1、 一、无机综合题型的特点 纵观近几年的新课标全国卷,在必考题中,每年都有一道无机综合题,近几年的无机综合题命题形式如下表:高考 年份 2013 年(全国)2014 年(全国)2015 年(全国)2016 年(全国)卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 卷 命题 情境 工艺 流程 工艺 流程 次磷 酸 铅的 化合 物 工艺 流程 酸性锌锰干电 池 工艺 流程 联氨 工艺 流程 从以上对比可以看出,无机综合题的命题形式比较灵活,可以是最新科技成果、社会热点问题、新颖材料、元素化合物,也可以是化工流程图。在设问时可以根据考点的要求灵活命题,能够全面考查无机化合物的所有知识,可以是物质的用途、物质的制备方法
2、、化学方程式或离子方程式的书写等,并可选择性地考查物质结构、元素周期律(表)、化学反应与能量、化学平衡、电解质溶液、电化学、化学计算、化学实验基本操作等相关知识,因此深受命题者推崇。二、无机综合题型的解题方法及思路(一)化工流程型 1.化工流程题的特点 从内容组织形式上看,化工流程题的题型结构通常是以简单的文字加框图和箭线形式来呈现从生产原料到产品的整个流程,同时流程中还会形成一些“环状”,意为物质的循环利用,以展现“绿色化学”的理念。如图所示:箭头:箭头进入的是投料即反应物,出去的是生成物(包括主产物和副产物)。三线:出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环使用。2.化工流程题
3、的分析思路 3.化工流程题的解题策略(1)浏览全题,首尾呼应,找到流程主线 运用首(原料)尾(产品)呼应法,分析从原料到产品,需要发生什么核心反应和除去哪些杂质,明确流程的主要任务。依据流程图两端的原料和产品,确定工艺流程的主线和支线,找到为发生核心反应而加入的核心辅料。(2)分段剖析,明晰细节,贯通整个流程 以核心辅助原料为准,把流程划分为原料预处理、发生核心反应和产品的分离提纯三个阶段。结合箭头的指向,分析每一环节中物质流入和流出的意义、控制反应条件的作用,实现对整个流程的全盘分析。某些暂时琢磨不透的环节可“跳过去”,如有必要,可“顺藤摸瓜”或带着问题回头来进行有针对性的分析。(3)由易到
4、难,变换角度,逐一破解答案 先易后难:先回答与工艺流程非密切相关的简单问题,确保易拿的分数先拿,增强答题信心。变换角度:从基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学等)、反应条件的控制(温度、压强、催化剂、原料配比、pH 调节、溶剂选择、除杂、产品分离等)、绿色化学观点(原子经济性、循环操作、环保)、经济角度(提高产量与产率、原料廉价易得、降低能耗、设备简单)、安全生产(防爆、防中毒、防污染)等多角度答题。对于棘手的问题:不要忘了尝试从题给信息中寻找问题的答案。4.化工流程题的解题方法(1)首尾分析法:对一些线型工艺流程(从原料到产品为单线的生产工序)题,首先对比分析流程图中第一种物质(原
5、料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转 化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯的方法,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。例如,生产新型多功能水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下:对比原料和产品可知,生产高铁酸钾分两步:先用 Cl2和 KOH 在低温下反应得到 KClO,然后用 KClO 在碱性条件下氧化 Fe(NO3)3。(2)截段分析法:适用于用同样的原料生产多种产品(包括副产品)的工艺流程题。例如,以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠,工艺流程如下:先分析流程线路中如何将原料转化为硫酸钠,然后再分析如何从生产硫酸钠的母液中
6、生产氯化铵。这样,将流程图截成两段分析,降低了解题的难度。运用截段分析法的关键是要看清主副产品是如何分开的,以此确定如何截段。一般截段以生产的产品为准点。(3)交叉分析法:有些化工生产采用多组原料,率先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其他原料生产所需的主流产品。解决这类问题的主要思路是将提供的工艺流程图结合常见化合物的制取原理分成几条生产流水线,然后上下交叉分析。例如,某一化工厂的生产流程如下:本流程中,主要生产流水线有两条:液态空气DL;焦炭DFKM,将这两条生产流水线进行交叉综合分析即可。运用交叉分析法的关键是找准中间产品和生产流程中的几条分线,抓住中间物质的关联作用,结合已
7、学化学物质的制法逐一破解。用交叉分析法解决的工艺流程题,一般要具备三个要素(多组原材料、中间产物、多种产品)和两条或多条生产流水线的化工生产工艺。(4)“瞻前顾后”分析法:有些化工生产,为了充分利用原料,变废为宝,设计的生产流水线除了主要考虑将原料转化为产品外,还要考虑将生产过程中的副产品转化为原料的循环生产工艺。解答这类题型时,可用“瞻前顾后”分析法。此法指分析流程时,不仅要考虑原料转化的产品(瞻前),而且还要考虑原料的充分利用和再生产问题(顾后)。例如,利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:分析本流程时要抓住主线,即 CH4转变为 N2、H2的生产工艺原理。同时要回头分析循环生产的理由和工
8、艺。运用此法的关键是找到循环生产点。判断循环生产点的方法:一是看反应是否为可逆反应,如果是可逆反应,要考虑原料的循环利用,如本流程中合成氨反应是可逆反应,分离氨后的尾气中还含有大量的原料气(N2、H2),不能随意排放,必须送入合成塔中,实施循环生产。二是看副产品的分子组成与某种原料的组成中有无相同的元素,如果有,而且该副产品又容易转化为这种原料,就可以考虑循环生产工艺,如本流程中的 Fe(OH)3和 Fe2S3的循环及 KHCO3和 K2CO3的循环。(二)元素化合物型 元素化合物型的无机综合题常以某种元素对应的单质或化合物为命题情境,与工艺流程题不同的是,该类型试题不需要推理,所以又称之为“
9、开门见山型”,但该类试题命题素材新颖,特别注重考查学生读取信息能力。设问角度与无机综合题相同,主要考查的内容有电子式、化合价、氧化还原反应方程式的书写、离子方程式的书写、电化学、电解质溶液、反应热、计算等。解题时要注意运用类比思维,根据信息将陌生情境转化到熟悉的环境中,运用所学的知识解题。三、相关知识储备 1.对原料进行预处理的常用方法及其作用(1)研磨减小固体的颗粒度,增大固体与液体或气体间的接触面积,加快反应速率。(2)水浸与水接触反应或溶解。(3)酸浸与酸接触反应或溶解,使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。(4)灼烧除去可燃性杂质或使原料初步转化,如从海带中提取碘时的灼烧就是为
10、了除去可燃性杂质。(5)煅烧改变结构,使一些物质能溶解,并使一些杂质在高温下氧化、分解,如煅烧高岭土。2.常见的分离、提纯的方法及操作(1)过滤法:将溶液中不溶性固态物质分离出来或除去可溶性物质中的难溶物的方法(想一想过滤所要用的仪器及其中的玻璃仪器)。(2)结晶、重结晶法 冷却热饱和溶液法:几种可溶性固态物质混合物,根据它们在水中的溶解度受温度变化的影响不同,可将高温下的溶液冷却,以此来分离、提纯受温度变化影响较大的固体物质。如分离硝酸钾和食盐。蒸发溶剂法:此法适用于分离溶于溶剂中的溶质,如分离食盐溶液中的 NaCl。注:更多的是两种方法的结合使用。即先蒸发浓缩,后冷却结晶,再经过滤(洗涤和
