1、1第 5 讲 氧化还原反应A 组 基础题组1.(2017 北京海淀期中,1)下列常用化学品标志所涉及的物质中,一定能发生氧化还原反应的是( )A B C D2.(2017 北京东城一模,6)下列古诗词描述的场景中发生的化学反应不属于氧化还原反应的是( )A.爆竹声中一岁除黑火药受热爆炸B.烈火焚烧若等闲石灰石分解C.蜡炬成灰泪始干石蜡的燃烧D.炉火照天地,红星乱紫烟铁的冶炼3.(2017 北京海淀二模,7)银器久置变黑多是表面生成银锈 Ag2S 所致。用铝制容器配制含小苏打和食盐的稀溶液,将变黑银器浸入溶液中,并使银器与铝制容器接触,一段时间后,黑锈褪去,而银却极少损失。上述过程中,起还原作用
2、的物质是 ( )A.Ag2S B.NaCl C.Al D.NaHCO34.(2018 北京朝阳期中)下列变化中,气体被还原的是( )A.NH3使 CuO 固体变为红色B.CO2使 Na2O2固体变为白色C.HCl 使 Na2SiO3溶液产生胶状沉淀D.Cl2使 FeBr2溶液变为黄色25.(2017 北京昌平期末,4)钛被誉为“21 世纪的金属”,工业冶炼钛的第一步反应为:TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO。下列关于该反应的说法正确的是( )A.TiO2是氧化剂B.四氯化钛是还原产物C.Cl2发生氧化反应D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为 126.(2018 北京海淀期末)钴酸锂废极
3、片中钴回收的某种工艺流程如下图所示,其中废极片的主要成分为钴酸锂(LiCoO 2)和金属铝,最终可得到 Co2O3及锂盐。(1)“还原酸浸”过程中,大部分 LiCoO2可转化为 CoSO4,请将该反应的化学方程式补充完整:2LiCoO2+3H2SO4+ CoSO4+ + + 。 (2)“还原酸浸”过程中,Co、Al 浸出率(进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数)受硫酸浓度及温度(T)的影响分别如图 1 和图 2 所示。工艺流程中所选择的硫酸浓度为 2 molL-1,温度为 80 ,推测其原因是 。 A.Co 的浸出率较高B.Co 和 Al 浸出的速率较快C.Al 的浸出率较高 D
4、.H2O2较易分解图 13图 2(3)加入(NH 4)2C2O4后得 CoC2O4沉淀。写出 CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到 Co2O3的反应的化学方程式: 。 (4)若初始投入钴酸锂废极片的质量为 1 kg,煅烧后获得 Co2O3的质量为 83 g,已知 Co 的浸出率为 90%,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为 (小数点后保留两位)。 (5)已知“沉锂”过程中,滤液 a 中的 c(Li+)约为 10-1 molL-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。温度/Li2SO4溶解度 (g/100 g 水)Li2CO3溶解度(g/100 g水)0 36.1 1.33100 24.0 0.7
5、2结合数据分析,沉锂过程所用的试剂 b 是 (写化学式 ),相应的操作方法:向滤液 a 中加入略过量的试剂 b,搅拌, ,洗涤干燥。 B 组 提升题组7. (2017 北京昌平期末,10)已知可用 Co2O3代替 MnO2制备 Cl2,反应后 Co 元素以 Co2+的形式存在。下列叙述不正确的是 ( )A.该反应中氧化性:Co 2O3Cl2B.参加反应的 HCl 全部被 Co2O3氧化C.每生成 1 mol 氯气,消耗 1 mol Co2O3D.制备相同量的氯气,所需 Co2O3质量比 MnO2多8.(2018 北京昌平期末)对于 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4这一反应或反应中涉及的物质理
6、解不正4确的是( )A.该反应为置换反应B.该反应体现出 Fe 具有还原性C.该反应体现 CuSO4作为盐的通性D.CuSO4溶液中有 Cu2+、S 、CuSO 4、H +、OH -、H 2O 等9.(2017 北京丰台一模,12)利用石墨电极电解 1 mol/L 氯化钠溶液,并收集阳极气体检验其成分。已知:O 2能使酸性的淀粉 KI 溶液变蓝,不能使中性的淀粉 KI 溶液变蓝。实验:将气体通入中性的淀粉 KI 溶液中,溶液变蓝。用足量 NaOH 溶液充分洗气,气体体积减小,将剩余气体通入中性的淀粉 KI 溶液中,溶液颜色不变,再向溶液中滴加 2 滴 H2SO4溶液,溶液变蓝。向酸性的淀粉 K
