新情境下氧化还原反应方程式的书写.docx
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新情境下氧化还原反应方程式的书写
新情境下氧化还原反应方程式的书写
“四步法”突破新情景下氧化还原方程式的书写
[示例] KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4反应,生成Mn2+和CO2,该反应的离子方程式是______________________________________________________________。
分析 第一步:
依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO4是氧化剂,Mn2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na2C2O4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO2是氧化产物。
第二步:
按“氧化剂+还原剂——还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成:
MnO
+C2O
——Mn2++CO2↑。
由MnO
→Mn2+,锰元素降了5价;由C2O
→CO2,碳元素升了1价,1molC2O
共失去2mole-,故在C2O
前配5,在氧化产物CO2前配10;在MnO
前配2,在还原产物Mn2+前配2,即2MnO
+5C2O
——2Mn2++10CO2↑。
第三步:
反应在硫酸中进行,故在左边补充H+,右边补充H2O,2MnO
+5C2O
+
H+——2Mn2++10CO2↑+
H2O。
第四步:
依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下:
2MnO
+5C2O
+16H+
2Mn2++10CO2↑+8H2O。
专题训练
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)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),写出该反应的化学方程式:
___________________________________。
(4)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:
___________________________________。
(5)H3PO2的工业制法:
将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2,后者再与H2SO4反应。
写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式:
_______________________。
答案
(1)Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
(2)2Ag++ClO-+2OH-===Ag2O2↓+Cl-+H2O
(3)4Al(NO3)3
12NO2↑+3O2↑+2Al2O3
(4)3Na2SO4+8C
3Na2S+4CO↑+4CO2↑
(5)2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑
2.按要求回答下列问题
(1)(2017·无锡一模)碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂,在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。
工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下:
反应釜中发生反应的离子方程式为___________________________________________。
在实际生产中,常同时通入O2以减少NaNO2的用量,若参与反应的O2有11.2L(标准状况),则相当于节约NaNO2的物质的量为________。
(2)(2017·镇江一模)NiCl2是化工合成中最重要的镍源,工业上以金属镍废料(含Fe、Ca、Mg等杂质)为原料生产NiCl2,继而生产Ni2O3的工艺流程如下:
①加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为________________________________。
②“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为_____________________________________________。
(3)(2017·通、泰、扬、徐、淮、宿二模)工业上利用氧化铝基废催化剂(主要成分为Al2O3,少量Pd)回收Al2(SO4)3及Pd的流程如下:
①“热还原”过程中发生反应的化学方程式为______________________________________。
②上述流程中焙烧温度不宜过高,否则会导致硫酸铵固体的分解。
某兴趣小组为探究高温下硫酸铵的分解产物,通过下列装置进行实验,观察到B中溶液颜色变浅,C中无明显现象。
a.装置B的作用是________。
b.进一步测定可知:
D中收集的气体相对分子质量为28。
写出(NH4)2SO4高温分解的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)2H++Fe2++NO
===Fe3++NO↑+H2O
2mol
(2)①2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
②2Ni2++ClO-+4OH-===Ni2O3↓+Cl-+2H2O
(3)①(NH4)2PdCl6+2H2
Pd+2NH3+6HCl
②a.检验产物中的SO2 b.3(NH4)2SO4
4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O
3.(2017·扬州阶段性诊断)磷化铝(AlP)和磷化氢(PH3)都是粮食储备常用的高效熏蒸杀虫剂。
(1)磷元素位于元素周期表第________周期________族。
AlP遇水蒸气会发生反应放出PH3气体,该反应的另一种产物的化学式为________。
(2)PH3具有强还原性,能与CuSO4溶液反应,配平该反应的化学方程式:
CuSO4+
PH3+
H2O===
Cu3P↓+
H3PO4+
H2SO4
(3)工业制备PH3的流程如图所示。
①黄磷和烧碱溶液反应的化学方程式为__________________________,次磷酸属于________(填“一”“二”或“三”)元酸。
②若起始时有1molP4参加反应,则整个工业流程中共生成________molPH3。
(不考虑产物的损失)
答案
(1)3 ⅤA Al(OH)3
(2)24 11 12 8 3 24
(3)①P4+3NaOH+3H2O===PH3↑+3NaH2PO2 一
②2.5
解析
(1)AlP与H2O反应生成PH3气体,另一种产物的化学式是Al(OH)3。
(2)反应中Cu由+2价变为+1价,部分P由-3价变为+5价,根据得失电子守恒法可将方程式配平。
(3)①由流程图可知黄磷和烧碱溶液反应生成PH3和NaH2PO2,产物中H原子个数比O原子个数多,因此反应物中除P4、NaOH外还应有H2O参与,据此可写出反应的化学方程式。
由于使用的烧碱过量,所以得到的NaH2PO2应是次磷酸的正盐,即次磷酸属于一元酸。
②1molP4与烧碱溶液发生反应P4+3NaOH+3H2O===PH3↑+3NaH2PO2,生成1molPH3和3molNaH2PO2,3molNaH2PO2与硫酸发生反应2NaH2PO2+H2SO4===Na2SO4+2H3PO2,生成3molH3PO2,3molH3PO2再发生分解反应2H3PO2===PH3↑+H3PO4,又生成1.5molPH3,所以整个工业流程中共生成PH32.5mol。
4.
