1、专题限时训练(二十)以元素化合物为载体的化学反应原理综合考查题(时间：60分钟分数：75分)1(15分)(2015江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O，反应的化学方程式为：MnO2SO2=MnSO4(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化_L (标准状况) SO2。(2)已知：KspAl(OH)311033，KspFe(OH)331039，pH7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3、Al3(使其浓度均小于1106 molL1)，需调节溶液pH范围为_。(3)从下图可以看出，从M
2、nSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体，需控制的结晶温度范围为_。(4)准确称取0.171 0 g MnSO4H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2全部氧化成Mn3，用c(Fe2 )0. 050 0 molL1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3被还原为Mn2)，消耗Fe2溶液20.00 mL。计算MnSO4H2O样品的纯度(请给出计算过程)。答案：(1)4.48(2)5.0c(SO)c(OH)c(HSO)c(H)或NaSOOHHSOHH2SO3HCO=HSOCO2H2O解析：(1)S的原子序数为16，故S2的结构示意图为。硫元素的最高价氧
3、化物对应水化物为H2SO4，C与浓H2SO4反应的化学方程式为C2H2SO4(浓)2SO2CO22H2O。(2)根据物料守恒：c(S2)c(H2S)c(HS)0.10 molL1，故c(H2S)c(HS)0.10 molL1c(S2)0.10 molL15.7102 molL10.043 molL1。要使Mn2沉淀，需要的c(S2)最小值为c(S2)1.41011，再对照图像找出pH5。(3)电离平衡常数等于电离出的离子平衡浓度的系数次幂的乘积与弱电解质的平衡浓度的比值。SO发生水解，生成HSO和OH，HSO再进一步水解生成H2SO3和OH，故离子浓度大小关系为c(Na)c(SO23)c(OH
4、)c(HSO)c(H)。根据电离平衡常数的大小可判断H2SO3的酸性强于碳酸，故反应可放出CO2气体，H2SO3HCO=HSOCO2H2O。3(15分)碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。(1)用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3NHNHCH3)，氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量热量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，请写出该反应的热化学方程式_。(2)298 K时，在2 L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)Ha kJmol1(a0)。N2O4的
5、物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：298 K时，该反应的平衡常数为_。下列事实能判断该反应处于平衡状态的是_(填字母)。a混合气体的密度保持不变b混合气体的颜色不再变化cv正(N2O4)2v逆(NO2)若反应在398 K时进行，某时刻测得n(NO2)0.6 mol，n(N2O4)1.2 mol，则此时v正_v逆(填“”“”或“”)。(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 molL1 NH4HSO4溶液中滴加0.1 molL1 NaOH溶液，得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图
6、中a、b、c、d、e五个点，回答下列问题：水的电离程度最大的是_；其溶液中c(OH)的数值最接近NH3H2O的电离常数K的数值的是_；在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是_。答案：(1)C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)3N2(g)4H2O(l)H2 550 kJmol1(2)6.67bc(SO)c(NH)c(OH)c(H)解析：(1)1 mol(即60 g)C2H8N2完全燃烧释放的热量为42.5 kJg160 g2 550 kJ，故热化学方程式为C2H8N2(l)2N2O4(l)=2CO2(g)3N2(g)4H2O(l)H2 550 kJmol1。(2)平衡时，c(
