2016高考化学二轮专题复习提升训练下篇专题三微题型十七

1[题型专练]1．氯离子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料。制备这种水滑石的过程是将MgCl2、AlCl3、NaOH、NaCl溶液按一定比例混合，在65℃条件下充分反应后，经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石。为确定该水滑石的成分，进行如下实验。实验1：取26.65g样品，在高温下使其充分分解，得到金属氧化物和气体，气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液，这两种液体分别增重9.9g和3.65g；将金属氧化物在无色火焰上灼烧，火焰无色。实验2：另取26.65g样品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至过量，最终得到11.6g白色沉淀。(1)由实验1可知水滑石肯定不含________元素。(2)写出实验2中生成白色沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________。(3)通过计算确定水滑石的化学式。(写出计算过程)解析(1)实验1中将水滑石灼烧时，火焰无色，则不含钠元素。(2)加入氢氧化钠过量，则不会生成氢氧化铝沉淀，生成的沉淀应该是Mg(OH)2，故离子方程式为Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓。(3)浓硫酸增重的是水的质量，即n(H2O)＝9.9g18g·mol－1＝0.55mol，氢氧化钠增重是因为吸收了HCl，即n(HCl)＝3.65g36.5g·mol－1＝0.1mol，n(Mg)＝n[Mg(OH)2]＝11.6g58g·mol－1＝0.2mol，根据水滑石灼烧后产物为MgO、Al2O3、HCl、H2O，则Al2O3的质量＝26.65g－0.2mol×40g·mol－1－3.65g－9.9g＝5.1g，即n(Al)＝0.1mol，进一步推出n(Mg)∶n(Al)∶n(H)∶n(Cl)∶n(O)＝2∶1∶12∶1∶9，则阴离子除了Cl－，应该还有OH－，则化学式为Mg2Al(OH)6Cl·3H2O。答案(1)钠(或Na)(2)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓(3)n(H2O)＝0.55moln(HCl)＝0.1moln(Mg)＝0.2molm(Al)＝2.7g或m(Al2O3)＝5.1g2则n(Al)＝0.1mol，进一步推出n(Mg)∶n(Al)∶n(H)∶n(Cl)∶n(O)＝2∶1∶12∶1∶9则化学式为Mg2Al(OH)6Cl·3H2O2．工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产硫酸亚铁溶液，进而可制备绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)等重要试剂。生产硫酸亚铁溶液的工艺流程如下：回答下列问题：(1)加入少量NaHCO3，调节溶液pH的目的是_________________________________________________________________________________________________________。(2)硫酸亚铁溶液在空气中久置容易变质，用离子方程式表示其变质的原因：______________________________________________________________________________。(3)若向所得FeSO4溶液中加入少量3mol·L－1H2SO4溶液，再加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后得到硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)。硫酸亚铁铵较绿矾稳定，在氧化还原滴定分析中常用来配制Fe2＋的标准溶液。现取0.352gCu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用40.00mL0.150mol·L－1KMnO4溶液处理，发生反应如下：8MnO－4＋5Cu2S＋44H＋===10Cu2＋＋5SO2↑＋8Mn2＋＋22H2O6MnO－4＋5CuS＋28H＋===5Cu2＋＋5SO2↑＋6Mn2＋＋14H2O反应后煮沸溶液，剩余的KMnO4恰好与50.00mL0.200mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。已知：MnO－4＋Fe2＋＋H＋―→Mn2＋＋Fe3＋＋H2O(未配平)①Cu2S和CuS的混合物在酸性溶液中用0.150mol·L－1KMnO4溶液处理后，溶液需煮沸的原因是___________________________________________________________________。②实验室配制250mL3mol·L－1H2SO4溶液，需要质量分数为98%，密度为1.84g·mL－1硫酸的体积为________mL。(保留1位小数)③试计算混合物中CuS的质量分数(写出计算过程)。答案(1)除去铝离子，而不使亚铁离子形成沉淀(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O3(3)①若不通过煮沸赶尽溶解的SO2，溶液中的SO2与酸性KMnO4溶液反应，无法准确测定混合物中CuS的质量分数②40.8③由得失电子守恒有关系式MnO－4～5Fe2＋剩余的KMnO4的物质的量为：50.00×10－3L×0.2mol·L－1×15＝2.00×10－3mol用0.150mol·L－1KMnO4溶液处理Cu2S和CuS的混合物时，反应的KMnO4的物质的量为：40×10－3L×0.150mol·L－1－2.00×10－3mol＝4.00×10－3mol设：Cu2S和CuS的混合物中，Cu2S的物质的量为x，CuS的物质的量为y160g/mol×x＋96g/mol×y＝0.352g85x＋65y＝4.00×10－3mol解方程组得x＝1.00×10－3moly＝2.00×10－3mol混合物中CuS的质量分数为：m(CuS)/m(总)＝(2.00×10－3mol×96g·mol－1)/0.352g×100%＝54.5%3．