【升级版】微专题09新情景中氧化还原反应方程式的配平与书写(解析版)(全国版).docx
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1、微专题09 新情景中氧化还原反应方程式的配平与书写 1(2022.全国乙卷.高考真题)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有、和Pb。还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。一些难溶电解质的溶度积常数如下表:难溶电解质一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的如下表:金属氢氧化物开始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列问题:(1)在“脱硫”中转化反应的离子方程式为_,用沉淀溶解平衡原理解释选择的原因_。(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(),还要加入。()能被氧化的离子是_;()促进了金属Pb在醋酸中转化为,其化学
2、方程式为_;()也能使转化为,的作用是_。【答案】(1) PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq) 反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K=3.4105105,PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3(3) Fe2+ Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O 作还原剂【解析】(1)“脱硫”中,碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠,反应的离子方程式为:PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq),由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知,Ksp(PbCO3)=7.410-14,Ksp(PbSO4)=
3、2.510-8,反应PbSO4(s)+CO(aq)= PbCO3(s)+SO(aq)的平衡常数K=3.4105105,说明可以转化的比较彻底,且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中,减少铅的损失。(3)(i)过氧化氢有氧化性,亚铁离子有还原性,会被过氧化氢氧化为铁离子。(ii)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2,过氧化氢与Pb、HAc发生氧还原反应生成Pb(Ac)2和H2O,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为:Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O。(iii)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,铅元素化合价由+4价降低到了+2价,PbO2是
4、氧化剂,则过氧化氢是还原剂。一、工艺流程中的氧化还原方程式的书写【归纳总结】(1)细读题干寻找提纯对象,结合工艺流程示意图分析被提纯元素的存在形式及杂质的去除情况。(2)确定未知反应的反应物和生成物,根据题意分析溶液环境,配平氧化还原方程式。二、实验探究中的氧化还原方程式的书写【归纳总结】(1)细读题干寻找实验目的,通读题目中从实验步骤中了解操作步骤,结合装置分析实验过程,与实验目的相对应。(2)根据题意确定反应物和生成物,结合溶液环境配平方程式,注意质量守恒、电子守恒、电荷守恒。 三、电化学试题中氧化还原反应方程式的书写【归纳总结】(1)有关原电池原理的电极方程式的书写,负极失去电子,发生氧
5、化反应;氧化剂在正极上得到电子,发生还原反应。根据得失电子相等,从而配平电极方程式。(2)有关电解原理的电极方程式的书写,还原剂在阳极上失去电子,发生氧化反应;氧化剂在阴极上得到电子,发生还原反应。再根据得失电子相等,从而配平电极反应式。1(2022.全国甲卷.高考真题)硫酸锌(ZnSO4)是制备各种含锌材料的原料,在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制备流程如下:本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表:离子回答下列问题:(1)菱锌矿焙烧生成氧化锌的化学方程式为_。(4)向的滤液中分批加入
6、适量溶液充分反应后过滤,滤渣中有,该步反应的离子方程式为_。【答案】(1)ZnCO3ZnO+CO2(4)3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+【解析】(1)由分析,焙烧时,生成ZnO的反应为:ZnCO3ZnO+CO2;(4)向8090滤液中加入KMnO4溶液,可氧化Fe2+,得到Fe(OH)3和MnO2的滤渣,反应的离子方程式为3Fe2+7H2O=3Fe(OH)3+MnO2+5H+;2(2022河北高考真题)以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下:回答下列问题:(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为_。(5)沉铁工序产生的白色沉淀中
7、的化合价为_,氧化工序发生反应的离子方程式为_。【答案】(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4(5) +2; 6Fe(NH4)2Fe(CN)6+6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+【分析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3,反应原理为:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2,将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸,反应原理为:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出滤渣,主要成分为SiO2,向滤液中加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,由(3)
8、小问可知不生成S沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为:14Fe3+FeS2+8H2O=15Fe2+2+16H+,然后进行工序为蒸发浓缩、冷却结晶,得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4,加水溶解FeSO4晶体,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4Fe(CN)6并用H2SO4调节溶液的pH为3,进行沉铁过程,反应原理为:Fe2+2+Fe(CN)63-=Fe(NH4)2Fe(CN)6,然后过滤出沉淀,洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤,反应原理为:6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6,过滤、洗涤干燥即制
