2022年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 難點突破6 氧化還原反應(yīng)及計算練習(xí)
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2022年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 難點突破6 氧化還原反應(yīng)及計算練習(xí)
2022年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 難點突破6 氧化還原反應(yīng)及計算練習(xí) 氧化還原反應(yīng)考查的內(nèi)容主要有四大類:一是定性分析氧化還原反應(yīng)的有關(guān)概念;二是有關(guān)氧化還原反應(yīng)的定量計算;三是配平與書寫氧化還原反應(yīng)方程式;四是在電化學(xué)中的應(yīng)用。后兩類分別在化學(xué)用語與電化學(xué)的難點專題分述訓(xùn)練。本專題重點突破前兩類問題。 一、價態(tài)分析法解決定性問題請看上海高考題: 例1(xx·上海高考21)工業(yè)上將Na2CO3和Na2S以12的物質(zhì)的量之比配成溶液,再通入SO2,可制取Na2S2O3,同時放出CO2。在該反應(yīng)中( ) A硫元素既被氧化又被還原 B氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為12 C每生成1molNa2S2O3,轉(zhuǎn)移4mol電子 D相同條件下,每吸收10m3SO2就會放出2.5m3CO2 解析:這是一道以定性分析為主結(jié)合簡單定量計算的氧化還原反應(yīng)知識的判斷題,確定各元素的變價情況是解題關(guān)鍵。由制取Na2S2O3的反應(yīng)原理知:Na2CO3+2Na2S+4SO2=3Na2S2O3+CO2,硫元素顯2價的Na2S與顯+4價的SO2發(fā)生反應(yīng)生成顯+2價的Na2S2O3,硫元素既被氧化又被還原,選項A正確。氧化劑SO2與還原劑Na2S的物質(zhì)的量之比為21,選項B錯。該反應(yīng)生成3molNa2S2O3,轉(zhuǎn)移8mol電子,故每生成1molNa2S2O3,轉(zhuǎn)移8/3mol電子,選項C錯。該反應(yīng)中4molSO2參加反應(yīng)會生成1molCO2,但由于SO2在水中的溶解度遠大于CO2在水中的溶解度,故相同條件下吸收SO2與放出CO2的體積比應(yīng)大于41,即每吸收10m3SO2后放出CO2的體積應(yīng)小于2.5m3,選項D錯。正確答案為A。 例2(xx·上海高考8)下列反應(yīng)中的氨與反應(yīng)4NH3+5O24NO+6H2O中的氨作用相同的是 ( ) A2Na+2NH32NaNH2+H2 B2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O C4NH3+6NO5N2+6H2O D3SiH4+4NH3Si3N4+12H2 解析:分析題設(shè)反應(yīng)中氮元素的價態(tài)知NH3是被氧化,選項A與D中的NH3均是從+1價H變?yōu)?價H,均被還原,不選。選項B與C中的NH3均是從3價N變?yōu)?價N,均被氧化,故正確答案為BC。 二、電子守恒法速解定量計算請看上海高考題: 例1(xx·上海高考22)將O2和NH3的混合氣體448mL通過加熱的三氧化二鉻,充分反應(yīng)后,再通過足量的水,最終收集到44.8mL氣體。原混合氣體中O2的體積可能是(假設(shè)氨全部被氧化;氣體體積均已換算成標準狀況)( ) A231.5mL B268.8mL C287.5mL D313.6mL 解析:這是一道難度較大的混合物計算,確定剩余氣體的組成是解題關(guān)鍵。由于涉及氧化還原反應(yīng)原理,所以可以根據(jù)以下化學(xué)方程式計算,4NH3+5O24NO+6H2O,4NO+3O2+2H2O=4HNO3;也可以根據(jù)電子守恒計算。由氧化還原反應(yīng)原理知:剩余氣體可能是O2也可能是NO?;旌蠚怏w448mL,即0.02mol(其中O2設(shè)為xmol,NH3設(shè)為ymol),剩余氣體44.8mL,即0.002mol。 若剩余氣體為O2,氮元素顯3價的NH3全部被氧化HNO3,則根據(jù)電子守恒有:(x0.002)×4=y×8,x+y=0.02,解得x=0.014,y=0.006,V(O2)= 313.6mL。 若剩余氣體為NO,氮元素顯3價的NH3全部被氧化最終變成顯+5價的HNO3與顯+2價的NO,則根據(jù)電子守恒有x×4=(y0.002)×8+0.002×5,x+y=0.02,解得x=0.01283,y=0.00717,V(O2)=287.5mL。正確答案為CD。 例2(xx·上海高考16)含有砒霜(As2O3)的試樣和鋅、鹽酸混合反應(yīng),生成的砷化氫(AsH3)在熱玻璃管中完全分解成單質(zhì)砷和氫氣。若砷的質(zhì)量為1.50mg,則( ) A被氧化的砒霜為1.98mg B分解產(chǎn)生的氫氣為0.672mL C和砒霜反應(yīng)的鋅為3.90mg D轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為6×10-3NA 解析:在砒霜和鋅、鹽酸混合反應(yīng)中,As2O3轉(zhuǎn)化為AsH3砷元素的化合價從+3價降低3價,砒霜發(fā)生還原反應(yīng),選項A錯。由于溫度、壓強未告知,無法準確求氫氣體積,選項B錯。砷的質(zhì)量為1.50mg,n(As)=2×10-5mol,由電子守恒知,n(Zn)×2=2×10-5mol×6,n(Zn)=6×10-5mol,m(Zn)= 3.90mg,選項C正確。整個過程中,砷元素從+3價降低到3價,又從3價升高到0價,故1molAs轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為2×10-5mol×9=1.8×10-4mol,選項D錯。正確答案為C。 感悟:正確分析元素化合價的變化情況是答好氧化還原反應(yīng)試題的關(guān)鍵。凡是氧化還原反應(yīng)的定性分析題,均與氧化還原反應(yīng)的特征“反應(yīng)前后元素化合價變化”有關(guān),離不開元素化合價升降的分析,然后依據(jù)“升、失、氧;降、得、還”判斷有關(guān)概念的正確與否。