备战高考化学一模试题分类汇编氧化还原反应综合含答案.docx
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备战高考化学一模试题分类汇编氧化还原反应综合含答案
一、高中化学氧化还原反应练习题(含详细答案解析)
1.过氧乙酸(CH3COOOH)是一种高效消毒剂,具有很强的氧化性和腐蚀性,它可由冰醋酸与过氧化氢在一定条件下制得;它可以迅速杀灭多种微生物,包括多种病毒(如:
SARS病毒、禽流感病毒)、细菌、真菌及芽孢。
下面是市售过氧乙酸商品标签:
有关资料:
H2O2是极弱的电解质,在酸性介质中才能稳定存在,是一种强氧化剂。
过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后,反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)。
CH3COOOH容易放出氧原子,它与空气中微生物机体作用,达到灭菌目的,是消毒液的主要成分。
(1)某研究性学习小组为了弄清配制过氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么?
进行以下科学探究,请你完成下列相关内容:
①提出假设:
甲溶液的主要成分为_________,乙溶液的主要成分为_________。
②实验验证:
取甲、乙两种溶液少许,分别加入几滴_________试液,若①中假设正确,则甲溶液的现象为_____________________,乙溶液的现象为__________。
(2)有关过氧乙酸的叙述正确的是_________(填编号)
A.过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)互为同分异构体
B.过氧乙酸与苯酚混合使用可增强消毒效果
C.过氧乙酸与乙酸属于同系物
D.氧元素的化合价为-2价
(3)实验室制备少量过氧乙酸,可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得,实验装置和步骤如下:
①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体,再缓缓加入适量30%的双氧水。
②不断搅拌并控制B中混合液的温度为20~30℃至反应结束。
③接入冷凝管和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品。
请回答下列问题:
①仪器C的名称是_______________;
②为更好地控制反应温度,应采用方法是_________________;
③生成过氧乙酸的化学方程式为________________________________________;
④碘量法分析:
取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL,从中取出5.00mL,滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉红色以除去残余H2O2,再加入10mL10%KI溶液和几滴淀粉溶液,摇匀,反应完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3标准液滴定至终点(反应方程式为2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),共消耗14.30mLNa2S2O3标准液。
该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是_____mol/L。
(结果保留小数点后两位)(提示:
CH3COOOH+2I−+2H+=I2+CH3COOH+H2O)
【答案】甲H2O2、H2O、H2SO4乙CH3COOH、H2O石蕊甲:
溶液先变红后褪色乙:
溶液由无色变为红色A冷凝管(或直形冷凝管)水浴加热CH3COOH+H2O2→CH3COOOH+H2O7.15
【解析】
【分析】
(1)若假设甲溶液的有效成分是H2O2,则乙溶液的有效成分是CH3COOOH,根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后,反应生成过氧乙酸(CH3COOOH),H2O2是极弱的电解质,在酸性介质中才能稳定存在,则H2SO4应该在甲溶液中,另外两种溶液中的水也是一种主要成分;两溶液都呈酸性,都能使紫色石蕊试液变红,但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色;
(2)结合选项对过氧乙酸(CH3COOOH)性质判断,
(3)①由仪器的结构,可知C为直形冷凝管;
②控制B中混合液的温度为20~30℃,应采取水浴加热;
③结合题中信息,写出生成过氧乙酸的化学反应方程式;
CH3COOOH+2I−+2H+=I2+CH3COOH+H2O,2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,由这两个方程式,确定关系式:
CH3COOOH~I2~2Na2S2O3,计算稀释后5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量,再计算原来的2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量,再根据物质的量浓度定义式计算。
