内容正文:
正禾一本通
高三一轮总复习高效讲义
化学(S)
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第一单元
物质及其变化
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热点提升(三)
信息型氧化还原反应方程式的书写
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新情境下氧化还原反应方程式的书写一般会出现在非选择题部分的化工流程或实验大题中,试题一般提供反应的相关信息,需要考生结合所学知识进行书写。突破这类方程式的书写,关键在于能够从情境中提取信息,分析反应的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物,然后利用氧化还原反应配平的方法和技巧进行解答。
类型1 依据陈述信息书写方程式
例1.(2020·全国卷Ⅲ节选)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式:___________________________________________________________。
[解题流程] 根据题目信息确定反应物中的氧化剂和还原剂,然后依据氧化还原反应方程式的书写与配平原则解答题目。
【训练】 1.铬会造成环境污染。某酸性废水中含有Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) ,处理时可用焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) 转化为毒性较低的Cr3+,再调节pH至8,使铬元素沉降,分离出污泥后测得废水中Cr3+浓度为0.52 mg·L-1,达到排放标准。Na2S2O5参加反应的离子方程式为________________________________________________________________。
答案:3S2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(5)) +2Cr2O eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(7)) +10H+===6SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +4Cr3++5H2O
2.(1)Co(OH)2在空气中850 ℃煅烧成Co3O4的化学方程式:________________________________________________________________。
(2)一定条件下,CuCl2、K与F2反应生成KCl和化合物K2CuF4的化学方程式:________________________________________________________。
(3)将CO通入足量银氨溶液中生成单质银的化学方程式:
______________________________________________________。
答案:(1)6Co(OH)2+O2 eq \o(=====,\s\up7(850 ℃)) 2Co3O4+6H2O
(2)4K+2F2+CuCl2===K2CuF4+2KCl
(3)CO+2[Ag(NH3)2]OH===2Ag↓+(NH4)2CO3+2NH3
类型2 依据工艺流程信息书写方程式
例2.(2023·全国卷乙节选)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:
(1)加入少量MnO2的作用是___________________________________。
不宜使用H2O2替代MnO2,原因是_______________________________
_______________________________________________________________。
(2)煅烧窑中,生成LiMn2O4反应的化学方程式是
__________________________________________________________。
[解题流程] (2)根据流程图,分析确定反应物与生成物,然后配平化学方程式。
①“瞻前”确定反应物:根据进料确定反应物为Li2CO3+MnO2。
②“顾后”确定生成物:根据流程图中物质的转化情况,确定生成物为CO2↑+O2↑+LiMn2O4。
③根据得失电子守恒,逆向配平发生氧化还原反应的物质:
2Li2CO3+8MnO2 eq \o(=====,\s\up7(煅烧)) CO2↑+O2↑+4LiMn2O4。
④根据元素守恒补充并配平未发生氧化还原反应的物质:
2Li2CO3+8MnO2 eq \o(=====,\s\up7(煅烧)) 2CO2↑+O2↑+4LiMn2O4。
⑤检查元素、得失电子是否守恒。
答案:(1)将Fe2+氧化为Fe3+ Mn2+和生成的Fe3+对H2O2的分解有催化作用,导致H2O2用量过大,造成资源浪费
(2)2Li2CO3+8MnO2 eq \o(=====,\s\up7(煅烧)) 2CO2↑+O2↑+4LiMn2O4
【训练】 3.钒具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3。
“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO eq \o\al(\s\up24(+),\s\do8(2)) ,同时还有________被氧化。写出VO+转化为VO eq \o\al(\s\up24(+),\s\do8(2)) 反应的离子方程式:_________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
解析:Fe3O4与稀硫酸反应:Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O,“酸浸氧化”过程中,Fe2+具有还原性,也能被MnO2氧化生成Fe3+。VO+被氧化为VO eq \o\al(\s\up24(+),\s\do8(2)) ,MnO2则被还原为Mn2+,溶液呈酸性,结合守恒规律,写出离子方程式:VO++MnO2+2H+===VO eq \o\al(\s\up24(+),\s\do8(2)) +Mn2++H2O。
答案:Fe2+ VO++MnO2+2H+===VO eq \o\al(\s\up24(+),\s\do8(2)) +Mn2++H2O
4.现代工业上用氧化锌烟灰(主要成分为ZnO,含少量Pb、CuO和As2O3)制取高纯锌的部分工艺流程如图所示。
(1)已知:“溶浸”后浸出液中含[Zn(NH3)4]2+、[Cu(NH3)4]2+、AsCl eq \o\al(\s\up16(2-),\s\do6(5))等。写出该过程中生成[Zn(NH3)4]2+的相关离子方程式:___________________。
(2)“氧化除杂”的目的是将“AsCl eq \o\al(\s\up16(2-),\s\do6(5))”转化为As2O5胶体,再经吸附聚沉除去。写出氧化反应的离子方程式:_____________________________
________________________________________________________________。
答案:(1)ZnO+2NH3·H2O+2NH4+===[Zn(NH3)4]2++3H2O (2)2AsCl eq \o\al(\s\up16(2-),\s\do6(5))+2H2O2+6NH3·H2O===As2O5(胶体)+10Cl-+6NH4++5H2O
类型3 依据反应机理图书写方程式
例3.在酸性条件下,黄铁矿(FeS2,其中S为-1价)催化氧化的反应转化如图所示。总反应:2FeS2+7O2+2H2O===2Fe2++4SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +4H+
