2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-综合大题规范练(一)

综合大题规范练(一)必做题26．钼酸锂(Li2MoO4)的外观为白色结晶粉末，易溶于水，难溶于有机溶剂，用于电极材料、金属陶瓷的制作。工业上以某精选钼矿(主要含MoS2，还含有少量CuFeS2)为原料制备Li2MoO4，其工艺流程如图：回答下列问题：(1)“滤液1”含有的离子主要有Fe2＋、Cu2＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，“酸浸、氧化”过程中，CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为___________________________________________。(2)写出“氧化、灼烧”时发生反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________________________。(3)MoO3属于________氧化物(填“酸性”“碱性”或“两性”)。(4)“酸化沉钼”过程中，溶液pH和反应时间对钼酸的析出有很大影响，根据图中数据判断最佳的“酸化沉钼”条件：pH为________、反应时间为________；滤液2中含有的主要溶质的用途是__________________(填一种即可)。(5)H2MoO4和Li2CO3在熔融状态下反应也可生成Li2MoO4，写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。在实验中该熔融操作可以在________(填字母)中进行。A．陶瓷坩埚B．石英坩埚C．铁坩埚(6)将“滤液1”用酸性H2O2氧化，得到含c(Fe3＋)＝0.01mol·L－1、c(Cu2＋)＝0.22mol·L－1的混合溶液。若调节pH使溶液中Fe3＋浓度不超过5.0×10－6mol·L－1，而Cu2＋全部留在母液中，则该溶液的pH范围为______{已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，lg2＝0.3}。答案(1)CuFeS2＋16Fe3＋＋8H2O=Cu2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋17Fe2＋＋16H＋(2)2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(灼烧))4SO2＋2MoO3(3)酸性(4)1.060min可用于制氮肥(5)H2MoO4＋Li2CO3eq\o(=,\s\up7(熔融))Li2MoO4＋H2O＋CO2↑C(6)3.3≤pH<4.5解析(1)“滤液1”含有的离子主要有Fe2＋、Cu2＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－，“酸浸、氧化”过程中，CuFeS2与FeCl3溶液反应的离子方程式为CuFeS2＋16Fe3＋＋8H2O=Cu2＋＋2SOeq\o\al(2－,4)＋17Fe2＋＋16H＋。(2)“氧化、灼烧”时MoS2与氧气生成二氧化硫和三氧化钼，反应的化学方程式：2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(灼烧))4SO2＋2MoO3。(3)通过流程中MoO3加入氨水进行氨浸生成(NH4)2MoO4，可知MoO3为酸性氧化物。(4)由图可知，pH＝1.0时，母液含钼量最低(虚线表示)，当时间为60min时，母液含钼量最低(实线表示)，母液含钼量最低，“酸化沉钼”最佳；滤液2中含有的主要溶质为硝酸铵，用途是可用于制氮肥。(5)H2MoO4和Li2CO3在熔融状态下反应也可生成Li2MoO4，反应的化学方程式：H2MoO4＋Li2CO3eq\o(=,\s\up7(熔融))Li2MoO4＋H2O＋CO2↑；在实验中该熔融操作可以在铁坩埚内进行，因为Li2CO3可腐蚀陶瓷、石英坩埚。(6)由题可知，c(Fe3＋)≤5.0×10－6mol·L－1，而c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋))，c(OH－)≥2.0×10－11mol·L－1，因为c(H＋)＝eq\f(Kw,cOH－)，则c(H＋)≤eq\f(10－14,2.0×10－11)mol·L－1＝5.0×10－4mol·L－1，所以pH≥3.3；c(Cu2＋)＝0.22mol·L－1，当Cu2＋开始沉淀时，c(OH－)＝eq\r(\f(Ksp[CuOH2],cCu2＋))＝10－9.5mol·L－1，c(H＋)＝eq\f(10－14,10－9.5)mol·L－1＝10－4.5mol·L－1，pH＝4.5，则该溶液的pH范围为3.3≤pH<4.5。27．甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]可有效改善缺铁性贫血，化学兴趣小组的同学设计了如下两个实验：装置1制备碳酸亚铁晶体；装置2制备甘氨酸亚铁(加热和夹持装置均已略去)。