1、大题规范练(一)(分值：43 分，建议用时：25 分钟)非选择题：共 43 分。每个试题考生都必须作答。26(14 分)SO 2 的防治与利用对于环境保护意义重大。某小组在实验室中对SO2 的性质及回收利用等相关问题进行探究。 【导学号：97184366】(1)用下图装置制备纯净的 SO2，发生装置中反应的化学方程式为_，装置的连接顺序为：a _( 按气流方向，用小写字母表示 )。(2)用如图装置探究 SO2 的性质。限选试剂：NaOH 溶液、稀 H2SO4、H 2O2 溶液、FeCl 3 溶液、淀粉KI 溶液、新制 H2S 溶液。操作步骤 实验现象 解释原因用注射器将新制 H2S 溶液注入充
2、满 SO2 的烧瓶产生乳白色浑浊4 价 S 有 _性用注射器将_溶液注入充满 SO2 的烧瓶 _4 价 S 有还原性，反应的离子方程式为_(3)工业上回收利用 SO2 的一种途径是：SO 2 (NH4) 氨 水 步 骤 2SO3 (NH4)2SO4 空 气 步 骤 该小组在实验室探究步骤时，一定条件下向 100 mL c0 molL1 的(NH 4)2SO3 溶液中通入空气后，欲测定溶液中(NH 4)2SO3 的氧化率。( 反 应 后 nNH42SO4原 溶 液 中 nNH42SO3)为该小组设计实验方案(不必描述操作过程的细节，物理量的数值用字母表示)： _。_ 100%(用实验方案中的物理
3、量表示 )。【解析】 (1)浓硫酸与 NaHSO3固体制取 SO2气体发生的反应为2NaHSO3H 2SO4(浓)= =Na2SO42SO 22H 2O(浓硫酸不足)或NaHSO3H 2SO4(浓)= =NaHSO4SO 2H 2O(浓硫酸过量)。制取的 SO2中含有水蒸气，用浓硫酸进行干燥；SO 2的密度大于空气的密度，要用向上排空气法收集 SO2；SO 2有毒性，易污染空气，用碱石灰吸收 SO2尾气，故装置的连接顺序为 abc gfd。(2)用注射器将新制 H2S 溶液注入充满 SO2的烧瓶中，发生反应：2H2SSO 2=3S2H 2O，产生乳白色浑浊，其中 H2S 作还原剂，SO 2作氧
4、化剂，故4 价 S 表现氧化性。若验证4 价 S 有还原性，即 SO2作还原剂，应用注射器注入氧化性物质，H2O2溶液和 FeCl3溶液都具有氧化性，但 H2O2溶液与 SO2发生反应：H2O2SO 2=H2SO4，无明显实验现象，因此应选用 FeCl3溶液。FeCl 3溶液与 SO2发生的反应为2FeCl3SO 22H 2O=2FeCl22HClH 2SO4，FeCl 3被还原为 FeCl2，溶液由棕黄色变为浅绿色。FeCl 3、FeCl 2、HCl 和 H2SO4都是易溶于水的强电解质，则反应的离子方程式为 2Fe3 SO 22H 2O=2Fe2 4H SO 。24(3)方案 1：步骤 中
5、(NH 4)2SO3溶液中通入空气被氧化生成(NH 4)2SO4，可利用(NH 4)2SO3的还原性测定溶液中(NH 4)2SO3的氧化率，取一定体积的反应液，用一定浓度 KMnO4溶液进行滴定，根据消耗 KMnO4溶液的体积计算(NH 4)2SO3的氧化率。方案 2：向反应后的溶液中加入足量盐酸，再加入足量 BaCl2溶液，生成BaSO4沉淀，称量沉淀的质量，计算(NH 4)2SO3的氧化率。【答案】 (14 分)(1)H 2SO4(浓)2NaHSO 3=2SO22H 2ONa 2SO4或H2SO4(浓) NaHSO 3=SO2H 2ONaHSO 4(1 分) bcgfd(3 分) (2)氧
6、化(1 分) FeCl 3(1 分) 溶液由棕黄色变成浅绿色(1 分) SO 22Fe 3 2H 2O=SO 2Fe 2 4H (2 分) (3)方案 1：取 20.00 24mL 反应后的溶液于锥形瓶中，用浓度为 c molL1 的 KMnO4 标准溶液滴定，重复滴定三次，平均消耗 KMnO4 溶液的体积是 V mL(3 分) (2 分)8c0 cV8c0或方案 2：向反应后的溶液中加入过量盐酸，再加入足量 BaCl2 溶液，将沉淀过滤、洗涤、干燥、称量，质量为 m g(3 分) (2 分)(其他合理m23.3c0答案也给分)27(14 分) 消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要。 【导学
7、号：97184367】(1)用 CH4 催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，发生的反应如下：CH4(g)4NO 2(g) 4NO(g)CO 2(g)2H 2O(g) H574 kJ/molCH4(g)4NO(g) 2N2(g)CO 2(g)2H 2O(g) H1 160 kJ/mol若用 0.2 mol CH4 将 NO2 还原为 N2，则整个过程中放出的热量为_kJ(假设水全部以气态形式存在)。(2)用活性炭可处理大气污染物 NO。在 2 L 密闭容器中加入 NO 和活性炭(无杂质)，生成气体 E 和 F。当温度分别在 T1 和 T2 时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如下表。物质n