9、得Fe(NH4)Fe(CN)6,据此分析解题。【解析】(3)由分析可知,还原工序中,不产生S单质沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为:14Fe3+FeS2+8H2O=15Fe2+2+16H+,故化学方程式为:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,故答案为:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4;(5)沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价和Fe(CN)64-中的+3价,由分析可知,氧化工序所发生的离子方程式为:6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2
10、O+Cl-+6,故答案为:+2;6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6;1(2022湖南高考真题)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:已知“降温收尘”后,粗中含有的几种物质的沸点:物质沸点/13612757180回答下列问题:(2)与C、,在的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表:物质分压该温度下,与C、反应的总化学方程式为_;随着温度升高,尾气中的含量升高,原因是_。(3)“除钒”过程中的化学方程式为_;“除硅、铝”过程
11、中,分离中含、杂质的方法是_。【答案】(2) 5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2 随着温度升高,CO2与C发生反应(3) 3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3 蒸馏【解析】钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化,转化为相应的氯化物,降温收尘后得到粗TiCl4,加入单质Al除钒,再除硅、铝得到纯TiCl4,加入Mg还原得到Ti。(2)根据表中数据可知,该温度下C主要生成CO和CO2,根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5:2:4,所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2C
12、O+4CO2,故答案为:5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2;随着温度升高,CO2与C发生反应,导致CO含量升高,故答案为:随着温度升高,CO2与C发生反应;(3)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大,“除硅、铝过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4,故答案为:3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;蒸馏;2(2022.辽宁.高考真题)某工厂采用辉铋矿(主要成分为,含有、杂质)与软锰矿(主要成
13、分为)联合焙烧法制各和,工艺流程如下:已知:焙烧时过量的分解为,转变为;金属活动性:;相关金属离子形成氢氧化物的范围如下:开始沉淀完全沉淀6.58.31.62.88.110.1回答下列问题:(2)在空气中单独焙烧生成,反应的化学方程式为_。(5)生成气体A的离子方程式为_。【答案】(2)(5)【解析】已知焙烧时过量的分解为,转变为,在空气中单独焙烧生成和二氧化硫,经过酸浸,滤渣为二氧化硅,与浓盐酸生成A氯气,滤液中含有Bi3+、Fe3+,加入Bi将Fe3+转化为Fe2+,调节pH得到,据此分析解题。(2)在空气中单独焙烧生成和二氧化硫,反应的化学方程式为;(5)A为氯气,生成气体A的离子方程式
14、为;3(2023全国高三专题练习)回答下列问题:(1)利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。某工厂对制革工业污泥中()的处理工艺流程如下:已知:硫酸浸取液中的金属离子主要是,其次是和。的作用是将滤液中的转化为,写出此反应的离子方程式:_。写出上述流程中用进行还原时发生反应的离子方程式:_。(2)常用作陶瓷材料,可由锆英砂(主要成分为,也可表示为,还含少量等杂质)通过如下方法制取:已知:能与烧碱反应生成可溶于水的,与酸反应生成。“熔融”过程中,发生反应的化学方程式为_。滤渣的成分是。“调”时,所发生反应的离子方程式为_。滤渣制备的方法是_。【答案】(1) (2) 高温焙
15、烧【解析】(1)把氧化为,被还原成水,结合电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒可得离子方程式为:;在调节pH=8的过程中会转化为,故通入SO2 气体与反应生成和,先用化合价升降法配平变价元素,再由电荷守恒确定生成;并确定的系数,最后确定反应物中有H2O,并由原子守恒确定H2O的系数,得反应的离子方程式为:;答案为:;(2)与烧碱反应生成,元素的化合价均为,发生非氧化还原反应,另外生成和;结合原子守恒可得化学方程式为:;“调”时,反应生成,元素的化合价不变,根据原子守恒配平所发生反应的离子方程式;结合电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒可得离子方程式为;滤渣经高温焙烧分解即可得到;答案为:;高温焙烧。4
16、(2023云南校联考二模)六水合氯化镍(NiCl26H2O)常用于电镀、陶瓷等工业。某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体,设计流程如图所示:已知: Ksp(NiS)= 1.0710-21, Ksp(CuS)= 1.2710-26。回答下列问题:(1)写出“酸溶”时,NiS发生反应的离子方程式:_。“酸溶”时,为减少生产过程对大气的污染,通常还需通入过量的_(填气体名称)。(3)“除铜”过程发生反应的离子方程式是_,若要求溶液中Cu2+浓度小于110-5mol/L,则应控制溶液中Ni2+浓度_。(结果保留两位小数)【答案】(1) 3NiS+8H+2=3Ni2+3S
17、+2NO+4H2O 空气(3) NiS+ Cu2+= CuS + Ni2+ 大于0.84mol/L【解析】某实验室以镍矿渣(主要含NiS、CuS、FeS)制备六水合氯化镍晶体,加入稀硫酸和稀硝酸进行酸溶,该过程中-2的S元素被氧化为S单质,过滤除去,滤液中的溶质为Ni2+、Cu2+和Fe3+,向滤液中加入试剂a调节pH使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,该过程不能引入新的杂质,试剂a为Ni(OH)2,过滤后向滤液中加入NiS沉淀Cu2+,然后加入试剂b沉镍。(1)“酸溶”时,NiS和稀硝酸发生氧化还原反应生成S单质和NO,根据氧化还原反应的规律配平离子方程式为:3NiS+8H+2=3Ni2+3
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