- 氧化还原反应的配平
- 共1760题
(10分)将1.52g铜镁合金完全溶解于50.0mL密度为1.40g/mL、质量分数为63.0%的浓硝酸中，得到NO2和N2O4的混合气体1120mL (标准状况)，向反应后的溶液中加入1.00mol/LNaOH溶液,当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀。求：
（1）浓硝酸中HNO3的物质的量浓度。
（2）该合金中铜与镁的物质的量之比为 。
（3） NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是 。
正确答案
（1）C(HNO3)=14mol/L；（2）2:1；（3）80%
试题分析：（1）根据金属的物质的量浓度与质量分数的换算关系可知:C="(ρ×1000×ω)÷M" ="(1.40×1000×63.0%)" ÷63=14mol/L；在化学反应中金属失去的电子的物质的量等于硝酸得到的电子的物质的量等于形成沉淀时的氢氧根离子的物质的量。铜镁都是+2价的金属，金属增加的质量就是OH-的质量。m(OH-)= 2.54g-1.52g=1.02g。n(OH-)=1.02g÷17g/mol=0.06mol.则n(Mg)+n(Cu)=0.03mol.因为24 n(Mg)+64n(Cu)= 1.52。n(Mg)="0.01mol;" n(Cu)=0.02mol.所以该合金中铜与镁的物质的量之比为0.02:0.01=2:1.（3）1120mL混合气体的物质的量是0.05mol。假设NO2和N2O4的混合气体中，NO2的物质的量是x,则N2O4的物质的量是(0.05-x)mol.根据电子守恒可得x+2(0.05-x)= 0.06mol.解得x=0.04mol.对于气体来说，气体的体积比等于它们的物质的量的比。所以NO2的体积分数是(0.04mol÷0.05mol)×100%=80%。
（1）黄铁矿（FeS2）是制造硫酸的矿物原料，反应历程为FeS2→SO2→SO3→H2SO4，请写出
SO2制备SO3反应的化学方程式，并用双线桥标出电子转移的方向和数目 ；
（2）下列酸在与黄铁矿（FeS2）发生反应时，其中S或N元素的化合价不会发生变化的是 ；
a．稀硫酸 b．稀硝酸 c．浓硫酸 d．浓硝酸
（3）从矿物学资料查得，自然界存在反应14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4，
该反应的氧化剂为 ，反应中转移的电子数为 NA；
（4）将（2）中反应的产物溶于水后过滤（Cu2S不溶于水和稀酸），再将滤液滴入用硫酸酸化的高锰酸钾溶液中发现溶液褪色，已知反应后锰元素呈+2价，请写出反应的化学方程式 。
正确答案
（1）
（3）CuSO4 、FeS2；21（4）10FeSO4+2KMnO4+ 8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O
试题分析：（1）SO2在催化剂下转化为SO3即
（2）a、稀硫酸是非氧化性酸，与金属反应时，氢离子显示氧化性，氧化金属，S元素价态不变，故a正确；b、稀硝酸为氧化性酸，与金属反应时，硝酸根显示氧化性，氧化金属，N元素被还原，故b错误；c、浓硫酸是氧化性酸，加热与金属反应时，硫酸根显示氧化性，氧化金属，S元素被还原，故c错误；d、浓硝酸为氧化性酸，与金属反应时，硝酸根显示氧化性，氧化金属，N元素被还原，故d错误；（3）氧化剂发生还原反应化合价降低，14CuSO4+5FeS2+12H2O═7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4中，Cu元素的化合价由+2价降低为+1价，部分FeS2中的S元素的化合价由-1价降低为-2价，部分FeS2中的S元素的化合价由-1价升高为+6价，故氧化剂为CuSO4 、FeS2；由S元素的化合价升高可知，有3×[6-（-1）]="21" NA e-转移（4）FeS2与稀硫酸反应生成Fe2+将滤液滴入用硫酸酸化的高锰酸钾溶液即发生反应10FeSO4+2KMnO4+ 8H2SO4=5Fe2(SO4)3+2MnSO4+K2SO4+8H2O
为防治碘缺乏病，通常在食盐中添加少量的碘酸钾(KIO3)。碘酸钾和碘化钾在溶液中能发生下列反应：KIO3＋5KI＋3H2SO4=3I2＋3K2SO4＋3H2O
（1）该反应中，氧化剂是________，氧化产物是______；
（2）当有1 mol I2生成时，有________ mol还原剂被氧化；
（3）当有1 mol氧化剂参与反应时，转移电子的数目为________。
正确答案
(1)KIO3, I2 (2)
