高考化学综合题专题复习化学反应原理专题解析及详细答案.docx

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高考化学综合题专题复习化学反应原理专题解析及详细答案

高考化学综合题专题复习【化学反应原理】专题解析及详细答案

一、化学反应原理

1．某校化学课外兴趣小组为了探究影响化学反应速率的因素，做了以下实验。

（1）用三支试管各取5.0mL、0.01mol·L－1的酸性KMnO4溶液，再分别滴入0.1mol·L－1H2C2O4溶液，实验报告如下。

①实验1、3研究的是_________对反应速率的影响。

②表中V＝_________mL。

（2）小组同学在进行

（1）中各组实验时，均发现该反应开始时很慢，一段时间后速率会突然加快。

对此该小组的同学展开讨论：

①甲同学认为KMnO4与H2C2O4的反应放热，温度升高，速率加快。

②乙同学认为随着反应的进行，因_________，故速率加快。

（3）为比较Fe3＋、Cu2＋对H2O2分解的催化效果，该小组的同学又分别设计了如图甲、乙所示的实验。

回答相关问题：

①装置乙中仪器A的名称为_________。

②定性分析：

如图甲可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较得出结论。

有同学提出将CuSO4溶液改为CuCl2溶液更合理，其理由是____________________________________。

③定量分析：

如图乙所示，实验时以收集到40mL气体为准，忽略其他可能影响实验的因素，实验中需要测量的数据是_______________。

【答案】温度4.0产物Mn2+可能对该反应具有催化作用分液漏斗控制阴离子相同，排除阴离子的干扰收集40mL气体所需时间

【解析】

【分析】

（1）①、②作对比实验分析，其他条件相同时，只有一个条件的改变对反应速率的影响；

（2）探究反应过程中反应速率加快的原因，一般我们从反应放热，温度升高，另一个方面从反应产生的某种物质可能起到催化作用；

（3）比较Fe3＋、Cu2＋对H2O2分解的催化效果，阳离子不同，尽量让阴离子相同，减少阴离子不同造成的差别，催化效果可以从相同时间内收集气体体积的多少或者从收集相同体积的气体，所需时间的长短入手。

【详解】

（1）①实验1、3反应物物质的量浓度，但温度不同，所以反应速率不同是由温度不同导致的，故实验1、3研究的是温度对反应速率的影响；

②实验1、2研究的是H2C2O4的浓度对反应速率的影响，此时反应温度相同，KMnO4的浓度相同，故表中V＝4.0mL

（2）随着反应的进行，生成的Mn2+的物质的量浓度逐渐增加，生成的Mn2+可能对反应有催化作用；

（3）①由仪器的构造，可知仪器A为分液漏斗；

②在探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，必须保证在其他的条件相同，所以将CuSO4改为CuCl2更为合理，可以避免由于阴离子不同造成的干扰；

③如图乙所示，实验时以收集到40mL气体为准，忽略其他可能影响实验的因素，实验中需要测量的数据是时间，收集相同体积的气体，所需要的时间越少，反应速率越快。

【点睛】

本题通过保持其他外界条件一致而改变一个条件来探究温度、催化剂对反应速率的影响，综合性较强。

2．钛白粉（TiO2）是重要的白色颜料，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。

一种利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3和少量Fe2O3）进行钛白粉和LiFePO4的联合生产工艺如下图所示:

回答下列问题:

（1）LiFePO4中Fe的化合价是_______________________。

（2）钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是__________________________________。

（3）用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的:

__________________________。

操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器的名称是___________。

（4）TiO2+易水解，则其水解的离子方程式为______________________；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热的目的是________________________________。

（5）“沉铁”的的是使Fe3+生成FePO4，当溶液中c（PO43-）=1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+沉淀完全，则溶液中Fe3+沉淀完全时的c（Fe3+）=_______mol/L[已知:

该温度下，Ksp（FePO4）=1.0×10-22]。

（6）由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中，所需17%H2O2溶液与草酸（H2C2O4）的质量比是_____。

【答案】+2增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+蒸发皿TiO2++2H2O

TiO（OH）2+2H+促进水解（或加快水解反应速率）1.0×10-520:

9

【解析】

【分析】

钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO）3，含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入铁还原铁离子：

2Fe3++Fe=3Fe2+，得到硫酸亚铁和TiOSO4，对溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到绿矾晶体和TiOSO4溶液，将TiOSO4溶液加热，促进TiO2+的水解生成TiO（OH）2，TiO2++2H2O=TiO（OH）2+2H+，分解得到钛白粉（TiO2）；将绿矾与过氧化氢、H3PO4混合沉铁：

2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，将得到的FePO4与草酸、Li2CO3焙烧生成锂离子电池的正极材料LiFePO4。

【详解】

根据上述分析可知，

（1）LiFePO4中Li的化合价为+1价，P为+5价O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，Fe的化合价是+2，故答案为+2；

（2）钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎可以增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率，故答案为增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率；

（3）加入铁粉主要是还原铁离子，也会与过量的酸反应：

2H++Fe==H2↑+Fe2+、2Fe3++Fe=3Fe2+；操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器为蒸发皿，故答案为2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+；蒸发皿；

（4）TiO2+易水解生成TiO（OH）2，其水解的离子方程式为TiO2++2H2O

TiO（OH）2+2H+；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热可以促进水解，故答案为TiO2++2H2O

TiO（OH）2+2H+；促进水解；

（5）Ksp（FePO4）=c（Fe3+）c（PO43-），则c（Fe3+）=

=

=1.0×10-5mol/L，故答案为1.0×10-5；

（6）“沉铁”的为绿矾与过氧化氢、H3PO4混合生成FePO4，离子方程式为：

2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，焙烧时的反应方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O4

2LiFePO4+H2O+3CO2↑；H2O2与草酸（ H2C2O4）的物质的量之比为1:

1，则17% H2O2溶液与草酸（ H2C2O4）的质量比为

=

，故答案为

。

3．亚硝酸钠是一种工业盐，外观与食盐非常相似，毒性较强。

Ⅰ.经查：

①Ksp（AgNO2）=2×10－8，Ksp（AgCl）=1.8×10－10；②Ka（HNO2）=5.1×10－4。

请设计最简单的方法鉴别NaNO2和NaCl两种固体______________________

Ⅱ.某小组同学用如下装置（略去夹持仪器）制备亚硝酸钠

已知：

①2NO＋Na2O2=2NaNO2；②酸性条件下，NO和NO2都能与MnO4－反应生成NO3－和Mn2＋。

（1）使用铜丝的优点是________________________。

（2）装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________。

装置C中盛放的药品是_________；（填字母代号）

A．浓硫酸B．NaOH溶液C．水D．四氯化碳

（3）该小组称取5.000g制取的样品溶于水配成250ml溶液，取25.00ml溶液于锥形瓶中，

用0.1000mol·L－1酸性KMnO4溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示：

滴定次数

1

2

3

4

消耗KMnO4溶液体积/mL

20.90

20.12

20.00

19.88

①第一次实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是_________（填字母代号）。

a．锥形瓶洗净后未干燥

b．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗

c．滴定终点时仰视读数

②酸性KMnO4溶液滴定亚硝酸钠溶液的离子方程式为___________________。

③该样品中亚硝酸钠的质量分数为______________。

【答案】分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解;再分别滴加酚酞试液,变红的为NaNO2可以控制反应的发生与停止Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2OCbc6H＋+2MnO4－+5NO2－=2Mn2＋+5NO3－+3H2O69%

【解析】

试题分析：

Ⅰ.根据NaNO2为强碱弱酸盐，亚硝酸根离子水解导致溶液显示碱性分析；

Ⅱ.装置A中是浓硝酸和铜加热发生的反应，反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，装置C中是A装置生成的二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；通过装置D中的干燥剂吸收水蒸气，通过装置F中的干燥剂防止水蒸气进入，通过装置E中的过氧化钠与一氧化氮反应，最后通过酸性高锰酸钾溶液除去剩余一氧化氮防止污染空气，据此分析解答。

解析：

Ⅰ.酸越弱相应酸根越容易水解，溶液碱性越强，因此鉴别NaNO2和NaCl两种固体的方法是：

分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解，再分别滴加酚酞试液，变红的为NaNO2；

Ⅱ.

（1）可通过上下移动铜丝控制反应是否进行，所以使用铜丝的优点是可以控制反应的发生与停止；

（2）浓硝酸和铜加热发生反应生成二氧化氮、硝酸铜和水，方程式为：

Cu+4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O；通过装置C中的水与二氧化氮反应生成硝酸和一氧化氮；通过装置F中的干燥剂防止水蒸气进入与过氧化钠反应，所以C中的药品是水，答案选C；

（3）①a．锥形瓶洗净后未干燥，待测液的物质的量不变，对V（标准）无影响，根据c（待测）=c（标注）×V（标准）/V（待测）可知，c（标准）不变，a错误；b．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，标准液的浓度偏小，造成V（标准）偏大，根据c（待测）=c（标注）×V（标准）/V（待测）可知，c（标准）偏大，b正确；c．滴定终点时仰视读数，造成V（标准）偏大，根据c（待测）=c（标注）×V（标准）/V（待测）可知，c（标准）偏大，c正确；答案选bc；

②该反应中亚硝酸根离子被氧化为硝酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，离子方程式为6H＋+2MnO4－+5NO2－=2Mn2＋+5NO3－+3H2O；

③根据表中数据可知第一次实验数据误差太大，舍去，消耗高锰酸钾溶液体积的平均值是0.02L，高锰酸钾的物质的量是0.1mol/L×0.02L=0.002mol，则根据方程式6H＋+2MnO4－+5NO2－=2Mn2＋+5NO3－+3H2O可知，亚硝酸钠的物质的量是0.002mol×5/2=0.005mol，则原样品中亚硝酸钠的物质的量是0.005mol×100mL/25mL=0.02mol，其质量为0.02mol×69g/mol=1.38g，所以样品中亚硝酸钠的质量分数1.38g/2g×100%=69.0%.

点睛：

注意掌握综合实验设计题的解题思路：

（1）明确实验的目的和原理。

实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。

实验原理可从题给的化学情景（或题首所给实验目的）并结合元素化合物等有关知识获取。

在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。

（2）理清实验操作的先后顺序。

根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。

（3）看准图，分析各项实验装置的作用。

有许多综合实验题图文结合，思考容量大。

在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。

（4）细分析，得出正确的实验结论。

实验现象（或数据）是化学原理的外在表现。

在分析实验现象（或数据）的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。

4．辉铜矿与铜蓝矿都是天然含硫铜矿，在地壳中二者常伴生存在。

现取一份该伴生矿样品，经检测后确定仅含Cu2S、CuS和惰性杂质。

为进一步确定其中Cu2S、CuS的含量，某同学进行了如下实验：

①取2.6g样品，加入200.0mL0.2000mol·L－1酸性KMnO4溶液，加热（硫元素全部转化为SO42－），滤去不溶杂质；

②收集滤液至250mL容量瓶中，定容；

③取25.00mL溶液，用0.1000mol·L－1FeSO4溶液滴定，消耗20.00mL；

④加入适量NH4HF2溶液（掩蔽Fe3+和Mn2+，使其不再参与其他反应），再加入过量KI固体，轻摇使之溶解并发生反应：

2Cu2++4I－=2CuI+I2；

⑤加入2滴淀粉溶液，用0.1000mo1·L－1Na2S2O3溶液滴定，消耗30.00mL（已知：

2S2O32－+I2=S4O62－+2I－）。

回答下列问题：

（1）写出Cu2S溶于酸性KMnO4溶液的离子方程式：

___________；

（2）配制0.1000mol·L－1FeSO4溶液时要用煮沸过的稀硫酸，原因是___________，配制过程中所需玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、容量瓶外还有___________；

（3）③中取25.00mL待测溶液所用的仪器是___________；

（4）⑤中滴定至终点时的现象为___________；

（5）混合样品中Cu2S和CuS的含量分别为_________%、_________%（结果均保留1位小数）。

【答案】Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O除去水中溶解的氧气，防止Fe2+被氧化胶头滴管（酸式）滴定管（或移液管）溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复原色61.536.9

