- 氧化还原反应的配平
- 共1760题
过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂，它的水溶液又称为双氧水，常用作消毒、杀菌、漂白等．某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液，准确测定了过氧化氢的含量，并探究了过氧化氢的性质．测定过氧化的含量．请填写下列空白：
（1）移取10.00mL密度为ρg/mL的过氧化氢溶液至250mL______（填仪器名称）中，加水稀释至刻度，摇匀．移取稀释后的过氧化氢溶液25.00mL至锥形瓶中，加入稀硫酸酸化，用蒸馏水稀释，作被测试样．
（2）用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样，其反应的离子方程式如下，请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里．
______MnO4+______H2O2+______H+═______Mn2++______H2O+____________
（3）滴定时，将高锰酸钾标准溶液注入______（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．滴定到达终点的现象是______．
（4）重复滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO4标准溶液V mL，则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为______．
（5）若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果______（填“偏高”或“偏低”或“不变”）．
正确答案
（1）准确配制一定体积一定物质的量浓的溶液用容量瓶，故答案为：容量瓶；
（2）方程式中，高锰酸钾有强氧化性，能将双氧水氧化为氧气，先确定缺的是O2，锰元素化合价降低了5价，生成1mol氧气时，氧元素化合价升高2价，根据电子转移守恒，配平化学方程式高锰酸根前面的系数为2，双氧水前面的系数为5，根据原子守恒来配平其他物质前面的系数，答案为：2、5、6、2、8、502；
（3）由于高锰酸钾标准溶液具有强氧化性，所以只能使用酸式滴定管，滴定到达终点的现象是：滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色，故答案为：酸式；滴入一滴高锰酸钾溶液，溶液呈浅红色，且30秒内不褪色；
（4）根据化学方程式可以得到关系式：2MnO4-～5H2O2，耗用c mol/L KMnO4标准溶液V mL，即cV×10-3mol的高锰酸钾时，所用双氧水的物质的量：2.5cV×10-3mol，则原过氧化氢的质量为：0.025cVmol×34g/mol=0.85cV，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为：
（5）若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，有一部分溶液占据了气泡的体积，并没有滴入锥形瓶，则测定结果偏高．
绿矾（FeSO4•7H2O）是中学阶段常用的一种还原剂。
（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，简述检验绿矾溶液已经变质的操作和现象：取少量待测液于试管中， 。
（2）绿矾溶液浓度的标定测定溶液中Fe2+物质的量浓度的方法是：
a.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
b.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点；
c.重复操作2次，消耗KMnO4溶液体积的体积分别为20.02mL、24.98mL、19.98mL。
（已知滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2++MnO4—+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O）
①判断此滴定实验达到终点的方法是 。
②计算上述滤液中Fe2+物质的量浓度 （保留四位有效数字）。
（3）探究保存绿矾溶液的有效措施
【反应原理】Fe2+在空气中易氧化变质，完成并配平下列离子方程式：
Fe2+ + O2 + = Fe(OH)3↓+ Fe3+
【操作与现象】取4支试管，如图进行实验，请在相应位置上写出试管①的现象和④的添加试剂。
【分析与结论】设计试管①的作用是 ；为了有效保存FeSO4溶液，你认为最佳方案为 。
正确答案
（1）向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色。 （2分）
（2）①当最后一滴KMnO4溶液滴入锥形瓶后，瓶内溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。
（2分）
