2021届高考化学人教版一轮创新教学案：第2章高考热点课2陌生氧化还原反应和离子反应方程式的书写

 　陌生氧化还原反应和离子反应方程式的书写命题分析：两大反应是中学化学的重点知识内容，也是历届高考的必考点，分析近几年高考题可知，以化工流程为载体，结合题给条件书写有离子参加的氧化还原反应方程式并配平，然后结合配平后的离子方程式进行计算是高考的常考题型。1．要注意溶液的酸碱性不同对产物的影响：如高锰酸钾在酸性条件下一般被还原为Mn2＋，而在碱性条件下则得到MnO。2．要考虑溶液的酸碱性条件：在酸性条件下，离子方程式中不能出现OH－；在碱性条件下，离子方程式中不能出现H＋。酸性条件下多氧配H＋另一侧补水；碱性条件下多氧配水另一侧补OH－。3．要注意反应物的量不同(或溶液浓度的不同)产物不同。如过量的铁与稀硝酸反应，生成硝酸亚铁；浓硝酸和稀硝酸分别和铜反应的还原产物不同。　(2019·全国卷Ⅱ)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白)，是一种常用白色颜料。回答下列问题：(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花，亦可定性鉴别某些金属盐。灼烧立德粉样品时，钡的焰色为________(填标号)。A．黄色  B．红色 C．紫色  D．绿色(2)以重晶石(BaSO4)为原料，可按如下工艺生产立德粉： [解析]　(1)根据常见元素的焰色反应，可知钡元素的焰色为绿色。(2)①重晶石和过量焦炭粉经回转炉、浸出槽后得到净化的BaS溶液，可判断重晶石(BaSO4)被还原为BaS，焦炭则被氧化为有毒气体CO，根据得失电子守恒法可配平氧化还原反应方程式BaSO4＋4CBaS＋4CO↑；CO与水蒸气反应得到的清洁能源气体为H2，另一种产物为CO2，则CO与水蒸气反应的化学方程式为CO＋H2O===CO2＋H2。②潮湿空气中的CO2和水蒸气跟“还原料”中的硫化钡反应生成的臭鸡蛋气味的气体为H2S，水溶性变差是因为发生了反应BaS＋CO2＋H2O===H2S＋BaCO3↓，由此可知难溶于水的物质为BaCO3。③硫化钡溶液与硫酸锌反应生成难溶于水的立德粉(ZnS·BaSO4)，因此离子反应方程式为S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO===ZnS·BaSO4↓。(3)淀粉溶液遇到I2溶液变蓝，当Na2S2O3将I2消耗完后，溶液由浅蓝色变至无色，即滴定终点时，溶液会由浅蓝色变至无色且半分钟内不恢复原色。设Na2S2O3消耗的I2的物质的量为n1。由化学方程式可得：则n1＝V× 0.1000×10－3 mol设样品中S2－的含量为w，则由反应I2＋S2－　　　　　===　　　　　　2I－＋S↓可得：I2　　　　　　　　～  S2－1 mol　　　  32 g25．00×10－3 L×0.1000 mol·L－1－V×0.1000×10－3 mol  m g×w由此可得：w＝×100%。[答案]　(1)D　(2)①BaSO4＋4CBaS＋4CO↑　CO＋H2O===CO2＋H2②BaCO3　③S2－＋Ba2＋＋Zn2＋＋SO===ZnS·BaSO4↓　(3)浅蓝色至无色且半分钟内不恢复原色　×100%　氰化钠化学式为NaCN(C元素显＋2价，N元素显－3价)，白色结晶颗粒，剧毒，易溶于水，水溶液呈碱性。(1)NaCN水溶液呈碱性，其原因是________________________________(用离子方程式解释)。(2)NaCN用双氧水处理后，产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，写出该反应的化学方程式：________________________________________。答案　(1)CN－＋H2OHCN＋OH－(2)NaCN＋H2O2＋H2O===NaHCO3＋NH3↑解析　(1)NaCN为强碱弱酸盐，水解使溶液呈碱性，水解反应的离子方程式为CN－＋H2OHCN＋OH－。(2)常温下，氰化钠能与过氧化氢溶液反应，生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，该气体为氨气，生成的酸式盐为碳酸氢钠，反应的化学方程式为NaCN＋H2O2＋H2O===NaHCO3＋NH3↑。　(2019·河南南阳市高三期末质量评估)由于氯气会与自来水中的有机物发生反应，生成对人体有害的物质，人们尝试研究并使用新的自来水消毒剂，如ClO2气体就是一种新型高效含氯消毒剂。某兴趣小组通过下图所示装置(夹持装置略)对其进行制备、收集、吸收并制取 NaClO2。(1)图中装置有一明显错误，请指出并纠正：______________________________。(2)打开B的活塞，A中有ClO2生成，写出其反应的离子方程式：__________________________________。(3)D中吸收ClO2后生成NaClO2和NaHCO3，写出D中所发生反应的离子方程式：____________________________________。