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2019-2020年高考化學 考前三個月 專項突破 第九題 無機化學綜合應用（含解析）新人教版 題組一　以陌生無機物為載體的綜合考查 1．銅是與人類關系非常密切的有色金屬。已知常溫下，在溶液中Cu2＋穩(wěn)定，Cu＋易在酸性條件下發(fā)生：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。大多數(shù)＋1價銅的化合物是難溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。 (1)在新制Cu(OH)2懸濁液中滴入葡萄糖溶液，加熱生成不溶物的顏色為________，某同學實驗時卻有黑色物質出現(xiàn)，該黑色物質的化學式為________________。 (2)在CuCl2溶液中逐滴加入過量KI溶液可能發(fā)生： a．2Cu2＋＋4I－===2CuI↓(白色)＋I2 b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－===2CuCl↓(白色)＋I2 ①若a反應是主要反應，需要查詢的數(shù)據是__________________________________。 ②為順利觀察到白色沉淀可以加入的最佳試劑是_______________________________。 A．SO2 B．四氯化碳 C．NaOH D．乙醇 (3)一定條件下，在CuSO4中加入NH5反應生成氫化亞銅(CuH)。 ①已知NH5的所有原子都達到稀有氣體的穩(wěn)定結構，NH5是________(填“離子化合物”或“共價化合物”)，在上述反應中NH5作________(填“氧化劑”、“還原劑”或“既不是氧化劑也不是還原劑”)。 ②寫出CuH在過量稀鹽酸中有氣體生成的離子方程式：______________________。 ③將CuH溶解在適量的稀硝酸中，完成下列化學方程式。 CuH＋HNO3===Cu(NO3)2＋H2↑＋＋ (4)將實驗制得的CuCl樣品2.000 g(雜質不參與反應)溶于一定量的0.500 0 molL－1 FeCl3溶液中，加水稀釋至200 mL得到溶液，取20.00 mL用0.100 0 molL－1的Ce(SO4)2溶液滴定到終點，消耗20.00 mL Ce(SO4)2。有關反應離子方程式：Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，則樣品中CuCl的質量分數(shù)為________。 答案　(1)磚紅色　CuO　(2)①Ksp(CuCl)與Ksp(CuI)?、贐　(3)①離子化合物　還原劑?、?CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑　③6CuH＋16HNO3===6Cu(NO3)2＋3H2↑＋4NO↑＋8H2O　(4)99.50% 解析　(1)葡萄糖分子中的醛基被新制Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2則被還原為磚紅色的Cu2O，由于反應需加熱，故Cu2O有可能被氧化為黑色的CuO。(2)①CuCl2溶液與過量的KI反應，生成的沉淀與CuCl和CuI的Ksp的相對大小有關。②由于a反應和b反應在生成白色沉淀的同時，均有I2生成，而CCl4可萃取其中的I2，且與水不互溶，故反應后加CCl4可順利觀察到白色沉淀。(3)①NH5 的所有原子均達到稀有氣體的穩(wěn)定結構，故NH5可寫成NH4H(氫化銨)，氫化銨中－1價的氫將CuSO4溶液中＋2價的銅還原為＋1價。③將CuH溶解在適量的稀HNO3中發(fā)生氧化還原反應，有Cu(NO3)2、H2、NO、H2O四種產物生成。(4)根據反應關系式：CuCl～Fe2＋～Ce4＋，得n(CuCl)＝0.100 0 molL－10.02 L＝0.02 mol，則2.000 g樣品中CuCl的質量分數(shù)w(CuCl)＝100%＝99.50%。 2．亞磷酸(H3PO3)是二元酸，與足量NaOH溶液反應生成Na2HPO3。 (1)PCl3水解可制取亞磷酸：PCl3＋3H2O===H3PO3＋________。 (2)H3PO3溶液中存在電離平衡：H3PO3H＋＋H2PO。 ①某溫度下，0.10 molL－1的H3PO3溶液的pH＝1.6，即溶液中c(H＋)＝2.510－2 molL－1。求該溫度下上述電離平衡的平衡常數(shù)K，寫出計算過程。(H3PO3的第二步電離忽略不計，結果保留兩位有效數(shù)字) ②根據H3PO3的性質可推測常溫下Na2HPO3稀溶液的pH________7(填“>”、“＝”或“<”)。 (3)亞磷酸具有強還原性，可使碘水褪色。該反應的化學方程式為________________。 (4)電解Na2HPO3溶液也可得到亞磷酸，裝置示意圖如下： ①陰極的電極反應式為_____________________________________________________。 ②產品室中反應的離子方程式為______________________________________________。 答案　(1)3HCl (2) K＝＝ ≈8.310－3 ②> (3)H3PO3＋I2＋H2O===2HI＋H3PO4 (4)①2H＋＋2e－===H2↑ ②HPO＋2H＋===H3PO3 解析　(1)根據質量守恒定律來補充完整該化學方程式。(2)①利用化學平衡的三段式求解，注意題目對有效數(shù)字的要求。(3)根據題目信息確定還原劑、氧化劑，根據化合價變化規(guī)律確定氧化產物、還原產物，最后配平化學方程式。(4)①根據電解原理知氫離子在陰極放電生成H2，由此寫出陰極的電極方程式。②緊扣題目信息“電解Na2HPO3溶液也可得到亞磷酸”，再結合裝置示意圖、電極上離子放電情況推測要在產品室得到產品，陽極室的氫離子要向產品室移動，原料室的HPO也要向產品室移動，由此可寫出產品室中反應的離子方程式。 3．Na2S、H2O2在從含鎳電鍍廢渣(除含鎳外，還含有Cu、Zn、Fe、Cr等雜質)中提取含鎳化合物時有重要作用。提取過程如下： ①電鍍廢渣先用過量酸進行酸化處理，得到溶液； ②向溶液中滴入適量的Na2S溶液，除去Cu2＋、Zn2＋，過濾； ③保持濾液在40 ℃左右，用6%的H2O2溶液氧化Fe2＋，再在95 ℃時加入NaOH溶液調節(jié)pH，過濾除去鐵和鉻； ④在濾液中加入足量Na2CO3溶液，攪拌，得NiCO3沉淀； ⑤…… (1)步驟②中除可觀察到黑色沉淀外，還可嗅到臭雞蛋氣味，用離子方程式說明氣體的產生：______________。 (2)步驟③中在Fe2＋氧化階段，需要控制溫度不超過40 ℃，其目的是________________；該階段發(fā)生反應的離子方程式為______________。 (3)Fe2＋也可以用NaClO3氧化，F(xiàn)e2＋被氧化并在較小pH條件下水解，最終形成黃鐵礬鈉[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去；如圖是溫度—pH關系圖，圖中陰影部分為黃鐵礬鈉穩(wěn)定存在區(qū)域[已知25 ℃時，F(xiàn)e(OH)3的Ksp＝2.6410－39]，下列說法正確的是________(填字母)。 a．FeOOH中鐵為＋2價 b．若在25 ℃時，用H2O2氧化Fe2＋，再在pH＝4時除去鐵，此時溶液中c(Fe3＋)＝2.6410－29 molL－1 c．用氯酸鈉在酸性條件下氧化Fe2＋的離子方程式為6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O d．工業(yè)生產中溫度常保持在85～95 ℃生成黃鐵礬鈉，此時溶液的pH約為1.2～1.8 (4)無水NiCl2在有機合成中有著極為重要的作用，工業(yè)上常用含鎳原料所制得的NiCl26H2O在亞硫酰氯(SOCl2)中加熱脫水制得，已知SOCl2能與水反應生成SO2和HCl。寫出NiCl26H2O在亞硫酰氯(SOCl2)中加熱脫水制無水NiCl2的反應方程式______________，NiCl26H2O需在亞硫酰氯(SOCl2)中加熱脫水的原因是__________________。 答案　(1)S2－＋2H＋===H2S↑ (2)減少過氧化氫的分解　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　(3)cd (4)NiCl26H2O＋6SOCl2NiCl2＋6SO2＋12HCl NiCl2在加熱過程中會發(fā)生水解而得不到無水NiCl2，當NiCl26H2O在亞硫酰氯(SOCl2)中加熱脫水時，反應過程中產生的HCl能抑制NiCl2的水解 解析　(1)經過量酸處理得到的溶液中含有大量的H＋，當加入Na2S后會發(fā)生反應：S2－＋2H＋===H2S↑，生成具有臭雞蛋氣味的H2S。(2)Fe2＋氧化階段需要加入氧化劑過氧化氫，溫度過高會造成過氧化氫的分解，導致過氧化氫損失，氧化階段的反應為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)FeOOH中鐵為＋3價；當pH＝4時，c(H＋)＝10－4 molL－1，c(OH－)＝10－10 molL－1，則c(Fe3＋)＝ molL－1＝2.6410－9 molL－1。