11、干燥)得到纯净的晶体。蒸发(浓缩)结晶并趁热过滤可使随温度升高而溶解度变化不大或减小的物质析出,而溶解度大的物质或离子留在滤液中被除去。(3)蒸馏法:几种沸点不同但又互溶的液体混合物可用蒸馏法,如石油的分馏。有的可直接蒸馏,有的需经过转化才能进行蒸馏。(4)萃取法:利用一种物质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把该溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来,即萃取法。能萃取溶质的溶剂叫萃取剂。操作中应注意萃取剂的选择和分液漏斗的使用。(5)分液法:两种密度不同且又不互溶的混合液体可用分液法,操作中应注意分液漏斗的使用。如水与溴苯的分离,有直接分液和先萃取后分液两种方法。(6)升华法:具
12、有升华特性的物质与无升华特性的固体相混合,可用升华法分离。如从粗碘(杂质不升华)中提取碘。(7)液化法:此法是利用各种气体沸点的不同,先使其液化,然后再汽化,从而分离物质。如从空气中分离 N2和 O2。(8)洗气法:此法是利用各组分气体在某溶液中的溶解度不同来分离提纯物质的。如从 H2中分离 HCl 气体。3.常见的审题角度 化工生产流程题中经常会出现一些表述性词语,这些表述性词语就是隐性信息,它可以暗示我们审题时所应考虑的角度。常见的有:(1)“控制较低温度”常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。(2)“加过量试剂”常考虑反应完全或增大转化率、产率等。(3)“能否加其他物质”常考虑
13、会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。(4)“在空气中或在其他气体中”主要考虑 O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。(5)“判断沉淀是否洗净”常取少量最后一次的洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。(6)“检验某物质的设计方案”通常取少量某液体于试管中,加入另一试剂,产生某现象,然后得出结论。(7)“控制 pH”常考虑防止水解、促进生成沉淀或除去杂质等。(8)“用某些有机试剂清洗”常考虑降低物质溶解度有利于析出、减少损耗和提高利用率等。题型一 工艺流程型 将化工生产过程中的主要生产阶段用框图流程形式表示出来,并根据生产流程中有关的化学知
14、识步步设问,形成与化工生产紧密联系的化工工艺流程推断题。主要从以下 4 个视角进行设问:设问视角 1:围绕“预处理”“核心反应”“提纯分离”环节,通过化学(离子)方程式的书写,提纯试剂的选择、分离产物的组成分析等,考查元素化合物的知识。设问视角 2:围绕“预处理”“核心反应”“提纯分离”环节,通过实验(工艺)条件的选择,具体实验(工艺)措施的解释等,考查运用化学反应原理解决实际问题的能力。设问视角 3:通过“物质的循环利用”和“三废处理”考查绿色化学理念。设问视角 4:通过“定量分析”考查反应物计量对反应物转化率及反应产物的影响。【典例透析 1】(2016 年全国理综,28)以硅藻土为载体的五
15、氧化二钒(V2O5)是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收 V2O5 既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为:物质 V2O5 V2O4 K2SO4 SiO2 Fe2O3 Al2O3 质量分数/%2.22.9 2.83.1 2228 6065 12 1 以下是一种废钒催化剂的回收工艺路线:回答下列问题:(1)“酸浸”时 V2O5 转化为 V2+,反应的离子方程式为 ,同时 V2O4转成 VO2+。“废渣 1”的主要成分是 。(2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2+转化为 V2+,则需要氧化剂 KClO3至少为 mol。(3)“中和”作用之一是使钒以 V4124-形
16、式存在于溶液中。“废渣 2”中含有 。(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:4ROH+V4124-R4V4O12+4OH-(ROH 为强碱性阴离子交换树脂)。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈 性(填“酸”“碱”或“中”)。(5)“流出液”中阳离子最多的是 。(6)“沉钒”得到偏钒酸铵(NH4VO3)沉淀,写出“煅烧”中发生反应的化学方程式 。(1)“酸浸”时 V2O5转化为 V2+,V 元素的化合价不变,说明不是氧化还原反应,根据原子守恒可知反应的离子方程式为 V2O5+2H+2V2+H2O;二氧化硅与酸不反应,则“废渣 1”的主要成分是二氧化硅。(2)“氧化”中欲使 3 mol 的 VO2
17、+转化为 V2+,V 元素的化合价从+4价升高到+5 价,而氧化剂 KClO3中氯元素化合价从+5 价降低到-1 价,则根据电子得失守恒可知需要氯酸钾的物质的量至少为36=0.5 mol。(3)“中和”作用之一是使钒以 V4124-的形式存在于溶液中,同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,则“废渣 2”中含有 Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)根据离子方程式可知为了提高洗脱效率,应该使反应逆向进行,因此淋洗液应该呈碱性。(5)由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾,则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。(6)根据原子守恒可知偏钒酸铵(NH4VO3)“煅烧”生成五氧化二钒、氨气和水,发生反应的化学方程式为
18、2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3。(1)V2O5+2H+2V2+H2O;SiO2(2)0.5(3)Fe(OH)3、Al(OH)3(4)碱(5)K+(6)2NH4VO3V2O5+H2O+2NH3【突破训练 1】过碳酸钠(2Na2CO33H2O2)是由 Na2CO3与 H2O2复合而成的一种固体放氧剂,可用于洗涤、纺织、医药、卫生等领域。工业上常以过碳酸钠产品中的活性氧含量(O%=()(22)样100%)来衡量其优劣,13%以上为优等品。一种制备过碳酸钠的工艺流程如图 1 所示:回答下列问题:(1)过碳酸钠受热易分解,写出反应的化学方程式:。(2)稳定剂及反应温度等因素对产品质量有很大影响
19、。下列试剂中,可能用作“稳定剂”的是 (填字母)。a.MnO2 b.KI c.Na2SiO3 d.FeCl3 反应温度对产品产率(y%)及活性氧含量的影响如图 2 所示。要使产品达到优等品且产率 超 过90%,合 适 的 反 应 温 度 范 围是 。“结晶”时加入 NaCl 的目的是 ,其作用原理是 。(3)“母液”中可循环利用的主要物质是 。(4)产品中活性氧含量的测定方法:称量 0.1600 g 样品,在 250 mL锥形瓶中用 100 mL 0.5 molL-1 硫酸完全溶解,立即用 0.02000 molL-1 的高锰酸钾标准溶液进行滴定,至溶液呈浅红色且半分钟内不褪色即为终点,进行三
20、次滴定,消耗 KMnO4 溶液的平均体积为 26.56 mL。另外,在不加样品的情况下按照上述过程进行空白实验,消耗 KMnO4 溶液的平均体积为 2.24 mL。过碳酸钠与硫酸反应,产物除硫酸钠和水外,还有 。测定时,若用工业盐酸代替硫酸,分析对测定结果的影响及其原因:。该样品的活性氧含量为%,表明该样品 (填“是”或“不是”)优等品。(1)过碳酸钠受热分解生成碳酸钠、氧气、水,化学方程式为2(Na2CO33H2O2)4Na2CO3+3O2+6H2O。(2)过碳酸钠具有碳酸钠和过氧化氢的性质,过氧化氢易分解,MnO2、FeCl3为其催化剂,所以 a、d 两项不符合;过氧化氢与碘离子会发生氧化
