2019-2020年高考化学一轮复习 第二单元 无机综合应用集中突破.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 第二单元 无机综合应用集中突破1. (xx上饶二模)镍电池广泛应用于混合动力汽车系统，电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害，某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下:已知:NiCl2易溶于水，Fe3+不能氧化Ni2+。已知实验温度时的溶解度:NiC2O4NiC2O4H2ONiC2O42H2O。KspNi(OH)2=5.010-16，Ksp(NiC2O4)=4.010-10。回答下列问题:(1)酸溶后所留残渣的主要成分为(填物质名称)。(2)用NiO调节溶液的pH，析出沉淀的成分为(填化学式)。(3)写出加入Na2C2O4溶液后反应的化学方程式:。(4)写出加入NaOH溶液所发生反应的离子方程式:。(5)电解过程中阴极反应式为;沉淀可被电解所得产物之一氧化，写出氧化反应的离子方程式:。(6)铁镍蓄电池，放电时总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(填字母)。A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O2. (xx河北唐山二模)5种固体物质A、B、C、D、E由下表中不同的阴、阳离子组成，它们均易溶于水。阳离子Na+Al3+Fe3+Cu2+Ba2+阴离子OH-Cl-CNS分别取它们的水溶液进行实验，结果如下:A溶液与C溶液混合后产生蓝色沉淀，向该沉淀中加入足量稀硝酸，沉淀部分溶解，剩余白色固体;B溶液与E溶液混合后产生红褐色沉淀，同时产生大量气体;少量C溶液与D溶液混合后产生白色沉淀，过量C溶液与D溶液混合后无现象;B溶液与D溶液混合后无现象;将38.4 g Cu片投入装有足量D溶液的试管中，Cu片不溶解，再滴加1.6 molL-1稀硫酸，Cu逐渐溶解，管口附近有红棕色气体出现。(1)据此推断A、C的化学式:A、C。(2)写出步骤中发生反应的化学方程式: 。(3)D溶液中滴入石蕊试液，现象是，原因是(用离子方程式说明)。(4)步骤中若要将Cu片完全溶解，至少加入稀硫酸的体积是mL。(5)现用500 mL 3 molL-1 E溶液充分吸收11.2 L CO2气体(标准状况下)，反应后溶液中各离子的物质的量浓度由小到大的顺序为。(6)若用惰性电极电解A和B的混合溶液，溶质的物质的量均为0.1 mol，请在坐标系中画出通电后阳极产生气体的体积V(标准状况下)与通过电子的物质的量n的关系(不考虑气体溶于水)。3. (xx唐山模拟)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂，具有极强的氧化性。(1)已知:4Fe+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2。K2FeO4在处理水的过程中所起的作用有。同浓度的高铁酸钾在pH为4.74、7.00、11.50的水溶液中最稳定的是pH=的溶液。(2)高铁酸钾有以下几种常见制备方法:干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液电解法制备中间产物Na2FeO4，再与KOH溶液反应干法制备K2FeO4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。湿法制备中，若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式为。制备中间产物Na2FeO4，可有用的装置如右图所示，则阳极的电极反应式为。(3)比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电，其总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH放电时负极材料为，正极反应式为。4. (xx河南重点高中联考)铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。(1)取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集的气体体积均小于2.24 L(标准状况)，最主要的原因是，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因:。(2)ZnFe2Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe2Ox和用于除去废气的转化关系如下图。ZnFe2O4 ZnFe2Ox若上述转化反应中消耗的n(ZnFe2O4)n(H2)=21，x的值为。请写出 ZnFe2Ox与NO2 反应的化学方程式:(x用前一问求出的具体值)。(3)LiFePO4(难溶于水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。以 FePO4(难溶于水)、Li2CO3 、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为。磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种(中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开)工作原理为FePO4+LiLiFePO4。