2020届二轮复习 化学综合探究题 作业（全国通用）

化学综合探究题
1.高铁酸钾(K2FeO4)是一种易溶于水，高效的多功能水处理剂。工业上通常先制得高铁酸钠，然后在一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和，从而使高铁酸钾析出。
(1)高铁酸钾中铁元素的化合价为________，推测其具有的化学性质是________。
(2)高铁酸钾与水反应生成O2、Fe(OH)3(胶体)和KOH。
①该反应的离子方程式为__________________________________________。
②高铁酸钾作为水处理剂起到的作用是______________________________。
(3)①在无水条件下制备高铁酸钠的主要反应为2FeSO4＋aNa2O2===2Na2FeO4＋bX＋2Na2SO4＋cO2↑，该反应中物质X的化学式为________，b与c的关系是________。
②一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾，原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)在碱性条件下，由氯化铁、氯气可制备出高铁酸钾，写出该反应的离子方程式：_____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)某同学配制了一瓶K2FeO4溶液，但标签丢失了，测定该瓶溶液物质的量浓度的实验步骤如下：
步骤1：准确量取V mL溶液加入锥形瓶中；
步骤2：在强碱溶液中，用过量CrO与FeO反应生成Fe(OH)3和CrO；
步骤3：加足量稀硫酸，使CrO转化为Cr2O，CrO转化为Cr3＋，Fe(OH)3转化为Fe3＋；
步骤4：加入二苯胺磺酸钠作指示剂，用c mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液V1 mL。
①滴定时发生反应的离子方程式为_______________________________________
____________________________________________________________________。
②原溶液中K2FeO4的物质的量浓度为________(用含字母的代数式表示)。
解析　(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为零，可得铁元素的化合价为＋6；高铁酸钾中铁元素处于最高价态，则高铁酸钾具有强氧化性。(2)①高铁酸钾与水反应生成O2，同时它本身被还原生成Fe(OH)3，反应的离子方程式为4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋8OH－＋3O2↑。②高铁酸钾具有强氧化性，作为水处理剂能起到杀菌消毒的作用，同时其还原产物为Fe(OH)3胶体，又能起到净水的作用。(3)①根据元素守恒可知，X应是Na2O，根据钠元素守恒，有2a＝8＋2b，根据氧元素守恒有2a＝8＋b＋2c，两式联立，可得b＝2c。②一定温度下，向高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和可析出高铁酸钾，原因是该条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度。(4)用氯气在碱性条件下氧化氯化铁可制备高铁酸钾，根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒，反应的离子方程式为2Fe3＋＋3Cl2＋16OH－===2FeO＋6Cl－＋8H2O。(5)根据题意，步骤2中发生反应FeO＋CrO＋2H2O===Fe(OH)3↓＋CrO＋OH－，步骤3中CrO在稀硫酸作用下发生反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，步骤4滴定时发生反应Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，故可得关系式FeO～3Fe2＋。原溶液中K2FeO4的物质的量浓度为 mol·L－1。
答案　(1)＋6　强氧化性　(2)①4FeO＋10H2O===4Fe(OH)3(胶体)＋8OH－＋
3O2↑　②杀菌消毒、净水
(3)①Na2O　b＝2c　②相同条件下高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠的溶解度
(4)2Fe3＋＋3Cl2＋16OH－===2FeO＋6Cl－＋8H2O
(5)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O　② mol·L－1
2.钴是一种人体必需的微量金属元素，在生产中也有极为广泛的用途，钴及其化合物可用作催化剂、电池、颜料与染料等的原料。
(1)特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂电池，其工作原理如图1所示，A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许 Li＋通过，电池反应式为：
LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2

图1
则电池充电时，阴极的电极反应式为
____________________________________________________________________，
放电时Li＋向________极(填“A”或“B”)移动。
(2)一种回收电极中Co元素的方法是：将难溶物LiCoO2与H2O2、H2SO4反应生成含CoSO4的澄清溶液。该反应的离子方程式为
____________________________________________________________________。
(3)烯烃氢甲酰化反应催化剂为钴(Co)或铑(Rh)含膦配位体的羰基配合物。用膦改性的铑催化剂催化的丙烯氢甲酰化机理如图2所示，该循环的总反应的化学方程式为__________________________________________(反应条件无需列出)。

(4)某含钴催化剂可同时催化去除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下，将100 mol模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据结果如图所示。
模拟尾气
气体
碳烟
NO
O2
He
物质的量分数
或物质的量
0.25%
5%
94.75%
a mol


380 ℃时，测得排出的气体中含4.5 mol O2和0.525 mol CO2，则X的化学式为____________________________________________________________________。
(5)NOx也可用SCR法消除，反应原理如下： 4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH