1、第第 2 2 课时课时氧化还原反应方程式的配平与拓展氧化还原反应方程式的配平与拓展 近几年高考化学试题的主观题中,新情境下陌生氧化还原反应方程式的书写与配平是最常 见的考查方式。除了已知反应物和生成物,利用氧化还原反应方程式的配平方法书写方程式外, 有时还会出现缺项方程式的配平。该类氧化还原反应方程式一般结合实际情境或化工流程中物 质的转化判定所缺物质,同时结合离子反应进行考查,题目综合性强,难度较大。备考过程中要 结合实例,确定解题流程,分类突破。 一、氧化还原方程式的配平 类型一直接型氧化还原反应方程式的配平 如配平下列反应的离子方程式: MnO(OH)2+I -+H+ Mn 2+I 2+
2、H2O 流程应用 类型二缺项型氧化还原反应方程式的配平 缺项方程式是指某些反应物或生成物的化学式没有写出来,一般为水、酸(H +)或碱(OH-),其 配平流程如下: 如完成以下氧化还原反应的离子方程式: ()MnO4 -+( )C2O4 2-+ ()Mn 2+( )CO2+ 流程应用 及时提醒补项原则 条件补项原则 酸性条件下缺 H 或多 O 补 H +,少 O 补 H 2O 碱性条件下缺 H 或多 O 补 H2O,少 O 补 OH - 类型三信息型氧化还原反应方程式的书写 信息型氧化还原反应方程式是指用文字描述的方式,叙述一个化学反应的过程,需要从文字 信息中找出反应物、生成物,进而分析反应
3、中得失电子情况,其流程如下: 如+6 价 Cr 的化合物毒性较大,常用 NaHSO3将废液中的 Cr2O7 2-还原成 Cr3+,该反应的离子方 程式为。 流程应用 二、竞争型离子反应和氧化还原反应 如果溶液中存在多种离子,则相互之间发生的反应可能有多种,此时溶液中可能发生“平行 反应”,也可能发生“竞争反应”。“平行反应”是指离子之间同时反应互不影响,而“竞争反 应”是指各个反应要按照一定的顺序完成。“竞争反应”的常见类型如下: 1.一种氧化剂(还原剂)与多种还原剂(氧化剂)反应,如把 Cl2通入含有 I -、Br-、Fe2+的溶液 中,按照还原能力由强到弱的顺序,I -优先反应,其次是 F
4、e2+,最后是 Br-。 2.一种酸(碱)与多种碱性(酸性)物质反应,如把盐酸逐滴加入含有 NaOH、Na2CO3、NaHCO3的 混合溶液中,按照碱性由强到弱的顺序,NaOH 优先反应,其次是 Na2CO3,最后是 NaHCO3。 3.若某一溶液中同时存在几种能与所加试剂形成类型相似的沉淀的离子,则溶解度(严格来 说应为溶度积)小的物质先沉淀。如向 AlCl3、FeCl3的混合溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液,应优 先生成 Fe(OH)3沉淀,而不是 Al(OH)3沉淀。 4.互相促进水解的反应与复分解反应 如果既符合发生互相促进水解反应的条件,又符合直接发生复分解反应的条件,究竟发生哪 个反应,
5、要具体情况具体分析。 1.易错易混辨析(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)向水中加入一小块钠:Na+2H2ONaOH+H2() (2)向 FeCl2溶液中通入 Cl2:FeCl2+Cl2FeCl3() (3)MnO2和浓盐酸混合加热:MnO2+4H +4Cl- Mn 2+2Cl 2+2H2O () (4)向稀硝酸中加入铜片:Cu+2H +NO 3 - Cu 2+NO+H 2O( ) 答案(1)(2)(3)(4) 2.(1)KI+KIO3+H2SO4I2+K2SO4+H2O (2)MnO4 -+ H + Cl - Mn 2+ Cl2+H2O (3)P4+KOH+H2OK3PO4+PH3 (4
6、)ClO -+ Fe(OH)3+Cl -+ FeO4 2-+ H2O (5)Fe(OH)2+ClO -+ Fe(OH)3+Cl - (6)P+FeO+CaOCa3(PO4)2+Fe 答案(1)513333 (2)21610258 (3)29335 (4)324OH - 325 (5)211H2O21 (6)25315 3.某高温还原法制备新型氮化铝(AlN)陶瓷的反应体系中的物质有 Al2O3、C、N2、AlN、CO。请 将 AlN 之外的反应物与生成物分别填入以下空格内,并配平。 +AlN+ 答案Al2O3+3C+N22AlN+3CO 4.(1)向盛有 H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的 F
