1、非选择题规范练四非选择题规范练四 26金属锰及其化合物在工农业生产和科研领域具有广泛的应用。 .溶液中的 Mn2 可被酸性(NH 4)2S2O8溶液氧化为 MnO 4，该方法可用于检验 Mn 2。 (1)用酸性(NH4)2S2O8溶液检验 Mn2 时的实验现象为 _。 (2)该反应的离子方程式为_。 (3)(NH4)2S2O8可视为由两分子硫酸缩合所得，则 H2S2O8的结构简式为_。 .实验室用含锰废料(主要成分为 MnO2，还含有少量 Al2O3、MgO、SiO2)为原料制备 Mn 的 工艺流程如下图所示： 难溶物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 Mn(OH)2 溶度积常数
2、 4.010 38 1.010 33 1.810 11 1.810 13 (4)“酸浸”时， MnO2将Fe氧化为Fe3 ， 该反应的离子方程式为_ _； 该过程中浸出时间和液固比对 锰浸出率的影响分别如下图所示。 则适宜的浸出时间和液固比分别为_、_。 (5)若“酸浸”后所得滤液中 c(Mn2 )0.18 mol L1，则应“调 pH”的范围为_。 (6)“煅烧”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。“还原”时发生的置换反应 在化学上又叫做_。 答案 (1)溶液由无色变为紫红色 (2)5S2O2 82Mn 28H 2O=2MnO 410SO 2 416H (3) (4)3MnO22Fe12
3、H =3Mn22Fe36H 2O 60 min 31 (5)14 3 pH8 (6)12 铝热反应 解析 .(1)用酸性(NH4)2S2O8溶液检验 Mn2 时，Mn2可被酸性(NH 4)2S2O8溶液氧化为 MnO 4，溶液中无色的 Mn 2被氧化生成紫红色的 MnO 4，所以看到的现象是溶液由无色变为 紫红色。 (3)H2S2O8可视为由两分子硫酸缩合所得，硫酸的结构简式为，两个硫酸分子中每 个分子去掉一个羟基中的 H 原子得到 H2S2O8，其结构简式为。 .(4)“酸浸”时，MnO2将 Fe 氧化为 Fe3 ，自身被还原为锰离子，离子方程式为 3MnO 2 2Fe12H =3Mn22F
4、e36H 2O；根据图知，60 min 后锰的浸出率几乎不变；液固比为 3 时锰的浸出率最大，适宜的浸出时间和液固比分别为 60 min、31。 (5)由流程图中信息知，“调 pH”的目的是使 Fe3 和 Al3沉淀完全，而 Mn2不沉淀，根据 KspAl(OH)31.010 33，K spFe(OH)34.010 38可知，Al3沉淀完全时 Fe3已沉淀完全， Al(OH)3恰好完全沉淀时的 pH 为lg 1.010 14 3 1.010 33 1.010 5 14 3 ，Mn2 开始沉淀时的 pH 为 lg 1.010 14 1.810 13 0.18 8，所以溶液的 pH 范围为14 3
5、 pH8。 (6)煅烧时发生的反应为 2MnCO3O2= 高温 2MnO22CO2，碳酸锰为还原剂、氧气为氧化剂， 氧化剂和还原剂物质的量比为 12；“还原”时发生铝粉与高熔点金属氧化物的反应，又称 铝热反应。 27“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除 CO2对环境的影响， 一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对 CO2创新利用的研究。 (1)已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) H41 kJ mol 1 C(s)2H2(g)CH4(g) H73 kJ mol 1 2CO(g)C(s)CO2(g) H171 kJ mol 1 写出 CO2与
6、H2反应生成 CH4和 H2O(g)的热化学方程式： _。 (2)目前工业上有一种方法是用 CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容积为 2 L 密闭 容器中， 充入 1 mol CO2和 3.25 mol H2在一定条件下发生反应， 测得 CO2、 CH3OH(g)和 H2O(g) 的物质的量(n)随时间的变化如图所示： 从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 v(H2)_。 下列措施一定不能使 CO2的平衡转化率增大的是_(填字母)。 A在原容器中再充入 1 mol CO2 B在原容器中再充入 1 mol H2 C在原容器中充入 1 mol 氦气 D使用更有效的催化剂 E缩小容器的容积
