适用于老高考旧教材2024版高考化学二轮复习专题3离子反应氧化还原反应课件(共116张PPT)

(共116张PPT)
专题三 离子反应　氧化还原反应
考情分析
高考命题分析
命 题 情 境 (1)日常生活情境:以日常生活中实例(如酿醋、食品膨松剂、环境消毒等)为载体,考查氧化还原反应的概念及相互关系。
(2)生产环保情境:以工业生产中反应原理、环境保护中物质的反应和转化等为载体,考查氧化还原反应的概念、规律及应用,以及离子方程式等。
(3)实验探究情境:以化学实验原理及物质的转化等为载体,考查氧化还原反应的概念、规律及简单计算,离子反应的应用等。
素 养 能 力 (1)分析与推测能力:判断物质组成与结构,分析物质的性质及反应,结合离子反应实质,判断离子方程式的正误或离子能否大量共存。
(2)理解与辨析能力:基于反应原理或事实,辨析氧化还原反应相关概念,从文本中获取有关信息,解决氧化还原反应的概念及关系、规律及应用等问题。
(3)思维方法:基于证据从离子反应和氧化还原反应角度对物质组成、结构及其变化进行分析,解释化学反应的本质和规律;基于已有模型或构建模型阐释物质结构、化学变化规律或转化过程,解释化学问题。
考题统计
(1)离子方程式的正误判断:
(2022全国甲卷,9)(2021全国乙卷,9)(2019全国Ⅲ卷,10)
(2)溶液中离子共存的判断:
(2022全国乙卷,9)(2020全国Ⅱ卷,8)(2020全国Ⅰ卷,26)(2019全国Ⅰ卷,26)
(3)氧化还原反应的概念与规律:
(2023全国乙卷,7)(2019全国Ⅱ卷,11)
(4)氧化还原方程式的书写:
(2022全国甲卷,26、27)(2021全国甲卷,26)(2020全国Ⅰ卷,26)(2020全国Ⅱ卷,26)(2020全国Ⅲ卷,27)(2019全国Ⅱ卷,26)
考点1离子反应
聚焦核心要点
要点1离子反应发生的条件及应用
课标指引:1.通过实验事实认识离子反应及其发生的条件。　2.了解常见离子的检验方法。
1.规避离子共存的题设“陷阱”
条件类型 常见表述 误点点拨
题设要求 ①“一定大量共存” ②“可能大量共存” ③“不能大量共存” 审清关键词
条件类型 常见表述 误点点拨
常见的 限制条件 “无色溶液” 不含Cu2+、Fe2+、Fe3+、 等有色离子
“滴加甲基橙溶液显红色”“pH=1” 溶液显酸性
“因发生氧化还原反应而不能大量共存” 只能是氧化性离子和还原性离子不能大量共存,并不是其他离子反应,同时要注意溶液酸碱性的影响
条件类型 常见表述 误点点拨
常见隐 含条件 “与Al反应放出H2” 溶液可能显强酸性或强碱性
“由水电离出的 c(H+)=1×10-12 mol·L-1”的溶液 溶液可能显强酸性或强碱性
含有大量Fe3+的溶液 酸性溶液并具有强氧化性
含有大量 的溶液 隐含H+与还原性离子不能同时大量共存
相互促 进水解 相互促进水解,生成沉淀或气体,不能大量共存
2.掌握常见离子的检验方法
(1)常见阳离子的检验
(2)常见阴离子的检验
易错辨析
×
Al3+与NH3·H2O反应产生Al(OH)3沉淀,不产生 。
√
3.Na+、Fe3+、 、H2O2能大量共存。(　　)
×
Fe3+可催化H2O2分解,不能大量共存。
要点2离子方程式的书写及正误判断
课标指引:1.能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质。　2.利用电离、离子反应等概念对常见的反应进行分类和分析说明。
1.离子方程式正误判断的关键
2.建立与量有关的离子方程式书写的思维模型
易错辨析
试判断下列离子方程式的正误。
√
×
铁和稀硝酸反应制得浅绿色溶液,离子方程式:3Fe+8H++2 ══ 3Fe2++2NO↑+4H2O。
3.向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2:
向偏铝酸钠溶液中通入过量的CO2,离子方程式:
×
精研核心命题
命题点1离子方程式的正误判断
典例1　(2022·全国甲卷)能正确表示下列反应的离子方程式为(　　)
D
变式演练(2023·陕西安康第一次联考)下列离子方程式或化学方程式书写正确的是(　　)
C
命题点2离子共存的判断
典例2　(2022·湖北卷)下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是(　　)
C
变式演练(2023·天津河西区一模)下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是(　　)
D
解析 含Cu2+的溶液显蓝色,则无色溶液中Cu2+不能大量存在,A错误;酸性溶液中含大量H+,H+与ClO-结合生成弱电解质HClO,不能大量共存,B错误;碱性溶液中含大量OH-,Al3+与OH-反应而不能大量共存,C错误;KNO3溶液中含K+、 ,与Mg2+、Cl-、 相互不反应,可以大量共存,D正确。
【思维建模】
解答离子能否大量共存判断类题目的方法
(1)审清题目要求中的关键词语,如“一定大量共存”“可能大量共存”或“不能大量共存”等。
(2)考虑指定微粒(或物质)对溶液的酸碱性、氧化性和还原性的影响,如:
