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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 D 2.(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
2、间后 , 黑锈褪去 , 而银却极少损失。 上述过程中 , 起还原作用的物质是( ) A.Ag2S B.NaCl C.Al D.NaHCO 3 4.(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 5.(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 2 B.四氯化钛是还原产物 C
3、.Cl2发生氧化反应 D.氧化剂与还原剂的物质的量之比为12 6.(2018北京海淀期末) 钴酸锂废极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 (LiCoO2) 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 m
4、olL -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.H2O2较易分解 图 1 3 图 2 (3) 加入 (NH4)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
5、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 1.33 100 24.0 0.72 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 Co 2+的形式存在。下列叙 述不正确 的是 ( ) A.该反应中氧化性:Co2O3Cl2 B.参加反应的HCl 全部被 Co2O3氧化 C.每生成 1 mol
6、氯气 , 消耗 1 mol Co2O3 D.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+CuSO 4Cu+FeSO4这一反应或反应中涉及的物质理解不正确 的是 ( ) A.该反应为置换反应 B.该反应体现出Fe 具有还原性 4 C.该反应体现CuSO4作为盐的通性 D.CuSO4溶液中有Cu 2+、S 、CuSO4、H +、OH- 、H2O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 :O2 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:
7、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KI 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 -+Cl 2 Cl - +ClO -+H 2O B.根据实验可以得出中性条件下, 氧化性 Cl2O2 C.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- Cl2
8、 10.(2017北京西城二模,12) 工业酸性废水中的Cr2可转化为Cr 3+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 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 57.3 A.对比实验可知, 降低 pH可以提高Cr2的去除率 5 B.实验中 ,Cr2在阴极放电的电极反应式是Cr2+6e - +14H + 2Cr 3+7H 2O C
9、.实验中 ,Cr2去除率提高的原因是Cr2+6Fe 2+14H+ 2Cr 3+6Fe3+ +7H2O D.实验中 , 理论上电路中每通过6 mol 电子 , 有 1 mol Cr 2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(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
10、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 84 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。 6 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 g25 :0.34 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)As2O3在医药、 电子等
11、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。 H3AsO4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O2mol。 (3) “沉砷”是将砷元素转化为Ca5(AsO4)3OH沉淀 , 发生的主要反应有: a.Ca(OH)2(s) Ca 2+(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
12、化为 H3AsO3, 反应的化学方程式是。 (5) “还原”后加热溶液,H3AsO3分解为 As2O3, 同时结晶得到粗As2O3。As2O3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”过程进行的操作 是。 7 (6) 下列说法中 , 正确的是( 填字母 ) 。 a. 粗 As2O3中含有 CaSO4 b. 工业生产中 , 滤液 2 可循环使用 , 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 8 答案精解精析 A组基础题组 1.A 氧化剂易被还原, 一定能发生氧化还原反应。 2.B A项, 黑火
13、药的主要成分是S、C和 KNO 3, 爆炸时生成CO2、 N2和 K2S,发生了氧化还原反应;B 项,石灰 石的主要成分是碳酸钙,高温条件下分解生成CO2和 CaO,不是氧化还原反应;C 项, 石蜡燃烧生成CO2和 H2O, 为氧化还原反应;D 项, 铁的冶炼主要是利用CO还原铁的氧化物, 发生了氧化还原反应。 3.C 由题干信息可知, 变黑银器除锈运用了原电池原理, 变黑的银器作正极, 发生还原反应;Al 作负极 , 失去电子发生氧化反应,故起还原作用的物质是Al。 4.D A项,NH3使 CuO固体变为红色利用了氨气的还原性, 氨气被氧化为氮气;B 项,CO2使 Na2O2固体变为白 色是
