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2019届高考化学二轮复习反应方程式的书写学案
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1.(2018·江苏化学,节选)(1)若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为______________________________________________;
(2)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=________。
(3)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:_____________________________________________________________________。
(4)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
解析 (1)Cl2和OH-歧化生成Cl-和ClO,歧化反应逆向配平。(2)发生反应Fe2O3 +FeS2―→Fe3O4+SO2,用待定系数法:xFe2O3 +yFeS2―→(2x+y)/3Fe3O4+2ySO2,由氧原子守恒:3x=4(2x+y)/3+4y,x∶y = 16∶1。(3)注意HNO2是弱酸,HNO2-2e-―→NO,HNO2-2e-+H2O===3H++NO。(4)(NH2)2CO结构为NH2—CO—NH2,碳显+4价,N显-3价,配平。
答案 (1)3Cl2+6OH-5Cl-+ClO+3H2O
(2)1∶16
(3)HNO2-2e-+H2O===3H++NO
(4)2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O
2.(2017·江苏化学,节选)(1)向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O,该反应的化学方程式为__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为__________________________________________________,
阴极产生的物质A的化学式为________。
解析 (1)反应物CuCl、O2和H2O,生成物为Cu2(OH)2Cl2·3H2O,根据得失电子守恒和原子守恒配平。(2)由题发生反应:Ag+NaClO+H2O―→AgCl+NaOH+O2↑,有Ag、Cl、O三种元素的变化,因Ag、Cl原子个数比为1∶1,设Ag、NaClO的系数为1,则NaOH系数为1,Ag失去1e-,NaClO→NaCl,得到2e-,根据得失电子守恒O2的系数为,根据原子守恒,H2O系数为,相应扩大4倍。(3)阳极溶液中的阴离子即水中的OH-放电生成O2(图示)及H+(2H2O-4e-===O2↑+4H+),H+与CO结合生成HCO(CO+H+===HCO,由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3),写出总反应:4CO+2H2O-4e-===4HCO+O2↑。阴极,水中的H+放电生成H2。
答案 (1)4CuCl+O2+8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑
(3)4CO+2H2O-4e-===4HCO+O2↑ H2
3.(2016·江苏化学,节选)过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。水中溶解氧的测定方法如下:向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封静置,加入适量稀H2SO4,待MnO(OH)2与I-完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测定过程中物质的转化关系如下:
O2MnO(OH)2I2S4O
(1)写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式:
_____________________________________________________________________。
(2)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下:
加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]-,其离子方程式为__________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O转化为Cr3+,其电极反应式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)O2是氧化剂,Mn2+为还原剂,二者在碱性条件下反应的离子方程式为2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓。(2)加入H2O2在酸性条件下将Fe2+氧化成Fe3+,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。(3)在FeSO4溶液中加入NaBH4溶液后,Fe2+被还原为Fe,NaBH4中的-1价H被氧化为H2,反应的离子方程式为2Fe2++BH+4OH-===2Fe+[B(OH)4]-+2H2↑。(4)在正极上Cr2O得电子生成Cr3+的同时与H+反应生成H2O,电极反应式为Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O
答案 (1)2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
(2)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
(3)2Fe2++BH+4OH-===2Fe+[B(OH)4]-+2H2↑
(4)Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O
4.(2015·江苏化学第10、19、20题节选改编)(1)KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO,其离子方程式为________________________________________。
(3)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。则B极电极反应式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)反应物为MnO、H+、Cl-,生成物为Mn2+、Cl2和H2O,根据得失电子守恒和电荷守恒配平即可。(2)SO将NO2还原为NO,本身被氧化为SO,溶液的pH约为8,说明溶液呈弱碱性,由此可写出反应的离子方程式:SO+2NO2+2OH-===SO+2NO+H2O。(3)B电极即正极上O2参与的电极反应为O2+4e-+2CO2===2CO。
答案 (1)2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)SO+2NO2+2OH-===SO+2NO+H2O
(3)O2+2CO2+4e-===2CO
高频考点一 新情境下化学/离子型氧化还原反应方程式书写
[考点精要]
1.常见氧化还原产物的判断
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如:
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
Fe3+
Fe
SO
SO
S
H2O2
O2
H2O
2.突破新情景下氧化还原方程式的书写
高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
根据题给信息和所学知识列出反应式:氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物;
Fe(OH)3+ClO-——FeO+Cl-。
根据得失电子守恒确定上述式子“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”中各物质的化学计量数;
2Fe(OH)3+3ClO-——2FeO+3Cl-。
根据电荷守恒,结合介质的酸碱性,在反应方程式两端添加H+、OH-,使之满足电荷守恒的要求;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-——2FeO+3Cl-
根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒;配平后的反应;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO+3Cl-+5H2O
检查并确定离子方程式。
[考法指导]
氧化还原方程式的书写
1.根据信息写出下列氧化还原反应方程式:
(1)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3+,该反应的离子方程式为___________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]-,其离子方程式为_____________________________________________________________________。
(3)铈是一种重要的稀土金属元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一种制备方法:
(注:高铈是指溶液中Ce为+4价)
①写出加入氨水时发生反应的离子方程式_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②“氧化”过程若用NaClO代替O2,写出该反应的离子方程式
_____________________________________________________________________。
答案 (1)5H++3HSO+Cr2O===2Cr3++3SO+4H2O
(2)2Fe2++BH+4OH-===2Fe+2H2↑+[B(OH)4]-
(3)①Ce3++3NH3·H2O===Ce(OH)3↓+3NH
②2Ce(OH)3+ClO-+H2O===2Ce(OH)4+Cl-
