备战高考化学化学反应原理提高练习题压轴题训练含答案解析1.docx
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备战高考化学化学反应原理提高练习题压轴题训练含答案解析1
备战高考化学(化学反应原理提高练习题)压轴题训练含答案解析
(1)
一、化学反应原理
1.碳酸镁晶须是一种新型的吸波隐形材料中的增强材料。
(1)合成该物质的步骤如下:
步骤1:
配制0.5mol·L-1MgSO4溶液和0.5mol·L-1NH4HCO3溶液。
步骤2:
用量筒量取500mLNH4HCO3溶液于1000mL三颈烧瓶中,开启搅拌器。
温度控制在50℃。
步骤3:
将250mLMgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1min内滴加完后,用氨水调节溶液pH到9.5。
步骤4:
放置1h后,过滤,洗涤。
步骤5:
在40℃的真空干燥箱中干燥10h,得碳酸镁晶须产品(MgCO3·nH2On=1~5)。
①步骤2控制温度在50℃,较好的加热方法是_________。
②步骤3生成MgCO3·nH2O沉淀的化学方程式为__________。
③步骤4检验沉淀是否洗涤干净的方法是__________。
(2)测定生成的MgCO3·nH2O中的n值。
称量1.000碳酸镁晶须,放入如图所示的广口瓶中加入适量水,并滴入稀硫酸与晶须反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5h,反应后期将温度升到30℃,最后将烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得CO2的总量;重复上述操作2次。
①图中气球的作用是_________。
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是______。
③测得每7.8000g碳酸镁晶须产生标准状况下CO2为1.12L,则n值为_______。
(3)碳酸镁晶须可由菱镁矿获得,为测定某菱镁矿(主要成分是碳酸镁,含少量碳酸亚铁、二氧化硅)中铁的含量,在实验室分别称取12.5g菱镁矿样品溶于过量的稀硫酸并完全转移到锥形瓶中,加入指示剂,用0.010mol/LH2O2溶液进行滴定。
平行测定四组。
消耗H2O2溶液的体积数据如表所示。
实验编号
1
2
3
4
消耗H2O2溶液体积/mL
15.00
15.02
15.62
14.98
①H2O2溶液应装在_________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②根据表中数据,可计算出菱镁矿中铁元素的质量分数为_________%(保留小数点后两位)。
【答案】水浴加热MgSO4+NH4HCO3+NH3▪H2O+(n-1)H2O
MgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4取最后一次洗涤液少许于试管中,加入稀盐酸,无明显现象,然后加入BaCl2溶液,若无白色沉淀,则沉淀已经洗涤干净缓冲压强(或平衡压强),还可以起到封闭体系的作用使广口瓶中溶解的CO2充分逸出,并被NaOH溶液充分吸收4酸式0.13
【解析】
【分析】
本实验题分为合成碳酸镁晶须、测定MgCO3·nH2O中n值、测定菱镁矿中铁的含量三部分。
合成碳酸镁晶须是利用MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反应生成。
测定MgCO3·nH2O中n值,采用的是加稀硫酸,和MgCO3·nH2O反应,测定产生的CO2的体积,可以通过计算确定MgCO3·nH2O中n值。
测定菱镁矿中铁的含量的原理是将菱镁矿中的铁转化为Fe2+,用H2O2溶液滴定,根据消耗的H2O2的物质的量以及电子守恒即可计算出菱镁矿中铁的含量。
【详解】
(1)①步骤2控制温度在50℃,当温度不超过100℃时,较好的加热方法是水浴加热。