21、还原反应:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O,所以 b 项不符合;过碳酸钠与硅酸钠不反应,可能用作“稳定剂”,故 c 项符合。根据图像分析,温度为 286.8288.5 K,产品达到优等品且产率超过 90%,超过 288.5 K 后,活性氧含量和产率均降低,所以最佳反应温度范围为 286.8288.5 K。结晶过程中加入氯化钠可以增加钠离子浓度,降低过碳酸钠的溶解度,有利于过碳酸钠析出。(3)结晶过程中加入氯化钠促进过碳酸钠析出,“母液”中主要为氯化钠溶液,NaCl 溶液又是结晶过程中促进过碳酸钠析出的原料,故循环利用的物质是NaCl。(4)过碳酸钠与硫酸反应,为碳酸钠、过氧化氢和硫酸反应
22、,所以产物为硫酸钠、过氧化氢、二氧化碳、水。Fe3+为过氧化氢分解的催化剂,工业盐酸常含微量 Fe3+,溶解过程会催化 H2O2分解,测定时,若用工业盐酸代替硫酸,会使测定结果偏低。称量 0.1600 g 样品,在 250 mL 锥形瓶中用 100 mL 0.5 molL-1 硫酸完全溶解,立即用 0.02000 molL-1 高锰酸钾标准溶液滴定,反应中 Mn4-是氧化剂,H2O2 是还原剂,氧化产物是 O2。依据元素化合价的变化,锰元素的化合价从+7 价降低为+2 价,过氧化氢中的氧元素的化合价从-1 价升高为 0 价,根据电子守恒,离子方程式为 2Mn4-+5H2O2+6H+2Mn2+8
23、H2O+5O2,三 次 滴 定 平 均 消 耗 KMnO4 溶 液 26.56 mL,依 据 反 应 2Mn 4-+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O2。2Mn4-5H2O2;2 5(0.02656-0.00224)L0.02 molL-1 0.001216 mol 过碳酸钠产品中活性氧含量O%=()(22)样100%=16 -10.001216 0.16 100%=12.16%,13%以上为优等品,该产品不是。(1)2(Na2CO33H2O2)4Na2CO3+3O2+6H2O(2)c 286.8288.5 K 提高产量;增加钠离子浓度,促进过碳酸钠析出(3)NaCl(4)H2O2、C
24、O2 偏低,工业盐酸常含微量 Fe3+,溶解过程会催化 H2O2分解 12.16;不是 题型二 元素化合物型 以某一种元素或几种元素的单质及其化合物为载体,考查相关的性质、应用、制备、结构等知识及化学基本理论。试题的各小题之间没有明显的联系,只是一个拼盘,高考中此类试题一般不涉及化学平衡知识(平衡主要在原理综合题型中考查)。【典例透析 2】磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如 Ca3(PO4)2等形式存在。磷的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)白磷(P4)可由 Ca3(PO4)2、焦炭和 SiO2在电炉中高温(1550)下通过下面三个反应共熔得到。4Ca3
25、(PO4)2(s)+10C(s)12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g)CaO(s)+SiO2(s)CaSiO3(s)CO2(g)+C(s)2CO(g)已知:CaSiO3的熔点(1546)比 SiO2的低。写出由 Ca3(PO4)2、焦炭和 SiO2在电炉中高温(1550)制取白磷的总的化学方程式:。白磷(P4)是正四面体结构,请画出白磷(P4)的结构式:;1 mol 白磷(P4)中含有 PP 键的数目为 。(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中发生歧化反应得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体 (填化学式)。(3)磷的重要化合物 NaH2PO4可通过 H3PO4与 NaOH 溶液反应获
26、得。工业上为了使反应的主要产物是 NaH2PO4,通常将 pH 控制在 之间(已知磷酸的各级电离常数为 K1=7.110-3、K2=6.310-8、K3=4.210-13,lg7.10.9、lg6.30.8、lg4.20.6)。Na2HPO4 溶液显碱性,若向溶液中加入足量的 CaCl2 溶液,则溶液显酸性,其原因是 (用离子方程式表示)。【解析】(1)4Ca3(PO4)2(s)+10C(s)12CaO(s)+2P4(s)+10CO2(g)CaO(s)+SiO2(s)CaSiO3(s)CO2(g)+C(s)2CO(g)由 12+6 得 到 化 学 方 程 式:2Ca3(PO4)2+6SiO2+
27、10C6CaSiO3+P4+10CO;白磷(P4)是正四面体结构,结构式为,则 1 mol 白磷(P4)中含有 PP 键的数目为 6NA。(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中发生歧化反应得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体,歧化反应中磷元素化合价升高得到的产物为 KH2PO2,磷元素化合价降低得到的产物为氢化物 PH3。(3)为尽可能获得纯净的 NaH2PO4,需配制磷酸、磷酸二氢钠的缓冲溶液,当溶液全部为磷酸溶液时,磷酸以第一步电离为主,所以 H3PO4H+H2P 4-,K1=7.1 10-3,pH=-lgc(H+)=3-lg7.1 2.1;当 溶 液 全 部 为NaH2PO4溶 液 时,
28、H2P 4-H+HP 42-,K2=6.3 10-8,所 以pH=-lgc(H+)=8-lg6.37.2,所以 pH 应控制在 2.17.2 之间。HP42-既能发生电离又能发生水解,电离方程式为 HP42-P43-+H+,水解方程式为HP42-+H2O H2P4-+OH-,溶液呈碱性,说明其水解程度大于电离程度;由于HP42-和 Ca2+反应生成沉淀:3Ca2+2HP42-Ca3(PO4)2+2H+,故向 NaHPO4溶液中加入足量 CaCl2溶液会促进 HP42-的电离,使溶液显酸性。【答案】(1)2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4+10CO;6NA(2)PH3(
29、3)2.17.2;3Ca2+2HP42-Ca3(PO4)2+2H+【突破训练 2】钴(Co)及其化合物在磁性材料、电池材料、超硬材料及催化剂等领域有广泛应用。已知钴属于铁系元素,其单质和化合物的性质与铁相似,其常见化合价有+2 价和+3 价。请回答下列问题:(1)在空气中加热 CoCO3 可得到黑色 Co3O4,写出该反应的化学方程式:。(2)Co3O4 与浓盐酸反应能生成黄绿色气体,写出该反应的离子方程式:。(3)常温下,CoCl2 溶液在碱性条件下可以得到粉红色 Co(OH)2 沉淀。已知当溶液中某离子的浓度10-5molL-1 时,就认为该离子不存在,KspCo(OH)2=1.010-1
30、5。若要使 0.1 molL-1 CoCl2溶液中的 Co2+完全沉淀,则溶液 pH 的控制范围为 。(4)Co(OH)2 具有较显著的两性,在浓的强碱溶液中可以形成Co(OH)42-,写出 Co(OH)2酸式电离的电离方程式:。(5)Co(OH)2 在空气中加热时,样品质量随温度变化的曲线如下图所示,通过分析计算确定:1000 时,固体的成分为 。取 800 时的产物(其中 Co 元素的化合价为+2 价、+3 价),用 480 mL 5 molL-1盐酸恰好完全溶解固体,得到 CoCl2溶液和 4.48 L(标准状况)黄绿色气体。则该钴氧化物中 n(Co2+)n(Co3+)=。(3)根据 K
31、spCo(OH)2=1.010-15=110-5c2(OH)可求出 c(OH)=110-5 molL-1,要使 Co2+完全沉淀,则溶液 pH9。(4)Co(OH)2酸式电离的电离方程式为 Co(OH)2+2H2OCo(OH)42-+2H+。(5)100 g Co(OH)2在空气中加热到1000 时,变成 80.65 g,根据10093 M=80.65 可求出 M75,刚好是氧化钴。用 480 mL 5 molL-1盐酸恰好完全溶解固体,得到 4.48 L 氯气,可知 n(Co3+)=0.4 mol,最后溶液为 CoCl2,其中钴的总物质的量为0.485-0.42 mol=1 mol,则该钴氧
