1、专题突破练3离子反应氧化还原反应一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2020山东威海线上适应性考试)下列离子方程式正确的是()A.过量SO2通入到Ba(NO3)2溶液中:3SO2+2NO3-+3Ba2+2H2O3BaSO4+2NO+4H+B.Fe(OH)2溶于稀硝酸:Fe(OH)2+2H+Fe2+2H2OC.向H218O2中加入H2SO4酸化的KMnO4:5H218O2+2MnO4-+6H+518O2+2Mn2+8H2OD.用铜电极电解硫酸铜溶液:2Cu2+2H2O2Cu+O2+4H+2.(双选)(2020安徽皖南八校高三联考改编)下列指定反应的离子方程式正确的是()A.
2、向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液,溶液“变红”:Fe3+3SCN-Fe(SCN)3B.向碳酸氢铵溶液中加入过量的NaOH溶液:NH4+OH-NH3H2OC.向明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液至生成沉淀的物质的量最多:Al3+2SO42-+2Ba2+4OH-2BaSO4+AlO2-+2H2OD.等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液混合:HCO3-+Ba2+OH-BaCO3+H2O3.(2020山西大同一模)实验室为监测空气中汞蒸气的含量,通常悬挂有CuI的滤纸,根据滤纸是否变色或颜色发生变化的时间来判断空气中汞的含量,该反应的化学方程式为4CuI+HgCu2HgI4+2
3、Cu。下列有关说法正确的是()A.上述反应的产物Cu2HgI4中,Hg的化合价为+2价B.上述反应中CuI既是氧化剂,又是还原剂C.上述反应中Hg元素与Cu元素均被氧化D.上述反应中生成64 g Cu时,转移的电子数为2NA4.(2020河北衡水中学高三质检)实验室将NaClO3和Na2SO3按物质的量之比21倒入烧瓶中,水浴加热,同时滴入H2SO4溶液,产生棕黄色的气体X,反应后测得NaClO3和Na2SO3恰好完全反应,则X为()A.ClO2B.Cl2OC.Cl2D.Cl2O35.(双选)(2020山东新高考模拟)三效催化剂是最常见的汽车尾气催化剂,催化剂表面物质转化的关系如图所示,下列说
4、法正确的是()A.在转化过程中,氮元素均被还原B.依据图示判断催化剂不参与储存和还原过程C.还原过程中生成0.1 mol N2,转移电子数为1 molD.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化6.(2020山东实验中学第二次诊断)常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是()A.c(OH-)/c(H+)=10-12的溶液中:NH4+、Cu2+、NO3-、SO42-B.滴加KSCN溶液显红色的溶液中:NH4+、K+、Cl-、I-C.0.1 molL-1的NaHCO3溶液中:Fe3+、K+、Cl-、SO42-D.水电离产生的c(OH-)=10-12 molL-1
5、的溶液中:Na+、Al3+、Cl-、NO3-7.某溶液中含VO2+和Cr2O72-,现向此溶液中滴入25.00 mL 0.100 0 molL-1的FeSO4溶液,恰好使VO2+VO2+、Cr2O72-Cr3+。再滴入2.00 mL 0.010 00 molL-1 KMnO4溶液,又恰好使VO2+VO2+,而Cr3+不变,此时MnO4-Mn2+,则原溶液中铬元素的质量为()A.41.60 mgB.46.80 mgC.156.0 mgD.234.0 mg8.(2020吉林长春东北师范大学附中调研)类推思维是化学解题中常用的一种思维方法,下列有关离子方程式的类推正确的是()选项已知类推A将Fe加入
