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《高考12题逐题突破》：物质结构与性质综合题的研究(选考)——“3（必考大题）＋物质结构与性质”特训（一）1.(2019·衡中一模)高铁酸钾(K2FeO4)是很好的净水剂，高铁酸钡(BaFeO4)是高能电池阳极的优良材料。已知：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液，在酸性或中性溶液中能快速产生O2，在碱性溶液中较稳定；在碱性溶液中，NaCl、NaNO3、K2FeO4的溶解性都小于Na2FeO4；BaFeO4难溶于水和碱性溶液。某化学兴趣小组欲制取“84”消毒液，进而制取少量K2FeO4和BaFeO4。请回答下列问题：【实验一】选择合适的仪器和试剂制取氯气，进而制备高浓度的“84”消毒液。(1)选择合适的仪器，导管接口正确的连接顺序为_____________________________；所选装置(A或B)中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________。【实验二】用“84”消毒液制取K2FeO4。实验步骤：①用如图所示装置(夹持仪器略去)使反应物充分反应；②用砂芯漏斗对烧杯中的溶液进行抽滤，向滤液中慢慢加入KOH溶液；③再用砂芯漏斗对步骤②的最后反应混合物进行抽滤，并用苯、乙醚洗涤沉淀，真空干燥后得K2FeO4。(2)写出步骤①中物质在20℃冷水浴中发生反应的化学方程式：_________________________________________________________________________________________。(3)步骤②中能够发生反应的原因是____________________________________________________________，步骤③中不用水，而用苯、乙醚洗涤沉淀的目的是________________________________________________________________________。【实验三】将上述产品配成K2FeO4碱性溶液，再慢慢加入Ba(OH)2溶液，抽滤得BaFeO4。(4)若投入ag硝酸铁晶体，得到bg高铁酸钡，则高铁酸钡的产率是________。[已知Fe(NO3)3·9H2O的摩尔质量为404g·mol－1，BaFeO4的摩尔质量为257g·mol－1]【实验四】利用如图所示电解装置也可以制得BaFeO4。(5)在________(填“阳极区”或“阴极区”)可得到高铁酸钡，阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。答案(1)a(或b)ihcdgMnO2＋2Cl－＋4H＋=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(或2MnO－4＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O)(2)3NaClO＋2Fe(NO3)3＋10NaOH===2Na2FeO4＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O(3)相同条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度避免K2FeO4与水反应，减小K2FeO4的损失，便于K2FeO4的干燥(4)157.2ba%(或404b257a×100%)(5)阳极区Fe＋8OH－＋Ba2＋－6e－===BaFeO4＋4H2O解析(1)与NaOH溶液反应制取“84”消毒液的氯气中不能含有HCl，但含有的水蒸气不影响反应，所以氯气的制备装置应该连接除去氯化氢的饱和食盐水，再连有冷水浴装置的氢氧化钠溶液，最后连接装置E，防止剩余的氯气污染空气。装置的选择有两种情况：选用固液加热装置A时，就用二氧化锰与浓盐酸反应，选用固液不加热装置B时，就用高锰酸钾与浓盐酸反应。(2)根据实验目的制取Na2FeO4，次氯酸钠在碱性条件下将Fe(NO3)3·9H2O氧化为Na2FeO4，本身被还原为NaCl，根据化合价升降法即可配平方程式。(3)根据题干中已知物质的溶解性情况，相同条件下K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4的溶解度，步骤2中的反应为Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH，抽滤后得K2FeO4固体。用水洗涤产物时K2FeO4与水反应，会加大其溶解消耗，用苯或乙醚洗涤，能减少K2FeO4的溶解损失，也便于K2FeO4的干燥。(4)K2FeO4溶液与Ba(OH)2溶液混合后发生的反应为K2FeO4＋Ba(OH)2===BaFeO4＋2KOH，从总体反应关系看Fe(NO3)3·9H2O～BaFeO4，agFe(NO3)3·9H2O理论上可以生成BaFeO4a404×257g＝257a404g，BaFeO4的产率为bg257a404g×100%＝404b257a×100%≈157.2ba%。(5)Fe作阳极被氧化为FeO2－4，FeO2－4不能通过阳离子交换膜扩散到阴极区，Ba2＋与FeO2－4反应生成难溶的BaFeO4，所以在阳极区可获得高铁酸钡。2.(2019·江淮十校第三次联考)聚苯乙烯塑料在生产中有广泛应用。工业中以乙苯()为原料，制取苯乙烯()的主要途径有：①催化脱氢＋H2(g)ΔH＝＋125kJ·mol－1②氧化脱氢＋12O2(g)＋H2O(g)ΔH＝－116.8kJ·mol－1③二氧化碳催化脱氢＋CO2(g)＋CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋158.8kJ·mol－1(1)苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为________________________________________________________________________________________________。(2)根据上述信息，能否计算出CO的燃烧热？