2.按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式。
(1)取一定量含有Fe2+的溶液,加入KMnO4溶液,控制温度为10 ℃,调节pH为5.0,得到Fe(OH)3和MnO2沉淀,此时反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)向FeSO4溶液中加入一定量NaOH和漂白液,会出现浑浊,则该反应的化学方程式为________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体,工业上以软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为主要原料制备碳酸锰的一种工艺流程如下:
溶浸后的溶液中,阴离子只有SO,则生成SO的离子方程式为______________________________________________________________________。
(4)在一定量的石灰乳中通入一定量的Cl2,二者恰好完全反应(反应放热)。生成物中含有Cl-、ClO-、ClO三种含氯元素的离子,其中ClO-、ClO两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。t2时,Ca(OH)2与Cl2发生反应的总化学方程式为______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解析 (1)由题给条件可先写出Fe2++MnO―→MnO2↓+Fe(OH)3↓,依得失电子守恒得:3Fe2++MnO―→MnO2↓+3Fe(OH)3↓,再结合溶液显酸性及电荷守恒原理得3Fe2++MnO―→MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+,最后根据质量守恒确定反应物中有7H2O。(2)先由题给条件可写出FeSO4+NaOH+NaClO―→Fe(OH)3↓+NaCl,根据得失电子守恒得2FeSO4+NaOH+NaClO―→2Fe(OH)3↓+NaCl,最后根据质量守恒判断还有Na2SO4生成且有水参加反应。(3)由题中流程图可知,溶浸过程中,反应物有MnO2、FeS2、H2SO4;由生成物中的阴离子只有SO可知, FeS2中的硫元素被氧化,+2价铁被氧化为Fe3+,MnO2被还原为Mn2+,故可先写出:FeS2+MnO2+H+―→Fe3++Mn2++SO,然后依据得失电子守恒、质量守恒配平即可。
(4)由题图可知,t2时n(ClO-)=2 mol,n(ClO)=1 mol,氯气与氢氧化钙反应生成CaCl2、Ca(ClO)2、Ca(ClO3)2、H2O,且n[Ca(ClO)2]∶n[Ca(ClO3)2]=2∶1,反应方程式为10Cl2+10Ca(OH)2===7CaCl2+2Ca(ClO)2+Ca(ClO3)2+10H2O。
答案 (1)3Fe2++MnO+7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+
(2)2FeSO4+4NaOH+NaClO+H2O===NaCl+2Na2SO4+2Fe(OH)3↓
(3)2FeS2+15MnO2+28H+===2Fe3++15Mn2++4SO+14H2O
(4)10Cl2+10Ca(OH)2===7CaCl2+2Ca(ClO)2+Ca(ClO3)2+10H2O
3.(2017·北京理综,27)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式:_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:_____________________________________________________________________。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是________。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是________。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是________。
③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:___________________________________________________________________
解析 (1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑;②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O;③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4,此反应中SO2是还原剂,氧气是氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4;④吸收NH3的硫酸的物质的量为V1×10-3L×c1 mol·L-1-V2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=×10-3mol,根据化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑和2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4;可知尿素的物质的量为×10-3mol,则尿素溶液中溶质的质量分数是÷a g×100%=%;(2)①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再还原为N2,则储存NOx的物质是BaO;②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,1 mol Ba(NO3)2反应生成NH3共转移16 mol电子,根据得失电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1;③在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。可知15NO与NH3的比例为1∶1,根据化合价的变化以及15NO与NH3的比例可知,还需要O2做氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得化学方程式:415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。
答案 (1)①CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑
②8NH3+6NO27N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4
④%
(2)①BaO ②8∶1
③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
电极反应方程式的书写
4.不同介质的燃料电池的电极反应式书写(以CH3OH为例)
电解质
负极反应式
正极反
应式
电池总
反应式
说明
酸
2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+
3O2+12e-+12H+===6H2O
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
碱性介质C→CO,其余介质C→CO2
碱
2CH3OH+16OH--12e-===2CO+12H2O
3O2+12e-+6H2O===12OH-
2CH3OH+4OH-+3O2===2CO+6H2O
熔融碳
酸盐
2CH3OH+6CO-12e-===8CO2↑+4H2O
3O2+6CO2+12e-===6CO
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
固体氧
化物
2CH3OH+6O2--12e-===2CO2↑+4H2O
3O2+12e-===6O2-
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
5.(1)(2018·通扬泰徐淮宿二调)
CO2在新型钴基电催化剂作用下,转化为清洁燃料—甲酸。其工作原理如图所示,写出生成甲酸的电极反应式:_____________________________________________
(2)(2018·徐州考前模拟)用电化学法可去除废水中的氨氮。在含NH的废水中加入氯化钠,用惰性电极电解。反应装置如图所示,则电解时,a极的电极反应式
为________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)(2017·苏北四市一模)将CO2与金属钠组合设计成Na—CO2电池,很容易实现可逆的充、放电反应,该电池反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时,在正极得电子的物质为________;充电时,阳极的电极反应式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4) (2017·南通模拟)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料,研制出一种水系锌离子电池,该电池的总反应方程式:xZn+Zn1-xMn2O4ZnMn2O4(0
_____________________________________________________________________。
(5)(2017·无锡一模)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如下图所示。
电解反应在温度小于900 ℃时进行,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阴极的电极反应式为______________________________________;
阳极的电极反应式为_______________________________________________。
答案 (1)CO2+2e-+H2O===HCOOH+O2-
(2)2H2O+2NH++2e-===2NH3·H2O+H2↑或2H++2e-===H2↑
(3)CO2 C-4e-+2CO===3CO2↑
