第4讲 氧化还原反应方程式的配平与有关计算-【金版教程】2025年高考化学一轮复习解决方案全书word（新教材，不定项版）

金版教程 高考科学复习解决方案 化学 第4讲　氧化还原反应方程式的配平与有关计算 1.掌握氧化还原反应方程式的配平方法。2.能进行氧化还原反应的有关计算。 考点一　氧化还原反应方程式的配平 1．配平原则 2．一般氧化还原反应方程式的配平：化合价升降法。 3．复杂氧化还原反应方程式配平的基本方法 (1)正向配平法 适合氧化剂、还原剂是不同反应物的反应。如： (2)逆向配平法 适用于一种元素的化合价既升高又降低的反应和分解反应中的氧化还原反应。先确定生成物的化学计量数，然后确定反应物的化学计量数，最后根据质量守恒配平其他物质。如： 由于S的化合价既升高又降低，而且升降总数要相等，所以K2S的化学计量数为2，K2SO3的化学计量数为1，然后确定S的化学计量数为3，最后根据质量守恒配平其他物质。 (3)整体配平法 若某一氧化还原反应中，有三种元素的化合价发生了变化，但其中一种反应物中同时有两种元素化合价升高或降低，这时要进行整体配平。 如Cu2S＋HNO3―→Cu(NO3)2＋NO＋H2SO4＋H2O，有Cu、S、N三种元素的化合价变化，Cu2S中Cu、S元素化合价均升高，看作一个整体， ，配平得3Cu2S＋22HNO3===6Cu(NO3)2＋10NO↑＋3H2SO4＋8H2O。 4．缺项型氧化还原反应方程式的配平方法 (1)方法 先用“化合价升降法”配平含有变价元素物质的化学计量数，然后由原子守恒确定未知物并进行配平。 (2)补项原则 条件 补项原则 酸性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H＋生成H2O，反应物少O(氧)补H2O(水)生成H＋ 碱性条件下 反应物缺H(氢)或多O(氧)补H2O(水)生成OH－，反应物少O(氧)补OH－生成H2O 角度一　分析与推测正向配平和逆向配平 1．配平下列化学方程式。 (1)____KI＋____CuSO4===____I2＋____CuI↓＋____K2SO4 (2)____P＋____CuSO4＋____H2O===____Cu＋____H3PO4＋____H2SO4 (3)____Cl2＋____Ca(OH)2===____CaCl2＋____Ca(ClO)2＋____H2O (4)____P4＋____KOH＋____H2O===____K3PO4＋____PH3↑ (5)____(NH4)2Cr2O7===____N2↑＋____Cr2O3＋____H2O 答案　(1)4　2　1　2　2　(2)2　5　8　5　2　5 (3)2　2　1　1　2　(4)2　9　3　3　5　 (5)1　1　1　4 角度二　分析与推测缺项型氧化还原反应方程式配平 2．(1)将NaBiO3固体(黄色，微溶)加入MnSO4和H2SO4的混合溶液里，加热，溶液显紫色(Bi3＋无色)。配平该反应的离子方程式： _____NaBiO3＋____Mn2＋＋____________Na＋＋____Bi3＋＋________＋________ (2)____ClO＋____Fe2＋＋________===____Cl－＋____Fe3＋＋________ (3)____MnO＋____H2O2＋________===____Mn2＋＋________＋____H2O (4)将高锰酸钾逐滴加入硫化钾溶液中发生如下反应，其中K2SO4和S的物质的量之比为3∶2。完成下列化学方程式： ________KMnO4＋____K2S＋________===____K2MnO4＋____K2SO4＋____S↓＋________ (5)____Mn2＋＋____ClO＋____H2O===____MnO2↓＋____Cl2↑＋________ 答案　(1)5　2　14H＋　5　5　2MnO　7H2O (2)1　6　6H＋　1　6　3H2O (3)2　5　6H＋　2　5O2↑　8 (4)28　5　24KOH　28　3　2　12H2O (5)5　2　4　5　1　8H＋ 考点二　氧化还原反应的有关计算 1．应用得失电子守恒解题的一般步骤 (1)“一找物质”——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”——确定一个原子或离子得失电子数(注意化学式中的原子个数)。 (3)“三列关系”——根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式。 n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值 2．多步连续进行的氧化还原反应的有关计算 有的试题反应过程多，涉及的氧化还原反应也多，数量关系较为复杂，若用常规方法求解比较困难，若抓住失电子总数等于得电子总数这一关系，则解题就变得很简单。解这类试题时，注意不要遗漏某个氧化还原反应，要理清具体的反应过程，分析在整个反应过程中化合价发生变化的元素得电子数目和失电子数目。 