高考化学二轮 氧化还原反应 专项培优 易错 难题及答案Word下载.docx
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热水浴;
(3)步骤Ⅴ为硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、洗涤得到硫酸铜晶体,故答案为:
冷却结晶;
过滤(洗涤);
(4)①装置a中盛装浓硫酸的仪器为分液漏斗;
圆底烧瓶中铜与浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O,故答案为:
分液漏斗;
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
②装置d中的溶液为二氧化硫的饱和水溶液,碘化亚铜具有还原性,易被空气中的氧气氧化,用二氧化硫水的饱和水溶液洗涤碘化亚铜,可以防止碘化亚铜被空气中的氧气氧化;
再用无水乙醇洗涤可以溶解除去碘化亚铜表面可能混有的单质碘,并能使固体快速干燥,故答案为:
可防止CuI被空气中的O2氧化;
使固体快速干燥并溶解表面可能混有的I2。
2.硫酰氯(SO2Cl2)和亚硫酰氯(SOCl2)都是重要的化工试剂,均易水解。
(1)甲同学在实验室利用SO2和Cl2在活性炭催化作用下制取SO2Cl2,装置如图所示。
①B装置中冷凝管进水口是___。
(填“m”或“n”),B中干燥管盛有的物质是___。
②欲制取少量SO2Cl2,选择图中的装置(可以重复选用),其连接顺序为:
a、___、h。
③去除C装置会降低SO2和Cl2的利用率,可能的原因是___(用化学方程式表示)。
(2)SOCl2水解后无残留物,较SO2Cl2是更好的脱水剂。
乙同学设计实验利用SOCl2和ZnCl2•xH2O制取无水ZnCl2。
①解释SOCl2在该实验中的作用是___(写出两点)。
②实验室常用NaOH溶液吸收SOCl2,该反应的离子方程式是___。
(3)乙同学认为SOCl2还可用作由FeCl3•6H2O制取无水FeCl3的脱水剂,但丙同学认为该实验可能发生副反应使产品不纯。
①可能发生的副反应的化学方程式是___。
②两同学设计如下实验判断该反应的可能性:
取少量SOCl2和FeCl3•6H2O反应后的混合物于试管中,加水溶解,将溶液平分至五支试管,分别进行以下实验,其中能得出合理结论的是___。
A.加入过量稀HNO3,再滴加几滴AgNO3溶液
B.加入少量稀HNO3,再滴加几滴BaCl2溶液
C.滴加几滴BaCl2溶液
D.滴加几滴酸性KMnO4溶液
E.滴加几滴KSCN溶液后,再滴加几滴氯水
【答案】m碱石灰fgdebcedSO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HClSOCl2作脱水剂,与水反应生成HCl可以抑制氯化锌的水解SOCl2+4OH-=SO32-+2Cl-+2H2OSOCl2+2FeCl3•6H2O=FeSO4+6HCl+FeCl2+9H2OBCD
冷凝管中冷凝水的流向要对流,下进上出;
干燥管中根据要求一般填装碱石灰或无水氯化钙,碱石灰同时具有干燥和吸收酸性气体功能,无水氯化钙只有吸水性。
(1)①B装置中冷凝管进水口是m,B中干燥管盛有的物质是吸收剩余二氧化硫、氯气的碱石灰;
故答案为:
m;
碱石灰;
②装置A制备氯气,氯气含氯化氢和水蒸气,通过装置D除去氯化氢,通过装置C吸收水蒸气,得到干燥纯净的氯气,连接装置B的b进入三颈烧瓶,装置E制备二氧化硫气体,通过装置C除去水蒸气,连接装置B的c,欲制取少量SO2Cl2,选择上图中的装置(可以重复选用),其连接顺序为:
a、f、g、d、e、b、c、e、d、h;
fgdebced;
③去除C装置会降低SO2和Cl2的利用率,是二氧化硫和氯气和水反应生成硫酸和氯化氢,反应的化学方程式:
SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl;
(2)①氯化锌会水解,SOCl2作脱水剂,与水反应生成HCl可以抑制氯化锌的水解,SOCl2在该实验中的作用是:
SOCl2作脱水剂,与水反应生成HCl可以抑制氯化锌的水解;
②用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成,反应的离子方程式:
SOCl2+4OH-=SO32-+2Cl-+2H2O;
(3)①SOCl2具有还原性,三价铁具有氧化性,可能发生氧化还原反应生成硫酸根离子和亚铁离子,反应的化学方程式为:
SOCl2+2FeCl3•6H2O=FeSO4+6HCl+FeCl2+9H2O,故答案为:
SOCl2+2FeCl3•6H2O=FeSO4+6HCl+FeCl2+9H2O;
②SOCl2和FeCl3•6H2O反应后的混合物的主要成分是FeCl3,若发生副反应,还有FeSO4和FeCl2。
由于SOCl2为液体,所以在固体混合物中没有SOCl2。
取少量SOCl2和FeCl3•6H2O反应后的混合物于试管中,加水溶解,溶液中一定有FeCl3,还可能有FeSO4和FeCl2,若要证明有副反应发生,只需证明溶液中有Fe2+或SO42-即可。
A.加入过量稀HNO3,再滴加几滴AgNO3溶液是检验氯离子存在,不能证明副反应是否进行,故A错误;
