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高中 | 氧化还原反应方程式的书写及配平题目答案及解析如下,仅供参考!
必修一
第二章 化学物质及其变化
第三节 氧化还原反应
氧化还原反应方程式的书写及配平
了解元素及其化合物性质是学习化学的基础。根据要求回答下列问题:
黑火药是中国古代四大发明之一,发生爆炸时的化学反应方程式为:$\text{S}+\text{KN}{{\text{O}}_{3}}+\text{C}\to {{\text{K}}_{2}}\text{S}+{{\text{N}}_{2}}\uparrow +\text{C}{{\text{O}}_{2}}\uparrow \rm ($未配平$\rm )$。该反应中氧化剂和还原剂质量比为 。
$\\rm 13:2$
"]]反应中硫化合价由$\rm 0$变为$\rm -2$、氮化合价由$\rm +5$变为$\rm 0$,$\rm S$、硝酸钾为氧化剂,碳化合价由$\rm 0$变为$\rm +4$,碳为还原剂,结合电子守恒,反应为:$\text{S}+2\text{KN}{{\text{O}}_{3}}+3\text{C=}{{\text{K}}_{2}}\text{S}+{{\text{N}}_{2}}\uparrow +3\text{C}{{\text{O}}_{2}}\uparrow $,反应中氧化剂和还原剂质量比为$(\rm 1\;\rm mol\times 32\;\rm g/mol+2\;\rm mol\times 101\;\rm g/mol):(\rm 3\;\rm mol\times 12\;\rm g/mol) =13: 2$。
三氟化氮$\rm (\text{N}{{\text{F}}_{3}}\rm )$气体是微电子工业中的关键原料之一,在潮湿环境中能与水蒸气发生反应生成$\text{HF}$、$\text{NO}$和$\text{HN}{{\text{O}}_{3}}$。该反应的化学方程式为 ,$\text{N}{{\text{F}}_{3}}$无色、无臭,但在空气中泄漏却容易被发现的原因是 。
$3\\text{N}{{\\text{F}}_{3}}+5{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}=9\\text{HF}+2\\text{NO}+\\text{HN}{{\\text{O}}_{3}}$;$\\text{N}{{\\text{F}}_{3}}$与空气中水蒸气反应生成的$\\text{NO}$遇${{\\text{O}}_{2}}$生成红棕色的$\\text{N}{{\\text{O}}_{2}}$,容易被发现
"]]$\text{N}{{\text{F}}_{3}}$在潮湿环境中能与水蒸气发生反应生成$\text{HF}$、$\text{NO}$和$\text{HN}{{\text{O}}_{3}}$,部分氮化合价由$\rm +3$变为$\rm +2$、部分氮化合价由$\rm +3$变为$\rm +5$,结合电子守恒,该反应的化学方程式为$3\text{N}{{\text{F}}_{3}}+5{{\text{H}}_{2}}\text{O}=9\text{HF}+2\text{NO}+\text{HN}{{\text{O}}_{3}}$,$\rm NO$容易和空气中氧气生成红棕色二氧化氮气体,故$\text{N}{{\text{F}}_{3}}$在空气中泄漏却容易被发现的原因是$\text{N}{{\text{F}}_{3}}$与空气中水蒸气反应生成的$\text{NO}$遇${{\text{O}}_{2}}$生成红棕色的$\text{N}{{\text{O}}_{2}}$。
过碳酸钠$\rm (2\text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}\cdot 3{{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\rm )$和过硼酸钠晶体$\rm (\text{NaB}{{\text{O}}_{3}}\cdot 4{{\text{H}}_{2}}\text{O}\rm )$均可以用作无毒漂白剂和供氧剂。已知:过碳酸钠摩尔质量为$314\text{ g}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}$,其具有$\text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}$与${{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}}$的双重性质;过硼酸钠晶体摩尔质量为$154\text{ g}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}$,加热至$70\;\rm ^\circ C$以上会逐步失去结晶水。
①为测定某过碳酸钠产品纯度,称量$6.00\text{ g}$产品并配制成$250\;\rm \text{mL}$溶液,量取$25.00\;\rm \text{mL}$该溶液于锥形瓶中,用$0.1000\;\rm \text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$的酸性$\text{KMn}{{\text{O}}_{4}}$溶液滴定,重复三次实验,平均消耗$22.00\;\rm \text{mL}$酸性$\text{KMn}{{\text{O}}_{4}}$溶液,则产品纯度为 $\rm ($保留小数点后两位有效数字$\rm )$。
