原创届高考化学考前冲刺提分训练无机化学综合应用题答案+详解.docx

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原创届高考化学考前冲刺提分训练无机化学综合应用题答案+详解

——无机化学综合应用题

1．铜是与人类关系密切的有色金属。

已知：

常温下，在溶液中Cu2＋稳定，Cu＋易在酸性条件下发生反应：

2Cu＋===Cu2＋＋Cu。

大多数＋1价铜的化合物是难溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。

（1）在新制Cu（OH）2悬浊液中滴入葡萄糖溶液，加热生成不溶物的颜色为________，某同学实验时却发现有黑色物质出现，这种黑色物质的化学式为____________________________________________________________________。

（2）在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：

a．2Cu2＋＋4I－===2CuI↓（白色）＋I2

b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－===2CuCl↓（白色）＋I2

为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是________（填字母）。

A．SO2　　　　　　　　　　B．苯

C．NaOH溶液D．乙醇

（3）一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜（CuH）。

①已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH5的电子式：

_____________________________________________________。

②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的反应的离子方程式：

_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

③将CuH溶解在适量的稀硝酸中，完成下列化学方程式。

________CuH＋________HNO3===________Cu（NO3）2＋________H2↑＋________＋________。

（4）常温下，向0.20mol·L－1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，生成浅蓝色氢氧化铜沉淀，当溶液的pH＝6时，c（Cu2＋）＝________。

[已知：

Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10－20。

解析　

（1）葡萄糖是一种多羟基醛，能与新制Cu（OH）2悬浊液加热反应生成红色沉淀Cu2O，如果加热温度过高，氢氧化铜受热分解成黑色的氧化铜和水。

（2）碘水是棕褐色的，会影响白色沉淀的观察，可以用苯把碘单质苯取出来，由于酒精与水以任意比例混溶，因此不能作萃取剂。

（3）①NH5的所有原子都达到稀有气体的稳定结构，即氮原子的最外层达到8电子稳定结构，所有氢原子达到2电子稳定结构，说明NH5是由NH

和H－组成的离子化合物，电子式为

。

②CuH溶解在稀盐酸中，CuH中的H－失电子，盐酸中的H＋得电子，产生的气体为氢气，酸性溶液中2Cu＋===Cu2＋＋Cu，故离子方程式为2CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑。

③Cu＋在酸性条件下发生反应：

2Cu＋===Cu2＋＋Cu，稀硝酸具有强氧化性，能把铜氧化为硝酸铜，CuH具有还原性，因此二者反应生成氢气、一氧化氮气体、铜离子、H2O，其化学方程式为6CuH＋16HNO3===6Cu（NO3）2＋3H2↑＋4NO↑＋8H2O。

（4）pH＝6时，c（OH－）＝10－8mol·L－1，由Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10－20可知，c（Cu2＋）＝

mol·L－1＝2.2×10－4mol·L－1。

答案　

（1）红色　CuO

（2）B

（3）①

②2CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑

③6　16　6　3　4NO↑　8H2O

（4）2.2×10－4mol·L－1

2．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用。

钼（Mo）的常见化合价为＋6、＋5、＋4。

由钼精矿（主要成分是MoS2）可制备单质钼和钼酸钠晶体（Na2MoO4·2H2O），部分流程如图所示：

已知：

钼酸微溶于水，可溶于液碱和氨水。

回答下列问题：

（1）钼精矿焙烧时，每有1molMoS2反应，转移电子的物质的量为________________。

（2）钼精矿焙烧时排放的尾气对环境的主要危害是____________________，请你设计工业上除去该尾气的方法（写出两种“变废为宝”的方法和离子方程式）：

____________________________________________________________________；

_______________________________________________________________。

（3）由钼酸得到MoO3所用到的硅酸盐材料仪器的名称是

_______________________________________________________________。

解析　

（1）钼精矿焙烧时，MoS2被氧气氧化的方程式为2MoS2＋7O2

2MoO3＋4SO2，所以每有1molMoS2反应，转移电子的物质的量为14mol。

答案　

（1）14mol

（2）形成酸雨　可用氨水吸收后制成氮肥，并为硫酸工业提供原料气　2NH3·H2O＋SO2===2NH

＋SO

＋H2O，SO

＋2H＋===SO2↑＋H2O

（3）瓷坩埚

3．铈（Ce）是一种重要的稀土元素。

以富含CeO2的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3以及其他少量可溶于稀酸的杂质）为原料，采用多种方法回收铈。