6、CuSO4溶液中:Fe+Cu2+Cu+Fe2+将Na加入到CuSO4溶液中:2Na+Cu2+Cu+2Na+B向Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2:CO2+H2O+Ca2+2ClO-CaCO3+2HClO向Ca(ClO)2溶液中通入少量SO2:SO2+H2O+Ca2+2ClO-CaSO3+2HClOC用惰性电极电解氯化钠溶液:2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2用惰性电极电解MgBr2溶液:2Br-+2H2O2OH-+H2+Br2D稀盐酸与NaOH溶液反应至中性:H+OH-H2O稀硝酸与Ba(OH)2溶液反应至中性:H+OH-H2O9.(2020河北衡水中学高三质检)在酸性条件下,黄铁矿(
7、FeS2)催化氧化的反应方程式为2FeS2+7O2+2H2O2Fe2+4SO42-+4H+,实现该反应的物质间转化如图所示。下列分析错误的是()A.反应的离子方程式为4Fe(NO)2+O2+4H+4Fe3+4NO+2H2OB.反应的氧化剂是Fe3+C.反应是氧化还原反应D.黄铁矿催化氧化中NO作催化剂10.(双选)(2020浙江名校协作体二模改编)某化学实验室产生的废液中只可能含有Na+、NH4+、Ba2+、Cu2+、Al3+、Fe2+、Fe3+中的某几种阳离子,实验室设计了下述方案对废液进行处理,以便回收金属,保护环境。已知:步骤中,滴加NaOH溶液过程中产生的沉淀会部分溶解。下列说法中正确
8、的是()A.根据步骤的现象,说明废液中一定含有Al3+B.由步骤中红棕色固体可知,废液中一定存在Fe3+C.沉淀甲中一定没有Al(OH)3D.该废液中一定含有NH4+、Ba2+、Cu2+,Fe2+和Fe3+至少存在一种二、非选择题(本题包括4小题,共50分)11.(2020山东平度第九中学高三质检)(12分)已知无色溶液X可能含有H+、Na+、NH4+、Mg2+、Al3+、CO32-、NO3-、SO42-中的几种离子,某化学兴趣小组通过如下实验确定了其成分(其中所加试剂均过量,气体体积已转化为标准状况):回答下列问题:(1)实验可确定无色溶液X中一定不存在的离子有。(2)无色气体A分子的立体构
9、型为;白色沉淀A的成分为(写化学式)。(3)实验中的第ii步操作对应发生反应的离子方程式为。(4)该无色溶液X中一定存在的阳离子及其物质的量浓度为。12.(2020安徽庐巢七校联盟高三第五次联考)(12分)某探究学习小组用如图所示装置进行SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱的比较实验,实验过程如下:.先向B中的FeCl2溶液(约10 mL)中通入Cl2,当B中溶液变黄时,停止通气。.打开活塞b,使约2 mL的溶液流入D试管中,检验D试管溶液中的离子。.接着再向B中通入一定量的SO2气体。.更新试管D,重复过程。(1)棉花中浸润的溶液为,目的是。(2)过程中一定发生反应的离子方程式为,过程中检验取
10、出溶液中是否含有硫酸根的操作是。(3)该小组对SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱比较期望达到的结论是。(4)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,下表是他们的检测结果,一定能够证明SO2、Fe2+和Cl-还原性强弱关系的是。实验过程中检出离子过程中检出离子甲有Fe3+无Fe2+有SO42-乙既有Fe3+又有Fe2+有SO42-丙有Fe3+无Fe2+有Fe2+13.(2020北京通州摸底考试节选)(12分)将高温水蒸气通到KSCN的表面,会发生下列反应:4KSCN+9H2O(g)K2CO3+K2S+3CO2+3H2S+4NH3,请填空:(1)上述反应所涉及的各元素中,原子半径最大的是(填元素符号
