三年高考(2016-2022)高考化學試題分項版解析 專題15 元素及其化合物知識的綜合應用(含解析)
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1、三年高考(2016-2022)高考化學試題分項版解析 專題15 元素及其化合物知識的綜合應用(含解析) 1.【2018天津卷】下圖中反應①是制備SiH4的一種方法,其副產(chǎn)物MgCl2·6NH3是優(yōu)質的鎂資源?;卮鹣铝袉栴}: (1)MgCl2·6NH3所含元素的簡單離子半徑由小到大的順序(H-除外):_________________________,Mg在元素周期表中的位置:_____________________,Mg(OH)2的電子式:____________________。 (2)A2B的化學式為_______________。反應②的必備條件是______________
2、_。上圖中可以循環(huán)使用的物質有_______________。
(3)在一定條件下,由SiH4和CH4反應生成H2和一種固體耐磨材料_______________(寫化學式)。
(4)為實現(xiàn)燃煤脫硫,向煤中加入漿狀Mg(OH)2,使燃燒產(chǎn)生的SO2轉化為穩(wěn)定的Mg化合物,寫出該反應的化學方程式:_______________。
(5)用Mg制成的格氏試劑(RMgBr)常用于有機合成,例如制備醇類化合物的合成路線如下:
依據(jù)上述信息,寫出制備所需醛的可能結構簡式:_______________。
【答案】 r(H+) 3、 Mg2Si 熔融,電解 NH3,NH4Cl SiC 2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O CH3CH2CHO,CH3CHO
【解析】
為;(2)根據(jù)流程圖,以及元素守恒,A2B中含有Si和Mg,即化學式為Mg2Si;反應②為電解熔融狀態(tài)的MgCl2得到金屬鎂,即必備的條件是熔融和電解;根據(jù)流程可以循環(huán)使用的物質為NH3和NH4Cl;(3)在一定條件下,由SiH4和CH4反應生成H2和一種固體耐磨材料,該耐磨材料一定有Si和C,考慮到課本中介紹了碳化硅的高硬度,所以該物質為SiC;(4)煤燃燒產(chǎn)生SO2,SO2與Mg(OH)2反應:Mg(OH)2+SO2= 4、MgSO3+H2O,MgSO3中S被氧氣氧化,其反應是2MgSO3+O2=2MgSO4,因此總反應為2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O;(5)根據(jù)流程圖,推出所需的醛是CH3CH2CHO或CH3CHO;
考點定位:考查微粒半徑大小比較、化學用語的考查、結構簡式的推斷等知識。
【試題點評】思路點撥:(5)問,比較新穎,考查了一道有機物試題,涉及有機物結構簡式的推斷,根據(jù)流程,格氏試劑與醛基反應,醛基中C=O一個鍵發(fā)生斷裂,O原子轉化成-OH,RMgX中的-R與羰基上碳原子連接,因此推出醛應為CH3CH2CHO和CH3CHO。
2.【2018江蘇卷】堿式硫酸鋁溶液可用 5、于煙氣脫硫。室溫下向一定濃度的硫酸鋁溶液中加入一定量的碳酸鈣粉末,反應后經(jīng)過濾得到堿式硫酸鋁溶液,反應方程式為(2?x)Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O2[(1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑生成物(1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影響堿式硫酸鋁溶液的脫硫效率。
(1)制備堿式硫酸鋁溶液時,維持反應溫度和反應時間不變,提高x值的方法有___________________。
(2)堿式硫酸鋁溶液吸收SO2過程中,溶液的pH___________(填“增大”、“減小”、“不變”)。
(3)通過測定堿式硫酸鋁溶 6、液中相關離子的濃度確定x的值,測定方法如下:
①取堿式硫酸鋁溶液25.00 mL,加入鹽酸酸化的過量BaCl2溶液充分反應,靜置后過濾、洗滌,干燥至恒重,得固體2.3300 g。
②取堿式硫酸鋁溶液2.50 mL,稀釋至25 mL,加入0.1000 mol·L?1EDTA標準溶液25.00 mL,調節(jié)溶液pH約為4.2,煮沸,冷卻后用0.08000 mol·L?1CuSO4標準溶液滴定過量的EDTA至終點,消耗CuSO4標準溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+與EDTA反應的化學計量比均為1∶1)。
計算(1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(寫出計算過程)。
7、【答案】(1)適當增加CaCO3的量或加快攪拌速率
(2)減小
(3)25mL溶液中:n(SO42?)= n(BaSO4) ==0.0100 mol
2.5 mL溶液中:
n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000 mol·L?1×25.00 mL×10?3L·mL?1?0.08000 mol·L?1×20.00 mL
×10?3 L·mL?1=9.000×10?4 mol
25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10?3 mol