(3)正确分析水的电离程度:当由水电离出的c(H+)或c(OH-)小于1×10-7 mol·L-1时,水的电离受到抑制,溶液可能为酸性溶液或碱性溶液;当由水电离出的c(H+)或c(OH-)大于1×10-7 mol·L-1时,水的电离得到促进,溶液可能为弱酸盐溶液或弱碱盐溶液。
(4)综合考虑题给限制条件及离子之间的反应,对选项进行合理的判断。
命题点3离子的检验与物质推断
典例3　(2022·全国乙卷)某白色粉末样品,可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验:
①溶于水,得到无色透明溶液。
②向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体逸出。离心
分离。
③取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成。
该样品中确定存在的是(　　)
A.Na2SO4、Na2S2O3 B.Na2SO3、Na2S2O3
C.Na2SO4、Na2CO3 D.Na2SO3、Na2CO3
A
解析 (1)①取少量样品溶于水得到无色透明溶液,说明固体溶于水且相互之间能大量共存。向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体放出,说明固体中存在Na2S2O3,发生反应:Na2S2O3+2HCl ══ 2NaCl+S↓+SO2↑+H2O,离心分离。(2)取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液,有沉淀生成,则沉淀为BaSO4,说明固体中存在Na2SO4,不能确定是否有Na2SO3和Na2CO3,因为Na2SO3与过量盐酸反应生成二氧化硫,Na2CO3与过量盐酸反应生成二氧化碳,而这些现象可以被Na2S2O3与过量盐酸反应的现象掩盖,故该样品中确定存在的是Na2SO4和Na2S2O3。
思路剖析解答本题的思路如下:
实验 实验操作及现象 判断与结论
① 溶于水,得到无色透明溶液 四种钠盐均易溶于水
② 滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体逸出 推测反应产生S和SO2,样品中含有Na2S2O3
③ 取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成 推测沉淀为BaSO4,样品中含有Na2SO4
变式演练(2023·陕西安康第一次联考)某白色粉末由两种物质组成,为鉴别其成分进行如下实验:
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解;再加入足量稀盐酸,有气泡产生,固体全部溶解;
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生,振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为(　　)
A.NaHCO3、Al(OH)3
B.AgCl、NaHCO3
C.Na2SO3、BaCO3
D.Na2CO3、CuSO4
C
解析 NaHCO3、Al(OH)3中加入足量稀硫酸有气泡产生,生成Na2SO4、Al2(SO4)3、CO2和H2O,最终无固体存在,A项错误;AgCl不溶于稀盐酸,固体不能全部溶解,B项错误;Na2SO3溶于水,BaCO3不溶于水使部分固体不溶解,加入稀盐酸,BaCO3与稀盐酸反应生成BaCl2、CO2和H2O,固体全部溶解,再取少量样品加入足量稀硫酸,Na2SO3溶解,稀硫酸与BaCO3反应生成BaSO4沉淀、CO2和H2O,符合题意,C项正确;Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸,振荡后无固体存在,D项错误。
【思维建模】
解答离子的检验与物质推断类题目的方法
解答此类题目要抓住“四项基本原则”,防止出现“过检”或“漏检”等现象。
肯定性 原则 根据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子(记住常见的有色离子:Fe2+、Fe3+、Cu2+、 )
互斥性 原则 在肯定某些离子的同时,结合离子共存规律,否定一些离子存在(要注意题目中的隐含条件,如酸性、碱性、指示剂的变化、与铝反应产生氢气、水的电离情况等)
电中性 原则 溶液呈电中性,一定既有阳离子、又有阴离子,且溶液中正、负电荷总数相等(利用这一原则可确定一些隐含的离子)
进出性 原则 通常是在实验过程中使用,是指在实验过程中反应生成的离子或引入的离子对后续实验的干扰
训练分层落实
练真题·明考向
1.(2021·全国乙卷)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是(　)
A
解析 用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙,发生难溶电解质的转化,硫酸钙转化为碳酸钙,A正确;过量铁粉加入稀硝酸中,最终生成Fe2+,B错误;向硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液,反应的离子方程式为Al3++3OH- ══ Al(OH)3↓,C错误;氯化铜溶液中通入硫化氢,H2S是弱电解质,应写化学式,反应的离子方程式为Cu2++H2S ══ CuS↓+2H+,D错误。
