化合反应及其应用

　　综合课时5　氧化还原反应的综合应用

　　——配平、计算及滴定

　　(时间：45分钟)

　　1.下列有关反应SiO2+3CSiC+2CO↑的叙述中，正确的是(　　)。

　　A.氧化剂是SiO2

　　B.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2

　　C.碳在反应中只作还原剂

　　D.若生成1 mol SiC，则转移电子2 mol

　　解析　该反应的氧化剂和还原剂都是碳，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，A、C错误，B项正确;生成1 mol SiC转移电子4 mol，D项错误。

　　答案　B

　　2.(NH4)2PtCl6晶体受热分解，生成氮气、氯化氢、氯化铵和金属铂，在此分解反应中，氧化产物与还原产物的物质的量之比是(　　)。

　　A.2∶3 B.3∶2 C.4∶3 D.1∶3

　　解析　(NH4)2PtCl6分解反应的氧化产物是N2，还原产物是Pt，根据电子得失守恒得：6n(N2)=4n(Pt)，n(N2)∶n(Pt)=2∶3。

　　答案　A

　　3.一未配平的离子方程式为______+XO+6H+===3X2+3H2O，据此判断，氧化产物和还原产物的物质的量之比为(　　)。

　　A.1∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1

　　解析　由质量守恒和电荷守恒可得出该离子方程式为5X-+XO+6H+===3X2+3H2O，则氧化产物和还原产物的物质的量之比为5∶1。

　　答案　C

　　4.(2014·安师大附中联考)已知离子方程式：As2S3+H2O+NO―→AsO+SO+NO↑+________(未配平)，下列说法错误的是(　　)。

　　A.配平后水的化学计量数为4

　　B.反应后溶液呈酸性

　　C.配平后氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶28

　　D.氧化产物为AsO和SO

　　解析　从所给的离子方程式知，As2S3转化成AsO和SO，而NO转化为NO，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，配平后的离子方程式为：3As2S3+4H2O+28NO===6AsO+9SO+28NO↑+8H+，则A、B、D正确;氧化剂与还原剂物质的量之比为28∶3，则C不正确。

　　答案　C

　　5.(2014·济宁期末)O3具有强氧化性，将O3通入KI溶液中发生反应：O3+I-+H+―→I2+O2+H2O(未配平)，下列说法正确的是(　　)。

　　A.配平后的离子方程式为2O3+2I-+4H+===I2+2O2+2H2O

　　B.每生成1 mol I2转移电子2 mol

　　C.O2是还原产物之一

　　D.该反应能说明O2的氧化性大于I2的

　　解析　A项中离子方程式虽然满足原子守恒，但不满足电子守恒和电荷守恒，配平后正确的离子方程式为O3+2I-+2H+===I2+O2+H2O，故每生成1 mol I2转移电子2 mol，A项错误，B项正确;O3和O2中O的化合价均为0，故O2既不是氧化产物，也不是还原产物，C项错误;该反应能说明O3的氧化性大于I2的，而不能说明O2的氧化性大于I2的，D项错误。

　　答案　B

　　6.(2015·皖北协作区联考)向21.6 g铁粉和铜粉的混合物中加入1 L 1 mol·L-1硝酸溶液，充分反应，放出NO气体且金属有剩余。则反应后溶液中c(NO)可能为(忽略溶液体积的变化)(　　)。

　　A.0.45 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1

　　C.0.75 mol·L-1 D.0.9 mol·L-1

　　解析　电子守恒法

　　A(Fe、Cu)A(NO3)2

　　由此可知反应后溶液中的NO与反应转移电子数相同，

　　设NO、NO的物质的量分别为x、y

　　则：

　　解得

　　c(NO)=0.75 mol·L-1。

　　答案　C

　　7.某含铬(Cr2O)废水用硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀经干燥后得到n mol FeO·FeyCrxO3，不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是(　　)。