则放电时正极上的电极反应式为 。(4)已知25 时，KspFe(OH)3=4.010-38，此温度下若在实验室中配制5 molL-1 100 mL FeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入mL 2 molL-1 盐酸(忽略加入盐酸体积)。5. (xx河南焦作一模)高锰酸钾是锰的重要化合物和常用的氧化剂。以下是工业上用软锰矿(主要成分MnO2)制备高锰酸钾的流程图。(1)KMnO4稀溶液是一种常用的消毒剂。其消毒机理与下列(填字母)物质相似。A. 75%酒精 B. H2O2溶液C. 苯酚D. 84消毒液(NaClO溶液)(2)软锰矿粉碎的目的是。写出MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气时发生的主要反应的化学方程式:。(3)该生产中需要纯净的CO2气体。若实验室要直接制备出纯净的CO2，所需试剂最好选择(填字母)。a. 石灰石b. 稀盐酸c. 稀硫酸d. 纯碱所需气体发生装置是(填字母)。(4)上述流程中反应:向K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4，该反应中的还原剂是。(5)上述流程中可以循环使用的物质有Ca(OH)2、CO2、和(填化学式)。(6)若不考虑物质循环与制备过程中的损失，则1 mol MnO2可制得mol KMnO4。6. (xx江西十校联考)重铬酸钾是一种重要的氧化剂，工业上常用铬铁矿(主要成分为FeOCr2O3、SiO2、Al2O3)为原料生产。实验室模拟工业法用铬铁矿制重铬酸钾(K2Cr2O7)的主要工艺如下:试回答下列问题:(1)以上工艺流程所涉及元素中属于过渡元素的有。铁在周期表中的位置是。(2)操作的名称是。(3)固体X的主要成分是，沉淀Y的主要成分是。(4)流程中酸化所用的酸和钾盐Z最合适的是(填字母)。A. 盐酸和氯化钾B. 硫酸和氯化钾C. 硫酸和硫酸钾D. 次氯酸和次氯酸钾酸化反应的离子方程式为。(5)写出FeOCr2O3与氯酸钾、氢氧化钠高温反应的化学方程式:。7. (xx河南安阳调研卷)氮是引起水体富营养化的主要污染物，监测水体中的硝酸(盐)和亚硝酸(盐)含量，控制水体中的氮污染物，对水资源循环利用意义重大。(1)亚硝酸(HNO2)是一种中强酸，其电离平衡常数表达式为。(2)水体中亚硝酸的含量可以用KI和Na2S2O3标准溶液进行测定。该测定反应中，HNO2的还原产物可以是NO、N2O、NH2OH、NH3等。NH2OH中，N元素的化合价为。某水样中含亚硝酸盐，加入少量稀硫酸酸化后，加入过量KI溶液充分反应后，选用淀粉溶液作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。反应中HNO2被还原为NO，则该反应的离子方程式为，其中氧化产物为。(3)由于化肥的大量使用，以及生活污水和含氮工业废水的排放，硝酸盐已成为地下水的主要污染物(另外还含Cl-)。采用钛基电极催化电解法可除去污水中的硝酸盐，其工作原理装置图如下:a为电源(填“正”或“负”)极。该除污工艺中阴极采用催化电极，使N在酸性条件下生成N，该电极反应式为。8. (xx江西南昌测试)无机化合物A中含有Li元素，A的摩尔质量为23 gmol-1，A主要用于有机合成和药物制造，同时也是良好的储氢材料。在一定条件下，0.1 mol 固体A与0.1 mol NH4Cl固体恰好完全反应，生成固体B和4.48 L(标准状况)气体C。已知气体C极易溶于水，且得到碱性溶液。电解无水B可生成金属单质D和氧气。请回答下列问题:(1)A的化学式是。(2)写出化合物A与NH4Cl反应的化学方程式: 。(3)某同学通过查阅资料得知物质A的性质:. 工业上可用金属D与液态C在硝酸铁催化下反应来制备A物质。. 物质A遇水强烈水解，释放出气体C。中发生反应的基本反应类型是。物质A遇水强烈水解的化学方程式为 。(4)工业制备单质D的流程如下:步骤中操作的名称为。试用平衡原理解释步骤中减压的目的:。9. (xx江西南昌测试)1 L某待测液中含有0.2 molL-1的Na+外，还可能含有下列离子中的一种或多种。阳离子K+、N、Fe3+、Ba2+阴离子Cl-、Br-、C、HC、S、S现进行如下实验操作(每次实验所加试剂均过量):(1)写出生成白色沉淀B的离子方程式: 。(2)待测液中肯定不存在的阳离子是。(3)若无色气体D是单一气体:将阴离子的物质的量浓度填入下表中(一定不存在的填“0”，不能确定的填“”):阴离子Cl-Br-CHCSS浓度/molL-1判断原溶液中K+是否存在，若存在，求其物质的量浓度的最小值，若不存在，请说明理由:。(4)若无色气体D是混合气体:待测液中一定含有的阴离子是。沉淀A中能与稀硝酸反应的成分是。10. (xx河南安阳调研卷)元素周期表是人们研究物质性质的重要工具，元素在周期表中的位置如下图所示。(1)画出元素的原子结构示意图:。(2)元素和形成的化合物是一种可燃性液体，其分子内含有18个质子，燃烧产物有两种，其中之一是大气中的主要成分，写出该化合物燃料时的化学方程式: 。(3)A、B、C、D、E、F是中学常见单质或化合物，均由元素组成，它们存在如下转化关系(部分生成物和反应条件略去)。若E为单质气体，D为白色沉淀，B的晶体中含有的化学键类型为。C与F反应的离子方程式为 。若E为氧化物，F是碱性盐溶液，C分子中有22个电子，则C的电子式为。则A与水反应的化学方程式为。