备战2025届新高考化学一轮总复习分层练习第1章物质及其变化第5讲氧化还原反应方程式的配平和计算（附解析）

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1.NaNO2是一种食品添加剂,但它能致癌。酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的化学方程式为Mn+N+H+Mn2++N+ (未配平)。下列叙述正确的是( )
A.Mn2+的还原性强于N
B.反应生成1 ml N需消耗0.4 ml Mn
C.反应过程中溶液的酸性增强
D.横线上的微粒是OH-
2.做实验时若白色衣服上沾了一些KMnO4,产生了褐色斑点,可用草酸(H2C2O4)的稀溶液洗掉斑点,其离子方程式为Mn+H2C2O4+H+CO2↑+Mn2++ (未配平)。关于此反应的叙述正确的是( )
A.该反应的氧化产物是Mn2+
B.离子方程式横线上的生成物是OH-
C.配平离子方程式,H+的化学计量数是6
D.标准状况下,有5.6 L CO2生成时,转移电子的物质的量为0.5 ml
3.羟胺(NH2OH)是一种还原剂,能将某些氧化剂还原。现用25.00 mL 0.049 ml·L-1羟胺的酸性溶液与足量硫酸铁溶液在煮沸条件下反应,生成的Fe2+恰好与24.50 mL 0.020 ml·L-1酸性KMnO4溶液完全反应。已知(未配平):FeSO4+KMnO4+H2SO4Fe2(SO4)3+K2SO4+MnSO4+H2O,则羟胺的氧化产物是( )
A.N2B.N2O
C.NOD.NO2
4.水热法制备纳米颗粒Y(化合物)的反应为3Fe2++2S2+O2+aOH-Y+S4+2H2O,下列有关说法不正确的是( )
A.a=4
B.Y的化学式为Fe2O3
C.S2是还原剂
D.每32 g O2参加反应,转移电子的物质的量为4 ml
5.酸性环境中,纳米Fe除去N的过程中含氮微粒的变化如图所示,溶液中铁以Fe2+形式存在。下列有关说法错误的是( )
NNN
A.反应②的离子方程式为N+3Fe+8H+N+3Fe2++2H2O
B.增大单位体积水体中纳米Fe的投入量,可提高N的除去效果
C.a ml N完全转化为N至少需要4a ml铁
D.假设反应都能彻底进行,反应①②消耗的铁的物质的量之比为3∶1
6.氧化还原反应在工业生产、环保及科研中有广泛的应用。
(1)氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40~50 ℃时反应可生成CuH。CuH具有的性质:不稳定,易分解,在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体,Cu+在酸性条件下发生的反应是2Cu+Cu2++Cu。
①写出CuH在氯气中燃烧的化学方程式: 。
②CuH溶解在稀盐酸中生成的气体是 (填化学式)。
③将CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式: 。
(2)钒性能优良,用途广泛,有金属“维生素”之称。
①将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应后生成VO2+等离子,该反应的化学方程式是 。
②V2O5能与盐酸反应产生VO2+和一种黄绿色气体,该气体能与Na2SO3溶液反应而被吸收,则S、Cl-、VO2+还原性由强到弱的顺序是 。
7.(2024·陕西渭南模拟)氧化还原反应在物质制备方面应用广泛。
(1)下面三个方法都可以用来制氯气:
①4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2↑+2H2O
②KClO3+6HCl(浓)3Cl2↑+KCl+3H2O
③2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
根据以上三个反应,回答下列有关问题。
Ⅰ.反应①中,氧化产物与还原产物的质量之比为 。
Ⅱ.反应②中若产生标准状况下氯气3.36 L,则转移电子物质的量是 。