(4)E中溶液出现黄色能否说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收，判断并说明理由：________________________________________________。(5)另一种制备ClO2的方法是用NaClO3与盐酸反应，同时有Cl2生成，产物中Cl2体积约占总气体体积。则每生成0.5 mol ClO2，转移________ mol e－。答案　(1)C装置中导气管应该长进短出(2)SO＋2H＋＋2ClO===2ClO2↑＋H2O＋SO(3)2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2＋2HCO(4)不能。因为D装置中有O2产生，O2也可能将I－氧化为I2　(5)0.5解析　(1)ClO2气体的密度比空气大，应该选用向上排空气法收集，所以图中装置C中导气管应该“长进短出”。(2)依题意，稀硫酸、NaClO3和Na2SO3混合能产生ClO2，氯元素化合价由＋5价降低到＋4价，表明ClO表现氧化性，而SO具有较强的还原性，所以其离子方程式为SO＋2H＋＋2ClO===2ClO2↑＋H2O＋SO。(3)由题意知ClO2与H2O2、Na2CO3接触生成NaClO2和NaHCO3，氯元素化合价由ClO2的＋4价变化到NaClO2的＋3价，ClO2作氧化剂，碳元素化合价没变，只能是H2O2中－1价的氧被氧化为O2，H2O2作还原剂，所以D中发生反应的离子方程式为2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2＋2HCO。(4)KI溶液变黄说明有I2生成，即I－被氧化成I2，除ClO2能氧化I－外，混合气体中的O2也能氧化I－，所以E中溶液出现黄色不能说明ClO2未被H2O2和Na2CO3的混合溶液充分吸收。(5)NaClO3与盐酸反应有ClO2和Cl2生成，根据“互不交叉原理”，NaClO3转化为ClO2，HCl转化为Cl2，且ClO2与Cl2化学计量数之比为2∶1，其反应方程式及转移的电子数为2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O，转移电子数为2e－。根据方程式计量关系可知每生成0.5 mol ClO2时转移0.5 mol e－。 　　建议用时：40分钟　　　满分：100分　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　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)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，反应的离子方程式：____________________________________________________________________________________________。(6)生产硫化钠大多采用无水芒硝(Na2SO4)—碳粉还原法，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)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式：_____________________________________________________________________________________。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)3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O(6)3Na2SO4＋8C3Na2S＋4CO↑＋4CO2↑(7)SO＋I2＋H2O===2I－＋SO＋2H＋2．(2019·昆明市高三复习诊断测试理科综合能力测试)水合肼(N2H4·H2O)是一种强还原性的碱性液体，是一种用途广泛的化工原料，实验室用下图装置制备(部分装置省略)。步骤1：关闭K2、K3，打开K1，制备NaClO。步骤2：关闭K1、K2，打开K3，通入N2一段时间；关闭K3，打开K2，通入NH3，制备N2H4·H2O。回答下列问题：(1)盛放碱石灰的仪器的名称为________。(2)配制30% NaOH溶液时，所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和________。(3)步骤2中通入N2一段时间的原因是______________________。(4)本装置中制备氨气的化学方程式是______________________________________________________。(5)NH3与NaClO反应生成N2H4·H2O的化学方程式为__________________________________。