高三化学总复习专题训练无机综合Word格式.docx
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下列关于焦炭的说法正确的是
(填字母序号)。
a.作原电池的正极b.在反应中作还原剂c.表面可能有气泡产生
II.电解还原法
向酸性含铬废水中加入适量NaCl固体,以Fe为电极电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成排出,从而使废水中铬含量低于排放标准。
装置如右图所示。
(2)A极连接电源的极,A极上的电极反应式是。
(3)电解开始时,B极上主要发生的电极反应为2H++2e-=H2↑,此外还有少量Cr2O72-在B极上直接放电,该反应的电极反应式为。
(4)电解过程中,溶液的pH不同时,通电时间(t)与溶液中Cr元素去除率的关系如右图所示。
①由图知,电解还原法应采取的最佳pH范围为。
a.2~4b.4~6c.6~10
②解释曲线I和曲线IV去除率低的原因:
。
3、钴酸锂废极片中钴回收的某种工艺流程如下图所示,其中废极片的主要成分为钴酸锂(LiCoO2)和金属铝,最终可得到Co2O3及锂盐。
(1)“还原酸浸”过程中,大部分LiCoO2可转化为CoSO4,请将该反应的化学方程式补充完整:
2LiCoO2+3H2SO4+□==□CoSO4+□+□+□。
(2)“还原酸浸”过程中,Co、Al浸出率(进入溶液中的某元素质量占固体中该元素总质量的百分数)受硫酸浓度及温度(t)的影响分别如图1和图2所示。
工艺流程中所选择的硫酸浓度为2mol.L-1,温度为80oC,推测其原因是。
A.Co的浸出率较高B.Co和Al浸出的速率较快
C.Al的浸出率较高D.双氧水较易分解
t
图1
图2
(3)沉铝过程中发生的反应为:
(写离子方程式),加入(NH4)2C2O4后得CoC2O4沉淀。
写出CoC2O4沉淀在空气中高温煅烧得到Co2O3的反应的化学方程式:
(4)若初始投入钴酸锂废极片的质量为1kg,煅烧后获得Co2O3的质量为83g,已知Co的浸出率为90%,则钴酸锂废极片中钴元素的质量分数约为(小数点后保留两位)。
(5)已知“沉锂”过程中,滤液a中的c(Li+)约为10-1mol·
L-1,部分锂盐的溶解度数据如下表所示。
温度
Li2SO4
Li2CO3
0oC
36.1g
1.33g
100oC
24.0g
0.72g
结合数据分析,沉锂过程所用的试剂b是(写化学式),相应的操作方法:
向滤液a中加入略过量的试剂b,搅拌,,洗涤干燥。
4、某同学模拟工业“折点加氯法”处理氨氮废水的原理,进行如下研究。
装置(气密性良好,试剂已添加)
操作
现象
打开分液漏斗活塞,逐滴加入浓氨水
ⅰ.C中气体颜色变浅
ⅱ.稍后,C中出现白烟并逐渐增多
(1)用平衡移动原理解释A中产生氨气的原因:
(2)现象ⅰ,C中发生的反应为:
2NH3(g)+3Cl2(g)=N2(g)+6HCl(g)△H=—456kJ·
mol-1
已知:
①NH3的电子式是。
②断开1molH-N键与断开1molH-Cl键所需能量相差约为,NH3中的H-N键比HCl中的H-Cl键(填“强”或“弱”)。
根据数据分析,N和Cl的非金属性强的是:
(3)现象ⅱ中发生的化学方程式:
(4)为避免生成白烟,该学生设计了下图装置以完成Cl2和NH3的反应。
若该装置能实现设计目标,则
①石墨b电极上发生的是反应(填“氧化”或“还原”)
②写出石墨a电极的电极反应式:
(5)为了避免含氮废水对海洋氮循环系统的影响,需经处理后排放。
右图是
间接氧化工业废水中
氨氮(NH4+)的示意图。
1结合电极反应式简述间接氧化法去除氨氮的原理:
②若生成H2和N2的物质的量之比为3:
1,则处理后废水的pH
将(填“增大”、“不变”或“减小”),
请简述理由:
5、以黄铜矿(主要成分二硫化亚铁铜CuFeS2)为原料,用Fe2(SO4)3溶液作浸取剂提取铜,总反应的离子方程式是CuFeS2+4Fe3+
Cu2++5Fe2++2S。