7、I 溶液中通入空气,溶液颜色不变。下列对实验现象的解释或推测 的是( )A.NaOH 溶液洗气时发生反应的离子方程式为:2OH -+Cl2 Cl-+ClO-+H2OB.根据实验可以得出中性条件下,氧化性 Cl2O2C.根据实验可以得出反应物的浓度和溶液的 pH 会影响物质的氧化性D.根据实验现象可以判断电解时阳极的电极反应式为:2Cl -2e- Cl210.(2017 北京西城二模,12)工业酸性废水中的 Cr2 可转化为 Cr3+除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为 50 mL,Cr2 的起始浓度、电压、电解时间均相同)。下列说法中, 的是( )实验 电解条件
8、阴、阳极均为石墨阴、阳极均为石墨,滴加 1 mL浓硫酸阴极为石墨,阳极为铁,滴加 1 mL 浓硫酸Cr2的去除率/%0.922 12.7 57.35A.对比实验可知,降低 pH 可以提高 Cr2 的去除率B.实验中,Cr 2 在阴极放电的电极反应式是 Cr2 +6e-+14H+ 2Cr3+7H2OC.实验中,Cr 2 去除率提高的原因是 Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+ +7H2OD.实验中,理论上电路中每通过 6 mol 电子,有 1 mol Cr2 被还原11.(2017 北京东城二模,27)苯甲酸可用作食品的抑菌剂。工业上通过间接电合成法制备苯甲酸,工艺流程如下:Cr2
9、(SO4)3溶液、硫酸 甲苯 (1)电解池用于制备 Cr2 。阴极产生的气体是 。 电解时阳极附近发生的反应如下图所示。.S 所起的作用是 。 .中反应的离子方程式是 。 (2)氧化池用于制备苯甲酸。氧化池中起氧化作用的微粒是 。 研究氧化池中的反应速率,实验结果如下:其他条件相同时反应时间/min产率/%.不加乳化剂 120 75.加乳化剂(十二烷基磺酸钠)60 846实验结果不同的原因是 。 氧化池中反应结束后,降温结晶,制得含甲苯的苯甲酸粗品。已知:甲苯 苯甲酸熔点 -95.3 122.4 沸点 110.6 249.1 升华温度 100 水中溶解度 25 :0.067 g 25 :0.3
10、4 g结合表中信息,简述提纯苯甲酸的操作:苯甲酸粗品用 NaOH 溶液溶解后, ,洗涤、干燥得到苯甲酸。 (3)该合成技术的优点是实现了 (填化学式)的重复利用,绿色环保。 12.(2017 北京西城一模,26)As 2O3在医药、电子等领域有重要应用。某含砷元素(As)的工业废水经如下流程转化为粗 As2O3。(1)“碱浸”的目的是将废水中的 H3AsO3和 H3AsO4转化为盐。H 3AsO4转化为 Na3AsO4反应的化学方程式是 。 (2)“氧化”时,1 mol As 转化为 As 至少需要 O2 mol。 (3)“沉砷”是将砷元素转化为 Ca5(AsO4)3OH 沉淀,发生的主要反应
11、有:a.Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq) H0研究表明:“沉砷”的最佳温度是 85 。用化学平衡原理解释温度高于 85 后,随温度升高沉淀率下降的原因是 。 (4)“还原”过程中 H3AsO4转化为 H3AsO3,反应的化学方程式是 。 (5)“还原”后加热溶液,H 3AsO3分解为 As2O3,同时结晶得到粗 As2O3。As 2O3在不同温度和不同浓度硫酸溶液中的溶解度(S)曲线如下图所示。为了提高粗 As2O3的沉淀率,“结晶”过7程进行的操作是 。 (6)下列说法中,正确的是 (填字母)。 a.粗 As2O3中含有 CaSO4b.工业生产中,滤液 2 可循环使用
12、,提高砷的回收率c.通过先“沉砷”后“酸化”的顺序,可以达到富集砷元素的目的答案精解精析A 组 基础题组(2)AB(3)4CoC2O4+3O2 2Co2O3+8CO2(4)6.56%8(5)Na2CO3 加热浓缩,趁热过滤解析 (1)由 LiCoO2 CoSO4可知,Co 元素的化合价降低,故 H2O2中 O 元素化合价升高生成O2,依据氧化还原反应的概念及配平方法得出化学方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2 2CoSO4+Li2SO4+O2+4H 2O。(2)A 项,由图 1 知,硫酸浓度为 2 molL-1时,Co 的浸出率最高;B 项,温度越高,化学反应速率越快,故 80 时
