1、高考化学 氧化还原反应 综合题一、高中化学氧化还原反应练习题（含详细答案解析）1亚氯酸钠（NaClO2）是二氧化氯（ClO2）泡腾片的主要成分。实验室以氯酸钠（NaClO3）为原料先制得ClO2，再制备NaClO2粗产品，其流程如图：已知：ClO2可被NaOH溶液吸收，反应为2ClO2+2NaOH=NaClO3+NaClO2+H2O。无水NaClO2性质稳定，有水存在时受热易分解。（1）反应中若物质X为SO2，则该制备ClO2反应的离子方程式为_。（2）实验在如图-1所示的装置中进行。若X为硫磺与浓硫酸，也可反应生成ClO2。该反应较剧烈。若该反应在装置A的三颈烧瓶中进行，则三种试剂（a.浓硫
2、酸；b.硫黄；c.NaClO3溶液）添加入三颈烧瓶的顺序依次为_（填字母）。反应中双氧水的作用是_。保持反应时间、反应物和溶剂的用量不变，实验中提高ClO2吸收率的操作有：装置A中分批加入硫黄、_（写出一种即可）。（3）将装置B中溶液蒸发可析出NaClO2，蒸发过程中宜控制的条件为_（填“减压”、“常压”或“加压”）。（4）反应所得废液中主要溶质为Na2SO4和NaHSO4，直接排放会污染环境且浪费资源。为从中获得芒硝（Na2SO410H2O）和石膏（水合硫酸钙），请补充完整实验方案：_，将滤液进一步处理后排放（实验中须使用的试剂和设备有：CaO固体、酚酞、冰水和冰水浴）。已知：CaSO4不溶
3、于Na2SO4水溶液；Na2SO4的溶解度曲线如图2所示。【答案】2ClO3-+SO22ClO2+SO42- cab 作还原剂 水浴加热时控制温度不能过高（或加一个多孔球泡等） 减压 向废液中分批加入适量CaO固体并搅拌，用冰水浴控制反应温度，对浊液取样并滴加酚酞，至溶液呈浅红色时停止加入CaO。静置后过滤，用水洗涤沉淀2-3次得到石膏；滤液蒸发浓缩，冷却结晶至32.4以下，接近0，过滤，所得晶体用冰水洗涤2-3次，低温干燥得到芒硝 【解析】【分析】用二氧化硫将NaClO3还原制得ClO2，ClO2和NaOH反应制得NaClO3和NaClO2，再用过氧化氢将NaClO3还原成NaClO2制得N
4、aClO2粗品。【详解】（1）SO2作还原剂，S化合价升高2，被氧化成SO42-，ClO3-作氧化剂，被还原成ClO2，Cl化合价降低1，结合电子得失守恒、电荷守恒、原子守恒可书写离子方程式：2ClO3-+SO22ClO2+SO42-，故答案为：2ClO3-+SO22ClO2+SO42-；（2）反应剧烈，浓硫酸只能在最后添加，结合流程图可知先加NaClO3，所以顺序为：先加NaClO3，再加S，最后加浓硫酸，故答案为：cab；反应中NaOH和ClO2反应生成NaClO3和NaClO2，过氧化氢的作用是将NaClO3还原成NaClO2，过氧化氢会分解，温度不宜太高，所以控制A中水浴加热时温度不过
5、高，或者在B中搅拌、或者加一个多孔球泡，故答案为：作还原剂；水浴加热时控制温度不能过高（或加一个多孔球泡等）；（3）无水NaClO2性质稳定，有水存在时受热易分解，应该减压，让水分尽快蒸发，故答案为：减压；（4）加入一定量CaO使NaHSO4反应成CaSO4，为了保证NaHSO4反应完，所加CaO需稍过量，CaO过量溶液就显碱性了，可以用酚酞作指示剂，当溶液变为浅红色时停止加CaO，CaSO4不溶于Na2SO4水溶液，此时可用过滤、洗涤的方法得到石膏，此时滤液为Na2SO4溶液，还不是芒硝，从图上看，可将温度调整32.4以下，形成芒硝，析出芒硝晶体，过滤、洗涤、干燥就可得芒硝了，为了使芒硝产率
