[步步高] 第二章 第5讲 氧化还原反应的计算及方程式的配平导学案(4)

6． 0.02 mol KMnO4固体加热一段时间后，收集到a mol甲气体，在反应后的残留固体中加

入足量的浓盐酸，继续加热，又收集到b mol乙气体，设此时Mn元素全部以Mn2存在

＋

于溶液中，则下列说法正确的是 A．甲、乙均为无色无味的气体 B．a的最大值为0.02 C．b的最小值为0.01 D．a＋b的最小值为0.04 答案 D

( )

解析 A项，甲气体为O2，乙气体为Cl2，错误； △

2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑ 2a

a

a a

(0.02－2a)×5＋4a＋2a＝2b 即b＝0.05－2a。

B项，KMnO4全部分解时生成O2最多，为0.01 mol错误；C项，当a＝0.01时，b＝0.05－2a最小，等于0.03，错误；D项，a＋b＝a＋0.05－2a＝0.05－a，当a＝0.01时，a＋b最小，为0.04，正确。

7． a mol Cu与含b mol HNO3的溶液恰好完全反应，被还原的HNO3的物质的量一定是( )

A．(b－2a) mol 2

C.a mol 3答案 A

解析 表现酸性的HNO3为2a mol，所以被还原的HNO3为(b－2a) mol。

8． 硫代硫酸钠可作为脱氯剂，已知25.0 mL 0.100 mol·L1 Na2S2O3溶液恰好把224 mL(标准

－

1

B.b mol 4D．2a mol

状况下)Cl2完全转化为Cl，则S2O23将转化为

－

－

－

－

( )

A．S2

－

B．S

C．SO23 D．SO24

答案 D

解析 设m为氧化产物与Na2S2O3中硫元素的化合价之差，由电子得失守恒得：0.224 L÷22.4 L·mol1×2×1＝0.025 L×0.100 mol·L1×2×m，解得m＝4。Na2S2O3中S为＋2

－

－

价，被Cl2氧化后，上升4价，变为＋6价，转化为SO24。

－

9． Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物

n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法正确的是 A．产物n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]＝1∶1 B．参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶5 C．反应中Cu2S既作氧化剂，又作还原剂

16

( )

D．1 mol Cu2S参加反应时转移8 mol电子 答案 A

解析 配平后方程式为2Cu2S＋14HNO3===2Cu(NO3)2＋2CuSO4＋5NO2↑＋5NO↑＋7H2O，由此可知A项正确，B项错误；反应中Cu2S只作还原剂；1 mol Cu2S参加反应时转移10 mol电子。

10．已知硫酸亚铁溶液中加入过氧化钠时发生反应：

4Fe2＋4Na2O2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8Na

＋

＋

则下列说法正确的是

＋

( )

A．该反应中还原剂为Fe2，O2、Fe(OH)3均为氧化产物 B．充分反应后可以看到白色沉淀和气体生成

C．标准状况下，每生成22.4 L O2，则有4 mol Na2O2被还原 D．若有4 mol Na2O2参加反应，则反应中共转移6NA个电子 答案 D 解析

该反应中Fe2为还原剂，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，Fe(OH)3既是氧化产物又是还

＋

原产物，O2为氧化产物，A、B错误；在标准状况下，每生成22.4 L O2应有3 mol Na2O2被还原，C项错误。

11．小明为验证NO2的氧化性和NO的还原性，设计了如下装置制取NO2和NO，并验证其

性质，装置图如下：

(1)写出甲中反应的离子方程式：____________________________________________ ________________，乙中的现象是___________________________________________， 可证明NO2的氧化性；在丙中鼓入空气后现象是______________________________ __________________________________________________________________________________________________________________，可证明NO的还原性。

(2)实验前丙中充满水的作用是_______________________________________________ ________________________________________________________________________

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(用反应方程式和简要文字回答)。

(3)小华对小明的实验设计提出了质疑，他认为乙中的现象不足以证明NO2的氧化性，他的理由是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 你认为怎样才能准确证明NO2的氧化性？(简要回答出原理和现象即可)________________________________________________________________________。 答案 (1)Cu＋4H＋2NO3===Cu2＋2NO2↑＋2H2O

＋

－

＋

溶液变浑浊 有红棕色气体生成

(2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，制取NO，并用排水法收集NO

(3)NO2和水反应生成的HNO3是一种强氧化性酸，可将Na2S氧化，使溶液变浑浊 可将干燥的NO2与干燥的H2S气体混合，若有淡黄色固体生成，即可证明NO2的氧化性 解析 本题利用Cu与浓HNO3的反应制取NO2，再利用NO2与水的反应制NO；分别在不同的装置中检验它们的性质，在小明的实验设计中乙装置不能区分NO2和HNO3是谁氧化了Na2S，故应在无水的环境中检验NO2的氧化性。

12．工业上从4J29合金(铁钴镍合金)废料中提取钴和镍，一般先用硫酸溶解合金使之成为

Fe2、Co2、Ni2，再把Fe2氧化为Fe3，从而使Fe3转化为某种沉淀析出，达到与

＋

＋

＋

＋

＋

＋

Ni2、Co2分离的目的。生产上要使Fe2氧化为Fe3，而不使Co2、Ni2被氧化的试剂

＋

＋

＋

＋

＋

＋

是NaClO或NaClO3(均含少量H2SO4)溶液，反应的部分化学方程式如下(A为还原剂)： NaClO＋A＋B―→NaCl＋C＋H2O NaClO3＋A＋B―→NaCl＋C＋H2O

(1)请完成以上化学方程式：_______________________________________________， ________________________________________________________________________。 实际生产中采用

