内容正文:
主观题突破(一) 新情境下方程式的书写
命题点1 化学工艺流程中的氧化还原反应方程式的书写
1.工艺流程中的氧化还原反应方程式书写方法
(1)细读题干寻找提纯对象,结合工艺流程示意图分析被提纯元素的存在形式及杂质的去除情况。
(2)确定未知反应的反应物和生成物,根据题意分析溶液环境,配平氧化还原反应方程式。
2.氧化还原反应型离子方程式的书写流程
(1)找出反应粒子:通过氧化还原反应中元素价态的变化,找出发生氧化还原反应的微粒。
(2)正确预测产物:依据氧化还原反应规律确定氧化产物和还原产物。
(3)配平变价微粒:应用最小公倍数法确定得失电子的数目,配平含变价元素的相关物质。
(4)确定缺项物质:根据溶液酸碱性及电荷守恒确定缺项物质是H2O、OH-还是H+。
(5)整体元素配平:通过观察法确定所有物质的化学计量数。
(6)三查检验验证:检查物质拆分是否正确,电荷、质量是否守恒。
【应用1】 废旧锌锰电池通过拆分煅烧后,可得到棕色锰粉(主要成分为MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2、ZnO和ZnMn2O4),从棕色锰粉中获得MnO2和超细ZnO粉体的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“酸溶”的目的是将锌、锰元素转化为Zn2+、Mn2+,写出ZnMn2O4发生反应的化学方程式: ZnMn2O4+H2C2O4+3H2SO4ZnSO4+2MnSO4+2CO2↑+4H2O 。
(2)Na2S2O8被还原为S,写出“氧化”过程中发生反应的离子方程式: S2+Mn2++2H2OMnO2↓+2S+4H+ 。
解析 (1)由题中信息知,“酸溶”过程中ZnMn2O4发生反应的反应物是ZnO4、H2O4和H2SO4,产物是ZnSO4、SO4,Mn元素的化合价降低,则ZnMn2O4为氧化剂,MnSO4为还原产物,H2C2O4为还原剂,其氧化产物一般为CO2。根据得失电子守恒初步配平为ZnMn2O4+H2C2O4+H2SO4ZnSO4+2MnSO4+2CO2↑,根据补项原则,右侧添加H2O,根据原子守恒配平得ZnMn2O4+H2C2O4+3H2SO4ZnSO4+2MnSO4+2CO2↑+4H2O。(2)根据题给信息可知,“氧化”过程中氧化剂为S2,还原剂为Mn2+,氧化产物是MnO2,还原产物为S,1 mol S2得2 mol e-生成2 mol S,根据得失电子守恒初步配平为S2+Mn2+MnO2↓+2S,根据补项原则,左侧补H2O,右侧补H+,结合电荷守恒、原子守恒配平得S2+Mn2++2H2OMnO2↓+2S+4H+。
命题点2 实验探究中的氧化还原反应方程式的书写
1.细读题干寻找实验目的,通读题目从实验步骤中了解操作步骤,结合装置分析实验过程,与实验目的相对应。
2.根据题意确定反应物和生成物,结合溶液环境配平方程式,注意质量守恒、电子守恒和电荷守恒。
【应用2】 绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
为探究硫酸亚铁的分解产物,将已恒重的装置A接入如图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
(1)C、D中的溶液依次为 c、a (填字母)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 生成白色沉淀、褪色 。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓硫酸
(2)写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式: 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 。
解析 实验后残留的红色粉末是Fe2O3。由此可知反应后Fe元素的化合价升高,此反应为氧化还原反应,再根据氧化还原反应规律,反应中硫元素的化合价必然降低,生成SO2。最后根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方程式2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。由于SO3极易溶于水且能与水反应生成H2SO4,欲检验SO2和SO3,必须先用BaCl2溶液检验SO3,再用品红溶液检验SO2。
命题点3 陌生情境下非氧化还原反应方程式的书写
1.依据广义水解原理书写
广义的水解观认为,无论是盐的水解还是非盐的水解,其最终结果都是参与反应的物质和水分别解离成两部分,再重新组合成新的物质。
【应用3】常用尿素[CO(NH2)2]除去工业废水中Cr3+,流程为
完成该转化的离子方程式: 2Cr3++3CO(NH2)2+9H2O2Cr(OH)3↓+3CO2↑+6N 。
解析 Cr3+与尿素反应生成Cr(OH)3和二氧化碳,根据原子和电荷守恒配平方程式。
2.根据“中和”原理或“强酸制弱酸”原理书写
【应用4】硫酸是一种重要的大宗工业化学品,应用广泛,可实现下列转化:
浓硫酸 NaHSO4(s)Na2S2O7(s)熔矿产物
