2016高考化学二轮专题复习提升训练下篇专题三微题型十七

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资源描述

1[题型专练]1.氯离子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料。制备这种水滑石的过程是将MgCl2、AlCl3、NaOH、NaCl溶液按一定比例混合,在65℃条件下充分反应后,经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石。为确定该水滑石的成分,进行如下实验。实验1:取26.65g样品,在高温下使其充分分解,得到金属氧化物和气体,气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液,这两种液体分别增重9.9g和3.65g;将金属氧化物在无色火焰上灼烧,火焰无色。实验2:另取26.65g样品,加入足量的稀硝酸,使其完全溶解,再加入NaOH溶液至过量,最终得到11.6g白色沉淀。(1)由实验1可知水滑石肯定不含________元素。(2)写出实验2中生成白色沉淀的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________。(3)通过计算确定水滑石的化学式。(写出计算过程)解析(1)实验1中将水滑石灼烧时,火焰无色,则不含钠元素。(2)加入氢氧化钠过量,则不会生成氢氧化铝沉淀,生成的沉淀应该是Mg(OH)2,故离子方程式为Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓。(3)浓硫酸增重的是水的质量,即n(H2O)=9.9g18g·mol-1=0.55mol,氢氧化钠增重是因为吸收了HCl,即n(HCl)=3.65g36.5g·mol-1=0.1mol,n(Mg)=n[Mg(OH)2]=11.6g58g·mol-1=0.2mol,根据水滑石灼烧后产物为MgO、Al2O3、HCl、H2O,则Al2O3的质量=26.65g-0.2mol×40g·mol-1-3.65g-9.9g=5.1g,即n(Al)=0.1mol,进一步推出n(Mg)∶n(Al)∶n(H)∶n(Cl)∶n(O)=2∶1∶12∶1∶9,则阴离子除了Cl-,应该还有OH-,则化学式为Mg2Al(OH)6Cl·3H2O。答案(1)钠(或Na)(2)Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓(3)n(H2O)=0.55moln(HCl)=0.1moln(Mg)=0.2molm(Al)=2.7g或m(Al2O3)=5.1g2则n(Al)=0.1mol,进一步推出n(Mg)∶n(Al)∶n(H)∶n(Cl)∶n(O)=2∶1∶12∶1∶9则化学式为Mg2Al(OH)6Cl·3H2O2.工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产硫酸亚铁溶液,进而可制备绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)等重要试剂。生产硫酸亚铁溶液的工艺流程如下:回答下列问题:(1)加入少量NaHCO3,调节溶液pH的目的是_________________________________________________________________________________________________________。(2)硫酸亚铁溶液在空气中久置容易变质,用离子方程式表示其变质的原因:______________________________________________________________________________。(3)若向所得FeSO4溶液中加入少量3mol·L-1H2SO4溶液,再加入饱和(NH4)2SO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后得到硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)。硫酸亚铁铵较绿矾稳定,在氧化还原滴定分析中常用来配制Fe2+的标准溶液。现取0.352gCu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40.00mL0.150mol·L-1KMnO4溶液处理,发生反应如下:8MnO-4+5Cu2S+44H+===10Cu2++5SO2↑+8Mn2++22H2O6MnO-4+5CuS+28H+===5Cu2++5SO2↑+6Mn2++14H2O反应后煮沸溶液,剩余的KMnO4恰好与50.00mL0.200mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。已知:MnO-4+Fe2++H+―→Mn2++Fe3++H2O(未配平)①Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150mol·L-1KMnO4溶液处理后,溶液需煮沸的原因是___________________________________________________________________。②实验室配制250mL3mol·L-1H2SO4溶液,需要质量分数为98%,密度为1.84g·mL-1硫酸的体积为________mL。(保留1位小数)③试计算混合物中CuS的质量分数(写出计算过程)。答案(1)除去铝离子,而不使亚铁离子形成沉淀(2)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O3(3)①若不通过煮沸赶尽溶解的SO2,溶液中的SO2与酸性KMnO4溶液反应,无法准确测定混合物中CuS的质量分数②40.8③由得失电子守恒有关系式MnO-4~5Fe2+剩余的KMnO4的物质的量为:50.00×10-3L×0.2mol·L-1×15=2.00×10-3mol用0.150mol·L-1KMnO4溶液处理Cu2S和CuS的混合物时,反应的KMnO4的物质的量为:40×10-3L×0.150mol·L-1-2.00×10-3mol=4.00×10-3mol设:Cu2S和CuS的混合物中,Cu2S的物质的量为x,CuS的物质的量为y160g/mol×x+96g/mol×y=0.352g85x+65y=4.00×10-3mol解方程组得x=1.00×10-3moly=2.00×10-3mol混合物中CuS的质量分数为:m(CuS)/m(总)=(2.00×10-3mol×96g·mol-1)/0.352g×100%=54.5%3.