高考化学压轴题之氧化还原反应(高考题型整理,突破提升)含详细答案

高考化学压轴题之氧化还原反应(高考题型整理,突破提升)含详细答案
一、高中化学氧化还原反应
1．2ClO 是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，为了运输和贮存便利常将其制成2NaClO 固体，模拟工业上用过氧化氢法制备2NaClO 固体的实验装置如图所示。

已知：2ClO 熔点-59℃、沸点11℃、22H O 沸点150℃
A 中的化学方程式：32224222422NaClO H O H SO 2ClO O Na SO 2H O ++=↑+↑++
(1)3NaClO 放入仪器A 中，仪器B 中的药品是__________(写化学式)。

如果仪器B 改成分液漏斗，实验过程中可能会出现的实验现象__________。

(2)C 装置有明显缺陷，请绘出合理的装置图(标明气流方向)__________。

(3)向A 装置中通入空气，其作用是赶出2ClO ，然后通过C 再到D 中反应。

通空气不能过快的原因是__________，通空气也不能过慢原因是__________。

(4)冰水浴冷却的目的是__________。

a.降低2NaClO 的溶解度
b.减少22H O 的分解
c.使2ClO 变为液态
d.加快反应速率
(5)写出D 中发生反应的化学方程式__________，22H O 在反应起到__________作用。

假设在反应中消耗掉22H O a g 则有__________mol 电子转移。

【答案】H 2O 2 液体无法顺利滴落 空气流速快时，2ClO 不能被充分吸收 空气流速过慢时，2ClO 不能及时被移走，浓度过高导致分解 abc
2ClO 2+H 2O 2+2NaOH=2NaClO 2+O 2↑+2H 2O 还原剂 a/17
【解析】
【分析】
氯酸钠(NaClO 3)在酸性条件下与过氧化氢生二氧化氯，ClO 2与氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO 2，NaClO 2的溶解度随温度升高而增大，通过冷却结晶，过滤洗涤得到晶体NaClO 2•3H 2O 。

【详解】
(1)3NaClO 放入仪器A 中，仪器B 中的药品是H 2O 2，仪器B 为滴液漏斗，其目的是平衡气压，使得溶液能够顺利滴入，如果仪器B 改成分液漏斗，实验过程中可能会出现的实验现象是：分液漏斗中的液体无法顺利滴落，反应无法继续进行；
(2)实验中C 的作用是防止倒吸，C 装置中的右侧导管太短，不利于气体的流动，合理的装置图为：；
(3)向A 装置中通入空气，其作用是赶出2ClO ，然后通过C 再到D 中反应。

空气流速不能过快，因为空气流速快时，2ClO 不能被充分吸收；空气流速也不能过慢，空气流速过慢时，2ClO 不能及时被移走，浓度过高导致分解；
(4) NaClO 2的溶解度随温度升高而增大，过氧化氢易分解，所以冰水浴冷却的目的是：降低2NaClO 的溶解度、减少22H O 的分解，由于2ClO 的沸点较低，所以还能使2ClO 变为液态，方便使用；
(5)写出D 中发生反应的化学方程式为：2ClO 2+H 2O 2+2NaOH=2NaClO 2+O 2↑+2H 2O ，22H O 在反应中得电子，起到还原剂的作用。

反应中存在关系：22H O ~2e -，若在反应中消耗掉22H O a g ，则转移的电子的物质的量为：2×a g/(34g·mol -1)= a/17mol 。

2．工业上处理含苯酚废水的过程如下。

回答下列问题：
Ⅰ.测定废水中苯酚的含量。

测定原理：
+3Br 2→↓+3HBr 测定步骤：
步骤1：准确量取25.00mL 待测废水于250mL 锥形瓶中。

步骤2：将5.00mL 1amol L -⋅浓溴水(量)迅速加入到锥形瓶中，塞紧瓶塞，振荡。

步骤3：打开瓶塞，向锥形瓶中迅速加入bmL 10.10mol L -⋅KI 溶液(过量)，塞紧瓶塞，振荡。

步骤4：滴入2~3滴指示剂，再用10.010mol L -⋅223Na S O 标准溶液滴定至终点，消耗223Na S O 溶液1V mL (反应原理：2223246I 2Na S O 2NaI Na S O +=+)。