32、化物中 n(Co2+)n(Co3+)=(1-0.4)mol0.4 mol=32。(1)6CoCO3+O22Co3O4+6CO2(2)Co3O4+8H+2Cl-3Co2+Cl2+4H2O(3)9(4)Co(OH)2+2H2OCo(OH)42-+2H+(5)CoO 32 1.铜是与人类关系密切的有色金属。已知:常温下,在溶液中 Cu2+稳定,Cu+易在酸性条件下发生反应:2Cu+Cu2+Cu。大多数+1 价铜的化合物是难溶物,如 Cu2O、CuI、CuCl、CuH 等。(1)在新制 Cu(OH)2 悬浊液中滴入葡萄糖溶液,加热生成不溶物的颜色为 ,某同学实验时却发现有黑色物质出现,这种黑色物质的化
33、学式为 。(2)在 CuCl2溶液中逐滴加入过量 KI 溶液可能发生:a.2Cu2+4I-2CuI(白色)+I2 b.2Cu2+2Cl-+2I-2CuCl(白色)+I2 为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是 (填字母)。A.SO2 B.苯 C.NaOH 溶液 D.乙醇(3)一定条件下,在 CuSO4中加入 NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。已知 NH5 是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构,请写出 NH5的电子式:。写 出 CuH 在 过 量 稀 盐 酸 中 有 气 体 生 成 的 反 应 的 离 子 方 程式:。将 CuH 溶解在适量的稀硝酸中,完成以下化学方程式:CuH+HN
34、O3 Cu(NO3)2+H2+(4)常温下,向 0.20 molL-1的硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液,生成浅蓝 色 氢 氧 化 铜 沉 淀,当 溶 液 的 pH=6 时,c(Cu2+)=已知:KspCu(OH)2=2.210-20。(1)葡萄糖是一个多羟基醛,能与新制 Ca(OH)2悬浊液加热反应生成砖红色沉淀 Cu2O,如果加热温度过高,氢氧化铜受热分解成黑色的氧化铜和水。(2)碘水是棕褐色的,会影响白色沉淀的观察,可以用苯把碘单质萃取出来,由于酒精与水以任意比例混溶,因此不能作萃取剂。(3)NH5 的所有原子都达到稀有气体的稳定结构,即氮原子的最外层达到 8 电子稳定结构,所有氢原子达到
35、2 电子稳定结构,说明 NH5是由 N4+和 H-组成的离子化合物,电子式为 H+H-。CuH 溶解在稀盐酸中,CuH 中的 H-失电子,盐酸中的 H+得电子,产生的气体为氢气,酸性溶液中 2Cu+Cu2+Cu,故离子方程式为 2CuH+2H+Cu2+Cu+2H2。Cu+在酸性条件下发生反应:2Cu+Cu2+Cu,稀硝酸具有强氧化性,能把铜氧化为硝酸铜,CuH 具有还原性,因此二者反应生成氢气、一氧化氮气体、铜离子、H2O,其化学方程式为 6CuH+16HNO3 6Cu(NO3)2+3H2+4NO+8H2O。(4)pH=6时,c(OH-)=10-8mol L-1,由KspCu(OH)2=2.2
36、 10-20 可知,c(Cu2+)=2.210-20(10-8)2=2.210-4(molL-1)。(1)砖红色;CuO(2)B(3)H+H-2CuH+2H+Cu2+Cu+2H2 6;16;6;3;4NO;8H2O(4)2.210-4 molL-1 2.重铬酸钾(K2Cr2O7)主要用于制革、印染、电镀等。其水溶液中存在平衡:Cr272-+H2O 2Cr42-+2H+。(1)已知有关物质的溶解度如图 1 所示。用复分解法制备 K2Cr2O7的操作过程:向 Na2Cr2O7 溶液中加入 (填化学式),搅拌溶解,调节溶液pH 约为 5,加热溶液至表面有少量晶体析出时,抽滤得到粗产品,再用重结晶法提
37、纯粗产品。(2)以铬酸钾(K2CrO4)为原料,用电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图 2 所示。不 锈 钢 作 极,写 出 该 电 极 的 电 极 反 应式:。分析阳极区能得到重铬酸钾溶液的原因:。当 铬 酸 钾 的 转 化 率 达 到 x 时,阳 极 液 中 K 与 Cr 的 物 质 的 量 之 比为 。(3)铬对环境能造成污染。某酸性废水中含有 Cr272-,处理时可用焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将 Cr272-转化为毒性较低的 Cr3+,再调节 pH 约为 8,使铬元素沉降,分离出污泥后检测废水中 Cr3+浓度,低于 0.5 mgL-1则达到排放标准。Na2S2O5参加反应的离子方程式为
38、 。经上述工艺处理后的废水,理论上 Cr3+浓度约为 mgL-1。已知室温下 KspCr(OH)3610-31 (1)由图可知 Na2Cr2O7 的溶解度较大,K2Cr2O7 的溶解度较小,Na2Cr2O7 水溶液中加 KCl,加热浓缩、冷却结晶,可得到 K2Cr2O7。(2)不锈钢与电源的负极相连作阴极;阴极上氢离子得电子生成氢气,则阴极的电极方程式为 2H2O+2e-2OH-+H2。阳极上溶液中阴离子放电,氢氧根离子失电子发生氧化反应,氢离子浓度增大,使反应 Cr272-+H2O2Cr42-+2H+向生成 Cr272-的方向移动。设 K2CrO4为 1 mol,铬酸钾的转化率达到 x,则生
39、成 0.5x mol K2Cr2O7,K2CrO4 剩余为(1-x)mol,则阳极液中 K 与 Cr 的物质的量之比为0.5x2+2(1-x)(x+1-x)=(2-x)1。(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)将 Cr272-转化为毒性较低的 Cr3+,同时焦亚硫酸钠被氧化为硫酸钠,其反应的离子方程式为 3S252-+2Cr272-+10H+6S42-+4Cr3+5H2O。pH 约为 8,则 c(OH-)=10-6 molL-1,已知 KspCr(OH)3610-31,c(Cr3+)=610-31(10-6)3=610-13 molL-1,则 1 L 溶液中Cr 元素的质量为 610-13 mol
40、52 gmol-1=3.12610-11g310-8 mg,则理论上 Cr3+浓度约为 310-8mgL-1。(1)KCl;冷却结晶(2)阴;2H2O+2e-2OH-+H2 阳极 OH-放电,溶液中 H+浓度增大,使 Cr272-+H2O 2Cr42-+2H+向生成 Cr272-的方向移动,使阳极区得到 K2Cr2O7(2-x)1(3)3S252-+2Cr272-+10H+6S42-+4Cr3+5H2O 310-8 3.钙芒硝矿(主要成分 CaSO4Na2SO4)可生产具有广泛用途的芒硝(Na2SO410H2O)和元明粉(Na2SO4),其简要生产流程如图所示:请回答下列问题:(1)浸取 Na
41、2SO4时,加入少量 Na2CO3可使钙芒硝矿中的部分 CaSO4转化为CaCO3,破坏钙芒硝矿的结构,从而促进 Na2SO4 的浸取。CaSO4 能转化为CaCO3的原因是 。(2)向 Na2SO4 的浸取液中加入适量烧碱和纯碱,Ca2+和 Mg2+分别生成 、(填化学式)而被过滤除去。(3)根据下图溶解度曲线,可采用冷却结晶法从含少量 NaCl 的饱和Na2SO4溶液中制得芒硝的原因是 。(4)已知 25、101 kPa 时:2C(s)+O2(g)2CO(g)H=-222 kJmol-1 4Na2SO3(s)3Na2SO4(s)+Na2S(s)H=-122 kJmol-1 2Na2SO3(
42、s)+O2(g)2Na2SO4(s)H=-572 kJmol-1 则元明粉经碳还原制备 Na2S 的热化学方程式是 。(5)如图所示,用惰性电极电解 Na2SO4 溶液,阳极区制得 H2SO4 溶液,阴极区制得 NaOH 溶液。其电解总反应的化学方程式为 。(6)芒硝加热至 70 时,可得到 Na2SO4的饱和溶液(结晶水作溶剂,忽略加热过程中水的蒸发)和无水 Na2SO4。若将 3220 kg 芒硝加热至 70,则可析出元明粉(Na2SO4)的质量是 kg。(1)CaCO3的溶解度比 CaSO4小(2)CaCO3;Mg(OH)2(3)40 内,Na2SO410H2O 的溶解度随温度的降低而显
