高考化学压轴题专题复习——氧化还原反应的综合及详细答案.pdf
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1、高考化学压轴题专题复习氧化还原反应的综合及详细答案高考化学压轴题专题复习氧化还原反应的综合及详细答案一、高中化学氧化还原反应一、高中化学氧化还原反应1工业上处理含苯酚废水的过程如下。回答下列问题:.测定废水中苯酚的含量。测定原理:测定步骤:步骤 1:准确量取25.00mL待测废水于250mL锥形瓶中。步骤 2:将5.00mLamolL1浓溴水(量)迅速加入到锥形瓶中,塞紧瓶塞,振荡。步骤 3:打开瓶塞,向锥形瓶中迅速加入bmL0.10molL1KI溶液(过量),塞紧瓶塞,振荡。步骤 4:滴入 23 滴指示剂,再用0.010mol L1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗+3Br2+3HBrN
2、a2S2O3溶液V1mL(反应原理:I22Na2S2O3 2NaI Na2S4O6)。待测废水换为蒸馏水,重复上述步骤(即进行空白实验),消耗Na2S2O3溶液V2mL。(1)“步骤 1”量取待测废水所用仪器是_。(2)为了防止溴的挥发,上述步骤中采取的措施包括迅速加入试剂和_。(3)“步骤 4”滴定终点的现象为_。(4)该废水中苯酚的含量为_mgL1(用含V1、V2的代数式表示)。如果空白实验中“步骤 2”忘记塞紧瓶塞,则测得的废水中苯酚的含量_(填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同);如果空白实验中“步骤 4”滴定至终点时俯视读数,则测得的废水中苯酚的含量_。.处理废水。采用Ti基PbO2
3、为阳极,不锈钢为阴极,含苯酚的废水为电解液,通过电解,阳极上产生羟基(OH),阴极上产生H2O2。通过交排列的阴阳两极的协同作用,在各自区域将苯酚深度氧化为CO2和H2O。(5)写出阳极的电极反应式:_。(6)写出苯酚在阴极附近被H2O2深度氧化的化学方程式:_。【答案】(酸式)滴定管塞紧瓶塞滴入一滴溶液后,锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去,且半分钟不恢复原色94V2-V1偏低偏低H2Oe OHH15C6H5OH14H2O2 6CO2 17H2O【解析】【分析】向呈有待测废水加入浓溴水反应后得到三溴苯酚的沉淀,再加入KI 溶液与剩下的 Br2发生氧化还原反应得到 I2,方程式为 Br2+2I-=I2+
4、2Br-,再用 Na2S2O3标准溶液滴定 I2,可根据消耗的 Na2S2O3标准溶液的体积和浓度算出溶液中剩余的Br2的物质的量,再设置一个空白实验测出浓溴水的物质的量,用Br2总的物质的量-剩余 Br2的物质的量即可得出与苯酚反应的 Br2的物质的量,再结合反应方程式得到苯酚的物质的量,从而求出废水中苯酚的含量,结合实验基本操作及注意事项解答问题。【详解】(1)由于苯酚显酸性,因此含苯酚的废水为酸性,“步骤 1”中准确量取废水时所用的仪器可选用酸式滴定管,故答案为:酸式滴定管;(2)由于溴单质易挥发,因此可采用塞进瓶塞、迅速加入试剂等方法防止其挥发,故答案为:塞紧瓶塞;(3)用 0.01m
5、ol/LNa2S2O3标准溶液滴定至终点,由于Na2S2O3标准溶液会反应 I2,加入的淀粉遇 I2变成蓝色,所以滴定终点的现象为滴入一滴溶液后,锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去,且半分钟不恢复原色,故答案为:滴入一滴溶液后,锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去,且半分钟不恢复原色;(4)根据反应方程式可得各物质的物质的量关系式:Br20.005V10.005V22KII22Na2S2O30.01V10.01V2剩下的浓溴水中 Br2的物质的量为 0.005V1mmol,将待测废液换成蒸馏水时,5mL amol/L的浓溴水中 Br2的物质的量为 0.005V2 mmol,则与苯酚参与反应的 Br2的物质的量为0.
