置换反应型
(1)单质同主族：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2C＋SiO2=====Si＋2CO↑，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。
(2)单质不同主族：C＋H2O(g)=====CO＋H2，Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。
(3)有过渡元素参加的置换反应：Fe＋2H===Fe2＋H2↑，Fe＋Cu2===Fe2＋Cu,2Al＋
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＋
＋
＋
高温
高温
Fe2O3=====Al2O3＋2Fe。
7．若甲、丙分别为短周期、同一主族元素组成的单质，乙、丁都是由两种元素组成的化合物，它们之间有如图所示的转化关系，则满足条件的甲和丙可以为( )
高温
A．钠和氢气 B．氟和氧气 C．碳和硅 D．氯气和溴 答案 C
解析 由于题中强调甲、丙分别为短周期、同一主族元素组成的单质，由此可知该反应是同一主族元素形成的单质之间的置换反应，据此可排除B和D(D中的Br是长周期元素)；C中发生反应的化学方程式为2C＋SiO2=====Si＋2CO↑；对于选项A，有的同学认为发生反应2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑也符合题意，其实不然，题中强调乙是由两种元素组成的化合物，如果按照给出的反应，乙必是氯化氢气体，是共价化合物，不存在H，金属钠不和它发生反应。因此只有选项C正确。
8．X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是( )
＋
高温
选项 A B C D 答案 C
解析 逐项代入框图验证法，C项中Fe与Cl2反应只能生成FeCl3，而不是FeCl2，故C项不符合。
X H2 Mg Zn Cl2 Y Si C Fe N2 Z Cl2 O2 Cl2 H2 甲 SiCl4 CO2 FeCl2 NH3 乙 HCl MgO ZnCl2 HCl 题型2 以无机物的转化为载体综合考查氧化还原及电化学理论
1．[2014·福建理综，24(2)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。 用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：
①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为________________________________________________________________________。 ②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。 ③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。 答案 ①4HNO3=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O ②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) 解析 ①硝酸分解生成NO2、H2O和O2。
②根据图示可知Fe和HNO3反应生成Fe(NO3)2和NH4NO3，结合电子守恒可写出化学方程式。 ③因为HNO3的还原产物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化剂转移8 mol电子，故产生的氮氧化物较少，节约原料。
2．[2013·山东理综，28(2)(3)(4)]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。 (3)
△
右图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，使Ag2S
转化为Ag，食盐水的作用是________________。
答案 (2)Cu2S 4 H2 (3)a 2H＋NO3＋e===NO2↑＋H2O (4)做电解质溶液(或导电) 解析 (2)在辉铜矿和H2SO4、O2的反应中，O2作氧化剂，所以1 mol O2得4 mol e，还原剂也失去4 mol e，Cu2＋2H2O===Cu(OH)2＋2H，Mg＋2H===Mg2＋H2↑，所以放出的气
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体应为H2。
(3)电解精炼银，粗银作阳极，纯银作阴极，阴极上除了附着银之外，还会有少量的NO2气体产生。原因是NO3＋2H＋e===NO2↑＋H2O
(4)铝质容器与食盐水处理Ag2S的原理是：利用原电池原理，负极：2Al－6e===2Al3，正
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极：3Ag2S＋6e===6Ag＋3S2，2Al3＋3S2＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
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总反应：2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3↓ ＋3H2S↑＋6Ag。
1．氧化还原反应有广泛应用。
(1)我国的四大发明之一黑火药，爆炸时发生反应的化学方程式为S＋2KNO3＋3C===K2S＋3CO2↑＋N2↑。
上述反应中，如1.5 mol还原剂________(填“得到”或“失去”)________ mol电子，则生成________ g还原产物。
(2)铝热法是常用的金属冶炼方法之一。 已知：4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH1＝－3 352 kJ·mol1
－
Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH2＝－521 kJ·mol1
－
Al与MnO2反应冶炼金属Mn的热化学方程式是________________。
(3)高温电解技术能高效实现CO2(g)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)＋O2(g)，工作原理示意图如下：
①电极b发生________(填“氧化”或“还原”)反应； ②CO2在电极a放电的反应式是__________________。
