【新教材】高考化學21題等值模擬【第20題】及答案

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1、新教材適用·高考化學 第二十題　圖像、表格綜合應用題 1． (2013·江蘇，19)檸檬酸亞鐵(FeC6H6O7)是一種易吸收的高效鐵制劑，可由綠礬(FeSO4·7H2O)通過下列反應制備： FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4 FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O 下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為 1.0 mol·L－1計算)。 金屬離子 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋ 1.1 3.2 Al3＋ 3.0 5.0 Fe2＋ 5.8 8.8 (1)制備FeC

2、O3時，選用的加料方式是________(填字母)，原因是________________。 a．將FeSO4溶液與Na2CO3溶液同時加入到反應容器中 b．將FeSO4溶液緩慢加入到盛有Na2CO3溶液的反應容器中 c．將Na2CO3溶液緩慢加入到盛有FeSO4溶液的反應容器中 (2)生成的FeCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是___________________。 (3)將制得的FeCO3加入到足量檸檬酸溶液中，再加入少量鐵粉，80 ℃下攪拌反應。①鐵粉的作用是__________________________。②反應結束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是___

3、_____________________________________________________________。 (4)最后溶液經(jīng)濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干燥，獲得檸檬酸亞鐵晶體。分離過程中加入無水乙醇的目的是________________________。 (5)某研究性學習小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3)出發(fā)，先制備綠礬，再合成檸檬酸亞鐵。請結合右圖的綠礬溶解度曲線，補充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO4·7H2O晶體的實驗步驟(可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應，_____

4、___，得到FeSO4溶液，________，得到FeSO4·7H2O晶體。 答案　(1)c　避免生成Fe(OH)2沉淀 (2)取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈 (3)①防止＋2價的鐵元素被氧化?、诩尤脒m量檸檬酸讓鐵粉反應完全 (4)降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量，有利于晶體析出 (5)方法一：過濾，向反應液中加入足量的鐵粉，充分攪拌后，滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)反應液的pH約為5，過濾； 方法二：過濾，向濾液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉

5、，充分攪拌后，過濾 (滴加稀硫酸酸化，)加熱濃縮得到60 ℃飽和溶液，冷卻至0 ℃結晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥 解析　(1)由表格中的數(shù)據(jù)可知Fe2＋在pH＝5.8時開始沉淀，pH＝8.8時沉淀完全，因此在制備過程中要避免Fe2＋生成Fe(OH)2沉淀，由于FeSO4溶液顯酸性，Na2CO3溶液顯堿性，所以將Na2CO3溶液加入FeSO4溶液中。(2)FeCO3沉淀中含有的可溶性雜質(zhì)為Na2SO4，是否洗滌完全主要檢驗洗滌液中是否含有SO。(3)鐵粉的作用是防止Fe2＋被氧化。由于檸檬酸能與鐵粉反應，除鐵只需加入適量檸檬酸。(4)分離過程中加入無水乙醇是為了降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解

6、量，有利于檸檬酸亞鐵晶體的析出。(5)由于Fe2O3中含有SiO2、Al2O3雜質(zhì)，酸溶后SiO2不溶，可過濾除去。溶液中主要有Fe3＋及雜質(zhì)Al3＋，要除去雜質(zhì)Al3＋，一是使Al3＋生成Al(OH)3沉淀除去，由表中信息可知Al3＋完全沉淀的pH＝5.0，此時Fe3＋完全沉淀，因此先加鐵粉將Fe3＋還原為Fe2＋，再調(diào)節(jié)pH＝5.0，除去Al3＋。二是使Fe3＋生成沉淀，過濾得固體再溶解得Fe2(SO4)3，再加鐵粉還原。由FeSO4溶液制得FeSO4·7H2O晶體，采用冷卻結晶的方法，先制取飽和溶液再降溫結晶。由溶解度曲線可知，溫度高于60 ℃時綠礬的溶解度下降，因此需配成60 ℃的飽和