11. (xx江西新余高三期末)已知甲、乙、丙为常见的单质，A、B、C、D、X、Y、Z为常见化合物，且丙在常温常压下为气体，B为淡黄色固体，Y的摩尔质量数值比Z小16，乙、丙的摩尔质量相同，B的摩尔质量比D小2，B、X的摩尔质量相同。各物质之间的转化关系如下图所示(各反应条件略)。请回答下列问题:(1)在B与二氧化碳的反应中，每有1 mol电子转移，生成气体L(标准状况)。(2)X与Y的溶液混合后，再加入适量盐酸，会有乙生成，反应的离子方程式是。(3)将C通入溴水中，所发生反应的离子方程式是。D中含有的化学键类型为。(4)在101 kPa时，4.0 g乙在一定条件下与丙完全反应生成C，放出37 kJ的热量，该反应的热化学方程式是。(5)比甲元素的原子序数少4的M元素，在一 定条件下能与氢元素组成化合物MH5。已知MH5的结构与氯化铵相似，MH5与水作用有氢气生成，则MH5的电子式为(M要用元素符号表示)。写出MH5与AlCl3溶液反应的化学方程式: 。12. (xx河南八校联考)已知物质A、B、C、D、E是由短周期元素构成的单质或化合物，它们可发生如下图所示的转化关系:(1)若条件为点燃，气体D可以支持燃烧，1 mol C与水完全反应转移电子的特质的量为，近段时间有人提出将气体D与氨气作为燃料电池的燃料源并且进行了实验，最终制成了D-氨气燃料电池系统，总反应式为D+NH3X+H2O(X为单质，方程式未配平)，写出此碱性燃料电池的负极反应式:。(2)若条件为加热，E是一种两性氢氧化物，气体D是一种有臭鸡蛋气味的气体，其水溶液是还原性酸，写出D与NaOH等物质的量混合的离子方程式:。(3)若条件为常温，B和D为同一种无色气体，常温下E的浓溶液可以使Fe钝化，写出C与H2O反应的化学方程式:。13. (xx河南八校联考)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到红色金属M和金属E并进行如下框图所示转化，获得高效净水剂K2EO4(答题时，化学式及化学方程式中的M、E均用所对应的元素符号表示)。(1)将10 g金属E置于40 mL HNO3溶液中，微热，反应过程中随着硝酸浓度的降低，生成气体的颜色由红棕色逐渐变为无色，充分反应后共收集到1.792 L标准状况下的混合气体(NO2、NO)，溶液中还残留4.4 g固体。写出上述反应的总的化学方程式: 。(2)写出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的离子方程式: 。(3)检验X中阳离子的方法和现象是 。(4)某同学取X的溶液在空气中放置后，酸化并加入KI和淀粉溶液，溶液变蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式:、。(5)由MSO4的蓝色溶液经一系列操作可以获得蓝色晶体，这些操作中用到的实验仪器除了酒精灯、蒸发皿、铁架台外，还需要用到的玻璃仪器有。(6)某同学利用H2还原MO来测定M的相对原子质量，下图是测定装置示意图。A中试剂是盐酸。仪器B中应装入，装置D的作用是。连接好装置并检验装置的气密性后，应首先“加热反应管E”还是“从A瓶中逐滴加入液体”;在这两步之间还应进行的操作是。14. (xx北大附中河南分校)某溶液中的溶质由下列中的几种离子构成:Na+、Fe3+、Cu2+、Ba2+、Al、C、S、S。取该溶液进行有关实验，实验步骤及结果如下:向溶液中加入过量稀盐酸，得到气体甲和溶液甲;向溶液甲中加入过量NH4HCO3溶液，得到白色沉淀乙、气体乙和溶液乙;向溶液乙中加入过量Ba(OH)2溶液，得到白色沉淀丙、气体丙和溶液丙。检验气体甲、气体乙、气体丙，都只含有一种成分，而且各不相同。请回答下列问题:(1)只根据实验能得出的结论是。(2)沉淀丙中一定含有，可能含有。(3)该溶液中肯定存在的离子有。(4)气体乙分子的结构式为。(5)向溶液甲中加入NH4HCO3溶液至过量，该过程中可能发生反应的离子方程式为、(根据需要，可不填完，也可补充)。15. (xx河北衡水中学)现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应， 将反应后的固体分为两等份，进行如下实验( 计算pH时假定溶液体积没有变化):向其中一份固体中加入100 mL 2.0 molL-1 NaOH 溶液， 加热使其充分反应后过滤， 测得滤液的pH=14;向另一份固体中加入140 mL 4.0 molL-1 HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H+、Fe2+和Al3+三种阳离子且pH=0。(1)写出该铝热反应的化学方程式:;写出实验发生的离子方程式:。(2)这包铝热剂中铝粉的质量为 。(3)这包铝热剂中氧化铁粉末的质量为 。16. (xx河南八校联考)有三种质量比可能相同或不同的镁铝合金样品、。甲、乙、丙三组同学各取一种样品，对合金中镁的质量分数进行下列实验探究。(1)甲组取样品 m1 g和过量的氢氧化钠溶液反应，然后过滤;再往滤液中通入过量的二氧化碳气体，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干、灼烧，得到固体质量仍为m1 g。则合金中镁的质量分数为。(2)乙组取样品 m2 g和足量的稀硫酸反应，发现固体完全溶解，标准状况下得到气体体积为V L，则m2 g的取值范围是。(3)丙组取不同质量的样品分别和30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积(标准状况下测定)如下列所示:实验序号abc合金质量/mg510765918气体体积/mL560672672()计算盐酸的物质的量浓度。()计算合金中镁的质量分数。