若不能计算，该空不用作答；若能计算，请写出CO的燃烧热ΔH为________________。(3)某企业以反应①生产苯乙烯。某同学认为：向反应体系①中通入适量的O2，能增加乙苯的转化率，该同学作出判断的依据可能是______________________________________。(4)在温度为T时，在2L的密闭容器中加入2mol乙苯和2mol二氧化碳，反应到平衡时测得混合物各组成的物质的量均为1.0mol。①若保持温度和容器容积不变，向该容器中再充入2mol乙苯和2mol二氧化碳达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度________。A.等于1mol·L－1B．小于1mol·L－1C.大于1mol·L－1D．不确定②若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度________。A.等于0.5mol·L－1B．小于0.5mol·L－1C.大于0.5mol·L－1D．不确定(5)温度为T时，在恒容容器中进行上述“①催化脱氢”反应。已知：乙苯的起始浓度为1.0mol·L－1；设起始时总压强为a，平衡时总压强为b，达到平衡时需要的时间为tmin。则从反应开始到平衡的过程中苯乙烯的平均反应速率为________(用代数式表示，下同)；该温度下的化学平衡常数为________。答案(1)――――→一定条件(2)－275.6kJ·mol－1(3)因为在高温下，O2将反应中生成的H2消耗掉，减小了H2的浓度，同时该反应放出的热量使体系温度升高，这两种因素均使平衡向正反应方向移动(4)①C②D(5)b－aatmol·L－1·min－1b－a2a2a－b解析(2)根据盖斯定律，②减去③可得：CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－275.6kJ·mol－1。(3)氢气与氧气反应，氢气浓度降低，同时温度升高，促使平衡正向移动，增加乙苯的转化率。(4)①同等比例的增大反应物的量，相当于增大压强，对正反应气体分子数目增大的反应而言，乙苯的转化率减小，即再一次平衡时乙苯的物质的量大于2mol，故选C。②上述恒容容器中进行反应，气体压强增大，要将该反应在恒压条件下进行，相当于恒容条件下平衡状态减压达到新平衡，在平衡之后减压，平衡向正方向移动(正方向是气体分子数增大的方向)，乙苯的物质的量浓度减小；又由于正反应是吸热反应，在绝热容器中，与外界没有能量交换，平衡向正方向移动，吸收热量会增多，容器内反应体系的温度会降低，平衡会向左移动，乙苯的浓度增大。二者使平衡移动方向不同且移动程度不确定，最终乙苯的浓度增大、减小或不变都有可能。(5)开始/mol·L－1100转化/mol·L－1xxx平衡/mol·L－11－xxx在相同温度、相同容积的条件下，气体压强与物质的量成正比例。11－x＋x＋x＝ab，x＝b－aav(苯乙烯)＝ΔcΔt＝b－aatmol·L－1·min－1K＝ccH2c＝b－aa22a－ba＝b－a2a2a－b。3.过氧化碳酰胺[CO(NH2)2·H2O2]是一种治疗尘肺病的药物。工业上合成过氧化碳酰胺的流程如下：已知如下信息：①合成原理：H2O2＋CO(NH2)2――→稳定剂30℃CO(NH2)2·H2O2。②过氧化碳酰胺在极少量重金属离子存在下就会迅速分解。请回答下列问题：(1)合成时控制反应温度为30℃的原因可能是_________________________________________________________________________________________________________。(2)上述流程中，操作②④的名称分别为________、________。(3)下列物质中，可以作稳定剂的是________(填字母)。A.FeCl3B．MnO2C．NaH2PO4D．K2S(4)过氧化碳酰胺的鉴定反应：4H2O2＋Cr2O2－7＋2H＋===2CrO5(蓝色)＋5H2O。已知该反应是非氧化还原反应，则1molCrO5中含________mol过氧键(—O—O—键)。(5)测定成品中过氧化碳酰胺的含量：称取成品2.000g溶于水，配成250mL溶液；准确量取25.00mL上述溶液于锥形瓶中，加入过量KI和少量稀硫酸，振荡，充分反应后，加入指示剂，再用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，滴定反应为I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6。三次平行实验的结果如下：实验序号123滴定前读数V始/mL0.200.100.15滴定终点读数V终/mL40.2240.0842.15①写出双氧水和KI在稀硫酸中反应的离子方程式：__________________________。②过氧化碳酰胺与过量KI在稀硫酸中反应时，若振荡剧烈且时间较长，测定结果会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。③成品中过氧化碳酰胺的质量分数为________。答案(1)①温度过低，反应速率过慢；②温度过高，双氧水分解速率加快，双氧水利用率降低(2)冷却结晶洗涤(3)C(4)2(5)①H2O2＋2H＋＋2I－===I2＋2H2O②偏高③94.00%解析(1)从反应速率和双氧水分解两个角度分析：温度过低，反应速率过慢，温度过高，双氧水分解速率加快，双氧水的利用率降低。(2)题中所述流程中，操作①②③④⑤分别为减压蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(3)Fe3＋是重金属离子，根据已知信息②，过氧化碳酰胺在Fe3＋存在下会迅速分解；MnO2能催化双氧水分解；K2S具有还原性，能与双氧水反应，所以只有NaH2PO4可以作稳定剂。(4)依题意，CrO5中铬为＋6价，则可设CrO5中－1价的O原子有x个，则＋6＋(－1)×x＋(－2)×(5－x)＝0，解得x＝4，故1个CrO5分子中有4个－1价氧原子和1个－2价氧原子，故存在2个过氧键。(5)①双氧水在酸性条件下氧化KI的离子方程式为H2O2＋2H＋＋2I－===I2＋2H2O。②过氧化碳酰胺与过量KI在稀硫酸中反应时，如果振荡剧烈且时间较长，会发生副反应O2＋4H＋＋4I－===2I2＋2H2O，导