化学自习室移动版

一、非氧化还原反应

1．若实验室用CaO和碳铵作原料制取氨气，用一个化学方程式表示反应原理。

[解析]    NH₄HCO₃热分解的产物是NH₃、CO₂和H₂O，CaO既吸收CO₂又吸收H₂O。

NH₄HCO₃＋2CaO＝NH₃↑＋CaCO₃＋Ca(OH)₂

2．“在溶液中发生的离子互换反应一般总是向离子浓度减少的方向进行。”此话实际上是存在少数反例的。请举一个典型反例，用化学反应方程式(或离子方程式)表示。

[答]   NH₃·H₂O＋CH₃COOH→NH₄^＋＋CH₃COO^－＋H₂O

3．在Na₂S溶液中通入过量CO₂，反应产物是_________和_________。

[解析] 虽说碳酸的酸性强于H₂S，不至于在该反应中产生H₂S和Na₂CO₃。一般而言，多元酸的正盐与酸(包括弱酸)是不能共存的。反应产物是NaHS和NaHCO₃。

4．将0.3mol/L NaOH溶液和0.1mol/L Ca(H₂PO₄)₂溶液等体积混合，充分搅拌后静置，反应充分进行。写出此反应的离子方程式。

[解析] NaOH与Ca(H₂PO₄)₂₃:1反应。Na^＋实际不参加反应。

3OH^－＋ Ca^2＋＋2H₂PO₄^－

H₂O是最弱的电解质，常常是离子反应中的第一产物。本例中有3份OH^－，顶多产生3份H₂O。

3OH^－＋ Ca^2＋＋2H₂PO₄^－→3H₂O

剩余微粒尚有1份Ca^2＋、1份HPO₄^2－和1份PO₄^3－。先组合成最难溶的Ca₃(PO₄)₂(1/3份)，还剩1/3份PO₄^3－和1份HPO₄^2－，

3OH^－＋ Ca^2＋＋2H₂PO₄^－→3H₂O ＋1/3 Ca₃(PO₄)₂↓＋ 1/3 PO₄^3－＋HPO₄^2－

两边乘3，结果是：3Ca^2＋＋6H₂PO₄^－＋ 9OH^－＝Ca₃(PO₄)₂↓＋ PO₄^3－＋3HPO₄^2－＋ 9H₂O

5．BiCl₃水解生成BiOCl。

(1)写出水解的化学方程式。(2)有人将BiOCl叫做次氯酸铋，你认为这有什么不妥之处?

[解析] 水解的前提是H₂O一解为二。比较熟悉的是“全水解”(如AlCl₃)：BiCl₃＋3H₂O＝Bi(OH)₃＋3HCl

实际上BiCl₃还留了一个Cl，看来只与两个OH^－发生了交换：

BiCl₃＋2H₂O＝Bi(OH)₂Cl＋2HCl

碱式盐脱水成了BiOCl，结果是：BiCl₃＋H₂O＝BiOCl＋2HCl

BiOCl是一种碱式盐，其中的Cl显－1价，而次氯酸中的Cl应是＋1价。(如果有次氯酸铋这种盐的话，其化学式应是Bi(ClO)₃。)

6．Na₂S₂O₃溶液与Al₂(SO₄)₃溶液混合，写出发生反应的离子方程式。

[解析] 已知Na₂S₂O₃在酸性条件下发生“歧化”生成SO₂和S，Al₂(SO₄)₃在此起的就是酸化作用：Al^3＋＋3H₂O≒Al(OH)₃＋3H^＋

答：3S₂O₃^2－＋2Al^3＋＋3H₂O＝3SO₂↑＋2Al(OH)₃↓＋3S↓

7 ．碳酰氯也叫光气，遇水可发生水解，在氨中可发生氨解。分别写出碳酰氯的水解、氨解反应化学方程式。

[解析] 水解是将H₂O一解为二，氨解则是将NH₃一解为二(成为－NH₂和－H)

COCl₂＋H₂O→2HCl＋CO₂ ；

COCl₂＋4NH₃→CO(NH₂)₂＋2NH₄Cl

8．固体V₂O₅是两性氧化物，在强酸性溶液中以钒氧基离子(VO^2＋)形式存在，在强碱性溶液中以钒酸根离子(VO₃^－)形式存在。VO^2＋具有强氧化性，能将Cl^－氧化为Cl₂，本身被还原成VO^＋。写出V₂O₅溶于下列溶液中发生反应的离子方程式。

(1)溶于硫酸

(2)溶于氢氧化钠溶液

(3)溶于盐酸

[答] (1)或V₂O₅＋2H^＋→2VO^2＋＋H₂O；

(2)或V₂O₅＋2OH^－→2VO₃^－＋H₂O；

(3)V₂O₅＋6H^＋＋4Cl^－→2VO^＋＋2Cl₂＋3H₂O

二、氧化还原半反应

9．氢氧燃料电池以H₂为还原剂、O₂为氧化剂，电解液为30%的KOH溶液。电极不发生反应。写出该电池的负极反应式。

[解析] 负极反应是失电子，H失电子变成H^＋，自动结合OH^－变成H₂O。H₂＋2OH^－－2e^-→2H₂O

10．一个完整的氧化还原反应方程式可以被拆写成两个“半反应”式，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋的拆写结果是：氧化反应，Cu－2e^-＝Cu^2＋；还原反应，Fe^3＋＋e^-＝Fe^2＋。(式中E为所转移的电子)据此，请将反应式3NO₂＋H₂O ＝ 2H^＋＋ 2NO₃^－＋NO，拆写成两个半反应式：

氧化反应：___________

还原反应：__________

[解析] 氧化剂和还原剂都是NO₂，失电子后的氧化产物是NO₃^－，

NO₂－e^-＋ →NO₃^－

为将两边电荷配平，在右边加上2H^＋，

NO₂－e^-→NO₃^－＋ 2H^＋

最后用H₂O将方程两边的H、O原子配平，

NO₂－e^-＋ H₂O →NO₃^－＋ 2H^＋

得电子后的还原产物是NO，

NO₂＋2e^-→ NO

为将两边电荷配平，在左边加上2H^＋，

NO₂＋2e^-＋ 2H^＋→ NO

最后用H₂O将方程两边的H、O原子配平，

NO₂＋2e^-＋ 2H^＋→NO ＋ H₂O

11．一种新型燃料电池，以多孔镍板为电极，以KOH溶液为电解液。分别向两极通入乙烷和氧气，写出该电池负极的反应式。

[解析] 负极失电子，C₂H₆发生氧化反应。C₂H₆的C作“－3价”计，最稳定的氧化产物应是CO₃^2－(碱性条件下)，升7价，每个C₂H₆分子失14个电子。

C₂H₆－14e^-→2CO₃^2－

因为电荷平衡的需要，方程式左边加18个OH^－，最后配H₂O。

C₂H₆＋18OH^－－14e^-→2CO₃^2－＋12H₂O

12．将Ag₂O＋Zn＋H₂O＝＝2Ag＋Zn(OH)₂拆写成两个半反应式。

若依据这一反应构造一个碱性原电池，电池的正极材料是_____________。

[答] 负极：Zn－2e^-＋2OH^－＝Zn(OH)₂；

正极：Ag₂O＋2e^-＋H₂O＝Ag＋2OH^－

13．常用的一种干电池叫锌锰干电池，正极材料是石墨棒，锌筒既是盛器也是负极材料，电解液是含NH₄Cl、ZnCl₂和MnO₂的糊状物。其正极反应可表示为：2NH₄^＋＋2e^-＝2NH₃↑＋H₂↑，产生的NH₃和H₂通过以下两个反应被吸收：Zn^2＋＋4NH₃＝[Zn(NH₃)₄]^2＋；2MnO₂＋H₂＝2MnO(OH)，请写出包括[Zn(NH₃)₄]^2＋、MnO(OH)两种产物在内的总电池反应方程式。

[答]₂Zn＋4NH₄^＋＋4MnO₂→

Zn^2＋＋[Zn(NH₃)₄]^2＋＋4MnO(OH)

