2020-2021高考化学专题复习氧化还原反应的综合题附详细答案
一、高中化学氧化还原反应
?1．废水中过量的氨氮(NH3和NH4)会导致水体富营养化。某科研小组用NaClO氧化法处
理氨氮废水。已知：①HClO的氧化性比NaClO强；②NH3比NH4更易被氧化；③国家
?相关标准要求经处理过的氨氮废水pH要控制在6~9 。
(1)pH?1.25时，NaClO可与NH4反应生成N2等无污染物质，该反应的离子方程式为
?___________。
(2)进水pH对氨氮去除率和出水pH的影响分别如图1和图2所示：
①进水pH在1.25~2.75范围内时，氨氮去除率随pH的升高迅速下降的原因是__________。
②进水pH在2.75~6范围内时，氨氮去除率随pH的升高而上升的原因是___________。 ③进水pH应控制在____________左右为宜。
(3)为研究空气对NaClO氢化氨氮的影响，其他条件不变，仅增加单位时间内通人空气的量，发现氨氮去除率几乎不变。其原因可能是______(填序号) a.O2的氧化性比NaClO弱 b.O2氧化氨氮速率比NaClO慢 c.O2在废水中溶解度比较小 d.空气中的N2进入废水中
????【答案】3ClO?2NH4?N2??3Cl?3H2O?2H 随着pH的升高，NaClO含量增
大，氧化性降低，导致氨氯去除率下降 随着pH的升高，氨氮废水中NH3含量增大，而
?NH3比NH4更易被氧化 1.5 abc
【解析】 【分析】
(1)pH=1.25时，NaClO可与NH4+反应生成N2等无污染物质，次氯酸根离子被还原为氯离子和水，结合电荷守恒、电子守恒、原子守恒配平书写离子方程式；
(2)①进水pH为1.25～2.75范围内，氨氮去除率随pH升高迅速下降是c(OH-)较大，抑制NaClO水解，c(HClO)较小致氧化能力弱；
②进水pH为2.75～6.00范围内氨氮去除率随pH升高而上升，氨气含量增大氨氮易被氧化；
③结合图象变化可知进水pH应控制在1.0左右；
(3)其他条件不变，仅增加单位时间内通入空气的量，发现氨氮去除率几乎不变，说明O2氧化氨氮速率比NaClO慢，比次氯酸钠氧化性弱，溶液中溶解的氧气少等原因。 【详解】
(1)pH=1.25时，NaClO可与NH4+反应生成N2等无污染物质，次氯酸根离子被还原为氯离子，结合电荷守恒、电子守恒、原子守恒配平书写离子方程式：3ClO-+2NH4+=N2↑+3Cl-+2H+；
(2)①进水pH为1.25～2.75范围内，氨氮去除率随pH升高迅速下降的原因是：随着PH升高，NaClO含量增大，氧化性能降低，导致氨氮去除率下降；
②进水pH为2.75～6.00范围内，氨氮去除率随pH升高而上升的原因是：随着PH升高氨氮废水中氨气含量增大，氨氮更易被氧化； ③进水pH应控制在1.50左右，氨氮去除率会较大；
(3)研究空气对NaClO氧化氨氮的影响，其他条件不变，仅增加单位时间内通入空气的量，发现氨氮去除率几乎不变。其原因可能是：O2的氧化性比NaClO弱、O2氧化氨氮速率比NaClO慢、O2在溶液中溶解度比较小；故答案为：abc。
2．据报道，磷酸二氢钾(KH2PO4)大晶体已应用于我国研制的巨型激光器“神光二号”中。利用氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)制备磷酸二氢钾的工艺流程如下图所示(部分流程步骤已省略)：
已知萃取的主要反应原理：KCl+H3PO4萃取剂。 请回答下列问题：
KH2PO4+HCl；其中，反应产生的HCl易溶于有机
(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________。
(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是____________(用化学方程式表示)。 (3)副产品N的化学式是____________；在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ，其主要包括____________、过滤、洗涤、干燥等。
(4)若用1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12，摩尔质量为504g/mol)来制取磷酸二氢钾晶体，其产率为80%，则理论上可生产KH2PO4(摩尔质量为136g/mol)的质量为_______kg。
(5)电解法制备KH2PO4的装置如图所示．该电解装置中，a 区属于_______区(填“阳极”或“阴极”)，阴极区的电极反应式是________________。
(6)工业上还可以用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO,该反应的化学方程式为________________________________________。 【答案】增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积,加快化学反应速率
4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O NH4Cl 蒸发浓缩、冷却结晶 326.4kg 阴极 2H＋＋2e－＝H2↑ 4Ca5P3FO12+21SiO2+30C【解析】 【分析】
氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)粉碎后加入浓硫酸，反应生成氢氟酸、硫酸钙、磷酸等，加入氯化钾后用有机萃取剂，KCl+H3PO4
KH2PO4+HCl，反应产生的HCl易溶于有机萃取
