2020版高考化学二轮复习 第3部分 非选择题规范练4
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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
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