()在c组实验后，还需向容器中加入1.0 molL-1氢氧化钠溶液多少毫升才能使剩余合金中的铝恰好完全溶解 专题二无机综合应用题型研究【集中突破】1. (1) 碳粉(2) Fe(OH)3、Al(OH)3(3) NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O42H2O+2NaCl(4) NiC2O4+2OH-Ni(OH)2+C2(5) 2H2O+2e-H2+2OH-2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-(6) C【解析】(1) 碳粉不溶于水、酸,酸溶后所留残渣的主要成分为碳粉。(2) 用NiO调节溶液的pH,先生成Fe(OH)3沉淀,然后生成Al(OH)3沉淀。(3) NiCl2可与Na2C2O4反应生成NiC2O42H2O和NaCl,反应的化学方程式为NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O42H2O+2NaCl。(4) 加入NaOH溶液,NiC2O42H2O转化为Ni(OH)2,离子方程式为NiC2O4+2OH-Ni(OH)2+C2。(5) 过滤1中加入草酸钠溶液后过滤,得到的滤液中含有NaCl,电解过程中阴极反应式为2H2O+2e-H2+2OH-,沉淀为Ni(OH)2,被氯气氧化得到Ni(OH)3,该氧化反应的离子方程式为2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-。(6) 铁镍蓄电池,放电时总反应为Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,反应后产物有氢氧化物,可得电解液为碱性溶液,由放电时的反应可以得出铁作还原剂失去电子,Ni2O3作氧化剂得到电子,即正极为Ni2O3、负极为Fe,故A正确;根据总反应Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,可以判断出铁镍蓄电池放电时Fe作负极,发生氧化反应,为还原剂,失电子生成Fe2+,碱性电解质中最终生成Fe(OH)2,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,故B正确;充电可以看作是放电的逆过程,即阴极为原来的负极,所以电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e-Fe(OH)2,所以电池充电过程时阴极反应为Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,因此电池充电过程中阴极附近溶液的pH会升高,故C错误;充电时,阴极发生:Fe(OH)2+2e-Fe+2OH-,阳极发生:2Ni(OH)2+2OH-2e-Ni2O3+3H2O,故D正确。2. (1) CuSO4Ba(OH)2(2) 2FeCl3+3Na2CO3+3H2O2Fe(OH)3+3CO2+6NaCl(3) 溶液由无色变成红色Al3+3H2OAl(OH)3+3H+(4) 500(5) c(H+)c(OH-)c(C)c(HC)c(Na+)(6) 【解析】(1) 由实验可知,A、C反应产生的沉淀应是氢氧化铜和硫酸钡沉淀,则A、C是CuSO4、Ba(OH)2中的一种;由实验可知,B、E只能是盐类,发生水解互促反应产生气体和沉淀,其中含有Fe3+、C,且其中必有Na2CO3;由实验可知C为强碱,所以C是Ba(OH)2,A是CuSO4;D为铝盐;由实验可知,E为Na2CO3;由实验可知D中有N,所以D为Al(NO3)3,则B只能为FeCl3。(2) 步骤是Fe3+、C的水解互促反应,化学方程式为2FeCl3+3Na2CO3+3H2O2Fe(OH)3+3CO2+6NaCl。(3) Al(NO3)3溶液由于Al3+水解而使溶液显酸性,所以加入石蕊试液,溶液变红色,离子方程式为Al3+3H2OAl(OH)3+3H+。(4) 根据Cu与稀硝酸反应的离子方程式3Cu+8H+2N3Cu2+2NO+4H2O,得3Cu8H+,38.4 g Cu的物质的量为0.6 mol,需要硫酸的物质的量是0.8 mol,其体积为500 mL。(5) 由题意知n(CO2)=0.5 mol,n(Na2CO3)=1.5 mol,二者反应后溶液中有1 mol的NaHCO3、1 mol的Na2CO3,Na2CO3水解程度大于NaHCO3水解程度,所以溶液中离子浓度由小到大的顺序为c(H+)c(OH-)c(C)c(Na+)。(6) 阳极先是Cl-放电,溶液中共有0.3 mol Cl-,根据2Cl-+2e-Cl2,转移电子0.3 mol时产生气体标准状况下的体积是3.36 L;然后是氢氧根离子放电,4OH-4e-O2+2H2O,每转移0.1 mol电子就生成0.56 L的气体,所以图像如下:3. (1) K2FeO4具有强氧化性,能够消毒杀菌;同时Fe被还原成Fe3+,Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮杂质11.50(2) 312Fe+Fe3+8OH-3Fe+4H2OFe+8OH-6e-Fe+4H2O(3) ZnFe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-(4) 2.2710-2【解析】(1) K2FeO4具有强氧化性,能够消毒杀菌;同时Fe被还原成Fe3+,Fe3+水解形成 Fe(OH)3胶体,能够吸附水中悬浮杂质。