7、溶液再降溫至0 ℃，過濾，由于綠礬的溶解度隨溫度的升高而增大，故用冰水洗。 2． (2013·上海，六)鎳具有優(yōu)良的物理和化學特性，是許多領域尤其是高技術產(chǎn)業(yè)的重要原料。羰基法提純粗鎳涉及的兩步反應依次為 (Ⅰ)Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)　ΔH＝－Q(Q>0) (Ⅱ)Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g) 完成下列填空： (1)在溫度不變的情況下，要提高反應(Ⅰ)中Ni(CO)4的產(chǎn)率，可采取的措施有________、________。 (2)已知在一定條件下的2 L密閉容器中制備Ni(CO)4，粗鎳(純度98.5%，所含雜質(zhì)不與CO反應)剩余質(zhì)量和反應時間

8、的關系如下圖所示。Ni(CO)4在0～10 min的平均反應速率為________。 (3)若反應Ⅱ達到平衡后，保持其他條件不變，降低溫度，重新達到平衡時________。 a．平衡常數(shù)K增大 b．CO的濃度減小 c．Ni的質(zhì)量減小 d．v逆[Ni(CO)4]增大 (4)簡述羰基法提純粗鎳的操作過程：________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)及時移走Ni(CO)4　加壓 (

9、2)0.05 mol·L－1·min－1 (3)bc (4)先將粗鎳與CO在50 ℃的條件下反應生成羰基鎳，然后將羰基鎳轉(zhuǎn)移到另一容器中，升溫到230 ℃，熱解得到純鎳。 解析　第(1)題，反應Ⅰ是正向氣體體積縮小的放熱反應，因此，根據(jù)平衡移動原理在溫度不變的情況下可采取及時移走Ni(CO)4、加壓的方法提高產(chǎn)率；第(2)題，根據(jù)題意，反應的Ni為1 mol，則生成的Ni(CO)4為1 mol，反應速率為1 mol/(2 L×10 min)＝0.05 mol·L－1·min－1；第(3)題，反應Ⅱ是正向氣體體積增大的吸熱反應，則降低溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)K、CO的濃度、Ni的質(zhì)量、v

10、逆[Ni(CO)4]均減小；第(4)題，根據(jù)反應(1)(2)的特點可提純粗鎳。 3． 甲醇(CH3OH)是一種重要的化工原料，合成甲醇的主要反應為CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，反應過程中的能量變化如圖所示： (1)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH________ 0(填“＜”、“＝”或“＞”)。 (2)一定條件下，上述反應在一密閉容器中達到平衡。該反應平衡常數(shù)的表達式為________；結合該表達式分析，在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的壓強，平衡 ______________________________________________

11、_____________________(填字母)。 A．向正反應方向移動 B．向逆反應方向移動 C．不移動 (3)如圖表示該反應在某一時間段中反應速率與反應過程的關系(t2、t4、t5時刻改變的條件都只有一個，且各不相同)。各階段對應的平衡常數(shù)如表所示： t1～t2 t3～t4 t4～t5 t6～t7 K1 K2 K3 K4 請判斷各平衡常數(shù)之間的大小關系：________(用“＞”、“＜”或“＝”連接)。 (4)原料氣的加工過程中常?；煊幸欢康腃O2，為了研究不同溫度下CO2對該反應的影響，以CO2、CO和H2的混合氣體為原料在一定條件下進行實驗，結果表

12、明，原料氣各組分含量不同時，反應生成甲醇和副產(chǎn)物甲烷的碳轉(zhuǎn)化率都是不相同的。實驗數(shù)據(jù)見 下表： 由上表數(shù)據(jù)可得出多個結論： 結論一：在一定條件下，反應溫度越高，生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率________。 結論二：________________________________________________________________。 答案　(1)＜ (2)K＝c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]　C (3)K1＞K2＝K3＝K4 (4)越高　原料氣中含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO2含量過高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低 4． (1)已知：蒸發(fā)1 mo

13、l Br2(l)需要吸收的能量為 30 kJ，其他相關數(shù)據(jù)如下表： 物質(zhì) H2(g) Br2(g) HBr(g) 1 mol分子中化學鍵斷裂時需要吸收的能量/kJ 436 200 369 H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝________。 (2)常溫下，將pH均為2的氫溴酸、醋酸稀釋100倍后，有一種酸的pH＝4。請寫出氫溴酸在水溶液中電離的方程式：____________________________________________。 (3)常溫下，用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液分別滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－