6、005(V2-V1) mmol,根据方程式+3Br2+3HBr 可得苯酚的物质的量为0.005V2-V1940.005V2-V1 mmol,质量为mg,则该废水中苯酚的含量为33940.005V2-V1mg94 V -V21mggL-1,若步骤 2 中忘记塞进瓶塞,溴单质挥发,325103L15导致最终消耗的 Na2S2O3的体积偏小,则测得苯酚的含量偏低,如果空白实验中步骤4 滴定终点时俯视读数,读得的体积偏小,则消耗的Na2S2O3的体积偏小,使测得苯酚的含量偏低,故答案为:94V2-V1;偏低;偏低;15(5)由题干信息可知,Ti 基 PbO2为阳极,则阳极 H2O 失去电子产生OH,电
7、极反应式为 H2O-e-=H+OH,故答案为:H2O-e-=H+OH;(6)根据题干信息可知,苯酚被阴极产生的H2O2深度氧化产生 CO2和 H2O,有氧化还原反应规律得到其反应方程式式为C6H5OH+14H2O2=6CO2+17H2O,故答案为:C6H5OH+14H2O2=6CO2+17H2O。2叠氮化钠(NaN3)是一种白色剧毒晶体,是汽车安全气囊的主要成分。NaN3易溶于水,微溶于乙醇,水溶液呈弱碱性,能与酸发生反应产生具有爆炸性的有毒气体叠氮化氢。实验BuNO2,以 t-Bu 表示叔丁基)与 N2H4、氢氧化钠溶液混合反应制备室可利用亚硝酸叔丁酯(t-叠氮化钠。(1)制备亚硝酸叔丁酯取
8、一定 NaNO2溶液与 50%硫酸混合,发生反应 H2SO42NaNO2=2HNO2Na2SO4。可利用BuOH)在 40左右制备亚硝酸叔丁酯,试写出该反应的化学方程式:亚硝酸与叔丁醇(t-_。(2)制备叠氮化钠(NaN3)BuNO2NaOH按如图所示组装仪器(加热装置略)进行反应,反应的化学方程式为:t-N2H4=NaN32H2Ot-BuOH。装置 a 的名称是_;该反应需控制温度在65,采用的实验措施是_;反应后溶液在 0下冷却至有大量晶体析出后过滤。所得晶体使用无水乙醇洗涤。试解释低温下过滤和使用无水乙醇洗涤晶体的原因是_。(3)产率计算称取 2.0g 叠氮化钠试样,配成100mL 溶液
9、,并量取 10.00mL 溶液于锥形瓶中。L用滴定管加入 0.10mol应)。L充分反应后将溶液稀释并酸化,滴入2 滴邻菲罗啉指示液,并用0.10mol11六硝酸铈铵(NH4)2Ce(NO3)6溶液 40.00mL(假设杂质均不参与反硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2为标准液,滴定过量的Ce4,终点时消耗标准溶液20.00mL(滴定原理:Ce4Fe2=Ce3Fe3)。已知六硝酸铈铵(NH4)2Ce(NO3)6与叠氮化钠反应生成硝酸铵、硝酸钠、氮气以及Ce(NO3)3,试写出该反应的化学方程式_;计算叠氮化钠的质量分数为_(保留 2 位有效数字)。若其他操作及读数均正确,滴定到终点后,下列操
10、作会导致所测定样品中叠氮化钠质量分数偏大的是_(填字母)。A锥形瓶使用叠氮化钠溶液润洗B滴加六硝酸铈铵溶液时,滴加前仰视读数,滴加后俯视读数C滴加硫酸亚铁铵标准溶液时,开始时尖嘴处无气泡,结束时出现气泡D滴定过程中,将挂在锥形瓶壁上的硫酸亚铁铵标准液滴用蒸馏水冲进瓶内(4)叠氮化钠有毒,可以使用次氯酸钠溶液对含有叠氮化钠的溶液进行销毁,反应后溶液碱性明显增强,且产生无色无味的无毒气体,试写出反应的离子方程式:_BuOHHNO2【答案】t-t-BuNO2H2O恒压滴液漏斗(滴液漏斗)水浴加热降低叠氮化钠的溶解度,防止产物损失 2(NH4)2Ce(NO3)62NaN3=4NH4NO32Ce(NO3