pH=11.50时,溶液中OH-浓度最大,不利于K2FeO4与水的反应正向进行,与同浓度的K2FeO4在pH为4.74、7.00溶液中相比,其稳定性最好。(2) 干法制备K2FeO4的反应是Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O,在该反应中氧化剂KNO3与还原剂Fe2O3的物质的量之比为31;湿法制备中,若Fe(NO3)3加入过量,在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4,此反应的离子方程式为2Fe+Fe3+8OH-3Fe+4H2O;制备中间产物Na2FeO4,若采用电解的方法,则阳极Fe的电极反应式为Fe+8OH-6e-Fe+4H2O。(3) 比亚迪双模电动汽车使用高铁电池供电,其总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。在放电时负极材料为失去电子元素的化合价升高的物质Zn;在正极上的反应为Fe+4H2O+3e-Fe(OH)3+5OH-。4. (1) 生铁中含有碳等杂质4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O(2) 3.52NO2+8ZnFe2O3.5N2+8ZnFe2O4(3) 2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3COFePO4+Li+e-LiFePO4(4) 2.5【解析】(1) 生铁中含有碳元素等杂质,故5.6 g生铁中铁的物质的量少于0.1 mol,其在标准状况下产生氢气的体积小于2.24 L。溶液长时间放置慢慢出现浅黄色是由于亚铁离子被氧化为铁离子导致的,相应的离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O。(2) 由化合价规则及锌、氧元素的价态可知,ZnFe2Ox中铁的化合价为x-1,当反应中转换的n(ZnFe2O4)n(H2)=21时,根据得失电子守恒原理可知,铁的化合价升高了0.5价,即由+3价升高为+3.5价。(3) 以FePO4(难溶于水)、Li2CO3和单质碳为原料在高温下制备LiFePO4,该反应还生成一种可燃性气体,该气体为CO,反应过程中FePO4中铁元素由+3价降低到+2价,Li2CO3中碳元素由+4价降低到+2价,相应的化学方程式2FePO4+Li2CO3+2C2LiFePO4+3CO。放电时是原电池反应,正极得到电子发生还原反应,电极反应式为FePO4+Li+e-LiFePO4。(4) 若不出现浑浊现象,则c(Fe3+)KspFe(OH)3,代入有关数据后可求出c(OH-)210-13 molL-1,因此c(H+)0.05 molL-1,可求出至少需要加入盐酸的体积为2.5 mL。5. (1) BD(2) 增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应物反应完全2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(3) cdA(4) K2MnO4(5) KOHMnO2(6) 0.67(或)【解析】(1) KMnO4有强氧化性,利用其强氧化性杀菌消毒,消毒原理与NaClO溶液、H2O2溶液一样,苯酚、75%的酒精消毒的原理是使病毒的成分蛋白质发生变性进行消毒。(2) 软锰矿粉碎的目的是增大反应物接触面积,加快反应速率,使反应物反应完全。MnO2、KOH的熔融混合物中通入空气反应生成K2MnO4,反应的化学方程式:2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O。(3) HCl有挥发性,会导致CO2不纯,因此酸最好选择稀硫酸,碳酸钙与稀硫酸反应生成的CaSO4在水中的溶解度很小,反应过程中沉积在石灰石表面,会阻止反应的继续进行,所以所需最好试剂为稀硫酸和纯碱;稀硫酸与纯碱是液体与固体发生反应,不能选用装置B,由于纯碱溶于水,也不能使用启普发生器,只有A装置符合气体发生装置的要求。(4) 向K2MnO4溶液中通入CO2制备KMnO4发生反应的化学方程式为3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2,K2MnO4中一部分Mn元素由+6价升高到+7价,另一部分Mn元素由+6价降低到+4价,电子只在Mn元素之间转移,K2MnO4既是氧化剂又是还原剂。(5) 制备中利用的原料,在转化过程中又生成的可以循环利用。由转化关系图知,除石灰、二氧化碳外,K2MnO4溶液中通入CO2以制备KMnO4,生成的MnO2及最后由母液加入石灰水生成的KOH,会在MnO2、KOH的熔融制备K2MnO4中被循环利用。(6) 若不考虑物质循环与制备过程中的损失,1 mol MnO2可制得1 mol K2MnO4,由方程式可知,3K2MnO4+2CO22KMnO4+2K2CO3+MnO2,1 mol K2MnO4可以制备mol KMnO4,在上述条件下,1 mol MnO2可制得 mol KMnO4。6. (1) Cr、Fe第4周期族(2) 过滤(3) Fe2O3H2SiO3和Al(OH)3(4) C2Cr+2H+Cr2+H2O(5) 6FeOCr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O【解析】由制备流程可知,高温下发生6FeOCr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O,固体加水,Fe2O3不溶于水,SiO2、Al2O3与NaOH反应而溶解,则操作为溶解,操作为过滤,固体X为Fe2O3,溶液中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子,调节pH均转化为沉淀,Na2CrO4溶液在酸性溶液中反应生成K2Cr2O7,浓缩、结晶、过滤、干燥得到Na2CrO4固体。