内容正文:
主观题突破 新情境下方程式的书写
1.陌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。
[例1] 写出亚硫酰氯(SOCl2)在潮湿的空气中产生白雾的化学方程式:
________________________________________________________________________。
答案 SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑
解析
[例2] 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:_______________。
答案 2Cr3++3CO(NH2)2+9H2O===2Cr(OH)3↓+3CO2↑+6NH
(2)根据“中和”原理或“强酸制弱酸”原理书写。
[例3] 根据要求完成下列化学方程式:
(1)25 ℃,H2C2O4和HF两种酸的电离平衡常数如下:
H2C2O4
Ka1=5.36×10-2
Ka2=5.35×10-5
HF
Ka=6.31×10-4
则H2C2O4溶液和NaF溶液反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(2)多硼酸盐四硼酸钠(Na2B4O7)与硫酸反应可制硼酸(H3BO3),写出反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
解题思路 (1)判断三种酸(只看一步电离)H2C2O4、HF、HC2O电离H+的能力,即酸性的强弱,运用强酸制弱酸即可写出方程式。
(2)联想Na2SiO3与酸的反应,H3BO3是弱酸。(3)根据“中和”原理或“强酸制弱酸”原理书写。
答案 (1)H2C2O4+F-===HF+HC2O
(2)Na2B4O7+H2SO4+5H2O===Na2SO4+4H3BO3
解析 (1)由Ka可知酸性:H2C2O4>HF>HC2O。
[例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:
(1)过程Ⅰ的化学方程式为_________________。
(2)已知硫酸分子的结构为,过程Ⅱ生成了焦硫酸钠Na2S2O7,写出其阴离子的结构式:________________;推测焦硫酸钠水溶液呈________________(填“酸性”“中性”或“碱性”),用离子方程式表明原因:_____________________。
(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。写出Na2S2O7只与磁铁矿发生反应的总化学方程式:________________________________________________________________________。
(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:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
(2) - 酸性 S2O+H2O===2H++2SO (3)10Na2S2O7+2Fe3O410Na2SO4+3Fe2(SO4)3+SO2↑
(4)
解析 浓硫酸与氯化钠固体在加热条件下反应生成硫酸氢钠和氯化氢气体,反应的化学方程式为NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑,硫酸氢钠固体在加热条件下生成焦硫酸钠和水,焦硫酸钠和磁铁矿(四氧化三铁)在加热条件下发生反应:10Na2S2O7+2Fe3O410Na2SO4+3Fe2(SO4)3+SO2↑。(2)由硫酸的结构知,Na2S2O7中阴离子S2O的结构式为;由于S2O与水发生反应:S2O+H2O===2H++2SO,故溶液显酸性。(4)过量的焦硫酸和苯在加热条件下发生取代反应得到苯磺酸,反应的化学方程式为。
2.陌生情境下氧化还原反应方程式的书写
[例5] 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”是吸收电解过程排出的少量ClO2。写出此吸收反应的化学方程式:________________________________________________________________________。
解题思路 (1)结合图示可知NaClO3与SO2在H2SO4作用下反应生成ClO2和NaHSO4,根据氧化还原反应配平的一般方法,即可顺利写出化学方程式。
(2)结合图示可知尾气中的ClO2在反应中被还原为ClO,则H2O2被氧化,氧化产物应为O2,即可写出化学方程式。
答案 (1)2NaClO3+SO2+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4
(2)2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2+2H2O
1.(2025·湖北高考)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中,观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述,回答下列问题:
(1)向2 mL 10% NaOH溶液加入5滴5% CuSO4溶液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热。
①反应产生的砖红色沉淀为________________________(写化学式),葡萄糖表现出________(填“氧化”或“还原”)性。
②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①Cu2O 还原 ②Cu(OH)2CuO+H2O
解析 (1)①向2 mL 10% NaOH溶液加入5滴5%CuSO4溶液制得新制氢氧化铜悬浊液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热,新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O,Cu被葡萄糖从+2价还原为+1价,葡萄糖表现出还原性;②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成,该黑色沉淀为CuO,用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因:Cu(OH)2CuO+H2O。
2.[2024·北京,18(1)(2)]利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是____________________。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分
(2)(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O
解析 (2)(NH4)2SO4不稳定,易分解,产物中有NH3和SO3,发生热分解的化学方程式为(NH4)2SO42NH3↑+SO3↑+H2O。
题型强化练(四) 新情境下方程式的书写
1.(2025·山东滨州二模)工业上利用废酸(主要含H2SO4)浸出冶炼铜产生的烟尘(含CuSO4、CuO、CuS、Fe2(SO4)3、FeS、Fe2O3、As2O3等),实现了砷的去除(以FeAsO4形式)及铜的回收,达到了以废治废的目的。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)氧化浸出时,鼓入空气的主要目的是________________,CuS参与反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)深度氧化中H3AsO3全部被氧化为H3AsO4,该转化的化学反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)空气中氧气可做氧化剂,将金属硫化物中的S氧化为硫单质,促进硫化物的浸出 2CuS+O2+4H+===2Cu2++2S+2H2O
(2)5H3AsO3+2KMnO4+3H2SO4===5H3AsO4+K2SO4+2MnSO4+3H2O
解析 (1)氧化浸出时,鼓入空气的主要目的是空气中氧气可做氧化剂,将二价铁氧化成三价铁,氧化CuS生成CuSO4、S单质,促进硫化物的浸出;CuS参与反应的离子方程式为2CuS+O2+4H+===2Cu2++2S+2H2O;(2)深度氧化中H3AsO3全部被氧化为H3AsO4,KMnO4做氧化剂,Mn化合价由+5降至+2,As化合价由+3升至+5,根据化合价升高总和相等,该转化的化学反应方程式为5H3AsO3+2KMnO4+3H2SO4===5H3AsO4+K2SO4+2MnSO4+3H2O。
2.(2025·山东潍坊二模)以辉锑矿(主要成分为Sb2S3,还含有PbS、As2S5和SiO2等)为原料制备金属Sb和PbCl2的一种工艺流程如下:
已知:①“酸浸”浸出液中含有SbCl3、PbCl、AsCl3等;物质X、SbCl3、AsCl3均易水解;“酸浸”和“电解”过程无气体放出;
②25 ℃时,Ksp(PbSO4)=2.55×10-8,Ksp(PbCl2)=1.7×10-5。
回答下列问题:
(1)物质X是________________(填化学式),金属Y的作用是________________。
(2)“除砷”时氧化剂与还原剂物质的量之比为2∶3,反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)SbCl5 将SbCl5还原为SbCl3
(2)2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O===2As+3H3PO3+3NaCl+3HCl
解析 (1)由流程图可知,物质X在电解步骤中生成,且“电解过程无气体放出”,则电解过程中SbCl3发生氧化还原反应生成Sb和SbCl5,所以物质X是SbCl5,“酸浸”步骤的浸出液中含有剩余的SbCl5,“转化”步骤中目的是将SbCl5转化为SbCl3,金属Y为Sb,则金属Y的作用是:将SbCl5还原为SbCl3;(2)“除砷”过程中发生氧化还原反应,As3+被还原为As,则AsCl3作氧化剂,NaH2PO2作还原剂,根据氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶3,结合氧化还原规律可得反应的化学方程式为:2AsCl3+3NaH2PO2+3H2O===2As+3H3PO3+3NaCl+3HCl。
3.(2025·山东青岛二模)Al2O3载铂钯碳某类汽车废催化剂可成为铂族金属的重要来源,可采用离子交换树脂技术回收利用贵金属。工艺流程如图:
已知:①“浸出”时Pt、Pd转化为[PtCl6]2-、[PdCl4]2-存在于溶液中;“离子树脂交换”只吸附阴离子;②该流程条件下Ksp[(NH4)2PtCl6]=5.76×10-6。
回答下列问题:
(1)“焙烧”的主要目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“浸出”时Pt发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(3)“还原”制备“精铂”时将(NH4)2[PtCl6]分散于水中,“还原”的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)除去废催化剂中的碳元素