11、)32NaNO33N2 65% AC ClO2N3-H2O=Cl2OH3N2【解析】【分析】【详解】(1)制备亚硝酸叔丁酯的反应物有亚硝酸和叔丁醇,反应类型属于有机的酯化反应,所以方t-BuNO2H2O;程式为:t-BuOHHNO2(2) 装置 a 的名称即为恒压滴液漏斗;反应要控制温度在65,参考苯的硝化实验,该反应加热时,应当采用水浴加热;题干中提到了叠氮酸钠易溶于水,而微溶于乙醇;因此,洗涤产品时,为了减少洗涤过程中产品的损耗,应当用无水乙醇洗涤;(3)通过题干提示的反应产物分析,可知反应过程中Ce4+和N3中的元素发生了变价,所以反应的方程式为:402(NH4)2Ce(NO3)62Na
12、N3=4NH4NO32NaNO32Ce(NO3)33N2;在计算叠氮化钠的含量时,一定要注意叠氮酸钠溶液配制完成后只取了应,再用 Fe2+去滴定未反应完的正四价的Ce,因此有:1与过量的六硝酸铈铵反102.0gNaN3样品的1消耗的Ce4Fe2消耗的Ce4=0.004molCe4,考虑到 Fe2+与10Ce4+的反应按照 1:1 进行,所以 2.0g 叠氮化钠样品中叠氮化钠的物质的量为:n(NaN3) 10(0.004Fe2消耗的Ce4) 0.02mol,所以叠氮化钠样品的质量分数为:w m(NaN3)0.02mol65g/mol100%=65%;2.0g2.0A润洗锥形瓶,会使步骤消耗的六硝
13、酸铈铵的量增加,通过分析可知,会使最终计算的质量分数偏大,A 项正确;B量取 40mL 六硝酸铈铵溶液时若前仰后俯,则会量取比40ml 更多的六硝酸铈铵溶液,那么步骤会需要加入更多的 Fe2+来消耗叠氮酸钠未消耗掉的Ce4+,通过分析可知,最终会导致计算的质量分数偏低,B 项错误;C步骤用 Fe2+标定未反应的 Ce4+,若开始尖嘴无气泡,结束后出现气泡,则记录的Fe2+消耗量比实际的偏小,通过分析可知,最终会使质量分数偏大,C 正确;D将挂在锥形瓶壁上的 Fe2+溶液冲入锥形瓶,相当于让溶液混合更均匀,这样做会使结果更准确,D 项不符合;答案选 AC;(4)反应后溶液碱性增强,所以推测生成了
14、OH-;产生的无色无味无毒气体,推测只能是氮气,所以离子方程式为:ClO 2N3H2O=Cl 3N2 2OH。【点睛】滴定计算类的题目,最常考察的形式之一是配制完待测样品溶液后,只取一部分进行滴定,在做计算时不要忘记乘以相应的系数;此外,常考察的形式也有:用待测物A 与过量的 B 反应,再用 C 标定未反应的 B,在做计算时,要注意A 与 C 一同消耗的 B。3某工业废水中主要含有Cr3,同时还含有少量的 Fe3、Fe2、Al3、Ca2和 Mg2等,且酸性较强。为回收利用,通常采用如下流程处理:注:部分阳离子常温下以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH 见下表。氢氧化物pHFe(OH)33.7Fe
15、(OH)29.6Mg(OH)211.1Al(OH)38Cr(OH)39(9 溶解)(1)氧化过程中可代替 H2O2加入的试剂是_(填序号)。ANa2O2BHNO3CFeCl3DKMnO4(2)加入 NaOH 溶液调整溶液 pH8 时,除去的离子是_;已知钠离子交换树脂的原理:MnnNaRMRnnNa,此步操作被交换除去的杂质离子是_。AFe3BAl3CCa2DMg2(3)还原过程中,每消耗0.8 mol Cr2O72-转移 4.8 mol e ,该反应离子方程式为_。【答案】A AB CD 3S2O32 + 4Cr2O72 + 26H+ = 6SO42 + 8Cr3+ +13H2O【解析】【分