43、著减小,而NaCl 的溶解度基本不变,故冷却时,只有 Na2SO410H2O 结晶析出(4)Na2SO4(s)+4C(s)Na2S(s)+4CO(g)H=+578 kJmol-1(5)2Na2SO4+6H2O 2H2SO4+4NaOH+2H2+O2(6)610 4.以含钴废催化剂(主要成分为 Co、Fe、SiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:(1)溶解:溶解后过滤,将滤渣洗涤 23 次,洗涤液与滤液合并,其目的是 。(2)氧化:在加热搅拌条件下加入 NaClO3,将 Fe2+氧化成 Fe3+,其离子方程式为 。已知:铁氰化钾化学式为 K3Fe(CN)6,亚铁氰化钾化学式为 K4Fe(CN)6
44、。3Fe2+2Fe(CN)63-Fe3Fe(CN)62(蓝色沉淀)4Fe3+3Fe(CN)6 4-Fe4Fe(CN)63(蓝色沉淀)确定 Fe2+被氧化完全的方法是 。(可供选择的试剂:铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN 溶液)(3)除铁:加入适量的 Na2CO3调节酸度,生成黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀,写出该反应的化学方程式:。(4)沉淀:生成沉淀碱式碳酸钴(CoCO3)23Co(OH)2,沉淀需洗涤,洗涤的操作是 。(5)溶解:CoCl2 的溶解度曲线如下图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐 酸,边 加 热 边 搅 拌 至 完 全 溶 解 后,需 趁 热 过
45、滤,其 原 因是 。(6)灼烧:准确称取所得 CoC2O4为 1.470 g,在空气中充分灼烧得 0.830 g氧化钴,则氧化钴的化学式为 。(1)提高钴等元素的利用率(2)6Fe2+6H+Cl3-6Fe3+Cl-+3H2O;取少许氧化后的溶液于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则 Fe2+已全部被氧化(3)3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3 Na2Fe6(SO4)4(OH)12+5Na2SO4+6CO2(4)向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置,使滤液流出,重复操作23 次(5)防止因温度降低,CoCl2晶体析出(6)Co2O3 5.我国产铜主要取自黄铜矿(CuFeS
46、2),随着矿石品味的降低和环保要求的提高,湿法炼铜的优势日益突出。该工艺的核心是黄铜矿的浸出,目前主要有氧化浸出、配位浸出和生物浸出三种方法。.氧化浸出(1)在硫酸介质中用双氧水将黄铜矿氧化,测得有 S42-生成。该反应的离子方程式为 。该反应在 2550 下进行,实际生产中双氧水的消耗量要远远高于理论值,试分析其原因:。.配位浸出 反应原理为 CuFeS2+NH3H2O+O2+OH-(3)42+Fe2O3+S42-+H2O(未配平)(2)为提高黄铜矿的浸出率,可采取的措施有 (至少写出两点)。(3)为 稳 定 浸 出 液 的 pH,生 产 中 需 要 向 氨 水 中 添 加 NH4Cl,构
47、成NH3H2O-NH4Cl 缓冲溶液。某小组在实验室对该缓冲体系进行了研究:25 时,向 a molL-1的氨水中缓慢加入等体积的 0.02 molL-1的 NH4Cl 溶液,平衡时溶液呈中性,则 NH3H2O 的电离常数 Kb=(用含a 的代数式表示);滴加 NH4Cl 溶液的过程中水的电离平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。.生物浸出 在反应釜中加入黄铜矿、硫酸铁、硫酸和微生物,并鼓入空气,黄铜矿逐渐溶解,反应釜中各物质的转化关系如图所示。(4)在微生物的作用下,可以循环使用的物质有 (填化学式),微生物参与的离子方程式为 (任写一个)。(5)假如黄铜矿中的铁元素最终全部转化为 Fe
48、3+,当有242-生成时,理论上消耗 O2的物质的量为 。(1)黄铜矿的主要成分为 CuFeS2,被双氧水氧化生成S42-,亚铜离子及亚铁离子都会被氧化,故反应为 2CuFeS2+17H2O2+2H+2Cu2+2Fe3+4S42-+18H2O。H2O2 不稳定,受热易分解,且反应产物 Cu2+、Fe3+都能催化 H2O2分解,使双氧水的消耗量要远远高于理论值。(2)要提高黄铜矿的浸出率,需使反应正向移动,故可以提高氨水的浓度、提高氧压等。(3)平衡时溶液呈中性,故c(H+)=c(OH-)=10-7 molL-1,c(N4+)=c(Cl-)=0.022 molL-1=0.01 molL-1,NH
49、3H2O 的电离常数 Kb=(4+)(-)(32)=210-9;氯化铵会发生水解,促进水的电离。(4)据图像可得,三价铁被还原成二价,经微生物转化成三价,另一条微生物路线生成了氢离子,故两者可循环使用;微生物参与的离子方程式为 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O 或 S8+12O2+8H2O8S42-+16H+。(5)据 2CuFeS2+17H2O2+2H+2Cu2+2Fe3+4S42-+18H2O 得生成 2 mol S42-时,消耗 8.5 mol 过氧化氢,转移 17 mol 电子,消耗174 mol=4.25 mol氧气。(1)2CuFeS2+17H2O2+2H+2Cu2+2Fe
50、3+4S42-+18H2O H2O2受热分解、产物 Cu2+、Fe3+催化 H2O2分解等(答出一点即可)(2)提高氨水的浓度、提高氧压(其他合理答案也可给分)(3)210-9;正向(4)Fe2(SO4)3、H2SO4(或 Fe3+、H+);4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O 或S8+12O2+8H2O8S42-+16H+(任写一个)(5)4.25 mol 6.以某铬矿石(主要成分是 Cr2O3,含 FeO、SiO2等杂质)为原料生产 Cr2O3的流程如下:已知:Cr272-+H2O 2Cr42-+2H+,KspCr(OH)3=6.410-31,lg 2=0.3(1)步骤中为了提高反应速
51、率应该采取的措施有 、(写 2 种)。(2)滤液 1 中的阴离子除 C32-外,主要还有 、。(3)步骤发生的反应中 Cr272-和蔗糖(C12H22O11)的物质的量之比为 。(4)步骤中为了使 Cr3+完全沉淀此时,c(Cr3+)10-5 molL-1,pH 至少调至 。(5)滤液 3 的主要溶质是两种盐,化学式为 、。(6)研究发现,固态 Na2CrO4与氨气在 500 下反应得到 NaCrO2,将 NaCrO2溶解后通入 CO2得到更为纯净的 Cr(OH)3。则 NaCrO2溶液与过量 CO2反应的离子方程式为 。以铬矿石(主要成分是 Cr2O3,含 FeO、SiO2等杂质)为原料,加
52、入碳酸钠和氧气高温灼烧发生反应,二氧化硅能与碳酸钠反应生成硅酸钠,FeO 被氧化为氧化铁,水浸过滤分离,结合滤液 2 与蔗糖得到 Cr3+、信息 Cr272-+H2O 2Cr42-+2H+,可知滤液 1 中含有 Na2CrO4、Na2SiO3、未反应的 Na2CO3,过滤得到的滤渣为氧化铁,调节溶液 pH 使 Si32-转化为硅酸沉淀,再过滤除去,得到滤液 2 中含有 Na2Cr2O7、Na2SO4,用蔗糖还原,再与尿素反应,滤液 3 的主要溶质是两种盐为(NH4)2SO4、Na2SO4。(1)适当升温、粉碎铬矿石、搅拌等可以提高反应速率。(2)滤液 1中含有 Na2CrO4、Na2SiO3、
