2022届高考化学一轮复习讲义学案(新教材人教版)第二章 第12讲 专项提能特训1 从氧化还原反应的视角分析“化工生产”中的物质变化
展开A.Pd上发生的电极反应为:H2-2e-===2H+
B.Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递电子的作用
C.反应过程中NOeq \\al(-,2)被Fe(Ⅱ)还原为N2
D.用该法处理后水体的pH降低
答案 D
解析 由图可知Pd上氢气失电子生成氢离子,所以电极反应为:H2-2e-===2H+,故A正确;Fe(Ⅲ)得电子生成Fe(Ⅱ),Fe(Ⅱ)失电子生成Fe(Ⅲ),则Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的相互转化起到了传递电子的作用,故B正确;由图可知反应过程中NOeq \\al(-,2)得到Fe(Ⅱ)给的电子生成N2,所以反应过程中NOeq \\al(-,2)被Fe(Ⅱ)还原为N2,故C正确;总反应方程式:2H++2NOeq \\al(-,2)+3H2eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2+4H2O,所以用该法处理后水体的pH升高,故D错误。
2.硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.在转化过程中化合价不变的元素只有Cu和Cl
B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序:O2>Cu2+>S
C.在转化过程中能循环利用的物质只有FeCl2
D.反应中当有34 g H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的量不变,需要消耗O2的质量为16 g
答案 D
解析 根据图中各元素化合价知,Cu元素化合价都是+2价、H元素化合价都是+1价、Cl元素化合价都是-1价,所以化合价不变的是Cu、H、Cl元素,故A错误;转化过程中O2把Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+把硫离子氧化为S,则氧化性的强弱顺序:O2>Fe3+>S,故B错误;根据图示,反应的本质是空气中的氧气氧化H2S转化为S和水,在转化过程中能循环利用的物质有FeCl2、CuCl2、FeCl3,故C错误;H2S转化为硫单质,硫元素的化合价从-2价变成0价,氧元素的化合价从0价变成-2价,依据得失电子数相等,2H2S~O2,所以有34 g H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的量不变,需要消耗O2的质量为eq \f(34 g,34 g·ml-1)×eq \f(1,2)×32 g·
ml-1=16 g,故D正确。
3.我国科研人员发现,在钙钛矿活性层中引入稀土Eu3+/Eu2+离子对,通过循环反应可消除零价铅和零价碘缺陷,大幅提高钙钛矿电池的使用寿命,其原理如图。下列说法正确的是( )
A.Eu3+/Eu2+离子对在反应过程中不断损耗,需定时补充
B.消除零价碘的过程中,Eu3+/Eu2+离子对发生还原反应
C.消除零价铅的反应为:2Eu3++Pb0===2Eu2++Pb2+
D.整个过程实质上将电子从Pb0转移给I0
答案 CD
解析 Eu3+/Eu2+离子对在反应过程中循环使用,不会损耗,A选项错误;消除零价碘的过程中,发生反应I0+Eu2+===Eu3++I-,反应中Eu2+失去电子发生氧化反应生成Eu3+,B选项错误;消除零价铅的反应为:2Eu3++Pb0===2Eu2++Pb2+,C选项正确;整个过程中,Pb0失去电子,I0得到电子,即电子从Pb0转移给I0,D选项正确。
4.碱式氯化铜[CuaClb(OH)c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂,它可以通过以下步骤制备。步骤1:将铜粉加入稀盐酸中,并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。步骤2:在制得的CuCl2溶液中,加入石灰乳充分反应后即可制得碱式氯化铜。下列有关说法错误的是( )
A.a、b、c之间的关系式为a=2b+2c
B.图中M、N分别为Fe3+、Fe2+
C.为了除去CuCl2溶液中的杂质Fe3+,可加入过量的CuO、过滤
D.若制备1 ml CuaClb(OH)c·xH2O,理论上消耗11.2a L(标准状况)O2
答案 A