16、析】某工业废水中主要含有 Cr3+,同时还含有少量的 Fe3+、Al3+、Ca2+和 Mg2+等,加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子,同时Cr3+被氧化为 Cr2O72-,加氢氧化钠调节 pH=8,则 Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤,滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和 Mg2+等,通过钠离子交换树脂,除去 Ca2+和 Mg2+,然后加 Na2S2O3把 Cr2O72-还原为 Cr3+,再调节 pH 得到Cr(OH)(H2O)5SO4;(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子,注意不能引入新的杂质;(2)根据表中数据判断;通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和 Mg2+
17、;(3)每消耗 0.8mol Cr2O72-转移 4.8mol e-,则 1molCr2O72-转移 6mol 电子,所以生成 Cr3+,S2O32-被氧化为 SO42-,结合得失电子守恒和原子守恒写出离子方程式。【详解】某工业废水中主要含有 Cr3+,同时还含有少量的 Fe3+、Al3+、Ca2+和 Mg2+等,加双氧水把亚铁离子氧化为铁离子,同时Cr3+被氧化为 Cr2O72-,加氢氧化钠调节 pH=8,则 Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,过滤,滤液中主要含有Cr2O72-、Ca2+和 Mg2+等,通过钠离子交换树脂,除去 Ca2+和 Mg2+,然后加 Na2S2O3把 C
18、r2O72-还原为 Cr3+,再调节 pH 得到Cr(OH)(H2O)5SO4;(1)加氧化剂主要目的是把亚铁离子氧化为铁离子,同时不能引入新的杂质,所以可以用Na2O2代替 H2O2,故答案为:A;(2)根据表中数据可知,pH=8 时,Fe3+、Al3+转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,则Fe3+、Al3+被除去;通过钠离子交换树脂,除去Ca2+和 Mg2+;(3)每消耗 0.8mol Cr2O72-转移 4.8mol e-,则 1molCr2O72-转移 6mol 电子,所以生成 Cr3+,S2O32-被氧化为 SO42-,则反应的离子方程式为:3S2O32 + 4Cr2O72 + 26H+
19、= 6SO42 + 8Cr3+13H2O。4羟氨(NH2OH)是一种还原剂,和联氨一样是一种弱碱,不稳定,室温下吸收水汽迅速分解。回答下列问题:(1)请写出羟氨的电子式_。(2)利用 KMnO4标准溶液定量间接测定羟氨的纯度。测定步骤如下:溶液配制:称取 5.0g 某羟氨样品,溶解在_酸中后加适量蒸馏水,将其全部转移至100mL 的_中,加蒸馏水至_。取 20.00mL 的羟氨酸性溶液与足量硫酸铁在煮沸条件下反应:2NH2OH24Fe3N2OL1的酸性 KMnO4溶液滴定,滴定达到终点4Fe2H2O6H ,生成的 Fe2用 0.4000 mol的现象是_。请写出 Fe2与酸性 KMnO4溶液反
20、应的离子方程式_。重复滴定 3 次,每次消耗酸性高锰酸钾标准溶液的体积如表所示:计算试样的纯度_%。(3)下列操作导致误差偏高的有_(填编号)。a 滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失b 滴定管未经润洗盛装 KMnO4溶液c 羟氨称量时,时间过长和溶解时没有及时用酸酸化d KMnO4溶液起始读数仰视,终点正常读数【答案】硫酸容量瓶刻度线当最后一滴滴入时,锥形瓶中溶液的颜色由无色变为紫红色,且半分钟不褪色 5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O 66 ab【解析】【分析】(1)根据羟氨化学式写出其电子式;(2)羟氨应溶解在 H2SO4中,因为 HCl 中的 Cl 会被 MnO4-