②0.04000 mol/L （3分，计算结果1分，有效数字1分，单位1分）
（3）【反应原理】 12、3、6 H2O；4、8 （3分，物质1分，配平2分）
【操作与现象】少量（3滴）硫酸（2分）； 溶液颜色很快变成黄色，并出现棕黄色浑浊（2分）
【分析与结论】作空白对照实验（1分）；
用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸（2分）
试题分析：（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，实质是其中的亚铁离子容易被氧化为铁离子，所以检验是否变质的方法是检验样品中是否含有铁离子，可选用KSCN试剂，操作是向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色。
（2）①使用紫红色的酸性高锰酸钾溶液滴定亚铁离子，所以到达终点时的现象是，最后一滴KMnO4溶液滴入锥形瓶中溶液颜色变成浅红色，且在半分钟内不褪色。
②实验中分了3次进行滴定，但是第2组数据消耗KMnO4溶液体积24.98ml明显高于其它2组，所以该数据应该舍去，所以消耗KMnO4溶液平均体积=(20.02mL+19.98mL)/2=20.00ml，所以根据方程式比例可得亚铁离子的浓度c（Fe2+）=5n(MnO4—)/V(Fe2+)="5×0.01000mol/L×20.00ml/25.00ml=0.04000" mol/L。计算中要注意有效数字的保留。
（3）【反应原理】此处考察的是氧化还原反应的缺项配平，根据产物Fe(OH)3 中含有H，可以推测原反应物必有水参加，所以缺项处为H2O；再根据氧化还原的特点找出化合价变化的Fe和O，用得失电子守恒来进行配平，可得到方程式为12Fe2+ +3O2 +6 H2O = 4Fe(OH)3↓+ 8Fe3+ 。
【操作与现象】由图中所给的四个试管和添加试剂可以看出，这四组实验目的是在比较在不同条件下FeSO4溶液的保存效果。所以领会题目意图，要充分应用上一题的反应方程式12Fe2+ +3O2 +6 H2O = 4Fe(OH)3↓+ 8Fe3+来解题。试管①对硫酸亚铁溶液没有做任何处理，试管①自然会发生反应式中的现象，亚铁离子很快被氧化为棕黄色的铁离子，同时还会有Fe(OH)3 沉淀产生。鉴于试管①，试管②添加了一层煤油以使溶液隔绝氧气，此方法必然会减缓亚铁离子被氧化；试管③添加了铁粉，铁粉可以把铁离子还原为亚铁离子，起到防氧化的目的，氧化减慢；考虑到亚铁离子除了被氧化之外，还容易发生水解，所以试管④中应该添加几滴稀硫酸溶液。
【分析与结论】所以综上所述，试管①设计意图只是用于作空白对照实验，而保存FeSO4溶液最佳方案应该是综合②③④操作，用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸。
（本题16分）钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂，由钼精矿（主要成分是MoS2，含少量PbS等）制备钼酸钠晶体的部分流程如下：
②____________________________
（2）写出焙烧时生成MoO3的化学方程式为：______________________________________
（3）写出“碱浸”反应的离子方程式：
（4）重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用，但达到一定次数后必须净化处理，原因是 。
（5）下图是碳钢在3种不同介质中的腐蚀速率实验结果：
①碳钢在盐酸和硫酸中腐蚀速率随酸的浓度变化有明显差异，其原因可能是 ________________。
②空气中钼酸盐对碳钢的缓蚀原理是在钢铁表面形成FeMoO4—Fe2O3保护膜。
密闭式循环冷却水系统中的碳钢管道缓蚀，除需加入钼酸盐外还需加入NaNO2。则NaNO2的作用是 _________________________________________。
③若缓释剂钼酸钠—月桂酸肌氨酸总浓度为300mg·L－1，则缓蚀效果最好时钼酸钠的物质的量浓度为
（6）锂和二硫化钼形成的二次电池的总反应为：xLi + nMoS2Lix(MoS2)n。则电池放电时的正极反应式是：___________________________________。
正确答案
（1）①增长钼精矿与空气接触的时间，使其充分反应，提高原料的利用率 （1分）
②实现热量交换，节约能源 （1分）
（2）2MoS2 + 7O2 = 2MoO3 +4 SO2（高温）（2分）
（3）MoO3＋CO32－= MoO42－＋CO2↑ （2分）
（4）多次使用后母液中杂质的浓度增大，再次重结晶时会析出杂质影响产品纯度（2分）
（5）①Cl－有利于碳钢的腐蚀，SO42－不利于碳钢的腐蚀，使得钢铁在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸；（1分）
硫酸溶液随着浓度的增大，氧比性增强，会使钢铁钝化，腐蚀速率减慢 （1分）
②替代空气中氧气起氧化剂作用 （2分）
③7.28×l0－4mol·L－1（2分）