(1)(2017·扬州一模)火星上有含高浓度高氯酸根的有毒卤水,可对其进行生物降解。
在微生物的催化下,ClO
可被CH3COO-还原,过程如下图所示。
CH3COO-也可作为碳元素的来源,促进微生物生长。
该过程总反应的离子方程式为_______________________________________________。
(2)(2017·南通、泰州、扬州、淮安二模)(NH4)2SO4在工农业生产中有多种用途。
①将黄铜精矿(主要成分Cu2S)与硫酸铵混合后在空气中进行焙烧,可转化为硫酸铜同时产生氨气。
该反应的化学方程式为_______________________________________________。
②研究硫酸铵的分解机理有利于对磷石膏的开发。
在500℃下硫酸铵分解过程中得到4种产物,其含氮物质随时间变化关系如下图所示。
写出该条件下硫酸铵分解的化学方程式,并用单线桥标出电子转移的方向及数目:
_____________________________________________。
(3)(2017·苏锡常镇二模)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____________________________________________。
答案
(1)CH3COO-+ClO
+H+===2CO2↑+Cl-+2H2O
(2)①2Cu2S+2(NH4)2SO4+5O2
4CuSO4+4NH3+2H2O
②
(3)①4Cu+NO
+10H+===4Cu2++NH
+3H2O
②2Cu2++SO
+2Cl-+H2O===2CuCl↓+SO
+2H+
5.(2017·淮安、宿迁等高三上学期期中学业质量检测)硫酸亚铁铵(NH4)aFeb(SO4)c·dH2O又称摩尔盐,是浅绿色晶体。
用硫铁矿(主要含FeS2、SiO2等)制备摩尔盐的流程如下:
已知:
“还原”时,FeS2与H2SO4不反应,Fe3+通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原,反应Ⅰ如下:
FeS2+14Fe3++8H2O===15Fe2++2SO
+16H+
(1)写出“还原”时Fe3+与FeS2发生还原反应Ⅱ的离子方程式:
________________________________________________________。
实验室检验“还原”已完全的方法是______________________________________________。
(2)“还原”前后溶液中部分离子的浓度见下表(溶液体积变化忽略不计):
离子
离子浓度(mol·L-1)
还原前
还原后
SO
3.20
3.40
Fe2+
0.05
2.15
请计算反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe3+的物质的量之比________。
答案
(1)FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S 取少量酸浸后的溶液,向其中滴加数滴KSCN溶液,溶液未变血红
(2)7∶2
解析 本题主要考查对于“用硫铁矿(主要含FeS2、SiO2等)制备摩尔盐的流程”的评价。
涉及Fe3+的氧化性等。
(1)“还原”时Fe3+与FeS2发生还原反应Ⅱ生成S,反应的离子方程式:
FeS2+2Fe3+===3Fe2++2S。
实验室检验“还原”已完全就是检验Fe3+不存在,方法是取少量酸浸后的溶液,向其中滴加数滴KSCN溶液,溶液未变血红。
(2)“还原”前后溶液中c(Fe2+)的变化为2.10mol·L-1,c(SO
)的变化为0.20mol·L-1,对应反应Ⅰ的c(Fe2+)的变化为1.50mol·L-1,其中还原而成Fe2+的Fe3+浓度为1.40mol·L-1;反应Ⅱ的c(Fe2+)的变化为(2.10-1.50)mol·L-1=0.60mol·L-1,Fe3+的浓度为0.40mol·L-1,所以反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe3+的物质的量之比为1.40∶0.40=7∶2。
6.(2017·淮安、宿迁等高三上学期期中学业质量检测)镁的单质及其化合物在储氢及大气治理等方面用途非常广泛。
工业上可以采用热还原法制备金属镁(沸点1107℃,熔点648.8℃)。
将碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O]和焦炭按一定比例混合,放入真空管式炉中先升温至700℃保持一段时间,然后升温至1450℃反应制得镁(同时生成可燃性气体)。
(1)用碳还原法制备金属镁需要在真空中而不在空气中进行,其原因是___________________
___________________________________________________。
(2)碱式碳酸镁分解如图所示,写出在1450℃反应制得镁的化学方程式:
_______________
________________________________________________________。
(3)工业上利用纳米MgH2和LiBH4组成的体系储放氢(如下图所示)。
写出放氢过程中发生反应的化学方程式:
____________________________________。
答案
(1)在空气中镁氧气、氮气、CO2氧化
(2)MgO+C===Mg+CO↑
(3)MgH2+2LiBH4===2LiH+MgB2+4H2↑
解析 本题主要考查镁的单质及其化合物的性质。
(2)碱式碳酸镁分解最终得到MgO,在1450℃反应制得镁的化学方程式:
MgO+C===Mg+CO↑。
(3)放氢过程中发生反应的化学方程式:
MgH2+2LiBH4===2LiH+MgB2+4H2↑。
1.[2017·江苏,18
(1)]碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂,有多种制备方法
①方法1:
45~50℃时,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方法2:
先制得CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。
Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。
M′的化学式为________。
