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第5讲 氧化还原反应A组 基础题组1.(2017北京海淀期中,1)下列常用化学品标志所涉及的物质中,一定能发生氧化还原反应的是( )ABCD 2.(2017北京东城一模,6)下列古诗词描述的场景中发生的化学反应不属于氧化还原反应的是( )A.爆竹声中一岁除黑火药受热爆炸B.烈火焚烧若等闲石灰石分解C.蜡炬成灰泪始干石蜡的燃烧D.炉火照天地,红星乱紫烟铁的冶炼 3.(2017北京海淀二模,7)银器久置变黑多是表面生成银锈Ag2S所致。用铝制容器配制含小苏打和食盐的稀溶液,将变黑银器浸入溶液中,并使银器与铝制容器接触,一段时间后,黑锈褪去,而银却极少损失。上述过程中,起还原作用的物质是 ( )A.Ag2SB.NaClC.AlD.NaHCO34.(2018北京朝阳期中)下列变化中,气体被还原的是( )A.NH3使CuO固体变为红色B.CO2使Na2O2固体变为白色C.HCl使Na2SiO3溶液产生胶状沉淀D.Cl2使FeBr2溶液变为黄色5.(2017北京昌平期末,4)钛被誉为“21世纪的金属”,工业冶炼钛的第一步反应为:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO。下列关于该反应的说法正确的是( )A.TiO2是氧化剂B.四氯化钛是还原产物C.Cl2发生氧化反应D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为126.(2018北京海淀期末)钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示,其中废极片的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)和金属铝,最终可得到Co2O3及锂盐。 (1)“还原酸浸”过程中,大部分LiCoO2可转化为CoSO4,请将该反应的化学方程式补充完整:2LiCoO2+3H2SO4+ CoSO4+ + + 。 (2)“还原酸浸”过程中,Co、Al浸出率(进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数)受硫酸浓度及温度(T)的影响分别如图1和图2所示。工艺流程中所选择的硫酸浓度为2 molL-1,温度为80 ,推测其原因是 。 A.Co的浸出率较高B.Co和Al浸出的速率较快C.Al的浸出率较高 D.H2O2较易分解 图1 图2(3)加入(NH4)2C2O4后得CoC2O4沉淀。写出CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3的反应的化学方程式: 。 (4)若初始投入钴酸锂废极片的质量为1 kg,煅烧后获得Co2O3的质量为83 g,已知Co的浸出率为90%,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为 (小数点后保留两位)。 (5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1 molL-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。温度/Li2SO4溶解度(g/100 g水)Li2CO3溶解度(g/100 g水)036.11.3310024.00.72 结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是 (写化学式),相应的操作方法:向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌, ,洗涤干燥。 B组 提升题组7. (2017北京昌平期末,10)已知可用Co2O3代替MnO2制备Cl2,反应后Co元素以 Co2+的形式存在。下列叙述不正确的是 ( )A.该反应中氧化性:Co2O3Cl2B.参加反应的HCl全部被Co2O3氧化C.每生成1 mol氯气,消耗1 mol Co2O3D.制备相同量的氯气,所需Co2O3质量比MnO2多8.(2018北京昌平期末)对于Fe+CuSO4Cu+FeSO4这一反应或反应中涉及的物质理解不正确的是( )A.该反应为置换反应B.该反应体现出Fe具有还原性C.该反应体现CuSO4作为盐的通性D.CuSO4溶液中有Cu2+、S、CuSO4、H+、OH-、H2O等9.(2017北京丰台一模,12)利用石墨电极电解1 mol/L氯化钠溶液,并收集阳极气体检验其成分。已知:O2能使酸性的淀粉KI溶液变蓝,不能使中性的淀粉KI溶液变蓝。实验:将气体通入中性的淀粉KI溶液中,溶液变蓝。用足量NaOH溶液充分洗气,气体体积减小,将剩余气体通入中性的淀粉KI溶液中,溶液颜色不变,再向溶液中滴加2滴H2SO4溶液,溶液变蓝。