一、高中化学氧化还原反应练习题（含详细答案解析）
1．ClO2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
NaClO2固体，模拟工业上用过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图所示。
已知：ClO2熔点-59℃、沸点11℃、H2O2沸点150℃
A中的化学方程式：2NaClO3?H2O2?H2SO4?2ClO2??O2??Na2SO4?2H2O
(1)NaClO3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ClO2，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NaClO2的溶解度 b.减少H2O2的分解 c.使ClO2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__________，H2O2在反应起到__________作用。假设在反应中消耗掉H2O2a g则有__________mol电子转移。
【答案】H2O2 液体无法顺利滴落 空气流速快时，ClO2不能被充分
吸收 空气流速过慢时，ClO2不能及时被移走，浓度过高导致分解 abc 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O 还原剂 a/17 【解析】 【分析】
氯酸钠(NaClO3)在酸性条件下与过氧化氢生二氧化氯，ClO2与氢氧化钠溶液和过氧化氢发生氧化还原反应生成NaClO2，NaClO2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NaClO2?3H2O。 【详解】
(1)NaClO3放入仪器A中，仪器B中的药品是H2O2，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ClO2，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，ClO2不能被充分吸收；空气流速也不能过慢，空气流速过慢时，ClO2不能及时被移走，浓度过高导致分解；
(4) NaClO2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
NaClO2的溶解度、减少H2O2的分解，由于ClO2的沸点较低，所以还能使ClO2变为液
态，方便使用；
(5)写出D中发生反应的化学方程式为：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2↑+2H2O，H2O2在反应中得电子，起到还原剂的作用。反应中存在关系：H2O2~2e-，若在反应中消耗掉
H2O2 a g，则转移的电子的物质的量为：2×a g/(34g·mol-1)= a/17mol。
2．锂离子电池能够实现千余次充放电，但长时间使用后电池会失效，其中的化学试剂排放至环境中不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。实验室模拟回收锂离子电池中的Co、Ni、Li的流程如图。
已知：LiCoO2难溶于水，易溶于酸。回答下列问题：
（1）LiCoO2中Co的化合价是__。
（2）LiCoO2在浸出过程中反应的离子方程式是__。
（3）浸出剂除了H2O2外，也可以选择Na2S2O3，比较二者的还原效率H2O2__(填“>”或“<”)Na2S2O3(还原效率：还原等物质的量的氧化剂消耗还原剂的物质的量)。 （4）提高浸出效率的方法有__。
（5）利用Cyanex272萃取时，pH对钴、镍萃取分离效果的影响如图。从图中数据可知，用Cyanex272萃取分离时，最佳pH是__。
（6）反萃取的离子方程式为2H++CoR2=Co2++2HR，则反萃取剂的最佳选择是__。 （7）常温下，若水相中的Ni2+的质量浓度为1.18g·L-1，则pH=__时，Ni2+开始沉淀。[Ksp(Ni(OH)2=2×10-15]
（8）参照题中流程图的表达，结合信息设计完成从水相中分离Ni和Li的实验流程图(如图)___。
已知：
提供的无机试剂：NaOH、Na2CO3、NaF。
【答案】+3 2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O < 适当升高温度，适当增加H2SO4浓度 5.5 H2SO4 7.5 ①NaOH ②Ni(OH)2 ③NaF 【解析】 【分析】
(1)通过化合物中各元素化合价代数和为0进行计算；
(2)由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反应，根据氧化还原反应的规律写出化学方程式；
(3)根据等物质的量H2O2和Na2S2O3作为还原剂转移电子的多少进行判断； (4)提高浸出效率即提高化学反应速率；
(5)分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围；
(6)将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时不能引入新杂质； (7)根据Ksp(Ni(OH)2的表达式进行计算；
(8)根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀。 【详解】
(1)LiCoO2中O元素为-2价，Li为+1价，根据化合物中各元素化合价代数和为0进行计算得Co的化合价为+3价；
(2)由流程图中有机相反萃取得到CoSO4，可知LiCoO2与H2O2在酸性条件下发生氧化还原反
应，化学方程式为：2LiCoO2+6H++H2O2=2Co2++O2↑+2Li++4H2O；
(3)1molH2O2作为还原剂转移2mol电子，1molNa2S2O3作为还原剂转移8mol电子，则Na2S2O3的还原效率更高；
(4)提高浸出效率可以适当升高温度，适当增加H2SO4浓度等；
(5)分离Co2+和Ni2+时，由于Co2+进入有机相，Ni进入水相，因此，应该选择钴的萃取率高而镍的萃取率低的pH范围，所以最佳pH是5.5；
(6)将钴洗脱进入水相中时，应该使反应向正反应方向移动，同时，为不引入新杂质，反萃取剂最好选择H2SO4； (7)c(Ni2+)=
1.18mol/L=0.02mol/L，则开始沉淀时，c(OH-)＝59?152?10==10-6.5mol/L，则pH=14-6.5=7.5； 0.02Ksp(Ni?OH?2)0.02(8)根据表格中所给物质溶解度信息，调节pH应该用碱性物质，但要考虑分离Ni和Li元素不能使Ni和Li元素同时沉淀，所以选用NaOH，则Ni(OH)2先沉淀，过滤后滤液中加入NaF生成LiF沉淀。 【点睛】
本题(5)选择合适的pH时，注意读懂图中信息，要根据实验的具体操作情况来分析。
3．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
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