(4)ZnMn2O4-2xe-===Zn1-xMn2O4+xZn2+
(5)3CO2+4e-===C+2CO 2CO-4e-===2CO2↑+O2↑
1.(1)(2018·扬州期末)以某工业铜渣(主要成分为Cu、Cu2Se、Cu2Te,还有少量Ag)为原料制备胆矾、硒、碲的一种工艺流程如下:
① “浆化、焙烧”后,铜渣中金属元素均转化为硫酸盐,碲元素转化为不溶于水的TeO2。Cu2Se与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
② “浸取Ⅱ”后,TeO2转化为TeCl,则“还原”过程反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(2)(2018·无锡一模)利用软锰矿( 主要成分为MnO2,含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分ZnS)制得硫酸锰的流程如下:
①“酸浸”时,为了缩短浸取时间,常加入少量FeSO4溶液,FeSO4的作用可能是___________________________________________________________________;
MnO2、ZnS 及硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式为_____________________________________________________________________。
②在强酸性条件下加入MnO2 氧化Fe2+ 的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
答案 (1)①Cu2Se+6H2SO42CuSO4+SeO2↑+4SO2↑+6H2O
②TeCl+2SO2+4H2O===Te+2SO+6Cl-+8H+
(2)①催化剂 4MnO2+ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O
②MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
2.(1)(2018·苏锡常镇一调)目前可采用电解的方法除去废水中的NO,原理如图所示。写出阴极的电极反应式:
______________________________________________________________________。
(2)(2017·镇江一模)用碱液脱硝是目前研究的课题之一。将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO2、NaNO3的混合液和NaOH溶液分别加到如下图所示的电解槽中进行电解。写出A室NO发生的电极反应式:_________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)(2017·苏锡常镇三模)从复合吸收剂吸收烟气后的废液中可回收得到NaHSO4,低温电解NaHSO4水溶液可制备工业上常用的强氧化剂Na2S2O8,原理如下图所示。电解时电极Ⅰ的电极反应式为_________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)(2017·南通、扬州、泰州二模)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性电极电解MnSO4溶液可以制得活性更好的MnO2,电解时总反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________,
电解过程中阴极附近的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)(2017·苏锡常镇二模)CuFe2O4可用电化学方法得到,其原理如下图所示,则阳极的电极反应式为____________________________________________________
______________________________________________________________________。
(6)(2017·苏北四市二模)科学家用氮化镓材料与铜组装如下图所示的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。写出铜电极表面的电极反应式:_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)2NO+4H2O+6e- ===N2↑+8OH-(若答2NO+8H++6e- ===N2↑+4H2O也可)
(2)2NO+6e-+4H2O===N2↑+8OH-
(3)2SO-2e-===S2O
(4)Mn2++2H2OMnO2↓+H2↑+2H+ 增大
(5)Cu+2Fe-8e-+4O2-===CuFe2O4
(6)CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O
3.(1)某研究性学习小组为探究Fe3+与Ag反应,进行如下实验:按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。
①K闭合时,指针向左偏转,石墨作________(填“正极”或“负极”)。
②当指针归零后,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,写出此时银电极的反应式:_____________________________________________
______________________________________________________________________。
③结合上述实验分析,写出Fe3+和Ag反应的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(2)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示:
HS-在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(LiCoO2),负极采用金属锂和碳的复合材料,该电池充放电时的总反应式:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6,写出放电时负极的电极反应___________________________________________________。
(4)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。
a电极的电极反应式是__________________________________________________;
解析 ①K闭合时,指针向左偏转,石墨作正极。②当指针归零后,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,说明银棒作正极,此时银电极的反应式Ag++e-===Ag。③结合上述实验分析,Fe3+和Ag反应为可逆反应,离子方程式为Ag+Fe3+Ag++Fe2+。
(2)酸性环境中反应物为HS-产物为SO,利用质量守恒和电荷守恒进行配平,电极反应式:HS-+4H2O-8e-===SO+9H+。
(3)放电时,负极上发生氧化反应,碳单质可以看作是盛放锂单质的容器,结合电池充放电时的总反应式:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6可知放电时Li元素化合价升高,得到放电时负极的电极反应为LixC6-xe-===C6+xLi+。
(4)①a电极是通入NH3的电极,失去电子,发生氧化反应,所以该电极作负极,电极反应式是2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O。
答案 (1)①正极 ②Ag++e-===Ag ③Ag+Fe3+Ag++Fe2+
(2)HS-+4H2O-8e-===SO+9H+
(3)LixC6-xe-===C6+xLi+
(4)2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
课时强化训练
1.按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式:______________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
(4)温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式:___________________________________________________
______________________________________________________________________。
(5)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________。
答案 (1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O
(3)3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+
(4)4Al(NO3)312NO2↑+3O2↑+2Al2O3
(5)2Co(OH)3+SO+4H+===2Co2++SO+5H2O
2. (1)往含有氯化亚铁的溶液中通入氯气,发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(2)向酸性硫酸亚铁溶液中通入空气,发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(3) 检验气体中是否含有CO的实验操作:将该气体通入氯化钯(PdCl2)溶液中,观察是否有黑色的单质钯生成,写出对应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
(4)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl微溶于水,不溶于稀酸,可溶于Cl-浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺流程如下:
①溶解步骤的温度应控制在60~70 ℃,原因是_________________________。
该步骤中Cu与NH4NO3反应的离子方程式为(N元素被还原到最低价)__________________________________________________________________。