【详解】
(1)若假设甲溶液的有效成分是H2O2,则乙溶液的有效成分是CH3COOOH,根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后,反应生成过氧乙酸(CH3COOOH),H2O2是极弱的电解质,在酸性介质中才能稳定存在,则H2SO4应该在甲溶液中,另外两种溶液中的水更是一种主要成分;两溶液都呈酸性,都能使紫色石蕊试液变红,但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色;
(2)过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)的分子式都是C2H4O3,但结构不同,故互为同分异构体;过氧乙酸具有强氧化性,而苯酚易被氧化,两者混合发生氧化还原反应,不能增强消毒效果;过氧乙酸的分子结构中存在过氧根而乙酸中没有,两者结构不相似,不属于同系物;过氧乙酸中的氧元素有+2价、+1价;
(3)①由仪器的结构,可知C为直形冷凝管;
②控制B中混合液的温度为20~30℃,应采取水浴加热,受热均匀,便于控制温度;
③乙酸与过氧化氢在浓硫酸、20~30℃条件下反应生成过氧乙酸(CH3COOOH),反应的化学方程式为:
CH3COOH+H2O2
CH3COOOH+H2O;
④CH3COOOH+2I−+2H+=I2+CH3COOH+H2O,2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI,由这两个方程式,确定关系式:
CH3COOOH~I2~2Na2S2O3,可知稀释后的5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量是:
×0.0143L×0.1000mol/L,原来2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量是:
×0.0143L×0.1000mol/L×
=0.0143mol,该该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是:
=7.15mol/L。
【点睛】
本题是探究性实验试题,现根据题中的信息去假设,然后分析、得出结论。
实验中的数据处理,借助关系式法,计算所需要的物质的物质的量。
2.某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解,进行了如下实验:
(一)制取氧化铜
①往盛有一定量CuCl2溶液的烧杯中逐滴加入NaOH溶液,直至不再产生沉淀,然后将烧杯中的物质转移到蒸发皿中,加热至沉淀全部变为黑色。
②将步骤①所得的黑色沉淀过滤、洗涤,晾干后研细备用。
(1)在实验过程中,若未加入NaOH溶液,直接将CuCl2溶液转移到蒸发皿中加热,最后也能得到黑色沉淀,试分析其原因__________。
(2)写出检验步骤②中沉淀是否洗涤干净的操作__________________。
(二)为证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较,用下图装置进行实验,每次实验时均收集25ml气体,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验数据见下表:
实验序号
KClO3质量
其他物质质量
待测数据
③
1.2g
无其他物质
a
④
1.2g
CuO0.5g
b
⑤
1.2g
MnO20.5g
c
(3)写出氯酸钾分解反应的化学方程式,并用双线桥表示电子转移的方向和数目________。
(4)上述实验中的“待测数据”是指___________________。
(5)图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50mL滴定管改造后组装面成,此处用滴定管是________(填“酸式”或“碱式”)滴定管。
(6)若实验证明氧化铜加快氯酸钾的分解效果比用二氧化锰差,请结合上表的实验效果数据,在坐标图中分别画出使用CuO、MnO2作催化剂时产生氧气的体积[V(O2)]随时间(t)变化的曲线(注明必要的标识)________。
【答案】CuCl2溶液中存在水解平衡CuCl2+2H2O
Cu(OH)2+2HCl,加热时HCl逸出使平衡不断右移,同时得到的Cu(OH)2受热分解生成CuO取2~3mL最后的洗涤液于试管中,滴入少量稀硝酸酸化,再滴入几滴硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则洗涤干净
收集25mL气体所需的时间碱式
【解析】
【分析】
【详解】
(1)CuCl2是强酸弱碱盐会发生水解,CuCl2溶液中存在水解平衡CuCl2+2H2O
Cu(OH)2+2HCl,水解吸热,加热时HCl逸出使平衡不断右移,同时得到的Cu(OH)2受热分解生成CuO。
(2)如果没有洗涤干净则有NaCl杂质,检验是否有Cl—即可确定是否洗净,具体操作是:
取2~3mL最后的洗涤液于试管中,滴入少量稀硝酸酸化,再滴入几滴硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则洗涤干净。