6、较高，可用冰水洗涤，降低因溶解损失的量，故答案为：向废液中分批加入适量CaO固体并搅拌，用冰水浴控制反应温度，对浊液取样并滴加酚酞，至溶液呈浅红色时停止加入CaO。静置后过滤，用水洗涤沉淀2-3次得到石膏；滤液蒸发浓缩，冷却结晶至32.4以下，接近0，过滤，所得晶体用冰水洗涤2-3次，低温干燥得到芒硝。【点睛】结合图像，温度低于32.4以下，硫酸钠结晶得到芒硝，温度降低，芒硝的溶解度减小，可用冰水洗涤减小损失率。2高氯酸铵是一种常见的强氧化剂，常用作火箭发射的推进剂。根据下列信息回答问题: 已知:高氯酸铵受热分解为N2、Cl2、O2和H2O;Mg3N2易水解;Cu与N2在酒精灯加热条件下不反应
7、。（1）写出高氯酸铵受热分解的化学反应方程式: _，Mg3N2的电子式为_。（2）现有23.5g NH4ClO4分解，用下列装置设计实验，验证其分解产物并计算分解率。(注:装置中空气已除尽;装置可重复使用;BF装置中的试剂均过量且能与相应物质反应完全。)用E装置质量的增加来验证生成的气体产物之一，则E中盛放的试剂是:_。请按气流由左至右的方向连接装置:A ED B_E (选择BF装置，并用BF字母填空)。证明产物中有Cl2的实验现象:_。反应结束后，若C装置质量增加了2.38g，则NH4ClO4的分解率是:_%。（3）样品中NH4ClO4的含量(杂质中不含NH4+)还可用蒸馏法测定(如图所示，
8、加热和夹持装置已略去)，实验步骤如下:步骤1:组装仪器，检查气密性;准确称取样品a g(不超过0.5g)于蒸馏烧瓶中，加入约150mL水溶解。步骤2:准确量取40.00mL 约0.1mol/L H2SO4于锥形瓶中。步骤3:向蒸馏烧瓶中加入20mL 3mol/L NaOH溶液;加热蒸馏使NH3全部挥发。步骤4:用新煮沸过的水冲洗冷凝装置23次，洗涤液并入锥形瓶中。步骤5:向锥形瓶中加23滴甲基橙，用c mol/L NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液V1 mL。步骤6:重复实验23次。回答下列问题:步骤2中，准确量取40.00ml H2SO4 溶液的玻璃仪器是: _。为获得样品中N
9、H4ClO4的含量，还需补充的实验是:_。【答案】2NH4ClO42O2+N2+Cl2+4H2O 浓硫酸 E F C D裝置中颜色由无色变为橙色 85.0或85 酸式滴定管或移液管 用NaOH标准溶液标定硫酸溶液的浓度 【解析】【分析】（1）根据得失电子守恒配平高氯酸铵受热分解的化学反应方程式；Mg3N2是离子化合物；（2）A是高氯酸铵受热分解的装置；B是氢氧化钠溶液，可以吸收氯气；C中盛放Mg粉，可以检验氮气；D中溴化钾可以检验氯气；F中铜粉可以检验氧气；E中盛放液体，根据E装置质量的增加来验证生成的水，所以E中盛浓硫酸；（3）根据硫酸体积的精度是0.01mL选择仪器；要计算NH4ClO4的
10、含量，需要知道硫酸溶液的浓度。【详解】（1）根据得失电子守恒配平高氯酸铵受热分解的化学反应方程式为2NH4ClO42O2+N2+Cl2+4H2O；Mg3N2是离子化合物，电子式是；（2）A是高氯酸铵受热分解的装置；B是氢氧化钠溶液，可以吸收氯气；C中盛放Mg粉，可以检验氮气；D中溴化钾可以检验氯气；F中铜粉可以检验氧气；E中盛放液体，根据E装置质量的增加来验证生成的水，所以E中盛浓硫酸；根据以上分析，按气流由左至右的方向连接装置:A ED BEFCE；D中溴化钾可以与氯气反应，方程式是2KBr+Cl2=2KCl+Br2，溴水为橙色，所以D裝置中颜色由无色变为橙色可以证明产物中有Cl2；C中盛放
11、Mg粉，可以与氮气反应生成Mg3N2，若C装置质量增加了2.38g，说明反应生成氮气2.38g，则NH4ClO4的分解率是；（3）根据硫酸体积的精度是0.01mL，准确量取40.00mLH2SO4 溶液的玻璃仪器是酸式滴定管；为获得样品中NH4ClO4的含量，还需补充的实验是用NaOH标准溶液标定硫酸溶液的浓度。3实验室用酸性蚀刻废液(含Cu2+、H+、CuC、Cl-等)和碱性蚀刻废液N、Cu(NH3、NH3H2O等制备CuI(白色固体)的实验流程如下:(1)步骤中发生了多个反应,其中Cu(NH3与盐酸反应生成Cu(OH)Cl的离子方程式为_。(2)步骤需控制pH为12,80 下进行,合适的加
