新高考化学三轮复习非选择题专项练四(含解析)

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非选择题专项练(四) (建议用时：40分钟)1．以某含钴废渣(主要成分为Co2O3、Fe2O3、Ni2O3，还含有少量钙镁的氧化物)为原料制取纯净的Co2O3。具体的工艺流程如下：已知：常温下，Ksp(CaF2)＝2.7×10－11，Ksp(MgF2)＝7.42×10－11，Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15。请回答下列问题：(1)Co2O3不能完全溶于H2SO4，因此，在酸浸时需加入一定量的还原剂(如NaNO2、Na2SO3等)。①NaNO2的还原效果虽略好于Na2SO3，但本流程选择了Na2SO3，原因是________________________________________________________________________。②请写出酸浸时Co2O3与Na2SO3发生反应的离子方程式：__________________________。③酸浸时硫酸不宜过量太多的主要原因是_________________________________________________________________________________________________________。(2)除铁时Fe3＋以黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]形式从溶液中沉淀析出，检验该步操作中铁元素是否除尽可选用的试剂为________。(3)反应Ⅰ中加入NH4F的目的为_________________________________________。(4)沉钴操作发生的反应为C2O＋Co2＋===CoC2O4↓，也可用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4，若要得到较为纯净的CoC2O4，加料时，常将Na2C2O4溶液缓慢加入含钴溶液中，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)450 ℃在空气中煅烧沉钴后的滤渣发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。2．无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点为232 ℃)与Cl2反应制备SnCl4，装置如图所示。已知：①SnCl4在潮湿空气中极易水解生成SnO2·xH2O②物质的熔、沸点如下表：物质熔点/℃沸点/℃SnCl2246652SnCl4－33114CuCl2620993请回答下列问题：(1)仪器a的名称为________，重铬酸钾(K2Cr2O7)与浓盐酸反应时，还原产物是CrCl3，装置A中发生反应的离子方程式为_________________________________________。(2)装置F中试剂b为________，其作用是______________________________________________________________________________________________________________。(3)若上述装置中缺少装置C(其他均相同)，则装置D中具支试管中发生的主要副反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)Cl2和锡的反应产物有SnCl4和SnCl2，为防止SnCl4产品中混入SnCl2，可采取的措施是____________________、____________________。(5)锡屑中含铜杂质导致装置D中产生CuCl2，但不影响装置E中产品的纯度，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)若产品中含少量SnCl2，SnCl2的含量可通过如下方法测定：先准确称取m g产品于锥形瓶中，再加过量的FeCl3溶液，发生反应：SnCl2＋2FeCl3===SnCl4＋2FeCl2，最后用c mol·L－1 K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2＋，此时还原产物为Cr3＋，消耗标准溶液V mL，则产品中SnCl2的含量为________(用含c、m、V的代数式表示)。3．氮污染指由氮的化合物引起的环境污染。回答下列问题：(1)将工业废气NO与CO混合，经三元催化剂转化器处理：2CO＋2NO===2CO2＋N2。已知：CO(g)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0 kJ·mol－1N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.0 kJ·mol－1三元催化剂转化器中发生反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)一定条件下用活性炭对NO2进行处理，发生反应：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－64.2 kJ·mol－1。在恒容密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T ℃，发生上述反应，如图为不同压强下反应经过相同时间NO2的转化率的变化趋势：①请从动力学角度分析，1 050 kPa前，NO2转化率随着压强增大而增大的主要原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在 1 100 kPa时，NO2的体积分数为________。