(1)该反应中,Fe3+体现________性。
(2)上述总反应的原理如右图所示。
负极的电极反应式是________。
(3)一定温度下,控制浸取剂pH=1,取三份相同质量
黄铜矿粉末分别进行如下实验:
实验
2小时后Cu2+浸出率/%
加入足量0.10mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液
78.2
L-1Fe2(SO4)3溶液,通入空气
90.8
L-1Fe2(SO4)3溶液,再加入少量0.0005mol·
L-1Ag2SO4溶液
98.0
对比实验
、
,通入空气,Cu2+浸出率提高的原因是________。
②由实验
推测,在浸取Cu2+过程中Ag+作催化剂,催化原理是:
ⅰ.CuFeS2+4Ag+==Fe2++Cu2++2Ag2S
ⅱ.Ag2S+2Fe3+==2Ag++2Fe2++S
为证明该催化原理,进行如下实验:
a.取少量黄铜矿粉末,加入少量0.0005mol·
L-1Ag2SO4溶液,充分混合后静置。
取上层清液,加入稀盐酸,观察到溶液中________,证明发生反应
。
b.取少量Ag2S粉末,加入________溶液,充分混合后静置。
取上层清液,加入稀盐酸,有白色沉淀,证明发生反应
(4)用实验
的浸取液电解提取铜的原理如图所示:
电解初期,阴极没有铜析出。
用电极反应式解释原因是____。
将阴极室的流出液送入阳极室,可使浸取剂再生,再生的原理是________。
6、近年科学家提出“绿色自由”构想。
把含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2反应生成可再生能源甲醇。
其工艺流程如图所示:
(含CO2)
(1)吸收池中的离子方程式:
分解池中的反应为_______________。
(2)在合成塔中,若有4400gCO2与足量H2反应,生成气态的H2O和甲醇,可放出5370kJ的热量,该反应的热化学方程式为_______________________________________。
(3)该工艺体现了“绿色自由”构想的“绿色”理念的方面有_______________________。
(4)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示:
(图中c点的转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是(填“反应I”、“反应II”、“反应III”)。
②b点v(正)v(逆)(填“>
”、“<
”或“=”)。
③若此反应在a点时已达平衡状态,a点的转化率比c点高的原因是。
④c点时该反应的平衡常数K=。
(5)科学家还研究了其它转化温室气体的方法,利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO。
该装置工作时,N电极的电极反应式为___________________________。
M极的电极反应为:
7、工业上由N2、H2合成NH3。
制备H2需经多步完成,其中“水煤气(CO、H2)变换”是纯化H2的关键一步。
(1)水煤气变换:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),平衡常数K随温度变化如下:
温度/℃
200
300
400
K
290
39
11.7
①下列分析正确的是。
a.水煤气变换反应的△H<0
b.增大压强,可以提高CO的平衡转化率
c.增大水蒸气浓度,可以同时增大CO的平衡转化率和反应速率
②以氨水为吸收剂脱除CO2。
当其失去吸收能力时,通过加热使吸收剂再生。
用化学
方程式表示“吸收”、“再生”两个过程:
、。
(2)Fe3O4是水煤气变换反应的常用催化剂,经CO、H2还原Fe2O3制备。
两次实验结果如下:
实验Ⅰ
实验Ⅱ
通入气体
CO、H2
CO、H2、H2O(g)
固体产物
Fe3O4、Fe
Fe3O4
结合化学方程式解释H2O(g)的作用:
。