②还原步骤发生反应的离子方程式为______________________________________。
(5)氧化铁黄(化学式为FeOOH)是一种黄色颜料,工业上以废铁为主要原料生产氧化铁黄的一种工艺流程如下:
氧化过程生成氧化铁黄的化学方程式是________________________________
__________________________________________________________________。
(6) 生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法, 若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
(7)加入双氧水能提高软锰矿(主要成分是MnO2)的浸出率,锰转化成Mn2+。写出酸性条件下双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(8)Pb与硝酸反应生成 Pb(NO3)2 及NO的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
(9)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿(主要成分为CuFeS2)转化成硫酸盐,该过程反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
答案 (1)Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
(2)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
(3)CO+PdCl2+H2O===2HCl+Pd+CO2
(4)①温度低反应速率慢,温度过高硝酸铵易分解
4Cu+NO+10H+===4Cu2++NH+3H2O
②2Cu2++SO+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO+2H+
(5)4FeSO4+O2+8NaOH===4FeOOH↓+4Na2SO4+2H2O
(6)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑
(7)MnO2+H2O2+2H+===Mn2++2H2O+O2↑
(8)3Pb+8H++2NO===3Pb2++2NO↑+4H2O
(9)4CuFeS2+4H++17O24Cu2++4Fe3++8SO+2H2O
3.按要求书写方程式:
(1)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中,产生黄绿色气体,而溶液的紫红色褪去。在一氧化还原反应的体系中,共有KCl、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。
①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式,并配平_____________________________________________________________________。
②在反应后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水),溶液又变为紫红色,BiO反应后变为无色的Bi3+。写出该实验中涉及反应的离子方程式_____________________________________________________________________。
(2)+6价铬的毒性很强,制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O,可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含Cr3+、Fe2+、Fe3+、H+等阳离子。写出该反应的离子方程式____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)KMnO4的氧化性随pH的减小而增大,在酸性介质中还原产物是Mn2+;在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2。三氯乙烯(C2HCl3)是地下水有机污染物的主要成分,研究显示在地下水中加入KMnO4溶液可将其中的三氯乙烯除去,氧化产物只有CO2,写出反应的化学方程式
_____________________________________________________________________。
(4)已知:①MnO+e-→MnO(绿色)(强碱性条件)
②MnO+8H++5e-→Mn2+(无色)+4H2O(强酸性条件)将KMnO4溶液滴入NaOH溶液中微热,得到透明的绿色溶液,写出反应的离子方程式_____________________________________________________________________。
解析 (1)①根据信息,KMnO4在H2SO4作用下,把KCl氧化成Cl2,本身被还原成Mn2+。②注意NaBiO3不能拆写成离子形式。NaBiO3作为氧化剂,把Mn2+氧化成MnO,本身被还原成Bi3+。(3)根据信息,MnO的还原产物为MnO2,C2HCl3中C被氧化为CO2,H、Cl的化合价不发生变化。(4)根据信息,在强碱性条件下,MnO得电子生成MnO,-2价的氧失电子生成O2。
答案 (1)①2KMnO4+10KCl+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5Cl2↑+8H2O
②2Mn2++5NaBiO3+14H+===2MnO+5Na++5Bi3++7H2O
(2)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(3)2KMnO4+C2HCl3―→2KCl+2CO2↑+2MnO2+HCl
(4)4MnO+4OH-4MnO+2H2O+O2↑
4.(1)(2016·苏北四市一模)工业上处理含铬(主要成分是HCrO)污水并制备磁性铁铬氧体的工艺流程如下:
还原过程中HCrO转化为Cr3+的离子方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)(2017·苏北四市一模)TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂,能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。下图为在TiO2的催化下,O3降解CH3CHO的示意图,则该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)(2017·南通、泰州、扬州三模)以硫酸锰废液(主要含Mn2+、H+、SO,还含有少量Cl-、Zn2+、Cu2+)制取金属锰的流程如下:
①滤渣Ⅰ的主要成分是CuCl,潮湿条件下易被空气氧化。过滤Ⅰ操作时间不宜过长,其原因是_______________________________________________________
____________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
②写出电解过程中发生反应的化学方程式:______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)(2017·南京、盐城一模)谢弗勒尔盐(Cu2SO3·CuSO3·2H2O)是一种深红色固体,不溶于水和乙醇,100 ℃时发生分解。可由CuSO4·5H2O和SO2等为原料制备,实验装置如下图所示。
装置B中发生反应的离子方程式为________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)HCrO+3Fe2++7H+===Cr3++3Fe3++4H2O
(2)5O3+3CH3CHO6CO2+6H2O
(3)①4CuCl+O2+4H+===4Cu2++4Cl-+2H2O
②2MnSO4+2H2O2Mn+O2↑+2H2SO4
(4)3Cu2++3SO2+6H2OCu2SO3·CuSO3·2H2O↓+8H++SO
5.(1)(2017·通、泰、扬、徐、淮、宿二模)20世纪80年代Townley 首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术:将烟气预氧化使SO2转化为SO3,再将预氧化后的烟气利用如下图所示原理净化利用。
三层液电解精炼槽示意图
阴极反应式为____________________________________________________。
(2)(2018·南通等七市联考)Al(OH)3经过一系列反应可获得粗铝,利用熔融状态下物质密度不同,通过三层液电解精炼法可由粗铝获得高纯铝(装置如上图所示)。
①该装置工作时,电极A作________极。
②熔融粗铝时加入铜的作用是____________________________________________。
(3)(2018·苏锡常镇二调)氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一,其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池,其工作原理如图乙所示。
①110 ℃时残留固体的化学式为_________________________________________。
②氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为__________________________________
___________________________________________________________________。
答案 (1)2SO3+O2+4e-===2SO
(2)①阴 ②增大阳极熔融物的密度
(3)①NH2BH2或(NH2BH2)n
②NH3BH3-6e-+2H2O===NH+BO+6H+
1.(2018·江苏化学,节选)(1)若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为______________________________________________;
