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专题三 氧化还原反应1.为监测空气中汞蒸气是否超标,通过悬挂涂有CuI(白色)的滤纸,根据滤纸是否变色(亮黄色至暗红色)及变色所需时间来判断空气中的汞含量。发生的化学反应为4CuI+HgCu2HgI4+2Cu,下列说法不正确的是()A.上述反应属于置换反应B.该反应中的氧化剂与还原剂的物质的量之比为21C.Cu2HgI4既是氧化产物又是还原产物D.当有1 mol CuI参与反应时,转移电子的物质的量为0.5 mol2.二氧化氯 (ClO2)是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂,对酸性污水中的Mn2+也有明显的去除效果,其反应原理为ClO2+Mn2+MnO2+Cl-(部分反应物和产物省略、未配平),下列有关该反应的说法正确的是()A.工业上可用更为廉价的Cl2来代替ClO2B.利用该原理处理含Mn2+的污水后溶液的pH升高C.该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为25D.理论上处理含1 mol Mn2+的污水,需要标准状况下的ClO2的物质的量为0.4 mol3.铜的冶炼过程大致如下: 富集,将硫化物矿进行浮选;焙烧,主要反应为2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);制粗铜,在1200 发生的主要反应为2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2;电解精炼铜。下列说法正确的是()A.冶炼过程中的尾气可用来制硫酸B.上述过程中,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2C.在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2中,只有Cu2O作氧化剂D.电解精炼铜的过程中,每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量为32 g4.向含有SO32-、Fe2+、Br-、I-各0.1 mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,图Z3-1中通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是() AB CD图Z3-15.Na2Sx在碱性溶液中可被NaClO氧化为Na2SO4,而NaClO 被还原为NaCl,若反应中Na2Sx与NaClO的物质的量之比为116,则x的值为()A.2B.3C.4D.56.根据如图Z3-2的转化关系判断下列说法正确的是(反应条件已略去)()图Z3-2A.反应均属于氧化还原反应和离子反应B.反应说明该条件下铝的还原性强于锰C.相同条件下生成等量的O2,反应和转移的电子数之比为11D.反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为147.将13.6 g带铁锈的铁片溶解于25 mL 14 molL-1的热的浓硫酸中,生成的气体只有SO2且体积为1.12 L(标准状况)。将溶液稀释至100 mL,所得溶液遇KSCN溶液时无血红色出现。下列结论正确的是()A.反应中:转移电子3.011022个 B.反应后:剩余硫酸0.30 molC.原混合物:n(Fe2O3)n(Fe)=12 D.所得溶液:c(FeSO4)=1.7 molL-18.将38.4 g Cu完全溶于适量浓硝酸中,收集到氮的氧化物(含NO、N2O4、NO2)的混合物共0.8 mol,这些气体恰好能被500 mL 2 molL-1 NaOH溶液完全吸收,生成含NaNO3和NaNO2的盐溶液,其中NaNO3的物质的量为()A.1.0 mol B.0.8 mol C.0.6 mol D.0.4 mol9.为测定某草酸晶体(H2C2O42H2O)样品的纯度,现称取一定质量的该样品,配制成100 mL溶液,取25.00 mL该溶液于锥形瓶中,加适量稀硫酸,用0.100 molL-1的KMnO4溶液滴定(杂质不参与反应)。为省去计算过程,当称取的样品的质量为某数值时,滴定所用KMnO4溶液的毫升数恰好等于样品中草酸晶体的质量分数的100倍。则应称取样品的质量为()A.2.25 g B.3.15 g C.9.00 g D.12.6 g10.(1)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:。(2)工业上,通过如下转化可制得KClO3晶体:NaCl溶液NaClO3溶液KClO3晶体完成中反应的总化学方程式:NaCl+H2ONaClO3+。(3)硫化氢具有还原性,可以和许多氧化剂反应。在酸性条件下,H2S和KMnO4反应生成S、MnSO4、K2SO4和H2O,写出该反应的化学方程式:。11.(1)在酸性介质中,往MnSO4溶液里滴加(NH4)2S2O8(过硫酸铵)溶液会发生如下离子反应:Mn2+S2O82-+H2OMnO4-+SO42-+H+(未配平)。