Ⅲ.已知反应④:4HCl+O22Cl2+2H2O(g),该反应也能制得氯气。提示:反应条件越简单反应越容易发生,说明反应物性质越强烈。则MnO2、O2、KMnO4三种物质氧化性由强到弱的顺序为 。
Ⅳ.补全方程式并配平
已知: KMnO4+ KNO2+ MnSO4+ K2SO4+ KNO3+ H2O
(2)A、B、C为三种单质(其中A为固体,B、C为气体),D的饱和溶液滴入沸水中继续加热,液体呈红褐色,B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E,它们之间的转化关系如图:
填写下列空白:
①物质A是 (填名称),纯净的C在盛有B的集气瓶中燃烧的实验现象是 。
②向F中加入NaOH溶液,并在空气中放置时发生反应的化学方程式是 ,
。
层次2综合性
8.已知:①KMnO4+HCl(浓)KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(未配平);
②检验Mn2+的存在:5S2+2Mn2++8H2O10S+2Mn+16H+
下列说法中错误的是( )
A.S2中存在一个过氧键(—O—O—),则S2中硫元素的化合价为+7价
B.反应②若有0.1 ml还原剂被氧化,则转移电子0.5 ml
C.K2S2O8与浓盐酸混合可得到黄绿色气体
D.反应①中消耗0.2 ml KMnO4时,被氧化的HCl为1 ml
9.用Cu2S、FeS处理酸性废水中的Cr2,发生的反应如下:
①Cu2S+Cr2+H+Cu2++S+Cr3++H2O(未配平);
②FeS+Cr2+H+Fe3++S+Cr3++H2O(未配平)。
下列判断错误的是( )
A.反应①中还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶5
B.用相同物质的量的Cu2S和FeS处理Cr2时,Cu2S消耗的Cr2多
C.处理等物质的量的Cr2时,反应①和②中消耗H+的物质的量相等
D.用FeS处理废水不仅可以除去Cr2,还可吸附悬浮杂质
10.利用锌灰(主要成分为ZnO,含有CuO、PbO、SiO2、FeO、Fe2O3等杂质)制备高纯ZnO的工艺流程如下,下列说法错误的是( )
A.滤渣1的主要成分为SiO2、PbSO4
B.步骤1中发生反应的离子方程式为Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
C.加入试剂a发生置换反应:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
D.取步骤3后的干燥滤饼11.2 g进行煅烧,可得产品8.1 g,则x=2
11.常温下,向H2O2溶液中滴加少量Fe2(SO4)3溶液,反应原理如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应过程中,M是Fe3+,M'是Fe2+
B.当有1 ml O2生成时,转移4 ml电子
C.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐升高
D.H2O2的氧化性比Fe3+强,还原性比Fe2+弱
12.实验室分别进行如下实验:①向蓝色的VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色(V);②向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝。下列说法正确的是( )
A.①中还原剂与氧化剂物质的量之比为1∶5
B.②中每生成标准状况下11.2 L气体,转移1 ml电子
C.由①②可知,酸性条件下氧化性:Mn>Cl2>V
D.向(VO2)2SO4溶液中滴加FeI2溶液发生反应Fe2++V+2H+Fe3++VO2++H2O
13.钴是一种重要的过渡金属元素,实验室利用CC2O4·2H2O固体进行如下实验。下列说法错误的是( )
A.固体Y为C2O3,气体X为CO2
B.上述所涉及的反应均为氧化还原反应
C.酸性条件下还原性:Cl->C2+
D.溶解过程中理论可得0.1 ml Cl2
层次3创新性
14.实验室中利用氧化铜和氧化铁的混合物进行如图实验。下列说法错误的是( )
A.“3.04 g固体”一定是铁铜混合物