53、Na2CO3等,除 C32-外,主要还有 Cr42-、Si32-。(3)反应中 Cr 元素的化合价由+6 价降低为+3 价,C 元素的化合价由 0 价升高为+4 价,根据电子转移守恒得 6n(Cr272-)=48n(蔗糖),故 n(Cr272-)n(蔗 糖)=8 1。(4)Cr3+沉 淀 完 全 的 浓 度 为10-5 mol L-1,根 据KspCr(OH)3=c(Cr3+)c3(OH-)=6.410-31,可知 c(OH-)=410-9 molL-1,则c(H+)=10-14410-9 molL-1=1410-5 molL-1,则 pH=-lg1410-5=5.6。(5)滤液 3 的主要溶
54、质是两种盐,化学式是(NH4)2SO4、Na2SO4。(6)将 NaCrO2溶解后通入 CO2得到更为纯净的 Cr(OH)3,属于水解反应,还生成碳酸氢钠,反应的离子方程式为Cr2-+CO2+2H2OCr(OH)3+HC3-。(1)适当升温;粉碎铬矿石(答案正确均可给分)(2)Cr42-;Si32-(3)81(4)5.6(5)(NH4)2SO4;Na2SO4(6)Cr2-+CO2+2H2OCr(OH)3+HC3-7.K2SO4 是无氯优质钾肥,Mn3O4 是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制备 K2SO4和 Mn3O4的工艺流程如下:(1)几种盐的溶解度如图 1 所示。反应中
55、,向(NH4)2SO4溶液中加入 KCl溶液充分反应后,进行蒸发浓缩、洗涤、干燥等操作即得 K2SO4产品。(2)检验 K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是 。(3)反应的化学方程式为 。(4)Mn3O4与浓盐酸加热时发生反应的离子方程式为 。(5)图 2 是煅烧 MnSO4H2O 时温度与剩余固体质量的变化曲线。该曲线中 B 段所表示的物质的化学式为 。煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过 1000 时,再冷却 后,测 得 产 物 的 总 锰 含量 反 而 减 小。试 分 析 产 物 总 锰 含 量 减 小 的 原因:。(1)四种物质在相同温度下硫酸钾的溶解度最小,所
56、以反应中蒸发浓缩后硫酸钾析出,趁热过滤得硫酸钾晶体,再洗涤、干燥即可。(2)检验 Cl-一般用硝酸银溶液和稀硝酸,但 S42-也能与 Ag+形成硫酸银沉淀,所以要先加过量硝酸钡溶液将 S42-沉淀,过滤后向滤液中加硝酸银溶液看是否产生白色沉淀。(3)二氧化锰与二氧化硫反应生成硫酸锰:MnO2+SO2 MnSO4。(4)Mn 元素的常见价态有+2 价、+4 价、+6 价、+7 价,四氧化三锰可写为 MnO22MnO,MnO2与浓盐酸反应生成 MnCl2、Cl2和 H2O、MnO 与盐酸生成 MnCl2和 H2O,反应的离子方程式为 Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O。(5)由流
57、程图可知硫酸锰晶体煅烧得到四氧化三锰,根据图中数据,由 Mn 守恒可确定 B 段所表示的物质为四氧化三锰。温度超过1000 时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小的原因可能是四氧化三锰被氧化为二氧化锰或三氧化二锰,使锰含量减小。(1)趁热过滤(2)取少量溶液于试管中,滴加过量的 Ba(NO3)2 溶液,过滤后向液中滴加 AgNO3溶液(3)MnO2+SO2 MnSO4(4)Mn3O4+8H+2Cl-3Mn2+Cl2+4H2O(5)Mn3O4 部分 Mn3O4又被氧化成 Mn2O3或 MnO2,造成总锰含量减少 8.钼酸钠晶体(Na2MoO42H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业
58、上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的 MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:(1)NaClO 的电子式是 。(2)为了提高焙烧效率,除增大空气的量之 外 还可以采用的措施是 。(3)途径碱浸时发生反应的化学方程式为 。(4)途径氧化时发生反应的离子方程式为 。(5)分析纯的钼酸钠常用四钼酸铵(NH4)2MoO4和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径所产生的尾气一起通入水中,得到的正盐的化学式是 。(6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图:要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度之比应为 。当硫酸的浓度大于
59、 90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是 。试分析随着盐酸和硫酸浓度的增大,碳素钢在两者中腐蚀速率产生明显差异的主要原因是 。利用钼精矿(主要成分是 MoS2)制备钼酸钠有两种途径:途径是先在空气中灼烧生成 MnO3,同时得到对环境有污染的气体 SO2,然后再用纯碱溶液溶解 MnO3,即可得到钼酸钠溶液,最后结晶得到钼酸钠晶体;途径是直接用 NaClO 溶液在碱性条件下氧化钼精矿得到钼酸钠溶液,结晶后得到钼酸钠晶体。(5)将 CO2 和 NH3 一起通入水中生成的正盐为碳酸铵,化学式为(NH4)2CO3,如果是 SO2 气体,则生成的正盐为(NH4)2SO3。(6)根据图示可知,当钼酸钠、月桂酰肌
60、氨酸浓度相等时,腐蚀速率最小,腐蚀效果最好,即浓度比为 11。当硫酸的浓度大于 90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是常温下浓硫酸会使铁钝化,起到防腐蚀作用。由图示数据可知,碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速率;硫酸浓度增大变成浓硫酸后,发生了钝化现象,腐蚀速率很慢。(1)Na+-(2)充分粉碎(或逆流焙烧)(3)MoO3+Na2CO3 Na2MoO4+CO2(4)MoS2+9ClO-+6OH-Mo42-+9Cl-+2S42-+3H2O(5)(NH4)2CO3、(NH4)2SO3(6)11 常温下浓硫酸会使铁钝化 Cl-有利于碳素钢的腐蚀,S42-不利于碳素钢的腐蚀 时间:45 分钟 总
61、分:85 分(高考必考部分)一、选择题(本题包括 7 小题,每小题 6 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)1.化学与社会、科学、技术、环保密切相关。下列有关说法不正确的是()。A.荧光蛋白是一种高分子化合物,能发生水解 B.用纯碱溶液和盐酸可以清洗锅炉中的硫酸钙 C.利用次氯酸钠溶液的碱性对餐具和环境进行消毒 D.大量排放 PM2.5、SO2、NOx等会形成雾霾 荧光蛋白是一种蛋白质,属于高分子化合物,在酸性、碱性等条件下可以水解生成氨基酸,故 A 项正确;纯碱溶液能够将硫酸钙转化为碳酸钙沉淀,碳酸钙能够与盐酸反应生成易溶于水的氯化钙和二氧化碳气体,故 B 项正确;次氯
62、酸钠具有强氧化性,可以对餐具和环境进行消毒,不是因为溶液的碱性,故 C 项错误;大量排放 PM2.5、SO2、NOx等会形成雾霾,造成环境污染,故 D 项正确。C 2.金刚烷的结构示意图如图所示,1-溴金刚烷可用于合成甲型流感病毒的抑制剂。下列有关说法中正确的是()。A.金刚烷的分子中有 18 个碳原子 B.1-溴金刚烷的结构有 2 种 C.金刚烷属于烷烃的同系物 D.金刚烷应该具有和芳香烃相似的化学性质 金刚烷含有 10 个碳原子,A 项错误;分子中含有CH2、CH两种基团,含有 2 种氢原子,1-溴金刚烷的结构有 2 种,故 B 项正确;烷烃的通式为 CnH2n+2,金刚烷不符合烷烃的通式
