- 氧化还原反应与基本反应类型的关系
- 共620题
已知Ca3(PO4)2与SiO2、C高温共热可以反应得到CaSiO3、P4蒸气和CO。完成下列填空:
(1)该反应中氧化剂是_________,氧化产物是_________。
(2)写出该反应的化学方程式____________________________________________。
(3)每消耗24.0g碳时,有 mol电子发生转移,生成P4_______g。
(4)反应所得混合气体,折算成标况下,其气体密度为 g/L。
正确答案
(1)Ca3(PO4)2,CO。(1分×2)
(2)2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4↑+10CO↑ (2分)
(3)4,24.8。 (1分×2)
(4)1.64(2分)
试题分析:(1)P元素由+5价降低为0价,所以氧化剂为Ca3(PO4)2,C由0价升高为+2价,故CO为氧化产物。
(2)题干已给出反应物和生成物,配平即得化学方程式。
(3)n(e‾)=24.0g÷12g/mol×2=4mol;m(P4)=1/10n(C)×m=1/10×2mol×124g/mol=24.8g
(4)先求出平均摩尔质量:根据化学方程式设P4 1mol,CO10mol,根据M=(1mol×124g/mol+10mol×28g/mol)÷11mol=36.7g/mol,然后求出密度=36.7g/mol÷22.4L/mol=1.64g/L。
(6分)实验室常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取少量的氯气,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(1)写出该反应的离子方程式___________________________________________。
(2)在反应中MnO2发生________(填“氧化”或“还原”)反应,Cl2是________(同上)产物。
(3)当0.1 mol MnO2参加反应时,转移电子数为________,被氧化的HCl为________ mol。
正确答案
(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)还原 氧化 (3)0.2NA 0.2
(1)考查离子方程式的书写。
(2)二氧化锰中Mn元素的化合价从+4价降低到+2价,得到电子,发生还原反应;氯化氢中的氯元素化合价从-1价升高到0价,作还原剂,所以氯气是氧化产物。
(3)根据(2)可知,反应中转移电子是2个,所以当0.1 mol MnO2参加反应时,转移电子数为0.2NA,被氧化的HCl为0.2mol。
硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,从总体上说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为NO2,稀硝酸的还原产物主要为NO。 实验室中,常用Cu与浓HNO3反应制取NO2,用Cu与稀HNO3反应制取NO。
(1)请写出实验室中用Cu与浓HNO3反应制取NO2的化学方程式:_____________。
(2)该反应中发生氧化反应的物质是__________,1 mol氧化剂_________(填“得到”或“失去”)_______ mol电子。
(3)48.0 g Cu与适量的浓HNO3反应,铜全部作用后,共收集到22.4 L气体(标准状况下),反应中消耗HNO3的物质的量可能是( )
A.1.5 mol B.2.0 mol C.2.5 mol D.3.0 mol
(4)实际上硝酸不仅可被还原为NO2或NO,浓度更稀时硝酸还可以被还原为N2O、N2、NH4NO3等。请将3种物质: FeSO4、Fe(NO3)3和Fe2(SO4)3分别填入下面对应的横线上,组成一个未配平的化学方程式。
HNO3 + ______ ______ + ______ + N2O↑ + H2O
并写出配平后的离子方程式:_________________________。
(5)硝酸的还原产物NO、NO2、N2O等对环境均有副作用,为了可持续发展,当今社会提出的一个新概念——“绿色化学”,它要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应,则下列由单质铜制取硝酸铜的方法可行且符合“绿色化学”的是( )
A.Cu Cu(NO3)2
B.Cu CuO
Cu(NO3)2
C.Cu CuO
Cu(OH)2
Cu(NO3)2
D.CuCuSO4
Cu(NO3)2
正确答案
(1)Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;(2)Cu;得到, 1 ;(3)C ;
(4)HNO3+FeSO4 → Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3+N2O↑+H2O 8Fe2++2NO3-+10H+ = 8Fe3++N2O↑+5H2O
(5)B