7、eCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方 程式为。 (2)已知 Fe3S4能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标准状况下的密度为 1.518 gL -1),写出该反应的离子方程式: 。 (3)一定条件下,向 FeSO4溶液中滴加碱性 NaBH4溶液,溶液中 BH4 -(B 元素的化合价为+3 价)与 Fe2+ 反应生成纳米铁粉、H2和 B(OH)4 -,其离子方程式为 。 答案(1)2Fe 2+H 2O2+2H + 2Fe 3+2H 2O (2)Fe3S4+6H + 3H2S+3Fe 2+S (3)2Fe 2+BH 4 -+4OH- 2Fe+2H2+B(OH)4 - 考点一考
8、点一氧化还原反应方程式的配平与书写氧化还原反应方程式的配平与书写 题组一氧化还原反应方程式的配平 1.配平下列方程式。 (1)MnO4 -+ Fe 2+ Mn 2+ Fe 3+ (2)ClO3 -+ Fe 2+ Cl -+ Fe 3+ (3)NaBO2+SiO2+Na+H2NaBH4+Na2SiO3 (4)LiCoO2+H2SO4+H2O2Li2SO4+CoSO4+O2+ 答案(1)158H + 154H2O (2)166H + 163H2O (3)124212 (4)2311214H2O 2.(2020 浙江舟山模拟)已知氧化性:Br2Fe 3+。FeBr 2溶液中通入一定量的 Cl2,发生
9、反应的离子 方程式为aFe 2+bBr-+cCl 2 dFe 3+eBr 2+fCl -,下列选项中的数字与离子方程式中的 a、b、c、 d、e、f一一对应,其中不符合反应实际的是() A.243226B.021012 C.201202D.222214 答案B根据题意,Cl2先氧化 Fe 2+,不可能先氧化 Br-,B 选项错误。 方法技巧 氧化还原反应方程式的配平技巧 (1)全变从左边配:氧化剂、还原剂中某元素化合价全变的,一般从左边反应物着手配平。 (2)自变从右边配:自身氧化还原反应(包括分解反应、歧化反应)一般从右边着手配平。 (3)缺项配平法:先将得、失电子数配平,再观察两边电荷。若
10、反应物一侧缺正电荷,一般加 H +,生成物一边加水;若反应物一侧缺负电荷,一般加 OH-,生成物一边加水,然后将两边电荷数配 平。 (4)当化学方程式中有多个缺项时,应根据化合价的变化找准氧化剂、还原剂、氧化产物、 还原产物。 题组二氧化还原反应方程式的书写 3.(2020 陕西西安交大附中模拟)KMnO4与热的稀硫酸酸化的 Na2C2O4反应,生成 Mn 2+、CO 2和水,写 出并配平该反应的离子方程式:。 答案2MnO4 -+5C 2O4 2-+16H+ 2Mn 2+10CO 2+8H2O 4.高铁酸钾(K2FeO4)是一种易溶于水、高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠,然 后
11、在一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入 KOH 至饱和,从而使高铁酸钾析出。 (1)高铁酸钾中铁元素的化合价为,推测其具有的化学性质是。 (2)高铁酸钾与水反应生成 O2、Fe(OH)3(胶体)和 KOH。 该反应的离子方程式为。 高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是。 (3)在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为 2FeSO4+aNa2O22Na2FeO4+bX+2Na2SO4+cO2, 该反应中物质 X 的化学式为,b与c的关系是。 一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入 KOH 至饱和可析出高铁酸钾,原因是。 (4)在碱性条件下,由氯化铁、氯气可制备高铁酸钾,写出该反应的离子方程式: 。 答案(1)+6
