2018届二轮复习氧化还原反应课件（54张）（全国通用）

2018届二轮复习氧化还原反应课件（54张）（全国通用）

PART 1 第一单元 专题三　氧化还原反应 高频考点探究 命题考向追踪 教师备用习题 · · · 考纲展示 1. 了解氧化还原反应的本质是电子的转移，了解常见的氧化还原反应。　 2. 掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。 高频考点探究 1 ．氧化还原反应基本概念图解 【 核心透析 】 考点一　 氧化还原反应基础 2 ．氧化还原反应 “ 四大规律 ” 例 1 下列说法中正确的有 ________ 。 ① [2017· 全国卷Ⅱ ] 向 2 mL 0.1 mol·L － 1 的 FeCl 3 溶液中加足量铁粉，振荡，加 1 滴 KSCN 溶液；黄色逐渐消失，加 KSCN 溶液颜色不变，则还原性： Fe>Fe 2 ＋ ② [2017· 全国卷Ⅱ ] 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满 CO 2 的集气瓶；集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生，则 CO 2 具有氧化性 ③ [2017· 北京卷 ] 图 31 中有红棕色气体产生，说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物   ④ [2017· 北京卷 ] SO 2 通入含 HCl 、 BaCl 2 的 FeCl 3 溶液中，产生白色沉淀， 说明 SO 2 有还原性 ⑤ [2017· 北京卷 ] SO 2 通入 H 2 S 溶液中，产生黄色沉淀，说明 SO 2 有氧化性 【 典例探究 】 图 31 【 答案 】 ①②③④⑤ 【 解析 】 向 FeCl 3 溶液中加足量铁粉，振荡、加 1 滴 KSCN 溶液，发生的反应为 2Fe 3 ＋ ＋ Fe=3Fe 2 ＋ ，加 KSCN 溶液颜色不变，说明 FeCl 3 与 Fe 反应完全，还原性 Fe ＞ Fe 2 ＋ ，①正确；集气瓶中有黑色颗粒产生，说明有碳单质生成，则 CO 2 中碳元素化合价降低， CO 2 表现氧化性，②正确；实验中，无论 NO 2 是浓 HNO 3 分解产生，还是浓 HNO 3 与碳反应产生， NO 2 均为还原产物，③正确； SO 2 与 Fe 3 ＋ 反应时被氧化为 SO 4 2- ， Ba 2 ＋ 与生成的 SO 4 2- 反应生成 BaSO 4 沉淀，体现 SO 2 的还原性，④正确； SO 2 与 H 2 S 发生氧化还原反应生成单质硫， SO 2 作为氧化剂，⑤正确。 变式 (1) 已知： 2Fe 2 ＋ ＋ Br 2 =2Fe 3 ＋ ＋ 2Br － ， 2Fe 3 ＋ ＋ 2I － =2Fe 2 ＋ ＋ I 2 。向 FeI 2 、 FeBr 2 的混合溶液中通入适量氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如图 32 所示。下列有关说法中，不正确的是 ( 　　 ) A ．还原性： I － ＞ Fe 2 ＋ ＞ Br － B ．原混合溶液中 FeBr 2 的物质的量为 3 mol 图 32 图 33 (2)[2016· 全国卷Ⅰ ] NaClO 2 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如 图 33 。 回答下列问题： ① NaClO 2 中 Cl 的化合价为 ____________ 。 C ．当通入 1 mol Cl 2 时，溶液中已发生的反应为 2Fe 2 ＋ ＋ Cl 2 =2Fe 3 ＋ ＋ 2Cl － D ．原溶液中 n (Fe 2 ＋ )∶ n (I － )∶ n (Br － ) ＝ 2∶1∶3 ②写出 “ 反应 ” 步骤中生成 ClO 2 的化学方程式： ______________________ 。 ③“尾气吸收 ” 是吸收 “ 电解 ” 过程排出的少量 ClO 2 。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ________ ，该反应中氧化产物是 ____________ 。 ④“有效氯含量 ” 可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克 Cl 2 的氧化能力。 NaClO 2 的有效氯含量为 ______ 。 ( 计算结果保留两位小数 ) 图 33 【 答案 】 (1)C 　 (2)① ＋ 3 ② 2NaClO 3 ＋ SO 2 ＋ H 2 SO 4 =2ClO 2 ＋ 2NaHSO 4 ③ 2 ∶ 1 　 O 2 　 ④1.57 【 解析 】 (1) 反应 2Fe 2 ＋ ＋ Br 2 =2Fe 3 ＋ ＋ 2Br － 中，还原剂 Fe 2 ＋ 的还原性强于还原产物 Br － ，所以还原性 Fe 2 ＋ ＞ Br － ，反应 2Fe 3 ＋ ＋ 2I － =2Fe 2 ＋ ＋ I 2 中，还原剂 I － 的还原性强于还原产物 Fe 2 ＋ ，所以还原性 I － ＞ Fe 2 ＋ ，综上所述还原性 I － ＞ Fe 2 ＋ ＞ Br － ， A 项正确；通入氯气后，碘离子先被氧化，其次是亚铁离子，最后是溴离子，在通入氯气的量为 0 ～ 1 mol 的过程中，碘离子从最大量降到 0 ，即得到碘离子的物质的量为 2 mol ，通入氯气的量为 1 ～ 3 mol 的过程中，亚铁离子从 4 mol 降到 0 ，铁离子的量逐渐增大，所以含有亚铁离子共 4 mol ，在通入氯气的量为 3 ～ 6 mol 的过程中，溴离子从 6 mol 降到 0 ，所以溴离子的物质的量是 6 mol ，即 FeBr 2 的物质的量为 3 mol ， B 项正确；当通入 1 mol Cl 2 时， 2 mol 的 I － 消耗氯气 1 mol ，即溶液中发生的离子反应可表示为 2I － ＋ Cl 2 =I 2 ＋ 2Cl － ， C 项不正确； n (Fe 2 ＋ ) ∶ n (I － )∶ n (Br － ) ＝ 4 mol ∶ 2 mol ∶ 6 mol ＝ 2∶1∶3 ， D 项正确。 (2)①NaClO 2 中 Na 和 O 分别为＋ 1 和－ 2 价，则 Cl 为＋ 3 价。 ② 结合图示可知 NaClO 3 与 SO 2 在 H 2 SO 4 作用下反应生成 ClO 2 和 NaHSO 4 ，根据化合价变化可配平该反应： 2NaClO 3 ＋ SO 2 ＋ H 2 SO 4 =2ClO 2 ＋ 2NaHSO 4 。 ③ 结合图示可知尾气 ClO 2 在反应中被还原为 ClO 2 - ，则 H 2 O 2 被氧化为 O 2 ，根据转移电子数目相等可确定氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2∶1 。 ④1 mol NaClO 2 在反应中转移 4 mol 电子，而 1 mol Cl 2 在反应中转移 2 mol 电子，根据 90.5 g ÷ 71 g ＝ 4 mol ÷ n （ e － ），解得 n (e － ) ＝ 3.14 mol ，则可确定 NaClO 2 中有效氯含量为 3.14 mol÷2 mol ＝ 1.57 。 【 核心透析 】 考点二　 氧化还原规律的应用 2 ．陌生氧化还原反应方程式的书写 (1) 书写方法 (2) 书写的关键 —— 产物的判断 ①常见氧化剂的还原产物 ( 一般情况下 ) 氧化剂 MnO 4 - (H ＋ ) H 2 O 2 HNO 3 Cr 2 O 7 2- 、 CrO 4 2- Cl 2 、 ClO － 、 ClO 3 - 还原产物 Mn 2 ＋ H 2 O NO 2 、 NO Cr 3 ＋ Cl － ②常见还原剂的氧化产物 ( 一般情况下 ) 还原剂 H 2 O 2 Fe 2 ＋ Cl － S 2 － H 2 C 2 O 4 SO 2 、 SO 3 2- Fe 氧化产物 O 2 Fe 3 ＋ Cl 2 S CO 2 SO 3 、 SO 4 2- Fe 2 ＋ 、 Fe 3 ＋ (3) 缺项的氧化还原反应方程式的补项原则 条件 补项原则 酸性条件下 　缺 H( 氢 ) 或多 O( 氧 ) 补 H ＋ ，少 O( 氧 ) 补 H 2 O( 水 ) 碱性条件下 　缺 H( 氢 ) 或多 O( 氧 ) 补 H 2 O( 水 ) ，少 O( 氧 ) 补 OH － 例 2 (1)[2017· 全国卷Ⅲ ] 有反应 FeO·Cr 2 O 3 ＋ Na 2 CO 3 ＋ NaNO 3 Na 2 CrO 4 ＋ Fe 2 O 3 ＋ CO 2 ＋ NaNO 2 ，该反应配平后 FeO·Cr 2 O 3 与 NaNO 3 的系数比为 ________ 。该反应不能在陶瓷容器中进行，原因是 __________________________________ 。 (2)[2017· 江苏卷 ] 碱式氯化铜有多种制备方法 ①方法 1 ： 45 ～ 50 ℃ 时，向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu 2 (OH) 2 Cl 2 · 3H 2 O ，该反应的化学方程式为 __________________________________________ 。 【 典例探究 】 ②方法 2 ：先制得 CuCl 2 ，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。 Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成 CuCl 2 ， Fe 3 ＋ 对该反应有催化作用，其催化原理如图 34 所示。 M′ 的化学式为 __________ 。 图 34 (3)[2017· 江苏卷 ] NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl 、 NaOH 和 O 2 ，该反应的化学方程式为 _______________________ 。 HNO 3 也能氧化 Ag ，从反应产物的角度分析，以 HNO 3 代替 NaClO 的缺点是 ____________________ 。 【 答案 】 (1)2∶7 　陶瓷在高温下会与 Na 2 CO 3 反应 (2)①4CuCl ＋ O 2 ＋ 8H 2 O 2Cu 2 (OH) 2 Cl 2 · 3H 2 O ② Fe 2 ＋ (3)4Ag ＋ 4NaClO ＋ 2H 2 O=4AgCl ＋ 4NaOH ＋ O 2 ↑ 会释放出氮氧化物 ( 或 NO 、 NO 2 ) ，造成环境污染 【 解析 】 (1) 通过化合价变化分析可知， FeO · Cr 2 O 3 为还原剂， NaNO 3 为氧化剂， 1 mol FeO · Cr 2 O 3 参加反应时转移电子 7 mol ，而 1 mol NaNO 3 参加反应时转移电子 2 mol ，由电子守恒可得， FeO · Cr 2 O 3 和 NaNO 3 的系数之比为 2∶7 。