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课时跟踪检测(六) 氧化还原反应的计算与方程式的配平
1.(2025·浙江金华一模)乙醇与酸性K2Cr2O7溶液混合可发生反应:Cr2+C2H5OH+H+Cr3++CH3COOH+H2O(未配平)。下列叙述不正确的是 ( )
A.Cr2中Cr元素化合价为+6
B.氧化产物为CH3COOH
C.K2Cr2O7溶液常用硫酸酸化
D.1 mol C2H5OH发生上述反应转移2 mol e-
解析:选D Cr2中O元素为-2价,则Cr元素化合价为+6价,A正确;C2H5OH失去电子被氧化为CH3COOH,则氧化产物为CH3COOH,B正确;K2Cr2O7溶液常用硫酸酸化,C正确;C2H5OH中C元素化合价为-2价,CH3COOH中C元素化合价为0价,则1 mol C2H5OH发生该反应转移4 mol e-,D错误。
2.关于反应2Fe(CO)5+7N2O42FeO2+14NO+10CO2,下列说法正确的是 ( )
A.N2O4发生氧化反应
B.生成1 mol CO2,转移2 mol电子
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为5∶7
D.FeO2可以和Fe反应生成Fe2O3
解析:选D 反应2Fe(CO)5+7N2O42FeO2+14NO+10CO2中,Fe元素化合价由0价升高到+4价,C元素化合价由+2价升高到+4价,N元素化合价由+4价降低到+2价,N2O4得电子发生还原反应,A错误;在该反应中,每生成10 mol CO2转移28 mol电子,则生成1 mol CO2,转移2.8 mol电子,B错误;氧化产物为FeO2、CO2,还原产物为NO,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为(2+10)∶14=6∶7,C错误;Fe2O3中Fe元素显+3价,含+4价铁的FeO2可以和Fe反应生成Fe2O3,D正确。
3.(2025·山东淄博模拟)用FeS、Cu2S处理酸性废水中的Cr2,发生的反应如下:
反应Ⅰ.FeS+Cr2+H+Fe3++S+Cr3++H2O(未配平)
反应Ⅱ.Cu2S+Cr2+H+Cu2++S+Cr3++H2O(未配平)
下列说法错误的是 ( )
A.反应Ⅰ中还原剂与还原产物的物质的量之比为1∶3
B.处理等物质的量Cr2时,消耗Cu2S的物质的量更多
C.处理等物质的量Cr2时,反应Ⅱ消耗H+更多
D.用FeS除去废水中Cr2的同时,还有利于吸附悬浮杂质
解析:选B 反应Ⅰ为2FeS+3Cr2+26H+2Fe3++2S+6Cr3++13H2O,反应Ⅱ为3Cu2S+5Cr2+46H+6Cu2++3S+10Cr3++23H2O。反应Ⅰ中还原剂(FeS)与还原产物(Cr3+)的物质的量之比为2∶6=1∶3,A正确;反应Ⅰ处理1 mol Cr2需要消耗 mol FeS,反应Ⅱ处理 1 mol Cr2需要消耗 mol Cu2S,所以处理等物质的量Cr2时,消耗FeS的物质的量更多,B错误;反应Ⅰ处理1 mol Cr2需要消耗 mol H+,反应Ⅱ处理1 mol Cr2需要消耗 mol H+,所以处理等物质的量Cr2时,反应Ⅱ消耗H+更多,C正确;FeS反应产生的Fe3+易水解为 Fe(OH)3胶体,胶体能吸附水中的悬浮杂质,D正确。
4.把图2中的物质补充到图1中,可得到一个完整的氧化还原反应的离子方程式(未配平)。对该氧化还原反应的离子方程式,下列说法不正确的是 ( )
A.I作氧化剂,具有氧化性
B.氧化性:Mn>I
C.氧化剂和还原剂的物质的量之比为5∶2
D.若有2个Mn2+参加反应,则转移10个电子
解析:选B 该氧化还原反应的离子方程式为5I+2Mn2++3H2O2Mn+5I+6H+,I中的碘元素在反应中化合价降低,得电子,I作氧化剂,具有氧化性,故A正确;该反应的氧化剂是I,氧化产物是Mn,则氧化性:I>Mn,故B错误;氧化剂是I,还原剂是Mn2+,二者物质的量之比为5∶2,故C正确;2个 Mn2+参加反应时,转移电子的个数是10,故D正确。
5.(2025·河北邯郸一模)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2 g。下列有关说法错误的是 ( )
A.原固体混合物中Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1
B.硝酸的物质的量浓度为2.4 mol·L-1
C.产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L
D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.6 mol