1 mol (1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中
n(Al3+)=(2?x)mol;n(SO42?)=3(1 8、?x)mol
x=0.41
【解析】
2.5 mL溶液中:n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000 mol·L?1×25.00 mL×10?3L·mL?1?0.08000 mol·L?1×20.00 mL×10?3 L·mL?1=9.000×10?4 mol
25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10?3 mol
1 mol (1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol;n(SO42-)=3(1-x)mol
==,解得x=0.41。
考點定位:本題以堿式硫酸鋁溶液的制備原理為背景,考查反應原理的理解、反 9、應條件的控制和有關化學式的計算。
【試題點評】思路點撥:①向硫酸鋁溶液中加入CaCO3生成堿式硫酸鋁溶液,根據(jù)平衡移動原理進行分析,CaCO3的作用是調節(jié)pH促進Al3+水解,同時將SO42-轉化為CaSO4沉淀;②理解溶液中的離子反應與實驗滴定方法的定量計算,理清物質間的計量關系。
3.【2017北京卷】SCR和NSR技術可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NOx排放。
(1)SCR(選擇性催化還原)工作原理:
① 尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,該反應的化學方程式:____________。
② 反應器中NH3還原NO2的化學方程式:_________ 10、___。
③ 當燃油中含硫量較高時,尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學方程式表示(NH4)2SO4的形成:________。
④ 尿素溶液濃度影響NO2的轉化,測定溶液中尿素(M=60 g·mol ?1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,將所含氮完全轉化為NH3,所得NH3用過量的v1 mL c1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L?1 NaOH溶液恰好中和,則尿素溶液中溶質的質量分數(shù)是________。
(2)NSR(NOx儲存還原)工作原理:
NOx的儲存和還原在不同時段交替進行,如圖a所示。
11、
① 通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉化實現(xiàn)NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質是_________。
② 用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程,該過程分兩步進行,圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是__________。
③ 還原過程中,有時會產(chǎn)生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關。在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應的化學方程式補充完整:_______□15NNO+□H2O
【答案】(1)①CO(NH2)2+H2OCO2 12、+2NH3 ②8NH3+6NO27N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4
④
(2)①BaO
②8∶1
③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
mol·L?1 -v2 ×10-3L×c2 mol·L?1 ×=(v1c1-v2c2)×10-3mol,則尿素的物質的量為(v1c1-v2c2)×10-3mol,尿素溶液中溶質的質量分數(shù)是[(v1c1-v2c2)×10-3mol×60g/mol]÷a g×100%=。(2)①由圖示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再還原為N2,則儲存NOx的物質是BaO。 13、②由圖示可知,第一步反應為H2與Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共轉移16mol電子,根據(jù)電子守恒,參加反應的氫氣的物質的量為16mol÷2=8mol,則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是8:1。③反應物有15NO與NH3,結合產(chǎn)物中有水,可知還有另一反應物O2,反應中NH3是還原劑,15NO與O2是氧化劑,因含氮產(chǎn)物均為15NNO,則15NO與NH3以1:1參加反應,結合電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。