21、氧化;用酸性 KMnO4溶液滴定达到终点的现象是当最后一滴滴入时,锥形瓶中溶液的颜色由无色变为紫红色,且半分钟不褪色;根据氧化还原反应的规律写出Fe2与酸性 KMnO4溶液反应的离子方程式,根据物质的量的关系计算式样纯度;(3)根据氧化还原滴定的相关操作分析实验误差。【详解】(1)根据羟氨化学式 NH2OH 可知其电子式为:,故答案为:;(2)羟氨应溶解在 H2SO4中,因为 HCl 中的 Cl 会被 MnO4-氧化,将其全部转移至 100mL 的容量瓶中,加蒸馏水至刻度线,故答案为:硫酸;容量瓶;刻度线;用酸性 KMnO4溶液滴定达到终点的现象是当最后一滴滴入时,锥形瓶中溶液的颜色由无色变为
22、紫红色,且半分钟不褪色;根据氧化还原反应的规律写出Fe2与酸性 KMnO4溶液反应的离子方程式为:5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O;由消耗高锰酸钾体积表可知,第一次误差过大,舍去,V(平均)=19.9820. 02=20.00mL;2设滴定时 NH2OH2+的物质的量为 xmol,依据离子方程式可得关系式:5NH2OH2+:5x解得 x=0.022MnO4-2n cV=20.0010-30.4因总量为 100mL,所以 n(NH2OH2+)0.0250.1molm=nM0.133g/mol3.3gm100%=3.3100%=66%w=m样5.0故答案为:当最后一滴滴入时,
23、锥形瓶中溶液的颜色由无色变为紫红色,且半分钟不褪色;5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2O;66;(3)a滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失会导致V标准偏大,计算结果偏高;b滴定管未经润洗盛装KMnO4溶液,相当于把 KMnO4溶液稀释,滴定时消耗体积增大,计算结果偏高;c羟氨称量时,时间过长和溶解时没有及时用酸酸化会导致羟氨被氧化,导致消耗体积偏小,计算结果偏低;dKMnO4溶液起始读数仰视,终点正常读数,导致消耗体积偏小,计算结果偏低;故答案为:ab。【点睛】注意氧化还原滴定操作中的注意事项,根据公式判断不同操作可能引起的实验误差。5某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加
24、快氯酸钾的分解,进行了如下实验:(一)制取氧化铜往盛有一定量 CuCl2溶液的烧杯中逐滴加入NaOH 溶液,直至不再产生沉淀,然后将烧杯中的物质转移到蒸发皿中,加热至沉淀全部变为黑色。将步骤所得的黑色沉淀过滤、洗涤,晾干后研细备用。(1)在实验过程中,若未加入NaOH 溶液,直接将 CuCl2溶液转移到蒸发皿中加热,最后也能得到黑色沉淀,试分析其原因_。(2)写出检验步骤中沉淀是否洗涤干净的操作_。(二)为证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较,用下图装置进行实验,每次实验时均收集25ml 气体,其他可能影响实验的因素均已忽略,实验数据见下表:实验序号KClO3质量1.2g
25、1.2g1.2g其他物质质量无其他物质CuO 0.5gMnO20.5g待测数据abc(3)写出氯酸钾分解反应的化学方程式,并用双线桥表示电子转移的方向和数目_。(4)上述实验中的“待测数据”是指_。(5)图中量气装置 B 由干燥管、乳胶管和 50mL 滴定管改造后组装面成,此处用滴定管是_(填“酸式”或“碱式”)滴定管。(6)若实验证明氧化铜加快氯酸钾的分解效果比用二氧化锰差,请结合上表的实验效果数据,在坐标图中分别画出使用CuO、MnO2作催化剂时产生氧气的体积V(O2)随时间(t)变化的曲线(注明必要的标识)_。【答案】CuCl2溶液中存在水解平衡 CuCl2 2H2OCu(OH)2 2H
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