以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体,再用水吸收该气体获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度,若温度不当,副反应增加,影响生成ClO2气体的纯度,且会影响ClO2气体的吸收率。具体情况如图所示。请回答下列问题:(1)据图可知,反应时需要控制的适宜温度是________,达到此要求采取的适宜措施是________________________________________________________________________。(2)已知:黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO-3氧化成SO2-4,写出制备二氧化氯的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)某校化学学习小组拟以“m(ClO2)m(NaClO3)”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品质量6.0g,通过反应和吸收可得400mLClO2溶液,取出20mL,加入37.00mL0.500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应,过量Fe2+再用0.0500mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点,消耗20.00mL。反应原理如下:4H++ClO2+5Fe2+===Cl-+5Fe3++2H2O14H++Cr2O2-7+6Fe2+===2Cr3++6Fe3++7H2O4试计算ClO2的产率。(写出计算过程)解析(1)由图可知ClO2的吸收率先升高后降低,当达到30℃时最大,兼顾两者适宜温度即为30℃,当所需温度低于100℃时,水浴便于控温和均匀受热。(2)由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,以及酸性环境不难得出离子方程式。(3)详细过程参见答案。答案(1)30℃水浴加热(或水浴控制恒温)(2)15ClO-3+FeS2+14H+===15ClO2↑+Fe3++7H2O+2SO2-4(3)与K2Cr2O7反应的n(Fe2+)=6n(Cr2O2-7)=6×20.00×10-3L×0.0500mol·L-1=6×10-3mol,与ClO2反应的n(Fe2+)=37.00×10-3L×0.500mol·L-1-6×10-3mol=1.25×10-2mol,n(ClO2)=15×1.25×10-2mol=2.5×10-3mol,ClO2的产率=67.5g·mol-1×2.5×10-3mol×400mL20mL6.0g×100%=56.25%。4.钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。(1)CoxNi(1-x)Fe2O4(其中Co、Ni均为+2价)可用作H2O2分解的催化剂,具有较高的活性。①该催化剂中铁元素的化合价为________。②图甲表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知:________法制取得到的催化剂活性更高;Co2+、Ni2+两种离子中催化效果更好的是________。(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。图乙为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300℃及以上所得固体均为钴的氧化物。①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225~300℃发生反应的化学方程式:____________________________________。②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2、+3价),用480mL5mol/L盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co和O的物质的量之比。解析(1)①Co、Ni均为+2价,则CoxNi(1-x)正价总数为+2价,推出Fe为+3价。②由5图中两条曲线可知微波水热法使双氧水分解的速率更快,即活性更高;由图中x越大,催化速率越高可知,Co2+的催化效果更好。(2)①由题给信息知,300℃以上是钴的氧化物,18.3gCoC2O4·2H2O的物质的量=18.3g183g·mol-1=0.1mol,设钴的氧化物为CoOx,则(59+16x)×0.1=8.03,解得x=1.33,即钴的氧化物的化学式为Co3O4。18.3gCoC2O4·2H2O中H2O的物质的量为0.2mol,即3.6g,故14.7g全为CoC2O4;从图中B点到C点的化学方程式为3CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2。②见参考答案。答案(1)①+3②微波水热Co2+(2)①Co3O43CoC2O4+2O2===Co3O4+6CO2②由电子守恒:n(Co3+)=2n(Cl2)=0.4mol由电荷守恒:n(Co)总=n(Co2+)溶液=0.5n(Cl-)=0.5×(2.4mol-0.2mol×2)=1mol所以固体中的n(Co2+)=1mol-0.4mol=0.6moln(O)=(0.4mol×3+0.6mol×2)÷2=1.2mol故n(Co)∶n(O)=1mol∶1.2mol=5∶65.黄钾铵铁矾[KNH4Fex(SO4)y(OH)z]不溶于水和稀硫酸,制取黄钾铵铁矾的流程如下:(1)溶液X是________。(2)检验滤液中是否存在K+的操作是____________________________________________。(3)黄钾铵铁矾的化学式可通过下列实验测定:①称取一定质量的样品加入稀硝酸中充分溶解,将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00mL溶液A。②量取25.00mL溶液A,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重,得到白色固体9.32g。③量取25.00mL溶液A,加入足量NaOH溶液,加热,收集到标准状况下气体2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