(4)黑色沉淀CuS、Cu2S放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀完全溶解，其中CuS溶解的化学方程式是______________________。
答案 (1)失去 6 69 (2)4Al(s)＋3MnO2(s)===3Mn(s)＋2Al2O3(s) ΔH＝－1 789 kJ·mol1
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(3)①氧化 ②CO2＋H2O＋4e===CO＋H2＋2O2
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(4)CuS＋4H2SO4(浓)=====CuSO4＋4SO2↑＋4H2O
解析 (1)从方程式可知只有C元素的化合价升高，作还原剂。1 mol C转化为1 mol CO2时
△
失去4 mol e，则1.5 mol C失去6 mol e，得到的还原产物K2S、N2均为0.5 mol，其质量之和为69 g。
(2)①－②×3即得总方程式。
(3)①由示意图可知O2在b极(阳极)发生氧化反应生成O2；
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－－
②CO2和H2O在a极(阴极)得电子，被还原为CO和H2，由方程式可知CO和H2的物质的量之比为1∶1，即可写出电极反应式：CO2＋H2O＋4e===CO＋H2＋2O2。
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(4)沉淀完全溶解，CuS中－2价的S被氧化为SO2，即可写出氧化还原反应的方程式。 2．为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下：
物质 溶解性 回答下列问题： (1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式________________。 (2)图中所示滤液中含钒的主要成分为____________(写化学式)。
(3)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为 VO2＋ H2C2O4＋ ________=== VO2＋ CO2↑＋ H2O。
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＋
VOSO4 可溶 V2O5 难溶 NH4VO3 难溶 (VO2)2SO4 易溶 (4)全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H和SO24。电池
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放电时，负极的电极反应为V2－e===V3。
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＋
①电池放电时的总反应方程式为__________________。充电时，电极M应接电源的________极；
②若电池初始时左、右两槽内均以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2转化为V3；第二步V3转化为V2。
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则第一步反应过程中阴极区溶液n(H)________(填“增大”、“不变”或“减小”)，阳极的电极反应式为______________。
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答案 (1)3V2O5＋10Al=====6V＋5Al2O3 (2)VOSO4 (3)2 1 2 H 2 2 2
(4)①VO2＋V2＋2H===VO2＋V3＋H2O 正
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高温
②减小 VO2＋H2O－e===VO2＋2H
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解析 (1)铝热反应实质是置换反应，铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝。(2)根据废钒催化剂的组成及表中数据判断滤液主要成分。(3)离子方程式中一定满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。(4)①由负极电极反应式可知M为正，发生还原反应，VO2＋e＋2H===VO2
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＋
＋H2O，即可写出总方程式，依据充电时正接正，负接负知M与电源的正极相连。②充电时阴极区第一步的电极反应为VO2＋e＋2H===V3＋H2O，在阴极区放电时消耗2个H，
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通过交换膜移动来1个H，则n(H)减小。阳极VO2发生氧化反应生成VO＋2＋2H。
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题型3 以无机物的转化为载体考查化学实验基础知识
(2014·山东理综，31)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
烧瓶C中发生反应如下：
Na2S(aq)＋H2O(l)＋SO2(g)===Na2SO3(aq)＋H2S(aq)(Ⅰ)2H2S(aq)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) (Ⅱ)
S(s)＋Na2SO3(aq)=====Na2S2O3(aq) (Ⅲ)
(1)仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若__________________________________________________，则整个装置气密性良好。装置D的
作
用
是
△
________________________________________________________________________。 装置E中为______________溶液。
(2)为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为____________。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择________。 a．蒸馏水
b．饱和Na2SO3溶液 c．饱和NaHSO3溶液