试题分析:(1)Cu与浓HNO3反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,化学方程式为:Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;(2)该反应中铜元素的化合价升高,发生氧化反应,硝酸中氮元素的化合价由+5价降为+4,作氧化剂,1 mol氧化剂得到1mol电子;(3)铜和硝酸反应,随着浓度的减少,硝酸的还原产物的价态越低,铜和浓硝酸反应生成NO2,而与稀硝酸反应时则生成NO,故生成的气体有NO2和NO,则n(NO2)+n(NO)=1mol,即被还原的硝酸的物质的量为1mol,48.0 g Cu的物质的量为0.75mol,则生成n(Cu(NO3)2)=0.75mol,可知表现酸性的硝酸的物质的量为0.75mol×2=1.5mol,则:参加反应的硝酸的物质的量为:1mol+1.5mol=2.5mol,选C。(4)所给的物质中,HNO3中氮元素化合价位于最高价,具有氧化性,对应还原产物为N2O,能将还原性的FeSO4氧化为Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3,故发生的反应为HNO3+FeSO4 → Fe(NO3)3+Fe2(SO4)3+N2O↑+H2O;根据离子方程式的书写原则及氧化还原方程式配平原则写出配平后的离子方程式:8Fe2++2NO3-+10H+ = 8Fe3++N2O↑+5H2O;(5) A、铜与硝酸反应会产生一氧化氮、二氧化氮等大气污染物,错误;B、该途径符合绿色化学原理,正确;C、该流程中氧化铜与水不反应,不能制得硝酸铜,错误;D、该途径中铜与稀硫酸不反应,不能制得硫酸铜;铜与浓硫酸反应会产生二氧化硫气体,污染大气,错误,选B。
(13分)我国是世界上发现和使用铜及铜器最早的国家之一,直到现在铜及其化合物在工农业生产中仍然有着广泛的应用。
(1)工业上可以用黄铜矿(主要成分CuFeS2)为原料冶炼铜。主要反应如下:
① 2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO ② 2Cu2S + 3O2=2SO2+2Cu2O③ Cu2S+ 2Cu2O="6Cu+" SO2
在③中被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为 ;若由3mol CuFeS2生成3molCu,理论上消耗O2的物质的量为 。
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,可以利用该性质检验工业上冶炼铜得到的粗铜中是否含有Cu2O,写出此反应的离子方程式 。
(3)刻蚀印刷电路的废液中含有大量的CuCl2、FeCl2、FeCl3,任意排放将导致环境污染和资源的浪费, 为了使FeCl3循环利用和回收CuCl2,现设计如下生产过程:
①试剂Y的名称 ;物质X最好是 (填化学式)。
②若常温下1L废液中含CuCl2、FeCl2、FeCl3的物质的量浓度均为0.5mol·, 则加入Cl2气和物质X使溶液的pH在 范围时(设溶液体积保持不变),铁元素完全转化为Fe(OH)3,而CuCl2不产生沉淀。( KSP [Fe(OH)3]=1.0×10—38、 KSP[Cu(OH)2]=2.0×10—20 、 lg5=0.7)
正确答案
(13分)
(1)1﹕6 (2分), 7.5mol(3分,没单位扣1分)。
(2)Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O (2分,没配平扣1分,化学式错0分)
(3)①盐酸或氯化氢(1分);CuO (2分)。② 3.0—4.3(3分)
试题分析:(1) Cu2S+ 2Cu2O="6Cu+" SO2中,被氧化的元素即化合价升高的元素是S元素,被还原的元素即化合价降低的元素是Cu元素,由方程式可知,③中被氧化与被还原元素原子的物质的量之比为1:6;
由①得6CuFeS2~12O2~3Cu2S; 由②得 2Cu2S ~ 3O2~2Cu2O, 由③Cu2S~ 2Cu2O~6Cu,所以最终得关系式6CuFeS2~15O2~6Cu,若由3mol CuFeS2生成3molCu,理论上消耗O2的物质的量为7.5mol;
(2)常温下Cu2O能溶于稀硫酸,得到蓝色溶液和红色固体,根据氧化还原反应理论,蓝色溶液为硫酸铜溶液,红色固体为单质铜,离子方程式为Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O;
(3)①由氢氧化铁生成氯化铁,需要试剂Y是稀盐酸或氯化氢;加入X的目的是调节溶液pH,使铁离子沉淀,所以为了不引入新的杂质,X最好选择CuO;
②加入氯气后铜离子的浓度仍是0.5mol/L,铁离子的浓度为1.0mol/L,根据所给沉淀的溶度积计算氢氧化铁完全沉淀时的c(OH-)3=1.0×10—38 /1.0×10—5mol·, 则c(OH-)=1.0×10—11mol·
, pH=3;当铜离子开始沉淀时,c(OH-)2=2.0×10—20 /0.5=4.0×10—20mol·
,c(OH-)=2.0×10—10mol·
,pH=4.3,所以铁元素完全转化为Fe(OH)3,而CuCl2不产生沉淀时溶液对pH的范围是3.0—4.3。
已知氧化还原反应:NaNO2+NH4Cl——NaCl+H2O+N2↑,若得到m mol的N2,则电子转移数为__________个,此时氧化产物与还原产物的质量之比为____________。
正确答案
3MnA 1∶1
从反应方程式可知NaNO2中被还原成零价,NH4Cl中
被氧化成零价,所以很快可以配平,即:NaNO2+NH4====ClNaCl+N2+2H2O,当得到m mol N2,电子转移数目为3m NA;由上述分析知氧化产物与还原产物均为N2,物质的量之比为1∶1,故其质量之比为1∶1。
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