剂，有机相中含有氯化氢，加入氨水反应生成氯化铵，因此副产品主要为氯化铵，水相中含有KH2PO4，经过一系列操作得到KH2PO4晶体。 【详解】
(1)流程中将氟磷灰石粉碎，可以增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率，故答案为增大氟磷灰石与稀硫酸反应的接触面积，加快化学反应速率；
(2)根据流程图，反应中生成了氢氟酸，氢氟酸能够与二氧化硅反应，因此不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽，故答案为4HF+SiO2═SiF4↑+2H2O；
(3)根据上述分析，副产品N的化学式为NH4Cl；在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等，故答案为NH4Cl；蒸发浓缩、冷却结晶； (4)1000kg质量分数为50.4%的氟磷灰石(化学式为Ca5P3FO12)中含有Ca5P3FO12的质量为504kg，根据P元素守恒，理论上可生产KH2PO4的质量为504kg×80%×kg；
(5)根据图示，应该在a区生成KH2PO4，则钾离子由b区移向a区，则a 区属于阴极区；阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑，故答案为阴极；2H＋＋2e－＝H2↑；
(6)用氟磷灰石与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，同时逸出SiF4和CO，反应的化学方程式为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C答案为4Ca5P3FO12 +21SiO2+30C
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑，故
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑。
20CaSiO3+3P4+SiF4↑+30CO↑
31?339?2?31?16?4÷=326.4 kg，故答案为326.4
40?5?31?3?19?16?1231
3．小明很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。 （1）实验前小明预测说：Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是： 。
（2）小明欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜L-1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。 片、0.1mol·
①若小明计划在0.1mol·L-1FeCl2溶液滴入新制氯水，探究Fe2+的还原性，你预计可能发生的反应和现象是： ________ （写离子方程式）、溶液由浅绿色变 色。
②实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。你认为可选 滴入小明所得的混合液中，并通过溶液出现 色的现象，证明小明的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2+具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为： 。
（3）小明分析H2O2中氧元素显-1价（中间价），并提出疑问：H2O2与FeCl2的反应时，Fe2+还作氧化剂吗？
①请你为小明梳理相关问题：若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成 （填微粒符号，下同），若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成 。
②实际上Fe2+的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是： ，相关反应的离子方程式： 。
【答案】（1）因为Fe2+中铁元素化合价处于中间价态，可以升高也可以降低；（2）①Cl2＋2Fe2+＝2Cl－＋2Fe3+，棕黄（黄）；②KSCN溶液， 溶液呈血红（红）色 ；③Zn、Fe、Cu （或Zn>Fe>Cu）；（3）①Fe， Fe3+；② 加入过量铁粉，过滤， 2Fe3++ Fe= 3Fe2+。 【解析】
试题分析：（1）最低价态只具有还原性，最高价态只具有氧化性，中间价态既具有氧化性又有还原性，铁的价态一般是0、+2、+3，+2价位于中间，因此Fe2＋有还原性和氧化性；
＋＋－＋
（2）①氯水具有强氧化性，发生2Fe2＋Cl2=2Fe3＋2Cl，Fe3显黄色或棕黄色；②检验
Fe3＋用KSCN溶液，溶液变红说明Fe3＋的存在；③根据利用金属性强的置换出金属性弱的，铜片无变化，说明Fe的金属性强于铜，锌粒逐渐变小，发生Zn＋Fe2＋=Zn2＋＋Fe，说明Zn的金属性强于Fe，即金属性强弱：Zn>Fe>Cu；（3）①氧化性：得到电子、化合价降低，Fe2＋转变成Fe，还原性：失去电子、化合价升高，Fe2＋转变成Fe3＋；②利用Fe3＋具有强氧化性，能和金属单质反应，不能引入新的杂质，因此加入单质铁，发生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。
考点：考查铁及其化合物的性质等知识。
4．在古代，橘红色的铅丹（Pb3O4）用于入药和炼丹，人们对其中重金属铅的毒性认识不足。已知：PbO2为棕黑色粉末。某化学兴趣小组对铅丹的一些性质进行实验探究并测定其组成。