高考化学二轮复习 逐题对点特训9
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逐题对点特训91用废铁屑(含Fe2O3、油污、碳及少量不溶于酸碱的杂质)制取铁红的流程如下:回答下列问题:(1)浊液B中一定含有常见的难溶物C(填化学式),热碱液的作用:除去油污。(2)溶液C加入H2O2发生反应的离子方程式:2Fe2H2O22H=2Fe32H2O;操作由浊液E得到80.0 g Fe2O3按操作顺序应为CED(选择合适的选项)冷却称量。A蒸发B烘干C过滤D灼烧E洗涤(3)在溶液C中加入H2O2,加热一段时间后,检验Fe2已经反应完全的试剂是D。A氯水BKSCN溶液CNaOH溶液DKMnO4酸性溶液(4)已知:常温下,KspFe(OH)34.01038;则浊液E中Fe3的物质的量浓度是4.0108_mol/L。(5)若原铁屑质量100.0 g,含铁元素质量分数70%,得到铁红80.0 g,则铁屑中铁的利用率为80%。解析:(1)油污在碱性条件下水解而被除去;加H2SO4,硫酸和铁反应生成H2,碳与酸碱都不反应,浊液B中一定含碳。(2)操作为过滤,由题意可知向溶液C中加H2O2的目的是将Fe2氧化为Fe3 ;加氨水,调pH将Fe3转化成沉淀Fe(OH)3,再经过过滤、洗涤、灼烧得到Fe2O3。(4)浊液E中pH4, c(OH)1.01010 mol/L,c(Fe3 )KspFe(OH)3/c3(OH)4.0108 mol/L。(5)铁红中铁元素的质量:56/8080.0 g56.0 g,原铁屑中铁元素的质量:100.0 g70% 70.0 g,铁的利用率为56.0 g/70.0 g100%80%。2氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。如图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制的流程:根据上述流程回答下列问题:(1)混合中发生反应的化学方程式为SO2Br22H2O=2 HBrH2SO4。(2)混合中使用冰水的目的是降低体系温度,防止溴挥发。(3)操作和操作的名称分别是过滤,蒸馏。操作一般适用于分离D混合物(填编号)。A固体和液体B固体和固体C互不相溶的液体D互溶的液体(4)混合中加入Na2SO3的目的是除去粗品中未反应完的溴。(5)纯净的氢溴酸应为无色液体,但实际工业生产中制得的氢溴酸(工业氢溴酸)带有淡淡的黄色。于是甲、乙两同学设计了简单实验加以探究:甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3,则用于证明该假设所用的试剂为KSCN溶液,若假设成立可观察到的现象为溶液变成血红色。乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含有Br2,其用于证明该假设所用的试剂为CCl4(或苯或淀粉KI溶液)。解析:(1)Br2具有强氧化性,在溶液中将SO2氧化为H2SO4,自身被还原为HBr,反应方程式为SO2Br22H2O=2HBrH2SO4。(2)Br2氧化 SO2 放出很多热量,溴易挥发,使用冰水,降低体系温度,防止溴蒸发,使反应完全。(3)由工艺流程可知,操作分离固体与液体,应是过滤;操作为互溶的溶液组分的分离,应是蒸馏,蒸馏一般适用于互溶的液体的分离。(4)粗品中可能含有未反应的Br2,加入Na2SO3,除去粗品中未反应完的溴。(5)用KSCN溶液检验Fe3,取少许溶液滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3。由工艺流程可知,溶液中可能含有Br2,可以用CCl4萃取方法检验,取少许溶液加CCl4振荡、静置分层,下层呈橙红色,说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Br2。3金属钛易于和肌肉长在一起,可用于制造各种人造关节,因此被称为“生物金属”。工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含少量Fe2O3制备钛的工艺流程如下:(1)进行步骤前,钛铁矿需要先粉碎成细颗粒,目的为增大反应物的接触面积,加快化学反应速率,提高原料利用率(答案合理答出其中一点即可)。(2)步骤中所发生的主要反应的化学方程式为FeTiO3CFeTiO2 CO。(3)将步骤中所发生的主要反应记为反应,则的化学方程式为TiO22Cl22CTiCl42CO;有同学认为步骤中的物质转化中只需通入氯气,而无需加入焦炭就能实现,即发生反应:TiO22Cl2高温,TiCl4O2。