向酸性的淀粉KI溶液中通入空气,溶液颜色不变。下列对实验现象的解释或推测的是( )A.NaOH溶液洗气时发生反应的离子方程式为:2OH-+Cl2Cl-+ClO-+H2OB.根据实验可以得出中性条件下,氧化性Cl2O2C.根据实验可以得出反应物的浓度和溶液的pH会影响物质的氧化性D.根据实验现象可以判断电解时阳极的电极反应式为:2Cl-2e-Cl210.(2017北京西城二模,12)工业酸性废水中的Cr2可转化为Cr3+除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为50 mL,Cr2的起始浓度、电压、电解时间均相同)。下列说法中,的是( )实验电解条件阴、阳极均为石墨阴、阳极均为石墨,滴加1 mL浓硫酸阴极为石墨,阳极为铁,滴加1 mL浓硫酸Cr2的去除率/%0.92212.757.3 A.对比实验可知,降低pH可以提高Cr2的去除率B.实验中,Cr2在阴极放电的电极反应式是Cr2+6e-+14H+2Cr3+7H2OC.实验中,Cr2去除率提高的原因是Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+ +7H2OD.实验中,理论上电路中每通过6 mol电子,有1 mol Cr2被还原11.(2017北京东城二模,27)苯甲酸可用作食品的抑菌剂。工业上通过间接电合成法制备苯甲酸,工艺流程如下:Cr2(SO4)3溶液、硫酸 甲苯 (1)电解池用于制备Cr2。阴极产生的气体是 。 电解时阳极附近发生的反应如下图所示。 .S所起的作用是 。 .中反应的离子方程式是 。 (2)氧化池用于制备苯甲酸。氧化池中起氧化作用的微粒是 。 研究氧化池中的反应速率,实验结果如下:其他条件相同时反应时间/min产率/%.不加乳化剂12075.加乳化剂(十二烷基磺酸钠)6084 实验结果不同的原因是 。 氧化池中反应结束后,降温结晶,制得含甲苯的苯甲酸粗品。已知:甲苯苯甲酸熔点-95.3 122.4 沸点110.6 249.1 升华温度100 水中溶解度25 :0.067 g25 :0.34 g 结合表中信息,简述提纯苯甲酸的操作:苯甲酸粗品用NaOH溶液溶解后, ,洗涤、干燥得到苯甲酸。 (3)该合成技术的优点是实现了 (填化学式)的重复利用,绿色环保。 12.(2017北京西城一模,26)As2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗As2O3。 (1)“碱浸”的目的是将废水中的H3AsO3和H3AsO4转化为盐。H3AsO4转化为Na3AsO4反应的化学方程式是 。 (2)“氧化”时,1 mol As转化为As至少需要O2 mol。 (3)“沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀,发生的主要反应有:a.Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq) H0研究表明:“沉砷”的最佳温度是85 。用化学平衡原理解释温度高于85 后,随温度升高沉淀率下降的原因是 。 (4)“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3,反应的化学方程式是 。 (5)“还原”后加热溶液,H3AsO3分解为As2O3,同时结晶得到粗As2O3。As2O3在不同温度和不同浓度硫酸溶液中的溶解度(S)曲线如下图所示。为了提高粗As2O3的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是 。 (6)下列说法中,正确的是 (填字母)。 a.粗As2O3中含有CaSO4b.工业生产中,滤液2可循环使用,提高砷的回收率c.通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的答案精解精析A组 基础题组 (2)AB(3)4CoC2O4+3O22Co2O3+8CO2(4)6.56%(5)Na2CO3 加热浓缩,趁热过滤解析 (1)由LiCoO2CoSO4可知,Co元素的化合价降低,故H2O2中O元素化合价升高生成O2,依据氧化还原反应的概念及配平方法得出化学方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O。(2)A项,由图1知,硫酸浓度为2 molL-1时,Co的浸出率最高;B项,温度越高,化学反应速率越快,故80 时Co和Al浸出的速率较快;C项,由图1知,硫酸浓度为2 molL-1时,Al的浸出率并不是最高;D项,H2O2在“还原酸浸”中作还原剂,受热分解会导致H2O2的消耗。