2020届高考化学热点题型练习:实验方案设计与评价型综合实验-.docx
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1、第 1 页,共 25 页 2020 届高考化学题型练习: 实验方案设计与评价型综合实验 1. 锰及其化合物在现代工业、农业生产中有着广泛的应用,同时也是实验室中常用的 重要试剂。(1)KMnO4是强氧化剂,其溶液中c(H:) = c(OH;),则常温下 0.01 mol L;1的HMnO4溶液的pH =_。 (2)MnS常用于除去污水中的Pb2:等重金属离子:Pb2:(aq) + MnS(s) PbS(s) + Mn2:(aq), 若经过处理后的水中c(Mn2:) = 1 10;6mol L;1, 则c(Pb2:) =_, 已知Ksp(PbS) = 8 10;28、Ksp(MnS) = 2 1
2、0;13 -。 (3)锰是农作物生长的重要微量元素,用硫酸锰溶液拌种可使农作物产量提高 10%15%.某工厂利用回收的废旧锌锰干电池生成硫酸锰晶体(MnSO4 H2O)的流 程如图 1所示: MnSO4中含有的化学键类型有_。 滤渣的主要成分是_,滤渣是一种黑色单质,“还原”过程中氧化产 物是Fe3:,写出相应反应的离子方程式:_,此反应中MnO2的转化率与温度 之间的关系如图 2所示,则适宜的温度是_(填字母)。 a.40b.60c.80d.100 “沉锰”中有无色无味的气体生成,还有MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O生成,写出 相应反应的化学方程式:_。 【答案】2 4 10;21mo
3、l L;1 离子键、(极性)共价键 Fe(OH)3 MnO2+ 4H:+ 2Fe2:= 2Fe3:+ Mn2:+ 2H2O c 7Na2CO3+ 7MnSO4+ 11H2O = MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O +6CO2 +7Na2SO4 【解析】 解: (1)由题给条件知KMnO4是强酸强碱盐, 故 HMnO4是强酸, 0.01 mol L;l的 HMnO4溶液的pH = 2, 第 2 页,共 25 页 故答案为:2; (2)处理后的水中c(Mn2:) = 1 10;6 mol L;1,则溶液中c(S2;) = 21013 1106 mol/L = 2 10;7mol L;1,c(P
4、b2:) = 81028 2107 = 4 10;21 mol L;1, 故答案为:4 10;21 mol L;1; (3)MnSO4是离子化合物,含有离子键,SO4 2;中含有极性共价键, 故答案为:离子键、(极性)共价键; 由滤渣形成的条件知其主要成分是Fe(OH)3.由流程图知,MnO2被Fe2:还原为Mn2:, Fe2:则被氧化为Fe3:,反应的离子方程式为MnO2+ 4H:+ 2Fe2:= 2Fe3:+ Mn2:+ 2H2O;由图知当温度达到80后,MnO2的转化率几乎没有变化,故温度控制在80左 右为好, 故答案为:Fe(OH)3;MnO2+ 4H:+ 2Fe2:= 2Fe3:+
5、Mn2:+ 2H2O;c; 无色无味气体是CO2,故沉淀时发生Na2CO3+ MnSO4+ H2O MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O +CO2,根据质量守恒定律确定有Na2SO4生成,则反应化学方程式为 7Na2CO3+ 7MnSO4+ 11H2O = MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O +6CO2 +7Na2SO4, 故答案为:7Na2CO3+ 7MnSO4+ 11H2O = MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O +6CO2 +7Na2SO4。 (1)KMnO4是强氧化剂,其溶液中c(H:) = c(OH;),可知高锰酸钾为强酸强碱盐; (2)处理后的水中c(Mn2:) = 1
6、10;6 mol L;1,则溶液中c(S2;) = 21013 1106 mol/L = 2 10;7mol L;1,结合Ksp(PbS) = 8 10;28计算c(Pb2:); (3)由流程可知, 废旧电池预处理分离出MnO2、 炭粉, 还原时发生MnO2+ 4H:+ 2Fe2:= 2Fe3:+ Mn2:+ 2H2O,过滤分离出滤渣 I为炭粉,氧化时过氧化氢可氧化过量的亚铁 离子,然后加碳酸钠调节 pH 使铁离子转化为沉淀,则滤渣 II为Fe(OH)3,再加碳酸钠 沉锰生成MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O,滤液 I含碳酸钠、硫酸钠,酸浸时MnCO3 6Mn(OH)2 5H2O与硫酸反应