解析 根据化合物中正、负化合价的代数和为0,可知2a=b+c,A选项错误;Fe3+水解使溶液显酸性,CuO与H+反应产生Cu2+和水,当溶液的pH增大到一定程度,Fe3+形成Fe(OH)3而除去,从而达到除去Fe3+的目的,C选项正确;若制备1 ml CuaClb(OH)c·xH2O,转移的电子数为2a ml,根据得失电子守恒,理论上消耗0.5a ml O2,标准状况下的体积为11.2a L,D选项正确。
5.BMO(Bi2MO6)是一种高效光催化剂,可用于光催化降解苯酚,反应原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.苯酚被氧化的总反应:C6H5OH+7O2eq \(――→,\s\up7(光),\s\d5(BMO))6CO2+3H2O
B.反应过程中BMO表现较强氧化性
C.在酸性条件下,反应①的离子方程式是3C6H5OH+28Oeq \\al(-,2)+28H+===18CO2↑+23H2O
D.过程①和②中被降解的苯酚的物质的量之比为1∶3
答案 BD
解析 根据分析可知,该过程中苯酚在光照、BMO作催化剂的条件下被氧气氧化生成CO2和H2O,反应方程式为C6H5OH+7O2eq \(――→,\s\up7(光),\s\d5(BMO))6CO2+3H2O,A选项正确;通过分析可知,BMO在光催化降解苯酚过程中表现出了还原性,生成了BMO+,B选项错误;酸性条件下,反应①中苯酚、Oeq \\al(-,2)与H+反应生成CO2和H2O,反应的离子方程式是3C6H5OH+28Oeq \\al(-,2)+28H+===18CO2↑+23H2O,C选项正确;1个BMO+表现氧化性,被还原为BMO,可以得1个电子;1个Oeq \\al(-,2)表现氧化性,被还原为2个H2O,可以得3个电子,所以①和②中被降解的苯酚的物质的量之比为3∶1,D选项错误。
6.厌氧氨化法(Anammx)是一种新型的氨氮去除技术,下列说法中不正确的是( )
A.1 ml NHeq \\al(+,4)所含的质子总数为10NA
B.联氨(N2H4)中含有极性键和非极性键
C.过程Ⅱ、Ⅳ均属于氧化反应
D.过程Ⅰ中,参与反应的NHeq \\al(+,4)与NH2OH的物质的量之比为1∶1
答案 AC
解析 1 ml NHeq \\al(+,4)中含有质子总物质的量为11 ml,故A说法错误;联氨(N2H4)的结构式为,含有极性键和非极性键,故B说法正确;过程Ⅱ,N2H4→N2H2+2H,此反应是氧化反应,过程Ⅳ,NOeq \\al(-,2)→NH2OH,添H或去O是还原反应,故C说法错误;NHeq \\al(+,4)中N显-3价,NH2OH中N显-1价,N2H4中N显-2价,因此过程Ⅰ中NHeq \\al(+,4)与NH2OH的物质的量之比为1∶1,故D说法正确。
7.整合流程信息书写方程式
(1)二硫化钨(WS2,WS2中W的化合价为+4)可用作润滑剂及石油化工领域中的催化剂。由钨铁矿(其主要成分是FeWO4,还含少量Al2O3)制备二硫化钨的工艺流程如下:
①写出FeWO4在碱熔过程中发生反应的化学方程式:________________________________。
②滤渣Ⅰ中主要成分的形成可用离子方程式表示为__________________________________。
答案 ①4FeWO4+O2+8NaOHeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O
②AlOeq \\al(-,2)+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCOeq \\al(-,3)
解析 ①根据流程图,FeWO4在碱熔过程中,得到Fe2O3和Na2WO4,反应物是NaOH、FeWO4、O2,生成物是Na2WO4、Fe2O3等,FeWO4中Fe显+3价,W显+5价,Na2WO4中W显+6价,FeWO4为还原剂,O2为氧化剂,因此根据化合价升降法进行配平,得到化学方程式为4FeWO4+O2+8NaOHeq \(=====,\s\up7(高温))2Fe2O3+4Na2WO4+4H2O。
(2)软锰矿的主要成分为MnO2,含少量Al2O3和SiO2。闪锌矿主要成分为ZnS,含少量FeS、CuS、CdS杂质。现以软锰矿和闪锌矿为原料制备MnO2和Zn,其简化流程如下(中间产物的固体部分已经略去)。
eq \x(软锰矿闪锌矿)eq \(―――→,\s\up7(硫酸酸浸),\s\d5(①))eq \x(滤液A)eq \(――→,\s\up7(金属锌),\s\d5(②))eq \x(Zn2+、Mn2+、Fe2+、Al3+)eq \(――→,\s\up7(MnO2+X),\s\d5(③))
