(共21张PPT)
模块一
化学基本概念与计算
主题2 物质的转化
第5讲 电子得失守恒原理的应用
配套练习
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一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 某金属和硝酸反应，已知参加反应的被还原的硝酸和参加反应的硝酸的物质的量之比为1∶6，若已知还原产物唯一，则还原产物为( )
A. N2 B. N2O
C. NO D. NO2
答案：A
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2 FeS2与硝酸反应的产物有Fe(NO3)3和H2SO4，若反应中FeS2和硝酸的物质的量之比是1∶8，则硝酸的还原产物是( )
A. NO2 B. NO
C. N2O D. N2O3
答案：B
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3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸恰好完全反应，若硝酸的还原产物为N2O，则反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比为( )
A. 1∶4 B. 1∶5
C. 2∶3 D. 2∶5
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答案：A
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4 Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物中n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法不正确的是( )
A. 反应中Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物
B. 参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7
C. 产物n[Cu(NO3)2] ∶n(CuSO4)＝1∶2
D. 1 mol Cu2S参加反应时有10 mol e－转移
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答案：C
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二、 非选择题
5 [2024南通、泰州等六市一调]α－FeOOH在环境保护等领域有广泛应用。在80 ℃下，向(NH4)2Fe(SO4)2溶液中边搅拌边分批加入NaClO3固体，同时滴加NaOH溶液，使溶液pH控制在4～4.5之间。一段时间后，过滤、洗涤得α－FeOOH固体。
(1) 制备1 mol α－FeOOH理论上需要NaClO3的物质的量为________
mol；实际生产过程中所加NaClO3低于理论用量的原因是_____________
_____________________________________________________________。
(2) 为检验(NH4)2Fe(SO4)2已被完全氧化，某同学向过滤所得滤液中滴加酸性KMnO4溶液，该设计方案不合理的理由是__________________
______________________________________________________。
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6 MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
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(1) 第①步加稀硫酸时，粗MnO2样品中的_______________(填化学式)转化为可溶性物质。
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(3) 第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、_______、_____
____、________，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有_______(填化学式)。
(4) 若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要______mol NaClO3。
MnO、MnCO3
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Mn2＋
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H2O
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H＋
酒精灯
蒸发
皿
玻璃棒
NaCl
0.02
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图2
图1
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(1) 上述制备反应进行一段时间后，溶液pH约为4，写出该过程发生
的离子方程式：_________________________________________________
_____。
(2) 用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水分，防止滤渣被空气氧化为Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化为Cu2(OH)3Cl的化学方程式为_____________
_______________________________。
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4CuCl＋O2
＋4H2O===2Cu2(OH)3Cl＋2HCl