角度一　分析与推测氧化还原反应中得失电子守恒 1．某强氧化剂XO(OH)被Na2SO3还原。如果还原2.4×10－3 mol XO(OH)，需用30 mL 0.2 mol·L－1的Na2SO3溶液，那么X元素被还原后的价态是(　　) A．＋2 B．＋1 C．0 D．－1 答案　C 解析　XO(OH)中X的化合价是＋5，Na2SO3中S的化合价从＋4升高到＋6，设X元素被还原后的化合价为a，根据氧化还原反应中化合价升降总数必相等：2.4×10－3×(5－a)＝0.2×0.03×(6－4)，解得a＝0。 2.某离子反应中涉及H2O、ClO－、NH、H＋、N2、Cl－六种微粒。其中N2、ClO－的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列判断不正确的是(　　) A．该反应的氧化剂是ClO－ B．消耗1 mol还原剂，转移3 mol电子 C．氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3 D．当生成14 g N2时，消耗的ClO－为1.5 mol 答案　C 角度二　归纳与论证多步氧化还原反应的有关计算 3．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　) A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL 答案　A 解析　由题意可知，Cu失去的电子数与O2得到的电子数相等，即n(Cu)＝2n(O2)＝＝0.15 mol。根据元素守恒及NaOH和Cu(NO3)2的反应可得关系式：n(NaOH)＝2n[Cu(NO3)2]＝2n(Cu)＝0.3 mol，则V(NaOH)＝＝0.06 L＝60 mL。 4．二氧化锰矿粉中MnO2含量测定实验流程如图。下列说法错误的是(　　) A．Na2C2O4将MnO2还原为Mn2＋ B．滴定终点溶液的颜色从无色变为浅紫色 C．MnO2含量为% D．若滴定终点时滴定管尖嘴处出现气泡，则测得MnO2含量偏小 答案　D 解析　MnO2具有氧化性，Na2C2O4具有还原性，二者发生反应时，MnO2被还原成Mn2＋，A正确；滴定时是用KMnO4滴定过量的Na2C2O4，Na2C2O4溶液为无色，KMnO4溶液为紫色，则达到滴定终点时，溶液颜色由无色变成浅紫色，B正确；20 mL 0.1 mol·L－1 KMnO4溶液中KMnO4的物质的量为20×10－3×0.1 mol ＝2×10－3 mol，由关系式2MnO～5C2O可知，与KMnO4反应的Na2C2O4的物质的量为5×10－3 mol，则与MnO2反应的Na2C2O4的物质的量为30×10－3×0.2 mol－5×10－3 mol＝1×10－3 mol，由关系式MnO2～C2O可知，样品中MnO2的物质的量为1×10－3 mol，质量为0.087 g，故MnO2的含量为×100%＝%，C正确；若滴定终点时滴定管尖嘴处出现气泡，则KMnO4溶液的体积偏小，结合C项分析知，计算得到的MnO2的质量偏大，测得MnO2的含量偏大，D错误。 　陌生情境中的化学(或离子)方程式的书写及配平 1．新情境下离子方程式、氧化还原反应方程式的书写方法 2．解题思路示例 (1)[“信息型”陌生方程式的书写]KMnO4能与热的经硫酸酸化的Na2C2O4溶液反应，生成Mn2＋和CO2，该反应的离子方程式是__________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________。 分析　第一步：依题意，锰元素的化合价降低，故KMnO4是氧化剂，Mn2＋是还原产物；碳元素的化合价升高，故Na2C2O4(碳元素化合价为＋3价)是还原剂，CO2是氧化产物。 第二步：按“氧化剂＋还原剂―→还原产物＋氧化产物”把离子方程式初步写成：MnO＋C2O―→Mn2＋＋CO2↑。 由MnO→Mn2＋，锰元素降了5价；由C2O→CO2，碳元素升了1价，1 mol C2O共失去2 mol e－，故在C2O前配5，在氧化产物CO2前配10；在MnO前配2，在还原产物Mn2＋前配2，即2MnO＋5C2O―→2Mn2＋＋10CO2↑。 第三步：反应在硫酸中进行，故在左边补充H＋，右边补充H2O，2MnO＋5C2O＋H＋―→2Mn2＋＋10CO2↑＋H2O。 第四步：依据电荷守恒及H、O原子守恒配平如下： 2MnO＋5C2O＋16H＋2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。 (2)[“流程图”中陌生方程式的书写]以低品位铜矿砂(主要成分为CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下： 写出酸溶1发生反应的化学方程式：______________________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 分析　书写步骤： (1)“瞻前”确定反应物 根据进料→确定反应物：CuS＋MnO2＋H2SO4。 (2)“顾后”确定生成物 根据出料中含有S，后续除锰生成MnCO3，说明酸溶1生成的是S和MnSO4。 (3)根据得失电子守恒配平发生氧化还原反应的物质 CuS＋MnO2＋H2SO4―→MnSO4＋S。 (4)根据质量守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质 CuS＋MnO2＋2H2SO4===MnSO4＋S＋2H2O＋CuSO4。 (5)检查质量、得失电子是否守恒。 题组一　分析与推测“信息给予型”陌生氧化还原反应方程式 1．(1)强氧化剂NaClO会将CN－氧化，生成N2、CO和Cl－等无毒无害物质，可用该反应处理含氰废水，反应的离子方程式为________________________________。 (2)NaClO可氧化除去氨氮，反应机理如图所示(其中H2O和NaCl略去)，NaClO氧化NH3的总反应的化学方程式为____________________________________。 (3)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比为2∶1倒入烧瓶中，用水浴加热，同时滴入H2SO4，产生棕黄色气体X，反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应，写出反应的离子方程式______________________________________________。 答案　(1)2CN－＋5ClO－＋2OH－===2CO＋N2↑＋5Cl－＋H2O (2)2NH3＋3NaClO===N2＋3H2O＋3NaCl (3)2ClO＋SO＋2H＋SO＋2ClO2↑＋H2O 2．按要求完成下列方程式。 (1)用NaClO2溶液作为吸收液可对烟气中的NO进行脱硝，已知反应后的溶液中含有NO和Cl－，写出该反应的离子方程式：____________________________ ____________________________________________________________。 (2)CuH在氯气中完全燃烧会生成氯化铜和氯化氢，写出反应的化学方程式：____________________________。 答案　(1)3ClO＋4NO＋4OH－===4NO＋3Cl－＋2H2O (2)2CuH＋3Cl22CuCl2＋2HCl 题组二　分析与推测“流程图”中陌生氧化还原反应方程式 3．五水硫代硫酸钠(化学式为Na2S2O3·5H2O)不溶于乙醇，易溶于水，可用于鞣制皮革、矿石提银、水产养殖、医疗解毒等，工业上常用Na2S、Na2CO3为原料制备，其生产流程如图所示。 (1)Na2S和Na2CO3按物质的量之比为2∶1投料后加热，将SO2缓缓通入溶液中，即可获得Na2S2O3，反应的化学方程式为______________________________。 (2)上述制备过程一般需在碱性环境下进行，若在酸性条件下产品会发黄，用离子方程式表示其可能的原因：__________________________。 答案　(1)2Na2S＋Na2CO3＋4SO23Na2S2O3＋CO2 (2)S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O 4．以硫铁矿(主要成分为FeS2，还有少量CuS、SiO2等杂质)为原料制备绿矾晶体(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下： (1)“酸浸”过程，矿渣中的Fe2O3与稀H2SO4反应的离子方程式：________________________________________________________________________。 (2)燃料细菌脱硫法是用氧化亚铁硫杆菌(T.f)对硫铁矿进行催化脱硫，同时得到FeSO4溶液。其过程如图所示： 已知总反应为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===2SO＋15Fe2＋＋16H＋ ①将过程Ⅰ离子方程式补充完整 FeS2＋Fe3＋＋________===Fe2＋＋S2O＋________ ②过程Ⅱ反应的离子方程式：___________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (2)①1　6　3　H2O　7　1　6　H＋ ②8Fe3＋＋S2O＋5H2O===2SO＋8Fe2＋＋10H＋ 高考真题演练 1．(2023·全国乙卷)一些化学试剂久置后易发生化学变化。