(2)“过滤”得到的滤渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上完全反应消耗的n(FeS2)∶n(Fe2O3)=________。
(3)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:_____________________________________________________________________。
(4)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
解析 (1)Cl2和OH-歧化生成Cl-和ClO,歧化反应逆向配平。(2)发生反应Fe2O3 +FeS2―→Fe3O4+SO2,用待定系数法:xFe2O3 +yFeS2―→(2x+y)/3Fe3O4+2ySO2,由氧原子守恒:3x=4(2x+y)/3+4y,x∶y = 16∶1。(3)注意HNO2是弱酸,HNO2-2e-―→NO,HNO2-2e-+H2O===3H++NO。(4)(NH2)2CO结构为NH2—CO—NH2,碳显+4价,N显-3价,配平。
答案 (1)3Cl2+6OH-5Cl-+ClO+3H2O
(2)1∶16
(3)HNO2-2e-+H2O===3H++NO
(4)2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O
2.(2017·江苏化学,节选)(1)向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O,该反应的化学方程式为__________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)电解Na2CO3溶液,原理如图所示。
阳极的电极反应式为__________________________________________________,
阴极产生的物质A的化学式为________。
解析 (1)反应物CuCl、O2和H2O,生成物为Cu2(OH)2Cl2·3H2O,根据得失电子守恒和原子守恒配平。(2)由题发生反应:Ag+NaClO+H2O―→AgCl+NaOH+O2↑,有Ag、Cl、O三种元素的变化,因Ag、Cl原子个数比为1∶1,设Ag、NaClO的系数为1,则NaOH系数为1,Ag失去1e-,NaClO→NaCl,得到2e-,根据得失电子守恒O2的系数为,根据原子守恒,H2O系数为,相应扩大4倍。(3)阳极溶液中的阴离子即水中的OH-放电生成O2(图示)及H+(2H2O-4e-===O2↑+4H+),H+与CO结合生成HCO(CO+H+===HCO,由图阳极区Na2CO3生成NaHCO3),写出总反应:4CO+2H2O-4e-===4HCO+O2↑。阴极,水中的H+放电生成H2。
答案 (1)4CuCl+O2+8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑
(3)4CO+2H2O-4e-===4HCO+O2↑ H2
3.(2016·江苏化学,节选)过氧化钙(CaO2·8H2O)是一种在水产养殖中广泛使用的供氧剂。水中溶解氧的测定方法如下:向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封静置,加入适量稀H2SO4,待MnO(OH)2与I-完全反应生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测定过程中物质的转化关系如下:
O2MnO(OH)2I2S4O
(1)写出O2将Mn2+氧化成MnO(OH)2的离子方程式:
_____________________________________________________________________。
(2)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下:
加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]-,其离子方程式为__________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O转化为Cr3+,其电极反应式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)O2是氧化剂,Mn2+为还原剂,二者在碱性条件下反应的离子方程式为2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓。(2)加入H2O2在酸性条件下将Fe2+氧化成Fe3+,离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。(3)在FeSO4溶液中加入NaBH4溶液后,Fe2+被还原为Fe,NaBH4中的-1价H被氧化为H2,反应的离子方程式为2Fe2++BH+4OH-===2Fe+[B(OH)4]-+2H2↑。(4)在正极上Cr2O得电子生成Cr3+的同时与H+反应生成H2O,电极反应式为Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O
答案 (1)2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
(2)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O
(3)2Fe2++BH+4OH-===2Fe+[B(OH)4]-+2H2↑
(4)Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O
4.(2015·江苏化学第10、19、20题节选改编)(1)KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为_________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO,其离子方程式为________________________________________。
(3)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。则B极电极反应式为_____________________________________________________________________。
解析 (1)反应物为MnO、H+、Cl-,生成物为Mn2+、Cl2和H2O,根据得失电子守恒和电荷守恒配平即可。(2)SO将NO2还原为NO,本身被氧化为SO,溶液的pH约为8,说明溶液呈弱碱性,由此可写出反应的离子方程式:SO+2NO2+2OH-===SO+2NO+H2O。(3)B电极即正极上O2参与的电极反应为O2+4e-+2CO2===2CO。
答案 (1)2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)SO+2NO2+2OH-===SO+2NO+H2O
(3)O2+2CO2+4e-===2CO
高频考点一 新情境下化学/离子型氧化还原反应方程式书写
[考点精要]
1.常见氧化还原产物的判断
(1)常见氧化剂
常见氧化剂包括某些非金属单质、含有高价态元素的化合物、过氧化物等。如:
(2)常见还原剂
常见还原剂包括活泼的金属单质、非金属离子及低价态化合物、低价金属阳离子、非金属单质及其氢化物等。如:
(3)具有中间价态的物质既有氧化性,又有还原性
具有中间价态的物质
氧化产物
还原产物
Fe2+
Fe3+
Fe
SO
SO
S
H2O2
O2
H2O
2.突破新情景下氧化还原方程式的书写
高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
根据题给信息和所学知识列出反应式:氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物;
Fe(OH)3+ClO-——FeO+Cl-。
根据得失电子守恒确定上述式子“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”中各物质的化学计量数;
2Fe(OH)3+3ClO-——2FeO+3Cl-。
根据电荷守恒,结合介质的酸碱性,在反应方程式两端添加H+、OH-,使之满足电荷守恒的要求;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-——2FeO+3Cl-
根据原子守恒,通过在反应方程式两端添加H2O(或其他小分子)使方程式两端的原子守恒;配平后的反应;
2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO+3Cl-+5H2O
检查并确定离子方程式。
[考法指导]
氧化还原方程式的书写
1.根据信息写出下列氧化还原反应方程式:
(1)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3+,该反应的离子方程式为___________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为+3)与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和[B(OH)4]-,其离子方程式为_____________________________________________________________________。
(3)铈是一种重要的稀土金属元素,以下是其重要化合物Ce(OH)4的一种制备方法:
(注:高铈是指溶液中Ce为+4价)
①写出加入氨水时发生反应的离子方程式_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②“氧化”过程若用NaClO代替O2,写出该反应的离子方程式
_____________________________________________________________________。
答案 (1)5H++3HSO+Cr2O===2Cr3++3SO+4H2O
(2)2Fe2++BH+4OH-===2Fe+2H2↑+[B(OH)4]-
(3)①Ce3++3NH3·H2O===Ce(OH)3↓+3NH
②2Ce(OH)3+ClO-+H2O===2Ce(OH)4+Cl-
2.按要求写出下列反应的化学方程式或离子方程式。