　　A.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(2-x)mol

　　B.处理废水中Cr2O的物质的量为mol

　　C.反应中发生转移的电子总物质的量为3nxmol

　　D.在FeO·FeyCrxO3中，3x=y

　　解析　Cr2O具有强氧化性，Fe2+具有还原性，二者作用后铁元素由+2价被氧化为+3价，铬元素由+6价被还原为+3价。由铁原子和铬原子守恒可知消耗硫酸亚铁铵的物质的量为n(1+y)mol，废水中Cr2O的物质的量为mol，A项错误，B项正确;铁元素由+2价被氧化为+3价，失电子总数为ny mol，铬元素由+6价被还原为+3价，得电子总物质的量为3nx mol，由得失电子数相等得3x=y，C、D项正确。

　　答案　A

　　8.某反应体系中的物质有：NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。下列方框中对应的物质或有关叙述正确的是(　　)。

　　Au2O3+　　+　　―→　　+　　+　　A.Na2S4O6、H2O、Na2S2O3、Au2O、NaOH

　　B.Na2S2O3、NaOH、Na2S4O6、Au2O、H2O

　　C.Na2S2O3、H2O、Na2S4O6、Au2O、NaOH

　　D.当1 mol Au2O3完全反应时，转移电子8 mol

　　解析　Au2O3是反应物，则Au2O一定是生成物，其中Au元素的化合价由+3价变成+1价，化合价降低，则必然有化合价升高的元素，即Na2S2O3(硫元素为+2价)是反应物，Na2S4O6(硫元素为+2.5价)是生成物。根据反应前后硫原子守恒有2Na2S2O3―→Na2S4O6，根据钠原子守恒，可知生成物中缺少钠元素，所以NaOH是生成物，再根据氢元素守恒，可知水是反应物。由关系式：Au2O3～Au2O～4e-，所以当1 mol Au2O3完全反应时，转移电子的物质的量为4 mol。

　　答案　C

　　9.将SO2通入足量Fe2(SO4)3溶液中，完全反应后再加入K2Cr2O7溶液，发生的两个化学反应为SO2+2Fe3++2H2O===SO+2Fe2++4W　①，Cr2O+aFe2++bH+―→Cr3++Fe3++H2O　②。下列有关说法正确的是 (　　)。

　　A.还原性：Cr3+>SO2

　　B.方程式②中，a=6，b=7

　　C.Cr2O能将Na2SO3氧化成Na2SO4

　　D.方程式①中W为OH-

　　解析　由反应①②中各元素的价态变化可知，反应①中，SO2为还原剂，Fe3+为氧化剂，且还原性为SO2>Fe2+，氧化性为Fe3+>SO。反应②中，Fe2+为还原剂，Cr2O为氧化剂，且还原性为Fe2+>Cr3+，氧化性为Cr2O>Fe3+。由此可见选项A错误。选项B，配平反应②：Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O，故a=6，b=14，错误。选项C，由于Cr2O具有氧化性，Na2SO3具有还原性，故Cr2O能将Na2SO3氧化成Na2SO4，正确。选项D，根据质量守恒定律，可知反应①中W为H+，错误。

　　答案　C

　　10.(2015·阜阳第一次统考，12)向某FeBr2溶液中通入1.12 L(标准状况)的Cl2，测得溶液中c(Br-)=3c(Cl-)=0.3 mol·L-1。反应过程中溶液的体积变化不计。则下列说法中正确的是(　　)。

　　A.原溶液的浓度为0.1 mol·L-1

　　B.反应后溶液中c(Fe3+)=0.1 mol·L-1

　　C.反应后溶液中c(Fe3+)=c(Fe2+)