(1)过程Ⅰ的化学方式程式为 H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑ 。
(2)已知硫酸分子结构为,过程Ⅱ生成了焦硫酸钠(Na2S2O7),画出其阴离子的结构式: 或2- ;推测焦硫酸钠水溶液呈 酸性 (填“酸性”“中性”或“碱性”),用离子方程式表明原因: S2+H2O2S+2H+或S2+H2O2HS 。
(3)Na2S2O7高温下具有强氧化性,受热分解产生SO3气体,过程Ⅲ是将过量Na2S2O7固体与磁铁矿熔融反应,产生了混合气体。
①写出检验混合气体成分的方案: 先将混合气体通过足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,证明有SO3;再将逸出气体通入品红溶液,品红溶液褪色,加热后恢复红色,证明有SO2 。
②写出Na2S2O7只与磁铁矿发生反应的总化学方程式: 10Na2S2O7+2Fe3O43Fe2(SO4)3+SO2↑+
10Na2SO4 。
(4)过量的焦硫酸(H2S2O7)和苯在加热条件下反应得到苯磺酸,写出反应的化学方程式: +H2S2O7+H2SO4 。
解析 (1)由物料守恒和转化图可知过程Ⅰ为浓硫酸与NaCl反应生成NaHSO4和HCl,化学方程式为H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑。(2)过程Ⅱ中发生反应:2NaHSO4(s)Na2S2O7+H2O,两个羟基发生分子间脱水反应,故焦硫酸根离子的结构是;由焦硫酸根离子的结构知,焦硫酸钠溶于水发生反应:S2+H2O2S+2H+或S2+H2O2HS,故溶液呈酸性。(3)①~②焦硫酸钠具有强氧化性,能将磁铁矿中的二价铁氧化成三价铁,同时生成二氧化硫气体,反应的化学方程式为10Na2S2O7+2Fe3O43Fe2(SO4)3+SO2↑+10Na2SO4。又过量的Na2S2O7受热分解产生SO3,所以混合气体中含有SO2和SO3,为避免检验SO2时SO3溶解在水中,故先用BaCl2溶液检验SO3,再用品红溶液检测SO2。
1.(2025·黑吉辽蒙卷)某工厂采用如下工艺回收废渣(含有ZnS、PbSO4、FeS和CuCl)中的Zn、Pb元素。
已知:①“氧化浸出”时,PbSO4不发生变化,ZnS转变为[Zn(NH3)4]2+;
②Ksp[Pb(OH)2]=10-14.8;
③酒石酸(记作H2A)结构简式为
HOOC(CHOH)2COOH。
回答下列问题:
(1)“除铜”步骤中发生反应的离子方程式为 Zn+[Cu(NH3)4]2+Cu+[Zn(NH3)4]2+ 。
(2)290 ℃“真空热解”生成2种气态氧化物,该反应的化学方程式为 Pb[OOC(CHOH)2COO]Pb+
4CO↑+2H2O↑ 。
解析 (1)Cu元素来自废渣中的CuCl,在第一步“氧化浸出”中,Cu被氧化至+2价,同时在NH3·H2O的作用下以[Cu(NH3)4]2+的形式存在于滤液中,因此“除铜”步骤中,Zn将[Cu(NH3)4]2+中的Cu元素还原为Cu单质,Zn被氧化为Zn2+,根据已知信息①可知,Zn2+也会与NH3结合,因此[Cu(NH3)4]2+释放出的NH3会与Zn2+结合生成[Zn(NH3)4]2+,因此反应的离子方程式为Zn+[Cu(NH3)4]2+Cu+[Zn(NH3)4]2+。(2)PbA中的A2-为酒石酸根离子,分析酒石酸的结构可知A2-为C4H4,“真空热解”生成的2种气态氧化物来自C4H4,则这2种气态氧化物为C的氧化物和H的氧化物(H2O),从C4H4中去掉2个H2O,剩余C4O4,故C的氧化物为CO,因此反应的化学方程式为Pb[OOC(CHOH)2COO]Pb+4CO↑+2H2O↑。
2.(2024·黑吉辽卷)中国是世界上最早利用细菌冶金的国家。已知金属硫化物在“细菌氧化”时转化为硫酸盐,某工厂用细菌冶金技术处理载金硫化矿粉(其中细小的Au颗粒被FeS2、FeAsS包裹),以提高金的浸出率并冶炼金,工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)“细菌氧化”中,FeS2发生反应的离子方程式为 4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8S+4H+ 。
(2)滤液②经H2SO4酸化,[Zn(CN)4]2-转化为ZnSO4和HCN的化学方程式为 Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4 。用碱中和HCN可生成 NaCN (填溶质化学式)溶液,从而实现循环利用。
解析 (1)“细菌氧化”的过程中,FeS2在酸性环境下被O2氧化为Fe3+和,离子方程式为4FeS2+15O2+2H2O4Fe3++8+4H+。(2)滤液②中含有[Zn(CN)4]2+,经过H2SO4的酸化,[Zn(CN)4]2+转化为ZnSO4和HCN,反应的化学方程式为Na2[Zn(CN)4]+2H2SO4ZnSO4+4HCN+Na2SO4;用碱中和HCN得到的产物,可实现循环利用,即用NaOH中和HCN生成NaCN,NaCN可用于“浸金”步骤,从而循环利用。
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