【名師點睛】試題以SCR和NSR技術控制發(fā)動機的NOx排放為載體,重點考查化學方程 14、式書寫、化學計算、氧化還原反應電子轉移的應用等知識,考查考生的讀圖能力、計算能力和對試題的綜合分析能力。注意讀圖時要結合題目要求展開,如圖a,問題中“NOx的儲存和還原。儲存…..”,因此主要就是從圖左到圖右,BaO轉變成Ba(NO3)2,Pt沒有發(fā)生變化,所以BaO是儲存NOx的試劑,而Pt沒有變化則可能是該儲存過程中的催化劑。該題涉及到方程式的書寫較多,尤其是氧化還原反應方程式的配平是解答的難點。注意利用好“守恒”三原則(即質量守恒、得失電子守恒、電荷守恒),注意電子得失守恒的計算關系式,即n(氧化劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高價-低價)=n(還原劑)×變價原子個數(shù)×化合價變化值(高 15、價-低價)。
4.【2017天津卷】H2S和SO2會對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害,工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放,回答下列方法中的問題。
Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脫H2S的原理為:H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4
4FeSO4+ O2+2H2SO42Fe2(SO4)3 +2H2O
(1)硫桿菌存在時,F(xiàn)eSO4被氧化的速率是無菌時的5×105倍,該菌的作用是______________。
(2)由圖3和圖4判斷使用硫桿菌的最佳條件為______________。若反應溫度過高,反應速率下降,其原因是______________。
16、方法2:在一定條件下,用H2O2氧化H2S
(3)隨著參加反應的n(H2O2)/n(H2S)變化,氧化產(chǎn)物不同。當n(H2O2)/n(H2S)=4時,氧化產(chǎn)物的分子式為__________。
Ⅱ.SO2的除去
方法1(雙減法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
NaOH溶液Na2SO3溶液
(4)寫出過程①的離子方程式:____________________________;CaO在水中存在如下轉化:
CaO(s)+ H2O (l) Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH?(aq)
從平衡移動的角度,簡述過程②NaOH再生的原理_______________ 17、_____________________。
方法2:用氨水除去SO2
(5)已知25℃,NH3·H2O的Kb=1.8×10?5,H2SO3的Ka1=1.3×10?2,Ka2=6.2×10?8。若氨水的濃度為2.0 mol·L?1,溶液中的c(OH?)=_________________ mol·L?1。將SO2通入該氨水中,當c(OH?)降至1.0×10?7 mol·L?1時,溶液中的c()/c()=___________________。
【答案】(1)降低反應活化能(或作催化劑)(2)30 ℃、pH=2.0 蛋白質變性(或硫桿菌失去活性)
(3)H2SO4(4)2OH?+S 18、O2+H2O
與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移動,有NaOH生成 (5)6.0×10?3 0.62
(4)過程①是NaOH與SO2的反應,反應的離子方程式為2OH?+SO2+H2O;根據(jù)CaO在水中的轉化:CaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH?(aq),過程②中Na2SO3加入CaO后,與Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移動,有NaOH生成。
(5)根據(jù)NH3·H2O的Kb=1.8×10?5可知,=1.8×10?5,當氨水的濃度為2.0 mol·L?1時,溶液中的c(OH?)= c()==6.0×10?3 mol·L? 19、1。根據(jù)H2SO3的Ka2=6.2×10?8可知,=6.2×10?8,當c(OH?)降至1.0×10?7 mol·L?1,則c(H+)=1.0×10?7 mol·L?1,溶液中的c()/c()=0.62。
【名師點睛】本題以真實化學問題為載體,考查應用實踐能力。從化學科學特點出發(fā),牢牢把握化學的應用性,廣泛聯(lián)系實際創(chuàng)設化學應用情境,引領考生正確認識化學對社會發(fā)展和人類進步的巨大貢獻,認識化學學科的價值。要求考生將基礎化學、基本化學原理和方法運用到實際生產(chǎn)生活中,解釋生活中相關的現(xiàn)象,解決工業(yè)生產(chǎn)的問題。題目中化學反應速率的影響因素,條件的選擇,各種平衡常數(shù)的計算等為高頻考點,掌握平衡的定量定 20、性分析為解題的關鍵,注意平衡常數(shù)的應用。
5.【2017江蘇卷】堿式氯化銅是重要的無機殺菌劑。
(1)堿式氯化銅有多種制備方法
①方法1: 45 ~ 50℃時,向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O,該反應的化學方程式為_________________________。