（6）nMoS2 + xLi+ + xe- = Lix(MoS2)n (2分)
试题分析：要弄懂原料及制备的产品，流程的第一步尽可能看懂。
（1）审题“逆流焙烧”在课本找到类似的是冷凝管中水流与气流的方向是相对，为的是冷却效果更好，由此可知，“逆流焙烧”当然也为了增加接触时间，提高原料利率；接触时间长，热量交换也更充分，能节约能源。
（2）先写出MoS2 + O2 = MoO3 + 这一部分，可推断出另一产物为二氧化硫，利用氧化还原反应得失电子守恒和原子守恒配平。
（3）首先找到“碱浸”在流程图中的位置，注意，箭头指入的是加入的试剂，而指出的是产物，即加入Na2CO3，出来了CO2，还有MoO42－应从最后产物中获取信息，即MoO3＋CO32－= MoO42－＋CO2↑
（4）重结晶的目的是提纯产品，母液当然含有一定量的产品，也含有一定量的杂质，所以到一定程度时，要进行净化，因为里面的杂质含量高了。
（5）①此题一定要看懂图中横坐标与纵坐标所表示的是什么量，由图中可知，相同的酸度下，腐蚀速率不一样，可知是因为Cl－与SO42－的不同导致的；再有是Fe在浓硫酸或浓硝酸中会钝化，所以，当酸度增大时，Fe表面发生钝化也会使腐蚀速率下降。
②亚硝酸钠的作用，应从其性质去想，一是氧化性，二是强碱弱酸盐，在这里结合题目应用到其氧化性。
③由坐标图中可读出当钼酸钠—月桂酸肌氨酸浓度为150 mg/L、150mg/L时，腐蚀速率是最低的，钼酸钠的浓度由质量浓度换算成物质的量浓度即可，(150×10-3g÷206g/mol)÷1L=7.28×l0－4mol·L－1
（6）放电时，正极应是发生还原反应的，从总反应式中找到发生还原反应的物质为MoS2，而被还原的产物为Lix(MoS2)n，即nMoS2+ e- + =Lix(MoS2)n,接下来是确定电子数和Li+的个数，根据电荷守恒，电子数与Li+的个数是相等的，电极反应式也就完成了。
(16分) 以电解法生产金属锰产生的阳极泥中，其锰含量高达40%～50%，主要成分为MnO2的水合物，且含有显著量的Pb2+、Sn2+等重金属杂质。本工艺采用的木屑富含的纤维素在较浓硫酸的作用下膨胀、水解生成还原糖，酸性条件下，可与二氧化锰反应生成可溶性的硫酸锰。
（1）工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰，阳极的电极反应式为 。
（2）写出木屑水解反应的化学方程式： 。配平浸出步骤反应方程式C6H12O6 + MnO2 + H2SO4→ MnSO4 + CO2 + H2O
（3）若取消除酸操作步骤，将会产生 气体（填化学式）而污染环境；
（4）本工艺的一种副产品是重要的农业生产资料，写出其化学式 ；
（5）取一定量的阳极泥进行实验分析，得到如下图像。硫酸的最合适用量为 mL，若再增加硫酸的用量，将会导致 （填化学式）的消耗量增大。
（6）某阳极泥中MnO2（相对分子质量为87）的质量分数为50.0%，将174g该阳极泥与320g36.5%的浓盐酸混合加热，则产生的氯气在标准状况下应少于 L。（假设阳极泥中的其它成分不参与反应）
正确答案
（1）4OH- -4e-＝O2 + 2H2O 或2H2O – 4e-＝O2↑ + 4H+
（2）(C6H10O5)n + nH2O
（3）H2S或SO2（写出其中一个即得分） （4）(NH4)2SO4 （5）28，CaCO3 （6）17.92
试题分析：（1）电解池中阳极失去电子，发生氧化反应，则工业上电解硫酸锰的水溶液生产金属锰时阳极是溶液中的氢氧根离子放电产生氧气，其电极反应式为为4OH- -4e-＝O2 + 2H2O。
（2）木屑中含有纤维素，在硫酸的作用下水解生成葡萄糖，则水解反应的化学方程式为(C6H10O5)n + nH2O
（3）若取消除酸操作步骤，则在后续操作中需要加入硫化铵，因此氢离子与硫离子结合生成H2S气体而污染环境。
（4）根据流程图可知溶液中的硫酸根与溶液中的铵根结合生成(NH4)2SO4，硫酸铵可用于化肥。
（5）根据图像可知，当硫酸用量达到28ml时，锰的浸出率几乎不再增加，因此硫酸的最合适用量为28mL.由于过量的硫酸需要通过碳酸钙除去，因此若再增加硫酸的用量，将会导致CaCO3的消耗量增大。
（6）二氧化锰的质量＝174g×0.5＝87g，物质的量是1mol。氯化氢的物质的量＝320g×36.5%÷36.5g/mol＝3.2mol。根据反应式MnO2＋4HCl(浓)△MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知二氧化锰过量，因此产生的氯气物质的量是3.2mol÷4＝0.8mol，但由于随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐降低，所以实际产生的盐酸的物质的量小于0.8mol，即小于0.8mol×22.4L/mol＝17.92L。
（3分）“5000吨剧毒铬渣污染珠江源头”的报导引起了人们的广泛关注，铬渣中的重铬酸盐污染严重，酸性K2Cr2O7具有较强的氧化性，其还原产物为Cr3+。请写出酸性K2Cr2O7氧化SO2的离子方程式： 。
正确答案
略
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