备战高考化学《化学反应原理的综合》专项训练含详细答案Word格式文档下载.docx
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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。
2.三草酸合铁酸钾K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O是一种绿色晶体,易溶于水,难溶于乙醇等有机溶剂,光照或受热易分解。
实验室要制备K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O并测定
的含量。
请回答下列相关问题。
I.FeC2O4·
2H2O的制备
向烧杯中加入5.0g(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O、15mL蒸馏水、1mL3moL/L的硫酸,加热溶解后加入25mL饱和H2C2O4溶液,继续加热并搅拌一段时间后冷却,将所得FeC2O4·
2H2O晶体过滤、洗涤。
(1)制备FeC2O4·
2H2O时,加入3mol/L硫酸的作用是________________________。
II.K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O的制备
向I中制得的FeC2O4·
2H2O晶体中加入10mL饱和K2C2O4溶液,水浴加热至40℃,缓慢加入过量3%的H2O2溶液并不断搅拌,溶液中产生红褐色沉淀,H2O2溶液完全加入后将混合物加热煮沸一段时间,然后滴加饱和H2C2O4溶液使红褐色沉淀溶解。
向溶液中再加入10mL无水乙醇,过滤、洗涤、干燥。
(2)制备过程中有两个反应会生成K3[Fe(C2O4)3],两个化学方程式依次是:
______________________、2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O。
(3)H2O2溶液完全加入后将混合物加热煮沸一段时间的目的是______________________。
III.
含量的测定
称取0.22gⅡ中制得的K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O晶体于锥形瓶中,加入50mL蒸馏水和15mL3mol/L的硫酸,用0.02000mol/L的标准KMnO4溶液滴定,重复3次实验平均消耗的KMnO4溶液体积为25.00mL。
(4)滴定时KMnO4溶液应盛放在_____________(填仪器名称)中,判断滴定终点的依据是_________________。
(5)滴定终点时,所得溶液中的溶质除硫酸外,还有__________________________(写化学式),K3[Fe(C2O4)3]·
3H2O样品中
的质量分数是____________________。
【答案】抑制
的水解(答案合理即可)
分解过量的
(答案合理即可)酸式滴定管最后一滴标准
溶液滴入后,溶液变为浅红色且
不再改变
50%
(1)制备
时,加入
硫酸的作用是抑制
的水解;
(2)根据信息第一个生成K3[Fe(C2O4)3]的化学方程式是
;
(3)为避免其干扰后续实验,可将混合物加热煮沸,使过量的
分解;
(4)
溶液有强氧化性,会腐蚀橡胶;
(5)草酸根被氧化生成二氧化碳,高锰酸根离子中的
被还原生成
,所以溶液中除过量硫酸外,还有
和
由题给数据计算可得。
(1)(NH4)2Fe(SO4)2为强酸弱碱盐,NH4+、
在溶液中水解使溶液成酸性,加入少量的稀硫酸可以抑制Fe2+的水解,有利于FeC2O4·
2H2O的制备,故答案为:
抑制Fe2+的水解;
(2)由题给信息可知,FeC2O4和K2C2O4在40℃条件下与双氧水反应生成K3[Fe(C2O4)3]和氢氧化铁沉淀,反应的化学方程式为
,故答案为:
(3)由于加入了过量的
,为避免其干扰后续实验,可将混合物加热煮沸,使过量的
分解,故答案为:
分解过量的
溶液有强氧化性,会腐蚀橡胶,应盛放在酸式滴定管中;
当完全反应时,再滴入一滴酸性高锰酸钾溶液,溶液会变为浅红色,且半分钟不褪色,故答案为:
酸式滴定管;
最后一滴标准
不再改变;
三种溶质;
由题意可知,
晶体中
的质量为
,则
的质量分数为
×
100%=50%,故答案为:
、
50%。
3.为了证明化学反应有一定的限度,进行了如下探究活动:
步骤1:
取8mL0.1
的KI溶液于试管,滴加0.1
的FeCl3溶液5~6滴,振荡;
请写出步骤1中发生的离子反应方程式:
_________________
步骤2:
在上述试管中加入2mLCCl4,充分振荡、静置;
步骤3:
取上述步骤2静置分层后的上层水溶液少量于试管,滴加0.1
的KSCN溶液5~6滴,振荡,未见溶液呈血红色。
探究的目的是通过检验Fe3+,来验证是否有Fe3+残留,从而证明化学反应有一定的限度。
针对实验现象,同学们提出了下列两种猜想:
猜想一:
KI溶液过量,Fe3+完全转化为Fe2+,溶液无Fe3+
猜想二:
Fe3+大部分转化为Fe2+,使生成Fe(SCN)3浓度极小,肉眼无法观察其颜色为了验证猜想,在查阅资料后,获得下列信息:
信息一:
乙醚比水轻且微溶于水,Fe(SCN)3在乙醚中的溶解度比在水中大。
信息二:
Fe3+可与
反应生成蓝色沉淀,用K4[Fe(CN)6]溶液检验Fe3+的灵敏度比用KSCN更高。
结合新信息,请你完成以下实验:
各取少许步骤2静置分层后的上层水溶液于试管A、B中,请将相关的实验操作、预期现象和结论填入下表空白处:
实验操作
预期现象
结论
实验1:
在试管A加入少量乙醚,充分振荡,静置
_____________
____________
实验2:
__________________________
若产生蓝色沉淀
则“猜想二”成立
【答案】
若液体分层,上层液体呈血红色。
则“猜想一”不成立在试管B中滴加5-6滴K4[Fe(CN)6]溶液,振荡
(1)KI溶液与FeCl3溶液离子反应方程式
(2)①由信息信息一可得:
取萃取后的上层清液滴加2-3滴K4[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,由信息二可得:
往探究活动III溶液中加入乙醚,充分振荡,乙醚层呈血红色,
若液体分层,上层液体呈血红色。
则“猜想一”不成立
在试管B中滴加5-6滴K4[Fe(CN)6]溶液,振荡
4.淀粉水解的产物(C6H12O6)用硝酸氧化可以制备草酸,装置如图1所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去):
实验过程如下:
①将1:
1的淀粉水乳液与少许硫酸(98%)加入烧杯中,水浴加热至85℃~90℃,保持30min,然后逐渐将温度降至60℃左右;
②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中;
③控制反应液温度在55~60℃条件下,边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸(65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2:
1.5)溶液;
④反应3h左右,冷却,减压过滤后再重结晶得草酸晶体,硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应:
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
请回答下列问题:
(1)实验①加入98%硫酸少许的作用是:
_________;
(2)实验中若混酸滴加过快,将导致草酸产量下降,其原因是_________;
(3)检验淀粉是否水解完全所用的试剂为_________;
(4)草酸重结晶的减压过滤操作中,除烧杯、玻璃棒外,还必须使用属于硅酸盐材料的仪器有_________;
(5)将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重,得到二水合草酸.用KMnO4标准溶液滴定,该反应的离子方程式为:
2MnO4﹣+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O称取该样品0.12g,加适量水完全溶解,然后用0.020mol•L﹣1的酸性KMnO4溶液滴定至终点(杂质不参与反应),此时溶液颜色变化为_________,滴定前后滴定管中的液面读数如图2所示,则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为_________。
【答案】催化剂的作用温度过高,硝酸浓度过大,导致H2C2O4进一步被氧化碘水布氏漏斗、吸滤器无色突变为淡紫色且半分钟不褪色84%
(1)淀粉水解需要浓硫酸作催化剂,即浓硫酸的作用是提高淀粉水解的速度(或起到催化剂的作用)。
(2)由于温度过高、硝酸浓度过大,会导致产物H2C2O4进一步被氧化,所以不能滴入的过快。
(3)由于碘能和淀粉发生显色反应,所以可以用碘水来检验淀粉是否完全水解。
(4)减压过滤时需要布氏漏斗、吸滤瓶。
(5)由于酸性高锰酸钾溶液是显紫红色的,所以当反应达到终点时,溶液颜色由无色突变为淡紫色且半分钟不褪色。
根据滴定管的读数可知,消耗高锰酸钾溶液是18.50ml-2.50ml=16.00ml。
根据方程式可知,草酸的物质的量是0.020mol·
L-1×
0.016L×
5/2=0.0008mol,则草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为
。
5.草酸铵[(NH4)2C2O4]为无色柱状晶体,不稳定,受热易分解,可用于测定Ca2+、Mg2+的含量。
I.某同学利用如图所示实验装置检验草酸铵的分解产物。
(l)实验过程中,观察到浸有酚酞溶液的滤纸变红,装置B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有____(填化学式);
若观察到____,说明分解产物中含有CO2草酸铵分解的化学方程式为____。
(2)反应开始前,通人氮气的目的是____。
(3)装置C的作用是____。
(4)还有一种分解产物在一定条件下也能还原CuO,该反应的化学方程式为_____。