待测废水换为蒸馏水，重复上述步骤(即进行空白实验)，消耗223Na S O 溶液2V mL 。

(1)“步骤1”量取待测废水所用仪器是________。

(2)为了防止溴的挥发，上述步骤中采取的措施包括迅速加入试剂和________。

(3)“步骤4”滴定终点的现象为________。

(4)该废水中苯酚的含量为________1mg L -⋅(用含1V 、2V 的代数式表示)。

如果空白实验中“步骤2”忘记塞紧瓶塞，则测得的废水中苯酚的含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”，下同)；如果空白实验中“步骤4”滴定至终点时俯视读数，则测得的废水中苯酚的含量
________。

Ⅱ.处理废水。

采用Ti 基2PbO 为阳极，不锈钢为阴极，含苯酚的废水为电解液，通过电解，阳极上产生羟基(·OH )，阴极上产生22H O 。

通过交排列的阴阳两极的协同作用，在各自区域将苯酚深度氧化为2CO 和2H O 。

(5)写出阳极的电极反应式：________。

(6)写出苯酚在阴极附近被22H O 深度氧化的化学方程式：________。

【答案】(酸式)滴定管 塞紧瓶塞 滴入一滴溶液后，锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色 ()2194V -V 15
偏低 偏低 2H O e OH H -+-=⋅+ 652222C H OH 14H O 6CO 17H O +=↑+
【解析】
【分析】
向呈有待测废水加入浓溴水反应后得到三溴苯酚的沉淀，再加入KI 溶液与剩下的Br 2发生氧化还原反应得到I 2，方程式为Br 2+2I -===I 2+2Br -，再用Na 2S 2O 3标准溶液滴定I 2，可根据消耗的Na 2S 2O 3标准溶液的体积和浓度算出溶液中剩余的Br 2的物质的量，再设置一个空白实验测出浓溴水的物质的量，用Br 2总的物质的量-剩余Br 2的物质的量即可得出与苯酚反应的Br 2的物质的量，再结合反应方程式得到苯酚的物质的量，从而求出废水中苯酚的含量，结合实验基本操作及注意事项解答问题。

【详解】
(1)由于苯酚显酸性，因此含苯酚的废水为酸性，“步骤1”中准确量取废水时所用的仪器可选用酸式滴定管，故答案为：酸式滴定管；
(2)由于溴单质易挥发，因此可采用塞进瓶塞、迅速加入试剂等方法防止其挥发，故答案为：塞紧瓶塞；
(3)用0.01mol/LNa 2S 2O 3标准溶液滴定至终点，由于Na 2S 2O 3标准溶液会反应I 2，加入的淀粉遇I 2变成蓝色，所以滴定终点的现象为滴入一滴溶液后，锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色，故答案为：滴入一滴溶液后，锥形瓶内溶液蓝色恰好褪去，且半分钟不恢复原色；
(4)根据反应方程式可得各物质的物质的量关系式：
2
22231
122Br ~2KI ~I ~2Na S O 0.005V 0.01V 0.005V 0.01V
剩下的浓溴水中Br 2的物质的量为0.005V 1 mmol ，将待测废液换成蒸馏水时，5mL amol/L 的浓溴水中Br 2的物质的量为0.005V 2 mmol ，则与苯酚参与反应的Br 2的物质的量为0.005(V 2-V 1) mmol ，根据方程式+3Br 2→↓+3HBr 可得苯酚的物质的
量为
()
21 0.005
V-V
3
mmol，质量为
()
21
940.005V-V
3
⨯
mg，则该废水中苯酚的含量为()
()
21
21-1
3
940.005V-V
mg94V-V
3mg L
251015
L
-
⨯
=
⨯
g，若步骤2中忘记塞进瓶塞，溴单质挥发，导致最终消耗的Na2S2O3的体积偏小，则测得苯酚的含量偏低，如果空白实验中步骤4滴定终点时俯视读数，读得的体积偏小，则消耗的Na2S2O3的体积偏小，使测得苯酚的含量偏低，故答案为：
()
21
94V-V
15
；偏低；偏低；
(5)由题干信息可知，Ti基PbO2为阳极，则阳极H2O失去电子产生·OH，电极反应式为H2O-e-===H++·OH，故答案为：H2O-e-===H++·OH；
(6)根据题干信息可知，苯酚被阴极产生的H2O2深度氧化产生CO2和H2O，有氧化还原反应规律得到其反应方程式式为C6H5OH+14H2O2===6CO2↑+17H2O，故答案为：
C6H5OH+14H2O2===6CO2↑+17H2O。

