(二)氧化还原反应与元素化合物的综合应用
1．(2016·全国卷Ⅲ)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V2O5)是接触法生产硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为： 物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分数/% 2.2～2.9 2.8～3.1 22～28 60～65 1～2 <1 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：
回答下列问题：
＋2＋
(1)“酸浸”时V2O5转化为VO2，反应的离子方程式为________，同时V2O4转化成VO。“废渣1”的主要成分是________。
2＋＋
(2)“氧化”中欲使3 mol的VO变成VO2，则需要氧化剂KClO3至少为________mol。
4－
(3)“中和”作用之一是使钒以V4O12形式存在于溶液中。“废渣2”中含有________。 (4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH＋V4O12R4V4O12＋4OH(ROH为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“流出液”中阳离子最多的是________。
(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式________________________________。
解析：本题考查无机化工流程，意在考查考生的知识迁移能力。(1)反应过程中V的化合价不变，所以是复分解反应。注意V2O5在离子方程式中不能拆开；废钒催化剂中，只有二
2＋＋
氧化硅不溶于硫酸，成为废渣1的主要成分，(2)3 mol VO变为VO2，共失去3 mol 电子，
－－3＋3
而1 mol ClO3变为Cl得到6 mol电子，所以需要0.5 mol氯酸钾。(3)中和时，Fe、Al＋
分别转化为难溶的Fe(OH)3和Al(OH)3，成为废渣2的主要成分。(4)为提高洗脱效率，须使题中所述平衡逆向移动。根据平衡移动原理，碱性越强越有利于平衡逆向移动，所以淋洗液应该呈碱性。(5)经过“离子变换”，钒以R4V4O12形式存在，而铁、铝则在“中和”过程中转化为沉淀，所以“流出液”中最多的阳离子是钾离子。(6)由NH4VO3转化为V2O5，V的化合价未发生变化，该反应为非氧化还原反应，所以N的化合价仍为－3，一种生成物是NH3，另一种生成物必定是H2O。
＋＋
答案：(1)V2O5＋2H===2VO2＋H2O SiO2 (2)0.5 (3)Fe(OH)3和Al(OH)3
＋
(4)碱 (5)K
△
(6)2NH4VO3=====V2O5＋2NH3↑＋H2O↑
2．A、B、C、D、G都是含有同一种短周期元素的化合物，E是氧化物，H是单质。根据下图转化关系(反应条件及部分产物已略去)填空：
4－
－
(1)若A、B、C、D、G均含X元素，且A的一个分子中只含有10个电子，G是复合肥料，则反应①②③是工业生产________的基本原理，M的化学式是______________。其中反应①
的化学方程式是____________；反应④的离子方程式是________________________________。
(2)若A、B、C、D、G均含Y元素，Y元素处于X的相邻周期、相邻族，G可作净水剂，则反应①②③是工业生产________的基本原理，M元素在周期表中的位置是____________________。其中反应①的化学方程式是______________________；反应①～⑤中，既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是____________________。
解析：(1)由“A是10电子的分子、G为复合肥料、A、B、C、D、G均含X元素”综合推知，A为NH3，G为KNO3；进一步推得B为NO，C为NO2，D为HNO3，E为H2O；M可以是K、K2O2、KO2、KO3等物质。反应①②③是工业生产硝酸的基本原理。(2)由“Y元素处于X的相邻周期、相邻族、反应①②③是工业生产的基本原理”知，Y为S元素，G为硫酸铝。工业
高温
生产硫酸第一步反应为4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2。反应③是H2O＋SO3===H2SO4。 答案：(1)硝酸 K(或K2O2、KO2) 4NH3＋5O24NO＋6H2O 3Cu＋8H＋2NO3===3Cu＋
＋2NO↑＋4H2O
高温
(2)硫酸 第3周期ⅢA族 4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2 ③
＋
－
2
3．X、Y、Z、W四种短周期元素，其中X、Y、Z的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温常压下都是无色气体，在适当的条件下可以发生如图所示的变化。已知一个B分子中含有的Z元素的原子个数比一个C分子中少一个。而W的单质在常温常压下为固体，并且W元素是形成化合物种类最多的元素。请回答下列问题：
(1)元素X在周期表中的位置为________________，Y单质的电子式为________________________________。
(2)化合物C在一定条件下生成化合物A的化学方程式为____________。
(3)常温下，将C通入元素Y的最高价氧化物对应的水化物的水溶液中，恰好完全反应时溶液呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性；此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________________。