eq \x(ZnSO4、MnSO4溶液)eq \(――→,\s\up7(电解),\s\d5(④))eq \x(MnO2+Zn+H2SO4)
①中发生多个反应,其中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色物质析出,溶液变为棕黄色,写出MnO2、FeS与硫酸共热发生反应的化学方程式:________________________________。
答案 3MnO2+2FeS+6H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O
解析 ①中MnO2、FeS与硫酸共热时有淡黄色的S析出,溶液变为棕黄色,说明有Fe3+生成,发生反应的化学方程式为3MnO2+2FeS+6H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))Fe2(SO4)3+3MnSO4+2S↓+6H2O。
(3)含FeS2的燃煤可用氧化亚铁硫杆菌(T.f)、氧化亚铁微螺菌(L.f)、氧化硫硫杆菌(T.t)进行脱硫,其脱硫过程如图所示:
已知:脱硫总反应为FeS2+14Fe3++8H2O===2SOeq \\al(2-,4)+15Fe2++16H+;
Ⅰ反应的离子方程式为FeS2+6Fe3++3H2O===S2Oeq \\al(2-,3)+7Fe2++6H+。
写出Ⅱ反应的离子方程式:________________________________________________________。
答案 8Fe3++S2Oeq \\al(2-,3)+5H2O===2SOeq \\al(2-,4)+8Fe2++10H+
解析 反应Ⅱ是Fe3+和S2Oeq \\al(2-,3)反应生成亚铁离子和硫酸根离子。
8.(1)高锰酸钾纯度的测定:称取1.080 0 g样品,溶解后定容于100 mL容量瓶中,摇匀。取浓度为0.200 0 ml·L-1的H2C2O4标准溶液20.00 mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48 mL,该样品的纯度为__________________________(保留小数点后两位)。
答案 95.62%
解析 根据离子方程式2MnOeq \\al(-,4)+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O可知KMnO4与草酸反应的关系式是:2KMnO4~5H2C2O4。配制的溶液的浓度为:c=eq \f(2×0.200 0×20.00,5×24.48) ml·L-1。则1.080 0 g样品中含KMnO4的物质的量为:n=eq \f(100,1 000) L×eq \f(2×0.2×20,5×24.48)ml·L-1≈0.006 536 ml,KMnO4的质量为:m=0.006 536 ml×158 g·ml-1=1.032 688 g。故其纯度为:w=eq \f(1.032 688 g,1.080 0 g)×100%≈95.62%。
(2)为测定产品中K2Cr2O7的含量,某兴趣小组将m g产品溶于水配制为500 mL溶液,准确量取50.00 mL,加入稀硫酸酸化,然后加入过量的KI充分还原,加________作指示剂,到达终点消耗30.00 mL 0.050 0 ml·L-1的Na2S2O3溶液。则该次生产的样品中K2Cr2O7含量为________%。(已知:Cr2Oeq \\al(2-,7)+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI)
答案 淀粉溶液 eq \f(73.5,m)
解析 有碘单质存在,可以选用淀粉溶液作指示剂;根据化学反应:Cr2Oeq \\al(2-,7)+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O和I2+2S2Oeq \\al(2-,3)===2I-+S4Oeq \\al(2-,6),可得Cr2Oeq \\al(2-,7)~3I2~6S2Oeq \\al(2-,3),m g产品最终消耗n(S2Oeq \\al(2-,3))=0.050 0 ml·L-1×30.00×10-3L×eq \f(500 mL,50.00 mL)=0.015 0 ml,则n(Cr2Oeq \\al(2-,7))=0.015 0 ml×eq \f(1,6)=0.002 50 ml,则样品中K2Cr2O7含量为eq \f(0.002 50 ml×294 g·ml-1,m)×100%=eq \f(73.5,m)%。
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