12、热方式是_。(3)步骤的具体步骤是蒸发浓缩、_、_。(4)步骤在下列装置(夹持及加热装置已省略)中进行。装置a中盛装浓硫酸的仪器的名称是_,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_。用装置d中的溶液洗涤制得的CuI的目的是_,然后再用无水乙醇洗涤的目的是_。【答案】Cu(NH3+3H+Cl-+H2OCu(OH)Cl+4N 热水浴 冷却结晶 过滤(洗涤) 分液漏斗 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O 可防止CuI被空气中的O2氧化 使固体快速干燥并溶解表面可能混有的I2 【解析】【分析】由流程图可知，酸性蚀刻废液和碱性蚀刻废液混合反应得到Cu(OH)Cl悬浊液，过滤，将Cu(OH)C
13、l加水、过浆后，与浓硫酸水浴加热反应生成硫酸铜，硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、洗涤得到硫酸铜晶体，硫酸铜晶体与碘、二氧化硫和水反应生成碘化亚铜白色固体。【详解】（1）步骤中Cu(NH3)42+与盐酸反应生成Cu(OH)Cl沉淀和氯化铵，反应的离子方程式Cu(NH3)42+3H+Cl-+H2O=Cu(OH)Cl+4NH4+，故答案为：Cu(NH3)42+3H+Cl-+H2O=Cu(OH)Cl+4NH4+；（2）步骤为Cu(OH)Cl加水、过浆后，与浓硫酸在制pH为12，80 下水浴加热反应反应生成硫酸铜，故答案为：热水浴；(3)步骤为硫酸铜粗溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥、
14、洗涤得到硫酸铜晶体，故答案为：冷却结晶；过滤(洗涤)；（4）装置a中盛装浓硫酸的仪器为分液漏斗；圆底烧瓶中铜与浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O，故答案为：分液漏斗；Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O；装置d中的溶液为二氧化硫的饱和水溶液，碘化亚铜具有还原性，易被空气中的氧气氧化，用二氧化硫水的饱和水溶液洗涤碘化亚铜，可以防止碘化亚铜被空气中的氧气氧化；再用无水乙醇洗涤可以溶解除去碘化亚铜表面可能混有的单质碘，并能使固体快速干燥，故答案为：可防止CuI被空气中的O2氧化；使固体快速干燥并溶解表面可能混
15、有的I2。4某高中科研小组模拟工业尿素法生产肼(N2H4)，具体方法：先将尿素、次氯酸钠和氢氧化钠溶液混合，然后在催化剂存在的条件下反应制得肼，利用氮气吹出混合物中的肼，并用硫酸吸收制备硫酸肼。具体实验原理图如下：已知：肼极易溶于水，长期暴露在空气中或短时间受高温作用会爆炸分解。硫酸肼(N2H4H2SO4)是类似于NH4HSO4的盐类，白色固体，微溶于冷水，易溶于热水，不溶于乙醇和二氯乙烷等有机溶剂。密度：硫酸肼二氯乙烷稀硫酸(1)盛装尿素溶液的装置名称为_；硫酸肼的水溶液中含有多种阳离子，其中阳离子N2H5+的电子式为_。(2)反应前应先通入一段时间氮气，其目的为_。(3)装置A中发生反应制