12、 价强氧化性 (2)4FeO4 2-+10H 2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH -+3O 2 杀菌消毒、净水 (3)Na2Ob=2c相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度 (4)2Fe 3+3Cl 2+16OH - 2FeO4 2-+6Cl-+8H 2O 解析(1)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为零,可得 K2FeO4中铁元素的化合价为+6 价;高铁酸钾中铁元素处于高价态,因此高铁酸钾具有强氧化性。 (2)高铁酸钾与水反应生成 O2、Fe(OH)3(胶体)和 KOH,反应的离子方程式为 4FeO4 2-+10H 2O 4Fe(OH)3(胶体)+8OH -+3O 2。高铁酸
13、钾具有强氧化性,作为水处理剂能起到杀菌消毒的作用, 同时其还原产物为 Fe(OH)3胶体,又能起到净水的作用。 (3)根据元素守恒和得失电子守恒可知,X 应是 Na2O,根据钠元素守恒有 2a=8+2b,根据氧元素 守恒有 2a=8+b+2c,两式联立,可得b=2c。一定温度下,向高铁酸钠溶液中加入 KOH 至饱和可 析出高铁酸钾,原因是相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。 (4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁可制备高铁酸钾,根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒, 反应的离子方程式为 2Fe 3+3Cl 2+16OH - 2FeO4 2-+6Cl-+8H 2O。 考点二考点二氧化还原
14、反应的相关计算氧化还原反应的相关计算 题组一守恒法计算 1.Na2Sx在碱性溶液中可被 NaClO 氧化为 Na2SO4,而 NaClO 被还原为 NaCl,若反应中 Na2Sx与 NaClO 的物质的量之比为 116,则x的值为() A.2B.3C.4D.5 答案DNa2S? -2/? xNa2S +6 O4,NaCl +1 ONaCl -1 , 根据得失电子守恒可得:6-(-2 ?)x=162,解得 x=5。 2.在一定条件下,RO3 ?-和 F 2可发生如下反应:RO3 ?-+F 2+2OH - RO4 -+2F-+H 2O,从而可知在 RO3 ?-中, 元素 R 的化合价是() A.+
15、4 价B.+5 价C.+6 价D.+7 价 答案B方法 1:根据电荷守恒有n+12=1+12,n=1。设元素 R 在 RO3 ?-中的化合价为 x,则x- 23=-1,x=+5。 方法 2:设元素 R 在 RO3 ?-中的化合价为 x。根据氧化还原反应中,得失电子守恒有(7-x)1=0- (-1)2,所以x=+5。 名师总结 应用得失电子守恒解题的一般步骤 (1)“一找各物质”:找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 (2)“二定得失数”:确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中原子的个数)。 (3)“三列关系式”:根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出等式。 n(氧化剂)变价原子
16、个数化合价变化值=n(还原剂)变价原子个数化合价变化值。 题组二多步氧化还原反应的计算 3.往含 Fe 3+、H+、NO 3 -的混合液中加入少量 SO 3 2-,充分反应后,下列表示该反应的离子方程式正确 的是() A.2Fe 3+SO 3 2-+H 2O 2Fe 2+SO 4 2-+2H+ B.2H +SO 3 2- H2O+SO2 C.2H +2NO 3 -+3SO 3 2- 3SO4 2-+2NO+H 2O D.2Fe 3+3SO 3 2-+3H 2O 2Fe(OH)3+3SO2 答案C氧化还原反应优先于非氧化还原反应,因此 B、D 不正确。如果 SO3 2-先与 Fe3+反应,则 生
17、成的 Fe 2+又会与 H+、NO 3 -反应,所以 SO 3 2-应先与 H+、NO 3 -反应,故选 C。 4.将足量 Cl2缓缓通入含 0.02 mol H2SO3和 0.02 mol HBr 的混合溶液中。在此过程中溶液的 pH 与 Cl2通入量的关系示意图是(溶液体积变化忽略不计,且不考虑 Cl2与水反应)() 答案A因 H2SO3的还原性强于 HBr 的还原性,故 Cl2先氧化 H2SO3:H2SO3+Cl2+H2OH2SO4+2HCl, 生成的 H2SO4和 HCl 是强酸,故溶液的 pH 减小;当 H2SO3完全反应后,发生反应 Cl2+2HBr Br2+2HCl,溶液的 pH