(1) 工艺流程所涉及元素中,O、Si、Al为主族元素,Fe、Cr为过渡元素,Fe的原子序数是26,位于第4周期族。(2) 操作是分离溶液与不溶性固体,采用过滤的方法。(3) 固体X为Fe2O3,溶液中含有硅酸根离子、偏铝酸根离子,调节pH均转化为沉淀,则Y中含H2SiO3和Al(OH)3。(4) 由于盐酸易被氧化,所以宜选硫酸;重铬酸钾的溶解度较小且受温度影响较大,而温度对氯化钠的溶解度影响小,可选加入氯化钾发生复分解反应,得到重铬酸钾。在酸性环境下,Cr转化为Cr2,离子方程式为2Cr+2H+Cr2+H2O。(5) FeOCr2O3与氯酸钾、氢氧化钠高温反应的化学方程式为6FeOCr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O。7. (1) K=(2) -12HNO2+2I-+2H+I2+2NO+2H2OI2(3) 负N+10H+8e-N+3H2O【解析】(1) 由于亚硝酸是一种中强酸,其电离方程式为HNO2H+N,相应的电离平衡常数表达式为K=。(2) NH2OH中H元素的化合价为+1,O元素的化合价为-2,由物质中正、负化合价代数和为0可知,N元素的化合价为-1。亚硝酸盐加入稀硫酸酸化后,再加入足量的碘化钾,反应中亚硝酸被还原为一氧化氮,碘离子被氧化为碘单质,同时有水分子生成,反应的离子方程式为2HNO2+2I-+2H+I2+2NO+2H2O。(3) 在电解过程中,与电池阴极相连的是电源负极。阴极采用催化电极,使N在酸性条件下生成N的电极反应式为N+10H+8e-N+3H2O。8. (1) LiNH2(2) LiNH2+NH4ClLiCl+NH3(3) 置换反应LiNH2+H2OLiOH+NH3(4) 蒸发浓缩、冷却结晶LiClH2O(s)LiCl(s)+H2O(g),减小压强,有利于平衡向正反应方向移动,从而有利于无水LiCl的制备【解析】在一定条件下,0.1 mol 固体A与0.1 mol NH4Cl固体恰好完全反应,生成固体B和气体C,气体C极易溶于水得到碱性溶液,可推知C为NH3,A中含Li,所以B中也含有Li元素,电解无水B可生成一种短周期元素的金属单质D和氯气,根据元素守恒可知B为LiCl,D为Li,标准状况下4.48 L氨气的物质的量为0.2 mol,其质量=0.2 mol17 gmol-1=3.4 g,根据质量守恒可知B的质量为2.3 g+5.35 g-3.4 g=4.25 g;固体A与NH4Cl固体反应可表示为A+NH4ClLiCl+NH3,根据Cl原子守恒,LiCl的物质的量=0.1 mol,那么2.3 g化合物A中含Li元素也为0.1 mol,再根据质量守恒和原子守恒,则2.3 g A中含有N原子为0.2 mol-0.1 mol=0.1 mol,含有H原子为0.2 mol4-0.4 mol=0.2 mol,可推知A是LiNH2。(1) 由上述分析可知,A为LiNH2。(2) LiNH2与NH4Cl反应的化学方程式为LiNH2+NH4ClLiCl+NH3。(3) 金属Li与液态的NH3在硝酸铁催化下反应来制备LiNH2物质同时产生了氢气,故为置换反应;LiNH2遇水发生水解,Li+与水电离的OH-结合,N与水电离的H+结合,水解方程式为LiNH2+H2OLiOH+NH3。(4) 由流程可知,步骤是从溶液中得到晶体,采用的操作是蒸发浓缩、冷却结晶;由LiClH2O(s)LiCl(s)+H2O(g)可知,步骤减压的目的是减小压强,有利于平衡正方向移动,有利于无水LiCl的制备。9. (1) Ba2+HC+OH-BaCO3+H2O(2) Fe3+、Ba2+(3) 阴离子Cl-Br-CHCSS浓度/molL-1?00.10.100.05存在;其最小的物质的量浓度为0.1 molL-1(4) C、HC、SBaCO3、BaSO3【解析】待测液和氯化钡溶液反应得到沉淀A,则溶液中可能含有C、S、S,向沉淀中加入稀硝酸生成气体,且有部分沉淀不溶解,则溶液中存在C,可能存在S、S中的两种或一种,根据离子共存知,溶液中不存在Ba2+;滤液A中有Ba2+,加入过量的NaOH溶液得到气体B、白色沉淀B,则溶液中一定含有N、HC,一定不存在Fe3+,气体B为NH3,白色沉淀B为BaCO3,滤液B中通入氯气,得浅黄绿色溶液,溶液中一定没有Br-,滤液B中加入硝酸银、硝酸溶液得到白色沉淀C,C为AgCl,说明滤液B中含有Cl-,由于加入氯化钡溶液,不能确定原溶液中是否含有Cl-。(1) 由上述分析可知,白色沉淀B为碳酸钡,是由HC、Ba2+、OH-反应生成,反应离子方程式为HC+Ba2+OH-BaCO3+H2O。(2) 由上述分析可知,溶液中一定没有的阳离子是Fe3+、Ba2+。