2017届高考化学第二轮专题限时训练24

专题限时训练(二十)以元素化合物为载体的化学反应原理综合考查题(时间：60分钟分数：75分)1．(15分)(2015·江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为：MnO2＋SO2=MnSO4(1)质量为17.40g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于1×10－6mol·L－1)，需调节溶液pH范围为________。(3)从下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________。(4)准确称取0.1710gMnSO4·H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋)＝0.0500mol·L－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。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样品的纯度为：eq\f(0.169g,0.1710g)×100%≈98.8%解析：(1)n(MnO2)＝eq\f(17.40g,87g·mol－1)＝0.2mol，由化学方程式MnO2＋SO2=MnSO4知，n(SO2)＝n(MnO2)＝0.2mol，标准状况下V(SO2)＝22.4L·mol－1×0.2mol＝4.48L。(2)Fe3＋全部转化为Fe(OH)3时，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＋全部转化为Al(OH)3时，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＋完全沉淀时，溶液中OH－的最小浓度应为1×10－9mol·L－1，即pH最小应为5.0，因为Mn(OH)2沉淀时的最小pH为7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，应调节溶液至5.0＜pH＜7.1。(3)由图可知，60℃时，MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等，随着温度的不断升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大，而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小，因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O，需控制温度在60℃以上。(4)Fe2＋的氧化产物为Fe3＋，由质量守恒定律和电子守恒可得：Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。因此，n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝0.0500mol·L－1×0.020L＝1.00×10－3mol，则m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3mol×169g·mol－1＝0.169g，故MnSO4·H2O样品的纯度为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质具有重要意义。(1)①硫离子的结构示意图为________。②加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为__________________。(2)25℃，在0.10mol·L－1H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与c(S2－)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。①pH＝13时，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝________mol·L－1。②某溶液含0.020mol·L－1Mn2＋、0.10mol·L－1H2S，当溶液pH＝________时，Mn2＋开始沉淀。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13](3)25℃，两种酸的电离平衡常数如下表。Ka1Ka2H2SO31.3×10－26.3×10－8H2CO34.2×10－75.6×10－11①HSOeq\o\al(－,3)的电离平衡常数表达式K＝________。②0.10mol·L－1Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________。③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为____________________________。答案：(1)①②C＋2H2SO4(浓)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的原子序数为16，故S2－的结构示意图为。②硫元素的最高价氧化物对应水化物为H2SO4，C与浓H2SO4反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))2SO2↑＋CO2↑＋2H2O。(2)①根据物料守恒：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－)最小值为c(S2－)＝eq\f(KspMnS,cMn2＋)＝eq\f(2.8×10－13,0.020)＝1.4×10－11，再对照图像找出pH＝5。(3)①电离平衡常数等于电离出的离子平衡浓度的系数次幂的乘积与弱电解质的平衡浓度的比值。②SOeq\o\al(2－,3)发生水解，生成HSOeq\o\al(－,3)和OH－，HSOeq\o\al(－,3)再进一步水解生成H2SO3和OH－，故离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(SO2－3)>c(OH－)>c(HSOeq\o\al(－,3))>c(H＋)。③根据电离平衡常数的大小可判断H2SO3的酸性强于碳酸，故反应可放出CO2气体，H2SO3＋HCOeq\o\al(－,3)=HSOeq\o\al(－,3)＋CO2↑＋H2O。3．(15分)碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。(1)用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3—NH—NH—CH3)，氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量热量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，请写出该反应的热化学方程式_________________________________________________。(2)298K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－akJ·mol－1(a>0)。