一、高中化学氧化还原反应练习题(含详细答案解析)1.224Na S O (连二亚硫酸钠)是易溶于水,不溶于甲醇的白色固体,在空气中极易被氧化,是一种还原性漂白剂。
制取224Na S O 的方法很多,(1)在碱性溶液中用4NaBH 还原3NaHSO 法制备224Na S O 的反应原理为:3222244NaBH NaHSO NaOH Na S O NaBO H O ++→++(未配平)反应装置如图所示:①实验开始及整个过程中均需通入2N ,其目的是__________________________________。
②制备过程中温度需控制在10~45℃,采用水浴加热的主要优点是______________________。
③为使3NaHSO 尽可能完全被还原,加入三口烧瓶中的反应液,应控制()()34n NaHSO n NaBH ______________。
(2)用HCOONa 还原2SO 制备224Na S O 的装置(夹持加热仪器略)如下:①装置a 烧瓶中发生反应的化学方程式为_________________________________。
②装置b 用于净化2SO ,适宜的试剂是______________________________。
③装置c 在70~83℃生成224Na S O 并析出,同时逸出2CO ,该反应的化学方程式为________________________,加入3CH OH 的目的是________________________;利用反应后的浊液分离提纯224Na S O 需经过的操作为_____________________________________________________。
【答案】排出装置内空气,使反应在无氧状况下进行 使反应液均匀受热 小于8:1(或<8) 2322Na SO 2HCl 2NaCl H O SO +=++↑ 饱和3NaHSO 溶液223224222HCOONa 4SO Na CO 2Na S O H O 3CO ++=++ 降低224Na S O 的溶解度 过滤、洗涤、重结晶、过滤、干燥【解析】【分析】(1)①224Na S O 在空气中极易被氧化,通入2N 其目的是排出装置内空气;②采用水浴加热的主要优点是使反应液均匀受热;③3222244NaBH NaHSO NaOH Na S O NaBO H O ++→++,根据得失电子守恒可知,()()34n NaHSO n NaBH =8; (2)①装置a 烧瓶中发生Na 2SO 3与盐酸反应生成SO 2的反应;②生成的SO 2气体中含有HCl 气体,根据性质选择除杂溶液;③装置c 在70~83℃HCOONa 和2SO 、23Na CO 反应生成224Na S O 并析出,同时逸出2CO ;224Na S O 不溶于甲醇,加入3CH OH 可降低224Na S O 的溶解度;利用反应后的浊液分离提纯224Na S O 需重结晶。
【详解】(1)①224Na S O 在空气中极易被氧化,实验开始及整个过程中均需通入2N ,其目的是排出装置内空气,使反应在无氧状况下进行;②制备过程中温度需控制在10~45℃,采用水浴加热的主要优点是使反应液均匀受热; ③根据得失电子守恒配平方程式,3222244NaBH 8NaHSO Na S O NaBO H =46O +++,()()34n NaHSO n NaBH =8,为使3NaHSO 尽可能完全被还原,加入三口烧瓶中的反应液,应控制()()34n NaHSO n NaBH <8; (2)①装置a 烧瓶中发生反应的化学方程式为2322Na SO 2HCl 2NaCl H O SO +=++↑; ②生成的SO 2气体中含有HCl 气体,除杂适宜的试剂是饱和3NaHSO 溶液;③装置c 在70~83℃生成224Na S O 并析出,同时逸出2CO ,化学方程式为223224222HCOONa 4SO Na CO 2Na S O H O 3CO ++=++;224Na S O 不溶于甲醇,加入3CH OH 的目的是降低224Na S O 的溶解度;利用反应后的浊液分离提纯224Na S O 需经过的操作为过滤、洗涤、重结晶、过滤、干燥。
2.碳酸亚铁可用于制备补血剂。
某研究小组制备了 FeCO 3,并对 FeCO 3 的性质和应用进行了探究。
已知:①FeCO 3 是白色固体,难溶于水②Fe 2++6SCN -Fe(SCN)64-(无色)Ⅰ. FeCO 3 的制取(夹持装置略)实验i:装置 C 中,向 Na2CO3溶液(pH=11.9)通入一段时间 CO2至其 pH 为 7,滴加一定量 FeSO4溶液,产生白色沉淀,过滤、洗涤、干燥,得到 FeCO3固体。
(1)试剂 a 是_____。
(2)向 Na2CO3溶液通入 CO2的目的是_____。
(3)C 装置中制取 FeCO3的离子方程式为_____。
(4)有同学认为 C 中出现白色沉淀之后应继续通 CO2,你认为是否合理并说明理由________。
Ⅱ.FeCO3的性质探究实验ii实验iii(5)对比实验ⅱ和ⅲ,得出的实验结论是_____。
(6)依据实验ⅱ的现象,写出加入 10%H2O2溶液的离子方程式_____。
Ⅲ.FeCO3的应用(7)FeCO3溶于乳酸[CH3CH(OH)COOH]能制得可溶性乳酸亚铁([CH3CH(OH)COO]2Fe,相对分子质量为 234)补血剂。
