三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题14 元素及其化合物知识的综合应用(解析版)
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1、专题14 元素及其化合物知识的综合应用12019江苏N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。(1)N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。(2)NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收,主要反应为NO+NO2+2OH2+H2O2NO2+2OH+H2O下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。A加快通入尾气的速率B采用气、液逆流的方式吸收尾气C吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤,得到NaN
2、O2晶体,该晶体中的主要杂质是 (填化学式);吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO转化为的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl和,其离子方程式为 。NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。【答案】(1)2NH3+2O2N2O+3H2O(2)BC NaNO3 NO(3)3HClO+2NO+H2O3Cl+2+5H+溶液pH越小,溶液中HClO的浓度越大,氧化NO的能力越强【解析】【详解】(1)N
3、H3与O2在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成N2O,根据得失电子守恒和原子守恒可知反应有水生成,配平化学方程式为:2NH3+2O2N2O+3H2O。(2)A、加快通入尾气的速率,不能提高尾气中NO和NO2的去除率,不符合题意;B、采用气、液逆流的方式吸收尾气,可使气液充分接触,能提高尾气中NO和NO2的去除率,符合题意;C、定期补充适量的NaOH溶液可增大反应物浓度,能提高尾气中NO和NO2的去除率,符合题意。故选BC。由吸收反应:NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O,2NO2+2OH-=NO2-+ NO3-+H2O可知,反应后得到NaNO2和NaNO3混合溶液,经浓缩、结晶、过滤
4、得到NaNO2和NaNO3晶体,因此得到的NaNO2混有NaNO3;由吸收反应可知,若NO和NO2的物质的量之比大于1:1,NO不能被吸收,因此,吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是NO。(3)在酸性的NaClO溶液中,次氯酸根离子和氢离子结合生成HClO,HClO和NO发生氧化还原反应生成NO3-和Cl-,根据得失电子守恒及电荷守恒、原子守恒,配平离子方程式为2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+。在相同条件下,氧化剂的浓度越大,氧化能力越强,由反应2NO+3HClO+H2O=2NO3-+3 Cl-+5H+可知,溶液pH越小,溶液中HClO浓度越大,氧化NO的能力越强
5、。22019浙江4月选考固体化合物X由3种元素组成。某学习小组进行了如下实验:请回答:(1)由现象1得出化合物X含有_元素(填元素符号)。(2)固体混合物Y的成分_(填化学式)。(3)X的化学式_。X与浓盐酸反应产生黄绿色气体,固体完全溶解,得到蓝色溶液,该反应的化学方程式是_。【答案】(1)O(2)Cu和NaOH(3)NaCuO2 2NaCuO28HCl2NaCl2CuCl2Cl24H2O【解析】【分析】固体混合物Y溶于水,得到固体单质为紫红色,说明是Cu,产生碱性溶液,焰色反应呈黄色说明含有钠元素,与盐酸HCl中和,说明为NaOH(易算出为0.02mol),混合气体能使CuSO4变蓝,说明
6、有水蒸汽。【详解】(1)CuSO4由白色变为蓝色,说明有水生成,根据元素守恒分析,必定含有O元素。(2)现象2获得紫色单质,说明Y含有Cu,现象3焰色反应为黄色说明有Na元素,与HCl发生中和反应说明有NaOH,故答案填Cu和NaOH。(3)NaOH为0.02mol,易算出m(Na)=0.0223g=0.46g,m(O)=m-m(Na)-m(Cu)=2.38-0.46-1.28=0.46g,N(Na):N(Cu):N(O)=1:1:2,故化学式为NaCuO2,X与浓盐酸反应,根据反应现象,产物有Cl2,和CuCl2蓝色溶液,因而化学方程式为2NaCuO28HCl2NaCl2CuCl2Cl24H
7、2O。32019北京化学小组用如下方法测定经处理后的废水中苯酚的含量(废水中不含干扰测定的物质)。用已准确称量的KBrO3固体配制一定体积的a molL1 KBrO3标准溶液;取v1 mL上述溶液,加入过量KBr,加H2SO4酸化,溶液颜色呈棕黄色;向所得溶液中加入v2 mL废水;向中加入过量KI;用b molL1 Na2S2O3标准溶液滴定中溶液至浅黄色时,滴加2滴淀粉溶液,继续滴定至终点,共消耗Na2S2O3溶液v2 mL。已知:I2+2Na2S2O3=2NaI+ Na2S4O6Na2S2O3和Na2S4O6溶液颜色均为无色(1)中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和_。(2)
