内容正文:
[对应学生用书P37]
1.“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写
2.“写”“平”“补”三步书写模型
第一步:写,根据所学知识或题目信息找出氧化剂、还原剂、还原产物和氧化产物,然后大致书写出:氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物。
第二步:平,根据化合价升降守恒(求化合价升降的最小公倍数)配平上面写的四种物质。
第三步:补,根据反应环境(酸碱介质)及电荷守恒、原子守恒补齐没有参与氧化还原的物质或离子。
1.(1)Cl2O为淡棕黄色气体,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反应来制备,该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)ClO2常温下为黄色气体,易溶于水,其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”,能快速溶于水,溢出大量气泡,得到ClO2溶液。上述过程中,生成ClO2的反应属于歧化反应,每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为__________mol;产生“气泡”的化学方程式为_____________________________。
解析 (1)根据Cl2与HgO的反应为歧化反应,且一种生成物为Cl2O,可知该反应的化学方程式为2Cl2+HgO===HgCl2+Cl2O。(2)结合题中信息制备ClO2时发生歧化反应,可知反应的化学方程式为5NaClO2+4NaHSO4===NaCl+4Na2SO4+4ClO2↑+2H2O,即生成1 mol ClO2时消耗1.25 mol NaClO2;溶液中溢出大量气泡是NaHCO3与NaHSO4反应产生的CO2气体。
答案 (1)2Cl2+HgO===HgCl2+Cl2O
(2)1.25 NaHCO3+NaHSO4===CO2↑+Na2SO4+H2O
2.NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图所示:
(1)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)“尾气吸收”是吸收电解过程中排出的少量ClO2。写出此吸收反应的化学方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2NaClO3+SO2+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4
(2)2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2+2H2O
3.以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO),脱硝机理如下图。若反应中n(NO)∶n(O2)=2∶1,则总反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析 C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O,Cu+为催化剂;NO和O2都是氧化剂,按2∶1 看作一个整体计算化合价降低总数。
答案 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O
[对应学生用书P38]
1.(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
解析 开始一段时间(大约13 min前)随着时间的推移Mn(Ⅶ)浓度减小直至为0,Mn(Ⅲ)浓度增大直至达到最大值,结合图像,此时间段主要生成Mn(Ⅲ),同时先生成少量Mn(Ⅳ)后Mn(Ⅳ)被消耗;后来(大约13 min后)随着时间的推移Mn(Ⅲ)浓度减少,Mn(Ⅱ)的浓度增大;据此作答。
由图像可知,随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小,说明开始反应生成Mn(Ⅲ),后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4,A项错误;随着反应物浓度的减小,到大约13 min时开始生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅱ)对反应起催化作用,13 min后反应速率会增大,B项错误;由图像可知,Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ),该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存,C项正确;H2C2O4为弱酸,在离子方程式中应以化学式保留,总反应为2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,D项错误。
答案 C
2.(1)(2023·全国乙卷节选)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)(2023·新课标卷节选)“还原”步骤中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,反应的离子方程式为______________________。
答案 (1)2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
(2)2Cr2O+3S2O+10H+===4Cr3++6SO+5H2O
3.(2022·湖南卷节选)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
回答下列问题:
(1)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
________________________________________________________________________;
(2)“除钒”过程中的化学方程式为________________。
解析 (1)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是物质的量之比可知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;(2)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al===3VOCl2+AlCl3。
答案 (1)5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 (2)3VOCl3+Al===3VOCl2+AlCl3
4.(2022·全国甲卷节选)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备,菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:
向80~90 ℃的滤液①中分批加入适量KMnO4溶液充分反应后过滤,滤渣②中有MnO2,该步反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 3Fe2++MnO+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
5.(2021·广东卷节选)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。
(1)该氧化物为________。
(2)已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为________。
答案 (1)Al2O3 (2)4∶1
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