NaClO3来氧化

Fe2

＋

比较合算，其理由是

________________________________________________________________________。 (2)配平下列离子方程式，并回答问题。

Fe(OH)3＋ ClO＋ OH=== FeOn4＋ Cl＋ H2O

－

－

－

－

(3)已知有3.21 g Fe(OH)3参加反应，共转移了5.418×1022个电子，则n＝________。 (4)根据上述(2)(3)题推测FeOn4能与下列哪些物质反应________(只填序号)。

－

A．Cl2 B．SO2 C．H2S D．O2

答案 (1)NaClO＋2FeSO4＋H2SO4===NaCl＋Fe2(SO4)3＋H2O NaClO3＋6FeSO4＋3H2SO4===NaCl＋3Fe2(SO4)3＋3H2O 相同质量NaClO3比NaClO能氧化更多的Fe2

＋

(2)2 5－n 2n 2 5－n 3＋n (3)2

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(4)BC

解析 (1)根据题干信息，A(或B)为FeSO4，B(或A)为H2SO4，根据电子守恒配平。因为NaCl3O中氯元素的化合价为＋5价，NaClO中氯元素的化合价为＋1价，相同质量的两种物质，NaClO3氧化更多的Fe2。

＋

＋3

＋1

(2) Fe (OH)3＋ ClO＋ OH―→

－－

＋?8－n?

－

FeOn4＋

－1

Cl＋ H2O，Fe的化合价

－

升高5－n，氯的化合价降低2，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，系数依次为：2,5－n,2n,2，5－n，3＋n。

3.21 g22

(3)电子转移数为－1×(5－n)×NA＝5.418×10，解得n＝2。

107 g·mol(4)FeO24具有强氧化性，能氧化SO2、H2S等还原性物质。

－

13．为了防止枪支生锈，常将枪支的钢铁零件放在NaNO2和NaOH的混合液中进行化学处

理，使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密的保护层——“发蓝”。其过程可用下列化学方程式表示：

①3Fe＋NaNO2＋5NaOH===3Na2FeO2＋H2O＋NH3↑

②____Na2FeO2＋____NaNO2＋____H2O―→____Na2Fe2O4＋____NH3↑＋____NaOH ③Na2FeO2＋Na2Fe2O4＋2H2O(1)配平化学方程式②。

(2)上述反应①中还原剂为________，被还原的是______________________。若有1 mol Na2FeO2生成，则反应中有____ mol电子转移。

(3)关于形成“发蓝”的过程，下列说法正确的是________。 A．该生产过程不会产生污染

B．反应③生成的四氧化三铁具有抗腐蚀作用 C．反应①②③均是氧化还原反应 D．反应①②中的氧化剂均为NaNO2

(4)当NaOH溶液浓度过大，“发蓝”的厚度会变小，其原因是：________________________________________________________________________。 答案 (1)6 1 5 3 1 7

＋3

Fe3O4＋4NaOH

(2)Fe N (或＋3价的N) 2 (3)BD

(4)反应③为可逆反应，氢氧化钠浓度过大，平衡向逆反应方向移动

解析 (1)根据氧化还原反应中得失电子守恒配平方程式，其计量数分别是6,1,5,3,1,7；(2)

＋3

该反应中还原剂是铁，被还原的是N (或＋3价的N)，若有1 mol Na2FeO2生成，则反应中有(2－0) mol＝2 mol电子转移；(3)A项，该反应中有氨气生成，所以产生污染，错误；B项，四氧化三铁是致密的保护层，所以具有抗腐蚀性，正确；C项，③不是氧化还原

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反应，错误；D项，反应①②中的氧化剂均为NaNO2，故正确；(4)反应③可逆，氢氧化钠浓度过大，平衡向逆反应方向移动。

14．实验室模拟用工业废弃固体(含有Cu2S、Al2O3、Fe2O3、SiO2等)制取粗铜、绿矾

(FeSO4·7H2O)和明矾[KAl(SO4)2·12H2O]的操作流程如下：

(1)试剂X是________(写化学式)。 (2)配平下列方程式：

MnO4＋____SO2＋____H2O===____Mn2＋____SO24＋____H

－

＋

－

＋

(3)为了分析产品(绿矾)中铁元素的含量，某同学称取20.0 g 样品配成100 mL溶液，移取25.00 mL于锥形瓶中，用1.000×101 mol·L

－

－1

的KMnO4标准溶液进行滴定(MnO4被

－

还原为Mn2)。

＋

请回答下列问题：

①滴定时，KMnO4标准溶液应盛放在______________中(填仪器名称)。

②若到达滴定终点消耗KMnO4标准溶液的体积为25.00 mL，则该产品中铁元素的质量分数为________。 答案 (1)H2SO4(或KHSO4) (2)2 5 2 2 5 4 (3)①酸式滴定管 ②14%

解析 根据废弃固体的成分及流程，气体A为SO2，固体B中含有CuO、Fe2O3，溶液B中含有KAlO2、K2SiO3，试剂X为H2SO4(或KHSO4)，固体C为H2SiO3；加入过量铁屑后，固体D为Cu、Fe，溶液D为FeSO4；(3)滴定反应的离子方程式为MnO4＋5Fe2

－

＋

＋

＋

＋

－

＋

＋8H===Mn2＋5Fe3＋4H2O，在20.0 g样品中，n(Fe2)＝25.00×103 L×1.000×10

－

－

1

0.05 mol×56 g·mol1100 mL mol·L×5×＝0.05 mol，其质量分数为×100%＝14%。

25.00 mL20.0 g

－1

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