请回答下列问题：

（1）湿法空气氧化法回收铈的部分流程如下：

已知：

CeO2不溶于稀盐酸，也不溶于NaOH溶液。

滤渣的成分是________________，反应②的离子方程式是

_____________________________________________________________________________________________________________________________________。

（2）干法空气氧化法回收铈是把Ce（OH）3被空气氧化成Ce（OH）4，氧化过程中发生的化学反应方程式为______________________________________________。

两种制备Ge（OH）4的数据如下表：

干法空气氧化法

氧化温度/℃

氧化率/%

氧化时间/h

暴露空气中

110～120

90

18

在对流空气氧化炉中

110～120

99

8

在对流空气氧化炉中大大缩短氧化时间的原因是_________________________________________________________________。

（3）利用电解方法也可以实现铈的回收。

①在酸性条件下电解Ce2O3（如图）：

阳极电极反应式为________________，离子交换膜为________（填“阴”或“阳”）离子交换膜。

②电解产物Ce（SO4）2是重要的氧化剂，将其配成标准溶液，在酸性条件下能测定工业盐中NaNO2的含量，写出发生反应的离子方程式_________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析　

（1）流程中的“滤渣”是玻璃粉末中加稀盐酸过滤所得，必为不溶于稀盐酸的CeO2、SiO2。

“滤渣”中加入稀盐酸、H2O2后，过滤所得滤液中含Ce3＋，故此时CeO2发生化学反应而溶解，CeO2被还原为Ce3＋，则H2O2被氧化为O2，反应②的离子方程式为2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O。

（2）干法空气氧化法回收铈，Ce（OH）3被空气中氧气氧化成Ce（OH）4，反应的化学方程式为4Ce（OH）3＋O2＋2H2O===4Ce（OH）4。

与“暴露空气中”相比，“在对流空气氧化炉中”氧气能维持较大浓度，发生氧化反应的表面增大，化学反应较快，使氧化时间缩短。

（3）①图中电解装置的阳极为Ce2O3，溶液为Ce（SO4）2、H2SO4的混合溶液，故为Ce2O3（Ce＋3价）失电子生成Ce（SO4）2（Ce＋4价），阳极电极反应式为Ce2O3－2e－＋6H＋===2Ce4＋＋3H2O。

图中阳极产物Ce4＋在阴极排出，则电解池中为阳离子交换膜。

②Ce（SO4）2是重要的氧化剂，则NaNO2被其氧化为NaNO3，酸性条件下反应的离子方程式为2Ce4＋＋NO

＋H2O===2Ce3＋＋NO

＋2H＋。

答案　

（1）CeO2、SiO2

2CeO2＋H2O2＋6H＋===2Ce3＋＋O2↑＋4H2O

（2）4Ce（OH）3＋O2＋2H2O===4Ce（OH）4　空气对流能使氧气浓度增大；使氧化表面增大

（3）①Ce2O3－2e－＋6H＋===2Ce4＋＋3H2O　阳

②Ce4＋＋NO

＋H2O===2Ce3＋＋NO

＋2H＋

4．六水合高氯酸铜[Cu（ClO4）2·6H2O]是一种易溶于水的蓝色晶体，常用作助燃剂。

以食盐等为原料制备高氯酸铜晶体的一种工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）Cu2（OH）2CO3在物质类别上属于________（填序号）。

A．碱　　　B．盐　　　C．碱性氧化物

（2）发生“电解Ⅰ”时所用的是________（填“阳离子”或“阴离子”）交换膜。

（3）歧化反应是同一种物质中同种元素自身的氧化还原反应，已知上述工艺流程中“歧化反应”的产物之一为NaClO3。

该反应的化学方程式为___________________________________________________________________。

（4）“电解Ⅱ”的阳极产物为________（填离子符号）。

（5）操作a的名称是____________，该流程中可循环利用的物质是________（填化学式）。

（6）“反应Ⅱ”的离子方程式为_____________________________________。

解析　

（1）Cu2（OH）2CO3中含有金属阳离子和酸根阴离子，属于盐。

（2）“电解Ⅰ”所发生的反应是电解氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，需要防止氢氧根离子与氯气反应，所以用的交换膜是阳离子交换膜。

