高考化学二轮复习专题强化练习：专题三氧化还原反应离子反应

专题三 氧化还原反应 离子反应 1．(2020·冀州模拟)中华文明源远流长，史书记载中蕴含着丰富的化学知识。下列说法 不正确的是( B ) A．《本草纲目》记载“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”，其中“碱” 指的是 K2CO3 B．《易经》记载“泽中有火……上火下泽”，其描述的是 CO 在湖泊池沼水面上起火 的现象 C．《本草经集注》记载“强烧之，紫青烟起，云是真硝石也”，此法是利用焰色反应 鉴别“硝石” D．《抱朴子》记载“丹砂(HgS)烧之成水银，积变又还成丹砂”，该过程为氧化还原反 应 【解析】 草木灰的主要成分是碳酸钾，碳酸钾水解显碱性，可洗衣服，“取碱浣衣” 其中的碱是 K2CO3，故 A 正确；湖泊池沼中腐烂的植物能产生甲烷，则“泽中有火……上 火下泽”，其描述的是甲烷在湖泊池沼水面上起火的现象，故 B 错误；钾元素的焰色反应 为紫色，硝石是硝酸钾，灼烧会产生紫色火焰，故 C 正确；丹砂(HgS)烧之成水银，Hg 的 化合价从＋2 价降低到 0 价，化合价发生变化，属于氧化还原反应，故 D 正确。 2．(2020·太原模拟)水热法制备纳米颗粒 Y(化合物)的反应为：3Fe2＋＋2S2O2－ 3 ＋O2＋aOH －═══Y＋S4O2－ 6 ＋2H2O，下列说法中，不正确的是( B ) A．S2O 2－ 3 是还原剂 B．Y 的化学式为 Fe2O3 C．a＝4 D．每有 1 mol O2 参加反应，转移的电子总数为 4 mol 【解析】 反应前 S 的化合价是＋2 价，反应后是＋2.5 价，化合价升高，因此是还原 剂，故 A 正确；根据方程式可知，还原剂共失去 2 mol 电子，而 1 mol 氧气得到 4 mol 电子， 所以亚铁离子应该再失去 2 mol 电子，因此 Y 是四氧化三铁，故 B 错误；根据原子守恒可 知，故 C 正确；每有 1 mol O2 参加反应，转移的电子总数为 1 mol×4＝4 mol，D 项正确。 3．(2020·西安模拟)有关氧化还原反应的下列叙述正确的是( A ) A．氧化剂发生还原反应，还原剂发生氧化反应 B．氧化剂被氧化，还原剂被还原 C．一个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂一定是两种不同的物质 D．氧化还原反应中，金属单质只作还原剂，非金属单质只作氧化剂 【解析】 氧化剂在反应中所含元素化合价降低，发生还原反应，还原剂在反应中所含 元素化合价升高，发生氧化反应，故 A 正确；氧化剂被还原，还原剂被氧化，故 B 错误； Cl2＋H2O HCl＋HClO，在这个反应中，氯气既是氧化剂又是还原剂，故氧化剂和 还原剂可以是相同的物质，C 错误；Cl2＋H2O HCl＋HClO，在这个反应中，氯气既 是氧化剂又是还原剂，故非金属单质不仅可以作氧化剂，也可以作还原剂，D 错误。 4．(2020·银川模拟)NaClO 是漂白液的有效成分，某研究小组探究 NaClO 溶液的性质， 设计了下列实验： 装置图 试剂 X 实验现象 ① 0.2 mol·L－1 盐酸 产生黄绿色气体 ② 0.2 mol·L－1 KI－淀粉溶液 溶液变蓝 ③ 0.2 mol·L－1 FeSO4(H＋)和 KSCN 混合溶液 溶液变红 ④ 0.2 mol·L－1 AlCl3 溶液 产生白色沉淀 下列判断不正确的是( B ) A．实验①中发生的主要反应是 ClO－＋Cl－＋2H＋═══Cl2↑＋H2O B．实验②中发生的主要反应是 ClO－＋2I－＋2H＋═══Cl－＋I2＋H2O C．