该反应不能使用陶瓷容器作为反应容器的原因是 SiO 2 和 Na 2 CO 3 在高温下发生反应 SiO 2 ＋ Na 2 CO 3 Na 2 SiO 3 ＋ CO 2 ↑，会腐蚀陶瓷容器。 (2)① 在 45 ～ 50 ℃ 的温度下， CuCl 与 O 2 、 H 2 O 发生反应的化学方程式为 4CuCl ＋ O 2 ＋ 8H 2 O 2Cu 2 (OH) 2 Cl 2 · 3H 2 O ； ② 结合催化原理图示分析可知， Cu 的化合价升高，则 M―→ M′ 化合价降低，由于 Fe 3 ＋ 为催化剂，所以其催化过程为 Cu 与稀盐酸、 Fe 3 ＋ 反应生成 CuCl 2 和 Fe 2 ＋ ， Fe 2 ＋ 再被 O 2 氧化为 Fe 3 ＋ 。 (3) 结合得失电子守恒和元素守恒，即可配平化学反应方程式； HNO 3 作氧化剂时，会产生 NO 、 NO 2 等有毒气体，造成环境污染。 变式 (1)[2016· 全国卷Ⅰ ] 元素铬 (Cr) 在溶液中主要以 Cr 3 ＋ ( 蓝紫色 ) 、 Cr(OH) 4 - ( 绿色 ) 、 Cr 2 O 7 2- ( 橙红色 ) 、 CrO 4 2- ( 黄色 ) 等形式存在， Cr(OH) 3 为难溶于水的灰蓝色固体。＋ 6 价铬的化合物毒性较大，常用 NaHSO 3 将废液中的 Cr 2 O 7 2- 还原成 Cr 3 ＋ ，反应的离子方程式为 ____ 。 (2)[2016· 全国卷Ⅲ ] 煤燃烧排放的烟气含有 SO 2 和 NO x ，形成酸雨、污染大气，采用 NaClO 2 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题： ① NaClO 2 的化学名称为 ________ 。 ②在鼓泡反应器中通入含有 SO 2 和 NO 的烟气，反应温度为 323 K ， NaClO 2 溶液浓度为 5×10 － 3 mol · L － 1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 离子 SO 4 2- SO 3 2- NO 3 - c/(mol·L － 1 ) 8.35×10 － 4 6.87 × 10 － 6 1.5 × 10 － 4 离子 NO 2 - Cl － c/( mol·L － 1 ) 1.2×10 － 5 3.4 × 10 － 3 写出 NaClO 2 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式： ______ 。增加压强， NO 的转化率 _____( 填 “ 提高 ”“ 不变 ” 或 “ 降低 ”) 。 【 答案 】 (1)Cr 2 O 7 2- ＋ 3HSO 3 - ＋ 5H ＋ =2Cr 3 ＋ ＋ 3SO 4 2- ＋ 4H 2 O (2) ① 亚氯酸钠 ② 4NO ＋ 3ClO 2 - ＋ 4OH － =4NO 3 - ＋ 2H 2 O ＋ 3Cl － 　提高 【 解析 】 (1)HSO 3 - 在反应中被氧化为 SO 4 2- ，结合反应前后元素化合价变化，利用升降法可写出并配平该离子方程式。 (2) ①NaClO 2 中 Cl 为＋ 3 价，其酸根对应含氧酸 HClO 2 为亚氯酸，故其名称为亚氯酸钠。 ②NaClO 2 溶液脱硝过程， ClO 2 - 转化为 Cl － ， NO 主要转化为 NO 3 - ，则有 4NO ＋ 3ClO 2 - ＋ 4OH － =4NO 3 - ＋ 2H 2 O ＋ 3Cl － 。增加压强，反应正向进行， NO 的转化率提高。 氧化还原反应方程式的配平技巧 (1)“ 全变 ” 正向配：氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化，一般从左边反应物着手配平。 (2)“ 自变 ” 逆向配：自身氧化还原反应 ( 包括分解、歧化 ) 一般从右边着手配平。 (3) 缺项配平法：化学方程式所缺物质往往是酸、碱或水；如果是离子方程式，所缺物质往往是 H ＋ 、 OH － 或水。可以根据质量守恒先写出所缺物质，再用化合价升降守恒方法配平。如果无法确定所缺项，可先依据化合价的升降守恒将现有的物质配平，然后再根据质量守恒法确定所缺物质的化学式及化学计量数。 方法技巧 【 核心透析 】 考点三　 与氧化还原反应有关的计算 氧化还原反应计算 “ 三环节 ” 例 3 (1)[2015· 全国卷Ⅰ ] 准确称取所制备的氯化亚铜样品 m g ，将其置于过量的 FeCl 3 溶液中，待样品完全溶解后，加入适量稀硫酸，用 a mol · L － 1 的 K 2 Cr 2 O 7 溶液滴定到终点，消耗 K 2 Cr 2 O 7 溶液 b mL ，反应中 Cr 2 O 7 2- 被还原为 Cr 3 ＋ 。样品中 CuCl 的质量分数为 ________ 。 (2)[2016· 江苏卷 ] 水中溶解氧的测定方法如下：向一定量水样中加入适量 MnSO 4 和碱性 KI 溶液，生成 MnO (OH) 2 沉淀，密封静置，加入适量稀 H 2 SO 4 ，待 MnO (OH) 2 与 I － 完全反应生成 Mn 2 ＋ 和 I 2 后，以淀粉作指示剂，用 Na 2 S 2 O 3 标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下： O 2 MnO (OH) 2 I 2 S 4 O 6 2- ① 写出 O 2 将 Mn 2 ＋ 氧化成 MnO (OH) 2 的离子方程式： ______________ 。 ②取加过一定量 CaO 2 · 8H 2 O 的池塘水样 100.00 mL ，按上述方法测定水样的溶解氧，消耗 0.010 00 mol·L － 1 Na 2 S 2 O 3 标准溶液 13.50 mL 。计算该水样中的溶解氧 ( 以 mg·L － 1 表示 ) ，写出计算过程。 【 典例探究 】 变式 (1)[2016· 上海卷 ] 某铁的氧化物 ( Fe x O )1.52 g 溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下 112 mL Cl 2 ，恰好将 Fe 2 ＋ 完全氧化。 x 值为 ( 　　 ) A ． 0.80 B ． 0.85 C ． 0.90 D ． 0.93 (2)[2016· 全国卷Ⅱ ] 联氨 ( 又称肼， N 2 H 4 ，无色液体 ) 是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题： ①实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为 __________ 。 ②联氨是一种常用的还原剂。向装有少量 AgBr 的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是 ___ 。联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上 1 kg 的联氨可除去水中溶解的 O 2 ________kg ；与使用 Na 2 SO 3 处理水中溶解的 O 2 相比，联氨的优点是 __________ 。 多个氧化还原反应中的计算技巧 ——“ 关系式 ” 法 多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各反应过程中电子没有损耗，可找到起始物和最终产物，利用“电子守恒”法建立二者之间的数量关系，即可快速求解。 方法技巧 【 答案 】B 【 解析 】 CO 2 与 Na 2 O 2 发生反应时， CO 2 中元素化合价没有发生变化， A 项错误； Cl 2 与 KBr 反应生成 KCl 和 Br 2 ， Cl 2 被还原为 KCl ， B 项正确；乙烯与 Br 2 发生加成反应生成 1 ， 2 二溴乙烷，乙烯被氧化， C 项错误； NH 3 与 AlCl 3 溶液发生复分解反应生成 Al(OH) 3 和 NH 4 Cl ，不属于氧化还原反应， D 项错误。 CO 2 与 Na 2 O 2 发生反应时， CO 2 中元素化合价没有发生变化， A 项错误； Cl 2 与 KBr 反应生成 KCl 和 Br 2 ， Cl 2 被还原为 KCl ， B 项正确；乙烯与 Br 2 发生加成反应生成 1 ， 2 二溴乙烷，乙烯被氧化， C 项错误； NH 3 与 AlCl 3 溶液发生复分解反应生成 Al(OH) 3 和 NH 4 Cl ，不属于氧化还原反应， D 项错误。 1 ． [2017· 北京卷 ] 下列变化中，气体被还原的是 ( 　　 ) A ．二氧化碳使 Na 2 O 2 固体变白 B ．氯气使 KBr 溶液变黄 C ．乙烯使 Br 2 的四氯化碳溶液褪色 D ．氨气使 AlCl 3 溶液产生白色沉淀 命题考向追踪 【 历年动态 】 【 答案 】 (1)K 2 Cr 2 O 7 ＋ 3H 2 O 2 ＋ 4H 2 SO 4 =K 2 SO 4 ＋ Cr 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3O 2 ↑＋ 7H 2 O (2)2CNO － ＋ 3ClO － =CO 3 2- ＋ CO 2 ↑＋ 3Cl － ＋ N 2 ↑ 2 ． (1)[2016· 四川卷 ] 在稀硫酸中， Cr 的最高价含氧酸的钾盐 ( 橙色 ) 氧化 O 的一种氢化物， Cr 被还原为＋ 3 价，该反应的化学方程式是 ____________________ 。 (2)[2016· 上海卷 ] NaOCN 与 NaClO 反应，生成 Na 2 CO 3 、 CO 2 、 NaCl 和 N 2 ，已知 HCN 、 HOCN 中 N 元素的化合价相同。写出发生反应的离子方程式： __________________ 。 3 ． [2016· 北京卷 ] 以废旧铅酸电池中的含铅废料 ( Pb 、 PbO 、 PbO 2 、 PbSO 4 及炭黑等 ) 和 H 2 SO 4 为原料，制备高纯 PbO ，实现铅的再生利用。其工作流程如下：   图 35 (1) 过程 Ⅰ 中，在 Fe 2 ＋ 催化下， Pb 和 PbO 2 反应生成 PbSO 4 的化学方程式是 _____________ 。 (2) 过程 Ⅰ 中， Fe 2 ＋ 催化过程可表示为 i ： 2Fe 2 ＋ ＋ PbO 2 ＋ 4H ＋ ＋ SO 4 2- =2Fe 3 ＋ ＋ PbSO 4 ＋ 2H 2 O ii: …… 写出 ii 的离子方程式： __________________________ 。 【 答案 】 (1) Pb ＋ PbO 2 ＋ 2H 2 SO 4 2PbSO 4 ＋ 2H 2 O (2)2Fe 3 ＋ ＋ Pb ＋ SO 4 2- =2Fe 2 ＋ ＋ PbSO 4 【 解析 】 (1) 根据题给化学工艺流程知，过程 Ⅰ 在 Fe 2 ＋ 催化下， Pb 、 PbO 2 和 H 2 SO 4 反应生成 PbSO 4 和水，化学方程式为 Pb ＋ PbO 2 ＋ 2H 2 SO 4 2PbSO 4 ＋ 2H 2 O 。 (2) 催化剂能够参加化学反应，改变反应历程，降低反应的活化能，加快化学反应速率，而其本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应 i 中 Fe 2 ＋ 被 PbO 2 氧化为 Fe 3 ＋ ，则反应 ii 中 Fe 3 ＋ 被 Pb 还原为 Fe 2 ＋ ，离子方程式为 2Fe 3 ＋ ＋ Pb ＋ SO 4 2- =PbSO 4 ＋ 2Fe 2 ＋ 。 4 ． [2015· 全国卷Ⅱ ] 二氧化氯 (ClO 2 ，黄绿色易溶于水的气体 ) 是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题： (1) 工业上可用 KClO 3 与 Na 2 SO 3 在 H 2 SO 4 存在下制得 ClO 2 ，该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 ________ 。 (2) 实验室用 NH 4 Cl 、盐酸、 NaClO 2 ( 亚氯酸钠 ) 为原料，通过以下过程制备 ClO 2 ： ①电解时发生反应的化学方程式为 _________ 。 ②溶液 X 中大量存在的阴离子有 __________ 。 ③除去 ClO 2 中的 NH 3 可选用的试剂是 ____( 填标号 ) 。 a ．水 b ．碱石灰 c ．浓硫酸 d ．饱和食盐水 图 36 (3) 用如图 37 装置可以测定混合气中 ClO 2 的含量： Ⅰ . 在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用 50 mL 水溶解后，再加入 3 mL 稀硫酸；Ⅱ . 在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；Ⅲ . 将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；Ⅳ . 将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中； Ⅴ . 用 0.100 0 mol·L － 1 硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液 (I 2 ＋ 2S 2 O 3 2- =2I － ＋ S 4 O 6 2- ) ，指示剂显示终点时共用去 20.00 mL 硫代硫酸钠溶液。在此过程中： ①锥形瓶内 ClO 2 与碘化钾反应的离子方程式为 _______________________ 。 ②玻璃液封装置的作用是 ________________________ 。 ③Ⅴ中加入的指示剂通常为 __________ ，滴定至终点的现象是 _______ 。 ④测得混合气中 ClO 2 的质量为 ________g 。 (4) 用 ClO 2 处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯 酸盐，下列物质最适宜的是 ______( 填标号 ) 。 a ．明矾 b ．碘化钾 c ．盐酸 d ．硫酸亚铁 图 37 【 答案 】 (1)2∶1 (2)①NH 4 Cl ＋ 2HCl 3H 2 ↑＋ NCl 3 　 ② Cl － 、 OH － 　 ③c (3)①2ClO 2 ＋ 10I － ＋ 8H ＋ =5I 2 ＋ 4H 2 O ＋ 2Cl － ②吸收残余的二氧化氯气体 ( 避免碘的逸出 ) ③淀粉溶液　溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变　 ④0.027 00 　 (4)d 【 解析 】 (1) 根据反应前后 KClO 3 、 Na 2 SO 3 中氯和硫元素的化合价变化和氧化还原反应中升降价数相等，反应中 KClO 3 、 Na 2 SO 3 分别作氧化剂和还原剂，二者的物质的量比为 2∶1 。 (2)① 根据图示可知电解时 NH 4 Cl 与盐酸反应生成 H 2 和 NCl 3 ，根据化合价变化可写出化学方程式为 NH 4 Cl ＋ 2HCl 3H 2 ↑＋ NCl 3 。 ②NaClO 2 与 NCl 3 在溶液中发生氧化还原反应，即 6NaClO 2 ＋ NCl 3 ＋ 3H 2 O=6ClO 2 ↑＋ NH 3 ↑＋ 3NaCl ＋ 3NaOH ，即 X 中含有的阴离子是 Cl － 和 OH － 。 ③ 可用浓硫酸吸收 NH 3 ，其他物质均能与 ClO 2 反应。 (3)① 在酸性条件下 ClO 2 将 I － 氧化为单质 I 2 ，同时本身被还原成 Cl － 。 ② 玻璃液封装置能吸收残余的 ClO 2 气体，且能避免碘蒸气逸出。 ③ 可用淀粉溶液作指示剂， I 2 遇淀粉溶液呈蓝色，当 I 2 恰好完全反应时，溶液中蓝色褪去，且保持 30 s 内溶液颜色不再发生变化。 ④ 根据 ① 和 Ⅴ 中化学方 方程式可得到关系式 2ClO 2 ～ 5I 2 ～ 10Na 2 S 2 O 3 ，结合滴定中消耗 0.100 0 mol·L － 1 Na 2 S 2 O 3 溶液 20.00 mL ，可求出 ClO 2 的质量为 0.027 00 g 。 (4) 亚氯酸盐具有氧化性，宜用 FeSO 4 除去。 KI 和盐酸与其反应分别生成 I 2 和 Cl 2 ，不符合饮用水的标准。 5 ． 某科研小组用镍触媒废料 ( 主要成分为 NiAl 合金，混有少量 Fe 、 Cu 、 Zn 、 Pb 及有机物 ) 制备 NiO 并回收金属资源的流程如图 38 所示： 【2018 预测 】 图 38 已知：相关数据如表 1 和表 2 所示 表 1 　部分难溶电解质的溶度积常数 (25 ℃) 物质 K sp 物质 K sp Fe(OH) 3 4.0 × 10 － 38 CuS 6.3 × 10 － 34 Fe(OH) 2 1.8×10 － 16 ZnS 1.6 × 10 － 24 Al(OH) 3 1.0 × 10 － 33 PbS 8.0 × 10 － 28 Ni(OH) 2 2.0 × 10 － 15 NiS 3.2 × 10 － 18 表 2 　原料价格表 物质 价格 /( 元 · 吨 － 1 ) 漂液 ( 含 25.2% NaClO) 450 双氧水 ( 含 30% H 2 O 2 ) 2400 烧碱 ( 含 98% NaOH) 2100 纯碱 ( 含 99.5% Na 2 CO 3 ) 600 请回答下列问题： (1)“ 焙烧 ” 的目的是 ________________________________ 。 (2)“ 试剂 a” 的名称为 ________ ；选择该试剂的理由是 ___________________ 。 (3)“ 氧化 ” 时反应的离子方程式为 __________________________________________ 。 (4) 欲使溶液中 Fe 3 ＋ 和 Al 3 ＋ 的浓度均小于等于 1.0×10 － 6 mol · L － 1 ，需 “ 调节 pH” 至少为 ________ 。 (5)“ 加水煮沸 ” 时，反应的化学方程式为 ________________________________ 。 (6) 整个流程中，可回收的金属化合物为 _____________________( 填化学式 ) 。 (7) 氢镍电池是一种应用广泛的二次电池，放电时，该电池的总反应为 NiOOH ＋ MH===Ni(OH) 2 ＋ M ，当导线中流过 2 mol 电子时，理论上负极质量减少 ________g 。充电时的阳极反应式为 ______________________________ 。 【 答案 】 (1) 除去废料中的有机物；使部分金属单质转化为氧化物 (2) 漂液　节约成本，不影响后续操作 (3)2Fe 2 ＋ ＋ ClO － ＋ 2H ＋ =2Fe 3 ＋ ＋ Cl － ＋ H 2 O 　 (4)5 (5)NiCO 3 ＋ H 2 O Ni(OH) 2 ＋ CO 2 ↑ (6)Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 、 CuS 、 ZnS 、 PbS (7)2 　 Ni(OH) 2 ＋ OH － － e － = NiOOH ＋ H 2 O 【 解析 】 (1) 大部分有机物易挥发、易燃烧，可用焙烧法除去；同时部分金属单质与氧气反应转化为氧化物，酸浸时易与酸发生反应且减少氢气的生成。 (2) 氧化等量的 Fe 2 ＋ ，用漂液成本更低，且引入 Na ＋ 和 Cl － 不影响后续分离和除杂。 (3)“ 氧化 ” 的目的是用漂液将 Fe 2 ＋ 转化为 Fe 3 ＋ ，根据氧化还原反应和离子反应的配平原则，可写出离子方程式。 (4) 由 Fe(OH) 3 和 Al(OH) 3 的溶度积常数可知， Al 3 ＋ 浓度小于等于 1.0×10 － 6 mol · L － 1 时， Fe 3 ＋ 浓度一定小于 1.0×10 － 6 mol · L － 1 ，则 K sp [Al (OH) 3 ] ＝ 1.0×10 － 33 ＝ c (Al 3 ＋ )· c 3 (OH － )≤1.0 × 10 － 6 · c 3 (OH － ) ，计算得 c (OH － ) ≥ 1.0 × 10 － 9 mol · L － 1 ， pH ≥ 5 。 (5)“ 加水煮沸 ” 时， NiCO 3 水解转化为 Ni(OH) 2 ，同时生成 CO 2 ，可得化学方程式。 (6) 由流程图知，可回收的金属化合物为 Fe(OH) 3 、 Al(OH) 3 、 CuS 、 ZnS 、 PbS 。 (7) 该电池的负极反应式为 MH ＋ OH － － e － =M ＋ H 2 O ，故转移 2 mol 电子时，理论上负极质量减少 2 g 。根据电池总反应式可知，充电时阳极反应式为 Ni(OH) 2 ＋ OH － － e － = NiOOH ＋ H 2 O 。 1 ． 铬是用途广泛的金属元素，但在生产过程中易产生有害的含铬工业废水。 (1) 还原沉淀法是处理含 Cr 2 O 7 2- 和 CrO 4 2- 工业废水的一种常用方法，其工艺流程为 CrO 4 2- Cr 2 O 7 2- Cr 3 ＋ Cr(OH) 3 ↓。 其中第 Ⅰ 步存在平衡： 2CrO 4 2- ( 黄色 ) ＋ 2H ＋ ⇌ Cr 2 O 7 2- ( 橙色 ) ＋ H 2 O 。 若平衡体系的 pH ＝ 0 ，该溶液显 ________ 色。 ②根据 2CrO 4 2- ＋ 2H ＋ ⇌ Cr 2 O 7 2- ＋ H 2 O ，设计如图甲所示装置 ( 均为惰性电极 ) 电解 Na 2 CrO 4 溶液制取 Na 2 Cr 2 O 7 溶液。 Na 2 Cr 2 O 7 中铬元素的化合价为 ________ ，图中右侧电极连接电源的 ________ 极，其电极反应式为 ___________ 。 ③第 Ⅱ 步反应的离子方程式： ______________________ 。 教师备用习题 (2)CrO 3 的热稳定性较差，加热时逐步分解，其固体残留率随温度的变化如图乙所示。 B 点时剩余固体的成分是 __________( 填化学式 ) 。 【 答案 】 (1)① 橙　 ② ＋ 6 　正　 2H 2 O － 4e － =O 2 ↑＋ 4H ＋ ③ 6Fe 2 ＋ ＋ Cr 2 O 7 2- ＋ 14H ＋ =6Fe 3 ＋ ＋ 2Cr 3 ＋ ＋ 7H 2 O (2)Cr 2 O 3 【 解析 】 (1)① 若平衡体系的 pH ＝ 0 ，溶液酸性较强，平衡 2CrO 4 2- ( 黄色 ) ＋ 2H ＋ ⇌ Cr 2 O 7 2- ( 橙色 ) ＋ H 2 O 正向移动，溶液呈橙色。 ② 由化合价代数和为 0 可知 Na 2 Cr 2 O 7 中铬元素的化合价为＋ 6 价，根据 2CrO 4 2- ＋ 2H ＋ ⇌ Cr 2 O 7 2- ＋ H 2 O 设计图示装置 ( 均为惰性电极 ) 电解 Na 2 CrO 4 溶液制取 Na 2 Cr 2 O 7 ，需要通过电解生成 H ＋ 提高溶液的酸性，说明该电极是阳极，连接电源的正极，电极反应式为 2H 2 O － 4e － =O 2 ↑＋ 4H ＋ 。 ③ 亚铁离子与 Cr 2 O 发生氧化还原反应，反应的离子方程式为 6Fe 2 ＋ ＋ Cr 2 O 7 2- ＋ 14H ＋ =6Fe 3 ＋ ＋ 2Cr 3 ＋ ＋ 7H 2 O 。 (2) 设固体质量为 100 g ， B 点时固体的质量为 100 g×76% ＝ 76 g ， Cr 的质量没有变，所以生成物中 Cr 的质量为 52 g ， O 的质量为 24 g ，两者的个数比为 52/52 ∶ 24/16 ＝ 2∶3 ，所以 B 点时剩余固体的成分是 Cr 2 O 3 。 2 ． 我国产铜主要取自黄铜矿 (CuFeS 2 ) ，随着矿石品位的降低和环保要求的提高，湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出，目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。 Ⅰ . 氧化浸出 (1) 在硫酸介质中用 H 2 O 2 溶液将黄铜矿氧化，测得有 SO 4 2- 生成。 ①该反应的离子方程式为 ________________________ 。 ②该反应在 25 ～ 50 ℃ 下进行，实际生产中 H 2 O 2 的消耗量要远远高于理论值，试分析其原因为 ____ 。 Ⅱ . 配位浸出 反应原理为 CuFeS 2 ＋ NH 3 · H 2 O ＋ O 2 ＋ OH － → Cu(NH 3 ) 4 2+ ＋ Fe 2 O 3 ＋ SO 4 2- ＋ H 2 O( 未配平 ) (2) 为提高黄铜矿的浸出率，可采取的措施有 __________( 至少写出两点 ) 。 (3) 为稳定浸出液的 pH ，生产中需要向氨水中添加 NH 4 Cl ，构成 NH 3 · H 2 O NH 4 Cl 缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究： 25 ℃ 时，向 a mol · L － 1 的氨水中缓慢加入等体积 0.02 mol · L － 1 的 NH 4 Cl 溶液，平衡时溶液呈中性。则 NH 3 · H 2 O 的电离常数 K b ＝ ________( 用含 a 的代数式表示 ) ；滴加 NH 4 Cl 溶液的过程中水的电离平衡 ________( 填 “ 正向 ”“ 逆向 ” 或 “ 不 ”) 移动。 Ⅲ . 生物浸出 在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物，并鼓入空气，黄铜矿逐渐溶解，反应釜中各物质的转化关系如图所示。 (4) 在微生物的作用下，可以循环使用的物质有 ________ ( 填化学式 ) ，微生物参与的离子反应方程式为 ________ ( 任写一个 ) 。 (5) 假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为 Fe 3 ＋ ，当有 2 mol SO 4 2- 生成时，理论上消耗 O 2 的物质的量为 ________ 。 【 答案 】 (1)①2CuFeS 2 ＋ 17H 2 O 2 ＋ 2H ＋ =2Cu 2 ＋ ＋ 2Fe 3 ＋ ＋ 4SO 4 2- ＋ 18H 2 O ② H 2 O 2 受热易分解；产物 Cu 2 ＋ 、 Fe 3 ＋ 催化 H 2 O 2 分解等 ( 答出一点即可 ) (2) 提高氨水的浓度、提高氧压 ( 其他合理答案也可 ) (3) 2 × 10 － 9 / a 　正向　 (4)Fe 2 (SO 4 ) 3 、 H 2 SO 4 4Fe 2 ＋ ＋ O 2 ＋ 4H ＋ 4Fe 3 ＋ ＋ 2H 2 O 或 S 8 ＋ 12O 2 ＋ 8H 2 O 8SO 4 2- ＋ 16H ＋ 任写一个 (5)4.25 mol 【 解析 】 (1)① 黄铜矿的主要成分为 CuFeS 2, 被 H 2 O 2 氧化成 SO 4 2- ，硫离子及亚铁离子都会被氧化，故反应为 2CuFeS 2 ＋ 17H 2 O 2 ＋ 2H ＋ =2Cu 2 ＋ ＋ 2Fe 3 ＋ ＋ 4SO 4 2- ＋ 18H 2 O ； ②H 2 O 2 不稳定受热易分解且产物 Cu 2 ＋ 、 Fe 3 ＋ 催化 H 2 O 2 分解都会使 H 2 O 2 的消耗量要远远高于理论值。 (2) 要提高黄铜矿的浸出率，需使反应正向移动，故可以提高氨水的浓度、提高氧压等。 (3) 平衡时溶液呈中性，故 c (H ＋ ) ＝ c (OH － ) ＝ 10 － 7 mol/L ， c (NH 4 + ) ＝ c ( Cl － ) ＝ 0.01 mol/L ， c (NH 3 · H 2 O) ＝ 0.5 a mol/L ， NH 3 · H 2 O 的电离常数 K b ＝ (NH 4 + ） · c （ OH － ） / c （ NH 3 · H 2 O ）＝ 2×10 － 9 / a ；滴加氯化铵会促进水的电离。 (4) 据图像可得，三价铁被还原成二价，经微生物转化成三价，另一条微生物路线生成了氢离子，故两者可循环使用；微生物参与的离子反应方程式为 4Fe 2 ＋ ＋ O 2 ＋ 4H ＋ 4Fe 3 ＋ ＋ 2H 2 O 或 S 8 ＋ 12O 2 ＋ 8H 2 O 8SO 4 2- ＋ 16H ＋ 。 (5) 根据 ①2CuFeS 2 ＋ 17H 2 O 2 ＋ 2H ＋ =2Cu 2 ＋ ＋ 2Fe 3 ＋ ＋ 4SO 4 2- ＋ 18H 2 O 得生成 2 mol SO 4 2- 时，消耗 8.5 mol H 2 O 2 ，转移 17 mol 电子，消耗 4.25 mol O 2 。 3 ． 铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。 Ⅰ . 高铁酸钠 (Na 2 FeO 4 ) 是一种新型净水剂，工业上制备高铁酸钠的反应原理为 Fe(OH) 3 ＋ NaClO ＋ NaOH ―→Na 2 FeO 4 ＋ X ＋ H 2 O( 未配平 ) ，则 X 的电子式为 ________ ，反应中被氧化的物质是 ______________( 写化学式 ) 。 Ⅱ . 铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆。工业制硫酸产生的硫酸渣中主要含 Fe 2 O 3 、 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 MgO 等，用硫酸渣制备铁红 (Fe 2 O 3 ) 的过程如下： 已知： 沉淀物 Fe(OH) 3 Al(OH) 3 Fe(OH) 2 Mg(OH) 2 开始沉淀 pH 2.7 3.8 7.6 9.4 完全沉淀 pH 3.2 5.2 9.7 12.4 　 已知 FeS 2 是一种黄色难溶于水的固体。 (1) 酸溶过程中 Fe 2 O 3 与稀硫酸反应的化学方程式为 _______ ； “ 滤渣 A” 主要成分的化学式为 ________ 。 (2) 还原过程中加入 FeS 2 的目的是将溶液中的 Fe 3 ＋ 还原为 Fe 2 ＋ ，而本身被氧化为 H 2 SO 4 ，写出该反应的离子方程式： ______________________________________ 。 (3) 为确保铁红的质量和纯度，氧化过程中加 NaOH 调节溶液 pH 的范围是 _____ ；如果加 NaOH 调节溶液 pH ＝ a ，则滤液 B 中 c (Fe 3 ＋ ) ＝ ____mol/L 。 (25 ℃ 时， K sp [Fe(OH) 3 ] ＝ 4×10 － 38 ) (4) 以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可以构成燃料电池。该电池负极的电极反应式为 ____________________________ 。 【 答案 】 Ⅰ.(1) 　 Fe(OH) 3 Ⅱ .(1)Fe 2 O 3 ＋ 3H 2 SO 4 =Fe 2 (SO 4 ) 3 ＋ 3H 2 O 　 SiO 2 (2)FeS 2 ＋ 14Fe 3 ＋ ＋ 8H 2 O=15Fe 2 ＋ ＋ 2SO 4 2- ＋ 16H ＋ (3)3.2≤pH ＜ 3.8 　 4×10 (4 － 3 a ) (4)CH 3 OCH 3 ＋ 16OH － -12e － =2CO 3 2- ＋ 11H 2 O 【 解析 】 Ⅰ. 根据元素化合价变化配平书写化学方程式，铁元素化合价由＋ 3 价变化为＋ 6 价，氯元素化合价由＋ 1 价变化为－ 1 价，配平后的化学方程式为 2Fe(OH) 3 ＋ 3NaClO ＋ 4NaOH=2Na 2 FeO 4 ＋ 3X ＋ 5H 2 O ，可知，反应前铁、氧、氢、钠、氯的原子或离子个数分别是 2 、 13 、 10 、 7 、 3 ，反应后铁、氧、氢、钠、氯的原子或离子个数分别是 2 、 13 、 10 、 4 、 0 ，所以每个 X 中含有 1 个钠离子和 1 个氯离子， X 是氯化钠，其电子式为 ，反应中被氧化的物质是 Fe(OH) 3 。 Ⅱ. 硫酸渣中含 Fe 2 O 3 、 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 MgO 等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的 SiO 2 ，加入 FeS 2 将溶液中的 Fe 3 ＋ 还原为 Fe 2 ＋ ，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的 pH 的范围是 3.2 ～ 3.8 主要是使三价铁沉淀，而二价镁、三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红。