【解析】

【分析】

由配制溶液的过程确定所需仪器，据滴定实验原理判断终点现象，运用关系式计算混合物的组成。

【详解】

（1）据题意，样品中的Cu、S元素被酸性KMnO4溶液分别氧化成Cu2+、SO42-，则Cu2S与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O。

（2）配制0.1000mol·L－1FeSO4溶液所用稀硫酸要煮沸，目的是除去水中溶解的氧气，防止Fe2+被氧化；配制过程中所需玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管。

（3）步骤③中取25.00mL待测溶液（有未反应的酸性KMnO4溶液），所用仪器的精度应为0.01mL，故选酸式滴定管或移液管。

（4）步骤⑤用标准Na2S2O3溶液滴定反应生成的I2，使用淀粉作指示剂，终点时溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原色。

（5）设2.6g样品中，Cu2S和CuS的物质的量分别为x、y，

据5Fe2+~MnO4-（5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O），样品反应后

剩余n（MnO4-）=0.1000mol·L－1×20.00×10-3L×

×

=4.000×10-3mol

样品消耗n（MnO4-）=0.2000mo·L－1×200.0×10-3L－4.000×10-3mol=36.00×10-3mol

由Cu2S~2MnO4-和5CuS~8MnO4-（5CuS+8MnO4-+24H+=5Cu2++5SO42-+8Mn2++12H2O），得2x+

y=36.00×10-3mol

又据2Cu2+~I2~2S2O32－，得2x+y=0.1000mo1·L－1×30.00×10-3L×

=30.00×10-3mol

解方程组得x=y=0.01mol

故w（Cu2S）=

=61.5%，w（CuS）=

=36.9%。

【点睛】

混合物的计算常利用方程组解决，多步反应用关系式使计算简化。

注意溶液体积的倍数关系，如本题中配制250mL溶液，只取出25.00mL用于测定实验。

5．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用，是大气主要污染物之一，具有一定的还原性，探究SO2气体还原Fe3+、I2，可以使用的药品和装置如图所示：

（1）写出由铜和浓硫酸制取SO2的化学方程式_____________________。

（2）装置A中的现象是__________。

若要从A中的FeCl3溶液中提取晶体，必须进行的实验操作步骤：

蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥，在过滤操作中有用到的玻璃仪器有_______（填编号）。

A酒精灯B烧瓶C漏斗D烧杯E玻璃棒F坩埚

（3）根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3发生氧化还原反应。

①写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式___________________；

②请设计实验方案检验有Fe2+生成__________________________；

（4）B中蓝色溶液褪色，表明I-的还原性比SO2__________（填“强”或“弱”）。

（5）若C中所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶液中各离子浓度大小顺序为_________。

（6）工业上通过煅烧黄铁矿产生SO2来进一步得到硫酸，已知煅烧1gFeS2产生7.1kJ热量，写出煅烧FeS2的热化学反应方程式____________________。

【答案】Cu+2H2SO4

CuSO4+SO2↑+2H2O溶液由黄色变为浅绿色A、B、F2Fe3++SO2+2H2O=SO42-+2Fe2++4H+取少量A中反应后的溶液于试管中，滴入2～3滴K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀生成弱c（Na+）>c（SO32—）>c（OH—）>c（HSO3—）>c（H+）4FeS2（s）＋11O2（g）=2Fe2O3（s）＋8SO2（g）ΔH＝－3408kJ/mol

【解析】

【分析】

（1）Cu与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫与水；

（2）三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子；过滤用到的仪器有：

烧杯、玻璃棒、漏斗；

（3）①三价铁离子具有强的氧化性，在溶液能够氧化二氧化硫生成硫酸根离子，自身被还原为亚铁离子；

②用K3[Fe（CN）6]溶液检验，有蓝色沉淀生成；

（4）B中蓝色溶液褪色，明发生了氧化还原反应，反应的离子方程式为：

I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；

（5）若C中所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶质为Na2SO3，SO32-水解溶液呈碱性，氢氧根离子源于SO32-的水解、水的电离；

（6）发生反应：

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2，计算4molFeS2燃烧放出的热量，注明物质的聚集状态与反应热书写热化学方程式。

