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 下载本文

化合价代数和为零,各元素原子个数比符合原来的组成;c、当计量数配置出现分数时应化为整数;流程题目中为提高原料酸侵效率,一般采用的方法有:减小原料粒径(或粉碎)、适当增加酸溶液浓度、适当升高温度、搅拌、多次侵取等

6.C、N、S 的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

(1)CO2 的重整用 CO2 和 H2 为原料可得到 CH4 燃料。 已知: ①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247kJ/mol ②CH4 (g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205kJ/mol 写出 CO2 重整的热化学方程式:_____。 (2) “亚碳酸盐法”吸收烟中的 SO2

①将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3 溶液,若此过程中溶液体积不变,则溶液的 pH 不断_____(填“减小”“不变” 或“增大)。当溶液 pH 约为 6 时,吸收 SO2 的能力显著下降,应更换吸收剂,此时溶液中 c(SO32-) =0.2mol/L, 则溶液中 c(HSO3-) =_____。

②室温条件下,将烟气通入(NH4)2SO3 溶液中,测得溶液 pH 与各组分物质的量分数的变化关系如图: b 点时溶液 pH=7,则 n(NH4+):n(HSO3—)= ______________ 。

(3)催化氧化法去除 NO。一定条件下,用 NH3 消除 NO 污染,其反应原理4NH3+6NO

5N2+6H2O。不同温度条件下,n(NH3):n(NO)的物质的量之比分别为 4:1、

3:1、1:3 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:

m-3,从 A 点到 B 点经过0.8s,该时间段内 NO 的①曲线 a 中,NO 的起始浓度为6×10-4mg·m-3·s-1。 脱除速率为_____mg·

②曲线 b 对应 NH3 与 NO 的物质的量之比是_____。

(4)间接电化学法除 NO。其原理如图所示:写出阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性)_____。吸收池中除去 NO 的原理_____(用离子方程式表示)。

【答案】CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=?163kJ/mo1 减小 1.6mol/L 3:1 1.5×10?4

-??2-2--3:1 2HSO3+2e+2H=S2O4?2H2O 2NO+2S2O4?2H2O?N2?4HSO3

【解析】 【分析】

(1)已知:①CH4 (g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol, ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol,

根据盖斯定律,①-②×2得:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g),据此计算△H;

(2)①二氧化硫通入亚硫酸钠溶液生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠显酸性,据此分析;根据反应方程式的量的关系计算可得;

②先判断溶质,写出电荷守恒式,在利用pH=7时,c(H+)=c(OH-)找出其他离子的等量关系,结合图示进行等量删减或替换,最后得出结果;

(3)①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4mg?m-3,根据图象得到A、B处的NO脱除率,可得两处的NO的浓度,再计算脱除速率;

②NH3与NO的物质的量的比值越大,NO的脱除率越大,据此分析; (4)阴极得到电子发生还原反应,结合酸性环境书写;阴极产物吸收NO。 【详解】

(1)已知:①CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol, ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol,

根据盖斯定律,由①?②×2得反应:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=△H1?2△H2=?163kJ/mo1,

故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=?163kJ/mo1;

(2)①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,二氧化硫与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠以电离为主,显酸性,故溶液pH不断减小;向亚硫酸钠溶液中通入二氧化硫生成亚硫酸氢钠,反应方程式SO2+Na2SO3+2H2O=2NaHSO3,溶液中反应的亚硫酸根离子和生成亚硫酸氢根离子的物质的量比为1:2,即溶液中参加反应的亚硫酸根为(1.0?0.2)mol/L,则生成c(HSO3)=2×(1.0?0.2)mol/L=1.6mol/L, 故答案为:减小;1.6mol/L;

②b点时溶液pH=7,此时溶液中的溶质是(NH4)2SO3和NH4HSO3,根据电荷守恒:c(NH4)+c(H+)=c(OH?)+c(HSO3)+2c(SO3),因pH=7,故c(H+)=c(OH?),则

c(NH4)=c(HSO3)+2c(SO3),由图可读出b点时,c(HSO3)=c(SO3),则c(NH4)=3 c(HSO3),因在同一体系,n(NH4):n(HSO3)=3:1, 故答案为:3:1;

(3)①曲线a中,NO的起始浓度为6×10?4mg?m?3,A点的脱除率为55%,B点的脱除率

-+++--2--2--2-+-为75%,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为6×10?4mg?m?3×(0.75?0.55)÷0.8s=1.5×10?4mg?m?3?s?1, 故答案为:1.5×10?4;

②NH3与NO的物质的量的比值越大,NO的脱除率越大,则物质的量之比分别为4:1,3:1,1:3时,对应的曲线为a,b,c,即曲线b对应的物质的量之比是3:1, 故答案为:3:1;