②用平衡分压代替平衡浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在T ℃、1.1×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝________[写出计算表达式即可，已知：某气体的分压(p分)＝混合气体总压(p总)×某气体的体积分数]。(3)常温下Ksp(AgNO2)＝2×10－8，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(Ag2SO4)＝1.4×10－5。①向含NO、SO的混合溶液中加入AgNO3溶液至SO恰好完全沉淀(SO浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，c(NO)＝________(已知＝1.2)。②向含NO、Cl－的混合溶液中加入AgNO3溶液，当两种沉淀共存时，＝________。(4)已知25 ℃时，NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5，H2CO3的Ka1＝4.4×10－7，Ka2＝4.7×10－11。向氨水中逐渐通入CO2，当溶液的pH＝10时，＝________；当溶液呈中性时，＝________。4．铁、钴、镍为第四周期第Ⅷ族元素，它们的性质非常相似，也称为铁系元素。回答下列问题：(1)基态Fe原子的价层电子排布图为____________，其中能量最高的电子所占据能级的原子轨道有______个伸展方向。(2)甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe]可用于改善缺铁性贫血，该物质中位于第二周期的非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。其中碳原子的杂化轨道类型为________。(3)Co2＋在水溶液中以[Co(H2O)6]2＋的形式存在。向含Co2＋的溶液中加入过量氨水可生成更稳定的[Co(NH3)6]2＋，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)NiSO4常用于电镀工业，其中SO的立体构型为________，与SO互为等电子体的分子、离子有________(各写一个)。(5)Ni和La的合金是目前广泛使用的储氢材料。该合金的晶胞结构如图所示(只有1个Ni原子在晶胞内部)：已知该合金的密度为ρ g·cm－3，则阿伏加德罗常数NA＝________(用含ρ、a、c的式子表示)。5．环丁基甲酸是重要的有机合成中间体，以下是用烯烃A和羧酸D合成环丁基甲酸的路线：回答下列问题：(1)A的结构简式为____________。(2)B中官能团的名称为____________。(3)B→C的反应类型为________。D→E的反应类型为________。(4)C＋E→F的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________。(5)满足下列条件的H的所有同分异构体(不考虑立体异构)共有________种，其中核磁共振氢谱有3组峰的结构简式为________________。①能使溴的四氯化碳溶液褪色②能与NaOH溶液反应③能与银氨溶液发生银镜反应④不含环状结构(6)以和为原料，选用必要的无机试剂，写出合成的路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)：___________________________________________________________________________________________________________________________。非选择题专项练(四)1．解析：(1)①NaNO2的还原效果虽略好于Na2SO3，但NaNO2在反应过程中会产生大量的有毒气体NO2，污染环境。③酸浸时硫酸不宜过量太多，因为在后续实验中需要加入Na2CO3调节pH，硫酸过量太多会造成原料的浪费。(2)检验铁元素是否除尽可选用的试剂为KSCN溶液。(3)CaF2与MgF2的溶度积较小，加入NH4F的目的是除去溶液中的Ca2＋、Mg2＋。(4)Ksp[Co(OH)2]＝2×10－15很小，Na2C2O4溶液显碱性，制备CoC2O4时，为防止生成Co(OH)2沉淀，加料时，将Na2C2O4溶液缓慢加入含钴溶液中。答案：(1)①选用NaNO2时会产生大量的有毒气体NO2，污染环境　②Co2O3＋SO＋4H＋===2Co2＋＋SO＋2H2O　③消耗较多的Na2CO3，浪费原料(2)KSCN溶液(其他合理答案均可)(3)除去溶液中的Ca2＋、Mg2＋(4)防止生成Co(OH)2沉淀(5)4CoC2O4＋3O22Co2O3＋8CO22．解析：(1)仪器a的名称为蒸馏烧瓶；重铬酸钾(K2Cr2O7)与浓盐酸反应的离子方程式为Cr2O＋14H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。(2)SnCl4在空气中极易水解，因此装置F中试剂b的作用是防止水蒸气进入收集器，故试剂b为浓硫酸。(3)装置C的作用是干燥氯气，若缺少装置C，则制得的SnCl4会发生水解，化学方程式为SnCl4＋(x＋2)H2O===SnO2·xH2O＋4HCl。(4)为防止SnCl4产品中混入SnCl2，可以采取的措施是使氯气过量，同时将Sn与Cl2的反应温度控制在232～652 ℃之间，使SnCl4转变为气体，从混合物中分离出来。(5)收集SnCl4时先将其转变为气体从装置D中分离出来，然后再在装置E中冷凝为液体，根据提供的熔、沸点数据可知，CuCl2沸点较高，不会随SnCl4气体逸出，因此不影响装置E中产品的纯度。(6)根据Sn2＋＋2Fe3＋===Sn4＋＋2Fe2＋，Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，可得关系式：3Sn2＋～Cr2O，n(Sn2＋)＝3n(Cr2O)＝3×c mol·L－1×V×10－3 L＝3cV×10－3 mol，则产品中SnCl2的含量为×100%＝%。