(1)取一定量含有Fe2+的溶液,加入KMnO4溶液,控制温度为10 ℃,调节pH为5.0,得到Fe(OH)3和MnO2沉淀,此时反应的离子方程式为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)向FeSO4溶液中加入一定量NaOH和漂白液,会出现浑浊,则该反应的化学方程式为________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体,工业上以软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为主要原料制备碳酸锰的一种工艺流程如下:
溶浸后的溶液中,阴离子只有SO,则生成SO的离子方程式为______________________________________________________________________。
(4)在一定量的石灰乳中通入一定量的Cl2,二者恰好完全反应(反应放热)。生成物中含有Cl-、ClO-、ClO三种含氯元素的离子,其中ClO-、ClO两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。t2时,Ca(OH)2与Cl2发生反应的总化学方程式为______________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解析 (1)由题给条件可先写出Fe2++MnO―→MnO2↓+Fe(OH)3↓,依得失电子守恒得:3Fe2++MnO―→MnO2↓+3Fe(OH)3↓,再结合溶液显酸性及电荷守恒原理得3Fe2++MnO―→MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+,最后根据质量守恒确定反应物中有7H2O。(2)先由题给条件可写出FeSO4+NaOH+NaClO―→Fe(OH)3↓+NaCl,根据得失电子守恒得2FeSO4+NaOH+NaClO―→2Fe(OH)3↓+NaCl,最后根据质量守恒判断还有Na2SO4生成且有水参加反应。(3)由题中流程图可知,溶浸过程中,反应物有MnO2、FeS2、H2SO4;由生成物中的阴离子只有SO可知, FeS2中的硫元素被氧化,+2价铁被氧化为Fe3+,MnO2被还原为Mn2+,故可先写出:FeS2+MnO2+H+―→Fe3++Mn2++SO,然后依据得失电子守恒、质量守恒配平即可。
(4)由题图可知,t2时n(ClO-)=2 mol,n(ClO)=1 mol,氯气与氢氧化钙反应生成CaCl2、Ca(ClO)2、Ca(ClO3)2、H2O,且n[Ca(ClO)2]∶n[Ca(ClO3)2]=2∶1,反应方程式为10Cl2+10Ca(OH)2===7CaCl2+2Ca(ClO)2+Ca(ClO3)2+10H2O。
答案 (1)3Fe2++MnO+7H2O===MnO2↓+3Fe(OH)3↓+5H+
(2)2FeSO4+4NaOH+NaClO+H2O===NaCl+2Na2SO4+2Fe(OH)3↓
(3)2FeS2+15MnO2+28H+===2Fe3++15Mn2++4SO+14H2O
(4)10Cl2+10Ca(OH)2===7CaCl2+2Ca(ClO)2+Ca(ClO3)2+10H2O
3.(2017·北京理综,27)SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,该反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
②反应器中NH3还原NO2的化学方程式:_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成:_____________________________________________________________________。
④尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·mol-1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的V1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用V2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质的质量分数是________。
(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:
NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图a所示。
①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是________。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是________。
③还原过程中,有时会产生笑气(N2O)。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整:___________________________________________________________________
解析 (1)①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,结合原子守恒,发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑;②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O;③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4,此反应中SO2是还原剂,氧气是氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4;④吸收NH3的硫酸的物质的量为V1×10-3L×c1 mol·L-1-V2 ×10-3L×c2 mol·L-1 ×=×10-3mol,根据化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑和2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4;可知尿素的物质的量为×10-3mol,则尿素溶液中溶质的质量分数是÷a g×100%=%;(2)①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再还原为N2,则储存NOx的物质是BaO;②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,1 mol Ba(NO3)2反应生成NH3共转移16 mol电子,根据得失电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1;③在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15NNO。可知15NO与NH3的比例为1∶1,根据化合价的变化以及15NO与NH3的比例可知,还需要O2做氧化剂,结合电子守恒和原子守恒可得化学方程式:415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。
答案 (1)①CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑
②8NH3+6NO27N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O===2(NH4)2SO4
④%
(2)①BaO ②8∶1
③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
电极反应方程式的书写
4.不同介质的燃料电池的电极反应式书写(以CH3OH为例)
电解质
负极反应式
正极反
应式
电池总
反应式
说明
酸
2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2↑+12H+
3O2+12e-+12H+===6H2O
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
碱性介质C→CO,其余介质C→CO2
碱
2CH3OH+16OH--12e-===2CO+12H2O
3O2+12e-+6H2O===12OH-
2CH3OH+4OH-+3O2===2CO+6H2O
熔融碳
酸盐
2CH3OH+6CO-12e-===8CO2↑+4H2O
3O2+6CO2+12e-===6CO
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
固体氧
化物
2CH3OH+6O2--12e-===2CO2↑+4H2O
3O2+12e-===6O2-
2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O
5.(1)(2018·通扬泰徐淮宿二调)
CO2在新型钴基电催化剂作用下,转化为清洁燃料—甲酸。其工作原理如图所示,写出生成甲酸的电极反应式:_____________________________________________
(2)(2018·徐州考前模拟)用电化学法可去除废水中的氨氮。在含NH的废水中加入氯化钠,用惰性电极电解。反应装置如图所示,则电解时,a极的电极反应式
为________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)(2017·苏北四市一模)将CO2与金属钠组合设计成Na—CO2电池,很容易实现可逆的充、放电反应,该电池反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时,在正极得电子的物质为________;充电时,阳极的电极反应式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4) (2017·南通模拟)我国科研人员以Zn和尖晶石型锰酸锌(ZnMn2O4)为电极材料,研制出一种水系锌离子电池,该电池的总反应方程式:xZn+Zn1-xMn2O4ZnMn2O4(0
(5)(2017·无锡一模)华盛顿大学的研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如下图所示。
电解反应在温度小于900 ℃时进行,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,则阴极的电极反应式为______________________________________;
阳极的电极反应式为_______________________________________________。