3．硫酸亚铁铵的化学式为（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O，商品名为莫尔盐，可由硫酸亚铁与硫酸铵反应生成。

一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成莫尔盐后就比较稳定了。

三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如下表：
温度／℃102030
（NH4）2SO473.075.478.0
FeSO4·7H2O20.026.532.9
（NH4）2SO4•FeSO417.221.628.1
（一）实验室制取少量莫尔盐的流程如下：
试回答下列问题：
（1）步骤1中加入10％Na2CO3溶液的主要作用是___________；反应中铁屑过量是为了______。

（2）步骤3需要趁热过滤，原因是___________。

（3）从步骤4到莫尔盐，必须进行的操作依次是______，析出的晶体常用________洗涤。

（4）若莫尔盐的饱和溶液中有水20克，当温度从30℃降至10℃，最多析出莫尔盐的质量是________（选填编号）。

A 2.18g
B 大于2.18g
C 小于 2.18g
D 无法确定
（二）称取质量为1.96g的莫尔盐制成溶液。

用未知浓度的酸性KMnO4溶液进行滴定。

（1）已知MnO4-被还原为Mn2+，试写出该滴定反应的离子方程式____。

（2）判断该反应到达滴定终点的现象为____________。

（3）假设到达滴定终点时，用去V mL 酸性KMnO4溶液，则该酸性KMnO4溶液的浓度为_______mol/L。

【答案】除铁屑表面的油污还原氧化生成的Fe3+，保证Fe2+稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe3+杂质 FeSO4在温度低时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出过滤、洗涤无水酒精或冰水 B 5Fe2++MnO4-+8H+→ 5Fe3++Mn2++4H2O 加入最后一滴KMnO4溶液紫红色不褪，且半分钟内不褪色 1/V
【解析】
【分析】
（一）（1）碳酸钠水解显碱性；
（2）FeSO4在温度低时溶解度较小；
（3）浓缩结晶后需要过滤、洗涤；温度低时，硫酸亚铁铵的溶解度小；
（4）（NH4）2SO4·FeSO4在30℃和10℃的溶解度分别为：28.1g和17.2g；
（二）（1）MnO4-将二价铁离子氧化为三价铁离子，被还原为Mn2+；
（2）高锰酸钾本身有颜色，滴定亚铁离子是不需要指示剂的；
（3）根据亚铁离子和高锰酸根反应的实质，可以找到亚铁离子与高锰酸根之间的量的关系，根据原子守恒可以找到亚铁离子和酸亚铁铵之间量的关系，进而进行计算。

【详解】
（一）（1）碳酸钠水解显碱性，油脂在碱性条件下能水解，过量的Fe可以还原氧化生成的Fe3+，减少产物中的Fe3+杂质，
故答案为：除铁屑表面的油污；还原氧化生成的Fe3+，保证Fe2+稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe3+杂质；
（2）如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出，故答案为：FeSO4在温度低时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出；
（3）浓缩结晶后需要过滤、洗涤；硫酸亚铁铵在无水乙醇中的溶解度小；温度低时，硫酸亚铁铵的溶解度小，可用冰水洗涤，故答案为：过滤、洗涤；无水酒精或冰水；
（4）（NH4）2SO4·FeSO4在30℃和10℃的溶解度分别为：28.1g和17.2g，即若溶剂为100g 水，冷却析出10.9g，有水20g析出2.18g，硫酸亚铁铵的化学式为（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O 含有结晶水，故析出质量大于2.18g，故答案为：B；
（二）（1）反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O，故答案为：
5Fe2++MnO4-+8H+→5Fe3++Mn2++4H2O；
（2）高锰酸钾本身有颜色，滴定亚铁离子不需要指示剂，当滴加最后一滴溶液后，溶液变成紫红色，30s内不褪色，说明达到滴定终点，故答案为：加入最后一滴KMnO4溶液紫红色不褪，且半分钟内不褪色；
（3）1.96g硫酸亚铁铵晶体的物质的量n=m
M
=
1.96
392/
g
g mol
=0.005mol，根据原子守恒则亚
铁离子的物质的量为0.005mol，反应5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，则5Fe2+～MnO4-
，所以高锰酸钾的物质的量为0.001mol，据c=n
V
=
3
0.001
10
mol
VL
=
1
V
mol/L，故答案为：
1
V。