(6)已知：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O，实验室用碘标准溶液测定N2H4·H2O粗产品的纯度。若称取N2H4·H2O粗产品(其他杂质不与I2反应)2.000 g，加水配成250.00 mL溶液，移出25.00 mL置于锥形瓶中，滴加几滴淀粉溶液，用0.3000 mol·L－1的碘标准溶液进行滴定，碘标准溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中，达到终点的现象是______________________。实验测得消耗碘标准溶液的平均体积为20.00 mL，则粗产品中水合肼的质量分数为________。答案　(1)干燥管(2)量筒(3)排除空气及多余氯气(4)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O(5)2NH3＋NaClO===N2H4·H2O＋NaCl(6)酸式　溶液变蓝且半分钟内不褪色　75.00%解析　(6)碘标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中，肼反应完全，再滴入碘的标准溶液后，遇淀粉变蓝色，达到终点的现象是溶液变蓝且半分钟内不褪色；设粗产品中N2H4·H2O的质量分数为a，则：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O  50 g  2 mol  2.000 g×a  0.02 L×0.300 mol·L－1×250 mL÷25 mLa＝75.00%。3．(2019·资阳市高三第二次诊断性考试)碘化亚铜(CuI)是阳极射线管覆盖物，不溶于水和乙醇。下图是工业上由冰铜制取无水碘化亚铜的流程。(1)FeS中S的化合价为________。(2)步骤①中Cu2S被转化为Cu，同时有大气污染物A生成，相关化学反应方程式为______________________，熔渣B的主要成分为黑色磁性物质，其化学式为________。(3)步骤②中H2O2的作用是________；步骤③中加入过量NaI涉及的主要离子反应方程式为____________________。(4)步骤④用乙醇洗涤的优点是________________________________；检验沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________。答案　(1)－2　(2)Cu2S＋O22Cu＋SO2　Fe3O4　(3)作氧化剂　2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2(4)洗去残余水分且乙醇易挥发可快速晾干　蘸取最后一次洗涤液进行焰色反应，如果火焰无黄色则已洗净解析　由流程图和问题(2)可知，冰铜在1200 ℃条件下与空气中氧气反应，生成二氧化硫、泡铜(氧化亚铜、铜)和四氧化三铁，泡铜、硫酸和双氧水共热反应生成硫酸铜，硫酸铜溶液与过量NaI溶液反应得到CuI沉淀，CuI沉淀经水洗、乙醇洗涤得到产品。(1)FeS中Fe元素为＋2价，S元素为－2价。(2)步骤①中Cu2S与空气中氧气在1200 ℃条件下反应生成Cu和二氧化硫，反应的化学方程式为Cu2S＋O22Cu＋SO2；由熔渣B的主要成分为黑色磁性物质可知，FeS与空气中氧气在1200 ℃条件下反应生成四氧化三铁和二氧化硫。(3)步骤②的反应为在硫酸作用下，H2O2作氧化剂，将氧化亚铜、铜氧化生成硫酸铜；步骤③的反应为硫酸铜溶液与过量NaI溶液反应得到CuI沉淀，反应的离子方程式为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。(4)步骤④用乙醇洗涤可以洗去固体表面的水，同时由于乙醇易挥发达到快速晾干的目的；洗涤液中含有钠离子，可以用焰色反应检验。4．Ⅰ.实验室可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备KMnO4，方法如下：软锰矿和过量的固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl；用水溶解，滤去残渣，滤液酸化后，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；滤去MnO2沉淀，浓缩溶液，结晶得到深紫色的针状KMnO4。试回答下列问题：(1)软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)K2MnO4制备KMnO4的离子方程式是_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.MnO2 是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：(1)第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的________(写化学式)转化为可溶性物质。