14．锂电池的负极材料为锂，正极材料包括SOCl₂，置于锂盐的非水溶液中。该电池反应为4L i＋2SOCl₂→4L i^＋＋4Cl^－＋S＋SO₂。写出其正极反应方程式。

[答]2SOCl₂＋4e^-→4Cl^－＋S＋SO₂

15．铅蓄电池的负极材料为铅，正极材料为镀了PbO₂的铅，其电池反应式为Pb＋PbO₂＋2SO₄^2－＋4H^＋→2PbSO₄＋2H₂O。写出其负极和正极反应方程式。

[答]Pb－2e^-＋SO₄^2－→PbSO₄

PbO₂＋2e^-＋SO₄^2－＋4H^＋→PbSO₄＋2H₂O

16．镍镉电池是一种碱性电池，其电池反应式为：Cd＋2NiO(OH)＋2H₂O→Cd(OH)₂＋2Ni(OH)₂，写出其负极和正极反应方程式。

[答]Cd－2e^-＋2OH^－→Cd(OH)₂

NiO(OH)＋e^-＋H₂O→Ni(OH)₂＋OH^－

三、关于卤素

17．CuH是一种难溶物，(1)它能在氯气中着火，(2)它能与盐酸反应放出气体。请写出这两个反应的化学方程式。

[解析] Cl₂是强氧化剂，与CuH剧烈反应，产物应该是最高价的Cu(Ⅱ)和H(Ⅰ)：2CuH＋3Cl₂＝2CuCl₂＋2HCl

HCl不是强氧化剂，反应放出的气体只能是H₂：

CuH＋HCl＝CuCl＋H₂

18．在某KI和KIO₃混合溶液中通入H₂S，生成I₂和SO₄^2－。该反应包含两个独立的氧化还原反应。

(1)写出两个独立的氧化还原反应的离子方程式。

(2)如果该反应完成后溶液pH值仍显示中性，写出总反应的离子方程式。

[解析] 一种氧化剂(KIO₃)，两种还原剂(KI、H₂S)，故存在两个独立的氧化还原反应：

5I^－＋IO₃^－＋6H^＋→3I₂＋3H₂O；

5H₂S＋8IO₃^－→5SO₄^2－＋4I₂＋2H^＋＋4H₂O

将两式中的H^＋合并消去得：I^－＋3H₂S＋5IO₃^－→3I₂＋3SO₄^2－＋3H₂O

可见参加反应的IO₃^－与I^－为5:1的关系，如果该比例改变，总反应方程式的结果也随之改变。可见该类反应方程式的配平结果是不确定的。

19．某化学反应的反应物和产物如下：KMnO₄＋KI＋H₂SO₄→MnsO₄＋I₂＋KIO₃＋K₂SO₄＋H₂O，欲配平该化学方程式，你认为首先要解决的是什么问题？

[答] 确定两种氧化产物(I₂和KIO₃)的比例。

20．KClO₃与浓硫酸反应可制得ClO₂。试写出该反应的化学方程式。

[解析] ClO₂是KClO₃的还原产物，这里没有还原剂，只能是自身氧化还原了。H₂SO₄在此的作用为酸化。

3KClO₃＋H₂SO₄→KClO₄＋2ClO₂＋K₂SO₄＋H₂O

21．已知在酸性条件下，KBrO₃的氧化性强于KIO₃。将KBrO₃、KIO₃、KI三种溶液两两混合并分别酸化，写出可能发生的反应的离子方程式。(卤素的化合价除0和＋5外，不考虑其它价态的产生)

[答]₂BrO₃^－＋10I^－＋12H^＋→5I₂＋Br₂＋6H₂O

6BrO₃^－＋5I^－＋6H^＋→5IO₃^－＋3Br₂＋3H₂O

IO₃^－＋5I^－＋6H^＋→3I₂＋3H₂O

22．强碱性条件下NaBH₄能使许多金属离子还原为金属单质，并生成BO₂^－，冶金工业中常用它处理含Au^3＋的废液。完成该反应的离子方程式。

[答]8Au^3＋＋3BH₄^－＋24OH^－→8Au＋3BO₂^－＋18H₂O(注意Bh^4－中H为－1价)