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(3) [2024无锡四校学情调研]电解催化还原CO2用某复合金属作为电极时，复合金属吸附二氧化碳的位置不同，产物也不一样。复合金属优先与O原子结合，生成的产物主要为HCOOH。复合金属优先与C结合，生成的产物主要为CH4或CH3OH。该复合金属催化还原CO2可能的机理及各产物的物质的量分数如图所示。若有1 mol CO2完全转化，反应过程中转移电子的物质的量为________mol。
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答案：(1) 8 (2) 3 (3) 6.2
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9 (1) [2023南通如皋适应考]黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物，常用于冶炼金属铜。工业上可以在酸性介质中用H2O2氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH<1、H2O2过量的条件下，用H2O2、H2SO4混合液浸出黄铜矿。
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(2) [2023南通一模]一种制取Mn3O4－石墨烯纳米复合材料的物种转化关系可表示如下(GO表示石墨烯)：
在石墨烯表面制得1 mol Mn3O4，理论上需要消耗NaBH4的物质的量为________mol。
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答案：(1) 8.5 mol (2) 3.75
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10 为测定LiMnxOy中Mn元素的平均化合价，现进行如下实验。
步骤1：取少量LiMnxOy，分成两等份，分别置于两只锥形瓶中。
步骤2：向其中一只锥形瓶中加入稀硝酸和双氧水，完全反应后，LiMnxOy中Mn元素转化为Mn2＋，加热除去过量的双氧水。调节pH，滴加指示剂，用浓度为0.400 mol/L的EDTA标准溶液滴定，终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL(已知：Mn2＋与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1)。
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步骤3：向另一只锥形瓶中加入足量硫酸和1.340 0 g Na2C2O4，充分反应后，将溶液稀释并定容至250 mL。从中取出25.00 mL溶液，用0.010 mol/L KMnO4标准溶液滴定，到达滴定终点时消耗KMnO4标准溶液16.00 mL。
步骤3实验过程中物质发生的转化如下：
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谢谢观看
Thank you for watching第5讲 电子得失守恒原理的应用
一、 选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1 某金属和硝酸反应，已知参加反应的被还原的硝酸和参加反应的硝酸的物质的量之比为1∶6，若已知还原产物唯一，则还原产物为( )
A. N2 B. N2O C. NO D. NO2
2 FeS2与硝酸反应的产物有Fe(NO3)3和H2SO4，若反应中FeS2和硝酸的物质的量之比是1∶8，则硝酸的还原产物是( )
A. NO2 B. NO C. N2O D. N2O3
3 物质的量之比为2∶5的锌与稀硝酸恰好完全反应，若硝酸的还原产物为N2O，则反应中被还原的HNO3与未被还原的HNO3的物质的量之比为( )
A. 1∶4 B. 1∶5
C. 2∶3 D. 2∶5
4 Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物中n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法不正确的是( )
A. 反应中Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物
B. 参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7
C. 产物n[Cu(NO3)2] ∶n(CuSO4)＝1∶2
D. 1 mol Cu2S参加反应时有10 mol e－转移
二、 非选择题
5 [2024南通、泰州等六市一调]αFeOOH在环境保护等领域有广泛应用。在80 ℃下，向(NH4)2Fe(SO4)2溶液中边搅拌边分批加入NaClO3固体，同时滴加NaOH溶液，使溶液pH控制在4～4.5之间。一段时间后，过滤、洗涤得αFeOOH固体。
(1) 制备1 mol αFeOOH理论上需要NaClO3的物质的量为________mol；实际生产过程中所加NaClO3低于理论用量的原因是___________________________
______________________________________________________________________。
(2) 为检验(NH4)2Fe(SO4)2已被完全氧化，某同学向过滤所得滤液中滴加酸性KMnO4溶液，该设计方案不合理的理由是__________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
6 MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验，其流程如下：
(1) 第①步加稀硫酸时，粗MnO2样品中的__________(填化学式)转化为可溶性物质。
(2) 第②步反应的离子方程式是________＋ClO＋__________
===MnO2↓＋Cl2↑＋__________。
(3) 第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、________、________、________，已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH，则一定还有含有________(填化学式)。
(4) 若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2(标准状况下)，则在第②步反应中至少需要________mol NaClO3。