(3)用双线桥表示电子转移的方向和数目时,线桥要从反应物指向生成物的化合价发生改变的同种元素,在线桥上要注明反应的得失电子数目,用双线桥表示氯酸钾分解的电子转移的方向和数目为:
。
(4)要比较反应的快慢需要反应的时间,因此待测数据是:
收集25mL气体所需的时间。
(5)从图可以看出该滴定管没有活塞,所以是碱式滴定管。
(6)反应测的是收集25mL气体所需的时间,所以气体的体积要相等,氧化铜加快氯酸钾的分解效果比用二氧化锰差,所以用氧化铜做作催化剂所用的时间要多,产生氧气的体积[V(O2)]随时间(t)变化的曲线为:
。
3.碘是人体不可缺乏的元素,为了防止碘缺乏,一般是在食盐中添加一定量的KIO3。
但碘添加量也不能过多,过多会导致甲亢等。
国家标准GB14880-1994中规定每千克食盐中碘的含量(以碘原子计)应为20-60mg/kg。
实验研究小组为了检测某加碘盐中碘含量是否合格,查阅了有关的资料,发现其检测原理是:
(方程式未配平)。
试根据相关信息回答下列问题:
(1)检测原理中,氧化剂为_______,氧化产物为_______。
请在下面配平该方程式,同时用单线桥标明电子转移的方向和数目:
_______
____
____
____
—____
+____
+____
(2)取10g加碘盐加蒸馏水溶解,然后加入稀硫酸和KI溶液(H2SO4和KI都稍过量),充分反应后,将反应液转入分液漏斗中,再加入一定量的CCl4,振荡,静置,此时观察到的现象是________________________________________________。
然后分液,即得到I2的CCl4溶液。
(3)查阅资料,CCl4的沸点为78℃,I2的升华温度约为120~130℃。
实验小组拟采用下图所示实验装置将CCl4和I2的混合溶液分离。
该分离方法的名称是___________,冷凝管的进水口是_______(填“a”或“b”)。
(4)上述实验结束,用电子天平称量出圆底烧瓶中I2的质量为1.5mg,由此计算出该加碘盐中碘的含量为__________mg/kg,该加碘盐_______(填“合格”或“不合格”)。
(5)KIO3虽稳定性较好,但在高温下也可分解为KI等物质,所以在使用加碘盐时最佳的添加时间是菜肴快出锅时。
请书写出KIO3在锅中长时间高温爆炒时可能发生的分解反应的化学方程式____________________________________________________。
【答案】KIO3I2
溶液分为两层,下层呈紫红色蒸馏a25合格
【解析】
【详解】
(1)、该反应中化合价的变化为:
KIO3-→I2,I元素由+5价→0价,一个KIO3得5个电子;KI-→I2,I元素由-1价→0价,一个KI失一个电子,所以得失电子的最小公倍数为5,KIO3的计量数为1,KI的计量数为5,其它元素根据原子守恒配平,故答案为:
KIO3;I2;
;
(2)、碘易溶于有机溶剂,在四氯化碳在的溶解度远大于在水中,加入四氯化碳萃取水中的碘,四氯化碳与水不互溶,溶液分成两层,四氯化碳的密度比水,有机层在下层,碘溶于四氯化碳呈紫红色,上层几乎无色,
故答案为:
溶液分成两层,上层无色,下层呈紫红色;
(3)、利用沸点分离的方式叫蒸馏,冷凝水的方向是下进上出,故答案为:
蒸馏;a;
(4)、由方程式可知:
I2的的来源属于KIO3的占
,所以圆底烧瓶中I2的质量为1.5mg,则食盐中的碘原子质量为0.25mg,所以碘的含量为
,在国家标准内,故答案为:
25;合格;
(5)、由题意:
碘元素化合价降低,则必有宁一种元素化合价升高,故O元素化合价升高。
根据得失电子守恒可知:
碘酸钾受热分解的方程式为2KIO3
2KI+3O2↑,故答案为2KIO3
2KI+3O2↑;
【点睛】
实验最终得到的I2来自于KIO3和KI两部分,所以食盐中的碘含量时,应减去KI中的含量。
4.小明很喜欢化学实验课,今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前小明预测说:
Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。
你认为他预测的依据是:
。
(2)小明欲用实验证明他的预测。
实验室提供了下列试剂:
3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1mol·L-1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①若小明计划在0.1mol·L-1FeCl2溶液滴入新制氯水,探究Fe2+的还原性,你预计可能发生的反应和现象是:
________(写离子方程式)、溶液由浅绿色变色。
②实验中,小明发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。
你认为可选滴入小明所得的混合液中,并通过溶液出现色的现象,证明小明的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2+具有氧化性,小明认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中,结果铜片没变化,锌粒逐渐变小。
由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为:
。
(3)小明分析H2O2中氧元素显-1价(中间价),并提出疑问:
H2O2与FeCl2的反应时,Fe2+还作氧化剂吗?