63、,故 C 项错误;金刚烷不含苯环,故 D 项错误。B 3.电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池,其工作原理如图所示,且电解质为一种能传导 Li+的高分子材料,隔膜只允许 Li+通过,电池的总反应式为 LixC6+Li1-xCoO2 C6+LiCoO2。下列说法不正确的是()。A.放电时,正极锂元素的化合价未发生改变 B.充电时 Li+的移动方向:右室 左室 C.放电时,负极的电极反应式为 LixC6-xe-C6+xLi+D.充电时,阳极的电极反应式为 Li1-xCoO2+xLi+xe-LiCoO2 放电时,正极 Co 的化合价发生改变,锂的化合价未发生改变,A 项正确;放电时 Li+的移
64、动方向:左室 右室,则充电时 Li+的移动方向:右室左室,B 项正确;放电时负极的电极反应式为 LixC6-xe-C6+xLi+,C 项正确;充电时阳极发生氧化反应失去电子,该电极反应式为LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,D 项错误。D 4.下列实验操作、实验现象和结论均正确的是()。选项 实验操作 实验现象 结论 A 向 AgNO3 溶液中加入过量氨水 有 白 色 沉淀生成 NH3H2O 与 Ag+不能共存 B 向 2 mL 2%的 CuSO4 溶液中加入 0.5 molL-11%的 NaOH溶液,振荡后滴加几滴 M 溶液,加热 未 出 现 砖红色沉淀 M 不属于醛类物质 C
65、 向 NaAlO2 溶液中滴加饱和NaHCO3溶液 有 白 色 沉淀生成 验证两者都发生了水解反应,且相互促进 D 向草酸溶液中滴加几滴紫色酸性 KMnO4溶液,振荡 溶 液 紫 色褪去 草酸具有还原性 A 项,过量的氨水会与银离子形成氢氧化二氨合银,没有沉淀生成,错误;B 项,该实验操作中氢氧化钠的用量应该要比硫酸铜的用量大,才能保证氢氧化铜在碱性条件下与醛发生反应并且有砖红色沉淀产生,但是此处氢氧化钠的用量过少,错误;C 项,偏铝酸的酸性弱于碳酸,所以偏铝酸钠的碱性强于碳酸氢钠的碱性,而偏铝酸钠发生水解时会抑制碳酸氢钠的水解,两者在一起时,碳酸氢钠发生电离,偏铝酸钠发生水解,错误;D 项,
66、草酸具有还原性,会与具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液反应而使其褪色,正确。D 5.X、Y、Z、W 为四种短周期主族元素,它们在元素周期表中的相对位置如下表所示。Z 元素的原子核外 K 层与 M 层电子数相等。下列说法中正确的是()。X Y Z W A.Y 元素的最高价氧化物对应水化物化学式为 H3YO4 B.原子半径由小到大的顺序为 XZYW C.单质与同浓度的盐酸反应,Z 比 W 更剧烈 D.X 的氧化物不能与 Z 单质反应【解析】由题意推知 Z 为 Mg,W 为 Al,X 为 C,Y 为 N。A 项,Y 元素对应的最高价含氧酸为 HNO3,错误;B 项,原子半径:YXWZ,错误;C 项,镁比
67、铝的活动性强,正确;D 项,二氧化碳与镁能发生反应:2Mg+CO2 2MgO+C,错误。【答案】C 6.H2与 ICl 的反应分、两步进行,其能量曲线如图所示,下列有关说法错误的是()。A.反应、反应均为放热反应 B.反应、反应均为氧化还原反应 C.反应比反应的速率慢,与相应正反应的活化能无关 D.反应、反应的焓变之和H=-218 kJmol-1 根据图像可知,反应和反应中反应物的总能量都大于生成物的总能量,则反应、反应均为放热反应,A 项正确;反应中氢气参与反应,反应产物中都是化合物,则一定存在化合价变化,反应中反应物都是化合物,生成物中有碘单质生成,则也一定存在化合价变化,所以反应、反应均
68、属于氧化还原反应,B 项正确;反应比反应的速率慢,说明反应中正反应的活化能较小,反应中正反应的活化能较大,故 C 项错误;反应、反应总的能量变化为 218 kJ,根据盖斯定律可知,反应、反应的焓变之和H=-218 kJmol-1,故 D 项正确。C 7.在常温下,碳酸的电离常数 Ka1=4.310-7、Ka2=5.610-11,如图所示的装置中,若活塞下移,则下列说法不正确的是()。碳酸溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,活塞下移,压强增大,二氧化碳溶于水的平衡向右移动,所以二氧化碳分子在水中溶解数目增多,故 A 项正确;碳酸溶液中存在电离平衡,压强增大,导致活塞下移,碳酸的电离平衡正向移动,溶液的
69、酸性增强,pH 减小,最后会小于 7,故 B 项错误;水解平衡常数只受温度影响,温度不变,水解平衡常数不变,故 C 项正确;碳酸溶液中存在电离平衡,压强增大,导致活塞下移,碳酸的电离平衡正向移动,溶液中阴、阳离子数目都增大,故 D 项正确。B 二、非选择题(本题包括 3 小题,共 43 分。)8.(14 分)废旧锂离子电池的正极材料试样(主要含有 LiCoO2及少量 Al、Fe 等)可通过下列方法回收钴、锂。已知:Co(OH)2是两性氢氧化物。氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 开始沉淀的 pH 3.1 7.1 2.2 完全沉淀的 pH 4.7 9.7 3.7 请回答下列
70、问题:(1)浸出过程中为加快浸出速率,可以采取的措施有 (写出两点)。(2)浸出过程中 Na2S2O3被氧化为 Na2SO4的化学方程式为 。该过程中可用盐酸代替 H2SO4和 Na2S2O3,但缺点是 。(3)滤渣的成分为 ,通入空气的目的是 。(4)沉钴过程中不使用 NaOH 溶液的原因是 。当溶液中 c(Co2+)10-5 molL-1时即认为沉淀完全,则需要控制 x KspCo(OH)2=1.010-15。制得的 Co(OH)2 不宜在空气中长期放置,会被空气中的 O2氧化成 Co(OH)3,化学方程式为 。(5)碳酸锂的溶解度随温度的变化如图 2 所示,则洗涤碳酸锂沉淀时应选 (填“
71、热水”或“冷水”)。废旧锂离子电池的正极材料主要含有 LiCoO2及少量 Al、Fe等,向样品中加入稀硫酸、硫代硫酸钠,Na2S2O3 被氧化为 Na2SO4,Co3+被还原为 Co2+,Al、Fe 也溶解,然后向溶液中通入空气,Fe2+被氧化成 Fe3+,加入氢氧化钠溶液调节溶液 pH=5,使 Al3+、Fe3+转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,过滤除去,滤液中再加入氨水使 Co2+转化为 Co(OH)2 沉淀,过滤后向滤液中加入 Na2CO3,得到 Li2CO3沉淀。(1)浸出过程中为加快浸出速率,可以采取的措施有充分搅拌,升高温度,增大酸的浓度,将正极材料粉碎等。(2)浸出过程
72、中 Na2S2O3被氧化为 Na2SO4,+3 价的 Co 被还原为+2 价的 Co,反应生 成CoSO4、Li2SO4、Na2SO4 与 水,反 应 的 化 学 方 程 式 为8LiCoO2+11H2SO4+Na2S2O3 4Li2SO4+8CoSO4+Na2SO4+11H2O,用盐酸代替 H2SO4和 Na2S2O3 会生成氯气,污染环境。(3)滤渣的成分为 Al(OH)3、Fe(OH)3;向溶液中通入空气将 Fe2+氧化为 Fe3+,以便调节 pH 将其转化为沉淀,过 滤除去。(4)Co(OH)2是两性氢氧化物,NaOH 溶液可以溶解 Co(OH)2,导致固体质量 减 少,当 溶 液 中
73、 c(Co2+)10-5 mol L-1 时 即 认 为 沉 淀 完 全,根 据KspCo(OH)2=c(Co2+)c2(OH-)=1.010-15,可知 c(OH-)=10-5 molL-1,故 c(H+)=10-9 molL-1,则控制溶液的 pH9,Co(OH)2会被空气中的 O2氧化成 Co(OH)3,与氢氧化亚铁被氧化类似,反应的化学方程式为 4Co(OH)2+O2+2H2O4Co(OH)3。(5)碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小,应采取热水洗涤,减少因溶解导致的损失。(1)充分搅拌、升高温度(答案正确均可给分)(2)8LiCoO2+11H2SO4+Na2S2O34Li2SO4+8C