该反应常用于检验Mn2+的存在,其特征现象是。若反应中有0.1 mol还原剂参加反应,则转移电子数为NA,消耗氧化剂的物质的量为mol。(2)向CuSO4溶液中通入硫化氢生成黑色沉淀CuS的离子方程式为。向FeCl3溶液中加入过量的碘化钠的离子方程式为。12.“钢是虎,钒是翼,钢含钒犹如虎添翼”,钒是“现代工业的味精”。钒在稀酸中是稳定的,但室温下能溶解于浓硝酸中生成VO2+。(1)请写出金属钒与浓硝酸反应的离子方程式:。(2)灼烧NH4VO3时可生成钒的氧化物V2O5,请写出该反应的化学方程式:。(3)V2O5是较强的氧化剂。它能与沸腾的浓盐酸作用产生氯气,其中钒元素被还原为蓝色的VO2+,请写出该反应的离子方程式:。(4)V2O5是两性氧化物,与强碱反应生成钒酸盐(阴离子为VO43-),溶于强酸生成含钒氧离子(VO2+)的盐。请写出V2O5分别与烧碱溶液和稀硫酸反应生成的盐的化学式:、。(5)工业上用接触法制硫酸时要用到V2O5。在氧化SO2的过程中,450 时发生V2O5与VO2之间的转化:V2O5+SO22VO2+SO3、4VO2+O22V2O5,说明V2O5在接触法制硫酸过程中所起的作用是。13.(1)取300 mL 0.2 molL-1的KI溶液与一定量的酸性KMnO4溶液恰好反应,生成等物质的量的I2和KIO3,则消耗KMnO4的物质的量的是mol。(2)在Fe(NO3)3溶液中加入Na2SO3溶液,溶液先由棕黄色变为浅绿色,过一会又变为棕黄色,溶液先变为浅绿色的离子方程式是,又变为棕黄色的原因是(用离子方程式解释)。(3)在100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下2.24 L Cl2,溶液中有14的Br-被氧化成单质Br2,则原FeBr2溶液中FeBr2的物质的量浓度为。(4)三氟化氮(NF3)是一种无色、无味的气体,它是微电子工业技术的关键原料之一,三氟化氮在潮湿的空气中与水蒸气能发生氧化还原反应,其反应的产物有HF、NO和HNO3,请根据要求回答下列问题:写出该反应的化学方程式:,反应中生成0.2 mol HNO3,转移的电子数目为(设NA为阿伏伽德罗常数的值)。NF3无色、无臭,但一旦在空气中泄漏,还是易于发现,判断该气体泄漏时的现象是。14.高锰酸钾又称过锰酸钾、灰锰氧、PP粉等,是一种强氧化剂,有较好的杀菌作用,是中学化学常见的氧化剂。工业上用软锰矿(主要成分为MnO2)制备高锰酸钾的流程如图Z3-3(部分条件和产物省略):图Z3-3请回答下列问题:(1)写出实验室加热高锰酸钾生成锰酸钾的化学方程式:。(2)操作的实验目的是。(3)熔融过程中,生成1 mol K2MnO4,转移电子的物质的量为mol。(4)CO2与K2MnO4溶液反应的离子方程式为。(5)电解过程中,使用的是惰性电极,则:阳极的电极反应式为。阴极附近溶液的pH将(填“增大”“减小”或“不变”)。15.K3Fe(C2O4)3(三草酸合铁酸钾)可用于摄影和蓝色印刷。工业上以H2C2O4(草酸)、FeC2O4(草酸亚铁)、K2C2O4(草酸钾)、双氧水等为原料制备K3Fe(C2O4)3的反应原理如下:氧化:6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O44K3Fe(C2O4)3+2Fe(OH)3转化:2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O42K3Fe(C2O4)3+6H2O(1)制备1 mol三草酸合铁酸钾至少需要H2O2的物质的量为。(2)制备过程中需防止草酸被H2O2氧化,写出草酸被H2O2氧化的化学方程式:。(3)K3Fe(C2O4)3xH2O(三草酸合铁酸钾晶体)是一种光敏材料,为测定该晶体中草酸根离子的含量和结晶水的含量,某实验小组进行了如下实验:称量9.820 g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250 mL溶液;取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中,滴加酸性KMnO4溶液至C2O42-全部转化成CO2时,恰好消耗24.00 mL 0.100 0 molL-1酸性KMnO4溶液。计算该晶体的化学式,并写出计算过程。专题限时集训(三)1.C解析 反应的化合价变化为4C+1uI+H0gCu+12H+2gI4+2C0u,Cu2HgI4只是氧化产物,还原产物是Cu,C错误。2.D解析 氯气有毒,且不能将Mn2+氧化为MnO2,不能代替ClO2,A错误;完整的反应为2ClO2+5Mn2+6H2O5MnO2+2Cl-+12H+,故处理后的溶液pH减小,B错误;该反应的氧化产物是MnO2,还原产物为Cl-,二者的物质的量之比是52,C错误;由离子方程式可知,理论上处理含1 mol Mn2+的污水需要0.4 mol ClO2,D正确。3.A解析 在铜的冶炼过程中,过程中都有二氧化硫生成,二氧化硫是制取硫酸的原料,所以冶炼过程中的尾气可用来制硫酸,A正确;反应的方程式为6CuFeS2+15O26Cu+12SO2+6FeO,由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时,共消耗2.5 mol O2,B错误;在反应2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2中,Cu的化合价由+1价降低到0价,S的化合价由-2价升高为+4价,反应物中Cu2O只作氧化剂,Cu2S既是氧化剂又是还原剂,C错误;电解精炼铜的过程中,阳极溶解的不都是铜,所以每转移1 mol电子时,阳极溶解铜的质量不一定是32 g,D错误。4.C解析 离子还原性SO32-I-Fe2+Br-,故首先发生反应H2O+SO32-+Cl2SO42-+2H+2Cl-,再发生反应2I-+Cl2I2+2Cl-,然后发生反应2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,最后发生反应2Br-+Cl2Br2+2Cl-,根据发生反应顺序计算离子开始反应到该离子反应完毕时氯气的体积,0.1 mol SO32-完全反应需要消耗0.1 mol氯气,0.1 mol I-完全反应消耗0.05 mol氯气,0.1 mol Fe2+完全反应消耗0.05 mol氯气,0.1 mol Br-完全反应消耗0.05 mol氯气。0.1 mol SO32-完全反应需要消耗0.1 mol氯气,0.1 mol I-完全反应消耗0.05 mol氯气,故亚铁离子开始反应时氯气的体积为0.15 mol22.4 Lmol-1=3.36 L,由2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-可知,0.1 mol Fe2+完全反应消耗0.05 mol氯气,故Fe2+完全反应时氯气的体积为0.2 mol22.4 Lmol-1=4.48 L,图像与实际符合,C正确。5.D解析 本题考查在氧化还原反应中用得失电子守恒进行相关的计算。Na2S-2xxxNa2S+6O4NaC+1lONaC-1l得关系式16-(-2x)x=162,x=5。6.B解析 反应中均有元素化合价的变化,均为氧化还原反应,而中没有离子参加反应,则不属于离子反应,A错误;为铝热反应,Al失去电子,为还原剂,Mn为还原产物,则还原性AlMn,B正确;由6H2O23O26e-、2KClO33O212e-知,生成等量的O2,反应和转移的电子数之比为12,C错误;反应为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,锰元素的化合价降低, 氯元素的化合价升高,4 mol HCl中只有2 mol HCl作还原剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为12,D错误。7.C解析 所得溶液遇KSCN溶液时无血红色出现,说明反应后溶液中无Fe3+;根据得失电子守恒,生成1.12 L(标准状况)SO2消耗铁的物质的量为0.05 mol;剩余的铁与氧化铁发生Fe+Fe2O3+3H2SO43FeSO4+3H2O,设参加反应Fe+Fe2O3+3H2SO43FeSO4+3H2O的铁的物质的量为x,则56 gmol-1(x+0.05 mol)+160 gmol-1 x=13.6 g,x=0.05 mol;则13.6 g带铁锈的铁片中,铁的物质的量为0.1 mol,氧化铁的物质的量为0.05 mol,反应中转移电子的物质的量为0.2 mol,A错误;反应后剩余硫酸的物质的量为0.025 L14 molL-1-0.1 mol-0.15 mol=0.10 mol,B错误;原混合物中,n(Fe2O3)n(Fe)=0.05 mol0.1 mol=12,C正确;所得溶液中,c(FeSO4)=0.2mol0.1 L=2 molL-1,D错误。8.D解析 可以将反应理解为Cu+HNO3+NaOHCu(NO3)2+NaNO3+NaNO2+H2O(未配平),由此可知,发生化合价变化的元素只有Cu和N,所以38.4 g(0.6 mol) Cu 失去1.2 mol电子,硝酸也应该得到1.2 mol电子生成0.6 mol NaNO2(一个氮原子得到2个电子)。根据钠原子守恒,加入1 mol氢氧化钠,则n(NaNO3)+n(NaNO2)=1 mol,已知有0.6 mol NaNO2,则有0.4 mol NaNO3。9.D解析 H2C2O4与KMnO4反应的化学方程式为5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O,设样品中草酸晶体的质量分数为x,滴定所用KMnO4溶液为100x mL,则m(样品)x126 gmol-125.00 mL100 mL(0.100 molL-1100x10-3 L)=52,解得m(样品)=12.6 g。10.(1)2KClO3+H2C2O4+2H2SO42ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O(2)1313H2(3)5H2S+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+8H2O+5S解析 (1)KClO3有氧化性,H2C2O4有还原性,在酸性条件下KClO3可以和草酸(H2C2O4)发生反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。