　　D.原溶液中c(Br-)=0.4 mol·L-1

　　解析　该题解题的关键是明确Cl2与Fe2+和Br-的反应顺序。还原性Fe2+>Br-，向FeBr2溶液中通入Cl2时，反应顺序为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Br-+Cl2===Br2+2Cl-，测得溶液中含有Br-，说明Cl2完全反应转化为Cl-，1.12 L(标准状况)Cl2的物质的量为0.05 mol，根据氯原子守恒可知n(Cl-)=0.1mol，则溶液的体积为1 L，溶液中n(Br-)=3n(Cl-)=0.3 mol。若溶液中Br-参加反应，令溶液中FeBr2物质的量为x mol，则根据电子转移守恒，x+(2x-0.3)=0.1，解得x=2/15 mol，2/15 mol Fe2+的提供电子为2/15 mol大于0.05 mol Cl2能够获得电子0.1 mol，且(2x-0.3)<0，不符合题意。若溶液中Br-未参加反应，则原溶液中的Fe2+物质的量为0.15 mol，0.15 mol Fe2+能够提供电子 0.15 mol，0.05 mol Cl2能够获得电子 0.1 mol，Fe2+有剩余，符合题意，所以原溶液含有FeBr2 0.15 mol，根据电子转移守恒，被氧化的Fe2+为0.05 mol×2=0.1 mol，生成Fe3+为0.1 mol，剩余Fe2+为0.15 mol-0.1 mol=0.05 mol。A项，原溶液含有FeBr2 0.15 mol，则原溶液的浓度为 0.15 mol·L-1，错误;B项，反应后溶液中生成的Fe3+为0.1 mol，则反应后溶液中c(Fe3+)=0.1 mol·L-1，正确;C项，反应后溶液中c(Fe2+)=0.05 mol·L-1，错误;D项，原溶液中含有FeBr2 0.15 mol，则原溶液中c(Br-)=0.3 mol·L-1，错误。

　　答案　B

　　11.(2014·宿州质检)KMnO4是一种典型的强氧化剂。请回答下列问题：

　　(1)实验室中可用已知浓度的酸性高锰酸钾溶液滴定含Fe2+的溶液，从而测定溶液中Fe2+的浓度，离子反应方程式如下，请在空格内填上缺少的反应物，并配平：

　　Fe2++____MnO+____　　===____Fe3++____Mn2++____H2O

　　(2)在稀硫酸中，MnO和H2O2也能发生氧化还原反应：

　　氧化反应：H2O2-2e-===2H++O2↑

　　还原反应：MnO+5e-+8H+===Mn2++4H2O

　　①写出该氧化还原反应的化学方程式：________________。

　　反应中若有0.5 mol H2O2参加此反应，转移电子的个数为________。

　　②实验中发现，当加入的少量KMnO4完全反应后，H2O2仍能发生反应快速放出气体。其可能的原因是_________________________。

　　解析　(1)生成物中有H2O，反应物中应该存在H+，则有：Fe2++MnO+H+―→Fe3++Mn2++H2O，Fe元素化合价升高1，MnO中Mn元素化合价降低5，根据得失电子相等可得：5Fe2++1MnO+H+―→5Fe3++1Mn2++H2O，再根据电荷守恒和原子守恒进行配平，即为5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。(2)①中根据已知的氧化反应和还原反应可知，该反应的化学方程式是5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===2MnSO4+5O2↑+K2SO4+8H2O;根据氧元素的化合价变化可知，双氧水中氧元素从-1价升高到0价，所以1 mol双氧水转移2 mol电子，则0.5 mol双氧水转移电子的个数是NA，即6.02×1023;②加入的少量KMnO4完全反应后，H2O2仍能发生反应快速放出气体，这说明反应中生成的Mn2+对H2O2分解具有催化作用。

　　答案　(1)5　1　8　H+　5　1　4

　　(2)①5H2O2+2KMnO4+3H2SO4===2MnSO4+5O2↑+K2SO4+8H2O　6.02×1023(或NA)　②生成Mn2+对H2O2分解具有催化作用

　　12.(2014·上海奉贤模拟，22)工业上从4J29合金(铁钴镍合金)废料中提取钴和镍，一般先用硫酸溶解合金使之成为Fe2+、Co2+、Ni2+，再把Fe2+氧化为Fe3+，从而使Fe3+转化为某种沉淀析出，达到与Ni2+、Co2+分离的目的。生产上要使Fe2+氧化为Fe3+，而不使Co2+、Ni2+被氧化的试剂是NaClO或NaClO3(均含少量H2SO4)溶液，反应的部分化学方程式如下(A为还原剂)：

　　NaClO+A+B―→NaCl+C+H2O

　　NaClO3+A+B―→NaCl+C+H2O

　　(1)请完成以上化学方程式：____________________，_________________。实际生产中采用NaClO3来氧化Fe2+比较合算，其理由是____________。