8、中发生反应的离子方程式是_。(3)中发生反应的化学方程式是_。(4)中加KI前,溶液颜色须为黄色,原因是_。(5)KI与KBrO3物质的量关系为n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量,理由是_。(6)中滴定至终点的现象是_。(7)废水中苯酚的含量为_gL1(苯酚摩尔质量:94 gmol 1)。(8)由于Br2具有_性质,中反应须在密闭容器中进行,否则会造成测定结果偏高。【答案】(1)容量瓶(2)+5Br-+6H+=3Br2 +3H2O(3)(4)Br2过量,保证苯酚完全反应(5)反应物用量存在关系:KBrO33Br26KI,若无苯酚时,消耗KI物质的量是KBrO3物质的量的6倍,因有苯酚
9、消耗Br2,所以当n(KI)6n(KBrO3)时,KI一定过量(6)溶液蓝色恰好消失(7)(8)易挥发【解析】【分析】本题考查氧化还原反应滴定的综合运用。苯酚与溴反应快速灵敏,但滴定终点难以判断,因而制得一定量的溴分别与苯酚和KI反应(溴须完全反应完),而溴与KI反应生成的I2与Na2S2O3进行滴定分析,因而直接测出与KI反应所消耗的溴,进而计算出与苯酚反应消耗的溴,最后根据苯酚与溴反应的系数计算废水中苯酚的浓度。【详解】(1)准确称量KBrO3固体配置溶液所需的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管,一定规格的容量瓶,因而该空填容量瓶、量筒。(2)KBrO3溶液中加入KBr和H2SO4,溶
10、液颜色呈棕黄色,说明生成Br2,根据缺项配平可知该离子方程式为+5Br-+6H+=3Br2 +3H2O。(3)苯酚和溴水反应得到白色沉淀2,4,6-三溴苯酚,化学方程式为。(4)该测量过程是利用一定量的溴分别与苯酚和KI反应,注意溴须反应完全,且一定量溴的总量已知,部分溴与KI反应生成的I2可利用氧化还原滴定法测量,进而计算出与KI反应的溴的消耗量,将一定量溴减去与KI反应的溴的消耗量,可得与苯酚反应的溴的消耗量,因而一定量的溴与苯酚反应完,必须有剩余的溴与KI反应,中反应结束时,若溶液显黄色说明苯酚反应完,且有溴剩余,以便与KI反应,故原因为中生成的Br2与废水中苯酚完全反应后,中溶液颜色为
11、黄色,说明有Br2剩余,剩余Br2与过量KI反应,从而间接计算苯酚消耗的Br2。(5)中反应为KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4=3K2SO4+ 3Br2 + 3H2O可知3n(KBrO3)=n1(Br2),中Br2部分与苯酚反应,剩余溴的量设为n2(Br2)(n1(Br2)n2(Br2))在中反应为Br2+2KI=I2+2KBr,若剩余溴完全反应,则n(KI) 2n2(Br2),推知n(KI)6n(KBrO3);因而当n(KI)6n(KBrO3),KI一定过量。(6)中含碘的溶液内加入淀粉,溶液显蓝色,随着Na2S2O3溶液滴入,蓝色变浅直至消失,因而当滴入最后一滴Na2S2O3标准
12、溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30s不变色。(7)n(BrO3-)=av110-3mol,根据反应BrO3- + 5Br- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O可知n(Br2)=3av110-3mol,溴分别与苯酚和KI反应,先计算由KI消耗的溴的量,设为n1(Br2),根据I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知I22Na2S2O3,又Br2+2I-=I2+2Br-可知Br2 I2,可得Br22Na2S2O3,n(Na2S2O3)= bv310-3mol,n1(Br2)=bv310-3mol,再计算由苯酚消耗的溴的量,设为n2(Br2)= n(Br2)- n1(Br2)=( 3
13、av1-bv3) 10-3mol,苯酚与溴水反应的计量数关系为3Br2C6H5OH,n(C6H5OH)=n2(Br2)=(av1-bv3)10-3mol,废水中苯酚的含量=mol。(8)中生成的溴须被苯酚和KI完全反应掉,而溴有挥发性,反应时须在密闭容器中进行。42019江苏聚合硫酸铁Fe2(OH)6-2n(SO4)nm广泛用于水的净化。以FeSO47H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁。(1)将一定量的FeSO47H2O溶于稀硫酸,在约70 下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2+的离子方程式为 ;水解聚合反应
14、会导致溶液的pH 。(2)测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数:准确称取液态样品3.000 g,置于250 mL锥形瓶中,加入适量稀盐酸,加热,滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2+将Fe3+还原为Fe2+),充分反应后,除去过量的Sn2+。用5.000102 molL1 K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+),消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。上述实验中若不除去过量的Sn2+,样品中铁的质量分数的测定结果将 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)。来源:学科网【答案】(1)2Fe2+ H2O2+2H+2Fe3+2
