【化学】备战高考化学氧化还原反应解答题压轴题提高专题练习附答案
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一、高中化学氧化还原反应练习题(含详细答案解析)
1.叠氮化钠(NaN3)是一种白色剧毒晶体,是汽车安全气囊的主要成分。NaN3易溶于水,微溶于乙醇,水溶液呈弱碱性,能与酸发生反应产生具有爆炸性的有毒气体叠氮化氢。实验室可利用亚硝酸叔丁酯(t-BuNO2,以t-Bu表示叔丁基)与N2H4、氢氧化钠溶液混合反应制备叠氮化钠。
(1)制备亚硝酸叔丁酯
取一定NaNO2溶液与50%硫酸混合,发生反应H2SO4+2NaNO2===2HNO2+Na2SO4。可利用亚硝酸与叔丁醇(t-BuOH)在40℃左右制备亚硝酸叔丁酯,试写出该反应的化学方程式:
____________。
(2)制备叠氮化钠(NaN3)
按如图所示组装仪器(加热装置略)进行反应,反应的化学方程式为:t-BuNO2+NaOH+
N2H4===NaN3+2H2O+t-BuOH。
①装置a的名称是______________;
②该反应需控制温度在65℃,采用的实验措施是____________________;
③反应后溶液在0℃下冷却至有大量晶体析出后过滤。
所得晶体使用无水乙醇洗涤。试解释低温下过滤和使用无水乙醇洗涤晶体的原因是
____________。
(3)产率计算
①称取2.0g叠氮化钠试样,配成100mL溶液,并量取10.00mL溶液于锥形瓶中。
②用滴定管加入0.10mol·L-1六硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]溶液40.00mL(假设杂质均不参与反应)。
③充分反应后将溶液稀释并酸化,滴入2滴邻菲罗啉指示液,并用0.10mol·L-1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]为标准液,滴定过量的Ce4+,终点时消耗标准溶液20.00mL(滴定原理:Ce4++Fe2+===Ce3++Fe3+)。
已知六硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]与叠氮化钠反应生成硝酸铵、硝酸钠、氮气以及
Ce(NO3)3,试写出该反应的化学方程式____________________________;计算叠氮化钠的质量分数为________(保留2位有效数字)。若其他操作及读数均正确,滴定到终点后,下列操作会导致所测定样品中叠氮化钠质量分数偏大的是____________(填字母)。
A.锥形瓶使用叠氮化钠溶液润洗
B.滴加六硝酸铈铵溶液时,滴加前仰视读数,滴加后俯视读数
C .滴加硫酸亚铁铵标准溶液时,开始时尖嘴处无气泡,结束时出现气泡
D .滴定过程中,将挂在锥形瓶壁上的硫酸亚铁铵标准液滴用蒸馏水冲进瓶内
(4)叠氮化钠有毒,可以使用次氯酸钠溶液对含有叠氮化钠的溶液进行销毁,反应后溶液碱性明显增强,且产生无色无味的无毒气体,试写出反应的离子方程式:
____________________
【答案】t-BuOH +HNO 2t-BuNO 2+H 2O 恒压滴液漏斗(滴液漏斗) 水浴加热 降低叠氮化钠的溶解度,防止产物损失 2(NH 4)2Ce(NO 3)6+2NaN 3===4NH 4NO 3+2Ce(NO 3)3+2NaNO 3+3N 2↑ 65% AC ClO -+2N 3-+H 2O===Cl -+2OH -+3N 2↑
【解析】
【分析】
【详解】
(1)制备亚硝酸叔丁酯的反应物有亚硝酸和叔丁醇,反应类型属于有机的酯化反应,所以方
程式为:40222t-BuOH HNO t-BuNO H O +−−−
→+℃
; (2) ①装置a 的名称即为恒压滴液漏斗;
②反应要控制温度在65℃,参考苯的硝化实验,该反应加热时,应当采用水浴加热; ③题干中提到了叠氮酸钠易溶于水,而微溶于乙醇;因此,洗涤产品时,为了减少洗涤过程中产品的损耗,应当用无水乙醇洗涤;
(3)通过题干提示的反应产物分析,可知反应过程中Ce 4+和3N -中的元素发生了变价,所以反应的方程式为:423634333322(NH )Ce(NO )2NaN =4NH NO 2NaNO 2Ce(NO )3N ++++↑;在计算叠氮化钠的含量时,一定要注意叠氮酸钠溶液配制完成后只取了
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与过量的六硝酸铈铵反应,再用Fe 2+去滴定未反应完的正四价的Ce ,因此有:4244312.0gNaN Ce Fe Ce =0.004molCe 10
+++++样品的消耗的消耗的,考虑到Fe 2+与Ce 4+的反应按照1:1进行,所以2.0g 叠氮化钠样品中叠氮化钠的物质的量为:
243(NaN )10(0.004Fe Ce )0.02mol n ++=⨯-=消耗的,所以叠氮化钠样品的质量分数为:3(NaN )0.02mol 65g/mol 100%==65%2.0g 2.0
m w ⨯=⨯; A .润洗锥形瓶,会使步骤②消耗的六硝酸铈铵的量增加,通过分析可知,会使最终计算的质量分数偏大,A 项正确;
B .量取40mL 六硝酸铈铵溶液时若前仰后俯,则会量取比40ml 更多的六硝酸铈铵溶液,那么步骤③会需要加入更多的Fe 2+来消耗叠氮酸钠未消耗掉的Ce 4+,通过分析可知,最终会导致计算的质量分数偏低,B 项错误;
C .步骤③用Fe 2+标定未反应的Ce 4+,若开始尖嘴无气泡,结束后出现气泡,则记录的Fe 2+消耗量比实际的偏小,通过分析可知,最终会使质量分数偏大,C 正确;
D .将挂在锥形瓶壁上的 Fe 2+溶液冲入锥形瓶,相当于让溶液混合更均匀,这样做会使结果更准确,D 项不符合;答案选AC ;
(4)反应后溶液碱性增强,所以推测生成了OH -;产生的无色无味无毒气体,推测只能是氮气,所以离子方程式为:322ClO 2N H O=Cl 3N 2OH ----+++↑+。
【点睛】
滴定计算类的题目,最常考察的形式之一是配制完待测样品溶液后,只取一部分进行滴定,在做计算时不要忘记乘以相应的系数;此外,常考察的形式也有:用待测物A 与过量的B 反应,再用C 标定未反应的B ,在做计算时,要注意A 与C 一同消耗的B 。
2.硫酸亚铁铵的化学式为(NH 4)2SO 4•FeSO 4•6H 2O ,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/℃
10 20 30 (NH 4)2SO 4
73.0 75.4 78.0 FeSO 4·7H 2O
20.0 26.5 32.9 (NH 4)2SO 4•FeS O 4 17.2 21.6 28.1
(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%Na 2CO 3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KMnO 4溶液进行滴定。 (1)已知MnO 4-被还原为Mn 2+,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KMnO 4溶液,则该酸性KMnO 4溶液的浓度为_______mol/L 。