(3) 由上述分析可知,不能确定原溶液中是否含有Cl-,溶液中一定没有Br-,若无色气体D是单一气体,则D为CO2,E为CaCO3,溶液中含有C,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定没有S,一定含有S,在1 L的待测溶液中:B(碳酸钡)的物质的量=0.1 mol ,则)=0.1 mol,故c(HC)=0.1 molL-1;E(碳酸钙)的物质的量=0.1 mol,则n(C)=0.1 mol,故c(C)=0.1 molL-1;D(硫酸钡)的物质的量=0.05 mol,则n(S)=0.05 mol,故c(S)=0.05 molL-1;)=n(NH3)=0.1 mol,则c(N)=0.1 molL-1;溶液中c(Na+)=0.2 molL-1,c(HC)=0.1 molL-1,c(C)=0.1 molL-1,c(S)=0.05 molL-1,单位体积为正电荷=10.1 molL-1+10.2 molL-1=0.3 molL-1,单位体积内负电荷=10.1 molL-1+20.1 molL-1+20.05 molL-1=0.4 molL-1,则单位体积内正电荷单位体积内负电荷,故一定含有K+,当溶液中没有Cl-,K+浓度最小,根据电荷守恒可知,c(K+)最小浓度=0.4 molL-1-0.3 molL-1=0.1 molL-1。(4) 由上述分析可知,溶液中一定含有C、HC,不能确定原溶液中是否含有Cl-,溶液中一定没有Br-,若无色气体D是混合气体,只能为CO2、NO混合气体,白色沉淀D只能为BaSO4,溶液中一定含有S,不能确定是否含有S,沉淀A中一定含有BaCO3。待测液中一定含有的阴离子是C、HC、S;沉淀A中BaCO3,BaSO3能与稀硝酸反应。10. (1) (2) N2H4+O2N2+2H2O(3) 离子键、(极性)共价键Al3+3Al+6H2O4Al(OH) 33NO2+H2O2HNO3+NO【解析】由元素在周期表中位置,可知为H、为Na、为Al、为C、为N、为O、为Cl。(1) (Cl)元素的原子结构示意图为。(2) 元素和形成的化合物是一种可燃性液体,其分子内含有18个质子,燃烧产物有两种,其中之一是大气中的主要成分,则该化合物为N2H4,其燃烧的化学方程式为N2H4+O2N2+2H2O。(3) 若E为单质气体,D为白色沉淀,则A为钠或过氧化钠,E为氢气或氧气,B为氢氧化钠,F为氯化铝,C为偏铝酸钠,D为氢氧化铝,B(NaOH)晶体中化学键类型为:离子键和共价键。C(NaAlO2)与F(AlCl3)反应的离子方程式为Al3+3Al+6H2O4Al(OH) 3;若E为氧化物,常温下A与水反应生成E,则为二氧化氮与水生成硝酸与一氧化氮的反应,故A为NO2,B为HNO3,E为NO;F为碱性溶液,C分子中有22个电子,则F为碳酸盐,C为二氧化碳,D为碳酸氢盐,则C(CO2)的电子式为,A(NO2)与水反应的化学方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。11. (1) 11.2(2) 2S2-+S+6H+3S+3H2O(3) SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4共价键(4) S(s)+O2(g)SO2(g)H =-296 kJmol-1(5) AlCl3+3NH5+3H2OAl(OH)3+3NH4Cl+3H2【解析】单质甲、乙均能分别与单质丙连续两次反应,可能是单质甲、乙分别被O2连续两次氧化,生成不同的氧化物,则丙是O2。氧化物B与水反应能放出O2,则B是Na2O2,那么C是NaOH,A是Na2O,甲是Na。又因B和X的摩尔质量相同,则X是Na2S,那么乙是S,C是SO2,D是SO3。进一步推出Y是Na2SO3,Z是Na2SO4,而Na2SO4的相对分子质量比Na2SO3的相对分子质量大16,符合题意。(1) Na2O2与二氧化碳的反应,每转移1 mol电子,参加反应的过氧化钠物质的量为1 mol,生成氧气的物质的量为0.5 mol,在标准状况下的体积为11.2 L。(2) Na2S与Na2SO3的溶液混合后,再加入适量盐酸,生成S,反应的离子方程式是2S2-+S+6H+3S+3H2O。(3) 将SO2通入溴水中,所发生反应的离子方程式是SO2+Br2+2H2O4H+2Br-+S。(4) 在101 kPa时,4.0 g S在一定条件下与O2完全反应生成SO2,放出37 kJ的热量,则1 mol S参与反应放出的热量为296 kJ,反应的热化学方程式是S(s)+O2(g)SO2(g)H = -296 kJmol-1。12. (1) 1 mol2NH3+6OH-6e-N2+6H2O (2) H2S+OH-HS-+H2O(3) 3NO2+H2O2HNO3+NO【解析】(1) 若条件为点燃,气体D可以支持燃烧,则气体D为氧气,C为A、B的燃烧产物,且能与水反应生成氧气,可以推测出C为过氧化钠,C(过氧化钠)与水是歧化反应,电子在过氧化钠中氧元素之间发生转移,1 mol过氧化钠转移的电子数为1 mol。氧气-氨气燃料电池负极为氨气、正极为氧气,电池负极反应式为2NH3+6OH-6e-N2+6H2O。(2) 若条件为加热,E为两性氢氧化物,气体D是一种有臭鸡蛋气味的气体,其水溶液是还原性酸,则D是硫化氢,根据元素守恒知,C是硫化铝,硫化氢是二元酸,和等物质的量的氢氧化钠反应生成硫氢化钠,所以离子方程式为H2S+OH-HS-+H2O。(3) 若条件为常温,B和D为同一种无色气体,常温下E的浓溶液可以使Fe钝化,则E是硝酸,D是一氧化氮,C是二氧化氮,A是氧气,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,反应方程式为3NO2+H2O2HNO3+NO。13. (1) 5Fe+14HNO35Fe(NO3)2+3NO+NO2+7H2O(2) Cu+H2O2+2H+Cu2+2H2O(3) 取X溶液少许于试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向试管中加入几滴新制氯水,溶液显红色(4) 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O2Fe3+2I-2Fe2+I2(5) 烧杯、漏斗、玻璃棒(6) 锌粒(Zn)吸收水蒸气,干燥H2从A瓶中逐滴加入液体检验H2的纯度【解析】根据题中信息,红色金属与稀硫酸和H2O2反应生成蓝色溶液,生成的溶液中含有铜离子,所以M为金属铜;由于金属E反应后进入溶液X,X被H2O2氧化为Y,Y能使KSCN显示红色,证明金属E为铁,X为硫酸亚铁,Y为硫酸铁,Z为氢氧化铁。