四、关于硫、氧元素

23．饲养金鱼用的自来水需经日光曝晒或在敞开的容器中放置一昼夜方可使用。如有急用，需在自来水中溶入少量大苏打。请用离子方程式表示大苏打的作用。
[答]S₂O₃^2－＋4Cl₂＋5H₂O＝2SO₄^2－＋8Cl^－＋10H^＋

24．保险粉是Na₂S₂O₄的工业俗名，被大量用于漂白和印染业。保险粉的生产方法之一是将甲酸、烧碱在溶液中混合，然后通入SO₂反应。请写出反应的化学方程式。

[解析] 可将HCOOH的C看作“＋2价”，将Na₂S₂O₄的S看作“＋3价”，因此C升2价，S降1价，两者的反应比是1:2：

HCOOH ＋ 2SO₂＋4NaOH ＝Na₂S₂O₄＋Na₂CO₃＋3H₂O

25．过二硫酸H₂S₂O₈及其盐是氧化性比KMnO₄还强的氧化剂。有人认为S在其中的化合价为＋7，有人反对。反对的理由是什么？

写出过二硫酸铵在酸性溶液中氧化Mn^2＋的离子方程式。

[解析] 过氧基的两个O的氧化数为－1而不是－2(类似H₂O₂)。但配平时仍可将S当“＋7价”计。S降1，升Mn5。

5S₂O₈^2－＋2Mn^2＋＋8H₂O＝10SO₄^2－＋2MnO₄^－＋16H^＋

26．S₂O在碱性条件下发生歧化，反应产物包括S^2－、S₂O₄^2－和SO₃^2－。该反应包含两个独立的歧化反应。

(1)写出两个独立的歧化反应的离子方程式。

(2)如果两个歧化反应产生等量的S，写出总反应的离子方程式。

[答](1)5S₂O＋14OH^－→S^2－＋3S₂O₄^2－＋7H₂O

S₂O＋4OH^－→S^2－＋SO₃^2－＋2H₂O

(2)9S₂O＋30OH^－→S^2－＋3S₂O₄^2－＋4SO₃^2－＋15H₂O

27．黄铁矿石与焦炭充分混合(FeS₂与C的质量比为5:2)，在有限量的空气中缓慢燃烧，结果可得到硫磺(副产物是Fe和C的氧化物)。请写出此燃烧反应的化学方程式。

[解析] “有限量”的空气即氧气不足，是为了得到硫磺(加焦炭也是为了防止硫燃烧)。既然氧气不足，Fe和C的主要燃烧产物不应该是它们的最高价。

2FeS₂＋8C＋5O₂＝2FeO＋8CO＋4S 或3FeS₂＋12C＋8O₂＝Fe₃O₄＋12CO＋6S

28．王水能将极难溶的HgS溶解，反应产物包括HgCl₄^2－、SO₂、NO，请写出这个反应的离子方程式。

[解析] S升了6价,N降了3价，HgS与NO₃^－按1:2反应，HgS＋2NO₃^－＋4Cl^－＝HgCl₄^2－＋SO₂＋2NO

因为电荷配平的需要，在方程左边加上4H^＋，最后用H₂O将H、O原子配平。

HgS＋4H^＋＋2NO₃^－＋4Cl^－＝HgCl₄^2－＋SO₂＋2NO＋2H₂O

本反应说明了王水的作用。由于HgS极难溶，单独的硝酸不能将它氧化，遂与盐酸联手，因为Cl^－配合“绑架”了Hg^2＋(生成络合离子HgCl₄^2－)，促使平衡向正向移动。

29．将气态烃 C_xH_y、O₂与足量Na₂O₂粉末置于密闭容器中用电火花点燃。高温下容器内压强即几乎为零。略去中间产物，请用一个反应方程式表示该反应的结果。

[解析] 压强为零即产物中无CO₂、CO和H₂O，高温条件下也不考虑NaHCO₃的生成，产物只能是Na₂CO₃(含C)和NaOH(含H)。

2CxHy＋xO₂＋(2x＋y) Na₂O₂＝ 2xNa₂CO₃＋2yNaOH

30．将少量O₃通入酸性KI溶液，溶液变红。写出反应的离子方程式。

[解析] I^－的氧化产物和O₃的还原产物都是清楚的，问题在于O₃是被完全还原还是有部分转变成O₂。考虑到O₃不稳定，容易分解为O₂，而O₂是稳定的，常温下不表现强氧化性。