（3）“歧化反应”是氯气与碳酸钠反应生成氯化钠和NaClO3，氯元素从0价变为－1价和＋5价，同时生成二氧化碳，反应的化学方程式为3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2。

（4）通过电解，溶液中氯酸根离子失电子发生氧化反应在阳极生成高氯酸根离子，“电解Ⅱ”的阳极产物为ClO

。

（5）加入盐酸，过滤除去氯化钠晶体，滤液通过蒸发浓缩即可得到60%以上的高氯酸；从流程图可以看出可循环利用的物质是NaCl。

（6）“反应Ⅱ”中高氯酸与碱式碳酸铜反应生成高氯酸铜，二氧化碳和水，反应的离子方程式为Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。

答案　

（1）B

（2）阳离子

（3）3Na2CO3＋3Cl2===5NaCl＋NaClO3＋3CO2

（4）ClO

（5）蒸发浓缩　NaCl

（6）Cu2（OH）2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O

5．ZrO2是重要的耐温材料，可用作陶瓷遮光剂。

天然锆英石（ZrSiO4）含有铁、铝、铜等金属元素的氧化物杂质，工业以锆英石为原料制备ZrO2的工艺流程如下：

已知：

Fe（SCN）3难溶于MIBK；Zr（SCN）4在水中溶解度不大，易溶于MIBK。

（1）锆英石中锆元素的化合价为________________。

（2）氯化主反应：

ZrSiO4（s）＋2C（s）＋4Cl2（g）

ZrCl4（g）＋SiCl4（g）＋2CO2（g）　ΔH<0，ZrCl4的产率随温度变化如图所示，由图可知氯化的最佳条件是___________________________________________________________________。

氯化过程ZrCl4的产率随温度升高先增大后减小的原因是

_______________________________________________________________。

（3）写出Al2O3高温氯化过程中转化为AlCl3的化学方程式___________________________________________________________________。

（4）Na2S、H2S、NaCN等均为常用的铜沉淀剂，本流程使用NaCN除铜，不采用Na2S、H2S的原因是_______________________________________________

（用离子方程式解释）。

若盐酸溶解后溶液中c（Cu2＋）＝0.01mol/L，当溶液中Cu2＋开始沉淀时，c（CN－）＝________________。

（已知Ksp[Cu（CN）2]＝4.00×10－10）

（5）实验室进行萃取和反萃取的仪器是_______________________________。

流程中萃取与反萃取的目的是____________________________________。

解析　

（2）根据图像可知在ZrCl4的产率在温度为360℃、1MPa时最高，说明氯化的最佳条件是360℃、1MPa；在360℃以前，反应并未达到平衡，随着温度的升高，反应速率加快，更多的反应物发生反应变为生成物，所以ZrCl4的产率逐渐增大，到360℃时反应达到平衡状态，由于该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，使ZrCl4的产率逐渐降低。

（4）在粉碎、氯化处理过程中有Fe3＋生成，Fe3＋具有氧化性，而H2S或S2－具有还原性，会发生氧化还原反应：

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S＋2H＋或2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S或2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S，影响Cu2＋的沉淀，若用NaCN，就不会发生上述反应；由于Ksp[Cu（CN）2]＝c（Cu2＋）·c2（CN－）＝4.00×10－10，c（Cu2＋）＝0.01mol/L，当溶液中Cu2＋开始沉淀时，c（CN－）＝

＝2.00×10－4mol/L。

（5）萃取和反萃取使用的仪器有分液漏斗和烧杯；在处理过程中Cu2＋与沉淀试剂形成Cu（CN）2沉淀过滤除去，Fe3＋与加入的NH4SCN形成络合物Fe（SCN）3，Zr4＋形成Zr（SCN）4，根据信息，向Fe（SCN）3、Zr（SCN）4的混合溶液中加入MIBK充分振荡后，分液，可将Fe（SCN）3分离除去，然后向MIBK的溶液中加入硫酸进行反萃取，Zr（SCN）4进入硫酸溶液中，然后经过一系列处理，就可得到ZrO2。

所以进行萃取和反萃取目的是除去铁元素杂质。

答案　

（1）＋4

（2）360℃、1MPa　360℃以前反应未达到平衡，升温过程中反应继续向正向进行，产率不断增大；360℃以后反应达到平衡，由于该反应为放热反应，升温过程中平衡逆向移动，ZrCl4产率又减小