7、N2O4)0.6 molL1c(NO2)0.3 molL1K6.67。a项，混合气体的密度始终保持不变；c项，应写成v正(N2O4)v逆(NO2)。此时Q6.67由于该反应为放热反应，在398 K时的平衡常数应小于298 K时的平衡常数，所以反应应向逆反应方向进行，所以v正c(SO)c(NH)c(OH)c(H)。4(15分)随着我国工业化水平的不断发展，解决水、空气污染问题成为重要课题。(1)汽车尾气的大量排放是造成空气污染的重要因素之一，发展燃料电池汽车可以有效地解决上述问题。直接甲醇燃料电池(DMFC)不会产生有害产物，能量转换效率比内燃机要高23倍，电池结构如下图所示，c处通入的物质为_
8、，外电路中电子从_移动到_(填“A”或“B”)，写出电池负极的电极反应式_。(2)工业废水中常含有一定量的Cr2O27，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是处理铬污染的常用方法。该法用Fe作电极电解含Cr2O27的酸性废水，电解时，在阴极上有大量气泡生成，并产生Cr(OH)3、Fe(OH)3沉淀。反应中，1 mol Cr2O27完全生成Cr(OH)3沉淀，外电路通过电子的物质的量为_mol。常温下，Cr(OH)3的溶度积Ksp1032，当Cr3浓度小于105 molL1时可认为完全沉淀。电解完全后，测得溶液的pH6，则该溶液过滤后_(填“能”或“否”)直接排放。(3)含氨废水易引发水体富营
9、养化。向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体，溶液中_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案：(1)O2ABCH3OH6eH2O=CO26H(2)12能(3)不变解析：(1)根据H的定向移动，可以判断电极A为负极，电极B为正极，所以b处通入CH3OH，c处通入O2，电子从A移动到B，电极反应式为负极：CH3OH6eH2O=CO26H正极：O26e6H=3H2O。(2)阳极：Fe2e=Fe2阴极：2H2e=H2Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2OCr33OH=Cr(OH)3Fe33OH=Fe(OH)31 mol Cr2O氧化6 mol Fe2，所以外电路通过电子的物质的量为12 mo
10、l。溶液的pH6，则c(H)106 molL1c(OH)108 molL1c(Cr3)108 molL1所以该溶液过滤后能直接排放。(3)为Kb(NH3H2O)的倒数，温度不变，其值不变。5(15分)纳米氧化亚铜是一种用途广泛的材料，工业上有多种制备方法。(1)湿法制备：先向KOH溶液中加入一定量的CuSO4溶液，再加入一定量的还原剂肼(N2H4)，加热并保持温度在90 ，检验反应完全后，分离、洗涤、真空干燥得到固体样品。检验反应体系内纳米Cu2O已经生成的实验方法是_。完成下面的化学反应方程式：_CuSO4_N2H4_KOH= _Cu2O_N2_K2SO4_。(2)烧结法制备：以铜粉和氧化铜
11、为原料，密闭高温煅烧后得Cu2O，写出反应的化学方程式_，该方法的缺点有(写出一点即可)_ _。(3)电化学法制备：用铜棒和石墨作电极，电解Cu(NO3)2稀溶液制备。铜棒作_极，阴极的电极反应式为_。(4)已知：2CuCu2Cu，现将Cu2O与稀硫酸混合，下列叙述中错误的是_。A若稀硫酸足量会有H2生成B反应的离子方程式为：Cu2O2H=Cu2CuH2OC反应后得到蓝色溶液D氧化剂、还原剂均是Cu2O(5)由Cu2O和Cu组成的混合物1.76 g，与足量的稀硝酸充分反应后得到标准状况下的NO气体224 mL，计算该样品中Cu2O的质量分数。(写出计算过程，结果保留两位小数)答案：(1)用激光
12、笔照射，看是否产生丁达尔效应4182146H2O(2)CuOCuCu2O能耗大(或纯度不高、条件难以控制等合理答案)(3)阳2Cu22eH2O=Cu2O2H(4)A(5)n(Cu2O)144 gmol1n(Cu)64 gmol11.76 gn(Cu2O)2n(Cu)23解得：n(Cu2O)0.01 mol，n(Cu)0.005 molw(Cu2O)81.82%解析：(1)纳米Cu2O分散在水溶液中形成胶体，利用丁达尔效应可判断是否有纳米Cu2O生成。(2)烧结法制备过程中，CuO是氧化剂，Cu是还原剂，反应方程式为CuOCuCu2O。(3)用电化学法电解Cu(NO3)2稀溶液制备纳米Cu2O时，阴极Cu2发生还原反应生成Cu2O，为保持溶液中c(Cu2)恒定，应用铜棒作阳极。(4)铜与稀硫酸不反应，A错误；由题目信息知，Cu2O与稀硫酸反应的离子方程式为Cu2O2H=Cu2CuH2O，B正确；Cu2在溶液中显蓝色，C正确；Cu2O既是氧化剂又是还原剂，D正确。