18、 不再改变。 名师总结 抓住“始态”与“终态”突破多步氧化还原反应的计算 在多步连续进行的氧化还原反应中,只要中间各步反应过程中电子没有损耗,则可以利用反 应过程中转移电子的数目相等,找出“始态物质”与“终态物质”化合价发生变化的元素,再根 据化合价升高总数和化合价降低总数相等,建立两者之间物质的量的关系而进行快速求解。 例如:amol 的铜与足量的浓 HNO3反应,将产生的 NO2气体与bmol 的 O2混合通入水中,气体 完全被吸收。 则“始态物质 Cu”Cu 2+, “中间物质 HNO3”NO2, 故“始态物质 Cu”与“终态物质 O2”之间物质的量的关系为 2CuO2,即a=2b。 1
19、.(2020 课标,26 节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5 价的化合物存在,还包 括钾、镁的铝硅酸盐,以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示: 金属离子Fe 3+ Fe 2+ Al 3+ Mn 2+ 开始沉淀 pH1.97.03.08.1 完全沉淀 pH3.29.04.710.1 回答下列问题: (2)“酸浸氧化”中,VO +和 VO2+被氧化成 VO 2 +,同时还有 离子被氧化。写出 VO +转化为 VO2 +反应的离子方程式 。 答案(2)Fe 2+ VO +M
20、nO 2+2H + VO2 +Mn2+H 2O 解析(2)Fe3O4与硫酸反应生成 Fe 2+和 Fe3+,Fe2+能够被氧化为 Fe3+;VO+中钒元素化合价为+3,VO 2 + 中钒元素化合价为+5,VO +被 MnO 2氧化为 VO2 +,MnO 2被还原为 Mn 2+,结合得失电子守恒、原子守恒 和电荷守恒配平:VO +MnO 2+2H + VO2 +Mn2+H 2O。 2.(2020 课标,27 节选)(5)硫酸镍在强碱溶液中用 NaClO 氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极 材料的 NiOOH。写出该反应的离子方程式:。 答案(5)2Ni 2+ClO-+4OH- 2NiOOH+Cl
21、-+H 2O 解析(5)Ni 2+被氧化为 NiOOH,ClO-被还原为 Cl-,故在强碱溶液中该反应的离子方程式为 2Ni 2+ClO-+4OH- 2NiOOH+Cl -+H 2O。 3.(2019 课标,27 节选)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废 为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (3)步骤中选用足量的 H2O2,理由是。分批加入 H2O2,同时为 了,溶液要保持 pH 小于 0.5。 答案(3)将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+;不引入杂质 防止 Fe 3+水解 解析(3)步骤利用 H2O2的强氧化性
22、将 Fe 2+全部氧化为 Fe3+。为防止 Fe3+水解,需控制溶液的 pH 小于 0.5。 A A 组组基础达标基础达标 1.某铁的氧化物(FexO)1.52 g 溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下 112 mL Cl2,恰好 将 Fe 元素完全氧化为 Fe 3+。x 的值为() A.0.80B.0.85C.0.90D.0.93 答案A根据得失电子守恒可知,FexO 被氧化为 Fe 3+转移的电子数和 Cl 2转移的电子数相等。 标准状况下 112 mL Cl2转移电子 0.01 mol。则有 1.52 56?+16(3- 2 ?)x=0.01,x=0.80,故选 A。 2.根据下表