16、备肼的离子方程式为_。(4)装置B中二氯乙烷的作用为_；使用冰水浴的作用_。(5)装置B反应完全后需经过过滤、洗涤、干燥等操作得到硫酸肼，洗涤过程中最好选择下列那种洗涤剂_(填字母)。A冷水 B热水 C无水乙醇 D饱和食盐水(6)若实验中所用的NaClO和NaOH混合液中两溶质的浓度均为0.1molL1，则此溶液中离子浓度的大小顺序为_。【答案】三颈烧瓶 赶走装置中的空气，避免空气与肼反应 ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl+H2O 防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液 利于产物析出，同时降温防爆炸 C c(Na+)c(OH)c(ClO)c(H+) 【解析】【分析】(1)盛装尿素
17、溶液的装置名称为三颈烧瓶；硫酸肼的水溶液中含有多种阳离子，其中阳离子N2H5+可以认为由N2H4与H+通过配位键结合，在N2H4中，每个N原子与两个H原子形成共价键，则两个N原子间还应形成一对共用电子。(2)反应前应先通入一段时间氮气，其目的为排尽装置内的空气，防止空气与肼反应。(3)装置A中，碱性溶液，ClO在催化剂作用下，将CO(NH2)2氧化为N2H4，自身被还原为Cl，同时生成和H2O。(4)装置B中二氯乙烷的作用为防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液；使用冰水浴的作用是降低产物的溶解度，同时降温防爆。(5)装置B反应完全后需经过滤、洗涤、干燥等操作得到硫酸肼，洗涤过程中尽可能减少产
18、品的溶解损失，所以最好选择无水乙醇。(6)若实验中所用的NaClO和NaOH混合液中两溶质的浓度均为0.1molL1， c(Na+)=0.1molL1，因水解c(ClO)0.1molL1，由此可确定溶液中离子浓度的大小。【详解】(1)盛装尿素溶液的装置名称为三颈烧瓶；N2H5+可以认为由N2H4与H+通过配位键结合，在N2H4中，每个N原子与两个H原子形成共价键，则两个N原子间还应形成一对共用电子,电子式为。答案为：三颈烧瓶；(2)反应前应先通入一段时间氮气，其目的为排尽装置内的空气，防止空气与肼反应。答案为：赶走装置中的空气，避免空气与肼反应；(3)装置A中，碱性溶液，ClO在催化剂作用下，
19、将CO(NH2)2氧化为N2H4，自身被还原为Cl，同时生成和H2O，反应方程式为ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl+H2O。答案为：ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl+H2O；(4)装置B中二氯乙烷的作用为防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液；使用冰水浴的作用是降低产物的溶解度，同时降温防爆。答案为：防倒吸，同时使产物硫酸肼脱离反应混合液；利于产物析出，同时降温防爆炸；(5)装置B反应完全后需经过滤、洗涤、干燥等操作得到硫酸肼，洗涤过程中尽可能减少产品的溶解损失，所以最好选择无水乙醇。答案为：C；(6)若实验中所用的NaClO和NaOH混合液中两溶质的浓度均为0.1
20、molL1，c(Na+)=0.1molL1，因水解c(ClO)0.1molL1，由此可确定溶液中离子浓度的关系为：c(Na+)c(OH)c(ClO)c(H+)。答案为：c(Na+)c(OH)c(ClO)c(H+)。【点睛】在分析装置B中二氯乙烷的作用时，应借助信息“密度：硫酸肼二氯乙烷稀硫酸，且硫酸肼不溶于二氯乙烷”，则往二氯乙烷中通入肼后，肼逸出，在上层与稀硫酸反应生成硫酸肼，由于硫酸肼的密度比二氯乙烷大，且难溶于二氯乙烷，所以沉在二氯乙烷的底部，从而实现与反应混合液的分离。5锑（Sb）广泛用于生产各种阻燃剂、陶瓷、半导体元件和医药及化工等领域。（1）锑在元素周期表中的位置_。（2）锑（）的