B.“溶液2”中溶质的物质的量为0.1 ml
C.混合物中含氧原子的物质的量为0.06 ml
D.反应②能生成0.04 g H2
15.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,制备亚氯酸钠的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)亚氯酸钠用作纸浆、纸张和各种纤维的漂白剂,是一种高效漂白剂,主要原因是亚氯酸钠具有 性。
(2)制备ClO2气体的化学方程式为2NaClO3+H2O2+H2SO42ClO2↑+O2↑+Na2SO4+2H2O;制备时可用S代替H2O2,写出该反应的离子方程式: 。
(3)可从“废液”中回收的主要物质是 (填化学式),“结晶”后经过滤即可获得粗产品。
(4)测定某亚氯酸钠样品的纯度:准确称取亚氯酸钠样品m g,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量稀硫酸(发生反应Cl+4I-+4H+2I2+Cl-+2H2O),将完全反应后的溶液配成250 mL待测液。移取25.00 mL待测液置于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用c ml·L-1的Na2S2O3标准溶液进行滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液V mL(已知:I2+2S22I-+S4)。
①移取25.00 mL待测液的仪器的名称是 。
②该样品中NaClO2的质量分数为 (用含m、c、V的代数式表示);在滴定操作正确无误的情况下,此实验测得结果偏高,其可能的原因是 。
第5讲 氧化还原反应方程式的配平和计算
1.B 解析 该反应中,Mn元素由+7价降低为+2价,N元素由+3价升高为+5价,配平可得:2Mn+5N+6H+2Mn2++5N+3H2O。N为还原剂,Mn2+为还原产物,则Mn2+的还原性弱于N,A错误;由得失电子守恒可知,生成1mlN需消耗0.4mlMn,B正确;反应过程中消耗H+,溶液酸性减弱,C错误;横线上的微粒应是H2O,D错误。
2.C 解析 该反应中Mn元素由+7价变为+2价,故该反应的还原产物是Mn2+,A错误;溶液为酸性环境,横线上的生成物是H2O,B错误;根据守恒规律配平可得:2Mn+5H2C2O4+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O,H+的化学计量数为6,C正确;反应产生10mlCO2气体时转移10ml电子,在标准状况下有5.6LCO2(0.25ml)生成时,转移电子的物质的量为0.25ml,D错误。
3.B 解析 根据题意,可以认为羟胺被酸性KMnO4氧化,羟胺中N元素的化合价是-1价,设羟胺的氧化产物中N元素的化合价是x,根据得失电子守恒,存在25.00×10-3L×0.049ml·L-1×(x+1)=24.50×10-3L×0.020ml·L-1×5,解得x=1,故羟胺的氧化产物为N2O。
4.B 解析 由电荷守恒可知3×2+a×(-1)+2×(-2)=-2,则a=4;由质量守恒可知Y中含Fe原子的个数为3,含O原子的个数为4,故Y的化学式为Fe3O4;该反应中还原剂为Fe2+、S2,氧化剂为O2。
5.D 解析 反应②中N被Fe还原成N,Fe变成Fe2+,该反应的离子方程式为N+3Fe+8H+N+3Fe2++2H2O,A正确;增大单位体积水体中纳米Fe的投入量,可增大纳米Fe与N的接触面积,从而提高N的除去效果,B正确;结合①②反应可知,amlN完全转化为N至少需要Fe的物质的量为4aml,C正确;反应①为N+Fe+2H+N+Fe2++H2O,反应①与反应②消耗铁的物质的量之比为1∶3,D错误。
6.答案 (1)①2CuH+3Cl22CuCl2+2HCl ②H2
③CuH+3H++NCu2++2H2O+NO↑
(2)①V2O5+K2SO3+2H2SO42VOSO4+K2SO4+2H2O
②S>Cl->VO2+
7.答案 (1)71∶126 0.25 ml KMnO4>MnO2>O2 2 5 3H2SO4 2 1 5 3