(2)第②步反应的离子方程式并配平：________＋ClO＋________===MnO2↓＋　Cl2↑＋________。(3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2～3次，如何确定是否洗涤干净？________________________________________________________________________。(4)若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要________mol NaClO3。答案　Ⅰ.(1)3MnO2＋KClO3＋6KOH3K2MnO4＋KCl＋3H2O(2)3MnO＋4H＋===MnO2↓＋2MnO＋2H2O(3)2KMnO4＋8H2SO4＋5Na2C2O4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋5Na2SO4＋8H2OⅡ.(1)MnO和MnCO3(2)5　Mn2＋　2　4　H2O　5　1　8　H＋(3)取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀，则洗涤干净(4)0.02解析　Ⅰ.(1)由软锰矿与过量固体KOH和KClO3在高温下反应，生成锰酸钾(K2MnO4)和KCl，可知反应中化合价变化的元素为Mn、Cl，Mn元素的化合价由＋4价升高为＋6价，Cl元素化合价由＋5价降低为－1价，根据化合价升降总数相等，则二氧化锰与氯酸钾的物质的量之比为3∶1，再根据原子守恒配平方程式为3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O。(2)由滤液酸化后，K2MnO4转变为MnO2和KMnO4，可知反应中只有Mn元素化合价变化，Mn元素部分由＋6价降低为＋4价，部分升高为＋7价，根据化合价升降总数相等，则二氧化锰与高锰酸钾的物质的量之比为1∶2，再根据电荷守恒、原子守恒配平方程式为3MnO＋4H＋===MnO2↓＋2MnO＋2H2O。(3)KMnO4能与热的稀硫酸酸化的Na2C2O4反应，生成Mn2＋和CO2，根据质量守恒，同时会生成硫酸钾和硫酸钠，反应的化学方程式为2KMnO4＋8H2SO4＋5Na2C2O4===2MnSO4＋K2SO4＋10CO2↑＋5Na2SO4＋8H2O。Ⅱ.(1)MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4。(2)MnSO4要转化为MnO2，需失去电子，故需要加入NaClO3作氧化剂，依据得失电子守恒配平反应的离子方程式是5Mn2＋＋2ClO＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋8H＋。(3)两次过滤后对MnO2固体洗涤2～3次，二氧化锰上可能吸附有硫酸根离子，判断沉淀洗涤干净的方法为取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl2溶液，若无沉淀，则洗涤干净。(4)由题意知样品中的MnO和MnCO3质量为12.69 g－8.7 g＝3.99 g,0.224 L CO2的物质的量为0.01 mol，由方程式H2SO4＋MnCO3===MnSO4＋H2O＋CO2↑可知MnCO3的物质的量为0.01 mol，质量为115 g·mol－1×0.01 mol＝1.15 g，所以MnO的质量为3.99 g－1.15 g＝2.84 g，其物质的量为＝0.04 mol，因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质的量为0.05 mol，根据方程式5MnSO4＋2NaClO3＋4H2O===5MnO2↓＋Cl2↑＋Na2SO4＋4H2SO4，可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02 mol。5．(2019·河南汝州实验中学高三期末)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。请回答下列问题：(1)下列说法正确的是________。a．XY2和WY2都能溶于水生成对应的酸b．Q的含氧酸的酸性比X的含氧酸的酸性强c．X的最简单气态氢化物的稳定性大于W的最简单气态氢化物的稳定性d．依据将NaOH溶液分别滴入MgQ2、ZQ3溶液中的反应现象可比较Mg和Z金属性的强弱(2)QY2是国际上公认的高效消毒灭菌剂，实验室中利用KQY3和亚硫酸钠在硫酸存在下制备QY2。写出反应的化学方程式，并用单线桥标明电子转移的方向和数目____________________________________________。(3)自来水厂常用QY2对饮用水进行消毒，处理后的水中要求QY2的浓度在0.10～0.80 mg·L－1之间。碘量法可以检测水中QY2的浓度，步骤如下：操作Ⅰ：取一定体积的水样，加入一定量的碘化钾，再用NaOH溶液调至中性，并加入淀粉溶液，溶液变蓝。操作Ⅱ：再加入一定量的Na2S2O3溶液。