________________。 [解析]　(1)根据化合物中元素化合价代数和为零可知，Ce 元素在 CeCO3F 中 化合价为＋3。 (2)CeO2 能将盐酸中的 Cl－氧化为 Cl2，对环境产生污染；若改为稀硫酸和 H2O2，可避免产生 Cl2，不会造成环境污染，其离子方程式为 H2O2＋2CeO2＋6H＋ ===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑。 (3)根据工艺流程可知 Ce(BF4)3 中加入 KCl 生成 KBF4 沉淀和 CeCl3 溶液，故 其离子反应方程式为 Ce(BF4)3＋3K＋===3KBF4＋Ce3＋。 [答案]　(1)＋3　(2)避免产生 Cl 2，不会造成环境污染　H2O2＋2CeO2＋6H＋ ===2Ce3＋＋4H2O＋O2↑ (3)Ce(BF4)3＋3K＋===3KBF4＋Ce3＋ 12．(1)MnO2 可以与 KOH 和 KClO3 在高温下反应，生成 K2MnO4，写出该 反应的化学方程式为____________________________________。 (2)硫化氢具有还原性，可以和许多氧化剂反应，在硫酸酸化条件下，H2S 和 KMnO4 反应，反应生成 S、MnSO4、K2SO4 和 H2O，写出该反应的化学方程式为 __________________________________________。 (3)S2O 2－8 的 结 构 式 为 ， 其 中 S 元 素 的 化 合 价 为 ________。在 Ag＋催化下，S2O 2－8 能使含 Mn2＋的溶液变成紫红色，氧化产物是 ________(填离子符号)。 [解析]　(1)反应中 MnO2 作还原剂，氧化产物是 K2MnO4，KClO3 作氧化剂， 还原产物是 KCl，利用化合价升降法配平化学方程式为 3MnO2＋KClO3＋6KOH ===== 高温 3K2MnO4＋KCl＋3H2O。 (2)H2S 中 S 元素化合价升高 2，KMnO4 中 Mn 元素化合价降低 5，则 H2S 前 配 5，KMnO4 前配 2，利用原子守恒配平其他物质，得化学方程式为 5H2S＋ 2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5S↓＋8H2O。(3)S2O 2－8 中含 1 个过氧键，除过氧键中 2 个 O 均为－1 价外，其余 6 个 O 均 为－2 价，则 S 元素的化合价为＋6。在 Ag＋催化下，S2O 2－8 能使含 Mn2＋的溶液 变成紫红色，由此可判断氧化产物为 MnO－4 。 [答案]　(1)3MnO2＋KClO3＋6KOH ===== 高温 3K2MnO4＋KCl＋3H2O (2)5H2S＋2KMnO4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5S↓＋8H2O (3)＋6　MnO－4 13．(2019·济南模拟)NaCN 属于剧毒化学品，应与酸类、氧化剂、食用化学 品分开存放。其阴离子 CN－中各原子均满足 8 电子稳定结构，NaCN 的电子式为 ________；NaCN 溶液显碱性，原因是____________________(用离子方程式表 示)；强氧化剂 NaClO 会将 CN－氧化，生成 N2、CO 2－3 和 Cl－等无毒无害物质， 可用该反应处理含氰废水(破氰)，反应的离子方程式为___________________。 若用一定量 NaClO 处理浓缩后的含氰废水 10 L[c(CN－)＝0.2 mol·L－1]，过程 中产生标准状况下 21 L 氮气，则该过程的破氰率达到________%。 [解析]　根据关系式：2CN－～N2，知去除的 n(CN－)＝2n(N2)＝ 21 L 22.4 L·mol－1 × 2＝ 21 11.2 mol，10 L 浓缩后的含氰废水中 n(CN－)＝0.2 mol·L－1×10 L＝2 mol，故 该过程的破氰率为 21 11.2÷2×100%＝93.75%。 [答案]　Na＋[∶C⋮⋮N∶]－　CN－＋H2OHCN＋OH－　2CN－＋5ClO－＋ 2OH－===2CO2－3 ＋N2↑＋5Cl－＋H2O　93.75 14. (2019·潍坊模拟)三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的电子元件材料和蓄电池 材料。工业上利用含镍废水(镍主要以 NiR2 络合物形式存在)制取草酸镍(NiC2O4)， 再高温灼烧草酸镍制取三氧化二镍。工艺流程如图所示： 已知：①NiR2(aq)Ni2＋(aq)＋2R－(aq)(R－为有机物配体，K＝1.6×10－14) ②Ksp[Fe(OH)3]＝2.16×10－39，Ksp[Ni(OH)2]＝2×10－15 ③Ka1(H2C2O4)＝5.6×10－2，Ka2(H2C2O4)＝5.4×10－5 ④“脱络”过程中，R－与中间产物·OH 反应生成·R(有机物自由基), ·OH能与 H2O2 发生反应。有关反应的方程式如下： ⅰ.Fe2＋＋H2O2===Fe3＋＋OH－＋·OH ⅱ.R－＋·OH===OH－＋·R ⅲ.H2O2＋2·OH===O2↑＋2H2O 请回答下列问题： (1)中间产物·OH 的电子式是________。 (2)“沉铁”时，若溶液中 c(Ni2＋)＝0.01 mol·L－1，加入碳酸钠调节溶液的 pH 为________(假设溶液的体积不变，lg 6≈0.8)使 Fe3＋恰好沉淀完全(离子的浓度 ≤1.0×10－5mol·L－1)，则此时________(填“有”或“无”)Ni(OH)2 沉淀生成。 (3)25 ℃时，pH＝3 的草酸溶液中 c(C2O2－4 )/c(H2C2O4)________(保留两位有效 数字)。“沉镍”即得到草酸镍沉淀，其离子方程式是 _____________________________________________________。 (4)“ 灼 烧 ” 氧 化 草 酸 镍 的 化 学 方 程 式 为 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (5) 加 入 Fe2 ＋ 和 H2O2 能 够 实 现 “ 脱 络 ” 的 原 因 是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (6) 三 氧 化 二 镍 能 与 浓 盐 酸 反 应 生 成 氯 气 ， 写 出 反 应 的 离 子 方 程 式 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析]　(1)·OH 有一个孤电子，核外有 9 个电子，其电子式为· O, ·× H。(2)Ksp[Fe(OH)3]＝2.16×10－39，则使 Fe3＋恰好沉淀完全所需的 c(OH－)＝ 3 Ksp[Fe（OH）3] 1.0 × 10－5 mol·L－1＝6×10－12 mol·L－1，此时溶液的 pH＝－lg c(H＋)＝－ lg 10－14 6 × 10－12 ＝2＋lg 6≈2.8，因溶液中 c(Ni2＋)＝0.01 mol·L－1，则 c(Ni2＋)×c2(OH －)＝0.01×(6×10－12)2＝3.6×10－25