- 氧化还原反应的配平
- 共1760题
高锰酸钾和二氧化锰是中学化学常用的化学试剂。根据下面相关的信息回答下列问题：
（1）已知：
②
锰有多种化合价，如+7、十6、+4、+2价等，在中性溶液里高锰酸钾的还原产物为 （填化学式）。
（2）查阅相关资料：发生如下反应（反应未配平）：
已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为
如果在盛有氯化锰溶液的试管中加入适量XeO3，振荡试管，可能观察到的现象是 。
（3）已知草酸（H2C2O4）为二元弱酸，取少量草酸晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去。
写出该反应的离子方程式 。
（4）MnO2是一种重要的无机功能材料，制备MnO2的方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液，阳极的电极反应式为 。现以铅蓄电池为电源电解酸化的MnSO4溶液，如图所示，铅蓄电池的总反应方程式为 ，当蓄电池中有4mol H+被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为 ，MnO2的理论产量为 g。
正确答案
（14分，每空2分）（1）MnO2 （2）无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体）
（3）2MnO4－＋5HC2O4＋6H＋＝10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
（4）Mn2＋－2e－＋2H2O＝MnO2＋4H＋ Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O 2mol 87
试题分析：（1）根据反应①②可知，在碱性溶液中MnO4－被还原生成物是MnO42－，在酸性溶液中MnO4－被还原生成物是Mn2＋，即溶液的酸性越强，还原产物中Mn的化合价越低，所以在中性溶液中，MnO4－被还原生成物是MnO2。
（2）根据已知反应可知，XeO3能把Mn2＋氧化生成MnO4－。又因为氯离子的还原性强于Mn2＋的还原性，所以反应中还有氯气生成，因此可能观察到的现象是无色溶液变为紫（或紫红）色，并产生气体（黄绿色气体）。
（3）草酸晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去，这说明草酸具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化生成CO2，所以反应的离子方程式是2MnO4－＋5HC2O4＋6H＋＝10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。
（4）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则Mn2＋在阳极失去电子，发生氧化反应，因此阳极电极反应式是Mn2＋－2e－＋2H2O＝MnO2＋4H＋。铅蓄电池中负极是Pb，正极是PbO2，所以铅蓄电池的总反应方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O。所以根据方程式可知，当蓄电池中有4mol H+被消耗时，则电路中通过的电子的物质的量为2mol。根据电子得失守恒可知，阳极生成1mol MnO2，质量是87g。
（12分）氧化还原反应在生产、生活中具有广泛的用途，贯穿古今。
（1）下列生产、生活中的事例中发生了氧化还原反应的是
（2）水是人体的重要组成部分，是人体中含量最多的一种物质。而“四种基本反应类型与氧化还原反应的关系”也可用如图表达。
试写出有水参加的符合反应类型Ⅳ的一个化学方程式：
其中水为________剂。
（3）“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿（主要成分FeS2）氧化为Fe2（SO4）3，并使溶液酸性增强。
①该过程反应的化学方程式为__________________________。
②人们可利用Fe2（SO4）3作强氧化剂溶解铜矿石（Cu2S），然后加入铁屑进一步得到铜，该过程中发生的离子反应方程式如下，请补充完整并配平：
________Cu2S＋________Fe3＋＋______H2O________Cu2＋＋________Fe2＋＋________（ ）＋________SO42-。
（4）羟胺（NH2OH）是一种还原剂，用25．00 mL 0．049 mol/L羟胺的酸性溶液跟足量的硫酸铁溶液在煮沸条件下反应，生成的Fe2+离子恰好与24．5 mL 0．020 mol/L的KMnO4酸性溶液反应。则在上述反应中，羟胺的氧化产物是 。
正确答案
（1）D （2）C+H2O(g)
（3）①4FeS2+15O2+2H2O
②1 10 4 2 10 8 H+（2分）
（4）N2O（2分）
（1）ABC都是物理变化，燃烧是氧化还原反应，答案选D。
（2）Ⅳ是置换反应，所以方程式可以是C+H2O(g)
（3）①溶液酸性增强，说明反应中还生成硫酸，所以方程式为4FeS2+15O2+2H2O
②根据原子守恒可知，另一种生成物是氢离子。1molCu2S失去10mol电子，所以需要氧化剂Fe3＋是10mol，然后观察法配体其它的。
（4）设羟胺的氧化产物中氮元素的化合价是n，则根据电子的得失守恒可知，25×0.049×（n＋1）＝24.5×0.020×（7－2），解得n＝1，所以氧化产物是N2O。
锆（Zr）是一种重要的稀有元素。
（1）由锆英石（ZrSiO4）可制取ZrOC12-8H2O
①用碳熔炼锆英石制碳化锆的化学方程式为：ZrSiO4＋3C
②用烧碱熔ZrC制取Na2ZrO3，完成该反应的化学方程式：
□ZrC+□NaOH+□ 
③碱熔料用盐酸浸出可得ZrOC12溶液。通过蒸发结晶从该溶液中获得ZrOC12-8H2O，还需用浓盐酸控制酸度，原因是 。
（2）ZrOC12-8H2O具有多方面的用途。用ZrOC12-8H2O和YC13制备Y2O3－－ZrO2复合粉体的流程如下：
①共沉淀时，生成Zr(OH)4的化学方程式为 。
②当共沉淀恰好完全时，溶液中c(Zr4＋)= 。
（已知Ksp[Zr(OH)4]=6.4×10—49，Ksp[Y(OH)3]=8.0×10—23；溶液中离子浓度为1×10－5mol•L－1时，可认为沉淀完全）