2.(2020·全国Ⅱ卷)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO4、CaCO3中的两种组成,进行如下实验:
①混合物溶于水,得到澄清透明溶液;②做焰色反应实验,通过钴玻璃可观察到紫色;③向溶液中加碱,产生白色沉淀。根据实验现象可判断其组成
为(　　)
A.KCl、NaCl
B.KCl、MgSO4
C.KCl、CaCO3
D.MgSO4、NaCl
B
解析 由实验①混合物溶于水,得到澄清透明溶液,而CaCO3难溶于水,可确定白色固体中一定不含CaCO3;由实验②做焰色反应实验时焰色呈紫色(通过蓝色钴玻璃)可确定含有钾元素,即白色固体中含有KCl;结合实验③向溶液中加碱产生白色沉淀,可知溶液中含有能与OH-反应生成白色沉淀的离子,只能为Mg2+,即白色固体的另一成分为MgSO4。结合上述分析,可知B项正确。
3.(2020·全国Ⅲ卷)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是(　　)
A
解析 亚硫酸钠具有强还原性,而氯气具有强氧化性,二者会发生氧化还原反应,生成硫酸钠和盐酸,当参加反应的氯气量较少时,反应生成的盐酸会与亚硫酸钠反应生成亚硫酸氢钠,A项正确;二氧化碳通入氯化钙溶液时,二氧化碳与氯化钙不反应,因一般情况下弱酸不能制取强酸,B项错误;H2O2溶液中加入少量FeCl3溶液时,FeCl3做H2O2分解的催化剂,C项错误;同浓度同体积的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合时,发生反应H++OH- ══ H2O,D项错误。
练易错·避陷阱
4.(2023·四川内江一模)常温下,下列溶液中一定能大量共存的离子组是
(　　)
A
5.(2023·陕西宝鸡二模改编)下列方程式与所给事实相符的是(　　)
C
6.(2023·内蒙古呼和浩特质量调研)下列涉及的离子方程式书写正确的
是(　　)
A.醋酸除去水垢中的碳酸钙:CaCO3+2H+ ══ Ca2++CO2↑+H2O
B.漂白液的漂白原理:ClO-+CO2+H2O ══ +HClO
C.Na2O2与水反应:Na2O2+H2O ══ 2Na++2OH-+O2↑
D.FeI2溶液中通入少量Cl2:Fe2++2Cl2 ══ 2Fe3++2Cl-
B
解析 醋酸为弱电解质,不能拆,A错误;漂白液有效成分为NaClO,吸收空气中的水和二氧化碳生成具有漂白性的次氯酸,B正确;Na2O2与水反应:2Na2O2+2H2O ══ 4Na++4OH-+O2↑,C错误;还原性I->Fe2+,FeI2溶液中通入少量Cl2,Cl2先与I-反应,Cl2+2I- ══ I2+2Cl-,D错误。
练预测·押考向
7.(2023·陕西咸阳一模改编)下列离子方程式正确的是(　　)
A
解析 向稀硝酸中滴加Na2S2O3溶液,由于稀硝酸具有强氧化性,会将S元素氧化成 ,B错误;向新制氯水中滴加少量的FeBr2溶液,Fe2+和Br-分别被完全氧化为Fe3+和Br2,离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2 ══ 2Fe3++2Br2+6Cl-,C错误;向NH4Cl溶液中加入一小粒固体钠,钠与水反应生成的NaOH能与NH4Cl反应生成NH3·H2O,D错误。
8.(2023·青海海东一中一模)在指定溶液中下列离子组可能大量存在的
是(　　)
B
解析 有颜色,在无色溶液中不能大量存在,A错误;常温下由水电离出的c(OH-)=10-5 mol·L-1的溶液中水的电离被促进,S2-、 发生水解会促进水的电离,可以大量共存,B正确;Fe3+能与ClO-发生氧化还原反应,不能大量共存,C错误;新制氯水中存在具有强氧化性的粒子,能与I-发生氧化还原反应,不能大量共存,D错误。
9.某白色固体样品,可能含有KNO3、Na2CO3、Na2SO4、BaCl2、SiO2中的一种或几种。对该样品进行如下实验:
①取少量固体加入足量水中,固体部分溶解;
②取①中滤液进行焰色试验,透过蓝色钴玻璃未观察到紫色;
③取①中滤渣,向其中加入足量的盐酸,产生气泡,固体部分溶解。
下列说法不正确的是(　　)
A.固体粉末中一定不含KNO3
B.固体粉末中一定含有BaCl2和Na2CO3
C.取①中滤液,加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,若未产生白色沉淀,则样品中无Na2SO4
D.为进一步确定原样品组成,可以向③未溶解的固体中加入KOH溶液
C
解析 ①取少量固体加入足量水中,固体部分溶解,不溶性物质可能为BaCO3、BaSO4、SiO2;②取①中滤液进行焰色反应,透过蓝色钴玻璃未观察到紫色,滤液中不存在K+,说明样品中一定没有KNO3;③取①中滤渣,向其中加入足量的盐酸,产生气泡,固体部分溶解,BaCO3溶于盐酸,可知样品中存在Na2CO3和BaCl2,无法确定未溶解的物质是BaSO4还是SiO2,或者二者均有。固体粉末中一定不含KNO3,A正确;固体粉末中一定含有BaCl2和Na2CO3,B正确;取①中滤液,加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,若未产生白色沉淀,有可能是加水溶解时,硫酸根恰好沉淀完全,不能确定样品中有无Na2SO4,C错误;SiO2可溶于KOH溶液,BaSO4不溶于KOH溶液,故为进一步确定原样品的组成,可以向③未溶解的固体中加入KOH溶液,D正确。