实验③中该条件下氧化性强弱 ClO－>Fe3＋ D．实验④中 ClO－与 Al3＋相互促进水解 【解析】 加入盐酸，次氯酸根离子在酸溶液中具有强氧化性，氧化氯离子生成氯气， 反应的离子方程式：ClO－＋Cl－＋2H＋═══Cl2↑＋H2O，A 正确；实验②0.2 mol·L－1 KI－淀 粉溶液中滴入次氯酸钠溶液，发生的反应是次氯酸钠氧化碘化钾生成碘单质，反应的离子方 程式：ClO－＋2I－＋2H2O═══Cl－＋I2＋2OH－，B 错误；在 0.2 mol/L FeSO4 酸性溶液中滴加 0.2 mol/L NaClO 溶液，Fe2＋和 ClO－发生氧化还原反应生成的 Fe3＋遇 KSCN 使溶液显红色， 即说明氧化性强弱：ClO－>Fe3＋，C 正确；NaClO 溶液水解显碱性，AlCl3 溶液水解显酸性， 二者混合相互促进水解，生成 Al(OH)3 白色胶状沉淀，D 正确。 5．(2020·潍坊模拟)某电镀污泥含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量金等， 某小组设计如下资源综合利用的方案： 已知：碲和硫位于同主族，煅烧时 Cu2Te 发生的反应为 Cu2Te＋2O2═══ 高温 2CuO＋TeO2， 滤渣中 TeO2 溶于稀硫酸发生的反应为 TeO2＋H2SO4═══TeOSO4＋H2O。 下列说法错误的是( C ) A．“高温煅烧”电镀污泥时铜、碲和铬元素都被氧化 B．“酸化”时可向溶液中加入硫酸 C．“固体 1”的主要成分为 Cu D．“滤液 3”可以循环利用 【解析】 电镀污泥含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)，煅烧时发生反应的化 学方程式为：3O2＋Cr2O3＋Na2CO3═══ 高温 4Na2CrO4＋4CO2 和 Cu2Te＋2O2═══ 高温 2CuO＋TeO2，根 据化合价分析铜、碲和铬元素的化合价都升高了，所以都被氧化了，A 正确；“酸化”时发 生的反应的离子方程式为：CrO2－ 4 ＋2H＋═══Cr2O2－ 7 ＋H2O，所以可向溶液中加入硫酸，B 正 确；滤渣中含有 CuO、TeO2 和金，加硫酸后发生反应：CuO＋H2SO4═══CuSO4＋H2O；TeO2 ＋H2SO4═══TeOSO4＋H2O，金不发生反应，所以固体 1”的主要成分为 Au，C 错误；由框 图知酸浸液中除了 TeOSO4 外，还含有 CuSO4；SO2 还原 TeOSO4 后会生成硫酸，所以滤液 3 为 H2SO4，整个流程中可以循环利用的物质是硫酸，D 正确。 6．(2020·衢州模拟)著名化学家徐光宪获得“国家最高科学技术奖”，以表彰他在稀土 萃取理论方面作出的贡献。稀土铈(Ce)元素主要存在于独居石中，金属铈在空气中易氧化变 暗，受热时燃烧，遇水很快反应。已知：铈常见的化合价为＋3 和＋4，氧化性：Ce4＋>Fe3＋。 下列说法不正确的是( B ) A．铈(Ce)元素在自然界中主要以化合态形式存在 B．铈溶于氢碘酸的化学方程式可表示为：Ce＋4HI═══CeI4＋2H2↑ C．用 Ce(SO4)2 溶液滴定硫酸亚铁溶液，其离子方程式为：Ce4＋＋Fe2＋═══Ce3＋＋Fe3＋ D．四种稳定的核素 13658Ce、13858Ce、14058Ce、14258Ce，它们互称为同位素 【解析】 金属铈在空气中易氧化变暗，在自然界中主要以化合态存在，选项 A 正确； 氧化性：Ce4＋>Fe3＋，Fe3＋>I2 则 Ce 能把氢碘酸氧化生成单质碘，选项 B 错误；用 Ce(SO4)2 溶液滴定硫酸亚铁溶液，其离子方程式为：Ce4＋＋Fe2＋═══Ce3＋＋Fe3＋，选项 C 正确；四种 稳定的核素 13658Ce、13858Ce、14058Ce、14258Ce，是具有相同质子数，不同中子数的不同原子，互称 为同位素，选项 D 正确。 