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1、新編高考化學備考資料
(二)氧化還原反應與元素化合物的綜合應用
1.(2016·全國卷Ⅲ)以硅藻土為載體的五氧化二釩(V2O5)是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分為:
物質(zhì)
V2O5
V2O4
K2SO4
SiO2
Fe2O3
Al2O3
質(zhì)量分數(shù)/%
2.2~2.9
2.8~3.1
22~28
60~65
1~2
<1
以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線:
回答下列問題:
(1)“酸浸”時V2O5轉(zhuǎn)化為VO,反應的離子方程式為________,同時V2O4轉(zhuǎn)化成VO2+。“廢渣1
2、”的主要成分是________。
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO2+變成VO,則需要氧化劑KClO3至少為________mol。
(3)“中和”作用之一是使釩以V4O形式存在于溶液中?!皬U渣2”中含有________。
(4)“離子交換”和“洗脫”可簡單表示為:4ROH+V4OR4V4O12+4OH-(ROH為強堿性陰離子交換樹脂)。為了提高洗脫效率,淋洗液應該呈________性(填“酸”、“堿”或“中”)。
(5)“流出液”中陽離子最多的是________。
(6)“沉釩”得到偏釩酸銨(NH4VO3)沉淀,寫出“煅燒”中發(fā)生反應的化學方程式________________
3、________________。
解析:本題考查無機化工流程,意在考查考生的知識遷移能力。(1)反應過程中V的化合價不變,所以是復分解反應。注意V2O5在離子方程式中不能拆開;廢釩催化劑中,只有二氧化硅不溶于硫酸,成為廢渣1的主要成分,(2)3 mol VO2+變?yōu)閂O,共失去3 mol 電子,而1 mol ClO變?yōu)镃l-得到6 mol電子,所以需要0.5 mol氯酸鉀。(3)中和時,F(xiàn)e3+、Al3+分別轉(zhuǎn)化為難溶的Fe(OH)3和Al(OH)3,成為廢渣2的主要成分。(4)為提高洗脫效率,須使題中所述平衡逆向移動。根據(jù)平衡移動原理,堿性越強越有利于平衡逆向移動,所以淋洗液應該呈堿性。
4、(5)經(jīng)過“離子變換”,釩以R4V4O12形式存在,而鐵、鋁則在“中和”過程中轉(zhuǎn)化為沉淀,所以“流出液”中最多的陽離子是鉀離子。(6)由NH4VO3轉(zhuǎn)化為V2O5,V的化合價未發(fā)生變化,該反應為非氧化還原反應,所以N的化合價仍為-3,一種生成物是NH3,另一種生成物必定是H2O。
答案:(1)V2O5+2H+===2VO+H2O SiO2
(2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3
(4)堿 (5)K+
(6)2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O↑
2.A、B、C、D、G都是含有同一種短周期元素的化合物,E是氧化物,H是單質(zhì)。根據(jù)下圖轉(zhuǎn)化關系(反應條件及部分產(chǎn)物已略去)
5、填空:
(1)若A、B、C、D、G均含X元素,且A的一個分子中只含有10個電子,G是復合肥料,則反應①②③是工業(yè)生產(chǎn)________的基本原理,M的化學式是______________。其中反應①的化學方程式是____________;反應④的離子方程式是________________________________。
(2)若A、B、C、D、G均含Y元素,Y元素處于X的相鄰周期、相鄰族,G可作凈水劑,則反應①②③是工業(yè)生產(chǎn)________的基本原理,M元素在周期表中的位置是____________________。其中反應①的化學方程式是______________________
6、;反應①~⑤中,既屬于化合反應又屬于非氧化還原反應的是____________________。
解析:(1)由“A是10電子的分子、G為復合肥料、A、B、C、D、G均含X元素”綜合推知,A為NH3,G為KNO3;進一步推得B為NO,C為NO2,D為HNO3,E為H2O;M可以是K、K2O2、KO2、KO3等物質(zhì)。反應①②③是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的基本原理。(2)由“Y元素處于X的相鄰周期、相鄰族、反應①②③是工業(yè)生產(chǎn)的基本原理”知,Y為S元素,G為硫酸鋁。工業(yè)生產(chǎn)硫酸第一步反應為4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。反應③是H2O+SO3===H2SO4。
答案:(1)硝酸 K(或K2O2
7、、KO2) 4NH3+5O24NO+6H2O 3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O
(2)硫酸 第3周期ⅢA族 4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2 ③
3.X、Y、Z、W四種短周期元素,其中X、Y、Z的原子序數(shù)之和為16,X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在常溫常壓下都是無色氣體,在適當?shù)臈l件下可以發(fā)生如圖所示的變化。已知一個B分子中含有的Z元素的原子個數(shù)比一個C分子中少一個。而W的單質(zhì)在常溫常壓下為固體,并且W元素是形成化合物種類最多的元素。請回答下列問題:
(1)元素X在周期表中的位置為________________,Y單質(zhì)的電子式為__________
8、______________________。