O₃＋2I^－＋2H^＋→O₂＋I₂＋H₂O(按O＋2I^－＋2H^＋→I₂＋H₂O配平更容易)

31．对二乙苯在酸性高锰酸钾溶液中被氧化并有气体产生，写出配平的离子方程式。

[解析] 不妨将没有变化的苯环看作“零价”，于是乙基的C为“－2.5”价，羧基的C为“＋3价”。可见四个乙基C中两个升了“5.5价”，两个升了“6.5价”，共“升了24价”。

5C₂H₅－C₆H₄－C₂H₅＋24MnO₄^－＋ 72H^＋→5HOOC－C₆H₄^－COOH ＋24Mn^2＋＋ 10CO₂↑ ＋ 56H₂O

32．已知碳酸盐MCO₃在空气中被煅烧会发生化合价的变化。若1mol MCO₃与足量O₂反应后固体质量减少28g，M的化合价变为____。

[解析] 据质量差，反应方程式为 MCO₃＋(1/2)O₂→MO₂＋CO₂

[答] ＋4

五、关于氮元素

33．已知氨很容易被氯气氧化成氮气。现在一定条件下将氨和氯气以1:1(物质的量之比)混合，请用一个化学方程式表示此反应的实际情况，并配平。
[解析] 氯的还原产物当然是－1价，氨被氯气氧化成氮气的反应式为：2NH₃＋3Cl₂＝ N₂＋6HCl

氨和氯气以3:3混合，剩下的1份NH₃与HCl结合为NH₄Cl：3NH₃＋3Cl₂＝ N₂＋5HCl ＋NH₄Cl

34．浓硝酸能将P₄氧化至最高化合价。写出这个化学反应的化学方程式。

[解析] 磷的最高化合价为＋5，但写P₂O₅不合适，因为P₂O₅极易溶于水变成H₃PO₄。

20HNO₃＋P₄＝ 4H₃PO₄＋20NO₂＋4H₂O

35．某种炸药的化学式为C₈N₈O₁₆，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。

(1)写出它的爆炸反应方程式。(2)解释它具有强烈爆炸性的原因。

[解析](1)C₈N₈O₁₆→8CO₂＋4N₂

(2)产物远比反应物稳定；分解产物完全是气体，体积膨胀功很大。

36．写出黑火药爆炸主要反应的化学方程式。

[解析] 至少让学生知道：1)因为是古代发明，黑火药的原料是自然界现成的；2)炸药爆炸的主要产物是气体，没有气体的膨胀哪来到威力？3)常见炸药往往是硝基或硝酸根含量较高的。

3C＋2KNO₃＋S==K₂S＋3CO₂↑＋N₂↑

37．已知亚硝酸不稳定。写出NF₃与水充分反应的化学方程式。

[解析] 可以首先考虑NF₃的水解：

NF₃＋3H₂O=N(OH)₃＋3HF(NF₃＋2H₂O→HNO₂＋3HF)

HNO₂不稳定，歧化为较稳定的NO和HNO₃(NO₂与H₂O反应的产物还是NO和HNO₃)：3HNO₂→2NO＋HNO₃＋H₂O

结果为：3NF₃＋5H₂O→2NO＋HNO₃＋9HF

38．二甲基肼是一种火箭燃料，氧化剂是N₂O₄。如果燃烧充分，产物无毒。写出二甲基肼在与N₂O₄充分燃烧的化学方程式。

[解析] 肼即联氨(NH₂－NH₂)。本题表明火箭燃料的主要燃烧产物全部是稳定的气体，气体膨胀功达到最大。

C₂H₈N₂＋2N₂O₄→4H₂O＋2CO₂＋3N₂