Ⅱ.该同学利用草酸铵测定血液中钙元素的含量。
(5)取20.00mL血液样品,定容至l00mL,分别取三份体积均为25.00mL稀释后的血液样品,加入草酸铵,生成草酸钙沉淀,过滤,将该沉淀溶于过量稀硫酸中,然后用0.0l00mol/LKMnO4溶液进行滴定。
滴定至终点时的实验现象为____。
三次滴定实验消耗KMnO4溶液的体积分别为0.43mL,0.4lmL,0.52mL,则该血液样品中钙元素的含量为__________mmol/L。
【答案】NH3、CO2E中黑色固体变红,F中澄清石灰水变浑浊(NH4)2C2O4
2NH3↑+CO2↑+CO↑+H2O排尽装置中的空气充分吸收CO2,防止干扰CO的检验2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去2.1
(l)按实验过程中观察到现象,推测分解产物并书写草酸铵分解的化学方程式;
(2)氮气驱赶装置内原有气体,从空气对实验不利因素来分析;
(3)由所盛装的物质性质及实验目的推测装置C的作用;
(4)从分解产物中找到另一个有还原性的物质,结合氧化还原反应原理写该反应的化学方程式;
Ⅱ.(5)三次平行实验,计算时要数据处理,结合关系式进行计算;
(l)实验过程中,观察到浸有酚酞溶液的滤纸变为红色说明分解产物中含有氨气,装置B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有二氧化碳气体;
若观察到装置E中氧化铜由黑色变为红色,装置F中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有CO;
答案为:
NH3;
CO2;
E中黑色固体变红,F中澄清石灰水变浑浊;
草酸铵分解产生了CO2、NH3、CO,结合质量守恒定律知,另有产物H2O,则草酸铵分解的化学方程式为(NH4)2C2O4
2NH3↑+CO2↑+CO↑+H2O;
(NH4)2C2O4
(2)反应开始前,通人氮气的目的是排尽装置中的空气,避免CO与空气混合加热发生爆炸,并防止空气中的CO2干扰实验;
排尽装置中的空气;
(3)装置E和F是验证草酸铵分解产物中含有CO,所以要依次把分解产生的CO2、气体中的水蒸气除去,所以装置C的作用是:
吸收CO2,避免对CO的检验产生干扰;
充分吸收CO2,防止干扰CO的检验;
(4)还有一种分解产物在一定条件下也能还原CuO,那就是氨气,NH3也会与CuO反应,其产物是N2和水,该反应的化学方程式为2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O;
2NH3+3CuO
(5)草酸钙沉淀溶于过量稀硫酸中得到草酸,用0.0l00mol/LKMnO4溶液进行滴定,反应为
,滴定至终点时,因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去;
因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去;
三次滴定实验消耗KMnO4溶液的体积分别为0.43mL,0.4lmL,0.52mL,应舍弃0.52mL,误差较大,则平均体积为0.42mL,滴定反应为
,
=1.05×
10−5mol,所以20mL血液样品中含有的钙元素的物质的量为
,即4.2×
10−2mmol,则该血液中钙元素的含量为
2.1。
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。
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
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.硝酸是氧化性酸,其本质是NO3-有氧化性,某课外实验小组进行了下列有关NO3-氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。
实验装置
编号
溶液X
实验现象
实验Ⅰ
6mol·
L-1稀硝酸
电流计指针向右偏转,铜片表面产生无色气体,在液面上方变为红棕色。
实验Ⅱ
15mol·
L-1浓硝酸
电流计指针先向右偏转,很快又偏向左边,铝片和铜片表面产生红棕色气体,溶液变为绿色。
(1)实验Ⅰ中,铝片作____________(填“正”或“负”)极。
液面上方产生红棕色气体的化学方程式是____________。
(2)实验Ⅱ中电流计指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________。
查阅资料:
活泼金属与1mol·
L-1稀硝酸反应有H2和NH4+生成,NH4+生成的原理是产生H2的过程中NO3-被还原。
(3)用上图装置进行实验Ⅲ:
溶液X为1mol·
L-1稀硝酸溶液,观察到电流计指针向右偏转。
①反应后的溶液中含NH4+。
实验室检验NH4+的方法是________。
②生成NH4+的电极反应式是________。
(4)进一步探究碱性条件下NO3-的氧化性,进行实验Ⅳ:
①观察到A中有NH3生成,B中无明显现象。
A、B产生不同现象的解释是________。