11、,下同),属于第二周期的元素的非金属性由强到弱的顺序为;(2)上述反应所涉及的各物质中,属于非电解质的是;(3)写出CO2的电子式:;(4)潮湿银器表面遇到K2S会出现黑色斑点(Ag2S),其反应原理如下,请配平反应的化学方程式:K2S+Ag+O2+H2OAg2S+KOH。该反应过程中,每消耗标准状况下224 mL O2,转移电子的数目为。14.(2020安徽皖南八校高三联考)(14分)某混合溶液中,可能大量含有的离子如下表:阳离子K+、H+、NH4+、Mg2+、Al3+阴离子AlO2-、OH-、CO32-、SO42-将Na2O2逐渐加入上述混合溶液中并微热,产生沉淀和气体的物质的量与加入Na
12、2O2的物质的量的关系分别如下图所示。回答下列问题:(1)将上述混合溶液中一定大量含有的阴、阳离子及其物质的量填入下表(可以不填满,也可以增加):离子种类物质的量/mol(2)图中a=,b=,c=。(3)简述溶液中还可能大量含有的离子的鉴定方法:。参考答案专题突破练3离子反应氧化还原反应1.C解析NO3-在酸性条件下具有强氧化性,能将SO2氧化成SO42-,NO3-本身被还原成NO,Ba2+与SO42-结合生成BaSO4。由于通入了过量的SO2,发生反应的离子方程式为3SO2+Ba2+2NO3-+2H2OBaSO4+2NO+4H+2SO42-,故A错误;硝酸具有氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3
13、+,正确的离子方程式为3Fe(OH)2+10H+NO3-3Fe3+NO+8H2O,故B错误;KMnO4具有强氧化性,可将H2O2氧化成O2,本身被还原成Mn2+,该反应的离子方程式为2MnO4-+5H218O2+6H+518O2+2Mn2+8H2O,故C正确;铜作阳极时的阳极反应式为Cu-2e-Cu2+,阴极反应式为Cu2+2e-Cu,故D错误。2.AD解析FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,二者反应生成红色的络合物硫氰化铁,反应的离子方程式为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3,A正确;碳酸氢根也可以与氢氧根发生化学反应生成碳酸根,向碳酸氢铵溶液中加入过量的氢氧化钠溶液的离子方程式为HCO3-+
14、NH4+2OH-NH3H2O+CO32-+H2O,B错误;向明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液至生成沉淀的物质的量最多,正确的离子方程式为2Al3+3SO42-+3Ba2+6OH-3BaSO4+2Al(OH)3,C项错误;等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液与Ba(OH)2溶液混合发生反应的离子方程式为HCO3-+Ba2+OH-BaCO3+H2O,D正确。3.A解析Cu2HgI4中Cu元素的化合价为+1价,Hg为+2价,I为-1价,故A正确;部分Cu元素化合价由+1价降低到0价,被还原,CuI为氧化剂,故B错误;Cu+得到电子被还原,Hg失去电子被氧化,故C错误;由反应的化学方程式可知,上述
15、反应中生成64gCu时转移1mol电子,转移电子数为1NA,故D错误。4.A解析因NaClO3和Na2SO3按物质的量之比21加入烧瓶中,再滴入H2SO4溶液加热时发生氧化还原反应,Cl元素的化合价降低,S元素的化合价升高,Na2SO3作还原剂,S元素的化合价由+4价升高为+6价,设X中Cl元素的化合价为x,由电子守恒可知,2(5-x)=1(6-4),解得x=4。ClO2中O为-2价,由化合物中正负化合价的代数和为0可知Cl为+4价,A正确;Cl2O中O为-2价,由化合物中正负化合价的代数和为0可知Cl为+1价,B错误;Cl2中Cl元素的化合价为0,C错误;Cl2O3中O为-2价,由化合物中正