考点2氧化还原反应
聚焦核心要点
要点1氧化还原反应的概念及相互关系
课标指引:1.认识有化合价变化的反应是氧化还原反应。　2.了解氧化还原反应的本质是电子的转移,知道常见的氧化剂和还原剂。
1.氧化还原反应的概念及关系
2.熟知常见的氧化剂和还原剂,并推测其反应产物
(1)常见氧化剂及还原产物的推测
氧化剂 KMnO4(H+)或MnO2 硝酸(H+、 ) KClO3、NaClO 浓硫酸
还原产物 Mn2+ NO2或NO Cl- SO2
氧化剂 H2O2 K2Cr2O7 Cl2 Fe3+
还原产物 H2O Cr3+ Cl- Fe2+
(2)常见还原剂及氧化产物的推测
还原剂 M(金属) S2- 、SO2 I- Br-
氧化产物 Mn+ S I2 Br2
还原剂 H2 CO、C NH3 H2O2 H2C2O4
氧化产物 H+ CO2 NO O2 CO2
要点2氧化还原反应的规律及其应用
课标指引:1.通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质的相互转化。　2.能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。
1.氧化还原反应的规律及其应用
2.利用电子得失守恒法计算的模型
精研核心命题
命题点1氧化还原反应的概念及相互关系
典例1　(2023·浙江1月选考卷)关于反应2NH2OH+4Fe3+ ══ N2O↑+4Fe2++4H++H2O,下列说法正确的是(　　)
A.生成1 mol N2O,转移4 mol电子
B.NH2OH是还原产物
C.NH2OH既是氧化剂又是还原剂
D.若设计成原电池,Fe2+为负极产物
A
解析 NH2OH→N2O,N元素由-1价升高到+1价,故生成1 mol N2O转移4 mol电子,A正确;该反应中,N元素化合价升高,Fe元素化合价降低,故NH2OH是还原剂,Fe3+是氧化剂,B、C错误;原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,故设计成原电池时,Fe2+是正极还原产物,D错误。
变式演练(2023·四川凉山统考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效绿色水处理剂,其工业制备的反应原理为2Fe(OH)3+3KClO+4KOH ══ 2K2FeO4+3KCl+5H2O。下列说法错误的是(　　)
A.Fe(OH)3发生氧化反应
B.KCl为还原产物
C.每生成1 mol K2FeO4转移2 mol电子
D.氧化剂与还原剂物质的量之比为3∶2
C
解析 该反应中Fe(OH)3中Fe元素化合价升高,失电子发生氧化反应,A正确;KClO中Cl元素化合价降低生成KCl,KClO为氧化剂,KCl为还原产物,B正确;根据Fe元素的化合价变化可知每生成1 mol K2FeO4转移3 mol电子,C错误;该反应中Fe(OH)3中Fe元素化合价升高,为还原剂,KClO中Cl元素化合价降低,为氧化剂,根据方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2,D正确。
命题点2氧化还原反应的规律及其应用
典例2　(2022·湖南卷)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的 转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
D
思路剖析本题中含氮物质转化分析如下:
变式演练已知反应:aFeSO4+bNa2O2 ══cNa2FeO4+2Na2O+dNa2SO4 +eO2↑,a=2。下列关于该反应的说法错误的是(　　)
A.Na2FeO4可以对水体进行杀菌消毒、净化
B.Na2O2在该反应中既是氧化剂又是还原剂
C.3a=b
D.每生成1 mol Na2FeO4,转移4 mol电子
D
解析 Na2FeO4具有强氧化性,能对水体进行杀菌消毒,产生的Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体可以吸附水中的小颗粒,可以净水,A正确;Na2O2中O元素化合价既有升高,又有降低,故Na2O2既是氧化剂又是还原剂,B正确;a=2,根据Fe和S元素质量守恒可知,c=2、d=2,再根据Na元素守恒可知,b=6,则3a=b,C正确;该反应的化学方程式为2FeSO4+6Na2O2 ══ 2Na2FeO4+2Na2O+ 2Na2SO4+O2↑,则每生成1 mol Na2FeO4,转移5 mol电子,D错误。
命题点3复杂氧化还原反应的分析及计算
典例3　(湖南卷改编)油画创作通常需要用到多种无机颜料,研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄(As2S3)褪色的主要原因是发生了以下两种化学反应。