已知：柠檬酸易溶于水，具有较强的酸性和还原性。回答下列问题：Ⅰ.碳酸亚铁晶体(FeCO3·nH2O)的制备(1)实验操作如下：关闭f，打开e，然后关闭活塞a，打开活塞b、c，加入适量稀硫酸反应一段时间后，关闭活塞b、c，打开活塞a，以上操作的目的是________________________；实验结束后，若装置B中没有出现碳酸亚铁晶体，可能的原因是__________________________________________________________________________________________________。(2)反应结束后，对装置B中的反应液进行静置、过滤、洗涤、干燥，得到碳酸亚铁晶体。过滤操作过程中用到的玻璃仪器有___________________________________________________；干燥过程中可能有少量碳酸亚铁晶体被氧化为FeOOH，反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________。Ⅱ.甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]的制备实验操作如下：将装置1制取的碳酸亚铁晶体与甘氨酸的水溶液混合加入到装置C中，关闭e，打开f，然后利用装置E中盐酸和碳酸钙反应生成的气体排尽装置中的空气，接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤，滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥，得到甘氨酸亚铁。(3)仪器h的名称为________；试剂g为____________(填试剂名称)。(4)为了提高(H2NCH2COO)2Fe的产率，需要控制装置C中反应溶液的pH在5.6～6.0之间。若pH过低，(H2NCH2COO)2Fe的产率将降低，其原因为_______________________________________________________________________________________________；滴入柠檬酸溶液的作用除了促进FeCO3的溶解，调节溶液的pH外，还有________________。00mol·L－1KMnO4标准溶液滴定至终点(已知滴定过程中只有Fe2＋被氧化)，消耗KMnO4标准溶液的体积为17.20mL。则产品中Fe2＋的质量分数为________%(保留1位小数)。答案(1)排尽装置内的空气，将装置A产生的硫酸亚铁压入到装置B中发生反应装置A中稀硫酸量过多，太早关闭活塞b、c，打开活塞a，导致装置A中生成的硫酸亚铁量很少，很多稀硫酸被压入到装置B中，从而导致实验失败(2)烧杯、漏斗、玻璃棒4FeCO3·nH2O＋O2=4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O(3)圆底烧瓶饱和碳酸氢钠溶液(4)pH过低，氢离子浓度较大，氢离子和H2NCH2COOH反应，不利于(H2NCH2COO)2Fe的生成防止亚铁离子被氧化(5)26.5解析(1)实验操作如下：关闭f，打开e，然后关闭活塞a，打开活塞b、c，加入适量稀硫酸反应一段时间后，关闭活塞b、c，打开活塞a，以上操作的目的是排尽装置内的空气，将装置A产生的硫酸亚铁压入到装置B中发生反应；实验结束后，若装置B中没有出现碳酸亚铁晶体，可能的原因是装置A中稀硫酸量过多，太早关闭活塞b、c，打开活塞a，导致装置A中生成的硫酸亚铁量很少，很多稀硫酸被压入到装置B中，从而导致实验失败。(2)过滤操作过程中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；干燥过程中可能有少量碳酸亚铁晶体被氧化为FeOOH，反应的化学方程式为4FeCO3·nH2O＋O2=4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O。(3)仪器h的名称为圆底烧瓶；试剂g主要是除掉二氧化碳中的HCl，因此g为饱和碳酸氢钠溶液。(4)为了提高(H2NCH2COO)2Fe的产率，需要控制C中反应溶液的pH在5.6～6.0之间。若pH过低，(H2NCH2COO)2Fe的产率将降低，其原因为pH过低，氢离子浓度较大，氢离子和H2NCH2COOH反应，不利于(H2NCH2COO)2Fe的生成；由于柠檬酸具有还原性，亚铁盐具有还原性，柠檬酸溶液的作用除了促进FeCO3的溶解，调节溶液的pH外，还能防止亚铁离子被氧化。(5)根据题意得5Fe2＋～MnOeq\o\al(－,4)，因此n(Fe2＋)＝5×0.05000mol·L－1×17.20×10－3L×4＝0.01720mol，w(Fe2＋)＝eq\f(0.01720mol×56g·mol－1,3.640g)×100%≈26.5%。28.二氧化碳是常见的温室气体，其回收利用是环保领域研究的热点课题。