高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 第3部分訓(xùn)練 非選擇題專(zhuān)項(xiàng)練2

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訓(xùn)練(十)　非選擇題專(zhuān)項(xiàng)練(2) 1．鐵觸媒(鐵的某氧化物)是工業(yè)合成氨的催化劑。某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩種方案研究鐵觸媒的組成。 方案一：用下列流程測(cè)定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。 (1)步驟④后面需用____________(填儀器名稱(chēng))取25.00 mL稀釋后溶液。 (2)因?yàn)橥ㄈ隒l2不足量，“溶液B”中還含有____________會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。 (3)因?yàn)橥ㄈ隒l2過(guò)量且加熱煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl2。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)Cl2，完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 限選試劑：0.1 molL－1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊試液、品紅稀溶液、淀粉KI溶液、0.1 molL－1KSCN溶液 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論 方案二：用下列實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。 (4)“干燥管C”的作用是__________________________________________。 (5)稱(chēng)取15.2 g鐵觸媒進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。充分反應(yīng)后，測(cè)得“干燥管B”增重11.0 g，則該鐵觸媒的化學(xué)式可表示為_(kāi)_______________________________。(相對(duì)原子質(zhì)量：C－12 O－16　Fe－56) 解析　(1)根據(jù)儀器的精確度，量取25.00 mL稀釋后溶液需用酸式滴定管； (2)通入Cl2的作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯氣量不足時(shí)，“溶液B”中會(huì)含有亞鐵離子，即FeCl2或者FeSO4； (3)氯氣的性質(zhì)：能使石蕊試液先變紅后褪色，向溶液B中加入石蕊試液，如果石蕊試液顯紅色，后紅色褪去，這是氯水的性質(zhì)，證明含有氯氣，若溶液變紅后不褪色，溶液B不含有Cl2； (4)一氧化碳可以和鐵的氧化物之間發(fā)生反應(yīng)，得到氣體產(chǎn)物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，測(cè)定二氧化碳的量可以獲得鐵觸媒的量，但是要排除空氣成份的干擾，所以C的作用是：防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入B中； (5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案一的原理，15.2 g鐵觸媒充分反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量是11.0 g，設(shè)發(fā)生的反應(yīng)為： yCO＋FexOyxFe＋yCO2， 1 y 即=，解得x∶y=4∶5，所以氧化物的化學(xué)式為：Fe4O5或2FeOFe2O3。 答案　(1)酸式滴定管　(2)FeCl2或者FeSO4或者Fe2＋ (3) 實(shí)驗(yàn)操作 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 取適量溶液B于試管中，滴加2～3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象 若溶液顯紅色，后紅色褪去，則溶液B中含Cl2；若溶液變紅后不褪色，則溶液B不含有Cl2 (加入品紅稀溶液也可) (4)防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入B中 (5)Fe4O5或2FeOFe2O3 2．某工廠對(duì)工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢液進(jìn)行綜合利用，廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可用于生產(chǎn)顏料鐵紅和補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F。其生產(chǎn)工藝流程如下： 已知：①TiOSO4可溶于水，在水中可以電離為T(mén)iO2＋和SO； ②TiOSO4水解的反應(yīng)為：TiOSO4＋(x＋1)H2O→TiO2xH2O↓＋H2SO4。 請(qǐng)回答： (1)步驟①所得濾渣的主要成分為_(kāi)_______________，分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作中所用的玻璃儀器是__________________；步驟②中得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、____________________________________________________。 (2)步驟③硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為_(kāi)___________。 (3)步驟④的離子方程式是__________________________________________。 (4)已知：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，試用平衡移動(dòng)原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因_____________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)室中常用KMnO4滴定法測(cè)定晶體中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取步驟②中所得FeSO47H2O晶體樣品a g，配成500.00 mL溶液，取出25.00 mL溶液，用KMnO4溶液滴定(雜質(zhì)與KMnO4不反應(yīng))。若消耗0.100 0 molL－1 KMnO4溶液25.00 mL，則所得晶體中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_________(用a表示)。 解析　廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，加鐵屑，F(xiàn)e與H2SO4和少量Fe2(SO4)3反應(yīng)生成FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2xH2O，過(guò)濾，濾渣為T(mén)iO2xH2O、Fe，濾液為FeSO4，F(xiàn)eSO4溶液通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌得到硫酸亞鐵晶體，脫水、煅燒得到氧化鐵；FeSO4溶液中加碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨和二氧化碳，碳酸亞鐵沉淀加乳酸溶解生成乳酸亞鐵溶液和二氧化碳，乳酸亞鐵溶液通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌得到乳酸亞鐵晶體； (1)由流程分析可知，步驟①所得濾渣的主要成分為T(mén)iO2xH2O、Fe；實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離用過(guò)濾的方法，過(guò)濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌等操作； (2)硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫的方程式為：4FeSO4＋O22Fe2O3＋4SO3，氧化劑是氧氣，還原劑是硫酸亞鐵，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶4； (3)由流程圖可知，硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)是碳酸亞鐵，還生成氣體為二氧化碳，溶液B為硫酸銨溶液，反應(yīng)離子方程式為：Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑； (4)碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，加入乳酸，這樣CO與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動(dòng)，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液； (6)令FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，亞鐵離子會(huì)被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵離子，本身被還原為＋2價(jià)的錳離子，根據(jù)電子守恒，則 5FeSO47H2O～KMnO4， 5278 g 1 mol a gx 0.100 0 molL－10.025 L 所以= 解得x=。 答案　(1)TiO2xH2O、Fe　玻璃棒、燒杯、漏斗　冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌 (2)1∶4　(3)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑ (4)FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，CO與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動(dòng)，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液　(6) 3．研究發(fā)現(xiàn)，含PM2.5的霧霾主要成分有SO2、NOx、CxHy及可吸入顆粒等。 (1)霧霾中能形成酸雨的物質(zhì)是______________________________________。 (2)為消除NOx對(duì)環(huán)境的污染，可利用NH3在一定條件下與NO反應(yīng)生成無(wú)污染的氣體。 已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH=－905.48 kJmol－1 N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH=＋180.50 kJmol－1 ①下列表示NH3(g)與NO(g)在一定條件下反應(yīng)，生成無(wú)污染氣體的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系示意圖1正確的是：__________(填字母)。 圖1 ②圖2是反應(yīng)4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)過(guò)程中NH3的體積分?jǐn)?shù)隨X變化的示意圖2，X代表的物理量可能是______________，原因是__________________。 圖3 圖4 (3)圖3電解裝置可將霧霾中的SO2、NO轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4，①陰極的電極反應(yīng)式是_______________________________________________________________。 ②物質(zhì)A是____________(填化學(xué)式)，理由是__________________________。 (4)為減少霧霾、降低大氣中有害氣體含量，研究機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中CO、NOx及CxHy的排放量意義重大。機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣污染物的含量與空/燃比(空氣與燃油氣的體積比)的變化關(guān)系示意圖如圖4： 請(qǐng)解釋?zhuān)孩匐S空/燃比增大，CO和CxHy的含量減少的原因是____________________。 ②當(dāng)空/燃比達(dá)到15后，NOx減少的原因可能是______________________。 解析　(1)二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要?dú)怏w； (2)①已知①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH=180.50 kJmol－l ②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH=－905.48 kJmol－l 氨氣被一氧化氮氧化生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式依據(jù)蓋斯定律，結(jié)合熱化學(xué)方程式合并計(jì)算：①5＋②得到： 4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH=－1 807.98 kJmol－1； ②該反應(yīng)是放熱及體積增大的可逆反應(yīng)，升高溫度或增大壓強(qiáng)，平衡均逆向移動(dòng)，使NH3的體積分?jǐn)?shù)增大； (3)①NO得電子生成銨根離子方程式：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O； ②SO2失電子形成硫酸，反應(yīng)方程式：5SO2＋2NO＋8H2O(NH4)2SO4＋4H2SO4； (4)①空/燃比增大，燃油氣燃燒更充分； ②反應(yīng) N2(g)＋O2(g)2NO(g) 是吸熱反應(yīng)，當(dāng)空/燃比大于15后，由于燃油氣含量減少，燃油氣燃燒放出的熱量相應(yīng)減少，環(huán)境溫度降低。 答案　(1)SO2和 NOx (2)①a?、跍囟然驂簭?qiáng)　因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱及體積增大的可逆反應(yīng)，升高溫度或增大壓強(qiáng)，平衡均逆向移動(dòng)，使NH3的體積分?jǐn)?shù)增大 (3)①NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O ②H2SO4 根據(jù)反應(yīng)：5SO2＋2NO＋8H2O(NH4)2SO4＋4H2SO4，產(chǎn)物中除有(NH4)2SO4外還有H2SO4 (4)①空/燃比增大，燃油氣燃燒更充分，故CO、CxHy含量減少 ②因?yàn)榉磻?yīng) N2(g)＋O2(g)2NO(g)是吸熱反應(yīng)，當(dāng)空/燃比大于15后，由于燃油氣含量減少，燃油氣燃燒放出的熱量相應(yīng)減少，環(huán)境溫度降低 4．硼酸(H3BO3)大量應(yīng)用于玻璃制造行業(yè)，以硼鎂礦(2MgOB2O3H2O、 SiO2及少量Fe3O4、CaCO3、 Al2O3)為原料生產(chǎn)硼酸的工藝流程如下： 已知：H3BO3在20℃、40℃、60℃、100℃時(shí)的溶解度依次為5.0 g、8.7 g、14.8 g、 40.2 g。Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和 12.4。 (1)由于礦粉中含CaCO3，“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，故應(yīng)分批加入稀硫酸。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________。 (2)“浸出液”顯酸性，含H3BO3和Mg2＋、SO，還含有Fe3＋、Fe2＋、Ca2＋、Al3＋等雜質(zhì)。“除雜”時(shí)向浸出液中依次加入適量H2O2和MgO，除去的雜質(zhì)離子是____________。H2O2的作用是__________________ (用離子方程式表示)。 (3)“浸取”后，采用“熱過(guò)濾”的目的是_____________________________。 (4)“母液”可用于回收硫酸鎂，已知硫酸鎂的溶解度隨溫度變化的曲線如下圖，且溶液的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)增大而升高。為了從“母液”中充分回收MgSO4H2O，應(yīng)采取的措施是將“母液”蒸發(fā)濃縮，____________________。 答案　(1)CaCO3 (粉末)＋H2SO4===CaSO4＋H2O＋CO2↑　(2)Fe3＋、Fe2＋、Al3＋ H2O2＋2H＋＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2H2O (3)防止溫度下降時(shí)H3BO3從溶液中析出 (4)加壓升溫結(jié)晶 5．鈦、鉻、鐵、鎳、銅等金屬及其化合物在工業(yè)上有重要用途。 (1)鈦鐵合金是鈦系儲(chǔ)氫合金的代表，該合金具有放氫溫度低、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。 ①Ti的基態(tài)原子價(jià)電子排布式為_(kāi)_____________。 ②Fe的基態(tài)原子共有________種不同能級(jí)的電子。 (2)制備CrO2Cl2的反應(yīng)為K2Cr2O7 ＋3CCl4===2KCl＋2CrO2Cl2＋3COCl2↑。 ①上述化學(xué)方程式中非金屬元素電負(fù)性由大到小的順序是________________(用元素符號(hào)表示)。 ②COCl2分子中所有原子均滿(mǎn)足8電子構(gòu)型，COCl2分子中 σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為_(kāi)_________，中心原子的雜化方式為_(kāi)_________。 (3)NiO、FeO的晶體結(jié)構(gòu)均與氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)相同，其中Ni2＋和Fe2＋的離子半徑分別為6.910－2 nm和7.810－2 nm。則熔點(diǎn)：NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。 (4)Ni和La的合金是目前使用廣泛的儲(chǔ)氫材料，具有大容量、高壽命、耐低溫等特點(diǎn)，在日本和中國(guó)已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。該合金的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。 ①該晶體的化學(xué)式為_(kāi)_____________________________________________。 ②已知該晶胞的摩爾質(zhì)量為M gmol－1，密度為d gcm－3。設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則該晶胞的體積是__________ cm3(用含M、d、NA的代數(shù)式表示)。 ③該晶體的內(nèi)部具有空隙，且每個(gè)晶胞的空隙中儲(chǔ)存6個(gè)氫原子比較穩(wěn)定。已知：a=511 pm，c=397 pm；標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的密度為8.9810－5 gcm－3；儲(chǔ)氫能力=。 若忽略吸氫前后晶胞的體積變化，則該儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫能力為_(kāi)_______。 解析　(4)①?gòu)膱D中可以看出，La位于平行六面體的頂點(diǎn)，晶胞中La的原子數(shù)為8=1。平行六面體的上、下兩個(gè)面各有2個(gè)Ni原子，四個(gè)側(cè)面各有1個(gè)Ni原子，體心還有1個(gè)Ni原子。故晶胞中Ni的原子數(shù)為8＋11=5。故該晶體的化學(xué)式為L(zhǎng)aNi5。②晶胞的體積為cm3。③LaNi5合金儲(chǔ)氫后的密度ρ==≈0.111 gcm－3，由定義式：儲(chǔ)氫能力=，故儲(chǔ)氫能力=≈1 236。 答案　(1) ①3d24s2?、?　(2) ①O>Cl>C　②3∶1　sp2　 (3)>　(4) ①LaNi5?、凇、? 236 6．化合物F是一種重要的有機(jī)合成中間體，它的合成路線如下： 請(qǐng)認(rèn)真分析和推理回答下列問(wèn)題： (1)由B生成C的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型是____________________；化合物F中含氧官能團(tuán)的名稱(chēng)是______________。 (2)寫(xiě)出化合物C與乙酸反應(yīng)生成酯的化學(xué)方程式：_____________________。 (3)寫(xiě)出化合物B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：______________。同時(shí)滿(mǎn)足下列條件的B的同分異構(gòu)體(不包括B)共有________種： ①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基； ②能與FeCl3溶液顯紫色。 (4)工業(yè)上以苯酚()和烴W為主要原料制備有機(jī)物3乙基1,6己二酸的合成路線流程圖如下： 提示：3乙基1,6己二酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下圖： ①寫(xiě)出X、Z的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式： X：________________，Z：________________； ②寫(xiě)出苯酚與W反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________。 解析　根據(jù)題中各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，由A苯酚到C的變化分別是：在苯酚的對(duì)位引入一個(gè)烷烴基(丁基)，然后苯環(huán)上發(fā)生與氫氣的加成，變?yōu)榄h(huán)己烷，據(jù)此可以推斷出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，然后C中醇羥基被氧化生成羰基，即得到D。(1)由上面的分析可知，B生成C的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型為加成反應(yīng)。根據(jù)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，化合物F中含氧官能團(tuán)的名稱(chēng)為醛基和羰基。 (2)化合物C與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為：CH3COOH＋＋H2O。 (3) 根據(jù)上面分析可知，化合物B 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為, 同時(shí)滿(mǎn)足下列條件①苯環(huán)上只有兩個(gè)取代基，②能與氯化鐵溶液顯色，即有酚羥基的B的同分異構(gòu)體為苯環(huán)上連有酚羥基和—C4H9，有鄰間對(duì)三種位置關(guān)系，其中—C4H9有四種結(jié)構(gòu)，所以共有12種結(jié)構(gòu)，其中除去B的結(jié)構(gòu)還有11種。 (4) ① 依據(jù)上面的分析可知X為，Z為或 ②W為乙烯，苯酚與之反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2==CH2＋ 答案　(1) 加成反應(yīng)　醛基、羰基 (2)CH3COOH＋＋H2O (3) 　11 (4)①　或 ②CH2==CH2＋