以黄铁矿(FeS2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收该气体获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO2气体的纯度，且会影响ClO2气体的吸收率。具体情况如图所示。请回答下列问题：(1)据图可知，反应时需要控制的适宜温度是________，达到此要求采取的适宜措施是________________________________________________________________________。(2)已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO－3氧化成SO2－4，写出制备二氧化氯的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)某校化学学习小组拟以“m（ClO2）m（NaClO3）”作为衡量ClO2产率的指标。若取NaClO3样品质量6.0g，通过反应和吸收可得400mLClO2溶液，取出20mL，加入37.00mL0.500mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液充分反应，过量Fe2＋再用0.0500mol·L－1K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗20.00mL。反应原理如下：4H＋＋ClO2＋5Fe2＋===Cl－＋5Fe3＋＋2H2O14H＋＋Cr2O2－7＋6Fe2＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O4试计算ClO2的产率。(写出计算过程)解析(1)由图可知ClO2的吸收率先升高后降低，当达到30℃时最大，兼顾两者适宜温度即为30℃，当所需温度低于100℃时，水浴便于控温和均匀受热。(2)由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，以及酸性环境不难得出离子方程式。(3)详细过程参见答案。答案(1)30℃水浴加热(或水浴控制恒温)(2)15ClO－3＋FeS2＋14H＋===15ClO2↑＋Fe3＋＋7H2O＋2SO2－4(3)与K2Cr2O7反应的n(Fe2＋)＝6n(Cr2O2－7)＝6×20.00×10－3L×0.0500mol·L－1＝6×10－3mol，与ClO2反应的n(Fe2＋)＝37.00×10－3L×0.500mol·L－1－6×10－3mol＝1.25×10－2mol，n(ClO2)＝15×1.25×10－2mol＝2.5×10－3mol，ClO2的产率＝67.5g·mol－1×2.5×10－3mol×400mL20mL6.0g×100%＝56.25%。4．钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。(1)CoxNi(1－x)Fe2O4(其中Co、Ni均为＋2价)可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性。①该催化剂中铁元素的化合价为________。②图甲表示两种不同方法制得的催化剂CoxNi(1－x)Fe2O4在10℃时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知：________法制取得到的催化剂活性更高；Co2＋、Ni2＋两种离子中催化效果更好的是________。(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。图乙为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴的氧化物。①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为________(填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225～300℃发生反应的化学方程式：____________________________________。②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为＋2、＋3价)，用480mL5mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl2溶液和4.48L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co和O的物质的量之比。解析(1)①Co、Ni均为＋2价，则CoxNi(1－x)正价总数为＋2价，推出Fe为＋3价。②由5图中两条曲线可知微波水热法使双氧水分解的速率更快，即活性更高；由图中x越大，催化速率越高可知，Co2＋的催化效果更好。(2)①由题给信息知，300℃以上是钴的氧化物，18.3gCoC2O4·2H2O的物质的量＝18.3g183g·mol－1＝0.1mol，设钴的氧化物为CoOx，则(59＋16x)×0.1＝8.03，解得x＝1.33，即钴的氧化物的化学式为Co3O4。18.3gCoC2O4·2H2O中H2O的物质的量为0.2mol，即3.6g，故14.7g全为CoC2O4；从图中B点到C点的化学方程式为3CoC2O4＋2O2===Co3O4＋6CO2。②见参考答案。答案(1)①＋3②微波水热Co2＋(2)①Co3O43CoC2O4＋2O2===Co3O4＋6CO2②由电子守恒：n(Co3＋)＝2n(Cl2)＝0.4mol由电荷守恒：n(Co)总＝n(Co2＋)溶液＝0.5n(Cl－)＝0.5×(2.4mol－0.2mol×2)＝1mol所以固体中的n(Co2＋)＝1mol－0.4mol＝0.6moln(O)＝(0.4mol×3＋0.6mol×2)÷2＝1.2mol故n(Co)∶n(O)＝1mol∶1.2mol＝5∶65．黄钾铵铁矾[KNH4Fex(SO4)y(OH)z]不溶于水和稀硫酸，制取黄钾铵铁矾的流程如下：(1)溶液X是________。(2)检验滤液中是否存在K＋的操作是____________________________________________。(3)黄钾铵铁矾的化学式可通过下列实验测定：①称取一定质量的样品加入稀硝酸中充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00mL溶液A。②量取25.00mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体9.32g。③量取25.00mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体2