7、生成MnSO4, 操作 a 为蒸发浓缩、 冷却结晶、 过滤、 洗涤、 干燥,从而得到MnSO4 H2O,以此来解答。 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应、实 验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目 难度不大。 2. 某废旧电池材料的主要成分为钴酸锂(LiCoO 2),还含有一定量的铝、铜等元素的化 合物,用其回收Co2O3的工艺流程如图所示。 已知:CoC2O4 2H2O微溶于水,它的溶解度随温度的升高而逐渐增大,且能与过 量的C2O4 2;离子反应生成Co(C 2O4)n 2(n;1);而溶解。 (1)“还原酸浸”过
8、程中,LiCoO2发生反应的离子方程式为_,该过程中温度 通常控制在40以下的原因是_。 (2)“除铝”过程中Na2CO3的作用是_。 第 3 页,共 25 页 (3)“除铜”所用试剂 X为H2S,写出该反应的离子方程式_。 (4)“沉钴”过程中,(NH4)2C2O4的加入量(图a)、沉淀反应的温度(图b)与钴的沉 淀率的关系如图所示: 当n(C2O4 2;):n(Co2:)比值大于1.15时,钴的沉淀率下降的可能原因是_。 沉淀反应的适宜温度范围为_。 (5)写出流程图中煅烧反应的化学方程式_。 【答案】LiCoO2+ H2O2+ 6H:= 2Li:+ 2Co2:+ O2 +4H2O 防止温
9、度过高使过氧化 氢分解 调节 pH,促进铝离子水解转化为沉淀 Cu2:+ H2S = CuS +2H: 过量的 C2O4 2;与Co2:反应生成Co(C 2O4)n 2(n;1);而溶 解 4050 4CoC2O4 + 3O2 ; 煅烧 2Co2O3+ 8CO2 【解析】 解: (1)“还原酸浸”过程中, LiCoO2发生反应的离子方程式为LiCoO2+ H2O2+ 6H:= 2Li:+ 2Co2:+ O2 +4H2O,该过程中温度通常控制在40以下的原因是防止 温度过高使过氧化氢分解, 故答案为:LiCoO2+ H2O2+ 6H:= 2Li:+ 2Co2:+ O2 +4H2O;防止温度过高使
10、过氧 化氢分解; (2)“除铝”过程中Na2CO3的作用是调节 pH,促进铝离子水解转化为沉淀, 故答案为:调节 pH,促进铝离子水解转化为沉淀; (3)“除铜”所用试剂 X为H2S,该反应的离子方程式为Cu2:+ H2S = CuS +2H:, 故答案为:Cu2:+ H2S = CuS +2H:; (4)由信息可知,当n(C2O4 2;):n(Co2:)比值大于1.15时,钴的沉淀率下降的可能原因 是过量的C2O4 2;与Co2:反应生成Co(C 2O4)n 2(n;1);而溶解, 故答案为:过量的C2O4 2;与Co2:反应生成Co(C 2O4)n 2(n;1);而溶解; 由图 b 可知,
11、沉淀率越大效果越好,则沉淀反应的适宜温度范围为4050, 故答案为:4050; (5)流程图中煅烧反应的化学方程式为4CoC2O4+ 3O2 ; 煅烧 2Co2O3+ 8CO2, 故答案为:4CoC2O4+ 3O2 ; 煅烧 2Co2O3+ 8CO2。 废旧电池灼烧用稀硫酸浸泡, 加入过氧化氢, 将Co3:还原为Co2:, 发生LiCoO2+ H2O2+ 6H:= 2Li:+ 2Co2:+ O2 +4H2O, 过滤后滤液 1 中阳离子有H:、 Co2:、 Cu2:、 Al3:、 Li:等,向滤液中加入碳酸钠调节溶液 pH,使溶液中Al3:沉淀,通入 X为硫化氢发生 Cu2:+ H2S = Cu
12、S +2H:, 生成 CuS 沉淀, 再向滤液中加入草酸铵发生C2O4 2; + Co2:= CoC2O4,过滤得到沉淀CoC2O4,煅烧发生4CoC2O4+ 3O2 ; 煅烧 2Co2O3+ 8CO2,从而 第 4 页,共 25 页 制备出Co2O3,以此解答该题。 本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应、混 合物分离方法、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物 知识,题目难度不大。 3. 氯氧化铋(BiOCl)常用于电子设备等领域, BiOCl 难溶于水, 它是BiC1 3的水解产物。 以铋的废料(主要含铋的化合物,含少量铜、铅、锌