　　(2)配平下列离子方程式，并回答问题。

　　Fe(OH)3+　ClO-+　OH-===　FeO+　Cl-+　H2O

　　(3)已知有3.21 g Fe(OH)3参加反应，共转移了5.418×1022个电子，则n=________。

　　(4)根据上述(2)(3)题推测FeO能与下列哪些物质反应________(只填序号)。

　　A.Cl2 B.SO2 C.H2S D.O2

　　解析　(1)根据题干信息，A(或B)为FeSO4，B(或A)为H2SO4，根据电子守恒配平。因为NaClO3中氯元素的化合价为+5价，NaClO中氯元素的化合价为+1价，相同质量的两种物质，NaClO3能氧化更多的Fe2+。

　　(2)　 (OH)3+　O-+　OH-―→

　　O+　-+　H2O，Fe的化合价升高5-n，氯的化合价降低2，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，化学计量数依次为：2,5-n,2n,2，5-n，3+n。

　　(3)电子转移数为×(5-n)×NA=5.418×1022，解得n=2。

　　(4)FeO具有强氧化性，能氧化SO2、H2S等还原性物质。

　　答案　(1)NaClO+2FeSO4+H2SO4===NaCl+Fe2(SO4)3+H2O

　　NaClO3+6FeSO4+3H2SO4===NaCl+3Fe2(SO4)3+3H2O

　　相同质量的NaClO3比NaClO能氧化更多的Fe2+

　　(2)2　5-n　2n　2　5-n　3+n

　　(3)2　(4)BC

　　13.(2014·东北三校联考)2013年7月四川省部分地区遭遇强降雨天气，当地居民饮用水受到严重污染。高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能。某课外学习小组设计如下方案制备高铁酸钾：

　　(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为________，推测它具有的化学性质是__________________。

　　(2)在NaClO溶液中加入烧碱固体形成碱性环境，将研磨的硝酸铁少量多次地加入上述溶液中，冰水浴中反应1 h。发生的离子反应为2Fe3++3ClO-+10OH-===2FeO+3Cl-+5H2O，氧化剂是________。将KOH加入反应后的溶液中搅拌半小时，静置，过滤粗产品，该过程发生的反应为2KOH+Na2FeO4===K2FeO4+2NaOH，根据复分解反应原理，高铁酸钠的溶解度________(填“大于”、“小于”或“等于”)高铁酸钾的溶解度。

　　(3)在强碱性溶液中，高铁酸钾能将亚铬酸钾(KCrO2)氧化为铬酸钾(K2CrO4)，生成的铬酸盐溶解酸化后，得到的重铬酸钾(K2Cr2O7)用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，以二苯胺磺酸钠为指示剂。到达滴定终点时，溶液由紫色变为淡绿色(+6价铬转化成+3价铬)，有关反应的离子方程式为FeO+CrO+2H2O===CrO+Fe(OH)3↓+OH-，2CrO+2H+===Cr2O+H2O，Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O。

　　现称取5.00 g高铁酸钾样品于烧杯中，加入适量氢氧化钾溶液，加入稍过量的KCrO2，充分反应后，转移到250 mL 容量瓶中，定容，量取25.00 mL，再用稀硫酸酸化，用0.100 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，消耗标准溶液33.33 mL。计算上述实验制得的样品中高铁酸钾的质量分数。

　　解析　(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价，为最高价态，所以高铁酸钾具有强氧化性。(2)在该反应中，次氯酸钠中Cl元素化合价降低，被还原，是氧化剂;复分解反应向物质溶解度较小的方向进行，故高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。

　　答案　(1)+6　强氧化性

　　(2)NaClO　大于

　　(3)根据离子方程式得到关系式：K2FeO4～3Fe2+，n(Fe2+)=0.100 0 mol·L-1×33.33×10-3 L=3.333×10-3 mol，n(K2FeO4)=1.111×10-3 mol，w(K2FeO4)=1.111×10-3 mol×198 g·mol-1××100%=44.0%。