(2)化合物C在一定條件下生成化合物A的化學方程式為____________。
(3)常溫下,將C通入元素Y的最高價氧化物對應的水化物的水溶液中,恰好完全反應時溶液呈________(填“酸”、“堿”或“中”)性;此時溶液中離子濃度由大到小的順序為__________________。
(4)由X、Y、Z、W四種元素組成的無機酸酸式鹽,與足量的NaOH溶液在加熱條件下反應的離子方程式為____________________________。
(5)由X、Z、W三種元素可以形成化合物W2Z6X,其蒸汽通過灼熱的氧化銅,黑色的氧化銅會逐漸變
9、紅,則該反應的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:由“X、Y、Z的原子序數(shù)之和為16,X、Y、Z三種元素的常見單質(zhì)在常溫常壓下都是無色氣體”,再結(jié)合關系圖可以推知,X為O、Y為N、Z為H、W為C、A為NO、B為H2O、C為NH3。(2)NH3在催化劑作用下可生成NO:4NH3+5O24NO+6H2O。(3)Y的最高價氧
10、化物對應的水化物為HNO3,恰好與NH3反應生成NH4NO3,溶液呈酸性,離子濃度大小順序為c(NO)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)。(4)“由X、Y、Z、W四種元素組成的無機酸酸式鹽”應為NH4HCO3,與足量的NaOH溶液反應的離子方程式為NH+HCO+2OH-NH3↑+2H2O+CO。(5)“由X、Z、W三種元素可以形成化合物W2Z6X”,W2Z6X為CH3CH2OH,能被氧化銅氧化為乙醛。
答案:(1)第2周期ⅣA族
(2)4NH3+5O24NO+6H2O
(3)酸 c(NO)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
(4)NH+HCO+2OH-NH3↑+2H2O+CO
11、
(5)CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O
4.Ⅰ.高錳酸鉀在實驗室和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的用途,實驗室以二氧化錳為主要原料制備高錳酸鉀,其部分流程如下:
KMnO4
請回答下列問題:
(1)第①步加熱熔融應在鐵坩堝中進行,不用瓷坩堝的原因是________(用化學方程式表示)。
(2)第④步通入適量CO2,發(fā)生反應生成MnO、MnO2和碳酸鹽,則發(fā)生反應的離子方程式為______________________________________。
(3)第⑥步加熱濃縮至液面有細小晶體析出時,停止加熱,冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,干燥過程中,溫度不宜過高,其原因是__
12、______________________________(用化學方程式表示)。
(4)H2O2和KMnO4都是常用的強氧化劑,若向H2O2溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,則酸性高錳酸鉀溶液會褪色,寫出該反應的離子方程式:______________________________________________。
Ⅱ.某小組設計如圖所示的實驗裝置(圖中夾持裝置略去),分別探究SO2和Cl2的性質(zhì)。
(5)從左端通入SO2和從左端通入Cl2時,裝置A中觀察到的現(xiàn)象是否相同?________(填“相同”或“不相同”)。
(6)若裝置B中裝有5.0 mL 1.0 mol·L-1的碘水,當
13、通入足量Cl2完全反應后,共轉(zhuǎn)移了5.0×10-2mol電子,則該反應的化學方程式為________________________________。
(7)若由元素S和O組成-2價酸根離子X,X中S和O的質(zhì)量比為4∶3;當Cl2與含X的溶液完全反應后,有淡黃色沉淀產(chǎn)生,取上層清液加入氯化鋇溶液,有白色沉淀產(chǎn)生。寫出Cl2與含X的溶液反應的離子方程式______________________________________。
解析:Ⅰ.(1)瓷坩堝的主要成分SiO2在加熱時能與KOH反應,故不能選用瓷坩堝。(2)根據(jù)第④步反應的產(chǎn)物可確定墨綠色浸取液中含K2MnO4,發(fā)生反應的離子方程式
14、為3MnO+2CO2===2MnO+MnO2↓+2CO。(3)干燥過程中,溫度過高時KMnO4會發(fā)生分解反應。(4)酸性KMnO4溶液能與H2O2發(fā)生氧化還原反應,結(jié)合化合價升降法可寫出并配平該反應的離子方程式。Ⅱ.(5)SO2和Cl2均能使品紅溶液褪色,裝置A中現(xiàn)象相同。(6)根據(jù)題中信息可確定5.0×10-3mol I2參加反應,轉(zhuǎn)移5.0×10-2mol電子,則I2被氧化成HIO3,該反應的化學方程式為5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl。(7)根據(jù)題中S和O的質(zhì)量比可算出S和O的物質(zhì)的量比為2∶3,即X為S2O,S2O與Cl2反應生成的淡黃色沉淀為S,上層清液加入BaCl2溶液后生成的白色沉淀為BaSO4,即S2O與Cl2反應時生成了S、SO和Cl-。
答案:Ⅰ.(1)SiO2+2KOHK2SiO3+H2O
(2)3MnO+2CO2===2MnO+MnO2↓+2CO
(3)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
(4)2MnO+6H++5H2O2===2Mn2++5O2↑+8H2O
Ⅱ.(5)相同
(6)5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl
(7)S2O+Cl2+H2O===SO+S↓+2Cl-+2H+