2017屆高考化學(xué)第二輪專題限時訓(xùn)練24

專題限時訓(xùn)練(二十)以元素化合物為載體的化學(xué)反應(yīng)原理綜合考查題(時間：60分鐘分?jǐn)?shù)：75分)1．(15分)(2015·江蘇卷)軟錳礦(主要成分MnO2，雜質(zhì)金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣中SO2反應(yīng)可制備MnSO4·H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2＋SO2=MnSO4(1)質(zhì)量為17.40g純凈MnO2最多能氧化________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)SO2。(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其濃度均小于1×10－6mol·L－1)，需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為________。(3)從下圖可以看出，從MnSO4和MgSO4混合溶液中結(jié)晶MnSO4·H2O晶體，需控制的結(jié)晶溫度范圍為________。(4)準(zhǔn)確稱取0.1710gMnSO4·H2O樣品置于錐形瓶中，加入適量H3PO4和NH4NO3溶液，加熱使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋)＝0.0500mol·L－1的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(滴定過程中Mn3＋被還原為Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00mL。計算MnSO4·H2O樣品的純度(請給出計算過程)。答案：(1)4.48(2)5.0<pH＜7.1(3)高于60℃(4)n(Fe2＋)＝0.0500mol·L－1×eq\f(20.00mL,1000mL·L－1)＝1.00×10－3moln(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝1.00×10－3molm(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3mol×169g·mol－1＝0.169gMnSO4·H2O樣品的純度為：eq\f(0.169g,0.1710g)×100%≈98.8%解析：(1)n(MnO2)＝eq\f(17.40g,87g·mol－1)＝0.2mol，由化學(xué)方程式MnO2＋SO2=MnSO4知，n(SO2)＝n(MnO2)＝0.2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下V(SO2)＝22.4L·mol－1×0.2mol＝4.48L。(2)Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3時，c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋))＝eq\r(3,\f(3×10－39,1×10－6))＝eq\r(3,3)×10－11mol·L－1；Al3＋全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3時，c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[AlOH3],cAl3＋))＝eq\r(3,\f(1×10－33,1×10－6))＝1×10－9mol·L－1，故Al3＋、Fe3＋完全沉淀時，溶液中OH－的最小濃度應(yīng)為1×10－9mol·L－1，即pH最小應(yīng)為5.0，因?yàn)镸n(OH)2沉淀時的最小pH為7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液至5.0＜pH＜7.1。(3)由圖可知，60℃時，MgSO4·6H2O與MnSO4·H2O的溶解度相等，隨著溫度的不斷升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐漸增大，而MnSO4·H2O的溶解度逐漸減小，因此欲從混合溶液中結(jié)晶析出MnSO4·H2O，需控制溫度在60℃以上。(4)Fe2＋的氧化產(chǎn)物為Fe3＋，由質(zhì)量守恒定律和電子守恒可得：Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。因此，n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝0.0500mol·L－1×0.020L＝1.00×10－3mol，則m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3mol×169g·mol－1＝0.169g，故MnSO4·H2O樣品的純度為eq\f(0.169g,0.1710g)×100%≈98.8%。2．(15分)(2015·福建卷)研究硫元素及其化合物的性質(zhì)具有重要意義。(1)①硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖為________。②加熱時，硫元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液與木炭反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。(2)25℃，在0.10mol·L－1H2S溶液中，通入HCl氣體或加入NaOH固體以調(diào)節(jié)溶液pH，溶液pH與c(S2－)關(guān)系如下圖(忽略溶液體積的變化、H2S的揮發(fā))。①pH＝13時，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝________mol·L－1。②某溶液含0.020mol·L－1Mn2＋、0.10mol·L－1H2S，當(dāng)溶液pH＝________時，Mn2＋開始沉淀。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13](3)25℃，兩種酸的電離平衡常數(shù)如下表。Ka1Ka2H2SO31.3×10－26.3×10－8H2CO34.2×10－75.6×10－11①HSOeq\o\al(－,3)的電離平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________。