(2)根据氧化还原反应的规律可知,NaCl中氯元素由-1价升高到NaClO3中的+5价,则必有另一元素化合价降低,即氢元素的化合价从+1价降低到0价,因此另一产物为H2。11.(1)溶液颜色变成紫色0.50.25(2)Cu2+H2SCuS+2H+2Fe3+2I-2Fe2+I2解析 (1)Mn化合价由+2价升高到+7价,S2O82-中的2个-1价O化合价降低到-2价,0.1 mol Mn2+参加反应转移0.5 mol电子,依据得失电子守恒,消耗n(S2O82-)=0.5mol2=0.25 mol。(2)由产物可知化合价没有发生变化,是复分解反应,溶液中的Cu2+与H2S反应生成CuS沉淀,注意H2S是弱酸,不能拆分;Fe3+具有氧化性,I-具有还原性。12.(1)V+6H+5NO3-VO2+5NO2 +3H2O(2)2NH4VO3V2O5+2NH3 +H2O(3)V2O5+6H+2Cl-2VO2+Cl2 +3H2O(4)Na3VO4(VO2)2SO4(5)催化剂(或催化作用) 解析 (1) 钒室温下能溶解于浓硝酸中生成VO2+,故金属钒与浓硝酸反应的离子方程式为V+6H+5NO3-VO2+5NO2 +3H2O。(2)根据题意灼烧NH4VO3时可生成钒的氧化物V2O5,其化学方程式为2NH4VO3V2O5+2NH3 +H2O。(3)浓盐酸与V2O5反应生成氯气,氯元素的化合价升高,钒元素被还原为蓝色的VO2+,其反应的离子方程式为V2O5+6H+2Cl-2VO2+Cl2 +3H2O。(4)V2O5与烧碱溶液反应生成Na3VO4,V2O5与稀硫酸反应生成(VO2)2SO4。(5)由方程式V2O5+SO22VO2+SO3、4VO2+O22V2O5可知,V2O5在接触法制硫酸过程中起到催化作用。13.(1)0.032(2)2Fe3+SO32-+H2O2Fe2+SO42-+2H+3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O(3)43 molL-1(4)3NF3+5H2O9HF+2NO+HNO30.4NA出现红棕色气体解析 (1)0.06 mol I-0.02 mol I2+0.02 mol IO3-,转移0.16 mol电子,从MnO4-Mn2+可以看出参加反应的n(KMnO4)=0.032 mol。(3) 标准状况下2.24 L氯气的物质的量为0.1 mol,还原性Fe2+Br-,氯气先氧化Fe2+,Fe2+反应完毕,再氧化Br-,设原溶液中FeBr2的物质的量浓度为a molL-1,根据电子转移守恒,有0.1a mol(3-2)+1420.1a mol0-(-1)=0.1 mol2,解得a=43 molL-1。14.(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(2)将混合在一起的KMnO4和K2CO3分离(3)2 (4)3MnO42-+2CO22MnO4-+MnO2+2CO32-(5)MnO42-e-MnO4-增大15.(1)0.5 mol(2)H2C2O4+H2O22CO2+2H2O(3)消耗KMnO4的物质的量为0.100 0 molL-10.024 L=0.002 4 mol,依据离子方程式5C2O42-+2MnO4-+16H+2Mn2+8H2O+10CO2,可知n(C2O42-)=0.002 4 mol52=0.006 mol。250 mL原溶液中C2O42-的物质的量为0.006 mol10=0.06 mol,则K3Fe(C2O4)3的物质的量=0.06 mol13=0.02 mol。9.820 g三草酸合铁酸钾晶体中结晶水的质量为9.820 g-437 gmol-10.02 mol=1.08 g,则n(H2O)=1.08 g18 gmol-1=0.06 mol。综上所述,该晶体的化学式为K3Fe(C2O4)33H2O。解析 (1)根据反应6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O44K3Fe(C2O4)3+2Fe(OH)3 和2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O42K3Fe(C2O4)3+6H2O得关系式3H2O26K3Fe(C2O4)3,则制备1 mol 三草酸合铁酸钾至少需要H2O2的物质的量为0.5 mol。(2)草酸被H2O2氧化生成二氧化碳,H2O2被还原为水,利用化合价升降法结合原子守恒配平,化学方程式为H2C2O4+H2O22CO2+2H2O。(3)根据题给信息知该滴定过程中涉及的反应方程式为5C2O42-+2MnO4-+16H+2Mn2+8H2O+10CO2,根据消耗高锰酸钾的物质的量计算参加反应的C2O42- 的物质的量,进一步计算样品中C2O42-的物质的量,结合化学式K3Fe(C2O4)3xH2O计算9.820 g三草酸合铁酸钾晶体中结晶水的物质的量,从而确定x值。
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