7、F将水蒸气从体系中分离 (3)煤化工通常研究不同条件下 CO 转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应： CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)中 CO 的平衡转化率随pH2O pCO 及温度变化关系如图所示： 上述反应的正反应方向是_(填“吸热”或“放热”)反应； 对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记 作 Kp)， 则该反应的 Kp_(填表达式， 不必代数计算)； 如果提高pH2O pCO ， 则 Kp_(填“变大”“变小”或“不变”)。使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般 采用 400 左右、pH2O pCO 35，采用
8、此条件的原因可能是_。 (4)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置实现了用 CO2和 H2O 合成 CH4。下列关于该电池的叙述错误的是_(填字母)。 A该装置能量转化形式仅存在将太阳能转化为电能 B铜电极为正极，电极反应式为 CO28e 8H=CH 42H2O C电池内部 H 透过质子交换膜从左向右移动 答案 (1)CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g) H162 kJ mol 1 (2)0.112 5 mol L 1 min1 ACD (3) 放热 pCO2 pH2 pCO pH2O 不变 催化剂的活性温度在 400 左右；投料比太低，CO 的 平衡转
9、化率不高，而 400 左右，投料比为 35 时 CO 的平衡转化率较高，已能满足要求， 再增加投料比，成本增大，但 CO 的平衡转化率提高不多，经济上不合算 (4)A 解 析 (1)CO(g) H2O(g)H2(g) CO2(g) H 41 kJ mol 1 ， C(s) 2H2(g)CH4(g) H73 kJ mol 1，2CO(g) C(s)CO2(g) H171 kJ mol 1， 盖斯定律计算2 得到 CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g) H162 kJ mol 1。 (2)根据图知， 达到平衡状态时 n(CH3OH)n(H2O)0.75 mol， 根据 H 原子守恒得
10、消耗 n(H2) 2n(CH3OH)n(H2O)20.75 mol0.75 mol2.25 mol，从反应开始到平衡，氢气的平均 反应速率 v(H2)c t 2.25 mol 2 L 10 min 0.112 5 mol L 1 min1。 在原容器中再充入 1 mol CO2，平衡正向移动，但是反应消耗的二氧化碳量小于加入的二 氧化碳量，所以二氧化碳的转化率减小，故 A 选；在原容器中再充入 1 mol H2，平衡正向移 动，消耗的二氧化碳量增加，则二氧化碳转化率增大，故 B 不选；在原容器中充入 1 mol 氦 气，参加反应的各物质的物质的量浓度不变，平衡不移动，则二氧化碳转化率不变，故
11、C 选； 使用更有效的催化剂，增大化学反应速率，但是平衡不移动，则二氧化碳转化率不变，故 D 选；缩小容器的容积，增大压强平衡向气体体积减小的正反应方向移动，二氧化碳转化率增 大，故 E 不选；将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，故 F 不选。 (3)由图可知，在相同的pH2O pCO 时，温度越高，CO 的转化率越低，说明升高温度，平衡逆 向移动，说明正反应为放热反应。 对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作 Kp)，反应的平衡常数 Kp pCO2 pH2 pCO pH2O；平衡常数只与温度有关，与浓度无关，所以提高 pH2
12、O pCO 比，则 Kp不变；由图像可知，投料比太低，CO 的转化率不太高，而投料比为 35 时转化率已经很高，再增加投料比，需要大大的增加蒸气添加量，这样在经济上不合算，温 度在 400 左右时催化剂的活性最大，所以一般采用 400 左右，pH2O pCO 35。 (4)根据图示可知，该装置中将太阳能转化为电能和化学能，故 A 错误；根据电子流向可知， Cu 是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲烷，电极反应式为：CO28e 8H =CH42H2O，故 B 正确；放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的 H 由 左向右移动，故 C 正确。 28高碘酸钾(KIO4)溶于热水，
13、微溶于冷水和氢氧化钾溶液，可用作有机物的氧化剂。制备 高碘酸钾的装置图如下(夹持和加热装置省略)。回答下列问题： (1)装置中仪器甲的名称是_。 (2)装置中浓盐酸与 KMnO4混合后发生反应的离子方程式是_ _。 (3)装置中的试剂 X 是_。 (4)装置中搅拌的目的是_。 (5)上述装置按气流由左至右各接口顺序为_(用字母表示)。 (6)装置连接好后，将装置水浴加热，通入氯气一段时间，冷却析岀高碘酸钾晶体，经过滤， 洗涤，干燥等步骤得到产品。 写出装置中发生反应的化学方程式： _。 洗涤时，与选用热水相比，选用冷水洗涤晶体的优点是 _。 上述制备的产品中含少量的 KIO3，其他杂质忽略，现