14、由于CO2与 Na2O2反应生成了碳酸钠和氧气,Na2O2既是氧化剂又是还原剂;C 项,HCl 使 Na2SiO3溶液产 生胶状沉淀是发生了复分解反应生成硅酸胶体;D 项,Cl2使 FeBr2溶液变为黄色 , 利用了氯气的氧化性, 即 氯气被还原。 5.B A项,TiO2中 Ti 和 O元素的化合价不变, 则 TiO2既不是氧化剂也不是还原剂;B 项,Cl 元素的化合价 降低 ,TiCl4是还原产物 ;C 项,Cl2为氧化剂 , 发生还原反应;D 项,Cl2为氧化剂 ,C 为还原剂 , 氧化剂与还原剂 的物质的量之比为11。 6.答案(1)2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+L
15、i2SO4+O2+4H2O (2)AB (3)4CoC2O4+3O22Co2O3+8CO2 (4)6.56% (5)Na2CO3加热浓缩 , 趁热过滤 解析(1) 由 LiCoO2CoSO4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+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2+4H2O 。 (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 Co和 Al 浸出的速率较快;C 项 ,由图 1 知
16、, 硫酸浓度为2 molL -1 时 ,Al 的浸出率并不是最高;D 项,H2O2 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 ,CoC2O4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+3O22Co2O3+8CO2。 9 (4) 已知 83 g Co2O3的物质的量为83 g/166 g mol -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的质量分数约为1 mol 5
17、9 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 7.B 反应的化学方程式为Co2O3+6HCl(浓 ) 2CoCl2+Cl2+3H2O 。A项 , 反应中 Co2O3是氧化剂 ,Cl2是氧 化产物 , 氧化性 :Co2O3Cl2;B 项, 根据反应方程式可知, 参加反应的HCl 没有全部被氧化;C 项, 根据反应方 程式可知 , 每生成 1
18、 mol 氯气 , 消耗 1 mol Co2O3;D 项, 制备相同量的氯气, 所需 Co2O3和 MnO2的物质的量相 同, 但 Co2O3的摩尔质量比MnO 2大, 因此所需Co2O3的质量比MnO2多。 8.D A项, 该反应属于置换反应;B 项 , 该反应中 ,Fe 的化合价由0 价升高到 +2 价, 表现还原性 ;C 项, 该反 应为活泼金属置换不活泼金属, 体现 CuSO4作为盐的通性 ;D 项,CuSO4是强电解质 , 在水溶液中完全电离, 故 CuSO 4溶液中有Cu 2+、S 、H +、 OH-、H 2O等。 9.D 由实验现象可知, 阳极气体中含有Cl2和 O2。A项, 用
19、足量 NaOH 溶液充分洗气时, 氯气可以被氢氧化 钠溶液吸收 , 反应的离子方程式为2OH -+Cl 2 Cl - +ClO -+H 2O;B项, 中性条件下O2不能使淀粉KI 溶液变蓝 , 而氯气能使淀粉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 - Cl 2,4OH - -4e - 2H2O+O2。 10.D A项 , 实验中滴加硫酸使溶液的酸性增强,pH 降低 ,Cr2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 ,Cr2
20、在阴极得到电子, 发生还原反应,电极反应式为 Cr2+6e -+14H+ 2Cr 3+7H 2O。C项, 实验中用铁作阳极, 铁失去电子被氧化为Fe 2+,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+6Fe 2+14H+ 2Cr 3+6Fe3+7H 2O。D项, 实验中 , 电路中每通过6 mol 电子 , 生成 3 mol Fe 2+, 可氧化 0.5 mol Cr 2; 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.答案(1) H2 . 催化剂 10 .3S2+2Cr 3+7H 2O 6
21、S+Cr2+14H + (2) Cr2 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)Cr 2(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 Cr 3+氧化为 Cr 2,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 Cr 3+氧化为 Cr 2, 离子方程式为3S2+2Cr 3+7H 2O 6S+Cr2+14H +。 (2) Cr2具有强氧化性 , 可将甲苯
22、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。 (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)H3AsO4+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 ,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降 (4)
23、H3AsO4+H2O+SO2 H3AsO3+H2SO4 (5) 调硫酸溶液浓度约为7 mol L -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,Ca5(AsO4)3OH沉淀率下降 ; (4) “还原”过程中二氧化硫被氧化为硫酸,H3AsO4被还原为H3AsO3, 反应的化学方程式是 H3AsO4+H2O+SO 2 H3AsO3+H2SO4; 11 (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 As 2O3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 mol L -1, 冷却至 25 , 过滤。