③将制得的一种复合粉体溶于水后，测得其微粒的平均直径为30 nm，该分散系属于 。
正确答案
（15分）（1）①1∶2（2分） ②ZrC+2NaOH+2O2
③防止ZrO2+的水解（2分）
（2）①ZrOCl2+2NH3•H2O+H2O=Zr(OH)4↓+2NH4Cl（3分）
②4.0×10—26mol•L—1（3分）
③胶体（2分）
试题分析：（1）①碳元素的化合价既升高又降低，C既是氧化剂又是还原剂，ZrC是还原产物，CO是氧化产物，且还原产物与氧化产物的物质的量之比为1∶2，则氧化剂与还原剂的物质的量或质量之比为1∶2；②碳元素由—4价升为+4价，被氧气氧化，氧元素由0价降为—2价，根据化合价升降总数相等、原子守恒配平可得，ZrC+2NaOH+2O2
（8分）二氧化硒(Se)是一种氧剂，其被还原后的单质硒可能成为环境污染物，通过与浓HNO3或浓H2SO4反应生成SeO2以回收Se。
完成下列填空：
（1）Se和浓HNO3反应的还原产物为NO和NO2，且NO和NO2的物质的量之比为1:1，写出Se和浓HNO3的反应方式 。
（2）已知：Se＋2H2SO4(浓)→2SO2↑＋SeO2＋2H2O
2SO2＋SeO2＋2H2O→Se＋2SO42－＋4H＋
SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是 。
（3）回收得到的SeO2的含量，可以通过下面的方法测定：
①SeO2+KI+HNO3
②I2+2Na2S2O3
配平方程式①，标出电子转移的方向和数目。
（4）实验中，准确称量SeO2样品0.1500g，消耗0.2000 mol·L－1的Na2S2O3溶液25.00 mL，所测定的样品中SeO2的质量分数为 。
正确答案
（2） H2SO4(浓)> SeO2> SO2。
（3）
（4） 92.5%
考查氧化还原反应的有关判断和计算等。
（1）根据已知反应物和生成物并根据电子得失守恒和质量守恒定律可知，反应的化学方程式是Se＋2HNO3(浓)＝H2SeO3＋NO↑＋NO2↑。
（2）在氧化还原反应氧化剂的氧化性大于氧化产物的，所以根据反应的化学方程式可知，SeO2、H2SO4(浓)、SO2的氧化性由强到弱的顺序是H2SO4(浓)> SeO2> SO2。
（3）在反应①中Se元素的化合价从＋4价降低到0价，而碘元素的化合价从－1价升高到0价，所以根据电子的得失守恒，配平后的方程式是
（4）根据反应①②及电子的得失守恒可知，SeO2～4Na2S2O3，所以参加反应的SeO2的物质的量是0.2000 mol·L－1×0.025L/4＝0.00125mol，因此所测定的样品中SeO2的质量分数为
研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
（1）近年来，我国用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒（杂质），这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯，其反应的化学方程式为：
C+ K2Cr2O7+ — CO2↑+ K2SO4 + Cr2(SO4)3+ H2O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目。
（2）高温时，用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，此时反应的化学方程式是 。
②由MgO可制成“镁－次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池反应的离子方程式为 。
图1 图2 图3
（3）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO2转化为甲醇的热化学方程式为：CO2(g) +3H2(g)
①该反应的平衡常数表达式为K＝ 。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO2转化为甲醇反应的△H 0(填“>”“<”或“＝”)。
③在两种不同条件下发生反应，测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、II对应的平衡常数大小关系为KⅠ KII(填“＞” “＜”或“＝”)。
正确答案
（1）①3 2 8 H2SO4 3 2 2 8 （2分）
②
（2）①2MgSO4 + CO
②Mg + ClO- + H2O＝Cl- + Mg(OH)2（3分）
（3）①K＝
试题分析：（1）①根据反应式可知，反应中碳元素的化合价从0价升高到＋4价，失去4个电子，碳是还原剂。Cr元素的化合价从＋6价降低到＋3价，得到3个电子，K2Cr2O7是氧化剂。根据电子得失守恒可知，还原剂碳与氧化剂K2Cr2O7的物质的量之比是3:2。根据原子守恒可知，反应前还有硫酸参加，因此配平后的方程式为3C+2K2Cr2O7+8H2SO4＝3CO2↑+2K2SO4 +2Cr2(SO4)3+8H2O。
②根据①可知，用单线桥标出该反应电子转移的方向与数目为
（2）①用CO还原MgSO4，在750℃时，测得气体中含等物质的量SO2和SO3，其中S元素的化合价从＋6价降低到＋4价，得到2个电子，所以根据电子得失守恒可知，CO的氧化产物是CO2，且与SO2的物质的量相等，因此此时反应的化学方程式是2MgSO4 + CO
②根据图1可知，镁是负极失去电子转化为氢氧化镁。次氯酸盐在正极得到电子，被还原为氯离子，所以该电池的总反应离子方程式为Mg + ClO- + H2O＝Cl- + Mg(OH)2。
（3）①化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为K＝
②根据图2可知，在甲醇的含量达到最大值后，如果升高温度，甲醇的含量反而降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0。
③根据图3可知，曲线Ⅱ首先达到平衡状态，这说明曲线Ⅱ的反应速率快。但曲线Ⅱ对应的甲醇物质的量小于曲线I对应的甲醇的物质的量。由于该反应是体积减小的放热的可逆反应，所以反应条件应该是升高温度，促使平衡向逆反应方向移动，因此平衡常数减小，即KⅠ＞KII。
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