14、称取 a g 该产品配制成溶液，然后加 入稍过量的用醋酸酸化的 KI 溶液，充分反应后，加入几滴淀粉溶液，然后用 1.0 mol L 1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的平均体积为 b L。 已知：KIO35KI6CH3COOH=3I26CH3COOK3H2O KIO47KI8CH3 COOH=4I28CH3COOK4H2O I22Na2S2O3=2NaINa2S4O6 则该产品中 KIO4的百分含量是_已知：Mr(KIO3)214，Mr(KIO4)230，列出计算式。 答案 (1)圆底烧瓶 (2)16H 10Cl2MnO 4=2Mn 28H 2O5Cl2 (3)NaOH 溶液
15、 (4)使反应混合物混合均匀，反应更充分 (5)aefcdb (6)2KOHKIO3Cl2= KIO42KCl H2O 降低 KIO4的溶解度，减少晶体损失 107b3a115 83a 100% 解析 (5)装置的连接顺序为，所以各接口顺序为 aefcdb。 (6)装置为 KIO4的制备反应发生装置，氯气将 KIO3氧化为 KIO4，本身被还原为 KCl，化 学方程式为 2KOHKIO3Cl2= KIO42KCl H2O。 根据题给信息，高碘酸钾(KIO4)溶于热水，微溶于冷水和氢氧化钾溶液，所以，与选用热 水相比，选用冷水洗涤晶体的优点是降低 KIO4的溶解度，减少晶体损失。 设 a g 产
16、品中含有 KIO3和 KIO4的物质的量分别为 x mol、y mol，则根据反应关系： KIO33I2，KIO44I2，I22Na2S2O3， .214x230ya，.3x4y0.5b，联立、，解得 y107b3a 166 ， 则该产品中 KIO4的百分含量是107b3a230 166a 100%107b3a115 83a 100%。 35电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，其中锂离子电池与太阳能电池占有很大比 重。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料有单 晶硅，还有铜、锗、镓、硒等化合物。 (1)基态亚铜离子中电子占据的原子轨道数目为_。 (2)若基
17、态硒原子价层电子排布式写成 4s24p2x4p2y，则其违背了_。 (3)上图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是_(填标号)。 (4)元素 X 与硅同主族且原子半径最小，X 形成的最简单氢化物 Q 的电子式为_， 该分子其中心原子的杂化类型为_。 写出一种与 Q 互为等电子体的离子_。 (5)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性。自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿 藏，其化学式写作 Na2B4O7 10H2O，实际上它的结构单元是由两个 H3BO3和两个B(OH)4 缩合而成的双六元环，应该写成 Na2B4O5(OH)4 8H2O。其结构如图所示，它的阴离子可形 成
18、链状结构，则该晶体中不存在的作用力是 _(填字母)。 A离子键 B共价键 C金属键 D范德华力 E氢键 (6)GaAs 的熔点为 1 238 ，密度为 g cm 3，其晶胞结构如图所示。 已知GaAs与GaN具有相同的晶胞结构， 则二者晶体的类型均为_， GaAs的熔点_(填 “高于”或“低于”)GaN。Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g mol 1 和 MAs g mol 1，原子 半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，阿伏加德罗常数值为 NA，则 GaAs 晶胞中原子的体积占晶胞体 积的百分率为_。 答案 (1)14 (2)洪特规则 (3)b (4) sp3 NH 4 (5
19、)C (6)原子晶体 低于 410 30N Ar 3 Gar 3 As 3MGaMAs 100% 解析 (1)亚铜离子的电子轨道排布式为 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10，s 轨道只有 1 个轨道，p 轨道 有 3 个方向不同的轨道，d 轨道有 5 个方向不同的轨道，所以基态亚铜离子中电子占据的原 子轨道数目为 14。 (2)洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据 一个轨道， 且自旋方向相同。 题中基态硒原子价层电子排布式写成 4s24p2x4p2y违背了洪特规则， 正确的应该是 4s24p2x4p1y4p1z。 (3)电离能是基态的气态
20、原子失去电子变为气态阳离子(即电离)，必须克服核电荷对电子的引 力而所需要的能量。 由于 C 和 Si 是同族元素， 所以它们的四级电离能变化趋势相近， 所以 a、 c 分别为 C 和 Si 的四级电离能变化趋势，b 为 P 的四级电离能变化趋势。 (4)元素 X 与硅同主族且原子半径最小，则 X 为 C，其最简单氢化物为 CH4，它的电子式为 ；由于 C 的周围都是 CH 单键，所以 C 的轨道杂化为 sp3杂化；与 CH4互为等电 子体的微粒有 H2O、NH3、HF、OH 、NH 4、H3O 。 (5)从图中可以看出该晶体为离子晶体，所以含有离子键，A 正确；晶体中有 BO 键，该化 学键
21、为共价键，B 正确；金属键仅存在于金属晶体中，C 错误；结晶水合物中都含有分子间 作用力，D 正确；化合物中含有较多的 H 和 O，且空间结构较大，则一定有氢键，E 正确。 (6)从图中可以看出构成晶胞的微粒为 Ga 原子和 As 原子，所以 GaAs 为原子晶体，则 GaN 也是原子晶体； 在 GaAs 晶体和 GaN 晶体中， N 的原子半径小于 As 的原子半径， 所以 GaN 键键长比 GaAs 键短，所以 GaN 键键能比 GaAs 键高，则 GaN 晶体的熔点比 GaAs 晶 体高；一个 GaAs 晶胞中，含有 As 的个数为 81 86 1 24，含有 Ga 的个数为 414。
22、Ga 和 As 的摩尔质量分别为 MGa g mol 1 和 MAs g mol 1，则一个 Ga 的质量为MGa NA g，一个 As 的质量为MAs NA g，所以一个 GaAs 的晶胞的质量为4MGaMAs NA g，则一个 GaAs 晶胞的体积 为4MGaMAs NA cm3；Ga 和 As 原子半径分别为 rGa pm 和 rAs pm，则在 GaAs 晶胞中，4 个 Ga 和 As 的体积为：4(4 3 r3Ga4 3 r3As)10 30cm31610 30 3 (r3Gar3As)cm3，所以 GaAs 晶胞中 原 子 的 体 积 占 晶 胞 体 积 的 百 分 率 为 ： 1
23、610 30 3 r3Gar3Ascm3 4MGaMAs NA cm3 100% 410 30 N Ar 3 Gar 3 As 3MGaMAs 100%。 36EPR 橡胶()和 PC 塑料() 的合成路线如下： (1)A 的名称是_。E 的化学式为_。 (2)C 的结构简式_。 (3)下列说法正确的是_(填字母)。 A反应的原子利用率为 100% BCH3OH 在合成 PC 塑料的过程中可以循环利用 C1 mol E 与足量金属 Na 反应，最多可生成 22.4 L H2 D反应为取代反应 (4)反应的化学方程式是_。 (5)反应的化学方程式是_。 (6)写出满足下列条件 F 的芳香族化合物
24、的同分异构体 _。 含有羟基； 不能使三氯化铁溶液显色； 核磁共振氢谱为五组峰，且峰面积之比为 12221。 (7)已知： 1O3 2Zn，H2O ， 以 D 和乙酸为起始原料合成 CH3CO(CH2)6OCCH3OO(无 机试剂任选)，写出合成路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明反 应试剂和条件)_。 答案 (1)丙烯 C2H6O2 (2) (3)AB (4) (5)n 催化剂 (6) (7) 解析 EPR 橡胶()的单体为 CH2=CH2和 CH2=CHCH3，EPR 由 A、 B 反应得到， B 发生氧化反应生成环氧乙烷， 则 B 为 CH2=CH2、 A 为 CH
25、2=CHCH3； 结合 PC 和碳酸二甲酯的结构，可知 C15H16O2为，D 与丙酮反应得到 C15H16O2，结合 D 的分子式，可推知 D 为，结合 C 的分子式，可知 A 和苯发生 加成反应生成 C，再结合 C 的氧化产物，可推知 C 为；与甲醇反 应生成 E 与碳酸二甲酯的反应为取代反应，可推知 E 为 HOCH2CH2OH。据此分析解答。 (3)反应为加成反应，原子利用率为 100%，故 A 正确；生成 PC 的同时生成甲醇，生成 E 时需要甲醇，所以 CH3OH 在合成 PC 塑料的过程中可以循环利用，故 B 正确；E 为 HOCH2CH2OH,1 mol E 与足量金属 Na
26、反应， 最多可以生成 1 mol 氢气， 气体的体积与温度和 压强有关，题中未告知，无法计算生成氢气的体积，故 C 错误。 (6)F 的分子式为 C15H16O2，F 的芳香族化合物的同分异构体满足：含有羟基；不能使三 氯化铁溶液显色，说明羟基没有直接连接在苯环上；核磁共振氢谱为五组峰，且峰面积之 比为 12221，满足条件的 F 的芳香族化合物的同分异构体为或 。 (7)和氢气发生加成反应生成，发生消去反应生成， 发生信息中的氧化反应生成 OHCCH2CH2CH2CH2CHO，OHCCH2CH2CH2CH2CHO 发生 加成反应生成 HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH，HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 和乙酸发生酯 化反应生成。
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