- 氧化还原反应的配平
- 共1760题
(12分)(1)环境专家认为可以用金属铝将水体中的NO转化为N2,从而清除污染。该反应中涉及的粒子有:H2O、Al、OH
、Al(OH)3、NO
、N2,请将各粒子分别填入以下空格内(不用配平)。
该反应过程中,被氧化与被还原的元素的物质的量之比为 。
(2)我国首创的海洋电池以海水为电解质溶液,电池总反应为:4Al+3O2+6H2O=
4Al(OH)3。电池正极的电极反应式为 ;正极材料采用了铂网,利用铂网为正极的优点是 。
(3)已知:4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(g) △H=-2834.9kJ/mol
Fe2O3(s)+C(s)=
CO2(g)+2Fe(s) △H=234.1kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ/mol
写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式 。
(4)将一定质量的钠铝合金置于水中,合金全部溶解,得到20mol,pH=14的溶液,然后2mol/L盐酸滴定,可得沉淀质量与消耗的盐酸体积关系如下图:
则反应过程中产生氢气的总体积为 L(标准状况)。
正确答案
(1)NO+Al+H2O→Al(OH)3+N2+OH- 5:3
(2)2H2O+O2+4e-=4OH-
铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积。
(3)2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s)+Al2O3(s) △H=-593.1kJ/mol
(4)2.016
分析:(1)根据金属铝将水体中的NO3-转化为N2,可知Al元素的化合价升高,在反应中被氧化,N元素的化合价降低,在反应中被还原,利用电子守恒来计算;
(2)根据电池总反应4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3可知,Al作负极,氧气在正极上得电子发生还原反应,再利用铂的性质及网状结构分析其优点;
(3)根据已知的反应和盖斯定律来计算目标反应的反应热,并书写热化学反应方程式;
(4)根据2Na+2H2O═2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、NaOH+HCl═NaCl+H2O、NaAlO2+HCl+H2O═Al(OH)3↓+NaCl,结合图象来计算金属的物质的量,再利用电子守恒来计算氢气的物质的量,最后计算其体积.
解答:解:(1)由金属铝将水体中的NO3-转化为N2可知,在NO3-+Al+H2O→Al(OH)3+N2+OH-中,Al元素被氧化,N元素被还原,则被氧化与被还原的元素的物质的量分别为x、y,由电子守恒可知,
x×(3-0)=y×(5-0),
解得x:y=5:3,
即被氧化与被还原的元素的物质的量之比为5:3,故答案为:5:3;
(2)由电池总反应4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3可知,Al作负极,氧气在正极上得电子发生还原反应,
正极反应为2H2O+O2+4e-=4OH-,
又正极材料使用铂网,是因铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积,
故答案为:2H2O+O2+4e-=4OH-;铂性质稳定不与氧气反应,网状结构可以增大与氧气的接触面积;
(3)由①4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(g)△H=-2834.9kJ/mol,
②Fe2O3(s)+C(s)=
CO2(g)+2Fe(s)△H=234.1kJ/mol,
③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol,
根据盖斯定律可知,①×+②-③×
可得,
2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)△H=-593.1kJ/mol,
故答案为:2Al(s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)=2Fe(s)+Al2O3(s)△H=-593.1kJ/mol;
(4)由2Na+2H2O═2NaOH+H2↑、2Al+2H2O+2NaOH═2NaAlO2+3H2↑、NaOH+HCl═NaCl+H2O、
NaAlO2+HCl+H2O═Al(OH)3↓+NaCl可知,
反应后n(Na)=n(NaCl)=n(NaOH)+n(NaAlO2),
由图象可知,30mL盐酸生成沉淀最大,则n(NaCl)=n(HCl)=0.03L×2mol/L=0.06mol,
由合金全部溶解后得到20mol,pH=14的溶液,n(NaOH)=0.02L×1mol/L=0.02mol,
则n(Al)=n(NaAlO2)=0.06mol-0.02mol=0.04mol,
即合金中Na为0.06mol、Al为0.04mol,设反应过程中产生氢气的物质的量为n,
由电子守恒可知,0.06mol×1+0.04mol×3=n×2×1,
解得n=0.09mol,
所以在标况下其体积为0.09mol×22.4L/mol=2.016L,
故答案为:2.016.
点评:本题考查氧化还原反应、原电池、盖斯定律计算反应热、化学反应与图象的计算,难度较大,知识的综合性较高,(4)是学生解答中的难点,注意守恒法在解题中的重要作用.