下列化学方程式可正确解释相应变化的是(　　) A 硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀 6FeSO4＋O2＋2H2O===2Fe2(SO4)3＋2Fe(OH)2↓ B 硫化钠溶液出现浑浊颜色变深 Na2S＋2O2===Na2SO4 C 溴水颜色逐渐褪去 4Br2＋4H2O===HBrO4＋7HBr D 胆矾表面出现白色粉末 CuSO4·5H2O===CuSO4＋5H2O 答案　D 解析　硫酸亚铁溶液出现棕黄色沉淀，正确的化学方程式为12FeSO4＋3O2＋6H2O===4Fe2(SO4)3＋4Fe(OH)3↓，A错误；硫化钠溶液出现浑浊颜色变深，正确的化学方程式为2Na2S＋O2＋2H2O===4NaOH＋2S↓，B错误；溴水中存在平衡Br2＋H2OHBrO＋HBr，HBrO见光易分解，促使平衡正向移动，使溴水褪色，C错误。 2．(2023·北京卷)离子化合物Na2O2和CaH2与水的反应分别为①2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；②CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。下列说法正确的是(　　) A．Na2O2、CaH2中均有非极性共价键 B．①中水发生氧化反应，②中水发生还原反应 C．Na2O2中阴、阳离子个数比为1∶2，CaH2中阴、阳离子个数比为2∶1 D．当反应①和②中转移的电子数相同时，产生的O2和H2的物质的量相同 答案　C 3．(2023·辽宁卷)一定条件下，酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4 B．随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小 C．该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存 D．总反应为：2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 答案　C 解析　Mn(Ⅲ)浓度先增大后减小，说明Mn(Ⅲ)可以氧化H2C2O4，A错误；Mn(Ⅱ)起催化作用，反应过程中Mn(Ⅱ)浓度增大，则反应速率先增大后减小，B错误；由题图可知Mn(Ⅶ)浓度减小为0时，Mn(Ⅱ)浓度才开始增大，所以该条件下Mn(Ⅱ)与Mn(Ⅶ)不能大量共存，C正确；草酸为弱酸，不能拆，D错误。 4．(1)(2022·江苏高考节选)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl－含量少的Ce2(CO3)3，其部分实验过程如下： “酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3＋并放出O2，该反应的离子方程式为________________________________。 (2)(2022·湖南高考节选)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2，含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下： 已知“降温收尘”后，粗TiCl4中含有的几种物质的沸点： 物质 TiCl4 VOCl3 SiCl4 AlCl3 沸点/℃ 136 127 57 180 TiO2与C、Cl2在600 ℃的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表： 物质 TiCl4 CO CO2 Cl2 分压/MPa 4.59×10－2 1.84×10－2 3.70×10－2 5.98×10－9 该温度下，TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为____________________________________。 答案　(1)2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O (2)5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2 解析　(2)钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化，转化为相应的氯化物，降温收尘后得到粗TiCl4，加入单质Al除钒，再除硅、铝得到纯TiCl4，加入Mg还原得到Ti。根据表中数据可知，该温度下C主要生成CO和CO2，根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5∶2∶4，所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2＋6C＋10Cl25TiCl4＋2CO＋4CO2。 课时作业 [建议用时：40分钟] 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．NaNO2是一种食品添加剂，但食用过量可能致癌。