(2)铁 氢气在氯气中安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾生成 FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析 (1)Ⅰ.反应①中氧化产物为Cl2,还原产物为MnCl2,氧化产物与还原产物的质量之比为(35.5×2)∶(55+35.5×2)=71∶126。Ⅱ.反应②生成3mlCl2时转移电子5ml,若标准状况下产生氯气3.36L,即0.15mlCl2,则转移电子物质的量是0.25ml。Ⅲ.三种物质氧化性由强到弱的顺序:KMnO4>MnO2>O2。Ⅳ.根据得失电子守恒和质量守恒配平方程式为2KMnO4+5KNO2+3H2SO42MnSO4+K2SO4+5KNO3+3H2O。
(2)①根据题中信息分析可知,A是Fe、B是Cl2、C是H2、D是FeCl3、E是HCl;氢气在氯气中能安静地燃烧,发出苍白色火焰,瓶口有白雾生成。②氯化亚铁与NaOH发生复分解反应生成氢氧化铁和氯化钠,化学方程式为FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl;氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
8.A 解析 过氧键整体显-2价,S2中存在一个过氧键,则S2中硫元素的化合价为+6价,A错误;反应②中Mn2+为还原剂,若有2ml还原剂被氧化,转移电子的物质的量为2ml×(7-2)=10ml,故若有0.1ml还原剂被氧化,转移电子0.5ml,B正确;根据反应②可知,K2S2O8的氧化性比高锰酸钾强,故其与浓盐酸混合可得到氯气,C正确;据守恒规律配平:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,2mlKMnO4参与反应时,消耗16mlHCl,只有10mlHCl被氧化为Cl2,则消耗0.2mlKMnO4时,被氧化的HCl为1ml,D正确。
9.C 解析 根据得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒配平两个离子方程式:①3Cu2S+5Cr2+46H+6Cu2++3S+10Cr3++23H2O;②6FeS+9Cr2+78H+6Fe3++6S+18Cr3++39H2O。反应①中还原剂与氧化剂的物质的量之比为3∶5,A正确;用相同物质的量的Cu2S和FeS处理Cr2时,Cu2S消耗的Cr2多,B正确;处理等物质的量的Cr2时,反应①和②中消耗H+的物质的量不相等,C错误;用FeS处理废水不仅可以除去Cr2,生成的Fe3+在水中形成胶体还可吸附悬浮杂质,D正确。
10.D 解析 SiO2不与稀硫酸反应,锌灰中PbO与稀硫酸反应得到的PbSO4不溶于水,故滤渣1的主要成分为PbSO4、SiO2,A正确;加入KMnO4溶液氧化Fe2+生成Fe(OH)3,Mn则被还原为MnO2,离子方程式为Mn+3Fe2++7H2O3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+,B正确;为除去硫酸铜可采用置换反应,试剂a为Zn,发生置换反应:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4,C正确;设ZnCO3·xZn(OH)2的物质的量为yml,煅烧ZnCO3·xZn(OH)2得到ZnO,则固体质量减少的质量等于二氧化碳、水的质量,n(ZnO)==0.1ml,根据固体减少的质量、ZnO的物质的量列方程为44y+18xy=11.2-8.1、y+xy=0.1,解得x=1,y=0.05,D错误。
11.C 解析 根据箭头方向,找出反应物和生成物,两步反应分别为2H++H2O2+2M2H2O+2M';2M'+H2O22M+O2↑+2H+;根据H2O2的化合价变化,M为Fe2+,M'为Fe3+,A错误;总反应为2H2O22H2O+O2↑,每有1mlO2生成时,转移2ml电子,B错误;H2O2的溶液显弱酸性,在H2O2分解过程中,生成水后溶液pH升高,C正确;根据2H++H2O2+2Fe2+2H2O+2Fe3+可知,H2O2的氧化性强于Fe3+,根据反应2Fe3++H2O22Fe2++O2↑+2H+可知,H2O2的还原性强于Fe2+,D错误。