(3)由题意知,CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3,Co元素的化合价升高,故推测有氧气参加反应,另一产物为CO2,化学方程式为4CoC2O4+3O22Co2O3+8CO2。 (4)已知83 g Co2O3的物质的量为83 g/166 gmol-1=0.5 mol,又由4CoC2O42Co2O3知,n(CoC2O4)=1 mol,浸出的n(Co)=1 mol,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为1 mol59 gmol-190%1 000 g6.56%。(5)由表格中信息知,Li2CO3高温下溶解度更小,故需要引入C“沉锂”,所以试剂b为Na2CO3,需要在高温条件下进行过滤操作,故操作方法是向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,加热浓缩、趁热过滤,洗涤干燥。B组 提升题组能使淀粉KI溶液变蓝,故中性条件下氧化性Cl2O2;C项,结合实验知,反应物的浓度和溶液的pH会影响物质的氧化性;D项,电解时阳极的电极反应式为2Cl-2e-Cl2,4OH-4e-2H2O+O2。10.D A项,实验中滴加硫酸使溶液的酸性增强,pH降低,Cr2的去除率较实验增大,故降低pH可以提高Cr2的去除率。B项,实验中,Cr2在阴极得到电子,发生还原反应,电极反应式为Cr2+6e-+14H+2Cr3+7H2O。C项,实验中用铁作阳极,铁失去电子被氧化为Fe2+,Fe2+与溶液中的Cr2发生氧化还原反应使Cr2的去除率提高,反应的离子方程式为Cr2+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。D项,实验中,电路中每通过6 mol电子,生成3 mol Fe2+,可氧化0.5 mol Cr2;由实验可知,部分Cr2可在阴极放电,因此被还原的Cr2在0.51 mol之间。11.答案 (1)H2.催化剂.3S2+2Cr3+7H2O6S+Cr2+14H+(2)Cr2乳化剂能使甲苯在电解液中分散成细小的液滴,增大了接触面积,反应速率加快蒸馏除去甲苯,向水溶液中加入盐酸,过滤(3)Cr2(SO4)3解析 (1)阴极上阳离子得到电子发生还原反应,因此阴极产生的气体为H2。.根据图示,S在阳极上被氧化产生S2,S2具有强氧化性,可将Cr3+氧化为Cr2,S2被还原后再次生成S,S先被消耗再生成且总质量不变,故S起催化作用。.中反应为S2将Cr3+氧化为Cr2,离子方程式为3S2+2Cr3+7H2O6S+Cr2+14H+。(2)Cr2具有强氧化性,可将甲苯氧化为苯甲酸,故氧化池中起氧化作用的微粒是Cr2。加入NaOH溶液后,苯甲酸与NaOH反应生成苯甲酸钠,利用沸点不同通过蒸馏除去甲苯,再利用盐酸将其转化为苯甲酸,苯甲酸溶解度较小,通过过滤的方法可得到苯甲酸。(3)在电解池中Cr2(SO4)3被消耗生成Cr2,在氧化池中Cr2又转化为Cr2(SO4)3,故Cr2(SO4)3可循环利用。12.答案 (1)H3AsO4+3NaOHNa3AsO4+3H2O(2)0.5(3)温度升高,反应a的平衡逆向移动,c(Ca2+)下降,反应b的平衡逆向移动,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降(4)H3AsO4+H2O+SO2H3AsO3+H2SO4(5)调硫酸溶液浓度约为7 molL-1,冷却至25 ,过滤(6)abc解析 (1)H3AsO4与NaOH溶液反应生成Na3AsO4和H2O,化学方程式是H3AsO4+3NaOHNa3AsO4+3H2O; (2)As中As元素为+3价,As中As元素为+5价,故“氧化”时,1 mol As转化为As需要转移2 mol电子,而1 mol O2在反应中转移4 mol电子,故至少需要O2 0.5 mol;(3)反应a为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,c(Ca2+)下降,反应b的平衡向逆反应方向移动,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降;(4)“还原”过程中二氧化硫被氧化为硫酸,H3AsO4被还原为H3AsO3,反应的化学方程式是H3AsO4+H2O+SO2H3AsO3+H2SO4;(5)观察As2O3在不同温度和不同浓度硫酸溶液中的溶解度曲线图知,在硫酸溶液浓度约为7 molL-1,25 时As2O3的溶解度最小,故为了提高粗As2O3的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是调硫酸溶液浓度约为7 molL-1,冷却至25 ,过滤。
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