解析:选D 向所得溶液中加入NaOH溶液,使金属离子完全沉淀后,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0 mol·L-1×1.0 L=1 mol,沉淀为Cu(OH)2,m[Cu(OH)2]=39.2 g,n[Cu(OH)2]==0.4 mol,根据铜元素守恒,有n(Cu)+2n(Cu2O)=n[Cu(OH)2],所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]=n[Cu(OH)2]=0.4 mol。设Cu和Cu2O的物质的量分别为x mol、y mol,根据二者质量有 64x+144y=27.2,根据铜元素守恒有x+2y=0.4,联立方程解得x=0.2,y=0.1,所以原固体混合物中Cu与Cu2O的物质的量之比为0.2 mol∶0.1 mol=2∶1,A正确;根据得失电子守恒,有3n(NO)=2n(Cu)+ 2n(Cu2O)=2×0.2 mol+2×0.1 mol,故n(NO)=0.2 mol,根据氮元素守恒,有n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)= 0.2 mol+1.0 mol·L-1×1.0 L=1.2 mol,所以硝酸的物质的量浓度c(HNO3)==2.4 mol·L-1,B正确;由B项分析可知n(NO)=0.2 mol,所以标准状况下NO的体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L,C正确;向反应后的溶液中加入NaOH溶液,NaOH先与HNO3反应,剩余的NaOH与Cu(NO3)2反应,最后得到NaNO3溶液,根据氮元素守恒可知反应后的溶液中n(HNO3)+2n[Cu(NO3)2]=n(NaNO3),所以n(HNO3)=n(NaNO3)-2n[Cu(NO3)2]=1 mol-2×0.4 mol=0.2 mol,D错误。
6.(2025·四川德阳模拟)H2S是有毒的污染性气体,可将其与氧气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中进行处理,其物质转化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.过程①中发生的反应是复分解反应
B.过程②中,每生成32 g S转移NA个电子
C.过程③中每转化1 mol Fe2+,需5.6 L O2
D.总反应为2S2-+O2+2H2O2S↓+4OH-
解析:选A 过程①发生复分解反应由硫化氢生成氯化氢,由弱酸生成强酸;过程②中,Fe3+转化为Fe2+,发生的离子方程式为CuS+2Fe3+Cu2++2Fe2++S;过程③中,Fe2+被氧化为Fe3+。过程①中发生复分解反应:H2S+Cu2+CuS↓+2H+,A正确;过程②中发生反应:CuS+2Fe3+Cu2++2Fe2++S,每生成32 g S转移电子数为2NA,B错误;过程③中发生反应:4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,每转化1 mol Fe2+,需0.25 mol O2,没有指明标准状况,无法计算O2的体积,C错误;转化过程中Fe2+、Fe3+、Cu2+循环使用,则回收S的总反应为2H2S+O22S↓+2H2O, D错误。
7.酸性条件下,黄铁矿催化氧化反应的产物之一为FeSO4,实现该反应的机理如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.酸性条件下,黄铁矿催化氧化反应中NO作催化剂
B.反应Ⅲ中,每消耗1 mol NO转移电子1 mol
C.Fe3+在反应Ⅱ中作氧化剂
D.黄铁矿催化氧化反应为2FeS2+7O2+2H2O2Fe2++4S+4H+
解析:选B 酸性条件下,黄铁矿催化氧化过程中,反应Ⅰ中Fe(NO)2+与O2反应生成Fe3+和NO,反应Ⅱ中Fe3+与FeS2反应生成Fe2+和S,反应Ⅲ中Fe2+与NO反应生成Fe(NO)2+。由于酸性条件下,黄铁矿催化氧化反应的产物之一为FeSO4,则NO是该反应的催化剂,故A正确;反应Ⅲ中,Fe2+与NO反应生成Fe(NO)2+,反应前后各元素的化合价不变,该反应为非氧化还原反应,故B错误;反应Ⅱ中Fe3+与FeS2反应生成Fe2+和S,Fe3+中铁元素的化合价降低,Fe3+作氧化剂,FeS2中硫元素的化合价升高,FeS2作还原剂,故C正确;黄铁矿催化氧化过程中,FeS2和O2是反应物,Fe2+和S是生成物,其反应的离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O2Fe2++4S+4H+,故D正确。
8.(2025·山东菏泽一模)某化学兴趣小组利用KBr废液制备溴单质,其流程如图所示(“氧化1”时MnO2Mn2+)。下列说法正确的是 ( )
A.“吹出”时涉及氧化还原反应
B.可用乙醇从溴水中萃取溴
C.“氧化1”时,若1 mol MnO2发生反应,则转移4 mol电子
D.“氧化2”时发生反应:2Br-+Cl22Cl-+Br2
解析:选D 向KBr废液中加入MnO2进行“氧化1”,反应原理为MnO2+2Br-+4H+Mn2++Br2+2H2O,通入足量热空气“吹出”溴,吹出的Br2与Fe“化合”,反应原理为2Fe+3Br22FeBr3,化合后加水溶解,向溶液中通入Cl2进行“氧化2”,反应原理为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,达到富集溴的目的,再蒸馏分离出液溴。“吹出”时利用液溴的挥发性,为物理变化,不涉及氧化还原反应,A错误;已知乙醇与水能以任意比互溶,故不可用乙醇从溴水中萃取溴,B错误;“氧化1”的反应原理为MnO2+2Br-+4H+Mn2++Br2+2H2O,故若1 mol MnO2发生反应,则转移2 mol电子,C错误;“氧化2”时发生反应:2Br-+Cl22Cl-+Br2,D正确。