B.加入少量稀HNO3,再滴加几滴BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中有SO42-,能证明有副反应发生,故B正确;
C.滴加几滴BaCl2溶液,生成白色沉淀,说明产物中含硫酸根离子,证明发生了副反应,故C正确;
D.滴加几滴酸性KMnO4溶液,Fe2+具有还原性,可以使酸性KMnO4溶液褪色,能证明发生了副反应,故D正确;
E.滴加几滴KSCN溶液后,由于溶液中有Fe3+,溶液会变红,无法证明Fe2+的存在,故E错误;
BCD。
3.据报道,磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。
利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示(部分流程步骤已省略):
已知萃取的主要反应原理:
KCl+H3PO4
KH2PO4+HCl;
其中,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂。
请回答下列问题:
(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是____________(用化学方程式表示)。
(3)副产品N的化学式是____________;
在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ,其主要包括____________、过滤、洗涤、干燥等。
(4)若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12,摩尔质量为504g/mol)来制取磷酸二氢钾晶体,其产率为80%,则理论上可生产KH2PO4(摩尔质量为136g/mol)的质量为_______kg。
(5)电解法制备KH2PO4的装置如图所示.该电解装置中,a区属于_______区(填“阳极”或“阴极”),阴极区的电极反应式是________________。
(6)工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,该反应的化学方程式为________________________________________。
【答案】增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率4HF+SiO2═SiF4↑+2H2ONH4Cl蒸发浓缩、冷却结晶326.4kg阴极2H++2e-=H2↑4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫酸,反应生成氢氟酸、硫酸钙、磷酸等,加入氯化钾后用有机萃取剂,KCl+H3PO4
KH2PO4+HCl,反应产生的HCl易溶于有机萃取剂,有机相中含有氯化氢,加入氨水反应生成氯化铵,因此副产品主要为氯化铵,水相中含有KH2PO4,经过一系列操作得到KH2PO4晶体。
(1)流程中将氟磷灰石粉碎,可以增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率,故答案为增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率;
(2)根据流程图,反应中生成了氢氟酸,氢氟酸能够与二氧化硅反应,因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽,故答案为4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O;
(3)根据上述分析,副产品N的化学式为NH4Cl;
在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等,故答案为NH4Cl;
蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg,根据P元素守恒,理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×
80%×
÷
=326.4kg,故答案为326.4kg;
(5)根据图示,应该在a区生成KH2PO4,则钾离子由b区移向a区,则a区属于阴极区;
阴极上氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为阴极;
2H++2e-=H2↑;
(6)用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合,在电炉中加热到1500℃生成白磷,同时逸出SiF4和CO,反应的化学方程式为4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑,故答案为4Ca5P3FO12+21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
4.锑(Sb)广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件和医药及化工等领域。
Ⅰ.