16、负化合价的代数和为0可知Cl为+3价,D错误。5.CD解析根据图示可知,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2的过程中,N元素化合价升高被氧化,故A错误;根据图示可知,BaO为催化剂,NOx与BaO、O2转化成Ba(NO3)2时,BaO参与储存N元素,故B错误;还原过程中生成0.1molN2,转移电子的物质的量为0.1mol(5-0)2=1mol,故C正确;整个过程中,CO、CxHy、NOx转化成CO2、H2O和N2,说明三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,故D正确。6.A解析c(OH-)/c(H+)=10-12的溶液显酸性,NH4+、Cu2+、NO3-、S
17、O42-四种离子之间不反应,与氢离子也不反应,可大量共存,故A正确;滴加KSCN溶液显红色的溶液中存在三价铁离子,三价铁离子能够氧化碘离子,则Fe3+与I-不能大量共存,故B错误;Fe3+与HCO3-发生相互促进的水解反应,在溶液中不能大量共存,故C错误;由水电离的c(OH-)=10-12molL-1的溶液可能为酸溶液或碱溶液,碱溶液中不能大量存在Al3+,故D错误。7.A解析根据题意分析,KMnO4与VO2+反应的关系为:KMnO45VO2+,再由质量守恒可得,原溶液中VO2+的物质的量为210-30.010005mol=110-4mol。又由于开始时VO2+和Cr2O72-均被Fe2+还原
18、,设溶液中Cr2O72-的物质的量为x,则根据得失电子守恒可得,110-4mol1+2x3=25.0010-30.1000mol,解得x=410-4mol,则原溶液中铬元素的质量为410-4mol252gmol-1=0.0416g=41.6mg。8.D解析根据金属活动性顺序可知,铁排在金属铜的前面,金属铁可以将金属铜从其盐中置换出来,但是活泼金属钠加入到盐溶液中是先与水反应,钠不会置换出盐溶液中的金属,故A错误;碳酸和亚硫酸的酸性均强于次氯酸,但SO2具有还原性,次氯酸钙具有氧化性,二者混合发生氧化还原反应,B错误;用惰性电极电解溴化镁溶液生成氢氧化镁沉淀、氢气和溴单质,C错误;稀盐酸与氢氧化
19、钠、稀硝酸与氢氧化钡反应均可用H+OH-H2O表示,D正确。9.C解析根据图示可知,反应的反应物为Fe(NO)2+和O2,生成物是Fe3+和NO,则反应的离子方程式为4Fe(NO)2+O2+4H+4Fe3+4NO+2H2O,故A正确;反应的反应物是Fe3+和FeS2,生成物是Fe2+和SO42-,反应中铁元素的化合价降低,则氧化剂是Fe3+,故B正确;反应的反应物是Fe2+和NO,生成物是Fe(NO)2+,该过程没有元素的化合价发生变化,则不是氧化还原反应,故C错误;根据2FeS2+7O2+2H2O2Fe2+4SO42-+4H+,再结合反应过程中NO参与反应,最后又有NO生成,则NO作催化剂,
20、故D正确。10.CD解析沉淀甲灼烧后为红棕色固体,该红棕色固体为Fe2O3,则沉淀甲可能为Fe(OH)2或Fe(OH)3或二者的混合物,说明废液中可能含有Fe2+或Fe3+或两者都存在;溶液甲中加入过量硫酸溶液,产生固体乙,则固体乙为BaSO4,说明废液中一定含有Ba2+;溶液乙中加入过量铁屑,产生红色固体,该红色固体为Cu,说明废液中一定含有Cu2+。由步骤可知,废液中一定含有Cu2+,而沉淀甲中没有Cu(OH)2,说明加入NaOH溶液后,Cu元素以离子形式存在于溶液甲中,则废液中一定含有NH4+,Cu元素以Cu(NH3)42+形式存在于溶液甲中,因此步骤产生的沉淀部分溶解,不能说明废液中一
21、定含有Al3+,A错误;废液中加入过量NaOH溶液后形成沉淀甲,将该沉淀灼烧,得到红棕色固体,说明废液中可能含有Fe2+或Fe3+或两者都存在,B错误;由于步骤中加入过量NaOH溶液,因此沉淀甲中肯定没有Al(OH)3沉淀,C正确;溶液乙中加入过量铁屑,得到红色固体,该固体为Cu,说明溶液乙中含有Cu2+,向原废液中滴加过量NaOH溶液,Cu元素以离子形式存在于溶液甲中,则废液中一定含有NH4+,Cu元素以Cu(NH3)42+形式存在于溶液甲中,所以废液中一定含有NH4+、Cu2+、Ba2+,可能含有Fe2+或Fe3+中的一种或两种,D正确。11.答案(1)H+、Mg2+、Al3+(2)三角锥