9.(2025·安徽合肥模拟)某课题组利用工业废气中的NO制备NH4NO3的工艺流程如图所示,若装置Ⅰ和装置Ⅱ中反应后n(N)∶n(HNO2)都为1∶1(不考虑HNO2电离),下列说法错误的是 ( )
A.装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为2NO+4Ge4++3H2O4Ge3++N+HNO2+5H+
B.装置Ⅰ中若有5.6 L(标准状况下)NO参与反应,则转移0.5 mol电子
C.装置Ⅲ中V(NH3)∶V(O2)=4∶1,可实现原子利用率最大化
D.装置Ⅲ发生的氧化还原反应中氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶1
解析:选D 装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为2NO+4Ge4++3H2O4Ge3++N+HNO2+5H+,故A正确;装置Ⅰ中有2 mol NO发生反应时,转移电子的物质的量为4 mol,则标准状况下5.6 L NO发生反应时,转移电子的物质的量为×2=0.5 mol,故B正确;装置Ⅲ中发生反应的化学方程式为2HNO2+2HNO3+O2+4NH34NH4NO3,由方程式可知,装置Ⅲ中V(NH3)∶V(O2)=4∶1时,生成物只有NH4NO3,可实现原子利用率最大化,故C正确;由C项分析可知,装置Ⅲ中发生的氧化还原反应中,氧化剂(O2)和还原剂(HNO2)的物质的量之比为1∶2,故D错误。
10.(8分)碲(52Te)被誉为“国防与尖端技术的维生素”。工业上常用铜阳极泥(主要成分是Cu2Te,含Ag、Au等杂质)为原料提取碲并回收金属,其工艺流程如图:
已知:TeO2微溶于水,易与较浓的强酸、强碱反应。
(1)已知Te为第ⅥA族元素,TeO2被浓NaOH溶液溶解,所生成盐的化学式为 。(2分)
(2)“酸浸1”过程中,控制溶液的酸度使Cu2Te转化为TeO2,发生反应的化学方程式为
;
“还原”过程中,发生反应的离子方程式为
。(6分)
解析:Te与S同主族,SO2与NaOH反应生成Na2SO3,所以TeO2与浓NaOH溶液反应生成盐的化学式为Na2TeO3。
答案:(1)Na2TeO3
(2)Cu2Te+2O2+2H2SO42CuSO4+TeO2+2H2O Te4++2SO2+4H2OTe↓+2S+8H+
11.(12分)人类向大气中排放的NOx对环境会产生危害,脱除NOx是科学家研究的重要课题。
(1)写出NOx对环境的一种危害:
。(1分)
(2)采用碱性KMnO4氧化法可将NOx脱除。
①可用KMnO4(NaOH)溶液进行烟气中NO的脱除,将该离子方程式补充完整:
□NO+□Mn+□ N+3N+□Mn+□ 。(2分)
②下列叙述正确的是 。(2分)
A.将脱除后的混合溶液进行分离可获得氮肥
B.反应后的混合溶液中:c(Mn)+2c(Mn)=c(K+)
C.在不同酸碱性条件下,KMnO4发生氧化还原反应的产物可能不同
③在实验室中用KMnO4(NaOH)溶液对模拟烟气中的NO进行脱除。若将标准状况下224 L含NO体积分数为10%的模拟烟气进行处理,假设NO最终全部转化为N,理论上需要KMnO4的质量为 g(KMnO4的摩尔质量为158 g·mol-1)。(2分)
(3)用PI-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图所示:
①该脱除过程中,太阳能转化为 能。(1分)
②在酸性水溶液中,光催化脱除原理和电化学反应原理类似。g-C3N4端的反应为O2+2e-+2H+H2O2,PI端的反应为 ;
NO2最终转化为HNO3的化学方程式为
。(4分)
解析:(2)②由①知将脱除后的溶液进行分离可获得氮肥,A正确;由化学式KMnO4可知,n(Mn)=n(K),所以反应后的混合溶液中:c(Mn)+c(Mn)=c(K+),B错误;酸性条件下,KMnO4的还原产物为Mn2+,碱性条件下,KMnO4的还原产物为Mn,C正确。③KMnO4→K2MnO4得1个电子,NO→N失3个电子,根据得失电子守恒可得关系式:3KMnO4~NO,则n(KMnO4)=3n(NO)=3× =3 mol,m(KMnO4)=3 mol×158 g·mol-1=474 g。(3)②由题图可知,PI端NO失去电子发生氧化反应生成NO2:NO-2e-+H2ONO2+2H+,最终NO2和H2O2发生氧化还原反应生成硝酸:2NO2+H2O22HNO3。
答案:(1)形成酸雨、形成光化学烟雾、破坏臭氧层等(任写一种即可)
(2)①4 10 14 OH- 10 7 H2O ②AC ③474
(3)①化学 ②NO-2e-+H2ONO2+2H+ 2NO2+H2O22HNO3
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