下列说法正确的是(　　)
A.H2S2O3中S元素化合价为+1价
B.反应Ⅰ和Ⅱ中,元素As和S都被氧化
C.反应Ⅰ和Ⅱ中,参加反应的 :Ⅰ<Ⅱ
D.反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化1 mol As2S3转移的电子数之比为3∶7
D
变式演练(2023·陕西安康统考)已知:将Cl2通入适量NaOH溶液中,反应会放热,当温度升高后会发生如下反应:3Cl2+6NaOH ══ 5NaCl+NaClO3+3H2O。则Cl2通入NaOH溶液的产物中可能有NaCl、NaClO、NaClO3中的两种或三种,且 的值与温度高低有关。当参与反应的n(NaOH)=a mol时,下列说法错误的是(　　)
A.与碱的反应中,Cl2既是氧化剂又是还原剂
B.参加反应的Cl2物质的量为0.5a mol
D
解析 反应3Cl2+6NaOH ══ 5NaCl+NaClO3+3H2O中,氯气中氯元素的化合价既升高又降低,Cl2既是氧化剂又是还原剂,A正确;结合钠元素守恒,参与反应的n(NaOH)=a mol时,NaCl、NaClO、NaClO3物质的量之和为a mol,根据氯原子守恒,参加反应的Cl2物质的量为0.5a mol,B正确;
【思维建模】
解答复杂氧化还原反应的分析与计算类题目的方法
训练分层落实
1.(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性KMnO4溶液与H2C2O4发生反应,Mn(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4
B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C.该条件下,Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
C
解析 Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小,而Mn(Ⅱ)在13 min左右开始逐渐增大,说明Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4,A错误;大约在13 min前,Mn(Ⅱ)变化不大,但Mn(Ⅶ)的浓度迅速下降,则说明该时间段反应速率有增大趋势,B错误; Mn(Ⅶ)的浓度在13 min左右时为0,之后Mn(Ⅱ)的浓度迅速增大,则Mn(Ⅶ)和Mn(Ⅱ)在该条件下不能大量共存,C正确;H2C2O4是弱酸,书写离子方程式时应写化学式:2 +5H2C2O4+6H+ ══ 2Mn2++10CO2↑+8H2O,D错误。
2.(2022·山东卷)实验室制备KMnO4过程为①高温下在熔融强碱性介质中用KClO3氧化MnO2制备K2MnO4;②水溶后冷却,调溶液pH至弱碱性, K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2;③减压过滤,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,再减压过滤得KMnO4。下列说法正确的是(　　)
A.①中用瓷坩埚作反应器
B.①中用NaOH作强碱性介质
C.②中K2MnO4只体现氧化性
D.MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%
D
解析 ①中高温下在熔融强碱性介质中用KClO3氧化MnO2制备K2MnO4,由于瓷坩埚易被强碱腐蚀,故不能用瓷坩埚作反应器,A错误;制备KMnO4时为防止引入杂质离子,①中用KOH作强碱性介质,不能用NaOH,B错误;②中K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2,故其既体现氧化性又体现还原性,C错误;K2MnO4歧化生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为2∶1,根据Mn元素守恒可知,MnO2中的Mn元素只有 转化为KMnO4,故MnO2转化为KMnO4的理论转化率约为66.7%,D正确。
练易错·避陷阱
3.(2023·内蒙古呼伦贝尔模拟)2022年11月30日神舟十四号和神舟十五号在中国空间站合体。航天员在太空舱需要的氧气除了从地球运输外,在空间站制取的原理为①2H2O 2H2↑+O2↑;②CO2+4H2 CH4+2H2O。下列有关说法不正确的是(　　)
A.①②均为氧化还原反应
B.反应①中每生成2 mol H2,同时生成22.4 L O2
C.反应②中1 mol CO2被还原可得到8 mol e-
D.常温常压下,H2O的摩尔质量为18 g·mol-1
B
解析 反应①中H和O的化合价均发生变化,②中C和H的化合价发生变化,均为氧化还原反应,A正确;没有说明是在标准状况下,无法计算22.4 L O2的物质的量,B错误;反应②中C的化合价由+4价降为-4价,因此1 mol CO2被还原可得到8 mol e-,C正确;摩尔质量在数值上等于相对分子质量,因此H2O的摩尔质量为18 g·mol-1,D正确。