74、oSO4+Na2SO4+11H2O;生成氯气,污染环境(3)Al(OH)3、Fe(OH)3;将 Fe2+氧化为 Fe3+(4)Co(OH)2 是两性氢氧化物,能与 NaOH 溶液反应导致沉淀的质量减少;9;4Co(OH)2+O2+2H2O4Co(OH)3(5)热水 9.(15 分)溴化亚铜是一种白色粉末,不溶于冷水,在热水中或见光都会分解,在空气中会慢慢氧化成绿色粉末。制备 CuBr 的实验步骤如下:步骤 1:在下图所示的三颈烧瓶中加入 45 g CuSO45H2O、19 g NaBr、150 mL 煮沸过的蒸馏水。60 时不断搅拌,以适当流速通入 SO2 2 h。步骤 2:溶液冷却后倒去上层
75、清液,在避光条件下过滤。步骤 3:依次用溶有少量 SO2的水,溶有少量 SO2的乙醇、纯乙醚洗涤。步骤 4:在双层干燥器(分别装有浓硫酸和氢氧化钠)中干燥 34 h,再经氢气流干燥,最后进行真空干燥。(1)实验所用蒸馏水需经煮沸,煮沸的目的是除去水中的 (填化学式)。(2)步骤 1 中:三颈烧瓶中反应生成 CuBr 的离子方程式为 ;控制反应在 60 进行,实验中可采取的措施是 ;说明反应已完成的现象是 。(3)步骤 2 中过滤需要避光的原因是 。(4)步骤 3 中洗涤剂需“溶有 SO2”的原因是 ;最后溶剂改用乙醚的目的是 。(5)欲利用上述装置烧杯中的吸收液(经验测主要含 Na2SO3、N
76、aHSO3 等)制取较纯净的 Na2SO37H2O 晶体。请补充实验步骤需用到 SO2(贮存在钢瓶中)、20%NaOH 溶液、乙醇:;加入少量维生素 C 溶液(抗氧剂),蒸发浓缩,冷却结晶;放真空干燥箱中干燥。(1)溴化亚铜能被氧气慢慢氧化,所以用二氧化硫还原铜离子生成溴化亚铜要排除氧气的干扰,可以通过煮沸的方法除去水中的 O2。(2)三颈烧瓶中的铜离子被二氧化硫还原成亚铜离子,与溴离子反应生成CuBr 沉淀,反应的离子方程式为 2Cu2+2Br-+SO2+2H2O2CuBr+S42-+4H+。控制反应在 60 进行,可以用 60 水浴加热。45 g CuSO45H2O 为 0.18 mol,
77、19 g NaBr 为 0.184 mol,所以 NaBr 稍过量,溶液中的铜离子消耗完时反应即完成,现象是溶液的蓝色完全褪去。(3)溴化亚铜见光会分解,所以步骤 2 中过滤需要避光。(4)在空气中会慢慢被氧化,所以洗涤剂需“溶有 SO2”,可以防止 CuBr 被氧化,最后溶剂改用乙醚可以除去表面乙醇,并使晶体快速干燥。(5)烧杯中的吸收液主要含 Na2SO3、NaHSO3 等,制取较纯净的 Na2SO37H2O晶体,可以在烧杯中继续通入 SO2至饱和,将 Na2SO3生成 NaHSO3,根据钠元素守恒可知,此时溶液中 NaHSO3的物质的量为 0.5 mol,然后向烧杯中加入 100 g 2
78、0%的 NaOH 溶液,使 NaHSO3恰好完全反应生成 Na2SO3,加入少量维生素 C 溶液(抗氧剂),蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用乙醇洗涤 23 次,除去表面可溶性杂质,放真空干燥箱中干燥。(1)O2(2)2Cu2+2Br-+SO2+2H2O2CuBr+S42-+4H+60 水浴加热 溶液蓝色完全褪去(3)防止 CuBr 见光分解(4)防止 CuBr 被氧化;除去表面乙醇,并使晶体快速干燥(5)在烧杯中继续通入 SO2至饱和 然后向烧杯中加入 100 g 20%的 NaOH 溶液 过滤,用乙醇洗涤 23 次 10.(14 分)氮及其化合物在生产生活中有广泛应用。(1)已知:CO 可将部分
79、氮的氧化物还原为 N2。反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H1=-746 kJmol-1 反应:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)H2=-1200 kJmol-1 写 出 CO 将 NO2 还 原 为 NO 的 热 化 学 方 程式:。(2)在密闭容器中充入 5 mol CO 和 4 mol NO,发生上述反应,图 1 为平衡时 NO 的体积分数与温度、压强的关系。回答下列问题:温度:T1 (填“”)T2。某温度下,在体积为 2 L 的密闭容器中,反应进行 10 min 放出热量 373 kJ,用 CO 的浓度变化表示的平均反应速率 v(CO)=。某
80、温度下,反应达到平衡状态 D 点时,容器体积为 2 L,此时的平衡常数 K=(结果精确到0.01);若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,重新达到的平衡状态可能是图中 AG 点中的 点。(3)某温度时,Ksp(AgNO2)=9.010-4,Ksp(Ag2SO4)=4.010-5,当向含 N2-、S42-的混合溶液中加入 AgNO3溶液至 S42-恰好 完 全 沉 淀(S 42-浓 度 等 于 1.0 10-5 mol L-1)时,c(N2-)=。(4)如图 2,在酸性条件下,电解水中的 CN-可转化为 CO2和N2,请写出阳极的电极反应式:。(1)反 应 :2CO(g)+2NO(
81、g)N2(g)+2CO2(g)H1=-746 kJmol-1,反应:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)H2=-1200 kJmol-1,根 据 盖 斯 定 律,12(-)得 到 CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)H=12(-1200 kJmol-1+746 kJmol-1)=-227 kJmol-1。(2)根据反应 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746 kJmol-1,升高温度,平衡逆向移动,所以 NO 的体积分数会增大,即 T1T2。在体积为 2 L 的密闭容器中,反应进行 10 min 放出热量 373 kJ,根据反应:2CO(
82、g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746 kJmol-1,消耗 CO 的物质的量是3732746 mol=1 mol,v(CO)=12 10=0.05 molL-1min-1。某温度下,反应达到平衡状态 D 点时,NO 的体积分数是 25%,设 CO 的变化浓度是 x,则:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)浓度:2.5 2 0 0 变化浓度:x x 0.5x x 平衡浓度:2.5-x 2-x 0.5x x NO 的体积分数是 25%,即2-x2.5-x+2-x+0.5x+x100%=25%,解得 x=1,此时K=120.51.521=0.22;若在 D 点对反
83、应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小,则平衡会逆向移动,NO 的体积分数增大,重新达到的平衡状态可能是图中 A 点。(3)当向含有 NO2-、SO42-的混合溶液中加入 AgNO3溶液至 SO42-恰好完全沉淀,根 据Ksp(Ag2SO4)=4.0 10-5,此 时c(Ag+)=4.010-51.010-5 mol L-1=2.0 molL-1,c(NO2-)=9.010-42.0 molL-1=4.510-4 molL-1。(4)在酸性条件下,电解水中的 CN-可转化为 CO2和 N2,阳极上发生失电子的氧化反应,其电极反应式为 2CN-+4H2O-10e-N2+2CO2+8H+。(1)CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)H=-227 kJmol-1(2)0.05 molL-1min-1 0.22;A(3)4.510-4 molL-1(4)2CN-+4H2O-10e-N2+2CO2+8H+