(4)阴极得到电子发生还原反应,根据图可知是HSO3在酸性条件下发生还原反应,生成

2--??2-2-S2O4,其电极反应式为2HSO3+2e+2H=S2O4?2H2O;根据图示,吸收池中S2O4-和NO是反应物,N2和HSO3是生成物,则吸收池中除去NO的原理是:

2--2NO+2S2O4?2H2O?N2?4HSO3,

-??2-2--故答案为:2HSO3+2e+2H=S2O4?2H2O;2NO+2S2O4?2H2O?N2?4HSO3。

-【点睛】

陌生电极反应式的书写步骤:①根据题干找出反应物以及部分生成物,根据物质变化分析化合价变化并据此写出得失电子数;②然后根据电荷守恒配平电极反应式,在配平时需注意题干中电解质的环境;③然后检查电极反应式的守恒关系(电荷守恒、原子守恒、转移电子守恒等)。

7.生物浸出是用细菌等微生物从固体中浸出金属离子,有速率快、浸出率高等特点。氧化亚铁硫杆菌是一类在酸性环境中加速 Fe2+氧化的细菌,培养后能提供 Fe3+, 控制反应条件可达细菌的最大活性,其生物浸矿机理如下图。

反应1 反应2

(1)氧化亚铁硫杆菌生物浸出 ZnS 矿。 ①反应 2 中有 S 单质生成,离子方程式是__。

② 实验表明温度较高或酸性过强时金属离子的浸出率均偏低,原因可能是__。 (2)氧化亚铁硫杆菌生物浸出废旧锂离子电池中钴酸锂(LiCoO2)与上述浸出机理相似,发生反应1 和反应3:LiCoO2 +3Fe3+=Li++ Co2++3Fe2++O2↑ ①在酸性环境中,LiCoO2 浸出 Co2+的总反应的离子方程式是__。

++

②研究表明氧化亚铁硫杆菌存在时,Ag对钴浸出率有影响,实验研究 Ag的作用。取

LiCoO2 粉末和氧化亚铁硫杆菌溶液于锥形瓶中,分别加入不同浓度 Ag+的溶液,钴浸出率(图 1)和溶液 pH(图 2)随时间变化曲线如下:

图1 不同浓度Ag+作用下钴浸出率变化曲线 图2 不同浓度Ag+作用下溶液中pH变化曲线

Ⅰ.由图 1 和其他实验可知,Ag能催化浸出 Co2,图 1 中的证据是__。 Ⅱ.Ag是反应 3 的催化剂,催化过程可表示为: 反应 4:Ag+LiCoO2=AgCoO2+Li 反应 5:……

反应 5 的离子方程式是__。

Ⅲ.由图 2 可知,第 3 天至第 7 天,加入 Ag+后的 pH 均比未加时大,结合反应解释其原因:__。

【答案】ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+ 细菌的活性降低或失去活性 4LiCoO2 +12H+

+

+

+

+

+

4Li++4Co2++6H2O +O2↑ 加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率,即提高了钴浸出速率 AgCoO2+3Fe3+=Ag++ Co2++3Fe2++O2↑ 加入Ag+催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H更多,故加入Ag后的pH比未加时大 【解析】 【分析】 【详解】

(1)①由题给示意图可知,反应 2为Fe3+与ZnS发生氧化还原反应生成Zn2+、S和Fe2+,反应的离子方程式为ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+,故答案为:ZnS+2Fe3+=Zn2++S+2Fe2+; ② 细菌为蛋白质,温度较高或酸性过强时,蛋白质变性,细菌的活性降低,导致金属离子的浸出率均偏低,故答案为:细菌的活性降低或失去活性;

(2)①在酸性环境中,细菌做催化剂,使LiCoO2中+3价的Co元素将-2价O元素氧化,

+++

反应生成Li、Co2、O2和H2O,反应的离子方程式为4LiCoO2 +12H

++

4Li+4Co2+6H2O

+

+

+O2↑,故答案为:4LiCoO2 +12H+

+

4Li++4Co2++6H2O +O2↑;

+

②Ⅰ.由图1可知,加入Ag明显提高了单位时间内钴浸出率,说明Ag做催化剂,提高了钴浸出速率,故答案为:加入Ag+明显提高了单位时间内钴浸出率,即提高了钴浸出速率;

Ⅱ.由催化剂的催化机理可知,反应4中Ag+做反应物,则反应5中Ag+做生成物,即中间产物AgCoO2与Fe3+反应生成Ag+、Co2+、Fe2+和O2,反应的化学方程式为

AgCoO2+3Fe3+=Ag++ Co2++3Fe2++O2↑,故答案为:AgCoO2+3Fe3+=Ag++ Co2++3Fe2++O2↑; Ⅲ.由图 2 可知,第 3 天至第 7 天,加入 Ag+后的 pH 均比未加时大,原因是加入Ag+