4.(2023·宁夏银川模拟)在特定碱性条件下,过量H2O2可将Cr(Ⅲ)完全氧化成Cr(Ⅵ),其反应为 (未配平),下列有关说法错误的是(　　)
A.W是OH-
B.上述反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2
C.1 mol H2O2参加反应时,转移电子的物质的量为3 mol
C
5. (2023·陕西安康统考) 连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,有强还原性,在空气中极易被氧化。用NaHSO3还原法制备保险粉的流程如下:
下列说法错误的是(　　)
A.反应1说明酸性:H2SO3>H2CO3
B.反应2中消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
C.反应2最好在无氧条件下进行
D.反应1结束后,可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验NaHSO3是否被氧化
B
解析 由题给流程可知,碳酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,亚硫酸氢钠溶液与锌粉反应生成连二亚硫酸钠溶液和氢氧化锌,连二亚硫酸钠溶液结晶脱水得到连二亚硫酸钠。由分析可知,反应1为碳酸钠溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,由强酸制弱酸的原理可知,亚硫酸的酸性强于碳酸,A正确;反应2为亚硫酸氢钠溶液与锌粉反应生成连二亚硫酸钠和氢氧化锌,反应中亚硫酸氢钠为反应的氧化剂,锌为还原剂,由得失电子数目守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1,B错误;由题意可知,连二亚硫酸钠有强还原性,在空气中极易被氧化,则制备连二亚硫酸钠时,反应2最好在无氧条件下进行,C正确;亚硫酸氢钠溶液不能与氯化钡溶液反应,若亚硫酸氢钠溶液被氧化,加入盐酸酸化的氯化钡溶液会与硫酸根离子反应生成白色硫酸钡沉淀,则反应1结束后,可用盐酸酸化的氯化钡溶液检验亚硫酸氢钠是否被氧化,D正确。
练预测·押考向
6.(2023·四川凉山彝族自治州二诊)如图所示,是用氢气制备双氧水的一种工艺简单、能耗低的方法的反应原理,已知钯(Pd)常以正二价形式存在。下列有关说法正确的是(　　)
B.反应①②③均为氧化还原反应
C.反应②中有1 mol O2参与反应时转移电子的物质的量为2 mol
D.反应过程中[PdCl2O2]2-、HCl均为该反应的催化剂
C
解析 H2O2是共价化合物,通过共用电子对形成化学键,其电子式为 ,A错误;反应③中化合价未发生变化,是非氧化还原反应,B错误;[PdCl2O2]2-中Pd为+2价,因此反应②为Pd+O2+2Cl- ══[PdCl2O2]2-,根据得失电子守恒,有1 mol O2参与反应时转移电子的物质的量为2 mol,C正确;反应过程中[PdCl2O2]2-为该反应的中间产物,D错误。
7.(2023·内蒙古赤峰模拟)中国科学家研究在Pd/SVG催化剂上H2还原NO生成N2和NH3的路径,各基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示,下列说法错误的是(　　)
A.生成NH3的各基元反应中,N元素均被还原
B.生成NH3的总反应方程式为
5H2+2NO 2H2O+2NH3
C.决定NO生成NH3速率的基元反应为NH2O+H→NH2OH
D.在Pd/SVG催化剂上,NO更容易被H2还原为N2
D
2NH3+2H2O,B正确;由图示知,生成NH3的基元反应中,NH2O+H→NH2OH这一步活化能最大,相同条件下反应速率最慢,C正确;由图示知,NO被氧化为N2的活化能明显大于氧化生成NH3的活化能,故在该催化剂作用下,NO更容易被H2还原为NH3,D错误。
8.(2023·宁夏银川模拟)磷化氢(PH3)是一种在空气中能自燃的剧毒气体,具有还原性,可作为电子工业原料。PH3的一种工业制法流程如下:
下列说法错误的是(　　)
A.H3PO2为一元弱酸
B.该过程最好在无氧条件下进行
C.不考虑损失,1 mol P4参与反应,可产生4 mol PH3
D.反应1中氧化产物和还原产物的物质的量之比为3∶1
C
解析 加入过量的NaOH反应只生成NaH2PO2,说明H3PO2只电离出一个氢离子,为一元弱酸,A正确;P4、PH3在有氧条件下易自燃,则反应过程最好在无氧条件下进行,B正确;反应1的化学方程式为P4+3NaOH+3H2O ══ 3NaH2PO2+PH3↑,P4~PH3,反应3的化学方程式为2H3PO2 ══ H3PO4+PH3↑,P4~3NaH2PO2~3H3PO2~1.5PH3,可知1 mol P4参与反应,可产生2.5 mol PH3,C错误;根据反应1的化学方程式,氧化产物是NaH2PO2,还原产物是PH3,物质的量之比为3∶1,D正确。
突破高考题型(三)信息型化学(离子)方程式的书写
突破点1　非氧化还原反应方程式的书写
核心归纳