23、中的信息判断,下列说法错误的是() 序号反应物产物 Cl2、H2O2Cl - Cl2、FeBr2FeCl3、FeBr3 KClO3、HClCl2、KCl、H2O A.第组反应的氧化产物为 O2 B.第组反应中 Cl2与 FeBr2的物质的量之比小于或等于 12 C.第组反应中生成 3 mol Cl2,转移 6 mol 电子 D.氧化性:ClO3 -Cl 2Fe 3+ 答案CH2O2中 O 元素的化合价升高,失去电子,被氧化,则第组反应的氧化产物为 O2,A 项正 确;中溴元素的化合价没有变化,Cl2只将 Fe 2+氧化为 Fe3+,发生的反应为 3Cl 2+6FeBr2 2FeCl3+4FeB
24、r3,则 Cl2与 FeBr2的物质的量之比为 12,或小于 12,B 项正确;在反应 KClO3+6HClKCl+3Cl2+3H2O 中,每生成 3 mol 氯气转移 5 mol 电子,物质的氧化 性:ClO3 -Cl 2,由中 Cl2氧化 FeBr2生成 FeBr3知氧化性:Cl2Fe 3+,因此物质的氧化 性:ClO3 -Cl 2Fe 3+,C 项错误,D 项正确。 3.通过卤素间的反应实验,可以比较出卤素单质氧化性的强弱。实验如下: 下列说法不正确的是() A.CCl4起萃取、富集 I2的作用 B.中发生反应的离子方程式为 Br2+2I - I2+2Br - C.依据 a、b 中现象,
25、可以证明 Cl2的氧化性比 Br2的强 D.b 中下层变无色,说明 I2转化为 I - 答案DI2易溶于 CCl4,在水中溶解度较小,故 CCl4起萃取、富集 I2的作用,A 正确;在 KI 溶液 中加溴水,溴单质与 I -发生置换反应,故中发生反应的离子方程式为 Br 2+2I - I2+2Br -,B 正 确;依据现象可知,氯气能继续氧化碘单质,而溴单质不能,故依据 a、b 中现象,可以证明 Cl2的 氧化性比 Br2强,C 正确;继续滴加氯水,可以将 I2氧化为 IO3 -(无色),D 错误。 4.LiAlH4是重要的储氢材料,可与水发生反应:LiAlH4+2H2OLiAlO2+4H2。
26、下列说法中正确 的是() A.氢气既是氧化产物又是还原产物 B.LiAlH4既是氧化剂又是还原剂 C.若生成标准状况下 4.48 L H2,则转移 0.4 mol 电子 D.还原剂与氧化剂的物质的量之比为 21 答案A由反应的化学方程式可知,LiAlH4中 H 由-1 价升高到 0 价,被氧化,H2O 中 H 由+1 价降 低到 0 价,被还原,氢气既是氧化产物又是还原产物,A 项正确;LiAlH4中 H 由-1 价升高到 0 价, 被氧化,是还原剂,B 项错误;由反应的化学方程式可知,每 1 mol LiAlH4反应,转移 4 mol 电子, 生成 4 mol H2,若生成标准状况下 4.4
27、8 L(即 0.2 mol)H2,则转移 0.2 mol 电子,C 项错误;LiAlH4 为还原剂,水为氧化剂,还原剂与氧化剂的物质的量之比为 12,D 项错误。 5.已知溶液中可发生反应:2FeBr2+Br22FeBr3,现向 100 mL 的 FeBr2溶液中通入 3.36 L(标 准状况)Cl2,充分反应后测得溶液中 Cl -和 Br-的物质的量浓度相等,则原 FeBr 2溶液的物质的量 浓度为() A.2 molL -1 B.1 molL -1 C.0.4 molL -1 D.0.2 molL -1 答案AFe 2+的还原性强于 Br-,若 Cl 2只氧化 Fe 2+,Cl-和 Br-
28、的物质的量浓度不会相等,故部分 Br -被氧化。设 FeBr 2的物质的量为x,3.36 L Cl2的物质的量是 0.15 mol,转移电子的物质的量 为 0.3 mol。则根据得失电子守恒得:x+(2x-0.3 mol)=0.3 mol,解得x=0.2 mol,故 FeBr2溶液 的物质的量浓度为 2 molL -1。 6.(2020 山东济南模拟)工业上用发烟 HClO4把潮湿的 CrCl3氧化为棕色的烟CrO2(ClO4)2来除去 Cr(),HClO4中部分氯元素转化为最低价态。下列说法不正确的是() A.HClO4属于强酸,反应还生成了另一种强酸 B.该反应中,参加反应的氧化剂与氧化产
