强化训练一 氧化还原反应与离子反应的综合应用
一、配平、书写反应方程式
1．目标产物明确型
(1)Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O，其中产物n(NO2)∶n(NO)＝1∶1。化学反应方程式为_______________________。
(2)配平化学方程式：
________Na2FeO2＋________NaNO2＋________H2O===______Na2Fe2O4＋______NH3↑＋______NaOH
(3)配平离子方程式：
________C2O＋________MnO
＋__________H＋===________CO2↑＋________Mn2＋＋________H2O
答案 (1)2Cu2S＋14HNO3===2Cu(NO3)2＋2CuSO4＋5NO2↑＋5NO↑＋7H2O
(2)6 1 5 3 1 7 (3)5 2 16 10 2 8
2．目标产物半明确型
(1)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO。写出该反应的离子方程式： _____________________________________________________。
(2)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－。写出其离子方程式： ______________________________________________________。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(4)ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目： _______________________________________________________________。
(5)Na2S溶液长期放置有硫析出，用离子方程式表示为___________________。
答案 (1)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO
＋8Cl－＋10H＋
(2)SO＋I2＋H2O===2I－＋SO
＋2H＋
(3)PbO＋ClO－===PbO2＋Cl－
(4) ===2ClO2＋2Cl－(合理答案均可)
(5)2S2－＋2H2O＋O2===2S↓＋4OH－
3．目标产物不明确型
(1)某反应中反应物与生成物有AsH3、H2SO4、KBrO3、K2SO4、H3AsO4、H2O和一种未知物x。已知0.2 mol KBrO3在反应中得到1 mol e－生成x，则x的化学式为________，试写出该反应的化学方程式_______________________________。
(2)已知在过量的FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液，并加入过量H2SO4，溶液立即变黄，试写出该反应的离子方程式： ________________________________。
(3)溶解在水中的O2在碱性条件下可以将Mn2＋氧化成MnO(OH)2，反应的离子方程式为_________________________________________________________。
而I－酸性条件下可以将MnO(OH)2还原成Mn2＋，I－被氧化成I2，该反应的离子方程式为_________________________________________________________。
(4)NaClO可以将MnSO4氧化成MnO2沉淀，试写出该反应的离子方程式___________________________________________________________。
(5)将NCl3与NaClO2(亚氯酸钠)按物质的量之比1∶6混合，在溶液中恰好反应生成ClO2，试写出该反应的离子方程式_______________________________。
在用ClO2进行水处理时，除了杀菌消毒外，还能除去水中的Fe2＋和Mn2＋。试写出用ClO2氧化除去Mn2＋生成MnO2的离子方程式___________________________________________________(ClO2反应后的产物为ClO)。
(6)尖晶石型锰酸锂(LiMn2O4)是一种环保绿色能源新型材料。实验室通过下列方法制取：将MnO2和Li2CO3按4∶1的物质的量比配料，球磨3～5小时，然后升温至600～750 ℃，保温24小时，自然冷却到室温得产品，写出该反应的化学方程式_______________________________________________________。
(7)联氨(N2H4)是航天飞船常用的高能燃料，联氨可以用尿素[CO(NH2)2]为原料制取，方法是在KMnO4催化剂存在下，尿素[CO(NH2)2]和次氯酸钠、NaOH溶液反应生成联氨、Na2CO3、另一种钠盐和水，写出其反应的化学方程式___________________________________________________________________。
答案 (1)Br2 4H2SO4＋5AsH3＋8KBrO3===5H3AsO4＋4Br2＋4K2SO4＋4H2O
(2)2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O
(3)2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2
MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O
(4)Mn2＋＋ClO－＋H2O===MnO2↓＋2H＋＋Cl－
(5)NCl3＋6ClO＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3Cl－＋3OH－
Mn2＋＋2ClO2＋2H2O===MnO2↓＋2ClO＋4H＋
(6)8MnO2＋2Li2CO3600～750 ℃,4LiMn2O4＋2CO2↑＋O2↑
(7)CO(NH2)2＋NaClO＋2NaOHN2H4＋Na2CO3＋NaCl＋H2O
解析 (7)在CO(NH2)2中，N的化合价为－3价，化合价升高1，NaClO中Cl的化合价为＋1价，它应该被还原成Cl－，所以另一种钠盐为NaCl，根据化合价升降总数相等即可配平。
二、综合考查题
1．氧化还原反应在生产、生活中应用广泛，酸性KMnO4、H2O2、Fe(NO3)3是重要的氧化剂，用所学知识回答问题：
(1)3H2SO4＋2KMnO4＋5H2O2===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O，H2O2的电子式为________，该反应中的氧化剂为________。
(2)在稀硫酸中，KMnO4能将H2C2O4氧化为CO2，该反应的化学方程式为______________________________________________________。
(3)在Fe(NO3)3溶液中加入Na2SO3溶液，溶液先由棕黄色变为浅绿色，过一会又变为棕黄色，溶液先变为浅绿色的离子方程式是________________________，又变为棕黄色的原因是______________________________________________。