7．(2020·连云港模拟)室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( B ) A．0.1 mol· L－1 的氨水：Cu2＋、Na＋、SO2－ 4 、NO－ 3 B．0.1 mol· L－1 的 CaCl2 溶液：Na＋、K＋、Cl－、NO－ 3 C．0.1 mol· L－1 的 Na2SO3 溶液：K＋、H＋、SO2－ 4 、NO－ 3 D．0.1 mol· L－1 的 NaHCO3 溶液：K＋、Na＋、NO－ 3 、OH－ 【解析】 氨水显碱性，与 Cu2＋之间发生反应生成氢氧化铜沉淀，在溶液中不能大量 共存，故 A 项错误；Na＋、K＋、Cl－、NO － 3 之间不反应，且都不与 CaCl2 溶液反应，在溶液 中能够大量共存，故 B 项正确；硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，能够氧化亚硫酸 根离子，故 C 项错误；NaHCO3 溶液中的 HCO － 3 与 OH－会反应生成 CO 2－ 3 与 H2O 而不共存， 故 D 项错误。 8．(2020·合肥模拟)下列解释事实或实验现象的化学用语正确的是( A ) A．硫酸酸化的 KI 淀粉溶液久置后变蓝：4I－＋O2＋4H＋═══2I2＋2H2O B．铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液：Fe＋4H＋＋NO－ 3 ═══Fe3＋＋NO↑＋2H2O C．水垢上滴入 CH3COOH 溶液有气泡产生：CaCO3＋2H＋═══Ca2＋＋CO2↑＋H2O D．SO2 通入漂白粉溶液中产生白色浑浊：SO2＋Ca2＋＋2ClO－＋H2O═══CaSO3↓＋ 2HClO 【解析】 硫酸酸化的 KI 淀粉溶液久置后变蓝，发生氧化还原反应，离子方程式为： 4I－＋O2＋4H＋═══2I2＋2H2O，故 A 正确；铁和稀硝酸反应产物与量有关，铁少量时变成三 价铁，溶液由无色变为黄色，离子方程式为 Fe＋4H＋＋NO－ 3 ═══Fe3＋＋NO↑＋2H2O；铁过 量时变成二价亚铁，溶液由无色变为浅绿色，离子方程式为：3Fe＋8H＋＋2NO－ 3 ═══3Fe2＋ ＋2NO↑＋4H2O，故 B 错误；醋酸是弱酸，不能拆成离子，反应的离子方程式为：CaCO3 ＋2CH3COOH═══Ca2＋＋H2O＋CO2↑＋2CH3COO－，故 C 错误；SO2 通入漂白粉溶液中产 生白色浑浊：SO2＋Ca2＋＋2ClO－＋H2O═══CaSO3↓＋2HClO，生成的次氯酸具有强氧化性， 能氧化亚硫酸钙，故 D 错误。 9．(2020·南宁模拟)某固体混合物中可能含有：K＋、Na＋、Cl－、CO2－ 3 、SO 2－ 4 等离子， 将该固体溶解所得到的溶液进行了如下实验： 下列说法正确的是( B ) A．该混合物一定是 K2CO3 和 NaCl B．该混合物可能是 Na2CO3 和 KCl C．该混合物可能是 Na2SO4 和 Na2CO3 D．该混合物一定是 Na2CO3 和 NaCl 【解析】 焰色反应显黄色，说明一定存在钠离子，可能有钾离子。加入过量的硝酸钡 溶液产生白色沉淀，白色沉淀完全溶解在盐酸中，说明一定存在碳酸根，不存在硫酸根。滤 液中加入硝酸酸化的硝酸银得到白色沉淀，说明含有氯离子，即一定存在 Na＋、Cl－、CO2－ 3 ， 一定不存在 SO2－ 4 ，可能含有 K＋。 