水浴加热既可均匀加热,又可以很好地控制温度。
②MgSO4溶液和NH4HCO3溶液、氨水反应生成MgCO3·nH2O沉淀的同时还得到(NH4)2SO4,化学方程式为:
MgSO4+NH4HCO3+NH3▪H2O+(n-1)H2O
MgCO3·nH2O↓+(NH4)2SO4。
③步骤4检验沉淀是否洗涤干净,可以检验洗涤液中的SO42-,方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,加入稀盐酸,无明显现象,然后加入BaCl2溶液,若无白色沉淀,则沉淀已经洗涤干净。
(2)①图中气球可以缓冲压强(或平衡压强),还可以起到封闭体系的作用。
②上述反应后期要升温到30℃,主要目的是使广口瓶中溶解的CO2充分逸出,并被NaOH溶液充分吸收。
③标准状况下1.12LCO2的物质的量为0.05mol,根据碳守恒,有
=0.05mol,解得n=4。
(3)①H2O2溶液有强氧化性和弱酸性,应装在酸式滴定管中。
②四次实验数据,第3次和其他三次数据偏离较大,舍去,计算出三次实验消耗H2O2溶液体积的平均值为15.00mL。
n(H2O2)=0.015L×0.010mol/L=1.5×10-4mol,在H2O2和Fe2+的反应中,H2O2做氧化剂,-1价氧的化合价降低到-2价,Fe2+中铁的化合价升高到+3价,根据电子守恒,n(Fe2+)=2(H2O2)=3×10-4mol,则m(Fe)=3×10-4mol×56g/mol=0.0168g,实验菱镁矿中铁元素的质量分数为
×100%=0.13%。
【点睛】
当控制温度在100℃以下时,可以采取水浴加热的方法。
检验沉淀是否洗涤干净时需要选择合适的检测离子,选择检测的离子一定是滤液中的离子,并且容易通过化学方法检测。
检验沉淀是否洗涤干净的操作需要同学记住。
2.某研究小组对碘化钾溶液在空气中发生氧化反应的速率进行实验探究。
(初步探究)
示意图
序号
温度
试剂A
现象
①
0°C
0.5mol∙L−1稀硫酸
4min左右出现蓝色
②
20°C
1min左右出现蓝色
③
20°C
0.1mol∙L−1稀硫酸
15min左右出现蓝色
④
20°C
蒸馏水
30min左右出现蓝色
(1)为探究温度对反应速率的影响,实验②中试剂A应为______________。
(2)写出实验③中I-反应的离子方程式:
_____________________。
(3)对比实验②③④,可以得出的结论:
_______________________。
(继续探究)溶液pH对反应速率的影响查阅资料:
i.pH<11.7时,I-能被O2氧化为I2。
ii.pH=9.28时,I2发生歧化反应:
3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O,pH越大,歧化速率越快。
(4)小组同学用4支试管在装有O2的储气瓶中进行实验,装置如图所示。
序号
⑤
⑥
⑦
⑧
试管中溶液的pH
8
9
10
11
放置10小时后的现象
出现蓝色
颜色无明显变化
分析⑦和⑧中颜色无明显变化的原因_______。
(5)甲同学利用原电池原理设计实验证实pH=10的条件下确实可以发生I-被O2氧化为I2的反应,如图所示,请你填写试剂和实验现象。
试剂1______________。
试剂2______________。
实验现象:
___________________________。
(深入探究)较高温度对反应速率的影响
小组同学分别在敞口试管和密闭试管中进行了实验⑨和⑩。
序号
温度
试剂
现象
⑨敞口试管
水浴
70°C
5mL1mol∙L−1KI溶液
5mL0.5mol∙L−1稀硫酸
20min内仍保持无色,冷却至室温后滴加淀粉溶液出现蓝色
⑩密闭试管
溶液迅速出现黄色,且黄色逐渐加深,冷却至室温后滴加淀粉溶液出现蓝色
(6)对比实验⑨和⑩的现象差异,该小组同学对实验⑨中的现象提出两种假设,请你补充假设1。
假设1:
_______________。
假设2:
45°C以上I2易升华,70°C水浴时,c(I2)太小难以显现黄色。