已知相关数据如下:反应H/kJmol1S/JK1mol172.122014941结合上表数据,从反应进行的方向角度分析加入焦炭的必要性:加入焦炭后发生反应,与反应相比,H减小,S增大,更有利于反应在较低温度下向右进行(或从G角度作答也可,合理答案均可)。(4)步骤中,反应物TiCl4应避免接触水,原因为防止_TiCl4_水解;反应结束后,用盐酸洗涤粗Ti,除去Mg、MgCl2(填化学式),即可制得海绵钛。(5)钛铁矿转化为粗TiO2也可以通过湿法完成:先用浓H2SO4溶解,将钛铁矿转化为TiO2,然后使其水解得到粗TiO2。用酸清洗可除去粗TiO2中的Fe(OH)3杂质,已知25时,KspFe(OH)32.791039,则该温度下,Fe(OH)3(s)3H(aq)Fe3(aq)3H2O()的平衡常数K2.79103。(6)金属钛还可以通过电解直接获得。以石墨为阳极,TiO2为阴极,熔融CaO为电解质,其阴极的电极反应式为TiO24e=Ti2O2。解析:(2)步骤发生焦炭还原FeTiO3和Fe2O3的反应。(3)步骤是焦炭、Cl2、TiO2在800900 反应生成TiCl4、CO。(4)粗Ti中混有MgCl2电解后生成的Mg和未电解的MgCl2。(5)由题意知KspFe(OH)3c(Fe3)c3(OH)2.791039,所以c(Fe3)/c3(H)KspFe(OH)3/K2.791039/(1014)32.79103。(6)阴极TiO2得到电子发生还原反应生成Ti,因在熔融CaO中O2可以自由移动,所以电极反应式为TiO24e=Ti2O2。4蓝铜矿主要含xCuCO3yCu(OH)2,还含有少量Fe的化合物,工业上以蓝铜矿为原料制备Cu、CuSO45H2O和CaCO3。具体方法步骤如下:金属离子Fe3Fe2Cu2pH氢氧化物开始沉淀1.97.04.7氢氧化物完全沉淀3.29.06.7(1)蓝铜矿的主要成分与焦炭高温条件可以生成铜、二氧化碳和水,写出该反应的化学方程式:2xCuCO3yCu(OH)2(xy)C2(xy)Cu(3xy)CO22yH2O。(2)从下列所给试剂中选择:实验步骤中试剂为C(填代号)。AKMnO4BK2Cr2O7CH2O2D氯水(3)在溶液B中加入CuO的作用是调节溶液的pH,则pH的范围为3.2pH4.7。(4)由溶液C获得CuSO45H2O,需要经过加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,加热蒸发至有少量晶体析出(或者表面出现结晶薄膜)时停止加。(5)制备CaCO3时,应向CaCl2溶液中先通入(或加入)试剂,则试剂可以是AD(填代号);A氨水B盐酸C水蒸气DNaOH溶液如果不加入试剂,则CaCl2溶液不能与CO2反应生成CaCO3,请依据难溶电解质的沉淀溶解平衡原理分析可能的原因:H2CO3第二步电离产生的CO离子浓度太低,与Ca2浓度的乘积小于CaCO3的溶度积,因而不能生成CaCO3沉淀。加入碱性物质后CO离子浓度增大,与Ca2浓度的乘积超过了CaCO3的溶度积,因而能生成CaCO3沉淀。(6)为确定试剂的用量,需测定溶液A中Fe2的浓度。实验操作为准确量取20.00 mL溶液A于锥形瓶中,用0.012 00 mol/L的酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗KMnO4标准溶液15.00 mL,则溶液A中Fe2的浓度为0.045_00_mol/L。解析:(2)试剂的作用是将Fe2氧化成Fe3,同时要注意不能引进新的杂质,选项中的四种物质都是氧化剂,但只有H2O2反应后不引进新的杂质,故选C。(3)调节pH是使Fe3沉淀而Cu2不沉淀,所以pH应在3.24.7之间。(5)CO2与CaCl2溶液不产生沉淀,加入碱性物质可以生成CaCO3沉淀,所以选A和D。(6)由得失电子守恒可知,Fe2与KMnO4 以51 比例反应,所以 20.00 mLc(Fe2)0.012 00 mol L115.00 mL5,解得c(Fe2)0.045 00 molL1。5氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,在空气中迅速被氧化成绿色;见光则分解,变成褐色。下图是工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3、Cu2、Fe2、Cl)生产CuCl的流程:根据以上信息回答下列问题:(1)写出生产过程中XFe,Y稀盐酸。(2)写出产生CuCl的化学方程式:CuCl2CuSO4SO22H2O=2CuCl2H2SO4。(3)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2气体,结合化学方程式和必要的文字说明理由:反应Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O中生成的CuSO4和SO2为11,所以理论上不需要补充SO2气体。