酸性KMnO4溶液与NaNO2反应的离子方程式为MnO＋NO＋―→Mn2＋＋NO＋H2O(未配平)。下列叙述中正确的是(　　) A．该反应中NO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　C 2．关于反应2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO，下列说法不正确的是(　　) A．生成0.5 mol N2，转移4 mol电子 B．N2是还原产物 C．S2O发生氧化反应 D．还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶1 答案　A 3．(2023·北京市西城区高三期末)某小组同学探究Al与Cu2＋的反应，实验如下。 装置 序号 试剂a 现象 ① 2 mL 0.5 mol/L CuSO4溶液 无明显变化，数小时后观察到铝片上仅有少量红色斑点 ② 2 mL 0.5 mol/L CuCl2溶液 迅速产生红色固体和无色气泡，且气体的生成速率逐渐增大，反应放出大量的热。在铝片表面产生少量白色沉淀，经检验为CuCl 下列说法不正确的是(　　) A．②中气体生成速率逐渐增大可能与Al和Cu在溶液中形成了原电池有关 B．②中产生白色沉淀的可能原因：Al＋3Cu2＋＋3Cl－===3CuCl↓＋Al3＋ C．向①中加入一定量NaCl固体，推测出现与②相似的实验现象 D．②比①反应迅速是由于Cu2＋水解使②中的c(H＋)更大，利于破坏铝片表面的氧化膜 答案　D 解析　②比①反应迅速是由于氯离子能破坏铝片表面的致密氧化膜，硫酸根离子不能破坏铝片表面的致密氧化膜，D不正确。 4．(2023·天津市高中学业水平模拟考试)用还原法可以将硝酸厂烟气中的大量氮氧化物(NOx)转化为无害物质。常温下，将NO与H2的混合气体通入Ce(SO4)2与Ce2(SO4)3的混合溶液中，其物质的转化过程如图所示。下列说法错误的是(　　) A．反应Ⅱ的离子方程式为4Ce3＋＋2NO＋4H＋===N2＋2H2O＋4Ce4＋ B．反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2 C．H＋为该转化过程的中间产物 D．反应前后溶液中Ce3＋和Ce4＋的总数保持不变 答案　B 5．做实验时不小心粘了一些高锰酸钾溶液，皮肤上的斑很久才能消除，如果用草酸的稀溶液洗涤马上可以复原，其反应的离子方程式为MnO＋H2C2O4＋H＋―→CO2↑＋Mn2＋＋，关于此反应的叙述正确的是(　　) A．该反应的氧化剂是H2C2O4 B．该反应右边方框内的产物是OH－ C．该反应中生成1 mol CO2电子转移总数是5NA D．配平该反应方程式后，H＋的系数是6 答案　D 6．(2023·河北衡水中学高三一调)高铜酸钠(NaCuO2)是黑色难溶于水的固体，具有强氧化性，在中性或碱性环境中稳定，一种制备高铜酸钠的原理为Cu＋NaClO＋NaOH―→NaCuO2＋NaCl＋H2O(未配平)。下列说法错误的是(　　) A．NaCuO2中铜的化合价为＋3价 B．1 mol ClO－参加反应转移2 mol电子 C．反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶3 D．NaCuO2与稀硫酸反应的离子方程式为CuO＋4H＋===Cu3＋＋2H2O 答案　D 解析　NaCuO2中铜的化合价为＋3价，具有强氧化性，在酸性环境中不稳定，离子方程式为4NaCuO2＋12H＋===4Na＋＋4Cu2＋＋O2↑＋6H2O，D错误。 二、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意) 7．氰化物是剧毒物质，传统生产工艺的电镀废水中含一定浓度的CN－，无害化排放时必须对这种废水进行处理。可采用碱性条件下的Cl2氧化法处理这种废水，涉及两个反应： 反应ⅰ：CN－＋OH－＋Cl2―→OCN－＋Cl－＋H2O(未配平)； 反应ⅱ：OCN－＋OH－＋Cl2―→X＋Y＋Cl－＋H2O(未配平)。 其中反应ⅰ中N元素的化合价没有变化，常温下，X、Y是两种无毒的气体。下列判断正确的是(　　) A．反应ⅰ中氧化剂与还原剂的化学计量数之比为1∶2 B．X、Y分别是CO2、N2，反应ⅱ的氧化产物为N2 C．该废水处理工艺过程中须采取措施，防止Cl2逸出到空气中 D．处理c(CN－)＝0.0001 mol·L－1的废水106 L，消耗标准状况下的Cl2 4.48×103 L 答案　BC 解析　配平后的反应ⅰ为CN－＋2OH－＋Cl2===OCN－＋2Cl－＋H2O，其中CN－为还原剂，Cl2为氧化剂，二者的化学计量数之比为1∶1，A错误；反应ⅱ中，Cl2是氧化剂，则OCN－为还原剂，OCN－中N元素的化合价为－3，C元素的化合价为＋4，又X、Y是两种无毒的气体，应分别是CO2和N2，反应ⅱ的氧化产物只有N2，B正确；处理废水的总反应方程式为2CN－＋5Cl2＋8OH－===10Cl－＋4H2O＋N2＋2CO2，已知n(CN－)＝106 L×0.0001 mol·L－1＝100 mol，消耗标准状况下Cl2 100 mol××22.4 L·mol－1＝5.6×103 L，D错误。 