(12分)⑴铁钉在氯气中被锈蚀为棕黄色物质FeCl3,而在盐酸中却生成浅绿色的FeCl2溶液。则在Cl2、Cl-、H+中,具有氧化性的是___________,其中氧化性最强的是_______。
⑵盐酸在不同的反应中,可以分别表现出酸性、氧化性和还原性。现有如下三个反应,请指出盐酸在三个反应中所分别表现的性质:
①Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ ______________________________
②Fe2O3+6HCl=2FeCl3+2H2O ______________________________
③2HClH2↑+Cl2↑ ______________________________
⑶找出⑵小题中属于氧化还原反应的化学方程式并标出电子转移的方向和数目。
正确答案
:⑴Cl2、H+(2分) Cl2
⑵①酸性、氧化性(1分) ②酸性(1分) ③既表现氧化性又表现还原性(1分)
⑶或
(2分)
或
(2分)
试题分析:(1)Cl2、H+化合价能降低,所以具有氧化性。其中Cl2是强氧化性物质。
(2)①反应HCl中H化合价降低做氧化剂具有氧化性,同时生成盐ZnCl2体现了HCl的酸性。
②不属于氧化还原反应,HCl只体现酸性。
③HCl中的化合价既有升高又有降低,所以既表现氧化性又表现还原性。
点评:熟练掌握氧化还原反应的基本概念。
(9分)现有中学化学常见的几种物质:①O2、②Mg、③CO、④WO3、⑤W、⑥CO2。请回答下列问题:
⑴①②③④四种物质中常用作还原剂的有______________ (填序号)。
⑵请将③④⑤⑥对应物质填入下列横线上,以组成一个完整的氧化还原反应方程式:
_________+_______________+________
⑶随着人们环保意识的增强,许多汽车都已经装上了如图所示的尾气处理装置。在催化剂的作用下,尾气中两种主要的有毒气体反应生成两种无害气体,两种无害气体均为空气中的成分,该反应的化学方程式为____________________________________________。该反应中__________ 是氧化剂。
正确答案
:⑴②③ ⑵WO3 3CO W 3CO2
⑶2NO+2CON2+2CO2 NO
试题分析:(1)CO是常见还原剂,Mg只能做还原剂。
(2)涉及WO3、CO、W,所以考虑是CO还原WO3,从而写出化学方程式。
(3)因为题目说到有毒气体反应生成两种无害气体,两种无害气体均为空气中的成分,无害气体为N2、CO2,从而写出化学方程式。
点评:理解氧化还原反应的概念、本质、特征。
(6分)下列反应原理可以用于检查司机是否酒后开车。
K2Cr2O7+C2H5OH+H2SO4—Cr2(SO4)3+CH3COOH+K2SO4+
(1)在反应中,氧化剂是 。如果在反应中生成1molCr3+,转移电子数为 。(用NA表示阿伏加德罗常数)
(2)写出上述化学方程式所缺项(填化学式) 。
(3)乙醇(C2H5OH)和乙醚(CH3CH2OCH2CH3)的沸点分别是78.5℃、34.5℃,分离二者混合物的方法是 ,乙醇比乙醚的沸点高的原因是 。
正确答案
(1)K2Cr2O7(1分) 3NA (1分)
(2)H2O (1分)
(3)蒸馏(1分)乙醇分子间有氢键(2分)
试题分析:含有有机物的氧化还原反应可以根据有机物化合价的变化确定氧化还原剂,当然也可以根据有机物中碳的化合价(氢为+1,氧为-2),确定前后的变化及变化的数值。Cr化合价由+6价变为+3价,化合价下降为氧化剂;(2)根据化合价升降配平,结合原子守恒得出结果;(3)沸点不同的互溶液体采用蒸馏的方法分离;乙醇分子间存在氢键,导致其溶沸点较高。
(12分)化学学习中有很多形如“A+B→C+D”的反应,请根据不同的情况回答下列问题:
(1)如果上式中A、B、C、D均为多核10电子微粒,其中A为阳离子,B为阴离子,C、D均为分子,且C的相对分子质量比D大1.
则:①A+B→C+D表示的离子方程式为 。
②标准状况下,若2.24L的D被100mL 2mol/L盐酸吸收,则所得溶液中各离子浓度从大到小的顺序为_ ___.
(2)如果上式中A、C为生活中常见的金属单质,B、D为两种氧化物且它们的摩尔质量比为12:17,其中D能与NaOH溶液反应.
则:①A+B→C+D表示的化学方程式为 .
②D与NaOH溶液反应的化学方程式为___ _.
③工业上,将B、D按一定的量溶于盐酸后,继续通入气体Z,再加入NaOH溶液调节pH可得高效净水剂(化学式为CA(OH)aCl6-n ),则气体Z的作用是__ __,B、D的最佳物质的量之比是___ _.
④工业上,通常第一步先用C与过量稀硫酸作用得溶液X:第二步再往溶液X中加入亚硝酸钠来制备C(OH)SO4,同时有气体NO生成,写出第二步反应的化学方程式为__ __。
正确答案
(共12分)(1)① NH4+ + OH- = H2O + NH3 2分
② c (Cl-) >c (H+)> c (NH4+)> c (OH-) 2分
(2)①2Al+ 3FeO ="3Fe" +Al2O3 2分
② Al2O3 +2NaOH ="2" NaAlO2 +H2O 2分
③ 将Fe2+氧化为Fe3+ 1分; 2:1 1分
④ 2FeSO4 +2 NaNO2 + H2SO4 = 2Fe(OH)SO4 +Na2SO4 +2 NO↑ 2分
试题分析:(1)①多核10电子微粒有如H2O、NH2-、 NH3、H3O+、CH4、NH4+,由题意可推知该离子方程式为NH4+ + OH- = H2O + NH3 ②所得溶液相当于0.1molNH4Cl和0.1molHCl的混合物,所以各离子浓度从大到小的顺序为c (Cl-) >c (H+)> c (NH4+)> c (OH-);
(2)①由题意可知,该反应为2Al+ 3FeO =3Fe +Al2O3,②Al2O3与NaOH溶液反应的化学方程式为Al2O3 +2NaOH ="2" NaAlO2 +H2O③由高效净水剂的化学式可知,气体Z为氯气,作用是将Fe2+氧化为Fe3+,B、D的最佳物质的量之比为2:1,④Fe与过量稀硫酸作用得FeSO4溶液,第二步反应为FeSO4和NaNO2反应,由产物Fe(OH)SO4可知反应有H2SO4参与,可推知该反应的化学方程式为2FeSO4 +2 NaNO2 + H2SO4 = 2Fe(OH)SO4 +Na2SO4 +2 NO↑
点评:本题内容综合性较强,主要考查多核电子微粒、弱电解质的电离、常见金属及其重要化合物、氧化还原反应等相关的知识,有一定难度,需要考生平时多积累知识。
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