(2)Pt+2H2O2+6HCl===H2[PtCl6]+4H2O
(3)(NH4)2PtCl6+N2H4===Pt+N2↑+4H++6Cl-+2NH
解析 (1)汽车废催化剂中含碳元素,焙烧时转化为气体除去 ,即“焙烧”的主要目的是除去废催化剂中的碳元素;(2)“浸出”时Pt转化为[PtCl6]2-,Pt元素化合价由0价升高到+4价,H2O2中氧元素化合价由-1价降低到-2价,生成水,根据得失电子守恒和原子守恒配平得化学方程式Pt+2H2O2+6HCl===H2[PtCl6]+4H2O;
(3)(NH4)2[PtCl6]中Pt为+4价,被N2H4还原为Pt单质,N2H4被氧化为N2,根据得失电子守恒(Pt得电子,N失电子)和原子守恒配平,得反应为(NH4)2[PtCl6]+N2H4===Pt+N2↑+4HCl+2NH4Cl,离子方程式为(NH4)2PtCl6+N2H4===Pt+N2↑+4H++6Cl-+2NH。
4.(2025·山东菏泽二模)以锗矿石(NiS、ZnS、GeS2,含SiO2等杂质)为主要原料制备Ge、Ni和ZnSO4·7H2O的工艺流程如下:
已知:①锗在硫酸中的存在形式:pH<2时主要为Ge4+,2<pH<7时主要为GeO2沉淀;
②Zn2+和Ni2+(以0.1 mol·L-1计)开始沉淀的pH分别为6.2和6.9,完全沉淀时的pH分别为8.2和8.9。
回答下列问题:
“氧化酸浸”时,控制溶液pH≈1.5,浸渣的主要成分为SiO2和S,则GeS2反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案GeS2+2H2O2+4H+===Ge4++4H2O+2S↓
解析 由信息可知“氧化酸浸”时,控制溶液pH≈1.5,锗在硫酸中的存在形式主要为Ge4+,故GeS2反应的离子方程式为GeS2+2H2O2+4H+===Ge4++4H2O+2S↓。
5.(2025·北京海淀二模)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效净水剂,可采用不同的方法制备。
(1)方法一:化学氧化法制备K2FeO4固体。
已知:FeO仅在强碱性溶液中稳定存在。
制粗品:向饱和KOH和KClO混合溶液中滴加Fe(NO3)3溶液并不断搅拌,析出沉淀,过滤所得固体为K2FeO4粗品。生成K2FeO4反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)方法二:电解法制备K2FeO4溶液,其装置示意图如图。
阳极生成FeO的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案(1)4K++2Fe3++10OH-+3ClO-===2K2FeO4↓+3Cl-+5H2O
(2)Fe-6e-+8OH-===FeO+4H2O
解析 (1)ClO-在碱性条件下将Fe3+氧化为K2FeO4,ClO-被还原为Cl-,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为:4K++2Fe3++10OH-+3ClO-===2K2FeO4↓+3Cl-+5H2O;(2)阳极上Fe失去电子生成FeO,在碱性条件下,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,电极反应式为:Fe-6e-+8OH-===FeO+4H2O。
6.(2025·辽宁沈阳三模)湿法炼锌净化钴渣中含有Zn、Co、Cd、Cu、Fe的单质及其氧化物。一种用β萘酚(C10H8O)法提取钴的流程如下。
“沉钴”时,利用β萘酚与NaNO2先合成α亚硝基β萘酚(C10H6ONOH),然后在酸性环境下,α亚硝基β萘酚(C10H6ONOH)将Co2+氧化为Co3+,自身被还原为C10H6NH2OH,该过程的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 4Co2++C10H6ONOH+4H+===4Co3++C10H6NH2OH+H2O
解析 根据氧化还原反应规律,结合原子守恒、电荷守恒配平,C10H6ONOH将Co2+氧化为Co3+,自身被还原为C10H6NH2OH,离子方程式为4Co2++C10H6ONOH+4H+===4Co3++C10H6NH2OH+H2O。
7.(2025·甘肃金昌三模)金属锆可用于核反应堆芯,战略价值高。以锆英砂(主要成分为ZrSiO4,含有Fe、Cr、Hf等元素)为原料制备金属锆的工艺流程如下:
已知:①“酸溶”步骤所得溶液中各金属存在形式为Fe3+、ZrO2+、Cr3+、HfO2+。
②常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Kb(BOH)=1.6×10-5。
③利用物质接近沸点时升华速度快的特点可以进行物质分离。各物质沸点如图所示。
回答下列问题:
“还原”的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
若“还原”的产物均为化合物,“还原”过程的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 将FeCl3转化为FeCl2,防止FeCl3升华影响ZrCl4的纯度 2FeCl3+H22FeCl2+2HCl
解析 由各种物质沸点图可知FeCl3和FeCl3的沸点接近,通入FeCl3将FeCl3转化为FeCl2,以防止升华时ZrCl4中含有FeCl3;“还原”过程的化学方程式为2FeCl3+H22FeCl2+2HCl。
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