(3)2016年我国某科研团队利用透氧膜,一步即获得N2、H2,工作原理如图所示。
(空气中N2与O2的物质的量之比按4:
1计)
①起还原作用的物质是。
②膜Ⅰ侧发生的电极反应式是。
③膜Ⅰ侧所得气体
,CH4、H2O、O2反应的化学方程式是。
8、Li—CuO二次电池的比能量高、工作温度宽,性能优异,广泛应用于军事和空间领域。
(1)Li—CuO电池中,金属锂做极。
(2)比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量,用来衡量电池的优劣。
比较Li、Na、Al分别作为电极时比能量的大小:
(3)通过如下过程制备CuO。
①过程Ⅰ,H2O2的作用是。
过程I中在实际过程中,往往有气体产生,原因是:
②过程Ⅱ产生Cu2(OH)2CO3的离子方程式是。
③过程Ⅱ,将CuSO4溶液加到Na2CO3溶液中,研究二者不同物质的量之比与产品纯度的关系(用测定
铜元素的百分含量来表征产品的纯度),结果如下:
Cu2(OH)2CO3中铜元素的百分含量为57.7%。
二者比值为1:
0.8时,产品中可能含有的杂质是,
产生该杂质的原因是。
④过程Ⅲ反应的化学方程式是。
(4)Li—CuO二次电池以含Li+的有机溶液为电解质溶液,其工作原理示意如下。
放电时,正极的电极反应式是。
9、利用化学原理可以对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)的处理工艺流程如下:
其中硫酸浸取液中的金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Al3+、Ca2+和Mg2+。
(1)实验室用18.4mol·
L-1的浓硫酸配制250mL4.8mol·
L-1的硫酸,需量取浓硫酸______mL;
配制时所用玻璃仪器除量筒、烧杯和玻璃棒外,还需__________________。
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有___________________________。
(答出两点)
(3)H2O2的作用是将滤液Ⅰ中的Cr3+转化为Cr2O72-,写出此反应的离子方程式:
_________________________________。
(4)常温下,部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下:
Mg2+
Al3+
开始沉淀时的pH
2.7
—
沉淀完全时的pH
3.7
11.1
5.4(>
8溶解)
9(>
9溶解)
加入NaOH溶液使溶液呈碱性,Cr2O72-转化为CrO42-。
滤液Ⅱ中阳离子主要有_____________;
但溶液的pH不能超过8,其理由是_____________________________________________________。
(5)钠离子交换树脂的反应原理为Mn++nNaR
MRn+nNa+,利用钠离子交换树脂除去滤液Ⅱ中的金属阳离子是__________________。
(6)写出上述流程中用SO2进行还原时发生反应的化学方程式:
___________________________。
10、资料显示,可用次氯酸钠处理废水中的氨氮(NH3),使其转化为氮气除去,其主要反应如下:
①NH3(aq)+HClO(aq)═NH2Cl(aq)+H2O(I)
②2NH2Cl(aq)+HClO(aq)═N2(g)+H2O(I)+3HCl(aq)
(1)在其他条件不变的情况下,向一定量废水中逐滴滴加次氯酸钠溶液,氨氮去除率随n(NaClO)/n(NH3)的变化曲线如下:
Ⅰ.物质NH2Cl中氮元素的化合价是。
Ⅱ.a-b点间,溶液中氨氮去除率迅速提高的原因是。
(2)Ⅰ.反应①②中HClO的来源用化学用语解释是。
Ⅱ.实验测得,废水中pH与氨氮去除率如右图所示:
pH较高时,氨氮去除率下降的原因是。
pH较低时,氨氮去除率也下降,可能的原因是。