②A中生成NH3的离子方程式是________。
(5)将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象,结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由________。
【答案】负2NO+O2=2NO2Al开始作电池的负极,Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后,Cu作负极取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含NH4+NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2OAl与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO3-还原为NH3,而Mg不能与NaOH溶液反应8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程,NO3-无法被还原
(1)实验Ⅰ中,由于Al的金属活动性比Cu强,因此Al做负极。
铜片表面产生的无色气体是NO,在液体上方NO被空气中的氧气氧化成红棕色的NO2,方程式为2NO+O2=2NO2;
(2)实验Ⅱ中,Al的金属活动性比Cu强,Al开始作电池的负极,电流计指针先偏向右边;
由于Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜,阻止了内层金属的进一步反应,因此,Cu作负极,电流计指针偏向左边;
(3)①实验室检验NH4+有两种常用方法:
方法一,取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,则溶液中含NH4+;
方法二,取少量待检溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,并在试管口放一蘸有浓盐酸的玻璃棒,若有白烟生成,证明溶液中含NH4+;
②NH4+的生成是NO3-被还原的结果,其电极反应式为NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O
(4)①观察到A中有NH3生成,是由于Al与NaOH溶液反应产生H2,并且与此同时,H2可将NO3-还原为NH3;
B中无现象是由于Mg与NaOH溶液不反应;
②A中生成NH3的离子方程式为8Al+3NO3-+5OH-+2H2O=3NH3↑+8AlO2-;
(5)铝与中性的硝酸钠溶液不能生成H2,NO3-无法被还原,因此将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象。
8.三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂,实验室制取POCl3并测定产品含量的实验过程如下:
I.制备POCl3采用氧气氧化液态的PCl3法。
实验装置(加热及夹持装置省略》及相关信息如下。
物质
熔点/℃
沸点/℃
相对分子质量
其他
PCl3
―112.0
76.0
137.5
均为无色液体,遇水均剧烈
水解为含氧酸和氯化氢,两者互溶
POCl3
2.0
106.0
153.5
(1)仪器a的名称为_______________________________;
(2)装置C中生成POCl3的化学方程式为________________________________;
(3)实验中需控制通入O2的速率,对此采取的操作是_______________;
(4)装置B的作用除观察O2的流速之外,还有______________;
(5)反应温度应控制在60~65℃,原因是__________________________;
II.测定POCl3产品含量的实验步骤:
①实验I结束后,待三颈烧瓶中液体冷却到室温,准确称取16.725gPOCl3产品,置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液
②取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入10.00mL3.5mol/LAgNO3标准溶液(Ag++Cl-=AgCl↓)
③加入少量硝基苯(硝基苯密度比水大,且难溶于水)
④以硫酸铁溶液为指示剂,用0.2mol/LKSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液(Ag++SCN-=AgSCN↓),到达终点时共用去10.00mLKSCN溶液。
(6)达到终点时的现象是_________________________________________;
(7)测得产品中n(POCl3)=___________________________;
(8)已知Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),据此判断,若取消步骤③
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