试题分析：（1）该反应KIO3＋5KI＋3H2SO4===3I2＋3K2SO4＋3H2O中，碘化钾中碘元素的化合价从－1价升高到0价，失去1个电子，被氧化。碘酸钾中碘元素的化合价从＋5价降低到0价，得到电子，被还原，因此氧化剂是KIO3，氧化产物是I2。
（2）根据方程式可知，每生成3mol单质碘，反应中转移5mol电子，被氧化的还原剂是5mol，所以当有1 mol I2生成时，有
（3）碘酸钾在反应中得到5个电子，所以当有1 mol氧化剂参与反应时，转移电子的数目为5NA。
（14分）镍是一种十分重要的有色金属,但粗镍中一般含有Fe、Cu及难与酸、碱溶液反应的不溶性杂质而影响使用。现对粗镍进行提纯，具体的反应流程如下：
已知：
①2Ni2O3(黑色)
②
根据信息回答：
（1）28Ni在周期表中的第 周期；镍与稀硝酸反应的离子方程式为 。实验表明镍的浸出率与温度有关，随着温度升高镍的浸出率增大，但当温度高于70℃ 时，镍的浸出率又降低，浸出渣中Ni(OH)2含量增大，其原因为 ；
（2）在溶液A的净化除杂中，首先将溶液A煮沸，调节PH=5.5，加热煮沸5min,静置一段时间后，过滤出Fe(OH)3。为了得到纯净的溶液B还需要加入以下物质 进行除杂（填正确答案标号）。
A、NaOH B、Na2S C、H2S D、NH3﹒H2O
（3）已知以下三种物质的溶解度关系：NiC2O4>NiC2O4·H2O> NiC2O4·2H2O。则操作I、II名称是 、 ； D生成E的化学方程式为 。
（4）1molE经上述流程得到纯镍，理论上参加反应的氢气为 mol。
（5）测定样品中的镍含量的基本思路是将Ni2+转化为沉淀，通过测量沉淀的质量进一步推算Ni含量。已知Ni2+能与CO32-，C2O42-、S2-等离子形成沉淀，但测定时常选用丁二酮肟（C4H8N2O2）作沉淀剂，生成分子式为C8H14N4O4Ni的鲜红色沉淀。从实验误差角度分析主要原因为： 。
正确答案
（除标注的空外，每空2分）
（1）四（1分）；3Ni + 8H+ + 2NO3— = 3Ni2+ + 2NO↑+ 4H2O, 温度升高时，Ni2+的水解程度变大。
（2）C
（3）洗涤、干燥（各1分） 4NiC2O4·2H2O +3 O2= 2Ni2O3+ 8CO2↑ +8H2O
（4） 2
（5）生成沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高。
试题分析：（1）28Ni核外有4层电子，是第四周期元素；根据流程图可知镍与稀硝酸反应生成硝酸镍和NO、水，离子方程式为3Ni + 8H+ + 2NO3— = 3Ni2+ + 2NO↑+ 4H2O；Ni(OH)2是由Ni2+水解而得到的，所以温度过高时Ni2+的水解程度变大，浸出渣中Ni(OH)2含量增大；
（2）AB选项中含有Na+，则溶液B中有Na+杂质，不纯净，错误；若选用D，则Cu(OH)2 Ni(OH)2的溶度积相差不大，而且引入NH4+，不易的纯净的硝酸镍溶液，错误；C、CuS与NiS的溶度积相差很大，Cu2+沉淀完全而且不会引入新的杂质，正确，答案选C；
（3）利用3种物质的溶解度的差异，浊液C中主要得NiC2O4·2H2O，所以沉淀过滤之后应洗涤、干燥沉淀；固体E为黑色，所以应是Ni2O3；则D生成E的化学方程式为4NiC2O4·2H2O +3 O2= 2Ni2O3+ 8CO2↑ +8H2O；
（4）1mol Ni2O3经上述流程转化为2molNiO，2molNiO与氢气发生氧化还原反应，生成单质镍，需要氢气的物质的量是2mol；
（5）因为Ni2+与丁二酮肟（C4H8N2O2）生成的C8H14N4O4Ni鲜红色沉淀的沉淀质量大，称量误差小，分析结果准确度高。
（7分）储氢纳米碳管的研制成功体现了科技的进步。用电弧法合成的纳米管伴有大量的杂质——碳纳米颗粒。这种碳纳米颗粒可用氧化法提纯。其原理可表示为：
□C+ □K2Cr2O7+ □H2SO4=□CO2+ □Cr2(SO4)3+ □K2SO4+□H2O
（1）请配平上述化学方程式, 将有关的化学计量数依次填在下列横线上
、 、 、 、 、 、
（2）上述反应中的氧化剂是（填化学式，下同） ，还原剂是 。
（3）H2SO4在上述反应中表现出的性质是（填选项序号） 。
（4）若反应中电子转移了0.8 mol，则产生的CO2在标准状况下的体积为 。
正确答案
（共7分）（1）3 、 2 、8 、3 、 2 、2 、8 (
（2）K2Cr2O7； C (各1分) （3）C (1分)（4）4.48L (2分)
略
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