2020-2021高考化学专题复习氧化还原反应的综合题附详细答案 下载本文

催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H+更多,导致加入Ag后的pH比未加时大,故答案为:加入Ag催化了反应3,使LiCoO2浸出的总反应的化学反应速率加快,相同时间内消耗H更多,故加入Ag后的pH比未加时大。

+

+

+

+

8.氯化亚铜在有机合成工业中常作催化剂。以下是从含Cu2+、Fe3+的电镀废水中制备氯化亚铜的工艺流程图。

如图是滤液中Cu2+、Fe3+的含量与pH的关系及CuCl产率与pH的关系图。

请回答以下问题:

(1)在电镀废水中加碱产生沉淀,过滤得到电镀污泥,则电镀污泥的主要成分为____; (2)由反应①制备CuCl时的最佳pH在__________左右;

(3)对CuCl产率探究时发现反应①在隔绝空气条件下进行时CuCl产率较高,由此推测CuCl具有__________性;

(4)写出反应①中化学反应方程式:_____;

(5)隔绝空气条件下,从滤液中制得晶体的实验操作为:___________;

(6)取晶体4.34g隔绝空气条件下,失去结晶水后得固体3.26g,所得固体溶于水分成二等份,一份加入足量BaCl2溶液,得到白色固体2.33g;另一份加入足量NaOH溶液后,加热、灼烧得红色粉末0.4g。写出晶体的化学式:_____________。

【答案】Fe(OH)3、Cu(OH)2 3.5 还原 2CuSO4+ Fe +2KCl = 2CuCl↓+2K2SO4+FeSO4 蒸发、冷却结晶、过滤(洗涤)、干燥 K2Fe(SO4)2?6H2O 【解析】 【分析】

由流程图可知,向电镀废水中加碱,Cu2+、Fe3+与碱反应生成氢氧化铁和氢氧化铜沉淀,过滤得到含有氢氧化铁和氢氧化铜的电镀污泥;向电镀污泥中加入硫酸控制pH使氢氧化铜溶解,而氢氧化铁不溶解,过滤得到高浓度的硫酸铜溶液;向高浓度的硫酸铜溶液加入铁与氯化钾,调节溶液pH和反应温度使硫酸铜与铁、氯化钾反应生成了硫酸亚铁、硫酸钾

和氯化亚铜,过滤得到氯化亚铜沉淀和含有的硫酸亚铁、硫酸钾滤液,隔绝空气条件下,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到K2Fe(SO4)2?6H2O晶体。 【详解】

(1)由流程图可知,向电镀废水中加碱,Cu2+、Fe3+与碱反应生成氢氧化铁和氢氧化铜沉淀,过滤得到含有氢氧化铁和氢氧化铜的电镀污泥,故答案为:Fe(OH)3、Cu(OH)2; (2)由CuCl产率与pH的关系图可知,制备CuCl时的最佳pH是3.5左右,故答案为:3.5;

(3)对CuCl产率探究时发现反应①在隔绝空气条件下进行时CuCl产率较高,说明氯化亚铜具有还原性,能被空气中的氧气氧化,故答案为:还原;

(4)反应①为调节溶液pH和反应温度使硫酸铜与铁、氯化钾反应生成了硫酸亚铁、硫酸钾和氯化亚铜,反应的化学方程式为2CuSO4+Fe+2KCl=2CuCl↓+FeSO4+K2SO4,故答案为:2CuSO4+Fe+2KCl=2CuCl↓+FeSO4+K2SO4;

(5)隔绝空气条件下,含有硫酸亚铁、硫酸钾的滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体,故答案为:蒸发、冷却结晶、过滤(洗涤)、干燥; (6)由题意可知,结晶水的物质的量为

(4.34-3.26)g18g/mol=0.06mol,由加入足量BaCl2溶液,得到

2.33g硫酸钡沉淀质量为2.33g可知硫酸根的物质的量为233g/mol×2=0.02mol,由加入足量NaOH溶液后,加热、灼烧得红色粉末0.4g可知亚铁离子的物质的量为160g/mol×2×2=0.01mol,则钾离子的物质的量为

(3.26-0.02?96-0.01?56)g39g/mol0.4g=0.02mol,n(K+):n(Fe2+):n(SO42—);

n(H2O)=0.02mol:0.01mol:0.02mol:0.06mol=2:1:2:6,晶体的化学式为K2Fe(SO4)2?6H2O,故答案为:K2Fe(SO4)2?6H2O。

9.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义

(1)工业合成氨工业常用的催化剂是____________,氨分子的电子式是__________ (2)图是一定的温度和压强下是N2和H2反应生成1molNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学反应方程式_______。(热量Q的数值用含字母a、b的代数式表示)

(3)下列有关该反应的说法正确的是_____(填序号)

A.保持容器的体积不变,当混合气体的密度不变时,说明反应已经达到平衡状态。 B.达到平衡时若升高温度,混合气体中氮元素的质量分数将变大。 C.达到平衡时若减少容器的体积,正反应速率将大于逆反应速率。

D.达到平衡后,N2的转化率和H2的转化率一定相等。

(4)在催化剂存在下,NH3可用来消除NO的污染,生成两种对环境无害的物质。写出反应的化学方程式:_____________________;该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比是___________