4．过氧乙酸(CH3COOOH)是一种高效消毒剂，具有很强的氧化性和腐蚀性，它可由冰醋酸与过氧化氢在一定条件下制得；它可以迅速杀灭多种微生物，包括多种病毒(如：SARS病毒、禽流感病毒)、细菌、真菌及芽孢。

下面是市售过氧乙酸商品标签：
有关资料：H2O2是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，是一种强氧化剂。

过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反应生成过氧乙酸
(CH3COOOH)。

CH3COOOH容易放出氧原子，它与空气中微生物机体作用，达到灭菌目的，是消毒液的主要成分。

(1)某研究性学习小组为了弄清配制过氧乙酸消毒液的甲、乙溶液的主要成分各是什么？进行以下科学探究，请你完成下列相关内容：
①提出假设：甲溶液的主要成分为_________，乙溶液的主要成分为_________。

②实验验证：取甲、乙两种溶液少许，分别加入几滴_________试液，若①中假设正确，则甲溶液的现象为_____________________，乙溶液的现象为__________。

(2)有关过氧乙酸的叙述正确的是_________ (填编号)
A．过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)互为同分异构体
B．过氧乙酸与苯酚混合使用可增强消毒效果
C．过氧乙酸与乙酸属于同系物
D．氧元素的化合价为-2价
(3)实验室制备少量过氧乙酸，可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得，实验装置和步骤如下：
①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体，再缓缓加入适量30%的双氧水。

②不断搅拌并控制B中混合液的温度为20～30℃至反应结束。

③接入冷凝管和抽气泵，在锥形瓶中收集得到产品。

请回答下列问题：
①仪器C的名称是_______________；
②为更好地控制反应温度，应采用方法是_________________；
③生成过氧乙酸的化学方程式为________________________________________；
④碘量法分析：取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL，从中取出5.00mL，滴加酸性KMnO4溶液至恰好粉红色以除去残余H2O2，再加入10mL 10%KI溶液和几滴淀粉溶液，摇匀，反应完全后再用0.1000mol/L的Na2S2O3标准液滴定至终点(反应方程式为
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，共消耗14.30mL Na2S2O3标准液。

该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是_____mol/L。

（结果保留小数点后两位）（提示：CH3COOOH+2I−+2H+
=I2+CH3COOH +H2O）
【答案】甲H2O2、H2O、H2SO4乙CH3COOH 、 H2O 石蕊甲：溶液先变红后褪色乙：溶液由无色变为红色 A 冷凝管（或直形冷凝管）水浴加热 CH3COOH +
H2O2→CH3COOOH + H2O 7.15
【解析】
【分析】
（1）若假设甲溶液的有效成分是H2O2，则乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反应生成过氧乙酸
(CH3COOOH)，H2O2是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，则H2SO4应该在甲溶液中，另外两种溶液中的水也是一种主要成分；两溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊试液变红，但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色；
（2）结合选项对过氧乙酸(CH3COOOH)性质判断，
（3）①由仪器的结构，可知C为直形冷凝管；
②控制B中混合液的温度为20～30℃，应采取水浴加热；
③结合题中信息，写出生成过氧乙酸的化学反应方程式；
CH3COOOH+2I−+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由这两个方程式，确定关系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，计算稀释后5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量，再计算原来的2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量，再根据物质的量浓度定义式计算。