12.B 解析 向VOSO4溶液中滴加酸性KMnO4溶液,溶液由蓝色变为淡黄色,说明酸性环境下Mn将VO2+氧化为V,Mn被还原成Mn2+,由电子守恒可知存在KMnO4~5VOSO4~5e-,则①中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5,A错误;向(VO2)2SO4溶液中滴加浓盐酸,产生黄绿色气体,溶液变蓝,说明浓盐酸能把V还原为VO2+,Cl-失去电子生成氯气,由电子、电荷及原子守恒可知离子方程式为2V+4H++2Cl-2VO2++Cl2↑+2H2O,标准状况下11.2L气体为0.5ml,故转移1ml电子,B正确;氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则由①可知,氧化性:Mn>V,由②可知,氧化性:V>Cl2,所以酸性条件下氧化性Mn>V>Cl2,C错误;V具有较强的氧化性,(VO2)2SO4溶液中滴加FeI2溶液会发生氧化还原反应,则V被还原为VO2+,Fe2+被氧化为Fe3+,I-被氧化为I2,D错误。
13.A 解析 0.3mlCC2O4·2H2O加热至恒重时生成固体Y的质量为24.1g,Y中含有0.3mlC,则O的物质的量为n(O)==0.4ml,则固体Y为C3O4,X为碳的氧化物,C3O4加入足量盐酸溶解,得到0.3mlCCl2和黄绿色气体Z,则Z为氯气。经分析A错误;根据分析第一步CC2O4·2H2O生成C3O4和碳的氧化物,C元素化合价发生变化,第二步中加入足量盐酸反应生成氯气,氯元素化合价升高,均有元素化合价的变化,都是氧化还原反应,B正确;溶解时发生的反应为C3O4+8HCl3CCl2+4H2O+Cl2↑,此反应中Cl-为还原剂,C2+为还原产物,故酸性条件下还原性:Cl->C2+,C正确;由C项分析可知生成0.3mlCCl2的同时生成0.1mlCl2,D正确。
14.D 解析 实验中得到溶液1发生的反应为CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,得到溶液2可能发生的反应为Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4、Fe+H2SO4FeSO4+H2↑、CuSO4+FeFeSO4+Cu。设氧化铁的物质的量为xml,氧化铜的物质的量为yml,由氧化物的质量可得:160x+80y=4;由反应的方程式可得:64y+5.6-56(x+y+0.1-3x-y)=3.04,解联立方程可得x=0.01,y=0.03,则4g固体中含有1.6g氧化铁和2.4g氧化铜,3.04g固体中含有1.92g铜和1.12g铁,溶液1中含有0.01ml硫酸铁、0.03ml硫酸铜、0.04ml硫酸,溶液2中含有0.1mlFeSO4。由分析可知,3.04g固体中含有1.92g铜、1.12g铁,A正确;溶液2中含有0.1ml硫酸亚铁,B正确;4g固体中含有0.01ml氧化铁、0.03ml氧化铜,混合物中含氧原子的物质的量为0.06ml,C正确;溶液1中硫酸的物质的量为0.04ml,则与铁反应生成氢气的质量为0.04ml×2g·ml-1=0.08g,D错误。
15.答案 (1)氧化 (2)6Cl+S+4H+6ClO2↑+S+2H2O (3)Na2SO4
(4)①酸式滴定管(或移液管) ②×100% I-被空气中的氧气氧化生成了碘单质(合理即可)
解析 (1)亚氯酸钠是一种高效漂白剂,主要原因是其具有强氧化性。
(2)制备ClO2时,H2O2做还原剂,用S代替H2O2做还原剂,由于+4价的硫也具有还原性,则该反应中的硫被氧化为S,反应的离子方程式为6Cl+S+4H+6ClO2↑+S+2H2O。
(3)制备ClO2时用浓硫酸酸化,后续流程中用NaOH溶液吸收ClO2,根据元素守恒可知废液中含有大量Na2SO4,可以回收。
(4)根据题意可得关系式:Cl~2I2~4S2,则样品中NaClO2的质量分数为
×100%=×100%。由于碘离子具有较强的还原性,能够被空气中的氧气氧化生成碘单质,导致消耗的Na2S2O3的量增多,进一步导致NaClO2的质量分数偏高。