29、物的物质的量之比为 38 C.CrO2(ClO4)2中 Cr 元素显+6 价 D.该反应的离子方程式为 19ClO4 -+8Cr3+8OH- 8CrO2(ClO4)2+3Cl -+4H 2O 答案D根据题意,写出题给反应的化学方程式:19HClO4+8CrCl3+4H2O8CrO2(ClO4)2+27HCl, 据此解答。HClO4属于强酸,反应生成的 HCl 也是强酸,A 项正确;该反应的氧化剂为 HClO4,氧化 产物为 CrO2(ClO4)2,根据方程式,当有 19 mol HClO4参加反应时,其中有 3 mol 做氧化剂,生成的 氧化产物CrO2(ClO4)2为 8 mol,因此参加反
30、应的氧化剂与氧化产物的物质的量之比为 38,B 项正确;CrO2(ClO4)2中 O 元素显-2 价,ClO4 -显-1 价,所以 Cr 元素显+6 价,C 项正确;该反应在酸 性条件下发生,离子方程式为 19ClO4 -+8Cr3+4H 2O 8CrO2(ClO4)2+8H +3Cl-,D 项错误。 7.将 22.4 g 铁粉逐渐加入含 0.8 mol HNO3的硝酸溶液中,反应生成的气体的物质的量(假设 HNO3的还原产物只有 NO)随消耗铁粉的物质的量的变化关系正确的是 () 答案C首先发生的反应为 Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O,再发生反应 Fe+2Fe(NO3
31、)33Fe(NO3)2,通过计算,可得出 C 项正确。 8.酸性 KMnO4溶液与 NaNO2反应的离子方程式为 MnO4 -+NO 2 -+ Mn 2+NO 3 -+H 2O。下列叙述中正 确的是() A.该反应中 NO2 -被还原 B.反应过程中溶液的 pH 减小 C.生成 1 mol NaNO3需消耗 0.4 mol KMnO4 D.中的粒子是 OH - 答案CNO2 -中 N 元素的化合价升高,NO 2 -被氧化,A 项错误。根据得失电子守恒和原子守恒可 知反应的离子方程式为 2MnO4 -+5NO 2 -+6H+ 2Mn 2+5NO 3 -+3H 2O,据此可知 B、D 项错误,C
32、项正确。 9.高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高铁酸钾的离 子反应方程式为 Fe(OH)3+ClO -+OH- FeO4 2-+Cl-+H 2O(未配平)。下列有关说法不正确的是 () A.由上述反应可知,Fe(OH)3的氧化性强于 FeO4 2- B.高铁酸钾中铁显+6 价 C.上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 32 D.用 K2FeO4处理水时,不仅能消毒、杀菌,而且生成的 Fe 3+水解形成 Fe(OH) 3胶体能吸附水中的悬 浮杂质 答案A反应中 Fe(OH)3做还原剂,ClO -做氧化剂,配平后的离子方程式为 2Fe +3 (OH
33、)3+3Cl +1 O -+4OH- 2Fe +6 O4 2-+3Cl -1- +5H2O,B、C 正确;FeO4 2-做氧化剂时其还原产物为 Fe3+,Fe3+水解产生的 Fe(OH) 3 胶体具有吸附性,可做净水剂,D 正确。 10.常温下,二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,具有强氧化性。常温下,它可用氯酸钠固体与浓 盐酸反应制备,该反应体系中的物质有 NaCl、H2O、ClO2、NaClO3、Cl2、HCl。 (1)写出并配平该反应的化学方程式:。 (2)该反应的还原产物是。 (3)在标准状况下,如果反应中生成 11.2 L 氯气,则被氧化的 HCl 的物质的量为,转移 电子数目为(
34、设NA为阿伏加德罗常数的值)。 (4)二氧化氯可迅速氧化硫化物(其中还原产物中氯元素为-1 价)以除去水中硫化物产生的臭味。 取适量 ClO2通入含有 H2S(二元弱酸)的水中,再向其中加入少量氯化钡溶液,发现有白色沉淀生 成。写出 ClO2与 H2S 水溶液反应的离子方程式:。 答案(1)2NaClO3+4HCl(浓)2ClO2+Cl2+2H2O+2NaCl(2)ClO2(3)1 mol 6.0210 23或 NA(4)5H2S+8ClO2+4H2O5SO4 2-+8Cl-+18H+ 解析(1)氯酸钠具有强氧化性,浓盐酸具有还原性,氯酸钠固体与浓盐酸发生氧化还原反应生 成二氧化氯、氯气、氯化
35、钠和水,反应的化学方程式为 2NaClO3+4HCl(浓)2ClO2+Cl2 +2H2O+2NaCl。(2)反应中,NaClO3是氧化剂,被浓盐酸还原为 ClO2,则还原产物为 ClO2。(3)由方 程式可得关系如下:2HClCl22e -,标准状况下,11.2 L 氯气的物质的量为 0.5 mol,则被氧化 的氯化氢和转移电子的物质的量均为 0.5 mol2=1 mol,转移的电子数目为 6.0210 23或 NA。 (4)由题意可知,ClO2与 H2S 水溶液发生氧化还原反应生成盐酸和硫酸,根据得失电子守恒、原子 守恒和电荷守恒配平,反应的离子方程式为 5H2S+8ClO2+4H2O5SO
36、4 2-+8Cl-+18H+。 11.四氧化三铁(Fe3O4)磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛。水热法制备 Fe3O4纳米颗粒的 反应是 3Fe 2+2S 2O3 2-+O 2+xOH - Fe3O4+S4O6 2-+2H 2O。请回答下列问题。 (1)水热法制备 Fe3O4纳米颗粒的反应中,还原剂是。 (2)反应的离子方程式中x=。 (3)每生成 1 mol Fe3O4,反应转移的电子为mol,被 Fe 2+还原的 O 2的物质的量为 mol。 答案(1)Fe 2+、S 2O3 2- (2)4(3)40.5 解析(2)根据电荷守恒得:(+2)3+(-2)2+(-1)x=-2,解得x=4。
37、(3)根据还原剂失电子总 数等于氧化剂得电子总数,当生成 1 mol Fe3O4时,转移的电子数即 1 mol O2得电子总数,为 4 mol。设被 Fe 2+还原的 O 2的物质的量为x,根据得失电子守恒得:4x=1 mol3( 8 3-2),解得 x=0.5 mol。 B B 组组综合提升综合提升 12.向 200 mL FeBr2溶液中逐渐通入 Cl2,其中n(Fe 3+)、n(Br 2)随通入n(Cl2)的变化如图所示,下 列说法不正确的是() A.氧化性:Br2Fe 3+ B.由图可知,该 FeBr2溶液的浓度为 1 molL -l C.n(Cl2)=0.12 mol 时,溶液中的离
38、子浓度有c(Fe 3+)c(Br-)=18 D.n(FeBr2)n(Cl2)=11 时,反应的离子方程式为 2Fe 2+2Br-+2Cl 2 2Fe 3+Br 2+4Cl - 答案C由题图可知,向 200 mL FeBr2溶液中通入 0.1 mol 氯气时,Fe 2+恰好被完全氧化为 Fe3+, 反应的离子方程式为 2Fe 2+Cl 2 2Fe 3+2Cl-,由方程式可得 n(Fe 2+)=0.2 mol,则 n(Br -)=0.4 mol;通入氯气 0.3 mol 时,溶液中 0.4 mol Br -恰好被完全氧化为 Br 2,反应的离子方程式为 2Br - +Cl2Br2+2Cl -,则氯
39、气与溴化亚铁溶液完全反应的离子方程式为 2Fe2+4Br-+3Cl 2 2Fe 3+2Br 2+6Cl -。A 项,由题图可知,向 200 mL FeBr 2溶液中通入氯气,亚铁离子先反应,说明还 原性:Fe 2+Br-,还原剂的还原性越强,对应氧化产物的氧化性越弱,则氧化性:Br 2Fe 3+,故正确。B 项,由通入 0.1 mol 氯气时,Fe 2+恰好被完全氧化为 Fe3+可得,溶液中 n(Fe 2+)=0.2 mol,则 FeBr 2溶 液的浓度为0.2mol 0.2 L =1 molL -1,故正确;C 项,当通入 n(Cl2)=0.12 mol 时,0.2 mol Fe 2+已经完
40、全被 氧化为 Fe 3+,n(Fe3+)=0.2 mol,过量的 0.02 mol Cl 2与 0.04 mol Br -反应,溶液中 n(Br -)=(0.4- 0.04)mol=0.36 mol,则溶液中的离子浓度有c(Fe 3+)c(Br-)=n(Fe3+)n(Br-)=0.2 mol0.36 mol=59,故错误;D 项,n(FeBr2)n(Cl2)=11 时,溶液中 Fe 2+已经完全被氧化为 Fe3+,有一半 Br -被氧化为 Br 2,反应的离子方程式为 2Fe 2+2Br-+2Cl 2 2Fe 3+Br 2+4Cl -,故正确。 13.在含amol FeCl3溶液中加入含bmo