【详解】
（1）若假设甲溶液的有效成分是H2O2，则乙溶液的有效成分是CH3COOOH，根据过氧乙酸消毒液是由H2O2、H2O、CH3COOH及少量H2SO4混合后，反应生成过氧乙酸
(CH3COOOH)，H2O2是极弱的电解质，在酸性介质中才能稳定存在，则H2SO4应该在甲溶液中，另外两种溶液中的水更是一种主要成分；两溶液都呈酸性，都能使紫色石蕊试液变红，但是甲溶液中H2O2漂白作用的会使变红的溶液褪色；
（2）过氧乙酸与羟基乙酸(HOCH2COOH)的分子式都是C2H4O3，但结构不同，故互为同分异构体；过氧乙酸具有强氧化性，而苯酚易被氧化，两者混合发生氧化还原反应，不能增强消毒效果；过氧乙酸的分子结构中存在过氧根而乙酸中没有，两者结构不相似，不属于同系物；过氧乙酸中的氧元素有+2价、+1价；
（3）①由仪器的结构，可知C为直形冷凝管；
②控制B中混合液的温度为20～30℃，应采取水浴加热，受热均匀，便于控制温度；
③乙酸与过氧化氢在浓硫酸、20～30℃条件下反应生成过氧乙酸(CH3COOOH)，反应的化学方程式为：CH3COOH + H2O2CH3COOOH + H2O ；
④CH3COOOH+2I−+2H+ =I2+CH3COOH +H2O，2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，由这两个方程式，确定关系式：CH3COOOH～I2～2Na2S2O3，可知稀释后的5.00mL溶液中过氧乙酸的物质的量
是：×0.0143L×0.1000mol/L，原来2.00mL溶液中的过氧乙酸的物质的量是：×0.0143L×0.1000mol/L×=0.0143mol，该该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是：=7.15 mol/L 。

【点睛】
本题是探究性实验试题，现根据题中的信息去假设，然后分析、得出结论。

实验中的数据处理，借助关系式法，计算所需要的物质的物质的量。

5．下表是某学生为探究AgCl沉淀转化为2
Ag S沉淀的反应所做实验的记录．
步骤现象
Ⅰ.取5mL 0.1mol/L
3
AgNO与一定体积0.1mol/L NaCl溶
液，混合，振荡．
立即产生白色沉淀
Ⅱ.向所得悬浊液中加入2.5mL0.1mol/L
2
Na S溶液．沉淀迅速变为黑色
Ⅲ.将上述黑色浊液，放置在空气中，不断搅拌．较长时间后，沉淀变为乳
白色
Ⅳ.滤出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量
3
HNO溶液．
产生红棕色气体，沉淀部
分溶解
Ⅴ.过滤得到滤液X和白色沉淀Y；向X中滴加
32
Ba(NO)溶
液．
产生白色沉淀()1为了证明沉淀变黑是AgCl转化为2
Ag S的缘故，步骤I中NaCl溶液的体积范围为______ 。

()2已知：25℃时()10sp K AgCl 1.810-=⨯，()30sp 2K Ag S 610-=⨯，此沉淀转化反应的平衡常数K = ______。

()3步骤V 中产生的白色沉淀的化学式为 ______ ，步骤Ⅲ中乳白色沉淀除含有AgCl 外，还含有 ______。

()4为了进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，设计了如下图所示的对比实验装置。

①装置A 中玻璃仪器有圆底烧瓶、导管和 ______ ，试剂W 为 ______ 。

②装置C 中的试剂为NaCl 溶液和2Ag S 悬浊液的混合物，B 中试剂为 ______ 。

③实验表明：C 中沉淀逐渐变为乳白色，B 中没有明显变化。

完成C 中反应的化学方程式：______Ag 2S+_____NaCl+______ + ______ ⇌AgCl+S+ ______ ______
C 中NaCl 的作用是： ______ 。

【答案】5mL ≥ 95.410⨯ 4BaSO S 分液漏斗 过氧化氢溶液 2Ag S 悬浊液 2222Ag S 4NaCl O 2H O 4AgCl 2S 4NaOH +++++ƒ 氧气将2Ag S 氧化成S 时有
Ag +产生，NaCl 电离的氯离子与银离子结合生成AgCl 沉淀，使()
c Ag +减小，有利于氧化还原反应的平衡右移
【解析】
【分析】
(1)要证明沉淀变黑是AgCl 转化为2Ag S 的缘故，则步骤Ⅰ中必须使硝酸银电离出的银离子完全转化成AgCl 沉淀；
(2)()()
22c Cl K c S -
-=； (3)黑色的硫化银沉淀被氧气氧化为氯化银沉淀和硫单质；硫单质被硝酸氧化为硫酸根离子；
(4) ①根据装置图判断仪器名称；装置A 的作用是提供氧气；
②进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，装置C 中的试剂为NaCl 溶液和2Ag S 悬浊液的混合物，则装置B 中应该不含氯化钠溶液；
③装置C 中生成的白色沉淀为氯化银和S 单质，反应物应该还有氧气，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式存在，则未知的反应物为氢氧化钠，再根据H 元素守恒可知另一种未知反
应物为水，然后根据化合价升降相等配平反应方程式。