8、 /molT /活性炭 NO E F初始 2.030 0.100 0 0T1 2.000 0.040 0.030 0.030T2 2.005 0.050 0.025 0.025请结合上表数据，写出 NO 与活性炭反应的化学方程式：_。T 1 时，上述反应的平衡常数的值为_。如果已知 T2T 1，则该反应正反应的 H_(填” “”或“”)0。在 T1 下反应达到平衡后，下列措施不能增大 NO 转化率的是_(填字母) 。a降低温度 b增大压强c增大 c(NO) d移去部分 F(3)汽车尾气处理中的反应有 2NO2CO 2CO2N 2。某温度时，在 1 催 化 剂 L 密闭容器中充入 0.1 mol
9、 CO 和 0.1 mol NO,5 s 时反应达到平衡，测得 NO的浓度为 0.02 mol/L，则反应开始至平衡时，NO 的平均反应速率 v(NO)_。若此温度下，某时刻测得 CO、NO、N 2、CO 2 的浓度分别为 0.01 mol/L、a mol/L、0.01 mol/L、0.04 mol/L，要使反应向正反应方向进行，a 的取值范围为_。(4)某课题组利用如图所示装置，探究 NO2 和 O2 化合生成 N2O5 形成原电池的过程。物质 Y 的名称为_，该电池的正极反应式为_。【解析】 (1)根据盖斯定律可知，将题给两个热化学方程式相加除以 2 即可得到 CH4(g)2NO 2(g)
10、 N2(g)CO 2(g)2H 2O(g) H867 kJ/mol，则 0.2 mol CH4将 NO2还原为 N2，放出热量为 867 kJ/mol0.2 mol173.4 kJ。(2)由表中数据可得从反应开始到 T1 达到平衡时：n(活性炭)0.03 mol，n(NO)0.06 mol，n(E)0.03 mol，n(F) 0.03 mol，化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质反应转化的物质的量之比，即可得该反应的化学方程式为 C2NO N2CO 2。上述反应的平衡常数表达式为 K ，将 T1 达平衡时各物质cN2cCO2c2NO的浓度代入表达式中：K 0.562 5；由表中数据可得
11、，从 T1 0.0320.032(0.042)2到 T2 ，温度升高，达到平衡状态时反应物的物质的量增加，生成物的物质的量减少，说明其他条件不变时，升高温度平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，而正反应为放热反应，H0。降低温度，平衡向放热反应方向即正反应方向移动，NO 转化率增大，a 项不符合；该反应前后气体的体积不发生变化，故增大压强，平衡不移动，NO 转化率不变，b 项符合；反应物中只有 NO 为气体，且该反应为气体体积不变的反应，故增大NO 的量，相当于增大压强，平衡不移动，NO 的转化率不变，c 项符合；减小生成物浓度，平衡正向移动，NO 转化率增大，d 项不符合。(3)v(NO
12、) 0.016 cNOt c始 NO c平 衡 NO5 s 0.1 mol/L 0.02 mol/L5 smol/(Ls)。某温度时，在 1 L 的密闭容器中，充入 0.1 mol CO 和 0.1 mol NO，达到平衡时，测得 NO 的浓度为 0.02 mol/L，即：2CO(g)2NO(g) N2(g)2CO 2(g)起始浓度/(molL 1 ) 0.1 0.1 0 0变化浓度/(molL 1 ) 0.08 0.08 0.04 0.08平衡浓度/(molL 1 ) 0.02 0.02 0.04 0.08则此温度下平衡常数 K 1 600；某时刻测cN2c2CO2c2COc2NO 0.04
13、0.0820.0220.022得 CO、NO、N 2、CO 2的浓度分别为 0.01 mol/L、a mol/L、0.01 mol/L、0.04 mol/L，要使反应向正方向进行，则 QK1 600，得 Q cN2c2CO2c2COc2NO1 600，解得 a0.01。0.010.0420.012a2(4)由 NO2、O 2、熔融 NaNO3组成的燃料电池，原电池反应为 NO2和 O2化合生成 N2O5，NO 2被氧化，N 元素的化合价升高转化为 N2O5，石墨电极为原电池的负极，电极反应式为 NO2NO e =N2O5，石墨电极通 3入氧气，发生还原反应，为原电池的正极，电极反应式为O22N