凡是氧化還原反應(yīng)的定量計算題,均與氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)“反應(yīng)過程中有電子轉(zhuǎn)移且電子守恒”有關(guān),由于電子是微觀的,化合價變化是直觀的,元素化合價的升降總數(shù)又與還原劑、氧化劑失得的電子總數(shù)相等,所以仍然離不開元素化合價升降的分析。計算時,應(yīng)準確判斷元素變價情況,然后利用電子守恒規(guī)律列出恒等式進行正確運算。 三、現(xiàn)場體驗強化訓(xùn)練近3年各省市高考題: 1(xx·上海高考18)汽車劇烈碰撞時,安全氣囊中發(fā)生反應(yīng)10NaN3+2KNO3K2O+5Na2O+16N2。若氧化產(chǎn)物比還原產(chǎn)物多1.75mol,則下列判斷正確的是( ) A生成40.0LN2(標準狀況) B有0.250molKNO3被氧化 C轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.25mol D被氧化的N原子的物質(zhì)的量為3.75mol 2(xx·上海高考22)一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到氣體VL(標準狀況),向反應(yīng)后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,產(chǎn)生藍色沉淀,過濾,洗滌,灼燒,得到CuO12.0g,若上述氣體為NO和NO2的混合物,且體積比為11,則V可能為( ) A9.0L B13.5L C15.7L D16.8L 3(xx·福建高考25節(jié)選)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下: (已知:滴定時反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI)按上述方案實驗,消耗標準I2溶液25.00mL,該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為 g·L-1。 4(xx·福建理綜24節(jié)選)二氧化氯(ClO2)是一種高效、廣譜、安全的殺菌、消毒劑。ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的CN氧化為無毒的物質(zhì),自身被還原為Cl。處理含CN相同量得電鍍廢水,所需Cl2的物質(zhì)的量是ClO2的_倍。 5(xx·海南高考6)己知在堿性溶液中可發(fā)生如下反應(yīng):2R(OH)3+3ClO+4OH=2RO4n+3Cl+5H2O。則RO4n中R的化合價是( ) A+3 B+4 C+5 D+6 6(xx·海南高考16節(jié)選)MnO2可與KOH和KClO3在高溫條件下反應(yīng),生成K2MnO4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_,K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物質(zhì)的量之比為_。 7(xx·海南高考6)將0.195g鋅粉加入到20.0mL的0.100mol·L-1MO2+溶液中,恰好完全反應(yīng),則還原產(chǎn)物可能是( ) AM BM2+ CM3+ DMO2+ 8(xx·江蘇高考3)下列說法正確的是( ) A分子式為C2H6O的有機化合物性質(zhì)相同 B相同條件下,等質(zhì)量的碳按a、b兩種途徑完全轉(zhuǎn)化,途徑a比途徑b放出更多熱能 途徑a:CCO+H2CO2+H2O 途徑b:C CO2 C在氧化還原反應(yīng)中,還原劑失去電子總數(shù)等于氧化劑得到電子的總數(shù) D通過化學(xué)變化可以直接將水轉(zhuǎn)變?yōu)槠? 9(xx·江蘇高考18節(jié)選)軟錳礦(主要成分MnO2,雜質(zhì)金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣中SO2反應(yīng)可制備MnSO4·H2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:MnO2+SO2=MnSO4 (1)質(zhì)量為17.40g純凈MnO2最多能氧化_L(標準狀況)SO2。 (4)準確稱取0.1710gMnSO4·H2O樣品置于錐形瓶中,加入適量H3PO4和NH4NO3溶液,加熱使Mn2+全部氧化成Mn3+,用c(Fe2+)=0.0500mol·L1的標準溶液滴定至終點(滴定過程中Mn3+被還原為Mn2+),消耗Fe2+溶液20.00mL。計算MnSO4·H2O樣品的純度(請給出計算過程)。 10(xx·江蘇高考20節(jié)選)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化學(xué)方程式表示: 11P4+60CuSO4+96H2O=20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4。60molCuSO4能氧化白磷的物質(zhì)的量是 。 11(xx·山東高考9)等質(zhì)量的下列物質(zhì)與足量稀硝酸反應(yīng),放出NO物質(zhì)的量最多的是( ) AFeO BFe2O3 C. FeSO4 DFe3O4 12(xx·山東卷30)離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機陽離子、Al2Cl7和AlCl4組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。 (1)鋼制品接電源的_極,已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機陽離子不參與電極反應(yīng),陰極電極反應(yīng)式為_。若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極產(chǎn)物為_。 (2)為測定鍍層厚度,用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層,當反應(yīng)轉(zhuǎn)移6 mol電子時,所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為_mol。 (3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實驗,需要的試劑還有_。