10．(2020·黄山模拟)下列各组粒子在溶液中可以大量共存，且加入或通入试剂 X 后， 发生反应的离子方程式也正确的是( D ) 选项 微粒组 加入试剂 发生反应的离子方程式 A K＋、Na＋、HCO－ 3 、SiO2－ 3 少量 HCl 2H＋＋SiO2－ 3 ═══H2SiO3↓ B NH＋ 4 、Fe2＋、Br－、SO2－ 4 过量 H2S Fe2＋＋H2S═══FeS↓＋2H＋ C HClO、Na＋、Fe3＋、SO2－ 3 过量 CaCl2 Ca2＋＋SO2－ 3 ═══CaSO3↓ D I－、Cl－、H＋、SO2－ 4 适量 NaNO3 6I－＋2NO－ 3 ＋8H＋═══2NO↑＋ 4H2O＋3I2 【 解 析 】 由 于 酸 性 HCO － 3 >H2SiO3 ， 所 以 在 溶 液 中 会 发 生 反 应 ： 2HCO － 3 ＋ SiO2－ 3 ═══H2SiO3↓＋CO2－ 3 ，二者不能大量共存，A 错误；因 FeS 可与强酸反应，所以 Fe2＋ 与过量 H2S 不反应，B 错误；HClO、Fe3＋都具有强的氧化性，可将 SO 2－ 3 氧化为 SO2－ 4 ，不 能大量共存，C 错误；四种离子互不反应，在溶液中可以大量共存，I－具有还原性，在酸性 条件下，H＋、I－、NO － 3 发生氧化还原反应，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得方 程式为：6I－＋2NO－ 3 ＋8H＋═══2NO↑＋4H2O＋3I2，D 正确。 11．(2020·石家庄模拟)Ⅰ.300 mL 某溶液中可能含有 Na＋、NH＋ 4 、Mg2＋、Ba2＋、CO2－ 3 、 SO2－ 4 、Cl－中的若干种，现将此溶液分成三等份，进行如下实验： ①向第一份中加入 AgNO3 溶液，有白色沉淀产生； ②向第二份中加足量 KOH 溶液并加热，收集到气体 0.04 mol；(铵盐与碱共热可产生氨 气) ③向第三份中加足量 BaCl2 溶液，得到沉淀 6.27 g，加入足量盐酸充分反应后，剩余沉 淀 2.33 g。根据上述实验，回答下列问题： (1) 实 验 ③ 中 生 成 沉 淀 的 离 子 方 程 式 为 __Ba2 ＋ ＋ CO 2－ 3 ═══BaCO3↓ 、 Ba2 ＋ ＋ SO2－ 4 ═══BaSO4↓__，沉淀溶解的离子方程式为__BaCO3＋2H＋═══Ba2＋＋CO2↑＋H2O__。 (2)溶液中一定不存在的离子有__Mg2＋、Ba2＋__。 (3)实验①中加入 AgNO3 溶液，有沉淀产生，能否说明原溶液中含有 Cl－__否__(填“能” 或“否”)理由是__碳酸根、硫酸根、氯化银均为白色沉淀，无法确定是否含有 Cl－(合理即 可)__。 (4)推断钠离子是否存在并说明理由__存在，经过计算可知，只有存在钠离子，溶液中 才能保持电中性__。若存在，计算其物质的量的浓度__c(Na＋)≥0.2_mol/L__(若不存在，此 问不作答) Ⅱ.某工厂的工业废水中含有大量的 FeSO4 和较多的 Fe3＋和 Cu2＋，为了减少污染并变废 为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜。实验室模拟该工业流程如图： (1)检验废水中的 Fe2＋，实验室中用酸性 KMnO4 溶液检验，发生反应的离子方程式为 __5Fe2＋＋MnO－ 4 ＋8H＋═══5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O__。 (2)加入过量物质1 后，发生反应的离子方程式为__Fe＋2Fe3＋═══3Fe2＋、Cu2＋＋Fe═══Cu ＋Fe2＋__。 