21、氧化物被称为锑白，可以由SbCl3水解制得，已知SbCl3水解的最终产物为锑白。为了得到较多、较纯的锑白，操作时将SbCl3徐徐加入大量水中，反应后期还要加入少量氨水。试用必要的化学用语和平衡移动原理解释这两项操作的作用_。工业上，还可用火法制取锑白，是将辉锑矿（主要成分为Sb2S3）装入氧化炉的坩埚中，高温使其融化后通入空气，充分反应后，经冷却生成锑白。写出火法制取锑白的化学方程式_。以辉锑矿为原料制备金属锑，其中一种工艺流程如下：已知部分信息如下：辉锑矿（除Sb2S3外，还含有砷、铅、铜的化合物和SiO2等）；浸出液主要含盐酸和SbCl3，还含SbCl5、CuCl2、AsCl3和PbCl2
22、等杂质；常温下，Ksp（CuS）=1.010-36，Ksp（PbS）=9.010-29。回答下列问题：（3）“酸浸”过程中Sb2S3发生反应的化学方程式为_。（4）已知：浸出液中c（Cu2+）=0.0001mol/L，c（ Pb2+）=0.1mol/L。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，先产生沉淀的是_（填化学式）；当CuS、PbS共沉沉时，=_（保留小数点后一位）。（5）在“除砷”过程中，氧化产物为H3PO4。该反应氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。（6）在“电解”过程中，锑的产率与电压大小关系如图所示。当电压超过U0 V时，锑的产率降低的原因可能是_。【答案】第5周期第A族
23、 2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，不断加入SbCl3，使SbCl3浓度增大，利于水解平衡右移，反应后期加入氨水中和盐酸，使c(HCl)减小，利于平衡右移 2Sb2S3+9O2 2Sb2O3+6SO2 Sb2S3+ 3SbCl5=5SbCl3+3S CuS 1.110-8 3:4 H+参与电极反应 【解析】【分析】辉锑矿粉加入盐酸和SbCl5溶液，得到SbCl3和SbCl5溶液，还含有杂质CuCl2、AsCl3和PbCl2等，加入适量Sb将SbCl5还原为SbCl3，加入Na2S使铜和铅沉淀以除去CuCl2和PbCl2，然后加入NaHPO2除去杂质砷。得到的SbCl3溶液电解得到金属
24、Sb，同时得到SbCl5，可以返回到酸浸步骤循环使用。【详解】（1）锑和氮在同一主族，其在元素周期表中位于第5周期第A族。（2）SbCl3水解：2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，将SbCl3徐徐加入大量水中，SbCl3浓度增大，水解平衡右移，反应后期还要加入少量氨水中和HCl，使c(HCl)减小，平衡右移，有利于Sb2O3的生成。故答案为：2SbCl3+3H2OSb2O3+6HCl，不断加入SbCl3，使SbCl3浓度增大，利于水解平衡右移，反应后期加入氨水中和盐酸，使c(HCl)减小，利于平衡右移。火法制取锑白，是辉锑矿（主要成分为Sb2S3）在高温下和空气中的氧气反应，生成Sb2
25、O3的同时生成SO2。化学方程式为：2Sb2S3+9O2 2Sb2O3+6SO2。（3）“酸浸”时Sb2S3和SbCl5溶液反应，得到SbCl3和SbCl5的混合溶液，滤渣中有硫，是此反应的生成物，Sb2S3发生反应的化学方程式为Sb2S3+ 3SbCl5=5SbCl3+3S。（4）浸出液中c（Cu2+）=0.0001mol/L，c（Pb2+）=0.1mol/L。在沉淀铜、铅过程中，缓慢滴加极稀的硫化钠溶液，当Cu2+开始沉淀时，c(S2-)=1.010-32mol/L，当Pb2+开始沉淀时，c(S2-)=9.010-28mol/L，所以先产生沉淀的是CuS；当CuS、PbS共沉淀时，=1.1