41、l Fe 和bmol Cu 的混合粉末充分反应(忽略离子的水 解),下列说法中不正确的是() A.当a2b时,发生的离子反应为 2Fe 3+Fe 3Fe 2+ B.当 2ba4b时,反应中转移电子的物质的量n(e -)为 2b moln(e -)4b mol C.当 2a=5b时,发生的总离子反应为 10Fe 3+4Fe+Cu 14Fe 2+Cu2+ D.当 2baCu,所以当a2b时(即 Fe 过量),发生的离子反应为 2Fe 3+Fe 3Fe 2+,正确;B 项,根据 2Fe3+Fe 3Fe 2+、2Fe3+Cu 2Fe 2+Cu2+,当 2ba4b 时,反应转移电子的物质的量为 2bmo
42、ln(e -)4b mol,正确;C 项,? ?= 5 2时,发生的离子反应为 10Fe 3+4Fe+Cu 14Fe 2+Cu2+,正确;D 项,当 2ba4b 时,有 2Fe 3+ +Fe3Fe 2+ 2bmolbmol3bmol 2Fe 3+Cu 2Fe 2+ +Cu 2+ (a-2b) mol(a-2b) mol ?-2? 2 mol 所以n(Fe 2+)n(Cu2+)=(3b+a-2b)mol?-2? 2 mol=(a+b)?-2? 2 ,错误。 14.亚氯酸钠(NaClO2)和 ClO2都是重要的漂白剂。 (1)草酸(H2C2O4)是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原氯酸钠,可较安全地
43、生成 ClO2,反应的离子 方程式为。 (2)自来水用 ClO2处理后,有少量 ClO2残留在水中,可用碘量法做如下检测(已知 ClO2存在于 pH 为 46 的溶液中,ClO2 -存在于中性溶液中): 取 0.50 L 水样,加入一定量的碘化钾,用氢氧化钠溶液调至中性,再加入淀粉溶液,溶液变蓝。 写出 ClO2与碘化钾反应的化学方程式:。 已知:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI,向所得溶液中滴加 5.0010 -4 molL -1的 Na 2S2O3溶液至 恰好反应,消耗 Na2S2O3溶液 20.00 mL,判断达到滴定终点的方法是, 该水样中 ClO2的浓度是mgL -1。
44、 (3)某学习小组设计如下装置制取亚氯酸钠(NaClO2)。 装置 A 中产生的 ClO2气体,在装置 C 中反应生成 NaClO2,写出生成 NaClO2的化学方程 式:。将 NaClO2溶液在一定条件下处理即可得 到 NaClO2晶体。 装置 B 的作用是。 某同学认为上述装置并不完整,请在图中画出需补充的装置图。 答案(1)H2C2O4+2ClO3 -+2H+ 2CO2+2ClO2+2H2O (2)2ClO2+2KI2KClO2+I2当滴加最后一滴 Na2S2O3溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不 恢复蓝色1.35 (3)2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2 防
45、止装置 C 试管中的溶液倒吸到 A 中 在装置 C 后画(或其他合理装置) 解析(1)H2C2O4被强氧化剂氧化时一般被氧化成 CO2,CO2和 ClO2同时生成,CO2对 ClO2起到稀释 作用,符合“较安全地生成 ClO2”的要求,因此该反应的离子方程式是 H2C2O4+2ClO3 -+2H+ 2CO2+2ClO2+2H2O。 (2)由题中信息可知,ClO2 -存在于中性溶液中,所以在中性溶液中 ClO 2将 KI 氧化为 I2,本身被 还原为 ClO2 -,反应的化学方程式是 2ClO 2+2KI 2KClO2+I2。由关系式 2ClO2I22Na2S2O3可 知:n(ClO2)=n(N
46、a2S2O3)=5.0010 -4 molL -10.020 0 L=1.0010-5 mol,m(ClO2)=1.0010 -5 mol67.5 gmol -1=6.7510-4 g=0.675 mg,所以该水样中 ClO2的浓度是0.675 mg 0.50 L =1.35 mgL -1。 (3)在装置 C 中,ClO2在碱性条件下被 H2O2还原为 NaClO2,H2O2被氧化为 O2,所以反应的化学方 程式是 2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2。补充装置一般要从安全和环境保护角度考虑。 ClO2易发生爆炸,不能直接排放,故要安装尾气处理装置,由题中信息可知,ClO2易与碱反应生成 亚氯酸盐和氯酸盐,所以可在装置 C 后用 NaOH 溶液吸收 ClO2并防止倒吸。