13、Co 和 Al 浸出的速率较快;C 项,由图 1 知,硫酸浓度为 2 molL-1时,Al的浸出率并不是最高;D 项,H 2O2在“还原酸浸”中作还原剂,受热分解会导致 H2O2的消耗。(3)由题意知,CoC 2O4沉淀在空气中高温煅烧得到 Co2O3,Co 元素的化合价升高,故推测有氧气参加反应,另一产物为 CO2,化学方程式为 4CoC2O4+3O2 2Co2O3+8CO2。 (4)已知 83 g Co2O3的物质的量为 83 g/166 gmol-1=0.5 mol,又由 4CoC2O42Co2O3知,n(CoC2O4)=1 mol,浸出的 n(Co)=1 mol,则钴酸锂废极片中钴元素
14、的质量分数约为 1 mol59 gmol-190%1 000 g6.56%。(5)由表格中信息知,Li 2CO3高温下溶解度更小,故需要引入 C “沉锂”,所以试剂 b 为Na2CO3,需要在高温条件下进行过滤操作,故操作方法是向滤液 a 中加入略过量的试剂 b,搅拌,加热浓缩、趁热过滤,洗涤干燥。B 组 提升题组能使淀粉 KI 溶液变蓝,故中性条件下氧化性 Cl2O2;C 项,结合实验知,反应物的浓度和溶液的 pH 会影响物质的氧化性;D 项,电解时阳极的电极反应式为 2Cl-2e- Cl2,4OH -4e-2H2O+O2。910.D A 项,实验中滴加硫酸使溶液的酸性增强,pH 降低,Cr
15、 2 的去除率较实验增大,故降低 pH 可以提高 Cr2 的去除率。B 项,实验中,Cr 2 在阴极得到电子,发生还原反应,电极反应式为 Cr2 +6e-+14H+ 2Cr3+7H2O。C 项,实验中用铁作阳极,铁失去电子被氧化为 Fe2+,Fe2+与溶液中的 Cr2 发生氧化还原反应使 Cr2 的去除率提高,反应的离子方程式为 Cr2 +6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。D 项,实验中,电路中每通过 6 mol 电子,生成 3 mol Fe2+,可氧化 0.5 mol Cr2 ;由实验可知,部分 Cr2 可在阴极放电,因此被还原的 Cr2 在 0.51 mol 之间。11.
16、答案 (1)H 2.催化剂.3S 2 +2Cr3+7H2O 6S +Cr2 +14H+(2)Cr 2乳化剂能使甲苯在电解液中分散成细小的液滴,增大了接触面积,反应速率加快蒸馏除去甲苯,向水溶液中加入盐酸,过滤(3)Cr2(SO4)3解析 (1)阴极上阳离子得到电子发生还原反应,因此阴极产生的气体为 H2。.根据图示,S 在阳极上被氧化产生 S2 ,S2 具有强氧化性,可将 Cr3+氧化为Cr2 ,S2 被还原后再次生成 S ,S 先被消耗再生成且总质量不变,故 S起催化作用。.中反应为 S2 将 Cr3+氧化为 Cr2 ,离子方程式为3S2 +2Cr3+7H2O 6S +Cr2 +14H+。(
17、2)Cr 2 具有强氧化性,可将甲苯氧化为苯甲酸,故氧化池中起氧化作用的微粒是 Cr2。加入 NaOH 溶液后,苯甲酸与 NaOH 反应生成苯甲酸钠,利用沸点不同通过蒸馏除去甲苯,再利用盐酸将其转化为苯甲酸,苯甲酸溶解度较小,通过过滤的方法可得到苯甲酸。10(3)在电解池中 Cr2(SO4)3被消耗生成 Cr2 ,在氧化池中 Cr2 又转化为 Cr2(SO4)3,故Cr2(SO4)3可循环利用。12. 答案 (1)H 3AsO4+3NaOH Na3AsO4+3H2O(2)0.5(3)温度升高,反应 a 的平衡逆向移动,c(Ca 2+)下降,反应 b 的平衡逆向移动,Ca 5(AsO4)3OH
18、沉淀率下降(4)H3AsO4+H2O+SO2 H3AsO3+H2SO4(5)调硫酸溶液浓度约为 7 molL-1,冷却至 25 ,过滤(6)abc解析 (1)H3AsO4与 NaOH 溶液反应生成 Na3AsO4和 H2O,化学方程式是H3AsO4+3NaOH Na3AsO4+3H2O; (2)As 中 As 元素为+3 价,As 中 As 元素为+5 价,故“氧化”时,1 mol As 转化为 As 需要转移 2 mol 电子 ,而 1 mol O2在反应中转移 4 mol 电子,故至少需要 O2 0.5 mol;(3)反应 a 为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,c(Ca 2+)下降,反应 b 的平衡向逆反应方向移动,Ca 5(AsO4)3OH 沉淀率下降;(4)“还原”过程中二氧化硫被氧化为硫酸,H 3AsO4被还原为 H3AsO3,反应的化学方程式是H3AsO4+H2O+SO2 H3AsO3+H2SO4;(5)观察 As2O3在不同温度和不同浓度硫酸溶液中的溶解度曲线图知,在硫酸溶液浓度约为 7 molL-1,25 时 As2O3的溶解度最小,故为了提高粗 As2O3的沉淀率,“结晶”过程进行的操作是调硫酸溶液浓度约为 7 molL-1,冷却至 25 ,过滤。
