2016高考二轮化学总复习 专题限时训练20

专题限时训练(二十) 以元素化合物为载体的

化学反应原理综合考查题

(时间：60分钟 分数：75分)

1．(15分)(2015·江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为：

MnO2＋SO2===MnSO4

(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L (标准状况) SO2。

(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于1×10－6 mol·L－1)，需调节溶液pH范围为________。

(3)从下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________。

(4)准确称取0.171 0 g MnSO4·H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋ )

＝0. 050 0 mol·L－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。

答案：(1)4.48 (2)5.0

20. 00 mL－3

(4)n(Fe)＝0. 050 0 mol·L× mol －1＝1. 00×101 000 mL·L

2＋

－1

n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝1. 00×10－3 mol

m(MnSO4·H2O)＝1. 00×10－3 mol×169 g·mol－1＝0.169 g 0.169 gMnSO4·H2O样品的纯度为：×100%≈98.8%

0.171 0 g

17.40 g

解析：(1)n(MnO2)＝＝0.2 mol，由化学方程式MnO2

87 g·mol－1

＋SO2===MnSO4知，n(SO2)＝n(MnO2)＝0.2 mol，标准状况下V(SO2)＝22.4 L·mol－1×0.2 mol＝4.48 L。

3K[Fe?OH?]

sp3(2)Fe全部转化为Fe(OH)3时，c(OH)＝＝3＋

c?Fe?

3＋

－

33×10－393

3×10－11 mol·L－1； －6＝1×10

3K[Al?OH?]

sp3Al全部转化为Al(OH)3时，c(OH)＝ 3＋

c?Al?

3＋

－

31×10－33－9

＝ mol·L－1，故Al3＋、Fe3＋完全沉淀时，溶－6＝1×101×10液中OH－的最小浓度应为1×10－9 mol·L－1，即pH最小应为5.0，因为Mn(OH)2沉淀时的最小pH为7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，应调节溶液至5.0＜pH＜7.1。

(3)由图可知，60 ℃时，MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等，随着温度的不断升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大，而

MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小，因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O，需控制温度在60 ℃以上。

(4)Fe2＋的氧化产物为Fe3＋，由质量守恒定律和电子守恒可得：Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。因此，n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－

1

×0.020 L＝1.00×10－3 mol，则m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3

－1

0.169 gmol×169 g·mol＝0.169 g，故MnSO4·H2O样品的纯度为

0.171 0 g×100% ≈98.8%。

2．(15分)(2015·福建卷)研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。

(1)①硫离子的结构示意图为________。

②加热时，硫元素的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与木炭反应的化学方程式为__________________。

(2)25 ℃，在0.10 mol·L－1 H2S溶液中，通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与 c(S2－)关系如下图(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。

①pH＝13时，溶液中的c(H2S)＋c(HS－)＝________mol·L－1。 ②某溶液含0.020 mol·L－1 Mn2＋、0.10 mol·L－1 H2S，当溶液pH＝________时，Mn2＋开始沉淀。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13]

(3)25 ℃，两种酸的电离平衡常数如下表。

H2SO3 H2CO3 Ka1 1.3×10－2 4.2×10－7 Ka2 6.3×10－8 5.6×10－11 ①HSO－3的电离平衡常数表达式K＝________。 ②0.10 mol·L－1 Na2SO3溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________。

③H2SO3溶液和NaHCO3溶液反应的主要离子方程式为____________________________。

答案：(1)①

＋CO2↑＋2H2O (2)①0.043 ②5

△2SO↑ ②C＋2H2SO4(浓)=====2

－－

c?H＋?c?SO2[H＋][SO23?3](3)①或 －

c?HSO3?[HSO－]3

－－－＋＋2－

②c(Na＋)>c(SO23)>c(OH)>c(HSO3)>c(H)或[Na]>[SO3]>[OH－

＋

]>[HSO－]>[H] 3

－

③H2SO3＋HCO－===HSO33＋CO2↑＋H2O

解析：(1)①S的原子序数为16，故S2－的结构示意图为

。②硫元素的最高价氧化物对应水化物为H2SO4，C与

△2SO↑＋CO↑浓H2SO4反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)=====22

＋2H2O。

(2)①根据物料守恒：c(S2－)＋c(H2S)＋c(HS－)＝0.10 mol·L－1，故c(H2S)＋c(HS－)＝0.10 mol·L－1－c(S2－)＝0.10 mol·L－1－5.7×10－2 mol·L－1＝0.043 mol·L－1。

②要使Mn2＋沉淀，需要的c(S2－)最小值为c(S2－)＝2.8×10－13

＝1.4×10－11，再对照图像找出pH＝5。

0.020

(3)①电离平衡常数等于电离出的离子平衡浓度的系数次幂的乘积与弱电解质的平衡浓度的比值。

－－－－

②SO23发生水解，生成HSO3和OH，HSO3再进一步水解生成

Ksp?MnS?

＝

c?Mn2＋?

H2SO3和OH－，故离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(SO2－3)>c(OH

－

＋

)>c(HSO－)>c(H)。 3

③根据电离平衡常数的大小可判断H2SO3的酸性强于碳酸，故反

－应可放出CO2气体，H2SO3＋HCO－3===HSO3＋CO2↑＋H2O。

3．(15分)碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素，在工农业生产中有广泛的应用。

(1)用于发射“天宫一号”的长征二号F火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3—NH—NH—CH3)，氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量热量，同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下，1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5 kJ，请写出该反应的热化学方程式_________________________________________________。

(2)298 K时，在2 L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2(g)??N2O4(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a>0)。

N2O4的物质的量浓度随时间变化如图所示。达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：

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