(1) 溶液中还有4.4 g固体剩余,说明加入的铁过量,参加反应铁的质量=(10-4.4)g=5.6 g,设生成的NO和NO2物质的量分别为x mol 和y mol,根据得失电子守恒可得出FeNO,FeNO2和生成NO和NO2的总体积为1.792 L列出方程式:解方程式可知,x=0.06 mol,y=0.02 mol,所以生成的n(NO)n(NO2)=31,所以反应的方程式为5Fe+14HNO35Fe(NO3)2+NO2+3NO+7H2O。(2) 铜和硫酸在H2O2溶液作用下发生反应生成硫酸铜和水,离子方程式为Cu+2H2O2+2H+Cu2+2H2O。(3) 检验X中的阳离子,就是检验溶液中存在的亚铁离子,采用的方法为:取X溶液少许于试管中,滴入几滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向试管中加入几滴新制氯水,溶液显红色。(4) 由于X溶液在空气中放置后,溶液中的亚铁离子被氧化为铁离子,铁离子具有氧化性,能够氧化碘离子,发生反应的离子方程式为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O、2Fe3+2I-2Fe2+I2。(5) 从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体,需要经过蒸发、冷却结晶等操作,用到的仪器有酒精灯、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、蒸发皿,缺少的装置为烧杯、漏斗、玻璃棒。(6) 装置左端为产生氢气的装置,B中应盛放的物质是锌粒,装置D装有浓硫酸,作用是干燥氢气。氢气还原氧化铜,必须先赶走装置内空气再进行加热,所以应该先要从A瓶中逐滴加入液体,加入前需要检验氢气的纯度。14. (1) 至少含有C、S中的一种,一定不含有Fe3+ 、Cu2+、Ba2+,一定含有Na+(2) BaCO3BaSO4(3) Na+、S、Al(4) OCO(5) HC+H+CO2+H2OAl3+3HCAl(OH)3+3CO2【解析】(1) 向溶液中加入过量的稀盐酸,有气体产生,则溶液中至少含有C、S中的一种,这两种离子均不能与Fe3+ 、Cu2+、Ba2+大量共存,所以溶液中一定不含有Fe3+ 、Cu2+、Ba2+,溶液中的阳离子只剩下Na+,由于溶液满足电荷守恒,所以溶液中一定含有Na+。(2) 向溶液中加入过量的稀盐酸,得到的溶液甲呈酸性,再向其中加入过量NH4HCO3溶液,产生的气体乙为CO2,则气体甲只可能为SO2,且原溶液中一定不含有C。加入NH4HCO3产生白色沉淀,乙只能为Al(OH)3,故原溶液中一定含有Al。溶液乙主要含有的离子有Na+、N、Cl-和HC,不能确定其中是否含有S,因此加入过量Ba(OH)2溶液得到的沉淀丙一定含有BaCO3,可能含有BaSO4。(3) 通过上述可知,原溶液一定含有的离子为Na+、S、Al。(4) 气体乙为CO2,其分子的结构式为OCO。(5) 向溶液甲中加入过量的NH4HCO3溶液,主要会与甲溶液中的H+和Al3+发生反应,相应的离子方程式为HC+H+CO2+H2O、Al3+3HCAl(OH)3+3CO2。15. (1) 2Al+Fe2O32Fe+Al2O3Al2O3+2OH-2Al+H2O、2Al+2H2O+2OH-2Al+3H2(2) 5.4 g(3) 9.6 g【解析】实验反应后溶液显碱性,溶液中Al元素以Al形式存在,Fe及其氧化物和碱不反应,则溶液中的物质是NaAlO2、NaOH,其中OH-浓度是1 molL-1,根据钠离子守恒可知,n(Al)=n总(NaOH)-n反应后溶液(OH-)=0.1(2.0-1.0)mol=0.1 mol;实验反应后pH=0,则氢离子的物质的量=1 molL-10.14 L=0.14 mol,n(Cl-)=4 molL-10.14 L=0.56 mol,所以n(Fe2+)=0.06 mol,根据反应式2Al+Fe2O32Fe+Al2O3可知,反应后每一份中单质铁的物质的量是0.06 mol,反应后每一份中单质铝的物质的量是0.1 mol-0.06 mol=0.04 mol。(1) Al与氧化铁在高温下反应生成Fe与氧化铝,反应方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,由上述分析可知,铝粉和氧化铁粉末的混合物反应后固体为Fe、氧化铝及剩余的Al,实验中Fe和碱不反应,反应离子方程式为Al2O3+2OH-2Al+H2O、2Al+2H2O+2OH-2Al+3H2。(2) 由Al元素守恒可知,每份铝热剂中n(Al)=n(Al)=0.1 mol,故整包铝热剂中m(Al)=0.1 mol227 gmol-1=5.4 g。(3) 由Fe元素守恒可知,每份铝热剂中n(Fe2O3)=n(Fe2+),整包铝热剂中n(Fe2O3)=0.06 mol2=0.06 mol,故整包铝热剂中m(Fe2O3)=0.06 mol160 gmol-1=9.6 g。16. (1) 47.06%(或47%或47.1%)(2) 0.80Vm2 1.07V(或m2或m2)(3) ()丙中盐酸反应完全,n(H2)=0.03 mol则c(HC