(3)运用上述原理去除废水中的氨氮,可结合右图所示的电解法。
Ⅰ.a极为。
Ⅱ.d极反应式为。
11、利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4],生产铁红和补血剂乳酸亚铁。
其生产步骤如下:
TiOSO4可溶于水,在水中可以电离为TiO2+和SO42-,TiOSO4水解成TiO2•xH2O沉淀为可逆反应;
乳酸结构简式为CH3CH(OH)COOH。
请回答:
(1)步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是。
(2)加入铁屑的目的一是还原少量Fe2(SO4)3;
二是使少量TiOSO4转化为TiO2•xH2O滤渣,用平衡移动的原理解释得到滤渣的原因。
(3)硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为。
(4)用离子方程式解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因。
(5)步骤④的离子方程式是。
(6)步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是有利于蒸发水以及。
(7)为测定步骤②中所得晶体中FeSO4·
7H2O的质量分数,取晶体样品ag,溶于稀硫酸配成100.00mL溶液,取出20.00mL溶液,用KMnO4溶液滴定(杂质与KMnO4不反应)。
若消耗0.1000mol•L-1KMnO4溶液20.00mL,所得晶体中FeSO4·
7H2O的质量分数为(用a表示)。
12、某学习小组拟对KMnO4与Na2S的反应进行了探究。
所有探宄实验中所使用的KMnO4溶液均为浓酸酸化的0.1mol/LKMnO4溶液[c(H+)=1.5mol/L]。
a
向2ml0.1mol/LNa2S溶液中滴加3滴KMnO4溶液,
振荡,静置
溶液中出现黄色浑浊,得到淡黄色沉淀、无色溶液
b
向2ml1.0mol/LNa2S溶液中滴加3滴KMnO4溶液,
溶液中出现黄色浑浊,浑浊消失,得到浅黄色溶液
c
向2ml2.4mol/LNa2S溶液中滴加12滴KMnO4溶液,
有肉红色固体生成,上清液为
浅黄色
d
向2mLKMn04溶液中滴加0.1mol/LNa2S溶液
立即有臭鸡蛋气味气体生成,
稍后,有棕褐色固体生成
e
取少量中d中所得固体,滴加1.0mol/LNa2S溶液,振荡,静置
得到黑色固体,浅黄色溶液
资料显示:
Ⅰ.Na2SX可溶于水,Na2SX在酸性条件下不稳定。
II.MnS为肉红色固体,难溶于水。
(1)请写出实验a中Na2S与KMn04发生的化学反应方程式_________。
(2)针对实验b中,静置后淡黄色沉淀溶解的原因,小组同学提出两种假设:
假设i:
淡黄色沉淀溶于水中;
假设ii:
淡黄色沉淀与Na2S反应得到Na2SX并溶解。
①小组同学仔细分析实验过程后,认为假设i不成立,其实验证据为:
________
②小组同学通过进一步实验证实溶液中存在Na2SX。
请用化学用语说明设计该实验所依据的化学原理:
(3)请结合平衡移动原理,解释实验abc中,仅c得到肉红色固体的原因:
_____
(4)为探究实验d中所得棕褐色固体的组成,小组同学继续进行了实验e。
某同学分析后,认为黑色固体为纯净的某种物质,并设计实验证实了他的猜想。
其实验操作为:
(5)实验d中,两溶液混合后立即发生的复分解反应可能干扰氧化还原反应的进行,请设计实验,在排除上述干扰的前提下探究等体积的KMn04溶液与0.1mol/LNa2S溶液反应的可能的还原产物。
(己知:
该条件KMn04可反应完全)。
(请将实猃装置补充充整,标出所用试剂,并描述实验操作)
(6)综合以上实验,KMn04酸性溶液与Na2S溶液反应的复杂性,与有关。
13、LiFePO4用于锂离子二次电池的电极材料,可由LiI和FePO4制备。
(1)FePO4难溶于水,制备方法如下:
Ⅰ.用稍过量的稀H2SO4溶解废铁屑,加热,搅拌,过滤;