②方法2: 先制得CuCl2,再與石灰乳反應生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續(xù)通入空氣的條件下反應生成CuCl2,F(xiàn)e3+對該反應有催化作用,其催化原理如圖所示。M'的化學式為______。
(2)堿式氯化銅有多種組成,可表示為Cua(OH)bClc·xH2O。為測定某堿式氯化銅的 21、組成,進行下列實驗:①稱取樣品1.1160 g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A;②取25.00 mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl 0.1722 g;③另取25.00 mL溶液A,調節(jié)pH 4 ~ 5,用濃度為0.08000 mol·L?1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)標準溶液滴定Cu2+ (離子方程式為Cu2++ H2Y2?CuY2?+2H+),滴定至終點,消耗標準溶液30.00 mL。通過計算確定該樣品的化學式(寫出計算過程)。
【答案】(1)①4CuCl + O2+ 8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O ②Fe2+
(2)n(Cl 22、?)=n(AgCl)×==4.800×10?3mol
n(Cu2+)=n(EDTA)×
=0.08000 mol·L?1×30.00 mL×10?3 L·mL?1×=9.600×10?3 mol
n(OH?)=2n(Cu2+)?n(Cl?)=2×9.600×10?3 mol-4.800×10?3 mol=1.440×10?2 mol
m(Cl?)=4.800×10?3 mol×35.5 g· mol ?1 =0.1704 g
m(Cu2+)=9.600×10?3 mol×64 g· mol ?1 =0.6144 g
m(OH?)=1.440×10?2 mol×17 g· 23、 mol ?1 =0.2448 g
n(H2O)==4.800×10?3 mol
a∶b∶c∶x = n(Cu2+)∶n(OH?)∶n(Cl?)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1
化學式為Cu2(OH)3Cl·H2O
(2)由實驗②可以求出該樣品中所含Cl?的物質的量,由氯離子守恒得:
n(Cl?)=n(AgCl)×==4.800×10?3mol
由實驗③結合反應信息Cu2++ H2Y2?CuY2?+2H+,可以求出樣品中所含Cu元素的物質的量:
n(Cu2+)=n(EDTA)×
=0.08000 mol·L?1×30.00 mL×10?3 L·mL?1×=9.600×1 24、0?3 mol
再由化合物中電荷守恒得:
n(OH?)=2n(Cu2+)?n(Cl?)=2×9.600×10?3 mol-4.800×10?3 mol=1.440×10?2 mol
分別求出這3種離子的質量,根據(jù)質量守恒,求出H2O的質量:
m(Cl?)=4.800×10?3 mol×35.5 g· mol ?1 =0.1704 g
m(Cu2+)=9.600×10?3 mol×64 g· mol ?1 =0.6144 g
m(OH?)=1.440×10?2 mol×17 g· mol ?1 =0.2448 g
再求出結晶水的物質的量:
n(H2O)==4.800× 25、10?3 mol
最后求出各粒子的個數(shù)之比,寫出化學式:
因為a∶b∶c∶x = n(Cu2+)∶n(OH?)∶n(Cl?)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1 ,所以該樣品的化學式為Cu2(OH)3Cl·H2O。
【名師點睛】本題重點考查學生對化學反應中物質間轉化的計量關系、反應條件的定量控制及化學反應原理的理解和應用水平,考查學生運用實驗數(shù)據(jù)和結果進行化學計算的能力,也考查了學生獲取信息的能力和分析推理的能力。解題的關鍵有:①分析反應前后元素的化合價變化情況,明確反應中的定量關系。②體驗從定量的角度控制反應的基本條件的方法。③理解溶液中的離子反應與實驗滴定方法的定量計算,理清物質間的計量 26、關系。④綜合運用電荷守恒和質量守恒,理清思路,做到步驟清晰、細心運算。
6.【2016浙江卷】Ⅰ.化合物Mg5Al3(OH)19(H2O)4可作環(huán)保型阻燃材料,受熱時按如下化學方程式分解:
2Mg5Al3(OH)19(H2O)427H2O↑+10MgO+3Al2O3
(1)寫出該化合物作阻燃劑的兩條依據(jù)____________。
(2)用離子方程式表示除去固體產(chǎn)物中Al2O3的原理________。
(3)已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液,用化學方程式表示其原理____________。
Ⅱ.磁性材料A是由兩種元素組成的化合物,某研究小組按如圖流程探究其組成:
請回答:
27、(1)A的組成元素為_________(用元素符號表示),化學式為______。
(2)溶液C可溶解銅片,例舉該反應的一個實際應用____________。
(3)已知化合物A能與稀硫酸反應,生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標況下的密度為1.518 g·L-1),該氣體分子的電子式為____。寫出該反應的離子方程式_____。
(4)寫出F→G反應的化學方程式_____________。設計實驗方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H+、K+、I-)______________。
【答案】Ⅰ.(1)反應吸熱降低溫度,固體氧化物隔絕空氣,水蒸氣稀釋空氣
(2)Al2O3 +2OH? 28、2AlO2?+H2O
(3)MgO+2NH4Cl+H2OMgCl2+2NH3·H2O或NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl,
MgO+2HCl MgCl2+H2O
Ⅱ.(1)S、Fe Fe3S4
(2)制印刷電路板
(3)Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S
(4)H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI
取溶液G,加入過量BaCl2溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則有SO42?;過濾后取濾液,滴加H2O2溶液,若再產(chǎn)生白色沉淀,則有H2SO3。
【解析】
MgO+2HCl MgCl2+H2O。Ⅱ.(1)紅棕色固體B為氧化鐵,與鹽酸反應后生成黃色溶液C為氯化鐵,氯化 29、鐵與硫氰化鉀溶液反應顯血紅色,D為硫氰化鐵。無色氣體溶于水后為酸性,與碘反應后生成無色溶液,酸性變強,說明原酸為弱酸,且具有還原性,為亞硫酸,則無色氣體為二氧化硫。則原化合物中含有鐵和硫元素。氧化鐵的質量為2.400g,其物質的量為2.400/160=0.015mol,含鐵原子的物質的量為0.030mol,則鐵的質量為0.030×56=1.680g,則化合物中硫元素的質量為2.960-1.680=1.280g,硫的物質的量為1.280/32=0.040mol,則鐵與硫的物質的量比為0.030:0.040=3:4,則化學式為:Fe3S4。(2)溶液C為氯化鐵,可以溶解銅,用來制印刷電路板。(3) 30、化合物A與硫酸反應生成淡黃色不溶物為硫,和一種氣體,該氣體的摩爾質量為1.518×22.4=34.00,則為硫化氫。硫化氫的電子式為,該反應生成硫酸亞鐵和硫和硫化氫,方程式為:Fe3S4+6H+3H2S↑+3Fe2++S。(4)亞硫酸和碘單質反應生成硫酸和氫碘酸,方程式為:H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI;溶液G中主要含有硫酸根離子,或許有未反應完的亞硫酸分子,硫酸根離子用鋇鹽檢驗,亞硫酸可以用氧化劑氧化成硫酸根再檢驗,具體操作方法為:取溶液G,加入過量BaCl2溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則有SO42?,過濾后取濾液,滴加H2O2溶液,若產(chǎn)生白色沉淀,則有H2SO3。
【考點定位】無 31、機推斷,離子檢驗,物質組成的確定。
【名師點睛】無機推斷題要抓住突破口,例如物質的顏色,紅棕色固體為氧化鐵,黑色的固體為碳、二氧化錳,氧化亞鐵、氧化銅等。黃色溶液為含鐵離子的溶液,淺綠色溶液為含亞鐵離子的溶液,藍色溶液為含銅離子的溶液,紫色為含高錳酸根離子的溶液或苯酚遇到氯化鐵的顏色。血紅色或紅色為硫氰化鐵溶液。黃綠色氣體為氯氣。結合顏色確定成分,進而分析其他物質。掌握常見離子的檢驗方法。本題難度適中。
7.【2016新課標1卷】元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍紫色)、Cr(OH)4?(綠色)、Cr2O72?(橙紅色)、CrO42?(黃色)等形式存在,Cr(OH)3為難溶于水的灰藍 32、色固體,回答下列問題:
(1)Cr3+與Al3+的化學性質相似。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量,可觀察到的現(xiàn)象是_________。
【答案】(1)藍紫色溶液變淺,同時有灰藍色沉淀生成,然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液;
8.【2016新課標2卷】某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質?;卮鹣铝袉栴}:
(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol/L的溶液.在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是________。
(2)甲組同學取2mL FeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。 33、FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為_______。
(3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹,該組同學在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是______。
(4)丙組同學取10 mL0.1mol/LKI溶液,加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3 支試管中進行如下實驗:
①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層呈紫色;
②第二只試管中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液,生成藍色沉淀:
③第三支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅。
實驗②檢驗的離子是____ 34、_(填離子符號);實驗①和③說明:在I- 過量的情況下,溶液中仍含有______(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應為______。
(5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl3溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為________;一段時間后.溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是______;生成沉淀的原因是______(用平衡移動原理解釋)。
【答案】(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)
(4)Fe2+;Fe3+;可逆反應
(5)H2O2+2Fe2 35、++2H+=2Fe3++2H2O,F(xiàn)e3+催化H2O2分解產(chǎn)生O2;
H2O2分解反應放熱,促進Fe3+的水解平衡正向移動。
【解析】
(5)H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl3溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+= 2Fe3++ 2H2O,鐵離子的溶液呈棕黃色;一段時間后.溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱。隨后有紅褐色沉淀生成,產(chǎn)生氣泡的原因是H2O2分解放出氧氣,而反應放熱,促進Fe3+的水解平衡正向移動。
【考點定位】考查鐵離子和亞鐵離子的性質,離子的檢驗,H2O2的性質,鹽類的水解等知識。
【名師點睛】本題以常見的鐵離子和亞鐵離子的性質、H2 36、O2的性質為基礎,考查了探究實驗方案的設計與評價,學生讀題不會感到陌生,有利于考查學生的基礎知識,涉及鐵離子和亞鐵離子的性質,離子的檢驗,H2O2的性質,鹽類的水解等知識。①人們常用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在,若向溶液中加入幾滴KSCN溶液,溶液呈血紅色,則該溶液中含義Fe3+;②人們常用K3[Fe(CN)6] 溶液檢驗Fe2+的存在,若向溶液中加入幾滴K3[Fe(CN)6] 溶液,生成藍色沉淀,則該溶液中含義Fe2+。
9.【2016北京卷】用零價鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復研究的熱點之一。
(1)Fe還原水體中NO3-的反應原理如圖所示。
①作負極的 37、物質是________。
②正極的電極反應式是_________。
(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時測定NO3—的去除率和pH,結果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
接近100%
<50%
24小時pH
接近中性
接近中性
鐵的最終物質形態(tài)
pH=4.5時,NO3—的去除率低。其原因是________。
(3)實驗發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時,補充一定量的Fe2+可以明顯提高NO3—的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設:
Ⅰ. Fe2+直接還原NO3—;
Ⅱ. Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。 38、
①做對比實驗,結果如圖所示,可得到的結論是_______。
②同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應生成Fe3O4。結合該反應的離子方程式,解釋加入Fe2+提高NO3—去除率的原因:______。
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定NO3—的去除率和pH,結果如下:
初始pH
pH=2.5
pH=4.5
NO3—的去除率
約10%
約3%
1小時pH
接近中性
接近中性
與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,NO3—去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同的原因:__________。
【答案】(1)①鐵 ②NO3-+8e-+10H+=NH4+ 39、+3H2O
(2)因為鐵表面生成不導電的FeO(OH),阻止反應進一步發(fā)生
(3)①本實驗條件下,F(xiàn)e2+不能直接還原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率。
②Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+, Fe2+將不導電的FeO(OH)轉化為可導電的Fe3O4,有利于反應的進行,使NO3-的去除率提高
(4)Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉化為可導電的Fe3O4,使反應進行的更完全,初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同。
【解析】
40、(3)①從圖中可以看出只加入鐵粉和只加入Fe2+,NO3-的去除率都不如同時加入鐵和亞鐵離子的去除率高,說明不是由于亞鐵離子的還原性提高了硝酸根的去除率,而是由于Fe2+破壞FeO(OH)生成了四氧化三鐵;
②同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應生成四氧化三鐵,該反應的離子方程式為:Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+。加入Fe2+之所以可以提高硝酸根離子的轉化率主要因為減少了FeO(OH)的生成,生成更多的Fe3O4,增強了導電性,另外生成了H+,可以使pH增大的速度減慢,使NO3-的轉化率增大;
(4)Fe+2H+=Fe2++H2↑,初始pH較小,氫離子濃度高,產(chǎn)生 41、的Fe2+濃度大,促使FeO(OH)轉化為可導電的Fe3O4,使反應進行的更完全;初始pH高時,由于Fe3+的水解,F(xiàn)e3+越容易生成FeO(OH),產(chǎn)生的Fe2+濃度小,從而造成NO3—去除率和鐵的最終物質形態(tài)不同。
【考點定位】本題主要是考查化學反應原理,涉及電化學、氧化還原反應等相關知識
【名師點晴】該題一改化學原理綜合應用的拼題,改成“借實驗考原理”的方式來考查學生應用化學反應基本理論、化學反應速率平衡、電化學等理論聯(lián)系實際,分析解決氧化還原反應、速率平衡、電化學等問題的能力。此題區(qū)分度在第(4)問。實際上,我們只要抓住主要矛盾,便可簡化解題思路。我們只需要從影響速率平衡的主要因素 42、(此題主要是濃度)考慮問題即可。此問極易誘導學生從復雜角度分析問題,不容易得到正確答案。
10.【2016海南卷】某廢催化劑含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。某同學用15.0 g該廢催化劑為原料,回收其中的鋅和銅。采用的實驗方案如下:
回答下列問題:
(1)在下列裝置中,第一次浸出必須用____,第二次浸出應選用______。(填標號)
(2)第二次浸出時,向盛有濾液1的反應器中加入稀硫酸,后滴入過氧化氫溶液。若順序相反,會造成___________。濾渣2的主要成分是____________________。
(3)濃縮硫酸鋅 43、、硫酸銅溶液使用的器皿名稱是________________。
(4)某同學在實驗完成之后,得到1.5gCuSO4·5H2O,則銅的回收率為_______。
【答案】(1)D A (每空1分,共2分)
(2)H2O2與固體顆粒接觸分解(每空2分,共4分)
(3)蒸發(fā)皿(2分)
(4)30% (3分)
【解析】
(3)濃縮硫酸鋅、硫酸銅溶液使用的器皿名稱是蒸發(fā)皿。
(4)15.0 g廢催化劑中含有銅的物質的量為15.0g×12.8%÷96g/mol=0.02mol,1.5gCuSO4﹒5H2O中銅的物 44、質的量為1.5g÷250g/mol=0.006mol,則銅的回收率為0.006mol/0.02mol×100%=30%。
考點:考查化學工藝流程分析,化學實驗方案的分析、評價,化學實驗基本操作和化學計算。
【名師點睛】化學實驗常用儀器的使用方法和化學實驗基本操作是進行化學實驗的基礎,對化學實驗的考查離不開化學實驗的基本操作。考查的角度主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心,通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規(guī)范性和準確及靈活運用的能力?;瘜W工藝流程實驗方案設計與評價取材于教材、高于教材,注重創(chuàng)新是近年高考化學試題的一大特點。近年高考綜合實驗試題往往是在教材實驗、演示實驗或 45、考生已有實驗知識的基礎上進行改進,創(chuàng)設新情境,提出新問題,考查考生的創(chuàng)新意識。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)根據(jù)題干給予的新信息,預測實驗現(xiàn)象等。(2)藥品使用創(chuàng)新、儀器功能拓展、實驗操作改進創(chuàng)新和實驗操作新途徑開辟等。(3)面對新情境,能夠正確提取并處理信息(準確提煉規(guī)律、嚴密推理分析、做出合理解釋等)。(4)面對新問題,能夠全面深入思考,合理優(yōu)化結構,準確深刻評價等。
11.【2016江蘇卷】過氧化鈣(CaO2·8H2O)是一種在水產(chǎn)養(yǎng)殖中廣泛使用的供氧劑。
(1)Ca(OH)2懸濁液與H2O2溶液反應可制備CaO2·8H2O。
Ca(OH)2+H2O2+6H2O=CaO2·8H2O 46、
反應時通常加入過量的Ca(OH)2,其目的是_____________。
(2)向池塘水中加入一定量的CaO2·8H2O后,池塘水中濃度增加的離子有____(填序號)。
A.Ca2+ B.H+ C.CO32– D.OH?