(4)由X、Y、Z、W四种元素组成的无机酸酸式盐，与足量的NaOH溶液在加热条件下反应的离子方程式为____________________________。
(5)由X、Z、W三种元素可以形成化合物W2Z6X，其蒸汽通过灼热的氧化铜，黑色的氧化铜会逐渐变红，则该反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 解析：由“X、Y、Z的原子序数之和为16，X、Y、Z三种元素的常见单质在常温常压下都是无色气体”，再结合关系图可以推知，X为O、Y为N、Z为H、W为C、A为NO、B为H2O、
催化剂
C为NH3。(2)NH3在催化剂作用下可生成NO：4NH3＋5O2=====△4NO＋6H2O。(3)Y的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，恰好与NH3反应生成NH4NO3，溶液呈酸性，离子浓度大小顺序为
＋＋－
c(NO－3)>c(NH4)>c(H)>c(OH)。(4)“由X、Y、Z、W四种元素组成的无机酸酸式盐”应为
＋－－△2－
NH4HCO3，与足量的NaOH溶液反应的离子方程式为NH4＋HCO3＋2OH=====NH3↑＋2H2O＋CO3。(5)“由X、Z、W三种元素可以形成化合物W2Z6X”，W2Z6X为CH3CH2OH，能被氧化铜氧化为乙醛。
答案：(1)第2周期ⅣA族
催化剂
(2)4NH3＋5O2=====△4NO＋6H2O
－＋＋－
(3)酸 c(NO3)>c(NH4)>c(H)>c(OH)
＋－－△2－
(4)NH4＋HCO3＋2OH=====NH3↑＋2H2O＋CO3
△
(5)CH3CH2OH＋CuO――→CH3CHO＋Cu＋H2O 4．Ⅰ.高锰酸钾在实验室和工农业生产中有广泛的用途，实验室以二氧化锰为主要原料制备高锰酸钾，其部分流程如下：
KOH、①加热熔融③蒸馏水墨绿色④通入CO2⑤加热，趁热过滤
――→熔融物――→――→混合液――→分批浸取浸取液KClO3②加入MnO2
⑥
滤液――→KMnO4
请回答下列问题：
(1)第①步加热熔融应在铁坩埚中进行，不用瓷坩埚的原因是________(用化学方程式表示)。
－
(2)第④步通入适量CO2，发生反应生成MnO4、MnO2和碳酸盐，则发生反应的离子方程式为______________________________________。
(3)第⑥步加热浓缩至液面有细小晶体析出时，停止加热，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，干燥过程中，温度不宜过高，其原因是________________________________(用化学方程式表示)。
(4)H2O2和KMnO4都是常用的强氧化剂，若向H2O2溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，则酸性高锰酸钾溶液会褪色，写出该反应的离子方程式：______________________________________________。
Ⅱ.某小组设计如图所示的实验装置(图中夹持装置略去)，分别探究SO2和Cl2的性质。
(5)从左端通入SO2和从左端通入Cl2时，装置A中观察到的现象是否相同？________(填“相同”或“不相同”)。
－1
(6)若装置B中装有5.0 mL 1.0 mol·L的碘水，当通入足量Cl2完全反应后，共转移
－2
了5.0×10mol电子，则该反应的化学方程式为________________________________。
(7)若由元素S和O组成－2价酸根离子X，X中S和O的质量比为4∶3；当Cl2与含X的溶液完全反应后，有淡黄色沉淀产生，取上层清液加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生。写出Cl2与含X的溶液反应的离子方程式______________________________________。
解析：Ⅰ.(1)瓷坩埚的主要成分SiO2在加热时能与KOH反应，故不能选用瓷坩埚。(2)
2－
根据第④步反应的产物可确定墨绿色浸取液中含K2MnO4，发生反应的离子方程式为3MnO4＋
－2－
2CO2===2MnO4＋MnO2↓＋2CO3。(3)干燥过程中，温度过高时KMnO4会发生分解反应。(4)酸性KMnO4溶液能与H2O2发生氧化还原反应，结合化合价升降法可写出并配平该反应的离子方程式。Ⅱ.(5)SO2和Cl2均能使品红溶液褪色，装置A中现象相同。(6)根据题中信息可确定
－3－2
5.0×10mol I2参加反应，转移5.0×10mol电子，则I2被氧化成HIO3，该反应的化学方程式为5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl。(7)根据题中S和O的质量比可算出S和O的物质
2－2－
的量比为2∶3，即X为S2O3，S2O3与Cl2反应生成的淡黄色沉淀为S，上层清液加入BaCl2
2－2－－
溶液后生成的白色沉淀为BaSO4，即S2O3与Cl2反应时生成了S、SO4和Cl。
△
答案：Ⅰ.(1)SiO2＋2KOH=====K2SiO3＋H2O
2－－2－
(2)3MnO4＋2CO2===2MnO4＋MnO2↓＋2CO3
△
(3)2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑
－＋2＋
(4)2MnO4＋6H＋5H2O2===2Mn＋5O2↑＋8H2O Ⅱ.(5)相同
(6)5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl 2－2－－＋
(7)S2O3＋Cl2＋H2O===SO4＋S↓＋2Cl＋2H
高考化学二轮复习 大题专题(二)氧化还原反应与元素化合物的综合应用