7 [2025南师附中期中]CuCl为白色粉末，微溶于水，溶于浓盐酸或NaCl浓溶液形成CuCl，不溶于乙醇，在空气中易被氧化。某小组使用如图1所示装置制备CuCl，不同pH下含硫微粒的物质的量分数如图2所示。
图1 图2
(1) 上述制备反应进行一段时间后，溶液pH约为4，写出该过程发生的离子方程式：_______________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 用“醇洗”可快速去除滤渣表面的水分，防止滤渣被空气氧化为Cu2(OH)3Cl。CuCl被氧化为Cu2(OH)3Cl的化学方程式为_____________________
____________________________________________________。
8 (1) [2024南通、泰州等八市三调]将碲铜渣(含Cu2Te及少量CuTeO4、Pb等化合物)加热熔化后，向其中分批加入一定量还原碳粉，控制反应温度为400～500 ℃，发生反应2CuTeO4＋4CCu2Te＋Te＋4CO2↑。每消耗1 mol CuTeO4，反应中转移电子的物质的量为________mol。
(2) [2024南通、泰州等七市二调]As(Ⅲ)能与硫化剂(能提供S2-)反应生成雌黄(As2S3)沉淀。HCHO能在硫酸盐还原菌的作用下将SO还原为H2S，同时生成HCO。沉淀1 mol As(Ⅲ)理论上需消耗HCHO的物质的量为________mol。
(3) [2024无锡四校学情调研]电解催化还原CO2用某复合金属作为电极时，复合金属吸附二氧化碳的位置不同，产物也不一样。复合金属优先与O原子结合，生成的产物主要为HCOOH。复合金属优先与C结合，生成的产物主要为CH4或CH3OH。该复合金属催化还原CO2可能的机理及各产物的物质的量分数如图所示。若有1 mol CO2完全转化，反应过程中转移电子的物质的量为________mol。
9 (1) [2023南通如皋适应考]黄铜矿(主要成分是CuFeS2)是重要的含铜矿物，常用于冶炼金属铜。工业上可以在酸性介质中用H2O2氧化浸出黄铜矿。40 ℃、pH<1、H2O2过量的条件下，用H2O2、H2SO4混合液浸出黄铜矿。
CuFeS2反应后转化为Cu2+、Fe3+、SO。将1 mol CuFeS2完全转化，理论上所需H2O2的物质的量为________。
(2) [2023南通一模]一种制取Mn3O4石墨烯纳米复合材料的物种转化关系可表示如下(GO表示石墨烯)：
在石墨烯表面制得1 mol Mn3O4，理论上需要消耗NaBH4的物质的量为________mol。
10 为测定LiMnxOy中Mn元素的平均化合价，现进行如下实验。
步骤1：取少量LiMnxOy，分成两等份，分别置于两只锥形瓶中。
步骤2：向其中一只锥形瓶中加入稀硝酸和双氧水，完全反应后，LiMnxOy中Mn元素转化为Mn2+，加热除去过量的双氧水。调节pH，滴加指示剂，用浓度为0.400 mol/L的EDTA标准溶液滴定，终点时消耗EDTA标准溶液20.00 mL(已知：Mn2+与EDTA反应的化学计量数之比为1∶1)。
步骤3：向另一只锥形瓶中加入足量硫酸和1.340 0 g Na2C2O4，充分反应后，将溶液稀释并定容至250 mL。从中取出25.00 mL溶液，用0.010 mol/L KMnO4标准溶液滴定，到达滴定终点时消耗KMnO4标准溶液16.00 mL。
步骤3实验过程中物质发生的转化如下：
LiMnxOyMn2+；
MnOMn2+
计算LiMnxOy中Mn元素的平均化合价(写出计算过程)。
第5讲 电子得失守恒原理的应用
1 A 2 B 3 A 4 C
5 (1) 少量Fe2+被O2氧化，减少了NaClO3的消耗量 (2) 滤液中的Cl－能使酸性KMnO4溶液褪色，干扰Fe2+的检验
解析：(1) NaClO3～6e－～NaCl，Fe2+～e－～FeOOH，由得失电子守恒知，制备1 mol αFeOOH理论上需要NaClO3的物质的量为 mol。空气中的O2也能氧化少量Fe2+，NaClO3的消耗量减少。
6 (1) MnO、MnCO3 (2) 5 Mn2+ 2 4 H2O 5 1 8 H＋ (3) 酒精灯 蒸发皿 玻璃棒 NaCl (4) 0.02
7 (1) 2Cu2+＋3SO＋2Cl－＋H2O2HSO＋2CuCl↓＋SO (2) 4CuCl＋O2＋4H2O===2Cu2(OH)3Cl＋2HCl
8 (1) 8 (2) 3 (3) 6.2
解析：(1) CuTeO4中，Te为＋6价，Cu为＋2价，均为最高价态，不能继续失电子，故反应2CuTeO4＋4CCu2Te＋Te＋4CO2↑中，只有C是还原剂，C由0价升高为＋4价，有4 mol C参与反应时转移16 mol电子，故每消耗1 mol CuTeO4，反应中转移电子的物质的量为8 mol。(2)由得失电子守恒、原子守恒可得：As(Ⅲ)～H2S～3HCHO，故沉淀1 mol As(Ⅲ)需要3 mol HCHO。
9 (1) 8.5 mol (2) 3.75
解析：(1) 反应中Fe元素的化合价从＋2升高到＋3，S元素的化合价从－2升高到＋6，所以每个CuFeS2失去17个e－，而每个H2O2分子得到2个e－，根据得失电子守恒知，1 mol CuFeS2完全转化需要8.5 mol H2O2。(2) 制得1 mol Mn3O4需要先得到3 mol Mn2+GO，即需要3 mol MnOGO, MnOGO、NaBH4反应生成Mn2+GO、NaBO2、H2过程中，Mn元素的化合价从＋7降低至＋2，NaBH4中H元素的化合价从－1升高至0，根据得失电子守恒可得，需要NaBH4的物质的量＝＝3.75(mol)。
10 n(EDTA)＝ 0.400 mol/L×20.00 mL×10-3 L/mL＝8×10-3 mol，Mn元素的总物质的量n总(Mn)＝8×10-3 mol，Na2C2O4的总物质的量n(Na2C2O4)＝＝0.01 mol，n(KMnO4)＝0.010 mol/L×16.00 mL×10-3 L/mL＝1.6×10-4 mol，设LiMnxOy中Mn元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒知，n(KMnO4) ×5×＋n总(Mn)×(a－2)＝n(Na2C2O4)×2，则1.6×10-4 mol ×5×10 ＋ 8×10-3 mol×(a－2)＝ 0.01 mol×2，解得a＝3.5，LiMnxOy中Mn元素的平均化合价为3.5。