(3)水中溶解氧的測定方法如下:向一定量水樣中加入適量MnSO4和堿性KI溶液,生成MnO(OH)2沉淀,密封靜置;加入適量稀H2SO4,待MnO(OH)2與I?完全反應生成Mn2+和I2后,以淀粉作指示劑,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點,測定過程中物質的轉化關系如下:
①寫出O2將Mn2+氧化成MnO(OH)2的離子方程式:___ 47、__________。
②取加過一定量CaO2·8H2O的池塘水樣100.00 mL,按上述方法測定水中溶解氧量,消耗0.01000 mol·L?1 Na2S2O3標準溶液13.50 mL。計算該水樣中的溶解氧(以mg·L?1表示),寫出計算過程。
【答案】(1)提高H2O2的利用率 (2)AD (3)①O2+2Mn2++4OH-===MnO(OH)2↓
②在100.00 mL水樣中
I2+2S2O32-===2I-+S4O62-
n(I2)=
=
=6.750×10-5 mol
n[MnO(OH)2]= n(I2)= 6.750×10-5 mol
n(O2)=n[Mn 48、O(OH)2]=×6.750×10-5mol=3.375×10-5 mol
水中溶解氧==10.80 mg/L
【解析】
②根據(jù)轉化關系圖,獲得各物質之間的量的關系,由此進行計算。
【考點定位】本題主要是考查氧化還原反應方程式書寫以及溶解氧含量測定等
【名師點晴】靈活應用電子得失守恒是解答的關鍵,得失電子守恒是氧化還原反應計算的核心思想:得失電子守恒是指在發(fā)生氧化還原反應時,氧化劑得到的電子數(shù)一定等于還原劑失去的電子數(shù)。得失電子守恒法常用于氧化還原反應中氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的有關計算及電解過程中電極產(chǎn)物的有關計算等。電子守恒法解題的步驟是:首先找出氧化劑、還原劑及其 49、物質的量以及每摩爾氧化劑、還原劑得失電子的量,然后根據(jù)電子守恒列出等式。計算公式如下:n(氧化劑)×得電子原子數(shù)×原子降價數(shù)=n(還原劑)×失電子原子數(shù)×原子升價數(shù)。利用這一等式,解氧化還原反應計算題,可化難為易,化繁為簡。
12.【2016上海卷】半水煤氣是工業(yè)合成氨的原料氣,其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤氣經(jīng)過下列步驟轉化為合成氨的原料。
完成下列填空:
(1)半水煤氣含有少量硫化氫。將半水煤氣樣品通入____溶液中(填寫試劑名稱),出現(xiàn)_______,可以證明有硫化氫存在。
(2)半水煤氣在銅催化下實現(xiàn)CO變換:CO+H2OCO2+H2
若半水煤 50、氣中V(H2):V(CO):V(N2)=38:28:22,經(jīng)CO變換后的氣體中:V(H2):V(N2)=____________。
(3)堿液吸收法是脫除二氧化碳的方法之一。已知:
Na2CO3
K2CO3
20℃堿液最高濃度(mol/L)
2.0
8.0
堿的價格(元/kg)
1.25
9.80
若選擇Na2CO3堿液作吸收液,其優(yōu)點是__________;缺點是____________。如果選擇K2CO3堿液作吸收液,用什么方法可以降低成本?
___________________________________________
寫出這種方法涉及的化學反應方程式 51、。_______________________
(4)以下是測定半水煤氣中H2以及CO的體積分數(shù)的實驗方案。
取一定體積(標準狀況)的半水煤氣,經(jīng)過下列實驗步驟測定其中H2以及CO的體積分數(shù)。
①選用合適的無機試劑分別填入Ⅰ、Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ方框中。
②該實驗方案中,步驟Ⅰ、Ⅱ的目的是:_________________。
③該實驗方案中,步驟________(選填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以確定半水煤氣中H2的體積分數(shù)。
【答案】(1)硝酸鉛(或硫酸銅);黑色沉淀
(2)3:1
(3)價廉;吸收CO2能力差
堿液循環(huán)使用;2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O
(4) 52、①
②除去半水煤氣中的CO2(包括H2S)和H2O ③IV
【解析】
(4)①由于半水煤氣中含有二氧化碳,所以首先利用堿液除去二氧化碳,干燥后再通過氧化銅反應,利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣,利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳,進而計算體積分數(shù)。所以流程為
。
②Ⅰ中KOH吸收CO2和H2S,Ⅱ中濃硫酸吸收水蒸氣,干燥氣體。
③氫氣還原氧化銅生成水蒸氣,濃硫酸吸收水蒸氣,所以該實驗方案中,步驟Ⅳ可以確定半水煤氣中H2的體積分數(shù)。
【考點定位】考查水煤氣中氣體成分測定實驗設計與探究。
【名師點睛】“教真實的化學,學有用的知識”已成為大家的共識,現(xiàn)在的化學試題強調化學與生活的交融,突出理論聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際和科技前沿,強調學以致用。試題將真實的問題轉化為試題情境,真實問題的復雜性帶來了化學試題的綜合性,這就要求考生首先讀懂并捕捉到全部相關信息,弄清這些信息之間的邏輯關系,特別是確定性信息和未知信息之間的關系,為問題的解決奠定基礎。這顯然屬于“關鍵能力”。對于一個流程的設計和評價,要分析它由幾個部分組成,每個部分在整體中處于什么地位、有什么作用,為什么要這樣設計,這樣設計的優(yōu)缺點如何,可以如何改進等等,這些都是高考中考查綜合能力的重點。
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