22、形BaCO3、BaSO4(3)3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O(4)c(NH4+)=0.05 molL-1,c(Na+)=0.4 molL-1解析向无色溶液X中加入Ba(OH)2溶液加热产生的无色气体A是NH3,说明原溶液含有NH4+,根据氨气的物质的量可计算出NH4+的物质的量;同时产生白色沉淀A,将该沉淀和稀硝酸混合产生无色气体B,同时有白色沉淀B,说明沉淀A是BaSO4、BaCO3的混合物,二者的质量之和为8.6g,沉淀B是BaSO4,气体B是CO2,说明原溶液中含SO42-、CO32-,根据沉淀A、B的质量可计算出原溶液中含有的SO42-、CO32-的物质的量;向溶液A
23、中加入盐酸酸化,并加入FeCl2溶液,产生无色气体C,该气体遇空气变为红棕色,则C是NO,说明中发生了氧化还原反应,溶液A中含有NO3-,根据NO的体积,结合N元素守恒可得NO3-的物质的量,根据离子共存判断是否含有其他离子。(1)根据上述分析可知,原无色溶液中一定含有NH4+、SO42-、CO32-、NO3-,由于CO32-与H+、Mg2+、Al3+会发生离子反应而不能大量共存,所以该溶液中一定不含有H+、Mg2+、Al3+;(2)无色气体A是NH3,该气体分子的立体构型为三角锥形;白色沉淀A是BaSO4、BaCO3的混合物;(3)实验中的第ii步操作是H+、NO3-与Fe2+发生氧化还原反
24、应,该反应的离子方程式为3Fe2+4H+NO3-3Fe3+NO+2H2O;(4)根据上述分析及题干已知信息,结合元素守恒可知,在原溶液中含有的离子的物质的量分别是:n(NH4+)=n(NH3)=0.224L22.4Lmol-1=0.01mol,n(SO42-)=n(BaSO4)=4.66g233gmol-1=0.02mol,n(CO32-)=n(BaCO3)=(8.6-4.66)g197gmol-1=0.02mol,n(NO3-)=n(NO)=0.224L22.4Lmol-1=0.01mol。因为溶液呈电中性,说明溶液中还含有阳离子Na+,其物质的量是n(Na+)=2n(SO42-)+2n(C
25、O32-)+n(NO3-)-n(NH4+)=20.02mol+20.02mol+0.01mol-0.01mol=0.08mol,溶液的体积是200mL,则该无色溶液X中一定存在的阳离子的物质的量浓度c(NH4+)=n(NH4+)V=0.01mol0.2L=0.05molL-1;c(Na+)=n(Na+)V=0.08mol0.2L=0.4molL-1。12.答案(1)NaOH溶液(合理即可)防止尾气污染环境(2)2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+取少许溶液置于试管中,先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,证明有SO42-,否则无SO42-(3)SO
26、2Fe2+Cl-(4)乙、丙解析.先向B中的FeCl2溶液(约10mL)中通入Cl2,当B的溶液变黄时,即氯气将二价铁氧化成三价铁时停止通气;.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,可用KSCN溶液来检验溶液中的三价铁离子;.接着再向B中通入一定量的SO2气体,SO2能还原三价铁,生成二价铁和硫酸根;.更新试管D,重复过程,检验SO42-时先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液。(1)Cl2、SO2有毒,会污染空气,应有尾气处理装置,图示装置中的棉花需要浸润强碱溶液吸收Cl2、SO2。(2)根据以上分析,过程中一定发生的反应为二氧化硫还原三价铁,反应后生成二价铁和硫酸根,其离子方程