(1)在一定条件下，CO2与H2反应可合成CH2=CH2，该反应分两步进行：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1Ⅱ.2CO(g)＋4H2(g)CH2=CH2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－210.5kJ·mol－1①CO2与H2反应合成CH2=CH2的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②保持其他因素不变，下列描述不正确的是________(填字母)。A．升高温度可使反应Ⅰ的平衡常数减小B．加压可使反应Ⅱ的平衡正向移动，反应Ⅰ的平衡一定不移动C．恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅱ的平衡逆向移动D．增大H2的浓度，能提高CO2合成CH2=CH2的转化率③T℃，压强恒定为100kPa时，将n(CO2)∶n(H2)＝1∶3的混合气体和催化剂投入反应器中，达平衡时，部分组分的物质的量分数如下表所示。组分H2COCH2CH2物质的量分数/%eq\f(125,7)eq\f(25,7)eq\f(100,7)CO2的平衡转化率为________，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(Kp是以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。(2)在一定条件下，CO2与H2反应可合成CH3OCH3，其过程中主要发生下列反应：主反应：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1次反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性＝eq\f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×100%。①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________________。②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为40%(图中M点)。不改变反应时间和温度，例举一条一定能提高CH3OCH3选择性的措施：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)某种“大气固碳”电池充放电工作原理如图所示，其放电时电池反应为3CO2＋4Li2Li2CO3＋C。已知：该电池在充电时，通过催化剂的选择性控制，可使只有电极B附近的Li2CO3发生反应。写出该电池充电时阳极发生的电极反应式：_______________________________。答案(1)①2CO2(g)＋6H2(g)CH2CH2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－128.1kJ·mol－1②AB③90%3.4(2)①次反应的ΔH>0，主反应的ΔH<0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度②增大压强(或使用对主反应催化活性更高的催化剂)(3)2Li2CO3－4e－=2CO2↑＋4Li＋＋O2↑解析(1)①根据盖斯定律2Ⅰ＋Ⅱ可得：2CO2(g)＋6H2(g)CH2CH2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－128.1kJ·mol－1。②反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，可使反应Ⅰ的平衡常数增大，故A错误；反应Ⅱ为气体分子数减少的反应，加压可使反应Ⅱ的平衡正向移动，c(H2)减小，反应Ⅰ的平衡逆向移动，故B错误；恒温恒压下通水蒸气，反应物的分压减小，反应Ⅱ的平衡逆向移动，故C正确；增大H2的浓度，使平衡正向移动能提高CO2合成CH2=CH2的转化率，故D正确。③设CO2、H2起始物质的量分别为1mol、3mol，反应Ⅰ生成CO物质的量为xmol，反应Ⅱ生成乙烯的物质的量为ymol，根据转化关系可得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)起始量/mol1300转化量/molxxxx2CO(g)＋4H2(g)CH2CH2(g)＋2H2O(g)转化量/mol2y4yy2yCO2的物质的量为(1－x)mol，H2的物质的量为(3－x－4y)mol，CH2=CH2的物质的量为ymol，CO的物质的量为(x－2y)mol，H2O(g)的物质的量为(x＋2y)mol，气体总物质的量为(4－3y)mol。