答案 (1)CO2+2e-+H2O===HCOOH+O2-
(2)2H2O+2NH++2e-===2NH3·H2O+H2↑或2H++2e-===H2↑
(3)CO2 C-4e-+2CO===3CO2↑
(4)ZnMn2O4-2xe-===Zn1-xMn2O4+xZn2+
(5)3CO2+4e-===C+2CO 2CO-4e-===2CO2↑+O2↑
1.(1)(2018·扬州期末)以某工业铜渣(主要成分为Cu、Cu2Se、Cu2Te,还有少量Ag)为原料制备胆矾、硒、碲的一种工艺流程如下:
① “浆化、焙烧”后,铜渣中金属元素均转化为硫酸盐,碲元素转化为不溶于水的TeO2。Cu2Se与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________________________________________________________。
② “浸取Ⅱ”后,TeO2转化为TeCl,则“还原”过程反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(2)(2018·无锡一模)利用软锰矿( 主要成分为MnO2,含铁的化合物等杂质)和闪锌矿(主要成分ZnS)制得硫酸锰的流程如下:
①“酸浸”时,为了缩短浸取时间,常加入少量FeSO4溶液,FeSO4的作用可能是___________________________________________________________________;
MnO2、ZnS 及硫酸反应转变为两种硫酸盐的化学方程式为_____________________________________________________________________。
②在强酸性条件下加入MnO2 氧化Fe2+ 的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
答案 (1)①Cu2Se+6H2SO42CuSO4+SeO2↑+4SO2↑+6H2O
②TeCl+2SO2+4H2O===Te+2SO+6Cl-+8H+
(2)①催化剂 4MnO2+ZnS+4H2SO4===4MnSO4+ZnSO4+4H2O
②MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O
2.(1)(2018·苏锡常镇一调)目前可采用电解的方法除去废水中的NO,原理如图所示。写出阴极的电极反应式:
______________________________________________________________________。
(2)(2017·镇江一模)用碱液脱硝是目前研究的课题之一。将氢氧化钠溶液脱硝得到的NaNO2、NaNO3的混合液和NaOH溶液分别加到如下图所示的电解槽中进行电解。写出A室NO发生的电极反应式:_________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)(2017·苏锡常镇三模)从复合吸收剂吸收烟气后的废液中可回收得到NaHSO4,低温电解NaHSO4水溶液可制备工业上常用的强氧化剂Na2S2O8,原理如下图所示。电解时电极Ⅰ的电极反应式为_________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)(2017·南通、扬州、泰州二模)MnSO4是重要微量元素肥料。用惰性电极电解MnSO4溶液可以制得活性更好的MnO2,电解时总反应的离子方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________,
电解过程中阴极附近的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(5)(2017·苏锡常镇二模)CuFe2O4可用电化学方法得到,其原理如下图所示,则阳极的电极反应式为____________________________________________________
______________________________________________________________________。
(6)(2017·苏北四市二模)科学家用氮化镓材料与铜组装如下图所示的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。写出铜电极表面的电极反应式:_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)2NO+4H2O+6e- ===N2↑+8OH-(若答2NO+8H++6e- ===N2↑+4H2O也可)
(2)2NO+6e-+4H2O===N2↑+8OH-
(3)2SO-2e-===S2O
(4)Mn2++2H2OMnO2↓+H2↑+2H+ 增大
(5)Cu+2Fe-8e-+4O2-===CuFe2O4
(6)CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O
3.(1)某研究性学习小组为探究Fe3+与Ag反应,进行如下实验:按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。
①K闭合时,指针向左偏转,石墨作________(填“正极”或“负极”)。
②当指针归零后,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,写出此时银电极的反应式:_____________________________________________
______________________________________________________________________。
③结合上述实验分析,写出Fe3+和Ag反应的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(2)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示:
HS-在硫氧化菌作用下转化为SO的反应式是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)钴酸锂电池的正极采用钴酸锂(LiCoO2),负极采用金属锂和碳的复合材料,该电池充放电时的总反应式:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6,写出放电时负极的电极反应___________________________________________________。
(4)氨氧燃料电池具有很大的发展潜力。氨氧燃料电池工作原理如下图所示。
a电极的电极反应式是__________________________________________________;
解析 ①K闭合时,指针向左偏转,石墨作正极。②当指针归零后,向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液,发现指针向右偏转,说明银棒作正极,此时银电极的反应式Ag++e-===Ag。③结合上述实验分析,Fe3+和Ag反应为可逆反应,离子方程式为Ag+Fe3+Ag++Fe2+。
(2)酸性环境中反应物为HS-产物为SO,利用质量守恒和电荷守恒进行配平,电极反应式:HS-+4H2O-8e-===SO+9H+。
(3)放电时,负极上发生氧化反应,碳单质可以看作是盛放锂单质的容器,结合电池充放电时的总反应式:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LixC6可知放电时Li元素化合价升高,得到放电时负极的电极反应为LixC6-xe-===C6+xLi+。
(4)①a电极是通入NH3的电极,失去电子,发生氧化反应,所以该电极作负极,电极反应式是2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O。
答案 (1)①正极 ②Ag++e-===Ag ③Ag+Fe3+Ag++Fe2+
(2)HS-+4H2O-8e-===SO+9H+
(3)LixC6-xe-===C6+xLi+
(4)2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O
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1.按要求完成下列方程式。
(1)已知在酸性介质中FeSO4能将+6价铬还原成+3价铬。写出Cr2O与FeSO4溶液在酸性条件下反应的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(2)用NaClO—NaOH溶液氧化AgNO3,制得高纯度的纳米级Ag2O2。写出该反应的离子方程式:______________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)KMnO4氧化废水中Mn2+生成MnO2的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
(4)温度高于200 ℃时,硝酸铝完全分解成氧化铝和两种气体(其体积比为4∶1),该反应的化学方程式:___________________________________________________
______________________________________________________________________。
(5)利用钴渣[含Co(OH)3、Fe(OH)3等]制备钴氧化物的工艺流程如下:
Co(OH)3溶解还原反应的离子方程式为____________________________________。
答案 (1)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O
(3)3Mn2++2MnO+2H2O===5MnO2↓+4H+
(4)4Al(NO3)312NO2↑+3O2↑+2Al2O3
(5)2Co(OH)3+SO+4H+===2Co2++SO+5H2O
2. (1)往含有氯化亚铁的溶液中通入氯气,发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(2)向酸性硫酸亚铁溶液中通入空气,发生反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
(3) 检验气体中是否含有CO的实验操作:将该气体通入氯化钯(PdCl2)溶液中,观察是否有黑色的单质钯生成,写出对应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