15、H2O 减小(2)偏大n()=5.000102 molL122.00 mL103 LmL1=1.100103 mol由滴定时Cr3+和Fe2+Fe3+,根据电子得失守恒可得微粒的关系式:6Fe2+(或+14H+6Fe2+6Fe3+2Cr3+7H2O)则n(Fe2+)=6n()=61.100103 mol=6.600103 mol样品中铁元素的质量:m(Fe)=6.600103 mol56 gmol1=0.3696 g样品中铁元素的质量分数:w(Fe)=100%=12.32%【解析】【分析】(1)Fe2+具有还原性,H2O2具有氧化性,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒书写离子方程式;根据水解
16、反应的离子方程式分析溶液pH的变化;(2)根据Sn2+能将Fe3+还原为Fe2+判断还原性的强弱,进一步进行误差分析;根据K2Cr2O7溶液的浓度和体积计算消耗的K2Cr2O7物质的量,由得失电子守恒计算n(Fe2+),结合Fe守恒和(Fe)的表达式计算。【详解】(1)Fe2+具有还原性,在溶液中被氧化成Fe3+,H2O2具有氧化性,其还原产物为H2O,根据得失电子守恒可写出反应2Fe2+H2O22Fe3+2H2O,根据溶液呈酸性、结合原子守恒和电荷守恒,H2O2氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O;H2O2氧化后的溶液为Fe2(SO4)3溶液,Fe2(SO
17、4)3发生水解反应Fe2(SO4)3+(6-2n)H2O Fe2(OH)6-2n(SO4)n+(3-n)H2SO4,Fe2(OH)6-2n(SO4)n聚合得到聚合硫酸铁,根据水解方程式知水解聚合反应会导致溶液的酸性增强,pH减小。(2)根据题意,Sn2+能将Fe3+还原为Fe2+,发生的反应为Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+,根据还原性:还原剂还原产物,则还原性Sn2+Fe2+,实验中若不除去过量的Sn2+,则加入的K2Cr2O7先氧化过量的Sn2+再氧化Fe2+,导致消耗的K2Cr2O7溶液的体积偏大,则样品中铁的质量分数的测定结果将偏大。 实验过程中消耗的n(Cr2O72-)=5.0
18、0010-2mol/L22.00mL10-3L/mL=1.10010-3mol由滴定时Cr2O72-Cr3+和Fe2+Fe3+,根据电子得失守恒,可得微粒的关系式:Cr2O72-6Fe2+(或Cr2O72-+6Fe2+14H+=6Fe3+2Cr3+7H2O)则n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=61.10010-3mol=6.610-3mol(根据Fe守恒)样品中铁元素的质量:m(Fe)=6.610-3mol56g/mol=0.3696g样品中铁元素的质量分数:(Fe)=100%=12.32%。【点睛】本题以聚合硫酸铁的制备过程为载体,考查氧化还原型离子方程式的书写、盐类的水解、氧化还原滴
19、定的误差分析和元素质量分数的计算。易错点是第(2)的误差分析,应利用“强制弱”和“先强后弱”的氧化还原反应规律分析。难点是第(2),注意理清滴定实验中物质之间的计量关系。52018海南铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题:(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片,该反应的化学方程式为_。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,写出该过程的离子方程式_。配制的FeCl3溶液应保持_(填“酸性”“碱性”或“中性”),原因是_。(3)溶液中Cu2的浓度可采用碘量法测得:2Cu25I2CuII3- I3- 2S2O32-=3I+2S2O62-反应中的氧化剂为_。现取20.00
20、 mL含Cu2的溶液,加入足量KI充分反应后,用0.1000 molL1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗Na2S2O3溶液25.00 mL,此溶液中Cu2的浓度为_molL1。【答案】(1)CuH2O2H2SO4CuSO42H2O (2)Cu2Fe3Cu22Fe2 酸性 防止Fe3水解生成Fe(OH)3 (3)Cu2 0.125 【解析】【分析】(1)铜与稀硫酸不反应,稀硫酸的作用是提供酸性环境,增强过氧化氢的氧化性;(2)由于Fe3+易水解,因此配制的FeCl3溶液要保持在酸性条件下,抑制水解;(3)根据转移的电子数守恒可列关系式求解。【详解】(1)H2O2在酸性条件下具有强氧化性,
21、能跟铜反应,反应的化学方程式为CuH2O2H2SO4CuSO42H2O,故答案为:CuH2O2H2SO4CuSO42H2O。(2)FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔,是铁离子把铜氧化成铜离子,反应的离子方程式为Cu2Fe3Cu22Fe2。由于Fe3+易水解,因此FeCl3溶液应保持酸性,目的是防止Fe3水解生成Fe(OH)3。故答案为:Cu2Fe3Cu22Fe2 ;酸性;防止Fe3水解生成Fe(OH)3 。(3)反应中的铜的化合价由+2+1价,化合价降低,因此,氧化剂为Cu2。根据反应关系:2S2O32- I3- 2Cu20.1mol/L0.025L x0.02L0.1mol/L0.025L=
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