高考指引:近几年,高考试题在无机化工流程题、化学实验综合题中考查了信息型非氧化还原反应方程式的书写,如SnO2与NaOH溶液反应等,侧重考查教材基础知识及迁移应用,突出对“宏观辨识与微观探析”等化学学科核心素养的考查。
1.溶液中发生复分解反应的规律
项目 反应规律 反应条件 示例
酸与碱的 中和反应 酸+碱→盐+水 反应物至少有一种可溶,一定有水生成 H2SO4+Cu(OH)2
══CuSO4+2H2O
盐与碱 反应 盐+碱→新盐+新碱 在溶液中进行,碱和盐都必须可溶,且生成物中有难溶性的碱(或盐)产生或有气体生成 Ca(OH)2+Na2CO3══
CaCO3↓+2NaOH
项目 反应规律 反应条件 示例
酸与盐 反应 酸+盐→ 新酸+新盐 强酸与弱酸盐反应生成弱酸 CaCO3+2HCl══
CaCl2+CO2↑+H2O
难挥发性酸与易挥发性酸的盐反应生成易挥发性酸 2NaCl(s)+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑
盐与盐 反应 盐+盐→两种新盐 参加反应的两种盐都必须溶于水,生成的两种盐里至少有一种不溶于水 BaCl2+H2SO4══BaSO4↓+2HCl
2.酸性氧化物与碱反应的规律
反应规律 应用示例
酸性氧化物+碱(足量)→正盐+水 SO2+2NaOH══Na2SO3+H2O
酸性氧化物+碱(少量)→酸式盐+水 SO2+NaOH══NaHSO3
真题感悟
1.(高考题重组)(1)(2022·全国乙卷,27节选)向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。原料配比为n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1,写出反应的化学方程式:
　。
3H2C2O4+2K2CO3 ══ 2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑
(3)(2022·山东卷,17节选)酸解时有HF产生。氢氟酸与SiO2反应生成二元强酸H2SiF6,离子方程式为 　。
(2)(1)(2022·重庆卷,15节选)沉淀1的主要成分是SnO2,焙烧时,与NaOH反应生成Na2SnO3的化学方程式为　 。
SnO2+2NaOH Na2SnO3+H2O
(2)(2021·辽宁卷,16节选)用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为 　。
FeCl3·6H2O+6SOCl2 FeCl3+6SO2↑+12HCl↑
FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
3.(2023·辽宁卷,16节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
(1)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱)。
(2)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为 　。
4Co(OH)2+O2 ══ 4CoO(OH)+2H2O
【思维建模】
书写信息型非氧化还原反应方程式的方法
书写信息型非氧化还原反应方程式时要先确定反应物和生成物,再依据反应规律推测未知产物,并利用“观察法”结合原子守恒进行配平,具体步骤如下:
考向预测
1.(2023·云南曲靖一模)工业上利用锌焙砂(主要成分为ZnO,还含有As2O3及铅、铜、镉的氧化物)生产高纯度氧化锌的工业流程如图所示:
已知:As2O3微溶于水而生成亚砷酸(H3AsO3),FeAsO4和ZnCO3难溶于水。
(1)“浸出”过程中(NH4)2SO4和NH3·H2O按1∶2参加反应,结合ZnO生成了[Zn(NH3)4]2+,发生反应的离子方程式为
　　 。
(2)“除砷”过程中,先加入过量的(NH4)2S2O8,再加入FeSO4·H2O,该过程中(NH4)2S2O8过量的原因是
　 　　 　　 　　 　　 　　 。
(3)“蒸氨”后锌元素以[Zn(NH3)2]SO4形式存在,写出CO2“沉锌”的化学方程式: 　 　　 　　 　　 　 　 　　 　　 。
加入(NH4)2S2O8氧化 ,使其完全转化为 ,过量的(NH4)2S2O8再将Fe2+氧化为Fe3+,最后生成难溶的FeAsO4,达到除砷的目的
[Zn(NH3)2]SO4+CO2+H2O ══ ZnCO3↓+(NH4)2SO4
2.(2023·山西太原一模)人们将酸强度超过100%H2SO4的一类酸叫做超酸,某实验小组用SbCl5制备超酸HSbF6,并探究其性质。制备SbCl5的实验装置如图(夹持、加热及搅拌装置已略去):
(1)装置A中发生反应的化学方程式为 　 。
(2)实验小组在由SbCl5制备HSbF6时,没有选择玻璃仪器,其原因是
　 (写化学方程式)。
(3)1966年,美国某研究员无意中将蜡烛扔进HSbF6溶液中,发现蜡烛很快溶
解,并放出H2。已知稳定性: ,写出等物质
的量的异丁烷与HSbF6发生反应的化学方程式:
　。
KClO3+6HCl(浓)==KCl+3Cl2↑+3H2O
SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