(4)在CuCl的生成过程中除环境问题、安全问题外,你认为还应该注意的关键问题是生产中应防止CuCl的氧化和见光分解。(5)实验探究pH对CuCl产率的影响如下表所示:pH1234567CuCl产率70908278757270析出CuCl晶体最佳pH为2,当pH较大时CuCl产率变低的原因是pH较大时,Cu2水解程度增大,反应生成的CuCl减少。(6)氯化亚铜的定量分析:称取样品0.25 g和10 mL过量的FeCl3溶液于250 mL锥形瓶中,充分溶解。用0.10 molL1硫酸铈Ce(SO4)2标准溶液滴定。已知:CuClFeCl3=CuCl2FeCl2,Fe2Ce4=Fe3Ce3。三次平行实验结果如下(平行实验结果相差不能超过1%):平行实验次数1230.25 g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积(mL)24.3524.0523.95则样品中CuCl的纯度为0.955(或_95.5%)(结果保留三位有效数字)。解析:(1)根据滤渣与浓硫酸、Cl2分别反应生成物判断滤渣为Cu,结合废液成分及废液与过量X反应生成Cu,X应为Fe粉。Y溶解Fe粉,应为盐酸。(3)由Cu与浓H2SO4反应生成物分析。(4)由题干提示CuCl用途、性质分析推理。(5)pH较大,Cu2形成Cu(OH)2。6硫酸亚铁晶体俗称绿矾(FeSO47H2O),重铬酸钠晶体俗称红矾钠(Na2Cr2O72H2O),它们都是重要的化工产品。工业上以铬铁矿主要成分是Fe(CrO2)2为原料制备绿矾和红矾钠的工艺流程如图所示。请回答下列问题:(1)已知Fe(CrO2)2中铬元素的化合价为3价,则Fe(CrO2)2中铁元素的化合价为2。(2)化学上可将某些盐写成氧化物的形式,如Na2SiO3写成Na2OSiO2,则Fe(CrO2)2可写成FeOCr2O3。(3)煅烧铬铁矿时,矿石中的Fe(CrO2)2转变成可溶于水的Na2CrO4,反应的化学方程式如下:4Fe(CrO2)28Na2CO37O2,2Fe2O38Na2CrO48CO2,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为47。为了加快该反应的反应速率,可采取的措施是粉碎矿石(或升高温度)(填一种即可)。(4)已知CrO在氢离子浓度不同的酸性溶液中有不同的反应。如:2CrO2H=Cr2OH2O3CrO4H=Cr3O2H2O往混合溶液甲中加入硫酸必须适量的原因是H2SO4量少时不能除尽Na2CO3杂质,H2SO4量多时又会生成新的杂质Cr3O,所以H2SO4必须适量。混合溶液乙中溶质的化学式为Na2Cr2O7、Na2SO4。(5)写出Fe与溶液丙反应的离子方程式:Fe2Fe3=3Fe2。检验溶液丁中无Fe3的方法是:取少量丁溶液于试管中,向其中加入KSCN溶液,不显红色则说明丁溶液中不含Fe3。从溶液丁到绿矾的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(6)3、6价铬都有很强的毒性,元素的价态越高毒性越强,所以制取红矾钠晶体后的废水中含的Cr2O必须除去。工业上一般用电解法来处理酸性Cr2O废水。具体做法是以铁板为阴阳两极,电解酸性Cr2O溶液,在处理的过程中电解质溶液中存在下列反应:Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O,最后Cr3以Cr(OH)3沉淀形式除去。则每还原1 mol Cr2O在电解质溶液中存在的反应里转移6mol电子。在闭合电路上转移12mol电子。解析:(1)根据化合价代数和为零即可求铁元素的化合价。(2)由(1)知铁元素和铬元素的化合价即可将化合物表示成氧化物的形式。(3)Fe(CrO2)2作还原剂,氧气作氧化剂,它们之比为47;增大反应物的接触面积和升高温度均可提高反应速率。(4)由题中流程知混合溶液甲为Na2CrO4和Na2CO3的混合溶液,最后的目的是得到红矾钠,所以加硫酸的目的是除去Na2CO3,并将Na2CrO4转化为红矾钠,根据题给信息知酸加多了就会引入新的杂质。(5)由题中流程知不溶物甲为Fe2O3,加硫酸溶解得至Fe3,所以丙“ Fe与Fe3的反应。(6)阳极反应为Fe2e=Fe2,得到的Fe2与溶液中的Cr2O反应,溶液中反应1 mol Cr2O时转移6 mol电子;上述两个反应合并得:6Fe12e6Fe2Cr2O,所以闭合电路上转移12 mol e。- 配套讲稿:
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