为测定补血剂中亚铁含量进而计算乳酸亚铁的质量分数,树德中学化学实验小组准确称量 1.0g 补血剂,用酸性 KMnO4溶液滴定该补血剂,消耗0.1000mol/L 的 KMnO4溶液 10.00mL,则乳酸亚铁在补血剂中的质量分数为_____,该数值异常的原因是________(不考虑操作不当以及试剂变质引起的误差)。
【答案】饱和NaHCO3溶液降低溶液中OH-浓度,防止生成Fe(OH)2 2HCO3- +Fe2+=FeCO3↓+CO2↑+H2O 不合理,CO2会和FeCO3反应生成Fe(HCO3)2(或合理,排出氧气的影响) Fe2+与SCN-的络合(或结合)会促进FeCO3固体的溶解或FeCO3固体在KSCN溶液中的溶解性比KCl溶液中大 6Fe(SCN)64-+3H2O2=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3+24SCN-或6Fe2++3H2O2+12SCN-=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3或6Fe2++3H2O2=2Fe(OH)3↓+4Fe3+ 117% 乳酸根中的羟基被KMnO4氧化,也消耗了KMnO4【解析】【分析】I. 装置A中碳酸钙和稀盐酸反应生成的二氧化碳中混有挥发的氯化氢气体,需要利用装置B中盛装的饱和碳酸氢钠溶液除去,装置C中,向碳酸钠溶液(pH=11.9)通入一段时间二氧化碳至其pH 为7,滴加一定量硫酸亚铁溶液产生白色沉淀,过滤,洗涤,干燥,得到FeCO 3;II. (5)根据Fe 2++6SCN -Fe(SCN)64-分析FeCO 3在KCl 和KSCN 两种不同溶液中的溶解度不同判断;(6)实验ii 中溶液显红色且有红褐色沉淀生成,说明加入10%过氧化氢溶液后有Fe(OH)3和Fe(SCN)3生成;(7)FeCO 3溶于乳酸[CH 3CH(OH)COOH ]能制得可溶性乳酸亚铁补血剂,根据得失电子守恒和元素守恒建立关系式进行计算;乳酸根中有羟基,也能被高锰酸钾溶液氧化。
【详解】I. (1)装置A 中制取的CO 2中混有HCl ,欲除去CO 2中混有的HCl ,B 中盛装的试剂a 应是饱和NaHCO 3溶液,故答案为:饱和NaHCO 3溶液;(2)向Na 2CO 3溶液中通入CO 2的目的是利用CO 2和Na 2CO 3反应生成的NaHCO 3,提高溶液中HCO 3-的浓度,抑制CO 32-的水解,降低溶液中OH -的浓度,防止生成Fe(OH)2,故答案为:降低溶液中OH -浓度,防止生成Fe(OH)2;(3)装置C 中,向Na 2CO 3溶液(pH=11.9)通入一段时间CO 2至其pH 为7,此时溶液中溶质主要为NaHCO 3,再滴加FeSO 4溶液,有FeCO 3沉淀生成,发生反应的离子方程式为2HCO 3- + Fe 2+=FeCO 3↓+CO 2↑+H 2O ,故答案为:2HCO 3- + Fe 2+=FeCO 3↓+CO 2↑+H 2O ;(4)FeCO 3沉淀能溶解在CO 2的水溶液中,生成可溶于水的Fe(HCO 3)2,降低产物的量,则当出现白色沉淀之后不应继续通入CO 2,或者:出现白色沉淀之后继续通CO 2,可防止空气中氧气氧化FeCO 3,提高产物的纯度,故答案为:不合理,CO 2会和FeCO 3反应生成Fe(HCO 3)2(或合理,排出氧气的影响);Ⅱ. (5)通过对比实验ii 和iii ,可知Fe 2+与SCN -的络合生成可溶于水的Fe(SCN)64-,会促进FeCO 3固体的溶解,故答案为:Fe 2+与SCN -的络合(或结合)会促进FeCO 3固体的溶解或FeCO 3固体在KSCN 溶液中的溶解性比KCl 溶液中大;(6)依据实验ⅱ的现象,可知在含有Fe 2+的溶液中滴加10%的过氧化氢溶液后,有Fe(OH)3和Fe(SCN)3生成,发生反应的离子方程式为6Fe(SCN)64-+3H 2O 2=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3+24SCN -或6Fe 2++3H 2O 2+12SCN -=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3或6Fe 2++3H 2O 2=2Fe(OH)3↓+4Fe 3+;故答案为:6Fe(SCN)64-+3H 2O 2=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3+24SCN -或6Fe 2++3H 2O 2+12SCN -=2Fe(OH)3↓+4Fe(SCN)3或6Fe 2++3H 2O 2=2Fe(OH)3↓+4Fe 3+;Ⅲ. (7)FeCO 3溶于乳酸[CH 3CH(OH)COOH ]能制得可溶性乳酸亚铁([CH 3CH(OH)COO]2Fe 补血剂,可得关系式MnO 4~5Fe 2+~5[CH 3CH(OH)COO]2Fe ,则乳酸亚铁的物质的量为0.1000mol/L×0.01L×5=0.005mol ,则乳酸亚铁的质量分数0.005mol 234g/mol 100%=117%1.0g⨯⨯,由于乳酸根中含有羟基,也可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,导致消耗高锰酸钾溶液的量增多,而计算中只按Fe 2+被氧化,故计算所得乳酸亚铁的质量偏大,导致产品中乳酸亚铁的质量分数大于100%,故答案为:117%;乳酸根中的羟基被KMnO 4氧化,也消耗了KMnO 4。