8．砷是一种常见的元素，它在自然界中广泛存在。砷的含氧酸中砷的化合价不同，它们的性质也不同。其转化关系如图所示。已知：As2O3在193 ℃升华，微溶于水。下列说法正确的是(　　) A．As2O3是共价晶体 B．反应①中还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2 C．反应②的离子方程式为H3AsO3＋Cl2＋H2O===H3AsO4＋2Cl－＋2H＋ D．生成0.3 mol H3AsO4，理论上消耗0.6 mol HNO3 答案　C 解析　As2O3为非金属氧化物，在193 ℃升华，说明其熔、沸点低，是分子晶体，A错误；反应①中HI→I2失e－、H3AsO4→H3AsO3得2e－，根据得失电子守恒，还原剂与氧化剂的物质的量之比为2∶1，B错误；生成0.3 mol H3AsO4，失0.6 mol电子，HNO3→NO得3e－，根据得失电子守恒，理论上消耗0.2 mol HNO3，D错误。 9．在好氧菌和厌氧菌作用下，废液中NH能转化为N2(g)和H2O(l)，示意图如下： 反应Ⅰ：NH＋O2―→NO＋H＋＋H2O(未配平) 反应Ⅱ：NH＋NO―→N2↑＋H2O＋H＋(未配平) 下列说法正确的是(　　) A．两池发生的反应中，氮元素只被氧化 B．常温常压下，反应Ⅱ中生成1 mol N2时，转移电子3.75 mol C．好氧菌池与厌氧菌池投入废液的体积之比为3∶5时，NH能完全转化为N2 D．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶3 答案　BC 解析　配平Ⅰ、Ⅱ可知：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2O，5NH＋3NO===4N2↑＋9H2O＋2H＋。反应Ⅱ中NO被还原，A错误；反应Ⅱ中氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶5，D错误。 10．油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现，在不同的空气湿度和光照条件下，颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应： 下列说法正确的是(　　) A．S2O和SO的空间结构都是正四面体形 B．反应Ⅰ和Ⅱ中，元素As和S都被氧化 C．反应Ⅰ和Ⅱ中，参加反应的：Ⅰ<Ⅱ D．反应Ⅰ和Ⅱ中，氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7 答案　D 解析　S2O的中心原子S形成的4个σ键的键长不一样，故其空间结构不是正四面体形，A错误；As2S3中As的化合价为＋3价，反应Ⅰ产物As2O3中As的化合价为＋3价，故该过程中As没有被氧化，B错误；根据题给信息可知，反应Ⅰ的方程式为2As2S3＋6O2＋3H2O2As2O3＋3H2S2O3，反应Ⅱ的方程式为As2S3＋7O2＋6H2O2H3AsO4＋3H2SO4，则反应Ⅰ和Ⅱ中，参加反应的：Ⅰ>Ⅱ，C错误；As2S3中As为＋3价，S为－2价，在经过反应Ⅰ后，As的化合价没有变，S变为＋2价，则1 mol As2S3失电子3×4 mol＝12 mol；在经过反应Ⅱ后，As变为＋5价，S变为＋6价，则1 mol As2S3失电子2×2 mol＋3×8 mol＝28 mol，则反应Ⅰ和Ⅱ中，氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7，D正确。 三、非选择题 11．(2023·全国乙卷节选)LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备LiMn2O4的流程如下： 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝2.8×10－39， Ksp[Al(OH)3]＝1.3×10－33， Ksp[Ni(OH)2]＝5.5×10－16。 回答下列问题： (1)硫酸溶矿主要反应化学方程式为______________________________________________。为提高溶矿速率，可采取的措施________________(举1例)。 (2)加入少量MnO2的作用是______________。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是________________________。 (3)溶矿反应完成后，反应器中溶液pH＝4，此时c(Fe3＋)＝________mol·L－1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是________。 (4)加入少量BaS溶液除去Ni2＋，生成的沉淀有______________。 (5)煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是__________________________________。 答案　(1)MnCO3＋H2SO4===MnSO4＋H2O＋CO2↑　粉碎菱锰矿(合理即可) (2)将Fe2＋氧化为Fe3＋　Fe3＋可以催化H2O2分解 (3)2.8×10－9　Al3＋　 (4)BaSO4、NiS (5)2Li2CO3＋8MnO24LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑ 解析　(3)溶矿反应完成以后，反应器中溶液pH＝4，溶液中c(OH－)＝1.0×10－10 mol·L－1，此时体系中含有的c(Fe3＋)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－9 mol·L－1，这时溶液中的c(Fe3＋)小于1.0×10－5 mol·L－1，认为Fe3＋已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH－)＝1.0×10－7 mol·L－1，溶液中c(Al3＋)＝＝ mol·L－1＝1.3×10－12 mol·L－1，c(Ni2＋)＝＝ mol·L－1＝5.5×10－2 mol·L－1，c(Al3＋)小于1.0×10－5 mol·L－1，Al3＋沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3＋。 12．镀锌钢构件的酸洗废液中含有2.5 mol/L盐酸、50%FeCl2·4H2O和2%ZnCl2。实验室从酸洗废液中回收盐酸和FeCl2·4H2O的实验流程如下： 已知化合物的溶解度(g/100 g水)数据如下表： 物质 0 ℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ FeCl2 49.7 59.0 62.5 66.7 ZnCl2 342 363 395 437 物质 40 ℃ 60 ℃ 80 ℃ 100 ℃ FeCl2 70.0 78.3 88.7 94.9 ZnCl2 452 488 541 614 回答下列问题： Ⅰ.回收盐酸和FeCl2·4H2O粗产品 (1)操作1应选择________(填字母序号)。 A．水浴加热 B．油浴加热 C．投入沸石 (2)为了获得FeCl2·4H2O粗产品，应适时停止加热且留有少量残余液，这样做除了防止Fe2＋被氧化外，另一目的是____________________________________；若留有残余液过多，会造成的不良后果是_____________________________________ __________________________________(答一条)。 Ⅱ.FeCl2·4H2O粗产品的重结晶 (3)检验FeCl2·4H2O粗产品中含有Fe3＋的操作方法是________________________________________________________________________________________。 (4)重结晶前加入的物质X为________；操作2的名称是________。 Ⅲ.滴定亚铁离子，测定FeCl2·4H2O晶体纯度 准确称取a g重结晶后的FeCl2·4H2O晶体，溶于混酸中并定容至100 mL。移取三份25.00 mL溶液，加入指示剂，用K2Cr2O7标准溶液(c mol·L－1)滴定至终点，半分钟内不恢复，平均消耗标准溶液体积为V mL(此时Cl－不被氧化)。 (5)计算FeCl2·4H2O晶体的纯度为____________%(含a、c的代数式，化到最简)。 答案　(1)BC (2)防止FeCl2·4H2O结晶水含量偏低　造成析出的FeCl2·4H2O晶体过少，甚至无晶体析出且盐酸回收不充分 (3)取少量粗产品样品，加入少量无氧水溶解，滴加KSCN溶液显红色 (4)铁粉　过滤、洗涤　 (5) 解析　酸洗废液中含有盐酸、氯化亚铁和氯化锌，操作1为蒸馏，馏出液为HCl溶液，残余液中有氯化锌和氯化亚铁，冰水浴冷却抽滤得到氯化亚铁的粗产品，加入盐酸和Fe，加入盐酸防止FeCl2在结晶过程中水解，加入Fe防止Fe2＋被氧化，操作2为过滤、洗涤，然后干燥最终得到氯化亚铁晶体。 (5)K2Cr2O7与亚铁离子反应的离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，25.00 mL溶液消耗Cr2O的物质的量为cV×10－3 mol，则25.00 mL溶液中Fe2＋的物质的量为6cV×10－3 mol，则a g样品中含有Fe2＋2.4cV×10－2 mol，则FeCl2·4H2O晶体的纯度为×100%＝%。 3 学科网（北京）股份有限公司 $$