14、 2O54e =4NO ，且 Y 在负极生成后又到正极参加反应，故 Y 3的名称为五氧化二氮。【答案】 (14 分)(1)173.4(2 分) (2)C2NO N2CO 2(2 分)0.562 5(2 分) (1 分) bc(2 分)(3)0.016 mol/(Ls)(1 分) a0.01(1 分)(4)五氧化二氮(1 分) O 22N 2O54e =4NO (2 分) 328(15 分) 锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO 4 可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。生产 LiFePO4 的一种工艺流程如
15、图： 【导学号：97184368】已知：K sp(FePO4xH2O)1.010 15 ，K spFe(OH)34.010 38 。(1)在合成磷酸铁时，步骤中 pH 的控制是关键。如果 pH1.9，Fe 3 沉淀不完全，影响产量；如果 pH3.0，则可能存在的问题是_。(2)步骤中，洗涤是为了除去 FePO4xH2O 表面附着的_等离子。(3)取 3 组 FePO4xH2O 样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：实验序号 1 2 3固体失重质量分数 19.9% 20.1% 20.0%固体失重质量分数 100%，则 x样 品 起 始 质 量 剩 余 固 体 质 量样 品 起 始
16、 质 量_(精确至 0.1)。(4)步骤中研磨的作用是_。(5)在步骤中生成了 LiFePO4、CO 2 和 H2O，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(6)H3PO4 是三元酸，如图是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数() 随 pH变化示意图。则 PO 第一步水解的水解常数 K1 的表达式为_，K 134的数值最接近_(填字母)。A10 12.4 B10 1.6C10 7.2 D10 4.2【思路分析】 结合步骤中反应后溶液所含溶质，确定洗涤时除去的离子；根据表中数据计算固体平均失重质量分数，再计算 FePO4xH2O 中 x 的值；分析含磷微粒物质的量分数与溶液 pH 的关系图，确定 c
17、(PO )和 c(HPO34)的关系，计算水解常数 K1的近似值。24【解析】 (1)由于 KspFe(OH)34.010 38 ，由合成磷酸铁时，pH1.9，Fe 3 沉淀不完全；pH3.0，易生成 Fe(OH)3沉淀，影响磷酸铁的纯度。(2)步骤在反应釜中进行，加入 H3PO4、Fe(NO 3)3溶液，并用氨水调pH2.03.0，控制反应物的量，反应生成磷酸铁后，溶液中的溶质主要是NH4NO3，故洗涤是为了除去 FePO4xH2O 表面吸附的 NH 、NO 、H 等 4 3离子。(3)由表中实验数据可知，FePO 4xH2O 样品固体失重质量分数的平均值为20.0%，取 m g 固体样品进
18、行计算：n(FePO 4) ，n(H 2O)m g80.0%151 gmol 1，则有 x 2.1。m g20.0%18 gmol 1 nH2OnFePO4m g20.0%18 gmol 1m g80.0%151 gmol 1(4)步骤是在 FePO4xH2O 中加入葡萄糖和 Li2CO3研磨、干燥，作用是：使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率。(5)步骤是在 Ar 气保护下 600 煅烧，生成了 LiFePO4、CO 2和 H2O，其中 Fe 元素由3 价降低到2 价，葡萄糖则被氧化生成 CO2和 H2O，则氧化剂为 FePO4xH2O，还原剂为葡萄糖(C 6H12O6)，据得失电子
19、守恒可得：n(FePO 4xH2O)(32)n(C 6H12O6)(40)6，则有 n(FePO4xH2O)n(C 6H12O6)241。(6)PO 第一步水解的反应式为 PO H 2O HPO OH ，故水解34 34 24常数表达式为 K1 。由图可知，当 pH12.4 时，溶液cHPO24cOH cPO34中 PO 、HPO 的物质的量分数均为 0.5，此时 c(PO )c(HPO )，34 24 34 24故常温下水解常数 K1 c (OH )10 12.414 10 1.6 。cHPO24cOH cPO34【答案】 (15 分)(1)生成 Fe(OH)3 杂质，影响磷酸铁的纯度 (2 分)(2)NO 、NH 、H (只要写出 NO 、NH 即可)(2 分) 3 4 3 4(3)2.1(3 分)(4)使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率(答案合理即可)(2 分)(5)241(2 分)(6) (2 分) B(2 分)cHPO24cOH cPO34