【详解】
(1)要证明沉淀变黑是AgCl 转化为2Ag S 的缘故，则步骤Ⅰ中必须使硝酸银电离出的银离子完全转化成AgCl 沉淀，所以加入的NaCl 溶液的体积必须5mL ≥；
(2)氯化银转化成硫化银的反应为：()()()()222AgCl s S
aq Ag S s 2Cl aq --++ƒ，该反应
的平衡常数为：()(
)()()()()()()2222102
sp
930222sp 2c Cl c Ag c Cl K AgCl (1.810)K 5.410K Ag S 610c S c Ag c S -
+----+-⋅⨯=====⨯⨯⋅；
(3)步骤Ⅲ中较长时间后，沉淀变为乳白色，则黑色的硫化银沉淀氧化成氯化银沉淀；再根据滤出Ⅲ中的乳白色沉淀，加入足量3HNO 溶液，产生红棕色气体，沉淀部分溶解，则被氧化的只能为S 元素，故乳白色沉淀为AgCl 和S 的混合物；其中S 被稀硝酸氧化成硫酸根离子，则在步骤Ⅴ中向X 中滴加32Ba(NO )溶液会生成4BaSO 沉淀；
(4) ①根据图示可知，装置A 中玻璃仪器有圆底烧瓶、导管和分液漏斗；乳白色沉淀为氯化银和S 的混合物，装置A 的作用是提供氧气，根据圆底烧瓶中为二氧化锰可知W 为过氧化氢溶液；
②进一步确认步骤Ⅲ中乳白色沉淀产生的原因，装置C 中的试剂为NaCl 溶液和2Ag S 悬浊液的混合物，则装置B 中应该不含氯化钠溶液，即为2Ag S 悬浊液，通过对比反应现象判断生成乳白色沉淀产生的原因；
③装置C 中生成的白色沉淀为氯化银和S 单质，反应物应该还有氧气，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式存在，则未知的产物为氢氧化钠，再根据H 元素守恒可知另一种未知反应物为水，然后根据化合价升降相等配平反应方程式为
2222Ag S 4NaCl O 2H O 4AgCl 2S 4NaOH +++++ƒ；装置C 中氯化钠的作用为：氧
气将2Ag S 氧化成S 时有Ag +产生，NaCl 电离的氯离子与溶液中银离子结合生成AgCl 沉
淀，使溶液中()c Ag +减小，从而有利于氧化还原反应
2222Ag S 4NaCl O 2H O 4AgCl 2S 4NaOH +++++ƒ向右移动。

6．2019年诺贝尔化学奖颁给了日本吉野彰等三人，以表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。

（1）工业中利用锂辉石（主要成分为LiAlSi 2O 6，还含有FeO 、CaO 、MgO 等）制备钴酸锂(LiCoO 2)的流程如图：
回答下列问题：
①锂辉石的主要成分为LiAlSi2O6，其氧化物的形式为___。

②为提高“酸化焙烧”效率，常采取的措施是___。

③向“浸出液”中加入CaCO3，其目的是除去“酸化焙烧”中过量的硫酸，控制pH使Fe3+、
A13+完全沉淀，则pH至少为___。

(已知：，K sp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，K sp[Al(OH)3]=1.0×10-33，完全沉淀后离子浓度低于1×l0-5)mol/L）。

④“滤渣2”的主要化学成分为___。

⑤“沉锂”过程中加入的沉淀剂为饱和的___(化学式）溶液。

（2）利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LiCoO2+C6Li x C6+Li1-x CoO2其工作原理如图2。

下列关于该电池的说法正确的是___（填字母）。

A．过程1为放电过程
B．该电池若用隔膜可选用质子交换膜
C．石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而提高能量密度
D．充电时，LiCoO2极发生的电极反应为LiCoO2-xe-=xLi++Li1-x CoO2
E.对废旧的该电池进行“放电处理”让Li+嵌入石墨烯中而有利于回收
（3）LiFePO4也是一种电动汽车电池的电极材料，实验室先将绿矾溶解在磷酸中，再加入氢氧化钠和次氯酸钠溶液反应获得FePO4固体。