(1)分别写出反应Ⅰ、Ⅱ的离子方程式:
①反应Ⅰ:______________________________________________。
②反应Ⅱ:_________________________________________________。
(2)NO在总反应中的作用是____________________________________
___________________________________________________________。
[解题流程] (1)根据示意图中的箭头方向分清反应物、生成物:箭头进入的是反应物,箭头出去的是生成物。
反应Ⅰ中反应物为Fe(NO)2+、O2,生成物为Fe3+、NO,反应为酸性条件。
反应Ⅱ中反应物为Fe3+、FeS2,生成物为Fe2+、SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) ,反应为酸性条件。
(2)若上一步反应生成某物质,下一步该物质又参加反应,则该物质为中间产物。若某物质参加反应,后又生成该物质,则该物质为催化剂。
答案:(1)①4Fe(NO)2++O2+4H+===4Fe3++4NO+2H2O
②14Fe3++FeS2+8H2O===15Fe2++2SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +16H+
(2)作催化剂
【训练】 5.BMO(Bi2MoO6)是一种高效光催化剂,可用于光催化降解苯酚,反应原理如图所示。
苯酚被氧化的总反应:_________________________________________
____________________________________________________________。
答案:C6H5OH+7O2 eq \o(――→,\s\up15(光),\s\do5(BMO)) 6CO2+3H2O
6.炼油、石化等工业会产生含硫(-2价)废水,可通过催化氧化法进行处理,碱性条件下,催化氧化废水的机理如图所示。其中MnO2为催化剂,附着在催化剂载体聚苯胺的表面。
催化氧化过程的总反应为:_________________________________
_________________________________________________________。
答案:O2+2H2O+2S2- eq \o(=====,\s\up7(MnO2)) 4OH-+2S↓
1.(1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠,同时生成CO,该反应的化学方程式为____________________________。
(2)在弱碱性溶液中,FeS与CrO42-反应生成Fe(OH)3、Cr(OH)3和单质S,其离子方程式为____________________________________________。
答案:(1)Na2SO4·10H2O+4C eq \o(=====,\s\up7(高温)) Na2S+4CO↑+10H2O
(2)FeS+CrO42-+4H2O===Fe(OH)3+Cr(OH)3+S+2OH-
2.磷及其化合物在工农业生产中具有重要用途。回答下列问题:
(1)提纯白磷样品(含惰性杂质)的工艺流程如图所示。过程Ⅰ中,被还原的元素是____________(填元素符号),过程Ⅲ的化学方程式为
____________________________________________________________。
(2)磷酸钒锂/碳复合材料[Li3V2(PO4)3/C]是常用的电极材料,其制备流程如下:
V2O5与H2C2O4反应生成V2(C2O4)3的化学方程式为________________
____________________________________________________________。
答案:(1)Cu、P 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C===6CaSiO3+10CO↑+P4
(2)V2O5+5H2C2O4===V2(C2O4)3+4CO2↑+5H2O
3.(2023·辽宁高考节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+),实现镍、钴、镁元素的回收。
“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为_________________________________________________
(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、________________(填化学式)。
解析:根据题干信息可知,“氧化”中Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,则H2SO5被还原为SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) ,结合H2SO5的电离第一步完全可知,反应的离子方程式为Mn2++HSO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(5)) +H2O===MnO2↓+SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +3H+;“氧化”中Fe2+会被氧化为Fe3+,用石灰乳调节pH=4时Fe元素沉淀为Fe(OH)3,Ca2+与SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) 结合生成CaSO4沉淀,故滤渣中还含有Fe(OH)3、CaSO4。
答案:Mn2++HSO eq \o\al(\s\up24(-),\s\do8(5)) +H2O===MnO2↓+SO eq \o\al(\s\up24(2-),\s\do8(4)) +3H+
Fe(OH)3、CaSO4
4.(2024·江苏高考节选)贵金属银应用广泛。Ag与稀HNO3制得AgNO3,常用于循环处理高氯废水。
(1)还原AgCl。在AgCl沉淀中埋入铁圈并压实,加入足量0.5 mol·L-1盐酸后静置,充分反应得到Ag。
①铁将AgCl转化为单质Ag的化学方程式为______________________。
②不与铁圈直接接触的AgCl也能转化为Ag的原因是________________________________________________________________。
③为判断AgCl是否完全转化,补充完整实验方案:取出铁圈,搅拌均匀,取少量混合物过滤,____________________________________________
[实验中必须使用的试剂和设备:稀HNO3、AgNO3溶液,通风设备]。
(2)Ag的抗菌性能。纳米Ag表面能产生Ag+杀死细菌(如图所示),其抗菌性能受溶解氧浓度影响。
①纳米Ag溶解产生Ag+的离子方程式为_______________________。
②实验表明溶解氧浓度过高,纳米Ag的抗菌性能下降,主要原因是________________________________________________________________。
解析:(2)②若溶解氧浓度过高,可能会在纳米Ag表面形成Ag2O,包裹纳米Ag,导致其抗菌性能下降。
答案:(1)①Fe+AgCl+2HCl===FeCl3+Ag+H2↑
②Fe与HCl反应得到Fe2+,Fe2+将AgCl还原为Ag
③洗涤,向洗涤液中滴加AgNO3溶液确保Cl-已洗净。在通风设备中,向滤渣中加入足量稀HNO3,若固体完全溶解,则AgCl完全转化;若固体未完全溶解,则AgCl未完全转化
(2)①4Ag+4H++O2===4Ag++2H2O ②纳米Ag表面形成Ag2O
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