答案：(1)蒸馏烧瓶　Cr2O＋14H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O(2)浓硫酸　防止水蒸气进入收集器(3)SnCl4＋(x＋2)H2O===SnO2·xH2O＋4HCl(4)控制Sn与氯气的反应温度在232～652 ℃之间　通入过量氯气(5)CuCl2沸点较高，不会随SnCl4气体逸出(6)%3．解析：(1)根据盖斯定律，由第一个已知反应×2－第二个已知反应可得2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝(－283.0 kJ·mol－1)×2－(＋180.0 kJ·mol－1)＝－746.0 kJ·mol－1。(2)①在 1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率增大；在1 100 kPa时，NO2的转化率为40%，根据2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)，设起始时二氧化氮共有2x mol，则转化的二氧化氮为0.8x mol，生成的氮气为0.4x mol，二氧化碳为0.8x mol，NO2的体积分数为×100%＝50%。②根据图像，T ℃、1.1×106 Pa时，NO2的转化率为40%，此时反应处于平衡状态，根据上一小问的分析可知，平衡时二氧化氮为1.2x mol，氮气为0.4x mol，二氧化碳为0.8x mol，则NO2、N2、CO2的平衡分压分别为×1.1×106 Pa＝×1.1×106 Pa、×1.1×106 Pa＝×1.1×106 Pa、×1.1×106 Pa＝×1.1×106 Pa，反应的化学平衡常数Kp＝＝×1.1×106。(3)①SO恰好完全沉淀时，c(Ag＋)＝＝ mol·L－1＝1.2 mol·L－1，NO恰好完全沉淀时，c(Ag＋)＝＝2×10－3 mol·L－1，则SO恰好完全沉淀时NO已沉淀完全，此时c(NO)＝＝ mol·L－1≈1.67×10－8 mol·L－1。②当AgCl和AgNO2两种沉淀共存时，＝＝＝＝9×10－3。(4)当溶液的pH＝10时，c(H＋)＝10－10 mol·L－1，根据H2CO3的Ka2＝，＝＝≈2.13。当溶液呈中性时，c(H＋)＝c(OH－)，根据电荷守恒：c(NH)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(CO)＋c(HCO)，则c(NH)＝2c(CO)＋c(HCO)，＝＝＋，根据H2CO3的Ka1＝，＝＝＝4.4，H2CO3的Ka2＝，则Ka1×Ka2＝，＝＝＝2.068×10－3，故＝2.068×10－3×2＋4.4≈4.404。答案：(1)2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－746.0 kJ·mol－1(2)①1 050 kPa前反应未达平衡状态，随着压强增大，反应速率加快，NO2转化率增大　50%②×1.1×106(3)①1.67×10－8 mol·L－1　②9×10－3(4)2.13　4.4044．解析：(1)基态Fe原子核外有26个电子，核外电子排布式为[Ar]3d64s2，价层电子排布图为能量最高的电子所占据能级的原子轨道为3d，有5个伸展方向。(2)该物质中非金属元素有C、N、O、H，则其中位于第二周期的元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。—CH2—中碳原子的杂化类型为sp3，—COO—中碳原子的杂化类型为sp2。(3)向含Co2＋的溶液中加入过量氨水可生成更稳定的[Co(NH3)6]2＋，是因为N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，与Co2＋形成的配位键更强。(4)SO中的中心原子S无孤电子对，有4对成键电子对，则SO的立体构型为正四面体形，与SO互为等电子体的离子有PO、ClO等，分子有CCl4、CF4、SiF4、SiCl4等。(5)该晶胞中La的个数为8×＝1，Ni的个数为8×＋1＝5，该晶胞的体积为 a cm×a cm×c cm＝a2c cm3，则 ρ g·cm－3×a2c cm3＝，解得NA＝ mol－1。答案：(1) (2)N>O>C　sp2、sp3(3)N元素的电负性比O元素的电负性小，N原子提供孤电子对的倾向更大，与Co2＋形成的配位键更强(4)正四面体形　CCl4(或CF4、SiF4、SiCl4)、PO(或ClO)(其他合理答案均可)(5) mol－15．解析：(1)根据图示转化关系可知，A→B为取代反应，B→C为加成反应，结合A、B的分子式可知，A为CH3CH===CH2，B为BrCH2CH===CH2。(2)B为BrCH2CH===CH2，所含官能团为碳碳双键、溴原子。(3)B→C为BrCH2CH===CH2和HBr的加成反应，D→E为和CH3CH2OH的酯化反应或取代反应。(4)C＋E→F为BrCH2CH2CH2Br和的取代反应。(5)H的分子式为C5H8O2，根据①能使溴的四氯化碳溶液褪色，则含有碳碳不饱和键，根据②能与NaOH溶液反应，则含有酯基或羧基，根据③能与银氨溶液反应，则含有醛基或甲酸酯基，结合以上分析和条件④可知，符合条件的同分异构体含有碳碳双键和甲酸酯基，故该同分异构体可表示为HCOOC4H7，其中—C4H7中含有一个碳碳双键，由于丁烯有CH3CH2CH===CH2、、CH3CH===CHCH3三种结构，去掉1个氢原子得到的丁烯基—C4H7分别有4种、2种、2种，即—C4H7有4＋2＋2＝8(种)，故满足条件的H的同分异构体共有8种，其中核磁共振氢谱有3组峰的结构简式为。答案：(1)CH3CH===CH2(2)碳碳双键、溴原子(3)加成反应　酯化反应(或取代反应)(4)(5)8　(6)