(5)把NH3通入盐酸溶液中,所得溶液的pH=7, 此时溶液中离子浓度关系是__________ ; ______

【答案】铁触媒

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)+2(b-a)kJ·mol-1 C

4NH3+6NO → 5N2+6H2O 2:3 c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-) c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+ c(Cl-) 【解析】 【分析】

工业合成氨的催化剂是以铁为载体的铁触媒,氨气是共价化合物,氮原子最外层5个电子,其中三个电子和三个氢原子形成三个共价键;由图求出N2和H2反应生成1molNH3的反应热,再根据热化学反应方程式的书写要求解答;合成氨是气体体积减小的放热反应,依据平衡移动原理判断;NH3可用来消除NO的污染,生成2种对环境无害的物质,应生成氮气和水;氨气通入盐酸溶液反应生成氯化铵溶液,溶液中一定存在电荷守恒;若溶液pH=7,则氢氧根离子浓度和氢离子浓度相同,结合电荷守恒得到离子浓度大小。据此分析。 【详解】

(1)工业合成氨的催化剂是以铁为载体的铁触媒,氨气是共价化合物,氮原子最外层5个电子,其中三个电子和三个氢原子形成三个共价键,电子式为:

;答案为:铁触媒;

; (2)由图可知,N2和H2反应生成 1molNH3放出的热量为(b-a) kJ,该反应的热化学反应方程式为N2 (g) +3H2 (g)(g)

2NH3(g) △H=-2 (b-a) kJ·mol-1,故答案为: N2(g)+3H2

2NH3(g)+2(b-a)kJ·mol-1 ;

(3)合成氨是气体体积减小的放热反应,保持容器的体积不变,混合气体质量不变,当混合气体的密度不变时,不能说明反应已经达到平衡状态,A错误;达到平衡时若升高温度,平衡逆向进行,根据反应方程式原子守恒,氮元素质量分数保持不变,B错误;达到平衡时若减少容器的体积,压强增大,平衡正向进行,正反应速率将大于逆反应速率,C正确;转化率和起始量、变化量有关,达到平衡后,N2的转化率和H2的转化率不一定相等,D错误;答案选C;

(4) NH3可用来消除NO的污染,生成2种对环境无害的物质,应生成氮气和水,化学方程式为:4NH3+6NO =5N2+6H2O;该反应中氧化产物与还原产物都是N2,物质的量之比是2:3;

(5)氨气通入盐酸溶液反应生成氯化铵溶液,若溶液pH=7,溶液中溶质为NH4Cl和NH3·H2O,溶液中氢氧根离子浓度和氢离子浓度相同,电荷守恒c(NH4+) +c(H+) =c(OH-)+c(Cl-) ,则c(NH4+) =c(Cl-),得到离子浓度大小为c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-);

10.对工业废水和生活污水进行处理是防止水体污染、改善水质的主要措施之一。

(1)硫酸厂的酸性废水中砷(As)元素(主要以 H3AsO3 形式存在)含量极高,为控制砷的排放, 某工厂采用化学沉淀法处理含砷废水。请回答以下问题:

①已知砷是氮的同族元素,比氮原子多 2 个电子层,砷在元素周期表的位置为_____。 ②工业上采用硫化法(通常用硫化钠)去除废水中的砷,生成物为难溶性的三硫化二砷,该反 应的离子方程式为_____。

(2)电镀厂的废水中含有的 CN-有剧毒,需要处理加以排放。处理含 CN-废水的方法之一是在 微生物的作用下,CN-被氧气氧化成 HCO3- ,同时生成 NH3,该反应的离子方程式为_____。

(3)电渗析法处理厨房垃极发酵液,同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子, A―表示乳酸根离子): ①阳极的电极反应式为_____

②电解过程中,采取一定的措施可控制阳极室的 pH 约为 6~8,此时进入浓缩室的 OH-可L-1 乳酸溶液通电一段时间后, 浓度上升为 145 g/L(溶液体积变化忽略不 计。400 mL 10 g·

忽略不计),阴极上产生的 H2 在标准状况下的体积约为_____L (已知:乳酸的摩尔质量为 90 g/mol)。

【答案】第四周期ⅤA族 2H3AsO3+3S2-+6H+=As2S3↓+6H2O 4H2O+2CN-+O2=2HCO3-+2NH3 4OH--4e-═2H2O+O2↑或2H2O-4e-═O2↑+4H+ 6.72 【解析】 【分析】

(1)①由砷是氮的同族元素,比氮原子多2个电子层可知,砷原子最外层有5个电子,4个电子层;

②根据题给信息可知,酸性条件下,硫化钠与和废水中的砷酸反应,生成难溶性的三硫化二砷和水;

(2)由题意可知,在微生物的作用下,CN-被氧气氧化成HCO3-,同时生成NH3,反应中碳元素化合价升高被氧化,氮元素化合价没有变化;

(3)①水电离出的氢氧根离子在阳极上失电子发生氧化反应生成氧气,破坏水的电离平衡,使溶液呈酸性;

②由电极反应式和生成HA的化学方程式可得:2HA—2 H+—H2,由此计算可得。 【详解】

(1)①由砷是氮的同族元素,比氮原子多2个电子层可知,砷原子最外层有5个电子,4