14、1 HBr溶液和20.00 mL 0．100 0 mol·L－1 CH3COOH溶液，得到2條滴定曲線，如圖所示： ①根據(jù)圖1和圖2判斷，滴定HBr溶液的曲線是________(填“圖1”或“圖2”)； ②a＝________ mL； ③c(Na＋)＝c(CH3COO－)的點是________點； ④E點對應溶液中離子濃度由大到小的順序為__________。 答案　(1)－72 kJ·mol－1 (2)HBr===H＋＋Br－ (3)①圖1?、?0.00　③D?、躢(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋) 解析　(1)根據(jù)斷鍵時吸收能量，成鍵時放出能量

15、，H2(g)＋Br2(l)===2HBr(g)　ΔH＝(436＋200＋30－2×369)＝－72 kJ·mol－1。 (2)常溫下，將pH均為2的氫溴酸、醋酸稀釋100倍后，有一種酸的pH＝4，說明HBr為強酸，則有HBr===H＋＋Br－。 (3)①氫溴酸是強酸，醋酸是弱酸，用NaOH溶液滴定等物質(zhì)的量的氫溴酸與醋酸時，當溶液pH＝7時，醋酸消耗的氫氧化鈉的量少，則圖1為滴定HBr溶液的曲線； ②0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1 HBr溶液，pH＝7時即恰好反應完全，說明消耗氫氧化鈉溶液的體積為20.00 mL；③根據(jù)電

16、荷守恒c(Na＋)＝c(CH3COO－)的點是D點；④E點時醋酸與氫氧化鈉恰好完全反應得醋酸鈉溶液，則 c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)。 5． 鐵及其化合物在生活中應用廣泛。 (1)一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，已知該反應的平衡常數(shù)(K)與溫度(T)的關系如圖甲所示。一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體，反應過程中CO2氣體和CO氣體的濃度與時間的關系如圖乙所示： ①8分鐘內(nèi)，CO的平均反應速率v(CO)＝________ mol·L－1·s－1。 ②下列措施中能使平

17、衡時c(CO)/c(CO2)增大的是______(填序號)。 A．升高溫度 B．增大壓強 C．充入一定量CO D．再加入一些鐵粉 (2)氯化鐵是常見的水處理劑，無水FeCl3的熔點為555 K、沸點為588 K。 ①取0.5 mL飽和三氯化鐵溶液滴入50 mL沸水中，再煮沸片刻得__________(填狀態(tài))液體，該過程可用離子方程式表示為________________________________________。 ②已知不同溫度下六水合氯化鐵在水中的溶解度如下： 溫度/℃ 0 10 20 30 50 80 100 溶解度(g/100 g H2O) 74

18、.4 81.9 91.8 106.8 315.1 525.8 535.7 從FeCl3溶液中獲得FeCl3·6H2O的方法是____________________________________。 ③溫度超過673 K時，存在相對分子質(zhì)量為325的鐵的氯化物，該物質(zhì)的分子式為________。 答案　(1)①0.002或?、贏 (2)①紅褐色透明　Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋?、诩尤肷倭葵}酸加熱濃縮，再冷卻結晶?、跢e2Cl6 解析　(1)根據(jù)化學反應速率的表達公式，可求反應速率，但要注意單位。從圖甲可知該反應的正反應為吸熱反應，使平衡時c(CO)/c(CO2)增大，即使平衡向正反應方向移動，故選A。 (2)將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中可制得氫氧化鐵膠體。從溶解度隨溫度變化的情況可知采用加熱濃縮、冷卻結晶的方法制取，但加熱時Fe3＋會水解，需加入鹽酸。溫度超過300 ℃時，六水合氯化鐵已經(jīng)失去了結晶水，且Mr(FeCl3)＝162.5，325恰好為162.5的2倍，故其分子式為Fe2Cl6。