aKCl bKClO3 cMnO2 dMg 取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,_(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,理由是_ _(用離子方程式說明)。 13(xx·全國卷13)已知:將Cl2通人適量KOH溶液,產(chǎn)物中可能有KC1、KClO、KC1O3,且c(Cl)/c(ClO)的值與溫度高低有關(guān)。當n(KOH)=amol時,下列有關(guān)說法錯誤的是( ) A若某溫度下,反應(yīng)后c(Cl)/c(ClO)=11,則溶液中c(ClO)/c(ClO3)=1/2 B參加反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量等于1/2amol C改變溫度,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量ne的范圍:1/2amolne5/6amol D改變溫度,產(chǎn)物中KC1O3的最大理論產(chǎn)量為1/7amol 14(xx·四川高考7)1.52g銅鎂合金完全溶解于50mL密度為1.40g·mL-1、質(zhì)量分數(shù)為63%的濃硝酸中,得到NO2和N2O4 的混合氣體1120mL (標準狀況),向反應(yīng)后的溶液中加入1.0mol·L-1NaOH溶液,當金屬離子全部沉淀時,得到2.54g沉淀,下列說法不正確的是( ) A該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是21 B該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0mol·L-1 CNO2和N2O4的混合氣體中,NO2的體積分數(shù)是80% D得到2.54沉淀時,加入NaOH溶液的體積是600mL 15(xx·重慶高考11節(jié)選)氫能是最重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù),是當前關(guān)注的熱點之一。(2)NaBH4是一種重要的儲氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ,反應(yīng)消耗1molNaBH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為 。 (4)一定條件下,如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的電化學(xué)儲氫(忽略其它有機物)。 導(dǎo)線中電子轉(zhuǎn)移方向為 。(用A、D表示) 生成目標產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為 。 該儲氫裝置的電流效率 。(生成目標產(chǎn)物消耗的電子數(shù)/轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)×100%,計算結(jié)果保留小數(shù)點后1位。) 16(xx·全國I卷)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途?;卮鹣铝袉栴}: (1)大量的碘富集在海藻中,用水浸取后濃縮,再向濃縮液中加MnO2和H2SO4,即可得到I2,該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為_。 (2)上述濃縮液中含有I、Cl等離子,取一定量的濃縮液,向其中滴加AgNO3溶液,當AgCl開始沉淀時,溶液中c(I)/c(Cl)為:_,已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgI)=8.5×10-17。 (3)已知反應(yīng)2HI(g)=H2(g)+I2(g)的H=+11kJ·mol-1,1molH2(g)、1molI2(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時分別需要吸收436KJ、151KJ的能量,則1molHI(g)分子中化學(xué)鍵斷裂時需吸收的能量為_kJ。 (4)Bodensteins研究了下列反應(yīng):2HI(g) H2(g)+I2(g)在716K時,氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)x(HI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如下表:t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600. 730.7730.7800.784 根據(jù)上述實驗結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為:_。 上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v正=k正x2(HI),逆反應(yīng)速率為v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆為速率常數(shù),則k逆為_(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1,在t=40min時,v正=_min-1 由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的關(guān)系可用下圖表示。當升高到某一溫度時,反應(yīng)重新達到平衡,相應(yīng)的點分別為_(填字母) 參考答案:1CD 2A 30.16 42.5 5D 63MnO2+6KOH+KClO3 3K2MnO4+KCl+3H2O 21 7B 8C 9(1) 4.48(4)MnSO4·H2OFe3+,純度=(0.0500×20.00×103×169)/0.1710×100%=98.83%。103mol 11A12(1)負 4Al2Cl7+3e=Al+7AlCl4 H2 (2)3 (3)b、d 不能Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+(或只寫Fe+2Fe3+=3Fe2+) 13D 14D 15答案(2)NaBH4+2H2O=NaBO2+4H24NA或2.408×1024 (4)AD C6H6+6H+6e=C6H12 64.3%16(1) MnSO4 (2)4.7×10-7 (3)299kJ (4) k逆= k正/K 1.95×10-3 A E