26、10-8。（5）加入NaHPO2除砷，发生了NaHPO2和AsCl3的反应，氧化产物为H3PO4，还原产物是As，磷的化合价从+1价升高到+5价，生成1mol H3PO4失去4mol电子，砷的化合价从+3价降低到0价，生成1molAs得到3mol电子，根据电子守恒，该反应氧化产物与还原产物的物质的量之比为3:4。（6）电解SbCl3溶液制取锑，在阴极是Sb3+得到电子生成Sb，当电压过大时，溶液中的H+也可能在阴极放电，导致锑的产率降低。6生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子，有速率快、浸出率高等特点。氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速 Fe2+氧化的细菌，培养后能提供 Fe3+，
27、控制反应条件可达细菌的最大活性，其生物浸矿机理如下图。反应1 反应2（1）氧化亚铁硫杆菌生物浸出 ZnS 矿。反应 2 中有 S 单质生成，离子方程式是_。 实验表明温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低，原因可能是_。（2）氧化亚铁硫杆菌生物浸出废旧锂离子电池中钴酸锂（LiCoO2）与上述浸出机理相似，发生反应1 和反应3：LiCoO2 +3Fe3+=Li+ Co2+3Fe2+O2在酸性环境中，LiCoO2 浸出 Co2+的总反应的离子方程式是_。研究表明氧化亚铁硫杆菌存在时，Ag+对钴浸出率有影响，实验研究 Ag+的作用。取 LiCoO2 粉末和氧化亚铁硫杆菌溶液于锥形瓶中，分别加入不
28、同浓度 Ag+的溶液，钴浸出率（图 1）和溶液 pH（图 2）随时间变化曲线如下：图1 不同浓度Ag+作用下钴浸出率变化曲线 图2 不同浓度Ag+作用下溶液中pH变化曲线由图 1 和其他实验可知，Ag+能催化浸出 Co2+，图 1 中的证据是_。Ag+是反应 3 的催化剂，催化过程可表示为： 反应 4：Ag+LiCoO2=AgCoO2+Li+反应 5：反应 5 的离子方程式是_。由图 2 可知，第 3 天至第 7 天，加入 Ag+后的 pH 均比未加时大，结合反应解释其原因：_。【答案】ZnS+2Fe3+=Zn2+S+2Fe2+ 细菌的活性降低或失去活性 4LiCoO2 +12H+ 4Li+4
29、Co2+6H2O +O2 加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率，即提高了钴浸出速率 AgCoO2+3Fe3+=Ag+ Co2+3Fe2+O2 加入Ag+催化了反应3，使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快，相同时间内消耗H+更多，故加入Ag+后的pH比未加时大 【解析】【分析】【详解】（1）由题给示意图可知，反应 2为Fe3+与ZnS发生氧化还原反应生成Zn2+、S和Fe2+，反应的离子方程式为ZnS+2Fe3+=Zn2+S+2Fe2+，故答案为：ZnS+2Fe3+=Zn2+S+2Fe2+； 细菌为蛋白质，温度较高或酸性过强时，蛋白质变性，细菌的活性降低，导致金属离子的浸出率均偏低，故答案为：细菌的活性降低或失去活性；（2）在酸性环境中，细菌做催化剂，使LiCoO2中+3价的Co元素将-2价O元素氧化，反应生成Li+、Co2+、O2和H2O，反应的离子方程式为4LiCoO2 +12H+ 4Li+4Co2+6H2O +O2，故答案为：4LiCoO2 +12H+ 4Li+4Co2+6H2O +O2；由图1可知，加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率，说明Ag+做催化剂，提高了钴浸出速率，故答案