【解析】 Ⅰ.①向第一份中加入 AgNO3 溶液，有白色沉淀产生，说明 CO2－ 3 、SO2－ 4 、 Cl－至少有一种；②向第二份中加足量 KOH 溶液并加热，收集到气体 0.04 mol，说明有 0.04 mol NH＋ 4 ；③向第三份中加足量 BaCl2 溶液，得到沉淀 6.27 g，加入足量盐酸充分反应后， 剩余沉淀 2.33 g，则含 SO2－ 4 ： 2.33 g 233 g/mol ＝0.01 mol，含 CO2－ 3 ：6.27 mol－2.33 g 197 g/mol ＝0.02 mol， 可进一步判断无 Mg2＋和 Ba2＋。再根据电中性原则，可进一步判断 Na＋、Cl－存在的可能性。 (1)根据分析可知，实验③加入的 Ba2＋分别和 CO2－ 3 、SO 2－ 4 反应生成沉淀，离子方程式为： Ba2＋＋CO2－ 3 ═══BaCO3↓、Ba2＋＋SO2－ 4 ═══BaSO4↓，加入足量盐酸 BaCO3 溶解，离子方程 式为：BaCO3＋2H＋═══Ba2＋＋CO2↑＋H2O。(2)溶液中含有 CO2－ 3 、SO2－ 4 ，所以 Mg2＋、Ba2 ＋一定不存在。(3)CO2－ 3 、SO2－ 4 、Cl－都能和 AgNO3 溶液生成白色沉淀，所以实验①中加入 AgNO3 溶液生成白色沉淀，不能说明原溶液中含有 Cl－。(4)每一等份中：已知的阳离子 NH＋ 4 所带正电荷为 0.04 mol，已知的阴离子 CO2－ 3 、SO 2－ 4 所带负电荷为 0.01 mol×2＋0.02 mol×2 ＝0.06 mol，大于已知的正电荷，根据电中性原则，一定有 Na＋，而 Cl－不能确定，所以 c(Na ＋)≥0.06 mol－0.04 mol 300×1 3 ×10－3 L ＝0.2 mol/L。Ⅱ.(1)亚铁离子与高锰酸钾发生氧化还原反应，反应的 离子方程式为 5Fe2＋＋MnO－ 4 ＋8H＋═══5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。(2)含有铁离子、铜离子，加入 过量物质铁后，发生反应的离子方程式为 Fe＋2Fe3＋═══3Fe2＋、Cu2＋＋Fe═══Cu＋Fe2＋。 12．黄铜矿(CuFeS2)是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏，常含有微量金、银等。如 图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红(氧化铁)颜料的工艺流程图： (1)CuCl 难溶于水，但可与过量 Cl－反应生成可溶于水的[CuCl2]－，该反应的离子方程式 为__Cl－＋CuCl═══[CuCl2]－__。 (2)有大量 Cl－存在时，Na2SO3 可将 CuCl2 还原成[CuCl2]－，反应的离子方程式为__SO2－ 3 ＋2Cu2＋＋4Cl－＋H2O═══2[CuCl2]－＋SO2－ 4 ＋2H＋__。 (3)反应Ⅰ～Ⅴ中，属于非氧化还原反应的是反应__Ⅱ和Ⅳ__。 (4)已知反应Ⅴ中 Cu＋发生自身氧化还原反应，歧化为 Cu2＋和 Cu，此反应的离子方程式 为__2Cu＋═══Cu2＋＋Cu__。 (5)在酸性、有氧条件下，一种细菌能将黄铜矿转化成硫酸盐，该过程中发生反应的离 子方程式为__4CuFeS2＋4H＋＋17O2═══4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO2－ 4 ＋2H2O__。 