(4)加熱過程中發(fā)生的反應為NiCl26H2O＋6SOCl2===NiCl2＋6SO2＋12HCl；若單獨加熱NiCl26H2O，則在加熱過程中NiCl2會發(fā)生水解而得不到無水NiCl2，當NiCl26H2O在亞硫酰氯(SOCl2)中加熱脫水時，反應過程中產生的HCl能抑制NiCl2的水解。 題組二　以化工生產流程為載體的綜合考查 1．目前，新能源不斷被利用到現(xiàn)代的汽車中，高鐵電池技術就是科研機構著力研究的一個方向。 (1)高鐵酸鉀—鋅電池(堿性介質)是一種典型的高鐵電池，則該種電池負極材料是________(填化學式)。 (2)工業(yè)上常采用NaClO氧化法生產高鐵酸鉀(K2FeO4)，K2FeO4在堿性環(huán)境中穩(wěn)定，在中性和酸性條件下不穩(wěn)定。反應原理為 Ⅰ.在堿性條件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4：3NaClO＋2Fe(NO3)3＋10NaOH===2Na2FeO4↓＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O。 Ⅱ.Na2FeO4與KOH反應生成K2FeO4：Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH。 主要的生產流程如下： ①寫出反應①的離子方程式：________________________________________________。 ②流程圖中反應③是在某低溫下進行的，且此溫度無NaOH析出，說明此溫度下Ksp(K2FeO4)________Ksp(Na2FeO4)(填“>”、“<”或“＝”)。 (3)已知K2FeO4在水溶液中可以發(fā)生：4FeO＋10H2O4Fe(OH)3↓＋8OH－＋3O2↑，則K2FeO4在水處理中的作用是______________________________。 (4)FeO在水溶液中的存在形態(tài)如圖所示。 ①若向pH＝10的這種溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO的分布分數(shù)的變化情況是____________________。 ②若向pH＝6的這種溶液中滴加KOH溶液，則溶液中含鐵元素的微粒中，________轉化為________________(填化學式)。 答案　(1)Zn　(2)①Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O?、?　(3)凈水劑和消毒劑　(4)①先增大后減小 ②HFeO　FeO 解析　(1)高鐵酸鉀是氧化劑，作電源正極，而鋅為還原劑，在電池中失電子，作電源負極。(2)①根據框圖中反應①的反應物為Cl2和NaOH知，發(fā)生反應的離子方程式為Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。②根據題意分析可知，Na2FeO4的溶度積大于K2FeO4的溶度積。(3)FeO與水反應生成的Fe(OH)3具有吸附性，可作凈水劑，F(xiàn)eO具有強氧化性，可作消毒劑。(4)①加入硫酸，將溶液pH由10調節(jié)到2，由圖中HFeO的變化曲線可知，HFeO的分布分數(shù)先增大后減小。②由圖可知，pH＝6時，溶液中存在的含鐵元素的微粒為HFeO和FeO，加入KOH，溶液pH逐漸增大，HFeO的分布分數(shù)逐漸減小，而FeO的分布分數(shù)逐漸增大，故HFeO逐漸轉化為FeO。 2．鈦被譽為“21世紀的金屬”。鈦具有密度小、耐高溫、耐腐蝕等特性，具有廣泛的用途。下面是用鈦鐵礦石(主要成分為FeTiO3)冶煉金屬鈦的工藝流程圖： 鈦鐵礦石TiOSO4H2TiO3,③TiO2TiCl4Ti 根據上述工藝流程圖回答下列問題： (1)反應①是一個非氧化還原反應，那么FeTiO3中Ti元素的化合價為________，含有鐵元素的反應產物為________________(寫化學式)。 (2)除反應①外，剩余的四個反應中，屬于氧化還原反應的是______________(寫反應序號)。 (3)已知H2TiO3不溶于水。寫出反應②的化學方程式：____________________。 (4)反應⑤制備金屬Ti的方法是________(填字母序號)。 A．熱分解法　　　B．熱還原法　　　C．