根据表格物质的量分数可知：eq\f(y,4－3y)＝eq\f(100,7)%，解得y＝0.4，eq\f(x－2×0.4,4－3×0.4)＝eq\f(25,7)%，解得x＝0.9，CO2的平衡转化率为eq\f(0.9mol,1mol)×100%＝90%，CO2的物质的量分数为eq\f(0.1,4－3×0.4)＝eq\f(0.1,2.8)，H2O(g)的物质的量分数为eq\f(1.7,4－3×0.4)＝eq\f(1.7,2.8)，反应Ⅰ的平衡常数为Kp＝eq\f(pCO·pH2O,pCO2·pH2)＝eq\f(\f(25,7)×100kPa×\f(1.7,2.8)×100kPa,\f(0.1,2.8)×100kPa×\f(125,7)×100kPa)＝3.4。(2)①由图像可知，当温度高于300℃时，CO2的平衡转化率增大，而CH3OCH3的选择性降低，即此温度下主要发生的是次反应，次反应是吸热反应，当温度升高，CO2转化为CO的平衡转化率上升；而主反应是放热反应，当温度升高，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②要提高CH3OCH3的选择性，有两种措施：一是增大压强，使主反应的平衡向右移动，从而提高CH3OCH3的选择性；二是使用对主反应催化活性更高的催化剂，使主反应更易发生，从而提高CH3OCH3的选择性。(3)放电时，负极发生的反应为Li－e－=Li＋，正极发生的反应为3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C，充电时，电极B为阳极，根据题意，通过催化剂的选择性控制，可使只有电极B附近的Li2CO3发生反应，则阳极的电极反应式为2Li2CO3－4e－=2CO2↑＋4Li＋＋O2↑。选做题35．锂离子电池让电动汽车飞速发展，有利于实现节能减排。LiCoO2、LiFePO4、Li4Ti5O12常用作电池的电极材料，LiPF6、LiAsF6常用作锂离子聚合物电池的载体材料。回答下列问题：(1)LiCoO2中基态Co原子的电子排布式为______________，其核外电子的空间运动状态有________种。(2)LiFePO4与LiPF6中所含的非金属元素电负性由大到小的顺序为________，PFeq\o\al(－,6)的立体构型为________。(3)含氧酸的通式可写为(HO)mROn，根据含氧酸的结构规律，下列酸中酸性与H3PO4相近的有________(填字母)。A．HClO B．H2SO4C．HNO2 D．HNO3(4)电池工作时，Li＋可在电解质LiPF6或LiAsF6中发生迁移，相同条件下，Li＋在________(填“LiPF6”或“LiAsF6”)中迁移较快，原因是_____________________________________。(5)Li4Ti5O12中Ti元素的化合物TiO2是一种重要的瓷器釉料。研究表明，在TiO2中通过氮掺杂反应可生成TiO2－aNb，能使TiO2对可见光具有活性，掺杂过程如图所示。则TiO2－aNb晶体中a＝________，b＝________。答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)15(2)F>O>P正八面体形(3)C(4)LiAsF6PFeq\o\al(－,6)的半径比AsFeq\o\al(－,6)的小，PFeq\o\al(－,6)与Li＋的作用比AsFeq\o\al(－,6)与Li＋的作用强，迁移速度就慢(5)eq\f(7,16)eq\f(1,8)解析(1)基态Co原子核外有27个电子，根据能量最低原理书写电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；s轨道有一种空间运动状态，p轨道有三种空间运动状态，d轨道有五种空间运动状态，因此基态Co原子的核外电子的空间运动状态有15种。(2)LiFePO4与LiPF6中所含的非金属元素为P、O、F，电负性由大到小的顺序为F>O>P；PFeq\o\al(－,6)的中心原子上的价层电子对数为6＋eq\f(1,2)(5＋1－6)＝6，没有孤电子对，立体构型为正八面体形。(3)H3PO4可写为(HO)3PO，HClO可写为HOCl，H2SO4可写为(HO)2SO2，HNO2可写为HONO，HNO3可写为HONO2，HNO2和H3PO4的非羟基氧原子数n相同，酸性相近。(4)PFeq\o\al(－,6)的半径比AsFeq\o\al(－,6)的小，PFeq\o\al(－,6)与Li＋的作用比AsFeq\o\al(－,6)与Li＋的作用强，迁移速度就慢。(5)由图可知，在TiO2晶胞中，Ti原子位于顶角、面上和体心处，O原子位于面上、棱上以及晶胞内，因此1个晶胞中含有的Ti原子个数为8×eq\f(1,8)＋4×eq\f(1,2)＋1＝4，O原子个数为8×eq\f(1,2)＋8×eq\f(1,4)＋2＝8，进行N掺杂后，棱上和晶胞内分别有1个O原子形成氧空穴，面上有1个O原子被N原子替代，则掺杂后晶胞中N原子个数为eq\f(1,2)，O原子个数为8－1－eq\f(1,2)－eq\f(1,4)＝eq\f(25,4)，晶胞内各原子数为，将Ti原子数定为1，可得：，即2－a＝eq\f(25,16)，a＝eq\f(