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：①298K时，该反应的平衡常数为________。②下列事实能判断该反应处于平衡状态的是________(填字母)。a．混合气体的密度保持不变b．混合气体的颜色不再变化c．v正(N2O4)＝2v逆(NO2)③若反应在398K时进行，某时刻测得n(NO2)＝0.6mol，n(N2O4)＝1.2mol，则此时v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100mL0.1mol·L－1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点，回答下列问题：①水的电离程度最大的是________；②其溶液中c(OH－)的数值最接近NH3·H2O的电离常数K的数值的是________；③在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是________。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完全燃烧释放的热量为42.5kJ·g－1×60g＝2550kJ，故热化学方程式为C2H8N2(l)＋2N2O4(l)=2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(l)ΔH＝－2550kJ·mol－1。(2)平衡时，c(N2O4)＝0.6mol·L－1c(NO2)＝0.3mol·L－1①K＝eq\f(cN2O4,c2NO2)＝eq\f(0.6,0.32)≈6.67。②a项，混合气体的密度始终保持不变；c项，应写成v正(N2O4)＝eq\f(1,2)v逆(NO2)。③此时Q＝eq\f(0.6,0.32)＝6.67由于该反应为放热反应，在398K时的平衡常数应小于298K时的平衡常数，所以反应应向逆反应方向进行，所以v正<v逆。(3)①当加入100mLNaOH时，NH4HSO4电离出的H＋正好完全反应，此时c(NHeq\o\al(＋,4))最大，水的电离程度也应最大。②NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－电离平衡常数K＝eq\f(cNH\o\al(＋,4)·cOH－,cNH3·H2O)当c(NHeq\o\al(＋,4))＝c(NH3·H2O)时，c(OH－)＝K所以应选d点。③c点溶液呈中性，此时，NHeq\o\al(＋,4)反应一部分，大小顺序应为c(Na＋)>c(SOeq\o\al(2－,4))>c(NHeq\o\al(＋,4))>c(OH－)＝c(H＋)。4．(15分)随着我国工业化水平的不断发展，解决水、空气污染问题成为重要课题。(1)汽车尾气的大量排放是造成空气污染的重要因素之一，发展燃料电池汽车可以有效地解决上述问题。直接甲醇燃料电池(DMFC)不会产生有害产物，能量转换效率比内燃机要高2～3倍，电池结构如下图所示，c处通入的物质为________，外电路中电子从________移动到________(填“A”或“B”)，写出电池负极的电极反应式__________________________________________________________。(2)工业废水中常含有一定量的Cr2O2－7，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是处理铬污染的常用方法。该法用Fe作电极电解含Cr2O2－7的酸性废水，电解时，在阴极上有大量气泡生成，并产生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。①反应中，1molCr2O2－7完全生成Cr(OH)3沉淀，外电路通过电子的物质的量为________mol。②常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp＝10－32，当Cr3＋浓度小于10－5mol·L－1时可认为完全沉淀。电解完全后，测得溶液的pH＝6，则该溶液过滤后________(填“能”或“否”)直接排放。(3)含氨废水易引发水体富营养化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体，溶液中eq\f(cNH3·H2O,cNH\o\al(＋,4)·cOH－)________(填“增大”“减小”或“不变”)。答案：(1)O2ABCH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋(2)①12②能(3)不变解析：(1)根据H＋的定向移动，可以判断电极A为负极，电极B为正极，所以b处通入CH3OH，c处通入O2，电子从A移动到B，电极反应式为负极：CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋正极：eq\f(3,2)O2＋6e－＋6H＋=3H2O。(2)阳极：Fe－2e－=Fe2＋阴极：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＋，所以外电路通过电子的物质的量为12mol。②溶液的pH＝6，则c(H＋)＝10－6mol·L－1c(OH－)＝10－8mol·L－1c(Cr3＋)＝eq\f(10－32,10－83)＝10－8mol·L－1所以该溶液过滤后能直接排放。(3)eq\f(cNH3·H2O,cNH\o\al(＋,4)·cOH－)为Kb(NH3·H2O)的倒数，温度不变，其值不变。5．(15分)纳米氧化亚铜是一种用途广泛的材料，工业上有多种制备方法。(1)湿法制备：先向KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂——肼(N2H4)，加热并保持温度在90℃，检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。①检验反应体系内纳米Cu2O已经生成的实验方法是_________________________________________________________。②完成下面的化学反应方程式：________CuSO4＋________N2H4＋________KOH=________Cu2O＋________N2↑＋________K2SO4＋________。(2)烧结法制备：以铜粉和氧化铜为原料，密闭高温煅烧后得Cu2O，写出反应的化学方程式_______________________________，该方法的缺点有(写出一点即可)________________________。(3)电化学法制备：用铜棒和石墨作电极，电解Cu(NO3)2稀溶液制备。铜棒作________极，阴极的电极反应式为_______________。(4)已知：2Cu＋eq\o(→,\s\up7(H＋))Cu2＋＋Cu，现将Cu2O与稀硫酸混合，下列叙述中错误的是________。A．若稀硫酸足量会有H2生成B．反应的离子方程式为：Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2OC．反应后得到蓝色溶液D．氧化剂、还原剂均是Cu2O(5)由Cu2O和Cu组成的混合物1.76g，与足量的稀硝酸充分反应后得到标准状况下的NO气体224mL，计算该样品中Cu2O的质量分数。(写出计算过程，结果保留两位小数)答案：(1)①用激光笔照射，看是否产生丁达尔效应②4182146H2O(2)CuO＋Cueq\o(=,\s\up7(高温))Cu2O能耗大(或纯度不高、条件难以