(4)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl微溶于水,不溶于稀酸,可溶于Cl-浓度较大的体系,在潮湿空气中易水解氧化。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺流程如下:
①溶解步骤的温度应控制在60~70 ℃,原因是_________________________。
该步骤中Cu与NH4NO3反应的离子方程式为(N元素被还原到最低价)__________________________________________________________________。
②还原步骤发生反应的离子方程式为______________________________________。
(5)氧化铁黄(化学式为FeOOH)是一种黄色颜料,工业上以废铁为主要原料生产氧化铁黄的一种工艺流程如下:
氧化过程生成氧化铁黄的化学方程式是________________________________
__________________________________________________________________。
(6) 生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)-炭粉还原法, 若煅烧所得气体为等物质的量的CO和CO2,写出煅烧时发生反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。
(7)加入双氧水能提高软锰矿(主要成分是MnO2)的浸出率,锰转化成Mn2+。写出酸性条件下双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式:_____________________________________________________________________。
(8)Pb与硝酸反应生成 Pb(NO3)2 及NO的离子方程式为
_____________________________________________________________________。
(9)在酸性、有氧条件下,一种叫Thibacillus ferroxidans的细菌能将黄铜矿(主要成分为CuFeS2)转化成硫酸盐,该过程反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。
答案 (1)Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
(2)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
(3)CO+PdCl2+H2O===2HCl+Pd+CO2
(4)①温度低反应速率慢,温度过高硝酸铵易分解
4Cu+NO+10H+===4Cu2++NH+3H2O
②2Cu2++SO+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO+2H+
(5)4FeSO4+O2+8NaOH===4FeOOH↓+4Na2SO4+2H2O
(6)3Na2SO4+8C3Na2S+4CO2↑+4CO↑
(7)MnO2+H2O2+2H+===Mn2++2H2O+O2↑
(8)3Pb+8H++2NO===3Pb2++2NO↑+4H2O
(9)4CuFeS2+4H++17O24Cu2++4Fe3++8SO+2H2O
3.按要求书写方程式:
(1)已知将浓盐酸滴入高锰酸钾溶液中,产生黄绿色气体,而溶液的紫红色褪去。在一氧化还原反应的体系中,共有KCl、Cl2、浓H2SO4、H2O、KMnO4、MnSO4、K2SO4七种物质。
①写出一个包含上述七种物质的氧化还原反应方程式,并配平_____________________________________________________________________。
②在反应后的溶液中加入NaBiO3(不溶于冷水),溶液又变为紫红色,BiO反应后变为无色的Bi3+。写出该实验中涉及反应的离子方程式_____________________________________________________________________。
(2)+6价铬的毒性很强,制取红矾钠后的废水中含有的Cr2O,可以用绿矾除去。测得反应后的溶液中含Cr3+、Fe2+、Fe3+、H+等阳离子。写出该反应的离子方程式____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)KMnO4的氧化性随pH的减小而增大,在酸性介质中还原产物是Mn2+;在中性或碱性介质中还原产物主要是MnO2。三氯乙烯(C2HCl3)是地下水有机污染物的主要成分,研究显示在地下水中加入KMnO4溶液可将其中的三氯乙烯除去,氧化产物只有CO2,写出反应的化学方程式
_____________________________________________________________________。
(4)已知:①MnO+e-→MnO(绿色)(强碱性条件)
②MnO+8H++5e-→Mn2+(无色)+4H2O(强酸性条件)将KMnO4溶液滴入NaOH溶液中微热,得到透明的绿色溶液,写出反应的离子方程式_____________________________________________________________________。
解析 (1)①根据信息,KMnO4在H2SO4作用下,把KCl氧化成Cl2,本身被还原成Mn2+。②注意NaBiO3不能拆写成离子形式。NaBiO3作为氧化剂,把Mn2+氧化成MnO,本身被还原成Bi3+。(3)根据信息,MnO的还原产物为MnO2,C2HCl3中C被氧化为CO2,H、Cl的化合价不发生变化。(4)根据信息,在强碱性条件下,MnO得电子生成MnO,-2价的氧失电子生成O2。
答案 (1)①2KMnO4+10KCl+8H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+5Cl2↑+8H2O
②2Mn2++5NaBiO3+14H+===2MnO+5Na++5Bi3++7H2O
(2)Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(3)2KMnO4+C2HCl3―→2KCl+2CO2↑+2MnO2+HCl
(4)4MnO+4OH-4MnO+2H2O+O2↑
4.(1)(2016·苏北四市一模)工业上处理含铬(主要成分是HCrO)污水并制备磁性铁铬氧体的工艺流程如下:
还原过程中HCrO转化为Cr3+的离子方程式为_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)(2017·苏北四市一模)TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂,能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。下图为在TiO2的催化下,O3降解CH3CHO的示意图,则该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)(2017·南通、泰州、扬州三模)以硫酸锰废液(主要含Mn2+、H+、SO,还含有少量Cl-、Zn2+、Cu2+)制取金属锰的流程如下:
①滤渣Ⅰ的主要成分是CuCl,潮湿条件下易被空气氧化。过滤Ⅰ操作时间不宜过长,其原因是_______________________________________________________
____________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
②写出电解过程中发生反应的化学方程式:______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)(2017·南京、盐城一模)谢弗勒尔盐(Cu2SO3·CuSO3·2H2O)是一种深红色固体,不溶于水和乙醇,100 ℃时发生分解。可由CuSO4·5H2O和SO2等为原料制备,实验装置如下图所示。
装置B中发生反应的离子方程式为________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案 (1)HCrO+3Fe2++7H+===Cr3++3Fe3++4H2O
(2)5O3+3CH3CHO6CO2+6H2O
(3)①4CuCl+O2+4H+===4Cu2++4Cl-+2H2O
②2MnSO4+2H2O2Mn+O2↑+2H2SO4
(4)3Cu2++3SO2+6H2OCu2SO3·CuSO3·2H2O↓+8H++SO
5.(1)(2017·通、泰、扬、徐、淮、宿二模)20世纪80年代Townley 首次提出利用电化学膜脱除烟气中SO2的技术:将烟气预氧化使SO2转化为SO3,再将预氧化后的烟气利用如下图所示原理净化利用。
三层液电解精炼槽示意图
阴极反应式为____________________________________________________。
(2)(2018·南通等七市联考)Al(OH)3经过一系列反应可获得粗铝,利用熔融状态下物质密度不同,通过三层液电解精炼法可由粗铝获得高纯铝(装置如上图所示)。
①该装置工作时,电极A作________极。
②熔融粗铝时加入铜的作用是____________________________________________。
(3)(2018·苏锡常镇二调)氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一,其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池,其工作原理如图乙所示。
①110 ℃时残留固体的化学式为_________________________________________。
②氨硼烷电池工作时负极的电极反应式为__________________________________
___________________________________________________________________。
答案 (1)2SO3+O2+4e-===2SO
(2)①阴 ②增大阳极熔融物的密度
(3)①NH2BH2或(NH2BH2)n
②NH3BH3-6e-+2H2O===NH+BO+6H+
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