13、的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为 原料生产高纯度 BiOCl的工艺流程如下: 请回答下列问题: (l)在浸液 1中加入过量的锌,过滤,将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干 燥得结晶水合物 M,M 的摩尔质量为287 g mol;l,M 为_(填化学式)。 (2)已知: 浸液 2呈蓝色, 浸渣 2 含有少量硫单质。 “浸铜”中MnO2的作用是_( 用离子方程式表示)。 (3)“浸铋”中,铋的浸出率与温度关系如图 1所示。 在高于40左右时“铋浸出率”开始下降,其主要因素可能是_(从两个角度 分析)。 (4)在室温和液固比固定的条件下,c(HCl) = 1.0 mol L;1时,铋的浸出率
14、与溶液中 c(Cl;)的关系如图 2所示。“浸铋”操作中,加入 NaCl 的目的是_。 (5)浸液 3 中主要溶质是BiC13,“沉铋”过程中,有气体放出。“沉铋”的主要化 学反应的方程式为_。 从绿色化学角度看, 浸液4可以用于_(填“酸浸”、 “浸铜”或“浸铋”)。 (6)测定产品的纯度:取m g充分洗涤并干燥后的产品,溶于稍过量的浓硝酸中,加 水稀释到100.0mL, 取20.0mL于烧杯中, 用cmol L;1的AgNO3标准溶液滴定至终点 (用Na2CrO4作指示剂),消耗AgNO3标准溶液V mL,则产品中 BiOCl的质量分数为 _%(用含 m、c、V 的代数式表示)。 【答案】
15、 ZnSO4.7H2O Cu2S+ 2MnO2+ 8H:= 2Cu2:+ 2Mn2:+ S + 4H2O HCl挥发加 快、Bi3:水解程度增大 增大浸出液中c(Cl;),提高铋浸出率 BiCl3+ Na2CO3= BiOCl +2NaCl + CO2 浸铋 130.25cV m 第 5 页,共 25 页 【解析】解:(l)在浸液 1中加入过量的锌,过滤,将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、 洗涤、 干燥得结晶水合物 M, M的摩尔质量为 287 g mol;l, 含结晶水为287;65;96 18 = 7, M 为ZnSO4.7H2O, 故答案为:ZnSO4.7H2O; (2)已知:浸液 2呈蓝
16、色,浸渣 2含有少量硫单质。“浸铜”中MnO2的作用是 Cu2S + 2MnO2+ 8H:= 2Cu2:+ 2Mn2:+ S + 4H2O, 故答案为:Cu2S + 2MnO2+ 8H:= 2Cu2:+ 2Mn2:+ S + 4H2O; (3)在高于40左右时“铋浸出率”开始下降, 其主要因素可能是 HCl 挥发加快、 Bi3:水 解程度增大, 故答案为:HCl挥发加快、Bi3:水解程度增大; (4)由图可知,氯离子浓度越大,Bi的浸出率越大,则“浸铋”操作中,加入 NaCl 的目 的是增大浸出液中c(Cl;),提高铋浸出率, 故答案为:增大浸出液中c(Cl;),提高铋浸出率; (5)浸液 3
17、 中主要溶质是BiC13,“沉铋”过程中,有气体放出。“沉铋”的主要化学反 应的方程式为BiCl3+ Na2CO3= BiOCl +2NaCl + CO2,从绿色化学角度看,浸液 4 可以用于浸铋,循环使用, 故答案为:BiCl3+ Na2CO3= BiOCl +2NaCl + CO2;浸铋; (6)由原子守恒可知存在BiOClAgClAgNO3,则产品中 BiOCl 的质量分数为 cmol/LV103L100mL 20mL260.5g/mol mg 100% = 130.25cV m %, 故答案为:130.25cV m 。 由流程可知,酸浸后浸液 1 中主要含Fe2(SO4)3、CuSO4
18、、ZnSO4等,可加 Zn 反应后制 备硫酸锌晶体,浸渣 1 中含铋的化合物、Cu、Cu2S、PbSO4等,加入稀硫酸、二氧化锰 浸铜发生Cu2S + 2MnO2+ 8H:= 2Cu2:+ 2Mn2:+ S + 4H2O,Cu2:、Mn2:进入浸液 2 过滤分离,浸渣 2 中含有 S 单质、铋的化合物、PbSO4等,加入盐酸、NaCl 浸铋,铋的 化合物溶解,由浸渣 3含 S 单质、PbSO4等,浸液 3中含BiCl3,加入碳酸钠发生 BiCl3+ Na2CO3= BiOCl +2NaCl + CO2,浸液 4含 NaCl,过滤分离出出 BiOCl,以 此来解答。 本题考查混合物分离提纯的综合
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