（3）2Al2O3＋3C＋6Cl2

4AlCl3＋3CO2

（4）2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S＋2H＋（2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S或2Fe3＋＋3S2－===2FeS↓＋S）

2×10－4mol/L

（5）分液漏斗、烧杯　除去铁元素杂质

6．钪（Sc）是一种典型的稀散元素，具有重要的工业利用价值，从钛尾矿（mSc2O3·nTiO2·xFeO·ySiO2）中提取Sc2O3的流程如下：

（1）“焙烧”时，为提高焙烧效率，下列措施中无效的是_________________

（填标号）。

a．不断搅拌　　　　　　b．进一步粉碎固体颗粒

c．增大压强d．适当升高温度

（2）“酸浸”时，需在80℃条件下进行，则适宜的加热方式为__________________________________________________________________。

（3）“萃取”时，使用伯胺N1923的煤油溶液作为萃取液，萃取率a受振荡时间和萃取剂浓度的影响，根据下表1和表2数据，萃取时适宜的振荡时间和萃取剂浓度分别为____________min、____________%。

表1　振荡时间对萃取率的影响

t/min

1

3

5

10

15

a（Sc3＋）/%

85.2

89.3

91.2

98.7

98.8

a（Ti4＋）/%

4.9

8.9

9.6

10.0

11.3

a（Fe2＋）/%

0.90

1.00

1.31

1.41

1.43

表2　萃取剂浓度对萃取率的影响

伯胺N1923/%

1

5

10

15

20

a（Sc3＋）/%

86.7

93.1

94.2

98.8

98.9

a（Ti4＋）/%

8.1

9.0

9.9

10.1

11.7

a（Fe2＋）/%

0.91

1.20

1.31

1.43

2.13

（4）“酸洗”后滤液中存在的金属阳离子有Na＋、Sc3＋、Ti4＋、Fe2＋，且浓度均小于0.100mol·L－1，“反萃取”时，加氢氧化钠溶液调节溶液pH＝________时，可使Sc3＋沉淀完全（当离子浓度减小至10－5mol·L－1时，可认为沉淀完全），从滤渣Ⅲ中可以回收的金属元素名称为________________。

（已知：

lg2＝0.3,1g5＝0.7；室温下，Ti4＋完全沉淀的pH为1.05，Ksp[Fe（OH）2]＝4.0×10－17，Ksp[Sc（OH）3]＝1.25×10－33）

（5）草酸钪[Sc2（C2O4）3]在空气中“灼烧”的化学方程式为

_______________________________________________________________。

（6）若从1吨该钛尾矿中提取得到110.4gSc2O3，则该矿中含钪的质量分数为____________。

解析　

（1）因为是固体焙烧，所以只能通过增大反应物接触面积和升高温度来提高焙烧效率，措施中无效的是增大压强。

（2）“酸浸”时，需在80℃条件下进行，温度低于100℃可以采用水浴加热，使其受热均匀，温度易控。

（3）通过观察表格可以发现10min时Sc3＋的萃取率已经达到98.7%，萃取率已经相当高了，再延长时间没必要，萃取剂浓度分别为15%和20%萃取率几乎相等，从节约药品角度选择15%。

（4）根据Ksp[Sc（OH）3]＝c（Sc3＋）×c3（OH－）计算，c（OH－）＝

＝5×10－10，pH＝－lg

＝4.7，所以加氢氧化钠溶液调节溶液pH＝4.7时，可使Sc3＋沉淀完全，Ti4＋完全沉淀的pH为1.05，因此混有Ti（OH）4沉淀，根据Ksp[Fe（OH）2]＝4.0×10－17计算Fe2＋pH＝6.3时才会沉淀，所以从滤渣Ⅲ中可以回收的金属元素名称为钛。

（5）草酸钪[Sc2（C2O4）3]在空气中“灼烧”的化学方程式为2Sc2（C2O4）3＋3O2

2Sc2O3＋12CO2。

（6）关系式法计算：

设Sc质量为xg

2Sc～Sc2O3

90g138g

xg110.4g，解得x＝72g。

该矿中含钪的质量分数为：

×100%＝0.0072%。

答案　

（1）c

（2）水浴加热

（3）10　15

（4）4.7　钛

（5）2Sc2（C2O4）3＋3O2

2Sc2O3＋12CO2

（6）0.0072%