答案 (1) KMnO4(或高锰酸钾)
(2)2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===10CO2↑＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O
(3)2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO
＋2H＋ 酸性条件下NO
将Fe2＋氧化为Fe3＋
解析 (1)根据反应方程式可知，过氧化氢中氧元素的化合价从－1价升高到0价，失去电子，被氧化，作还原剂；高锰酸钾中锰元素的化合价由＋7 价降低到＋2价，得到电子，被还原，作氧化剂。
(2)在稀硫酸中，KMnO4能将H2C2O4氧化为CO2，自身被还原为MnSO4，根据质量守恒可知溶液中同时还生成K2SO4、H2O，最后配平得：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===10CO2↑＋2MnSO4＋K2SO4＋8H2O。
2．亚硝酸盐是食品添加剂中毒性较强的物质之一，可使正常的低铁血红蛋白变成高铁血红蛋白而失去携带氧的功能，导致组织缺氧。
(1)亚硝酸钠溶液滴加到K2Cr2O7酸性溶液中，溶液由橙色变为绿色，反应如下，补上缺项物质并配平：
Cr2O＋________NO
＋________―→________Cr3＋＋________NO
＋________
(2)上题反应中每消耗0.6 mol NO，转移电子数为__________。
(3)氮氧化物污染环境。若用Na2CO3溶液吸收NO2可生成CO2,9.2 g NO2和Na2CO3溶液完全反应时转移电子0.1 mol，则反应的离子方程式为____________________________________________。
答案 (1)3 8H＋ 2 3 4H2O
(2)1.2NA
(3)2NO2＋CO===NO
＋NO
＋CO2
解析 (1)根据方程式可知Cr元素的化合价从＋6降低到＋3；氮元素的化合价从＋3升高到＋5。所以根据电子得失守恒可知配平后的方程式为Cr2O＋3NO
＋8H＋===2Cr3＋＋3NO
＋4H2O。
(2)氮元素的化合价从＋3升高到＋5，所以每消耗0.6 mol NO，转移电子数为0.6×2×NA＝1.2NA。
(3)9.2 g NO2的物质的量是＝0.2 mol，反应中转移0.1 mol电子，所以在反应中NO2部分被还原为亚硝酸根，另外一部分被氧化为硝酸根，所以反应的离子方程式为2NO2＋CO
===NO
＋NO
＋CO2。
3．金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。
(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________。
a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________，当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。
(3)如图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为__________________。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S转化为Ag，食盐水的作用为______________________。
答案 (1)b、d
(2)Cu2S 4 氢气
(3)a NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O
(4)作电解质溶液(或导电)
解析 (1)用NaCl、Al2O3冶炼相应金属需要用电解法，用Fe2O3、Cu2S冶炼相应金属可以用热还原法，选b、d。
(2)在该反应中，Cu元素化合价由＋1升高到＋2，S元素化合价由－2升高到＋6，Cu2S作还原剂；当有1 mol O2参与反应时，转移的电子为4 mol，即还原剂所失的电子也为4 mol；由于Cu2＋水解使溶液呈酸性，加入镁条时，镁与H＋反应生成了氢气。
(3)电解精炼银时，粗银作阳极，即a极；b极是阴极，发生还原反应生成银，生成的少量红棕色气体是NO2，电极反应式为NO＋e－＋2H＋===NO2↑＋H2O。
(4)食盐水的作用是作电解质溶液，形成原电池。
4．氧化还原反应在生产生活中有着重要的应用。请按要求写出相应的方程式。
(1)将含SO2的废气通入含Fe2＋(催化剂)的溶液中，常温下可使SO2转化为SO，其总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4。上述总反应分两步进行，第一步反应的离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，写出第二步反应的离子方程式： _______________________________________________________。
(2)CuAlO2是重要的化工产品，通常用氢氧化铝和氢氧化铜按一定比例混合在高温下反应制备得到，反应中还会生成一种常见的气体单质，其反应方程式为______________________________________________________。
(3)ClO2是一种高效的杀菌消毒剂。氯化钠电解法生产ClO2的工艺原理示意图如下：
①写出氯化钠电解槽内发生反应的离子方程式： ____________________。
②写出ClO2发生器中的化学方程式，并标出电子转移的方向及数目：________________________________。
③ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体，自身被还原成Cl－。写出该反应的离子方程式：____________________________________。
答案 (1)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋
(2)4Al(OH)3＋4Cu(OH)24CuAlO2＋O2↑＋10H2O
(3)①Cl－＋3H2O3H2↑＋ClO
②===2ClO2↑＋2NaCl＋Cl2↑＋2H2O
③2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2
解析 (1)由总反应的离子方程式减去第一步反应的离子方程式，得第二步反应的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋。
(2)氢氧化铝和氢氧化铜发生了氧化还原反应，CuAlO2中Cu元素为＋1价，化合价降低，根据得失电子守恒，应是O元素的化合价升高，由－2变化为0，生成氧气，反应的方程式为4Al(OH)3＋4Cu(OH)24CuAlO2＋O2↑＋10H2O。
(3)①根据工艺流程图可知，氯化钠电解槽中发生反应的离子方程式Cl－＋3H2O3H2↑＋ClO
。②ClO2发生器中NaClO3被还原为ClO2，HCl被氧化为氯气，化学方程式为
===2ClO2↑＋2NaCl＋Cl2↑＋2H2O。
③ClO2能将电镀废水中的CN－氧化成两种无毒气体CO2和N2，自身被还原成Cl－，反应的离子方程式为2ClO2＋2CN－===2CO2＋2Cl－＋N2。
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