②实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的曲线如下图所示,则${{T}_{2}}\sim{{T}_{3}}\;\rm ^\circ C$所对应的化学方程式为 。
$95.94\\%$;$\\text{NaB}{{\\text{O}}_{3}}\\cdot 3{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}\\begin{matrix} \\underline{\\underline{\\triangle }} \\\\ {} \\\\ \\end{matrix}\\text{NaB}{{\\text{O}}_{3}}\\cdot {{\\text{H}}_{2}}\\text{O}+2{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}$
"]]①高锰酸钾为氧化剂,锰化合价由$\rm +7$变为$\rm +2$,过氧化氢中氧化合价由$\rm -1$变为$\rm -2$,根据化合价得升降,可得到反应的关系式:$\rm 5(2\text{N}{{\text{a}}_{2}}\text{C}{{\text{O}}_{3}}\cdot 3{{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}}\rm )\sim 6 KMnO_{4}$,$ {n=n}\left( \text{KMn}{{\text{O}}_{\text{4}}} \right)=\dfrac{5}{6}\times \text{0}\text{.1000}\times \text{22}\text{.00}\times \text{1}{{\text{0}}^{ {-3}}}\times \dfrac{250}{25}\text{ mol}= \dfrac{0.11}{6}\text{ mol}$,产品纯度为$\dfrac{\dfrac{0.11}{6}\text{ mol}\times 314\text{ g}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}}{6.00\text{ g}}\times 100\%=95.94\%$;
②$\rm 30.8\;\rm g$的$\text{NaB}{{\text{O}}_{3}}\cdot 4{{\text{H}}_{2}}\text{O}$物质的量为$\rm 30.8\;\rm g\div 154\text{ g}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\rm =0.2\;\rm mol$, $ T_{2}$时刻,失去的结晶水质量为$\rm 30.8\;\rm g-27.2\;\rm g=3.6\;\rm g$,物质的量为$\rm 0.2\;\rm mol$,所得晶体为$\rm NaBO_{3}·3H_{2}O$,$ T_{2}\sim T_{3}$失去的结晶水为$\rm 27.2\;\rm g-20\;\rm g=7.2\;\rm g$,物质的量为$\rm 0.4\;\rm mol$,剩余的晶体为$\rm NaBO_{3}·H_{2}O$,所以$ T_{2}\sim T_{3}$所对应的化学方程式为$\text{NaB}{{\text{O}}_{3}}\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}\begin{matrix} \underline{\underline{\triangle }} \\ {} \\ \end{matrix}\text{NaB}{{\text{O}}_{3}}\cdot {{\text{H}}_{2}}\text{O+}2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$。
$\mathrm{NaClO}_4$与浓硫酸反应可得$\mathrm{HClO}_4$:$\text{NaCl}{{\text{O}}_{4}}+{{\text{H}}_{2}}\text{S}{{\text{O}}_{4}}\left(浓 \right)=\text{NaHS}{{\text{O}}_{4}}+\text{HCl}{{\text{O}}_{4}}$,利用减压蒸馏分离$\mathrm{HClO}_4$。$\mathrm{HClO}_4$和${{\text{H}}_{2}}\text{S}{{\text{O}}_{4}}$的结构如下图所示,试从结构角度解释高氯酸比硫酸易从体系中分离的原因: ,$\mathrm{HClO}_4$在液态时为双聚体${{\left( \text{HCl}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}$,写出${{\left( \text{HCl}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}$的结构式: 。
硫酸分子间氢键数目比高氯酸多,分子间作用力较大,沸点高于高氯酸;
硫酸分子间氢键数目比高氯酸多,分子间作用力较大,沸点高于高氯酸,故高氯酸比硫酸易从体系中分离;$\mathrm{HClO}_4$在液态时为双聚体${{\left( \text{HCl}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{2}}$,则两分子$\mathrm{HClO}_4$通过氢键形成双聚体:。
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