②0.10mol·L－1Na2SO3溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)開_________。③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反應(yīng)的主要離子方程式為____________________________。答案：(1)①②C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O(2)①0.043②5(3)①eq\f(cH＋cSO\o\al(2－,3),cHSO\o\al(－,3))或eq\f([H＋][SO\o\al(2－,3)],[HSO\o\al(－,3)])②c(Na＋)>c(SOeq\o\al(2－,3))>c(OH－)>c(HSOeq\o\al(－,3))>c(H＋)或[Na＋]>[SOeq\o\al(2－,3)]>[OH－]>[HSOeq\o\al(－,3)]>[H＋]③H2SO3＋HCOeq\o\al(－,3)=HSOeq\o\al(－,3)＋CO2↑＋H2O解析：(1)①S的原子序數(shù)為16，故S2－的結(jié)構(gòu)示意圖為。②硫元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物為H2SO4，C與濃H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)①根據(jù)物料守恒：c(S2－)＋c(H2S)＋c(HS－)＝0.10mol·L－1，故c(H2S)＋c(HS－)＝0.10mol·L－1－c(S2－)＝0.10mol·L－1－5.7×10－2mol·L－1＝0.043mol·L－1。②要使Mn2＋沉淀，需要的c(S2－)最小值為c(S2－)＝eq\f(KspMnS,cMn2＋)＝eq\f(2.8×10－13,0.020)＝1.4×10－11，再對照圖像找出pH＝5。(3)①電離平衡常數(shù)等于電離出的離子平衡濃度的系數(shù)次冪的乘積與弱電解質(zhì)的平衡濃度的比值。②SOeq\o\al(2－,3)發(fā)生水解，生成HSOeq\o\al(－,3)和OH－，HSOeq\o\al(－,3)再進(jìn)一步水解生成H2SO3和OH－，故離子濃度大小關(guān)系為c(Na＋)>c(SO2－3)>c(OH－)>c(HSOeq\o\al(－,3))>c(H＋)。③根據(jù)電離平衡常數(shù)的大小可判斷H2SO3的酸性強(qiáng)于碳酸，故反應(yīng)可放出CO2氣體，H2SO3＋HCOeq\o\al(－,3)=HSOeq\o\al(－,3)＋CO2↑＋H2O。3．(15分)碳、氮、硫是中學(xué)化學(xué)重要的非金屬元素，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。(1)用于發(fā)射“天宮一號”的長征二號F火箭的燃料是液態(tài)偏二甲肼(CH3—NH—NH—CH3)，氧化劑是液態(tài)四氧化二氮。二者在反應(yīng)過程中放出大量熱量，同時生成無毒、無污染的氣體。已知室溫下，1g燃料完全燃燒釋放出的能量為42.5kJ，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________________________________________。(2)298K時，在2L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a>0)。N2O4的物質(zhì)的量濃度隨時間變化如圖所示。達(dá)平衡時，N2O4的濃度為NO2的2倍，回答下列問題：①298K時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。②下列事實(shí)能判斷該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a．混合氣體的密度保持不變b．混合氣體的顏色不再變化c．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)③若反應(yīng)在398K時進(jìn)行，某時刻測得n(NO2)＝0.6mol，n(N2O4)＝1.2mol，則此時v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。(3)NH4HSO4在分析試劑、醫(yī)藥、電子工業(yè)中用途廣泛?，F(xiàn)向100mL0.1mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH與NaOH溶液體積的關(guān)系曲線如圖所示。試分析圖中a、b、c、d、e五個點(diǎn)，回答下列問題：①水的電離程度最大的是________；②其溶液中c(OH－)的數(shù)值最接近NH3·H2O的電離常數(shù)K的數(shù)值的是________；③在c點(diǎn)，溶液中各離子濃度由大到小的排列順序是________。答案：(1)C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2550kJ·mol－1(2)①6.67②b③<(3)①b②d③c(Na＋)>c(SOeq\o\al(2－,4))>c(NHeq\o\al(＋,4))>c(OH－)＝c(H＋)解析：(1)1mol(即60g)C2H8N2完全燃燒釋放的熱量為42.5kJ·g－1×60g＝2550kJ，故熱化學(xué)方程式為C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2550kJ·mol－1。(2)平衡時，c(N2O4)＝0.6mol·L－1c(NO2)＝0.3mol·L－1①K＝eq\f(cN2O4,c2NO2)＝eq\f(0.6,0.32)≈6.67。②a項(xiàng)，混合氣體的密度始終保持不變；c項(xiàng)，應(yīng)寫成v正(N2O4)＝eq\f(1,2)v逆(NO2)。③此時Q＝eq\f(0.6,0.32)＝6.67由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在398K時的平衡常數(shù)應(yīng)小于298K時的平衡常數(shù)，所以反應(yīng)應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以v正<v逆。(3)①當(dāng)加入100mLNaOH時，NH4HSO4電離出的H＋正好完全反應(yīng)，此時c(NHeq\o\al(＋,4))最大，水的電離程度也應(yīng)最大。②NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－電離平衡常數(shù)K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)當(dāng)c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(NH3·H2O)時，c(OH－)＝K所以應(yīng)選d點(diǎn)。③c點(diǎn)溶液呈中性，此時，NHeq\o\al(＋,4)反應(yīng)一部分，大小順序應(yīng)為c(Na＋)>c(SOeq\o\al(2－,4))>c(NHeq\o\al(＋,4))>c(OH－)＝c(H＋)。4．(15分)隨著我國工業(yè)化水平的不斷發(fā)展，解決水、空氣污染問題成為重要課題。(1)汽車尾氣的大量排放是造成空氣污染的重要因素之一，發(fā)展燃料電池汽車可以有效地解決上述問題。直接甲醇燃料電池(DMFC)不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，電池結(jié)構(gòu)如下圖所示，c處通入的物質(zhì)為________，外電路中電子從________移動到________(填“A”或“B”)，寫出電池負(fù)極的電極反應(yīng)式__________________________________________________________。(2)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O2－7，會對人類及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害，電解法是處理鉻污染的常用方法。該法用Fe作電極電解含Cr2O2－7的酸性廢水，電解時，在陰極上有大量氣泡生成，并產(chǎn)生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。①反應(yīng)中，1molCr2O2－7完全生成Cr(OH)3沉淀，外電路通過電子的物質(zhì)的量為________mol。②常溫下，Cr(OH)3的溶度積Ksp＝10－32，當(dāng)Cr3＋濃度小于10－5mol·L－1時可認(rèn)為完全沉淀。電解完全后，測得溶液的pH＝6，則該溶液過濾后________(填“能”或“否”)直接排放。(3)含氨廢水易引發(fā)水體富營養(yǎng)化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固體，溶液中eq\f(cNH3·H2O,cNH\o\al(＋,4)·cOH－)________(填“增大”“減小”或“不變”)。答案：(1)O2ABCH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋(2)①12②能(3)不變解析：(1)根據(jù)H＋的定向移動，可以判斷電極A為負(fù)極，電極B為正極，所以b處通入CH3OH，c處通入O2，電子從A移動到B，電極反應(yīng)式為負(fù)極：CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋正極：eq\f(3,2)O2＋6e－＋6H＋=3H2O。(2)陽極：Fe－2e－=Fe2＋陰極：2H＋＋2e－=H2↑Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OCr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓①1molCr2Oeq\o\al(2－,7)氧化6molFe2＋，所以外電路通過電子的物質(zhì)的量為12mol。②溶液的pH＝6，則c(H＋)＝10－6mol·L－1c(OH－)＝10－8mol·L－1c(Cr3＋)＝eq\f(10－32,10－83)＝10－8mol·L－1所以該溶液過濾后能直接排放。(3)eq\f(cNH3·H2O,cNH\o\al(＋,4)·cOH－)為Kb(NH3·H2O)的倒數(shù)，溫度不變，其值不變。5．(15分)納米氧化亞銅是一種用途廣泛的材料，工業(yè)上有多種制備方法。(1)濕法制備：先向KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的還原劑——肼(N2H4)，加熱并保持溫度在90℃，檢驗(yàn)反應(yīng)完全后，分離、洗滌、真空干燥得到固體樣品。①檢驗(yàn)反應(yīng)體系內(nèi)納米Cu2O已經(jīng)生成的實(shí)驗(yàn)方法是_________________________________________________________。②完成下面的化學(xué)反應(yīng)方程式：________CuSO4＋________N2H4＋________KOH=________Cu2O＋________N2↑＋________K2SO4＋________。(2)燒結(jié)法制備：以銅粉和氧化銅為原料，密閉高溫煅燒后得Cu2O，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________，該方法的缺點(diǎn)有(寫出一點(diǎn)即可)________________________。(3)電化學(xué)法制備：用銅棒和石墨作電極，電解Cu(NO3)2稀溶液制備。銅棒作________極，陰極的電極反應(yīng)式為_______________。(4)已知：2Cu＋eq\o(→,\s\up7(H＋))Cu2＋＋Cu，現(xiàn)將Cu2O與稀硫酸混合，下列敘述中錯誤的是________。A．若稀硫酸足量會有H2生成B．反應(yīng)的離子方程式為：Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2OC．反應(yīng)后得到藍(lán)色溶液D．氧化劑、還原劑均是Cu2O(5)由Cu2O和Cu組成的混合物1.76g，與足量的稀硝酸充分反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NO氣體224mL，計算該樣品中Cu2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位小數(shù))答案：(1)①用激光筆照射，看是否產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)②4182146H2O(2)CuO＋Cueq\o(=,\s\up7(高溫))Cu2O能耗大(或純度不高、條件難以