①请你为小明梳理相关问题:
若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成(填微粒符号,下同),若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成。
②实际上Fe2+的还原性较强,实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。
除杂的方法是:
,相关反应的离子方程式:
。
【答案】
(1)因为Fe2+中铁元素化合价处于中间价态,可以升高也可以降低;
(2)①Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+,棕黄(黄);②KSCN溶液,溶液呈血红(红)色;③Zn、Fe、Cu(或Zn>Fe>Cu);(3)①Fe,Fe3+;②加入过量铁粉,过滤,2Fe3++Fe=3Fe2+。
【解析】
试题分析:
(1)最低价态只具有还原性,最高价态只具有氧化性,中间价态既具有氧化性又有还原性,铁的价态一般是0、+2、+3,+2价位于中间,因此Fe2+有还原性和氧化性;
(2)①氯水具有强氧化性,发生2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,Fe3+显黄色或棕黄色;②检验Fe3+用KSCN溶液,溶液变红说明Fe3+的存在;③根据利用金属性强的置换出金属性弱的,铜片无变化,说明Fe的金属性强于铜,锌粒逐渐变小,发生Zn+Fe2+=Zn2++Fe,说明Zn的金属性强于Fe,即金属性强弱:
Zn>Fe>Cu;(3)①氧化性:
得到电子、化合价降低,Fe2+转变成Fe,还原性:
失去电子、化合价升高,Fe2+转变成Fe3+;②利用Fe3+具有强氧化性,能和金属单质反应,不能引入新的杂质,因此加入单质铁,发生Fe+2Fe3+=3Fe2+。
考点:
考查铁及其化合物的性质等知识。
5.过氧硫酸氢钾复合盐(K2SO4•KHSO4•2KHSO5)易分解,可用作漂白剂、NOx和SO2等的脱除剂。
某研究小组制备过氧硫酸氢钾复合盐的流程如图所示。
已知:
浓硫酸与H2O2反应,部分转化为过硫酸(化学式为H2SO5,是一种一元强酸)
(1)H2SO5中硫元素的化合价为+6价,其中过氧键的数目为________;工业上用过氧硫酸氢钾复合盐溶液脱除NO时,反应的离子方程式为___________________________。
(2)若反应物的量一定,在上述流程的“转化”步骤中需用冰水浴冷却,且缓慢加入浓硫酸,其目的是___________________________。
(3)“结晶”操作中,加入K2CO3即可获得过氧硫酸氢钾复合盐晶体,该过程的化学方程式为______________________________。
过氧硫酸氢钾复合盐产率(以产品含氧量表示)随溶液pH和温度的变化关系如图所示,则该过程适宜的条件是_________________。
(4)产品中KHSO5含量的测定:
取1.000g产品于锥形瓶中,用适量蒸馏水溶解,加入5mL5%的硫酸和5mL25%的KI溶液,再加入1mL淀粉溶液作指示剂,用0.2000mol·L-1硫代硫酸钠标准液滴定至终点,消耗标准液的体积为25.00mL。
已知:
2KHSO5+4KI+H2SO4=2I2+3K2SO4+2H2OI2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
①用_____滴定管盛装标准浓度的硫代硫酸钠溶液(填“甲”或“乙”)。
②产品中KHSO5的质量分数为___________。
【答案】13HSO5-+2NO+H2O=3SO42-+2NO3-+5H+防止浓硫酸与H2O2溶液混合时放出大量热使H2O2分解5K2CO3+4H2SO5+4H2SO4=2(K2SO4•KHSO4•2KHSO5)↓+5CO2↑+5H2O控制pH在2.0~2.5之间,温度在0℃左右乙38.00%
【解析】
【详解】
(1)H2SO5中硫元素的化合价为+6价,依据化合价的代数和为0计算,有2个氧原子显-1价,所以过氧键的数目为1。
答案为1;
工业上用过氧硫酸氢钾复合盐溶液脱除NO时,反应的离子方程式为3HSO5-+2NO+H2O=3SO42-+2NO3-+5H+。
答案为3HSO5-+2NO+H2O=3SO42-+2NO3-+5H+
(2)在“转化”步骤中,30%的H2O2溶液加入98%的浓硫酸中,相当于浓硫酸稀释,会放出大量的热,而H2O2受热易分解,所以需用冰水浴冷却,且缓慢加入浓硫酸。
答案为:
防止浓硫酸与H2O2溶液混合时放出大量热使H2O2分解;
(3)“结晶”操作中,加入K2CO3即可获得过氧硫酸氢钾复合盐晶体,该过程的化学方程式为5K2CO3+4H2SO5+4H2SO4=2(K2SO4•KHSO4•2KHSO5)↓+5CO2↑+5H2O。
答案为:
5K2CO3+4H2SO5+4H2SO4=2(K2SO4•KHSO4•2KHSO5)↓+5CO2↑+5H2O
从溶液pH看,过氧硫酸氢钾复合盐产率在2.0~2.5之间时最大;从温度看,过氧硫酸氢钾复合盐产率在0℃左右最大,所以该过程适宜的条件是控制pH在2.0~2.5之间,温度在0℃左右。
答案为:
控制pH在2.0~2.5之间,温度在0℃左右;
(4)①硫代硫酸钠溶液呈碱性,应放在碱式滴定管内。
答案为乙;
②由反应2KHSO5+4KI+H2SO4=2I2+3K2SO4+2H2O和I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI可得出如下关系式:
KHSO5——2Na2S2O3
n(Na2S2O3)=0.2mol/L×0.025L=0.005mol,n(KHSO5)=0.0025mol
产品中KHSO5的质量分数为:
答案为:
38.00%。
6.利用钒钛磁铁矿冶炼后产生的钒渣(主要含FeO·V2O3、Al2O3、SiO2及少量可溶性磷酸盐)生产V2O5的工艺流程如下,回答下列问题:
已知:
①V2O5、Al2O3、SiO2可与Na2CO3、NaCl组成的混合钠盐在高温下反应,并转化为NaVO3、NaAlO2、Na2SiO3等可溶性钠盐。
②AlO
+4H+=Al3++2H2O。
(1)焙烧Ⅰ包括氧化和钠化成盐两个过程,氧化的目的是获得V2O5,写出氧化过程中FeO·V2O3发生反应的化学方程式________;废渣Ⅰ的主要成分是________;精制Ⅰ中加盐酸调pH的主要作用是________,加入NH3·H2O后发生反应的离子方程式为________。
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液除去磷酸盐,pH过小时影响除磷效果的原因是________;pH过大时,沉淀量增大的原因是________。
(3)沉钒所得NH4VO3沉淀需进行洗涤,洗涤时除去的阴离子主要是________。
NH4VO3在500℃时焙烧脱氨制得产品V2O5,反应方程式为2NH4VO3
V2O5+H2O↑+2NH3↑。
但脱氨过程中,部分V2O5会转化成V2O4,反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:
2,该反应的化学方程式为________。
【答案】4FeO·V2O3+5O2
2Fe2O3+4V2O5Fe2O3[或Fe(OH)3]除Si并转化AlO2-写“除Si”即得分)Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH
H++NH3·H2O=H2O+NH
(写出第一个离子方程式即得分)形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙和/或磷酸二氢钙)产生了Ca(OH)2沉淀Cl-3V2O5+2NH3
3V2O4+N2+3H2O
【解析】
【分析】
氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5;经过氧化和钠化后,V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐,Fe2O3[或Fe(OH)3]成为滤渣;精制Ⅰ中加盐酸调pH为了和SiO32-反应生成硅酸沉淀,将AlO2-转化为Al3+;加入NH3·H2O后与Al3+发生反应生成Al(OH)3沉淀;精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀,除去磷酸盐,沉钒时加入试剂NH4Cl,所得NH4VO3沉淀,焙烧得到产品,据此分析。
【详解】
(1)氧化过程FeO·V2O3生成对应的金属氧化物Fe2O3和V2O5,化学方程式为:
4FeO·V2O3+5O2
2Fe2O3+4V2O5;经过氧化和钠化后,V2O5、Al2O3、SiO2均转化为可溶性盐,Fe2O3[或Fe(OH)3]成为滤渣;精制Ⅰ中加盐酸调pH为了和SiO32-反应生成硅酸沉淀,将AlO2-转化为Al3+;加入NH3·H2O后与Al3+发生反应生成Al(OH)3沉淀,还可以中和酸,反应方程式为:
、
,故答案为:
4FeO·V2O3+5O2
2Fe2O3+4V2O5;Fe2O3[或Fe(OH)3];除Si并转化AlO2-(写“除Si”即得分);
,
(写出第一个离子方程式即得分);
(2)精制Ⅱ中加入CaCl2溶液生成磷酸钙沉淀,除去磷酸盐,pH过小时形成溶解度较大的酸式盐;pH过大时易形成Ca(OH)2沉淀,故答案为:
形成溶解度较大的酸式盐(或形成溶解度较大的磷酸氢钙和/或磷酸二氢钙);产生了Ca(OH)2沉淀;
(3)沉钒时加入试剂NH4Cl,因此所得NH4VO3沉淀含有阴离子主要为Cl-;脱氨过程中,部分V2O5会转化成V2O4,且反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为3:
2,则V2O5为氧化剂,NH3为还原剂,还原产物为V2O4,氧化产物为N2,则氧化还原方程式为:
3V2O5+2NH3
3V2O4+N2+3H2O,故答案为:
Cl-;3V2O5+2NH3
3V2O4+N2+3H2O。
7.氯化亚铜在有机合成工业中常作催化剂。
以下是从含Cu2+、Fe3+的电镀废水中制备氯化亚铜的工艺流程图。
如图是滤液中Cu2+、Fe3+的含量与pH的关系及CuCl产率与pH的
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