27、式为2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+;先加入足量稀盐酸酸化,再滴加少量BaCl2溶液来检验SO42-。(3)通入Cl2后B的溶液变黄,说明氯气将二价铁氧化成三价铁,则氯气的氧化性大于三价铁离子,那么还原性Fe2+Cl-;当通入一定量的SO2气体时,有硫酸根生成,说明二氧化硫将三价铁还原成二价铁,则还原性SO2Fe2+。(4)该题的理论依据是氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物:甲同学进行实验时,B中可能有未反应的氯气,氯气也能氧化SO2,不能证明SO2的还原性强于Fe2+;乙同学进行实验时,B中存在Fe3+、Fe2+,说明Cl2氧化性强于Fe3+,且没有Cl2剩余,证
28、明Fe2+的还原性强于Cl-;过程中有SO42-能说明SO2将Fe3+还原成Fe2+,证明SO2的还原性强于Fe2+;丙同学进行实验时,B中存在Fe3+,说明Cl2氧化性强于Fe3+,证明Fe2+的还原性强于Cl-;后面通入SO2气体重复过程时又生成了Fe2+,只能是Fe3+被SO2还原,证明SO2的还原性强于Fe2+。13.答案(1)KONC(2)CO2、NH3(3)OCO(4)2412240.04NA解析(1)在反应4KSCN+9H2O(g)K2CO3+K2S+3CO2+3H2S+4NH3中,所涉及的元素为K、S、C、N、O、H,其中K原子核外有4个电子层,S原子核外有3个电子层,C、N、
29、O原子核外有2个电子层,H原子核外有1个电子层,一般情况下电子层数越多,原子半径越大,则原子半径最大的是K;属于第二周期的非金属元素为C、N、O,这三种元素在元素周期表中从左到右的顺序为C、N、O,非金属性依次增强,则这三种元素的非金属性由强到弱的顺序为ONC。(2)题给反应所涉及的各物质中,KSCN、H2O、K2CO3、K2S、H2S为电解质,属于非电解质的是CO2、NH3。(3)CO2是共价化合物,C与每个O原子间形成两对共用电子,其电子式为OCO。(4)在题给反应中,Ag作还原剂,O2作氧化剂,依据电子守恒和质量守恒,可得到配平的化学方程式为2K2S+4Ag+O2+2H2O2Ag2S+4
30、KOH;标准状况下224mLO2为0.01mol,则转移电子数目为0.04NA。14.答案(1)离子种类H+Al3+NH4+Mg2+SO42-物质的量/mol22238(2)179(3)用一根洁净的铂丝蘸取溶液,在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,如果火焰呈紫色,则含有钾离子解析(1)根据图像中沉淀的量的变化情况推知一定含有镁离子和铝离子,所以一定不含碳酸根离子、偏铝酸根离子及氢氧根离子,并且含有镁离子的物质的量为3mol,氢氧化铝和氢氧化镁沉淀一共是5mol,根据元素守恒,所以含有铝离子的物质的量为2mol。根据生成气体的量的增加趋势,可推知生成的气体除了过氧化钠和溶液反应生成的
31、氧气之外,一定还有氨气生成,所以一定含有铵根离子,由图像可知生成NH3的物质的量为2mol。图像中加入过氧化钠的物质的量在0amol之间时,没有沉淀生成,所以溶液中含有H+,根据Na2O2与水的反应及沉淀量最大时生成气体的物质的量可得,H+的物质的量为2mol。由于溶液呈电中性,则一定含有硫酸根离子,钾离子不能确定是否存在,根据电荷守恒:n(H+)+3n(Al3+)+n(NH4+)+2n(Mg2+)2n(SO42-),所以n(SO42-)8mol,故各离子的物质的量为:离子种类H+Al3+NH4+Mg2+SO42-物质的量/mol22238。(2)中和2mol氢离子需要2mol氢氧化钠,则需要1mol过氧化钠与H2O反应生成2molNaOH,所以a=1。含有镁离子和铝离子一共5mol,完全沉淀消耗过氧化钠的量为6mol,则b=7,铝离子的物质的量是2mol,所以氢氧化铝的物质的量是2mol,完全将氢氧化铝溶解,需要2mol氢氧化钠,即需要1mol过氧化钠,所以c=9。(3)常用焰色反应检验钾离子是否存在,具体操作是用一根洁净的铂丝蘸取溶液,在酒精灯火焰上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色,如果火焰呈紫色,则说明含有钾离子。