【解析】 (1)CuCl 难溶于水，但可与过量 Cl－反应生成可溶于水的[CuCl2]－，该反应的 离子方程式为 Cl－＋CuCl═══[CuCl2]－。(2)SO 2－ 3 具有还原性，能被 Cu2＋氧化成 SO2－ 4 ，其还 原产物是[CuCl2]－，反应的离子方程式为 SO2－ 3 ＋2Cu2＋＋4Cl－＋H2O═══2[CuCl2]－＋SO2－ 4 ＋ 2H＋。(4)Cu＋发生自身氧化还原反应，歧化为 Cu2＋和 Cu，反应的离子方程式为 2Cu＋═══Cu2 ＋＋Cu。(5)在酸性溶液中利用氧气可以将黄铜矿氧化成硫酸盐，则应有硫酸参加反应，且生 成硫酸铜、硫酸铁和水，反应的方程式为 4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2═══4CuSO4＋2Fe2(SO4)3 ＋2H2O，反应离子方程式为 4CuFeS2＋4H＋＋17O2═══4Cu2＋＋4Fe3＋＋8SO2－ 4 ＋2H2O。 13．(2020·洛阳模拟)钒电池是一种新型酸性硫酸盐二次电池，钒电池失效后，废电解液 回收利用的一种工艺如下： 已知：a.＋5 价钒在溶液中存在如下平衡：VO＋ 2 ＋H2O VO－ 3 ＋2H＋。 b．部分含钒物质在水中的溶解性见下表： 物质 VOSO4 NH4VO3 (VO2)2SO4 溶解性 可溶 难溶 易溶 (1)氧化工序中，其他价态的钒全部氧化成 VO＋ 2 ，完成 V2＋氧化的离子方程式： __2__V2＋＋__1__ClO－ 3 ＋__1H2O__═══__2__VO＋ 2 ＋__1__C1－＋__2H＋__ NaClO 和 NaClO3 均可作氧化剂，该工序中不选择 NaClO 作氧化剂的理由是__等质量的 NaClO 在反应过程中转移的电子少__。 (2)浓缩工序中，加入 NaOH 的作用是__使平衡 VO＋ 2 ＋H2O VO－ 3 ＋2H＋右移__。 (3)沉钒工序的化学方程式为__2NaVO3＋(NH4)2SO4═══Na2SO4＋2NH4VO3↓__。 (4)煅烧偏钒酸铵时，固体(取 234 g NH4VO3)质量的减少量随温度变化的曲线如图所示： 100～200 ℃时产生的一种气体的电子式为__ __，300～350 ℃时发生反应的化 学方程式为__HVO3═══ △ V2O5＋H2O__。 【解析】 (1)氧化工序中，其它价态的钒全部氧化成 VO＋ 2 ，氯酸根离子被还原为氯离 子，钒元素化合价＋2 价变化为＋5 价，电子转移 3e－，氯酸根离子中氯元素化合价＋5 价变 化为－1 价，电子转移 6e－，结合电子守恒和原子守恒，2V2＋＋ClO－ 3 ＋H2O═══2VO＋ 2 ＋Cl－ ＋2H＋；氧化工序中，NaClO 与 NaClO3 均可用作氧化剂，不选择 NaClO 的理由是等质量的 NaClO 在反应 过程中转移的 电子少； (2)＋5 价钒在 溶液中存在如 下平衡： VO ＋ 2 ＋ H2O VO－ 3 ＋2H＋，加入 NaOH 和氢离子反应促进平衡正向移动；(3)由已知 NH4VO3 难溶于水，沉钒工序中向 NaVO3 溶液中加入硫酸铵生成 NH4VO3 沉淀和硫酸钠，反应的化 学方程式为：2NaVO3＋(NH4)2SO4═══2NH4VO3↓＋Na2SO4； (4)空气中煅烧偏钒酸铵发生反应为： NH4VO3═══ △ NH3↑＋HVO3， 117 17 100 2HVO3═══ △ 2H2O＋V2O5， 200 36 182 结合图像质量变化可知加热到 100 ℃～200 ℃时，产生的一种气体是 NH3，其电子式为 ；加热到 400 ℃时，得到的固体产物是五氧化二钒，反应的化学方程式为 2HVO3═══ △ 2H2O＋V2O5。