【详解】

（1）铜和浓硫酸在加热条件下发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4

CuSO4+SO2↑+2H2O；

（2）装置A中SO2做还原剂，被氧化为硫酸根离子，Fe3+作氧化剂，被还原为Fe2+，反应离子方程式为：

SO2+2Fe3++2H2O═2Fe2++SO42-+4H+，则A中反应的现象为溶液颜色由黄色逐渐变为浅绿色；过滤用到漏斗、烧杯、玻璃棒，没有用到蒸发皿、石棉网和坩埚，故答案为ABF；

（3）①SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式2Fe3++SO2+2H2O=SO42-+2Fe2++4H+；

②检验有Fe2+生成的操作方法为取少量A中反应后的溶液于试管中，滴入2～3滴K3[Fe（CN）6]溶液，有蓝色沉淀生成；

（4）B中蓝色溶液褪色，说明SO2将I2还原为I-，可知I-的还原性比SO2弱；

（5）NaOH溶液吸收SO2后所得溶液只有一种溶质且pH＞7，则溶液中的溶质为Na2SO3，各离子浓度大小顺序为c（Na+）>c（SO32—）>c（OH—）>c（HSO3—）>c（H+）；

（6）黄铁矿（主要成分为FeS2）其燃烧产物为SO2和Fe2O3，1gFeS2完全燃烧放出7.1kJ热量，480gFeS2完全燃烧放出3408kJ热量，反应的热化学方程式为：

4FeS2（s）+11O2（g）=2Fe2O3（s）+8SO2（g）△H=-3408kJ/mol。

6．胆矾（CuSO4·5H2O）是铜的重要化合物，在工业生产中应用广泛。

若改变反应条件可获得化学式为Cux（OH）y（SO4）z·nH2O的晶体，用热重分析仪对Cux（OH）y（SO4）z·nH2O晶体进行分析并推断该晶体的化学式。

取3.30g晶体样品进行热重分析，所得固体质量的变化曲线如图所示。

已知：

体系温度在650℃及以下时，放出的气体只有水蒸气；实验测得温度在650℃时，残留固体的组成可视为aCuO·bCuSO4；温度在1000℃以上时，得到的固体为Cu2O。

请回答下列问题：

①温度650～1000℃产生的气体中，n（O）∶n（S）____（填“>”“<”或“＝”）3。

②通过计算推断Cux（OH）y（SO4）z·nH2O晶体的化学式：

__________。

【答案】>Cu2（OH）2SO4·4H2O

【解析】

【详解】

3.30g晶体含水为3.3g−2.4g＝0.9g，n（H2O）＝

＝0.05mol，1000℃以上时，得到的固体为Cu2O，n（Cu）＝

×2＝0.02mol，温度在650℃时，残留固体的组成可视为aCuO•bCuSO4，此时设CuO为xmol、CuSO4为ymol，则

x＋y＝0.02，80x＋160y＝2.4，解得x＝y＝0.01mol，

①温度650～1000℃产生的气体中，n（O）：

n（S）＝

＝5＞3，故答案为：

＞；

②3.30g晶体含水为3.3g−2.4g＝0.9g，n（H2O）＝0.05mol，n（Cu）＝0.02mol，n（SO42−）＝0.01mol，可知x：

z：

n＝0.02mol：

0.01mol：

（0.05-0.02/2）mol=2：

1：

4，由电荷守恒可知y＝2，化学式为Cu2（OH）2SO4·4H2O，故答案为：

Cu2（OH）2SO4·4H2O。

7．利用间接

酸碱滴定法可测定Ba2＋的含量，实验分两步进行。

已知：

2CrO

＋2H＋===Cr2O

＋H2O　Ba2＋＋CrO

===BaCrO4↓

步骤Ⅰ移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸体积为V0mL。

步骤Ⅱ：

移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中，加入xmL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液，待Ba2＋完全沉淀后，再加入酸碱指示剂，用bmol·L－1盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为V1mL。

滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的________（填“上方”或“下方”）。

BaCl2溶液的浓度为________mol·L－1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2＋浓度测量值将________（填“偏大”或“偏小”）。

【答案】上方

偏大

【解析】