(CH3)3CH+HSbF6 ===(CH3)3CSbF6+H2↑
解析 (3)由已知信息知,异丁烷可以提供碳正离子与F-结合形成卤化物,同时(CH3)3C+稳定,在反应中易形成,故发生反应的化学方程式为(CH3)3CH+HSbF6 ══(CH3)3CSbF6+H2↑。
突破点2　氧化还原反应方程式的书写
核心归纳
高考指引:近几年,高考试题在化学综合实验题、化工流程题中重点考查了氧化还原反应方程式的书写,要求考生根据题中信息确定反应物和生成物,并写出相关的方程式,突出对“证据推理与模型认知”化学学科核心素养的考查。
1.配平氧化还原反应方程式的“三大原则”
2.配平氧化还原反应方程式的“五个步骤”
真题感悟
1.(2022·辽宁卷,16节选)某工厂采用辉铋矿(主要成分为Bi2S3,含有FeS2、SiO2杂质)与软锰矿(主要成分为MnO2)联合焙烧法制备BiOCl和MnSO4,工艺流程如下:
已知:①焙烧时过量的MnO2分解为Mn2O3,FeS2转变为Fe2O3;
②金属活动性:Fe>(H)>Bi>Cu;
回答下列问题:
(1)Bi2S3在空气中单独焙烧生成Bi2O3,反应的化学方程式为 　。
(2)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为①充分浸出Bi3+和Mn2+;②　　　 　　　　　。
(3)滤渣的主要成分为　　　 　　　　(填化学式)。
(4)生成气体A的离子方程式为　 　　　 　　 　 　　　 　　　。
2Bi2S3+9O2 2Bi2O3+6SO2
抑制金属离子水解
SiO2
Mn2O3+6H++2Cl- ══2Mn2++Cl2↑+3H2O
要点图解 本题中物质转化分析如下:
2.(1)(2022·海南卷,15节选)在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸,反应的化学方程式为 　 。
(2)(2022·江苏卷,16节选)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3,其部分实验过程如下:
“酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3+并放出O2,该反应的离子方程式为 　 。
Cu+H2SO4+H2O2 ══ CuSO4+2H2O
2CeO2+H2O2+6H+ ══ 2Ce3++O2↑+4H2O
【思维建模】
书写与配平信息型氧化还原反应方程式的方法
根据题目提供信息确定“两剂”“两产物”,即氧化剂和还原剂、还原产物和氧化产物,部分氧化(或还原)产物要结合氧化还原反应价态转化规律推测,再依据电子得失守恒、原子守恒、电荷守恒进行配平,基本步骤如下:
考向预测
1.(2023·辽宁协作校一模)采用废铁屑还原软锰矿(软锰矿主要成分是MnO2,还含少量Fe、Mg、Ni、Si等元素的氧化物杂质)来制备Mn的工艺流程如图所示:
(1)在“浸出液”中加入“MnO2”时发生反应的离子方程式为 　 。
(2)硫酸酸化的MnSO4可与NaBiO3(难溶于水)反应生成Bi3+和 ,此反应的离子方程式为 　。
MnO2+2Fe2++4H+ ══ Mn2++2Fe3++2H2O
2.(2023·湖南常德一模)利用MnO2悬浊液吸收SO2气体制取连二硫酸锰(MnS2O6)和硫酸锰(MnSO4)的装置(部分夹持、加热仪器已省略)如图所示。
已知:ⅰ.MnS2O6易溶于水,其在pH为2.8~3.5时最稳定,温度超过30 ℃会快速分解生成易溶于水的MnSO4;
ⅱ.连二硫酸的结构简式为 。
(1)MnS2O6中S的化合价为　　　　。
(2)仪器a应装入的药品最好是　　　。
A.70%的硫酸溶液　　　B.稀盐酸 C.稀硝酸 D.浓硝酸
(3)装置B的作用为　　　　　,装置C中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　,表明反应完成的现象是
　　　　　　　　　　　　　　　。装置D中水浴温度应控制在80 ℃左右,温度不能过高的原因是　 　　　　　　 　　　　　　。
(4)测定MnS2O6中锰元素的含量:准确称量产品质量,充分加热使之完全分解得到MnSO4,加适量水溶解,用KMnO4标准溶液进行滴定(锰元素均转化为MnO2),即可计算出MnS2O6中锰元素的含量。滴定过程中发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　 　　。
+5价
A
防倒吸　
MnO2+2SO2 ══ MnS2O6
C中得到澄清溶液或黑色固体消失　
温度过高,SO2的溶解度变小,反应速率减慢
解析 A装置中浓硫酸与亚硫酸钠反应制备二氧化碳,B装置防倒吸。在较低温度下C中二氧化锰吸收二氧化硫生成MnS2O6,在较高温度下D中二氧化锰吸收二氧化硫生成MnSO4,E中石灰乳吸收二氧化硫,防止污染。
(2)A用于制备二氧化硫气体,亚硫酸钠和浓硫酸反应生成二氧化硫气体;亚硫酸钠和盐酸反应能生成二氧化硫气体,由于盐酸易挥发,生成的二氧化硫中含有HCl杂质;硝酸具有强氧化性,亚硫酸钠被硝酸氧化为硫酸钠,不能放出二氧化硫,所以仪器a应装入的药品最好是70%的硫酸溶液,选A。