(已知：2S2O＋I2===S4O＋2I－)。操作Ⅲ：然后再加硫酸调节水样pH至1～3。操作时，不同pH环境中反应后Q元素粒子种类及化合价如图所示：①操作Ⅰ中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。②确定操作Ⅱ完全反应的现象是________________________________________________________________________。③在操作Ⅲ过程中，溶液又呈蓝色，反应的离子方程式是__________________________________。④若水样的体积为1.0 L，在操作Ⅱ中消耗了1.0×10－3 mol·L－1的Na2S2O3溶液10 mL，则水样中QY2的浓度是________ mg·L－1(精确到0.01)。答案　(1)cd　(2) ＋H2SO4===2ClO2↑＋Na2SO4＋K2SO4＋H2O　(3)①2ClO2＋2I－===2ClO＋I2　②蓝色消失，半分钟内不变色　③ClO＋4I－＋4H＋===Cl－＋2I2＋2H2O　④0.68解析　根据短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置，可知X为C元素、Y为O元素、Z为Al元素、W为Si元素、Q为Cl元素。(1)XY2和WY2分别为CO2和SiO2，二氧化碳溶于水生成碳酸，但是二氧化硅不溶于水，故a错误；没有指出最高价，则Q的含氧酸的酸性不一定比X的含氧酸的酸性强，故b错误；非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，非金属性C大于Si，则CH4的稳定性大于SiH4，故c正确；由NaOH溶液分别滴入MgCl2、AlCl3溶液中，氢氧化钠过量时氢氧化镁不溶解，而氢氧化铝溶解，证明氢氧化镁的碱性大于氢氧化铝，则Mg的金属性大于Al，故d正确。(3)①用氢氧化钠溶液调至中性，由图知，此条件下ClO2将加入的碘化钾氧化为I2，自身被还原成ClO，离子方程式为2ClO2＋2I－===2ClO＋I2。②加入一定量Na2S2O3溶液，发生反应2S2O＋I2===S4O＋2I－，使I2被还原为I－，故蓝色会消失。③由图示表明，pH调至1～3时，ClO将I－氧化成I2，反应的离子方程式为ClO＋4I－＋4H＋===Cl－＋2I2＋2H2O。④S2O　　　～　　　I－ 　　～　 　ClO2  1  1  1.0×10－3 mol·L－1×0.01 L  1.0×10－5 molm(ClO2)＝n(ClO2)×M(ClO2)＝1.0×10－5 mol×67.5×103 mg·mol－1＝0.675 mg，由于水样为1 L，所以ClO2的浓度为＝0.675 mg·L－1≈0.68 mg·L－1。 6．(2020·辽宁五校协作体高三联考)重金属元素铬的毒性较大，含铬废水经处理达标后才能排放。某工业废水中主要含有Cr3＋，同时还含有少量的Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋等，且酸性较强。为回收利用，通常采用如下流程处理：注：部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见下表。 氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Al(OH)3Cr(OH)3pH3.79.611.189(>9溶解) (1)氧化过程中可代替H2O2加入的最佳试剂是________(填序号)。A．Na2O2   B．HNO3 C．FeCl3  D．KMnO4(2)加入NaOH溶液调节溶液pH＝8时，除去的离子是____________(填序号)；已知钠离子交换树脂的原理：Mn＋＋nNaR→MRn＋nNa＋，此步操作被交换除去的杂质离子是________(填序号)。A．Fe3＋  B．Al3＋ C．Ca2＋  D．Mg2＋(3)还原过程中，每消耗172.8 g Cr2O转移4.8 mol e－，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。答案　(1)A　(2)AB　CD　(3)3S2O＋4Cr2O＋13H2O===6SO＋8Cr(OH)3↓＋2OH－解析　(1)氧化剂H2O2能氧化溶液中的Cr3＋，结合该工艺流程可知，为了不引入新杂质，可用Na2O2代替H2O2，A项正确；HNO3、FeCl3、KMnO4作氧化剂时都能引入新的杂质，B、C、D项错误。(2)由表中数据可知Fe(OH)3、Al(OH)3分别在pH＝3.7和pH＝8时完全沉淀，即溶液pH＝8时，除去的离子为Fe3＋和Al3＋。通过钠离子交换树脂可除去Ca2＋、Mg2＋。(3)根据每消耗172.8 g(0.8 mol) Cr2O转移4.8 mol电子，可知每消耗1 mol Cr2O转移6 mol电子；再结合S2O→SO可知，1 mol S2O在反应中转移8 mol电子，即反应中S2O与Cr2O的物质的量之比为3∶4，再结合原子守恒和电荷守恒可写出该反应的离子方程式。