答案 ①4CuCl+O2+8H2O
2Cu2(OH)2Cl2·3H2O ②Fe2+
解析 ①反应物为CuCl、O2和H2O,生成物为Cu2(OH)2Cl2·3H2O,根据电子守恒和原子守恒配平。
②由图示Cu+M―→Cu2++M′,说明Cu被M氧化;M′+O2+H+―→M+H2O,说明M′被氧化为M,说明M价态高,由题给信息“Fe3+对该反应起催化作用”,M为Fe3+,M′为Fe2+。
2.[2017·江苏,19
(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__________________________________________________________。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是________。
答案 4Ag+4NaClO+2H2O===4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
3.[2016·江苏,16
(1)①]以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
氯化过程控制电石渣过量、在75℃左右进行。
氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2分解为CaCl2和O2。
生成Ca(ClO)2的化学方程式为_________________________________________________________。
答案 2Cl2+2Ca(OH)2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
解析 Cl2与Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl2。
4.[2015·江苏,18(4)]软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O,反应的化学方程式为MnO2+SO2===MnSO4。
准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中,加入适量H3PO4和NH4NO3溶液,加热使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。
计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。
答案 n(Fe2+)=0.0500mol·L-1×
=1.00×10-3mol,
据反应Mn3++Fe2+===Fe3++Mn2+
n(Mn2+)=n(Fe2+)=1.00×10-3mol
m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169g
MnSO4·H2O样品的纯度为
×100%≈98.8%。
解析 根据氧化还原反应中得失电子守恒:
n(Mn3+)×1=n(Fe2+)×1=20.00×10-3×0.0500mol=1.00×10-3mol,根据Mn元素守恒,m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169g·mol-1=0.169g,纯度是
×100%≈98.8%。
5.[(2014·江苏,19
(1)]实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:
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-,其离子方程式为______________________;该操作将I2还原为I-的目的是____________________。
答案 SO
+I2+H2O===2I-+SO
+2H+ 使CCl4中的碘进入水层
解析 I2单质被SO
还原为I-,SO
被氧化为SO
,离子方程式为SO
+I2+H2O===2I-+SO
+2H+;使溶于CCl4的碘进入水层。
6.(2013·江苏,18)硫酸镍铵[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。
某同学为测定硫酸镍铵的组成,进行如下实验:
①准确称取2.3350g样品,配制成100.00mL溶液A;②准确量取25.00mL溶液A,用0.04000mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2+(离子方程式为Ni2++H2Y2-===NiY2-+2H+),消耗EDTA标准溶液31.25mL;③另取25.00mL溶液A,加足量的NaOH溶液并充分加热,生成NH356.00mL(标准状况)。
(1)若滴定管在使用前未用EDTA标准溶液润洗,测得的Ni2+含量将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(2)氨气常用________检验,现象是________________。
(3)通过计算确定硫酸镍铵的化学式(写出计算过程)。
答案
(1)偏高
(2)湿润的红色石蕊试纸 试纸颜色由红变蓝
(3)n(Ni2+)=0.04000mol·L-1×31.25mL×10-3L·mL-1=1.250×10-3mol
n(NH
)=
=2.500×10-3mol
n(SO
)=
=
=2.500×10-3mol
m(Ni2+)=59g·mol-1×1.250×10-3mol=0.07375g
m(NH
)=18g·mol-1×2.500×10-3mol=0.04500g
m(SO
)=96g·mol-1×2.500×10-3mol=0.2400g
n(H2O)=
=1.250×10-2mol
x∶y∶m∶n=n(NH
)∶n(Ni2+)∶n(SO
)∶n(H2O)=2∶1∶2∶10
硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O。
解析
(1)若滴定管使用前没有用EDTA标准溶液润洗,会造成EDTA溶液浓度减小,使EDTA溶液体积偏大,则Ni2+含量偏高。
(2)氨气是中学化学中唯一的碱性气体,常用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸由红色变蓝色。
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