Ⅱ.向滤液中加入一定量的H2O2;
Ⅲ.向含Fe3+的溶液加入Na2HPO4溶液,过滤后经进一步处理得FePO4。
①Ⅰ中反应进行完全的现象是。
②用离子方程式说明H2O2的作用是。
③已知:
H2PO
HPO
+H+;
HPO
PO
+H+。
产生FePO4的离子方程式是。
④Na2HPO4溶液显碱性的原因是。
(2)制备LiFePO4:
将FePO4与LiI混合,在惰性气氛中加热,制得LiFePO4。
化合物LiI中碘离子的作用是。
(3)锂离子二次电池的负极材料为金属锂和石墨的复合材料(石墨作为金属锂的载体),电
池反应为:
FePO4(s)+Li(s)LiFePO4(s),装置如下:
①该电池不能用电解质水溶液,原因是。
②充电时,b极的电极反应式是。
14、某工厂废水中含有毒的CrO42-和Cr2O72-,常见处理方法是使其转化为毒性较低的Cr3+或直接吸附除去。
现有如下几种工艺:
(1)光催化法:
在催化剂作用下,利用太阳光和人工光,使废水实现上述转化。
①该法的反应原理是2Cr2O72-+16H+→______+_______+8H2O
(将方程式补充完整)
②该法涉及的能量转化形式是。
③某小组通过实验研究催化剂中W(钨)和α-Fe2O3的比例对铬的去除率的影响(每次实验均采用:
0.01mol/L500mL酸化的K2Cr2O7溶液、总质量为0.2g的催化剂、光照10min),六价铬的去除率如下表所示。
催化剂组成
1
2
3
WO3
W
α-Fe2O3
65%
5%
30%
10%
25%
20%
六价铬去除率
60.2%
80%
72.9%
上表中,b=;
在去除率最高的催化剂实验组中,用Cr2O72-表示的该反应在10min内的平均化学反应速率v=mol/(L·
min)。
(2)电化学处理法:
向废铁屑(铁碳合金)中加入含铬废水,一段时间后,废水中六价铬元素的去除率能达到90%。
①废铁屑在使用前酸洗除锈的离子方程式是。
②结合电化学原理说明废铁屑在此过程中所起的作用是。
(3)离子交换树脂(ROH)法:
将CrO42-和Cr2O72-吸附至树脂上除去,原理如下:
2ROH+CrO42-→R2CrO4+2OH—、2ROH+Cr2O72-→R2Cr2O7+2OH—
(已知:
废水中存在如下平衡:
2CrO42-+2H+
Cr2O72-+H2O)。
控制溶液酸性可以提高树脂对六价铬的去除率,其理由是。
15、聚合氯化铝(PAC)是常用于水质净化的无机高分子混凝剂,其化学式可表示为
[Al2(OH)nCl6-n]m(n<
6,m为聚合度)。
PAC常用高温活化后的高岭土(主要化学组成为Al2O3、SiO2、Fe2O3)进行制备,工艺流程如下图所示:
(1)盐酸酸浸所涉及反应的离子方程式是。
(2)已知:
生成氢氧化物沉淀的pH
Al(OH)3
Fe(OH)3
开始沉淀时
3.4
1.5
完全沉淀时
4.7
2.8
注:
金属离子的起始浓度为0.1mol·
L-1
根据表中数据解释加入X的主要目的:
,
滤渣中主要含有物质的化学式是。
(3)已知:
生成液体PAC的反应为2Al3++m(6-n)Cl-+mnH2O
[Al2(OH)nCl6-n]m+mnH+。
用碳酸钙调节溶液的pH时,要严控pH的大小,pH偏小或偏大液体PAC的产率都会
降低。
请解释pH偏小液体PAC产率降低的原因:
(4)浓缩聚合得到含PAC的液体中铝的各种形态主要包括:
Ala——Al3+单体形态铝
Alb——[Al2(OH)nCl6-n]m聚合形态铝
Alc——Al(OH)3胶体形态
图1为Al各形态百分数随温度变化的曲线;
图2为含PAC的液体中铝的总浓度AlT随温度变化的曲线。
①50-90℃之间制备的液体PAC中,形态铝含量最多。
②当T>
80℃时,AlT明显降低的原因是。
16、煤是我国重要的化石燃料,煤化工行业中产生的H2S也是一种重要的工业资源。
(1)煤液化是_______(填“物理”或“化学”)变化过程。
煤的气化指的是:
(用方程式表示)
(2)煤液化过程中产生的H2S可生产硫酸,