電解法 答案　(1)＋4　FeSO4　(2)④⑤ (3)TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4　(4)B 解析　(1)因為反應①是一個非氧化還原反應，所以由產物TiOSO4可知Ti元素的化合價為＋4，故FeTiO3中Fe的化合價為＋2，即含有鐵元素的反應產物為FeSO4。(2)分析反應②、③中反應物與生成物的化合價可知，這兩個反應屬于非氧化還原反應；而反應④盡管反應物、生成物中的Ti元素化合價沒變，但參加反應的物質還有C、Cl2，故該反應為氧化還原反應；反應⑤為鎂作為還原劑制備鈦，屬于氧化還原反應。(3)注意提示性語言“H2TiO3不溶于水”，由此可知該反應為TiOSO4的水解反應，生成物還有H2SO4，且H2TiO3后需要標注“↓”。(4)反應⑤的基本原理就是用活潑金屬作還原劑來冶煉其他金屬。 3．菱錳礦的主要成分是MnCO3(含有少量FeS2、Al2O3)，以菱錳礦為原料制備錳單質的流程如下所示： 漿化溶液1溶液2精制―→電解―→Mn 請回答下列問題： (1)菱錳礦在浸取前需要粉碎，其目的是_________________________________________。 (2)用稀硫酸浸取時，主要反應的離子方程式為____________；加入二氧化錳的目的是除去其中的____________(填化學式)，此物質參與反應時生成硫酸鐵、水和硫酸錳，該物質發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________________________________。 (3)已知Fe、Al、Mn的氫氧化物開始沉淀及沉淀完全時的pH如表所示，則加氨水沉淀時應控制溶液的pH范圍為______________。 氫氧化物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2 開始沉淀pH 1.8 4.1 8.3 完全沉淀pH 3.2 5.0 9.8 (4)電解硫酸錳溶液時，陰極的電極反應式為________________。用高錳酸鉀溶液檢驗Mn2＋，產生黑色沉淀，該反應的離子方程式為________________。 (5)硫酸錳在高溫條件下分解可得到三種氧化物，該熱分解的化學方程式為______________。 答案　(1)增大接觸面積，便于漿化，提高浸出率 (2)MnCO3＋2H＋===Mn2＋＋CO2↑＋H2O　FeS2　2FeS2＋15MnO2＋14H2SO4===Fe2(SO4)3＋15MnSO4＋14H2O (3)5.0≤pH<8.3 (4)Mn2＋＋2e－===Mn　2MnO＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ (5)3MnSO4Mn3O4＋SO2↑＋2SO3↑ 解析　(1)礦石粉碎可增大固體與液體、固體與氣體的接觸面積，可從影響化學反應速率因素的角度進行分析。 (2)碳酸錳與稀硫酸反應，類似碳酸鈣與鹽酸反應。二硫化亞鐵與二氧化錳在稀硫酸中反應生成硫酸鐵、硫酸錳和水。1 mol FeS2失去電子的物質的量為15 mol。 (3)根據幾種離子沉淀的pH，控制溶液的酸堿性使氫氧化鋁完全沉淀(氫氧化鐵已完全沉淀)，氫氧化錳沒有開始沉淀。 (4)電解硫酸錳溶液時，陰極上錳離子發(fā)生還原反應生成錳單質。高錳酸鉀可將錳離子氧化成二氧化錳。 (5)硫酸錳在高溫下分解生成四氧化三錳、二氧化硫和三氧化硫，類似硫酸亞鐵分解生成氧化鐵、二氧化硫和三氧化硫。 4．負載銀納米GeO2可用于光催化降解農藥廢水，某工廠現(xiàn)用鍺(Ge)產品加工廢料生產納米GeO2，實驗流程如下圖所示： 請回答下列問題： (1)操作X的名稱為________。Y溶液是一種在該流程中可循環(huán)利用的物質，該物質是__________。 (2)請補充完整第②步反應的離子方程式：Ge2＋＋________＋H＋===Ge4＋＋________。 (3)若要將Fe(OH)3和Al(OH)3分離回收，需要用到的試劑有________(填化學式)溶液。 (4)該鍺產品加工廢料中鍺元素的質量分數(shù)不小于______________。 答案　(1)過濾　鹽酸 (2)1　1　H2O2　2　1　2　H2O (3)NaOH、CO2　(4)100% 解析　(1)操作X是將溶液和沉淀分離開，故名稱是過濾；Y溶液為鹽酸，可循環(huán)利用。(2)H2O2作氧化劑，Ge2＋作還原劑，反應的離子方程式為Ge2＋＋H2O2＋2H＋===Ge4＋＋2H2O。(3)欲將Fe(OH)3和Al(OH)3分離，可先用強堿溶液將Al(OH)3溶解，然后過濾，再通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(4)利用鍺元素守恒，設質量分數(shù)為w，則w＝，解得：w＝100%。