(1)锑在元素周期表中的位置_____。
(2)锑(Ⅲ)的氧化物被称为锑白,可以由SbCl3水解制得,已知SbCl3水解的最终产物为锑白。
为了得到较多、较纯的锑白,操作时将SbCl3徐徐加入大量水中,反应后期还要加入少量氨水。
试用必要的化学用语和平衡移动原理解释这两项操作的作用_______。
工业上,还可用火法制取锑白,是将辉锑矿(主要成分为Sb2S3)装入氧化炉的坩埚中,高温使其融化后通入空气,充分反应后,经冷却生成锑白。
写出火法制取锑白的化学方程式______。
Ⅱ.以辉锑矿为原料制备金属锑,其中一种工艺流程如下:
已知部分信息如下:
①辉锑矿(除Sb2S3外,还含有砷、铅、铜的化合物和SiO2等);
②浸出液主要含盐酸和SbCl3,还含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2等杂质;
③常温下,Ksp(CuS)=1.0×
10-36,Ksp(PbS)=9.0×
10-29。
回答下列问题:
(3)“酸浸”过程中Sb2S3发生反应的化学方程式为_____。
(4)已知:
浸出液中c(Cu2+)=0.0001mol/L,c(Pb2+)=0.1mol/L。
在沉淀铜、铅过程中,缓慢滴加极稀的硫化钠溶液,先产生沉淀的是_____(填化学式);
当CuS、PbS共沉沉时,
=______(保留小数点后一位)。
(5)在“除砷”过程中,氧化产物为H3PO4。
该反应氧化产物与还原产物的物质的量之比为__________。
(6)在“电解”过程中,锑的产率与电压大小关系如图所示。
当电压超过U0V时,锑的产率降低的原因可能是_________。
【答案】第5周期第ⅤA族2SbCl3+3H2O
Sb2O3+6HCl,不断加入SbCl3,使SbCl3浓度增大,利于水解平衡右移,反应后期加入氨水中和盐酸,使c(HCl)减小,利于平衡右移2Sb2S3+9O2
2Sb2O3+6SO2Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S↓CuS1.1×
10-83:
4H+参与电极反应
Ⅱ.辉锑矿粉加入盐酸和SbCl5溶液,得到SbCl3和SbCl5溶液,还含有杂质CuCl2、AsCl3和PbCl2等,加入适量Sb将SbCl5还原为SbCl3,加入Na2S使铜和铅沉淀以除去CuCl2和PbCl2,然后加入NaHPO2除去杂质砷。
得到的SbCl3溶液电解得到金属Sb,同时得到SbCl5,可以返回到酸浸步骤循环使用。
Ⅰ.
(1)锑和氮在同一主族,其在元素周期表中位于第5周期第ⅤA族。
(2)SbCl3水解:
2SbCl3+3H2O
Sb2O3+6HCl,将SbCl3徐徐加入大量水中,SbCl3浓度增大,水解平衡右移,反应后期还要加入少量氨水中和HCl,使c(HCl)减小,平衡右移,有利于Sb2O3的生成。
Sb2O3+6HCl,不断加入SbCl3,使SbCl3浓度增大,利于水解平衡右移,反应后期加入氨水中和盐酸,使c(HCl)减小,利于平衡右移。
火法制取锑白,是辉锑矿(主要成分为Sb2S3)在高温下和空气中的氧气反应,生成Sb2O3的同时生成SO2。
化学方程式为:
2Sb2S3+9O2
2Sb2O3+6SO2。
Ⅱ.(3)“酸浸”时Sb2S3和SbCl5溶液反应,得到SbCl3和SbCl5的混合溶液,滤渣中有硫,是此反应的生成物,Sb2S3发生反应的化学方程式为Sb2S3+3SbCl5=5SbCl3+3S。
(4)浸出液中c(Cu2+)=0.0001mol/L,c(Pb2+)=0.1mol/L。
在沉淀铜、铅过程中,缓慢滴加极稀的硫化钠溶液,当Cu2+开始沉淀时,c(S2-)=
=1.0×
10-32mol/L,当Pb2+开始沉淀时,c(S2-)=
=9.0×
10-28mol/L,所以先产生沉淀的是CuS;
当CuS、PbS共沉淀时,
=
=
=1.1×
10-8。
(5)加入NaHPO2除砷,发生了NaHPO2和AsCl3的反应,氧化产物为H3PO4,还原产物是As,磷的化合价从+1价升高到+5价,生成1molH3PO4失去4mol电子,砷的化合价从+3价降低到0价,生成1molAs得到3mol电子,根据电子守恒,该反应氧化产物与还原产物的物质的量之比为3:
4。
(6)电解SbCl3溶液制取锑,在阴极是Sb3+得到电子生成Sb,当电压过大时,溶液中的H+也可能在阴极放电,导致锑的产率降低。
5.生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子,有速率快、浸出率高等特点。
氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速Fe2+氧化的细菌,培养后能提供Fe3+,控制反应条件可达细菌的最大活性,其生物浸矿机理如下图。
反应1反应2
(1)氧化亚铁硫杆菌生物浸出ZnS矿。
①反应2中有S单质生成,离子方程式是__。
②实验表明温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低,原因可能是__。
(2)氧化亚铁硫杆菌生物浸出废旧锂离子电池中钴酸锂(LiCoO2)与上述浸出机理相似,发生反应1和反应3:
LiCoO2+3Fe3+=Li++Co2++3Fe2++O2↑
①在酸性环境中,LiCoO2浸出Co2+的总反应的离子方程式是__。
②研究表明氧化亚铁硫杆菌存在时,Ag+对钴浸出率有影响,实验研究Ag+的作用。
取LiCoO2粉末和氧化亚铁硫杆菌溶液于锥形瓶中,分别加入不同浓度Ag+的溶液,钴浸出率(图1)和溶液pH(图2)随时间变化曲线如下:
图1不同浓度Ag+作用下钴浸出率变化曲线图2不同浓度Ag+作用下溶液中pH变化曲线
Ⅰ.由图1和其他实验可知,Ag+能催化浸出Co2+,图1中的证据是__。
Ⅱ.Ag+是反应3的催化剂,催化过程可表示为:
反应4:
Ag++LiCoO2=AgCoO2+Li+
反应5:
……
反应5的离子方程式是__。
Ⅲ.由图2可知,第3天至第7天,加入Ag+后的pH均比未加时大,结合反应解释其原因:
__。
【答案】ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+细菌的活性降低或失去活性4LiCoO2+12H+
4Li++4Co2++6H2O+O2↑加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率,即提高了钴浸出速率AgCoO2+3Fe3+=Ag++Co2++3Fe2++O2↑加入Ag+催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H+更多,故加入Ag+后的pH比未加时大
(1)①由题给示意图可知,反应2为Fe3+与ZnS发生氧化还原反应生成Zn2+、S和Fe2+,反应的离子方程式为ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+,故答案为:
ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+;
②细菌为蛋白质,温度较高或酸性过强时,蛋白质变性,细菌的活性降低,导致金属离子的浸出率均偏低,故答案为:
细菌的活性降低或失去活性;
(2)①在酸性环境中,细菌做催化剂,使LiCoO2中+3价的Co元素将-2价O元素氧化,反应生成Li+、Co2+、O2和H2O,反应的离子方程式为4LiCoO2+12H+
4Li++4Co2++6H2O+O2↑,故答案为:
4LiCoO2+12H+
4Li++4Co2++6H2O+O2↑;
②Ⅰ.由图1可知,加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率,说明Ag+做催化剂,提高了钴浸出速率,故答案为:
加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率,即提高了钴浸出速率;
Ⅱ.由催化剂的催化机理可知,反应4中Ag+做反应物,则反应5中Ag+做生成物,即中间产物AgCoO2与Fe3+反应生成Ag+、Co2+、Fe2+和O2,反应的化学方程式为AgCoO2+3Fe3+=Ag++Co2++3Fe2++O2↑,故答案为:
AgCoO2+3Fe3+=Ag++Co2++3Fe2++O2↑;
Ⅲ.由图2可知,第3天至第7天,加入Ag+后的pH均比未加时大,原因是加入Ag+催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H+更多,导致加入Ag+后的pH比未加时大,故答案为:
加入Ag+催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H+更多,故加入Ag+后的pH比未加时大。
6.某体系中存在如下反应:
①H2S+4H2O-8e=SO42-+10H+,②2IO3-+12H++10e=I2+6H2O。
(1)反应①中H2S做_____剂,反应②属于_______反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)若在反应①中失去0.2mol电子,则反应②中可生成______gI2。
(3)写出并配平碘酸钾与硫化氢反应的化学方程式,同时标出电子转移的方向和数目:
_____。
(4)由上述反应可推知__________。
a.氧化性:
K2SO4>KIO3b.酸性:
HIO3>H2SO4
c.还原性:
H2S>I2d.反应过程中溶液的酸性逐渐减弱
【答案】还原还原5.08
c
(1)化合价升高的反应物做还原剂,碘元素的价态由正五价,变为零价,发生还原反应;
(2)由得失电子数目守恒计算可得;
(3)①×
5+②×
4得反应的化学方程式;
(4)还原性:
还原剂>还原产物,氧化性:
氧化剂>氧化产物,因为有水的生成,酸性减弱。
(1)由①H2S+4H2O-8e→SO42-+10H+和②2IO3-+12H++10e→I2+6H2O可知,反应①中硫元素化合价从-2价变化为+6价,化合价升高失电子做还原剂,反应②是碘元素化合价从+5价变化为0价,化合价降低做氧化剂,发生还原反应,故答案为:
还原,还原;
(2)根据①②电子守恒得到:
40mole-转移生成4molI2,4I2~40e-,;
①中失去0.2mol电子,②中得到0.2mol电子,反应的碘单质物质的量0.02mol,m(I2)=0.02mol×
127g/mol×
2=5.08g,故答案为:
5.08;
(3)由①和②依据电子守恒得到反应的化学方程式为5H2S+8KIO3=4K2SO4+4I2+H2SO4+4H2O,由方程式可知40mole-转移生成4molI2,则电子转移的方向和数目为
,故答案为:
;
(4)a、氧化剂KIO3的氧化性大于氧化产物K2SO4、H2SO4,氧化性:
K2SO4<KIO3,故a错误;
b、反应物中无碘酸生成,该反应不能判断酸性强弱,故b错误;
c、还原剂H2S的还原性大于还原产物I2,则还原性:
H2S>I2,故c正确;
d、反应过程中氢硫酸反应生成硫酸,溶液酸性增强,故d错误;
c正确,故答案为:
c。
7.大气污染越来越成为人们关注的问题,烟气中的NOx必须脱除(即脱硝)后才能排放,脱硝的方法有多种。
完成下列填空:
Ⅰ直接脱硝
(1)NO在催化剂作用下分解为氮气和氧气。
在10L密闭容器中,NO经直接脱硝反应时,其物质的量变化如图1所示。
则0~5min内氧气的平均反应速率为___mol/(L•min)。
Ⅱ臭氧脱硝
(2)O3氧化NO结合水洗可完全转化为HNO3,此时O3与NO的物质的量之比为___。
Ⅲ氨气脱硝
(3)实验室制取纯净的氨气,除了氯化铵外,还需要___、___(填写试剂名称)。
不使用碳酸铵的原因是___(用化学方程式表示)。
(4)吸收氨气时,常使用防倒吸装置,图2装置不能达到此目的是___。
NH3脱除烟气中NO的原理如图3:
(5)该脱硝原理中,NO最终转化为___(填化学式)和H2O。
当消耗1molNH3和0.25molO2时,除去的NO在标准状况下的体积为___L。
【答案】0.0151:
2消(熟)石灰碱石灰(NH4)2CO3
2NH3↑+CO2↑+2H2OdN222.4L
(1)由图象得到NO物质的量变化,计算得到氧气物质的量变化,结合化学反应速率
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