再将FePO4固体与H2C2O4和LiOH反应即可获得LiFePO4同时获得两种气体。

①写出FePO4固体与H2C2O4和LiOH反应溶液获得LiFePO4的化学方程式___。

②LiFePO4需要在高温下成型才能作为电极，高温成型时要加入少量活性炭黑，其作用是___。

【答案】Li2O•Al2O3•4SiO2将矿石细磨、搅拌、升高温度 4.7 Mg(OH)2和CaCO3 Na2CO3 CD 2LiOH+6H2C2O4+2FePO4=2LiFePO4+7CO2↑+5CO↑+7H2O 与空气中的氧气反应，防止LiFePO4中的Fe2+被氧化
【解析】
【分析】
锂辉石(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、CaO、MgO等)为原料来制取钴酸锂(LiCoO2)，加入过量浓硫酸酸化焙烧锂辉矿，之后加入碳酸钙除去过量的硫酸，并使铁离子、铝离子沉淀完全，然后加入氢氧化钙和碳酸钠调节pH沉淀镁离子和钙离子，过滤得到主要含锂离子的溶液，滤液蒸发浓缩得20%Li2S，加入碳酸钠沉淀锂离子生成碳酸锂，洗涤后与Co3O4高温下焙烧生成钴酸锂；
【详解】
(1)①硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a ．氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活发金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以·隔开；b ．各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，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；锂辉石的主要成分为LiAlSi 2O 6，根据方法，其氧化物的形式为
Li 2O•Al 2O 3•4SiO 2；
②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、多次浸取等；本题中为“酸化焙烧“，硫酸的浓度已经最大，因此合理的措施为将矿石细磨、搅拌、升高温度等；
③Al(OH)3的K sp 大于Fe(OH)3的K sp ，那么保证Al 3+完全沉淀即可达到目的；已知Al(OH)3的K sp =1×10-33，所以当c (Al 3+)=1×10-5mol/L 时可认为铝离子和铁离子完全沉淀，此时 c (OH -
-9.3mol/L ，c (H +)=1×10-4.7mol/L ，pH=4.7，即pH 至少为4.7；
④根据分析可知滤渣2主要为Mg(OH)2和CaCO 3；
⑤根据“沉锂”后形成Li 2CO 3固体，以及大量生产的价格问题，该过程中加入的最佳沉淀剂为Na 2CO 3溶液； (2)A ．电池反应式为LiCoO 2+C 6垐垎?噲垐?充电
放电
Li x C 6+Li 1-x CoO 2，由此可知，放电时，负极电极反应式为Li x C 6-xe -=xLi ++C 6，正极电极反应式Li 1-x CoO 2+xLi ++xe -=LiCoO 2，石墨电极为放电时的负极，充电时的阴极，故A 错误；
B ．该电池是利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而制作，故B 错误；
C ．石墨烯电池利用的是Li 元素的得失电子，因此其优点是在提高电池的储锂容量的基础上提高了能量密度，故C 正确；
D ．充电时，LiCoO 2极为阳极，将放电时的正极电极反应式逆写即可得阳极反应，即LiCoO 2极发生的电极反应为LiCoO 2-xe -=xLi ++Li 1-x CoO 2，故D 正确；；
E ．根据钴酸锂的制备流程可知，对废旧的该电池进行“放电处理“让Li +嵌入LiCoO 2才有利于回收，故E 错误；
故答案为CD ；
(3)①FePO 4固体与H 2C 2O 4和LiOH 反应可获得LiFePO 4同时获得两种气体，该过程中Fe 3+被还原，根据元素价态变化规律可知应是C 元素被氧化，生成CO 2，该种情况下只生成一种气体，应想到草酸不稳定容易发生歧化反应分解生成CO 和CO 2，即获得的两种气体为CO 和CO 2，结合电子守恒和元素守恒可能方程式为：
2LiOH+6H 2C 2O 4+2FePO 4=2LiFePO 4+7CO 2↑+5CO↑+7H 2O ；
②高温条件下亚铁离子容易被空气中的氧气氧化，活性炭黑具有还原性，可以防止LiFePO 4中的Fe 2+被氧化。

【点睛】
硅酸盐改写成氧化物形式的方法如下：a ．氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活发金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以·隔开；b ．各元素的化合价保持不变，且满足
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
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。