(7)针对假设2有两种不同观点。
你若认为假设2成立,请推测试管⑨中“冷却至室温后滴加淀粉出现蓝色”的可能原因_______________(写出一条)。
你若认为假设2不成立,请设计实验方案证明_______________。
【答案】0.5mol∙L−1稀硫酸4I-+O2+4H+=2I2+2H2O温度相同时,KI溶液被O2氧化成I2,c(H+)越大,氧化反应速率越快试管⑦、⑧中,pH为10、11时,既发生氧化反应又发生歧化反应,因为歧化速率大于氧化速率和淀粉变色速率,所以观察颜色无明显变化试剂1:
1mol·L1KI溶液,滴加1%淀粉溶液试剂2:
pH=10的KOH溶液现象:
电流表指针偏转,左侧电极附近溶液变蓝(t<30min)加热使O2逸出,c(O2)降低,导致I-氧化为I2的速率变慢理由:
KI溶液过量(即使加热时有I2升华也未用光KI),实验⑨冷却室温后过量的KI仍可与空气继续反应生成I2,所以滴加淀粉溶液还可以看到蓝色[其他理由合理给分,如淀粉与I2反应非常灵敏(少量的I2即可以与淀粉显色),所以实验⑨中少量的I2冷却至室温后滴加淀粉溶液还可以看到蓝色]。
水浴加热70℃时,用湿润的淀粉试纸放在试管⑨的管口,若不变蓝,则证明假设2不成立[其他方案合理给分,如水浴加热70℃时,用湿润的淀粉试纸放在盛有碘水试管的管口,若不变蓝,则证明假设2不成立]。
【解析】
【分析】
某研究小组对碘化钾溶液在空气中发生4I-+O2+4H+=2I2+2H2O的氧化反应,根据实验进行对比,探究反应温度和稀硫酸浓度对反应速率的影响,pH=9.28时,I2发生歧化反应:
3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O,pH越大,歧化速率越快,整个反应主要是既发生氧化反应又发生歧化反应,根据歧化速率与氧化速率和淀粉变色速率快慢得出颜色变化;将反应设计成原电池,利用化合价升高和化合价降低来分析;在较高温度对反应速率的实验对比中,假设可能加热使O2逸出,c(O2)降低,导致I-氧化为I2的速率变慢,也可能是45℃以上I2易升华,70℃水浴时,c(I2)太小难以显现黄色。
【详解】
(1)根据①、②为探究温度对反应速率的影响,其他条件不变,实验②中试剂A应为0.5mol∙L−1稀硫酸;故答案为:
0.5mol∙L−1稀硫酸。
(2)实验③中I-与氧气在酸性条件下反应生成单质碘,其离子方程式4I-+O2+4H+=2I2+2H2O;故答案为:
4I-+O2+4H+=2I2+2H2O。
(3)对比实验②③④,三者温度相同,稀硫酸浓度越大,反应速率越快,因此可以得出的结论:
温度相同时,KI溶液被O2氧化成I2,c(H+)越大,氧化反应速率越快;故答案为:
温度相同时,KI溶液被O2氧化成I2,c(H+)越大,氧化反应速率越快。
(4)根据题中信息及⑦和⑧中颜色无明显变化,说明试管⑦、⑧中,pH为10、11时,既发生氧化反应又发生歧化反应,因为歧化速率大于氧化速率和淀粉变色速率,所以观察颜色无明显变化;故答案为:
试管⑦、⑧中,pH为10、11时,既发生氧化反应又发生歧化反应,因为歧化速率大于氧化速率和淀粉变色速率,所以观察颜色无明显变化。
(5)根据离子反应方程式4I-+O2+4H+=2I2+2H2O和图中信息氧气的通入,因此试剂1为1mol∙L−1KI溶液,滴加1%淀粉溶液,试剂2为pH=10的KOH溶液,因此可以看见实验现象电流表指针偏转,左侧电极附近溶液变蓝(t<30min);故答案为:
试剂1:
1mol∙L−1KI溶液,滴加1%淀粉溶液;试剂2:
pH=10的KOH溶液;现象:
电流表指针偏转,左侧电极附近溶液变蓝(t<30min)。
(6)假设1:
加热使O2逸出,c(O2)降低,导致I-氧化为I2的速率变慢;故答案为:
加热使O2逸出,c(O2)降低,导致I-氧化为I2的速率变慢。
假设2:
45℃以上I2易升华,70℃水浴时,c(I2)太小难以显现黄色。
(7)针对假设2有两种不同观点。
你若认为假设2成立,请推测试管⑨中“冷却至室温后滴加淀粉出现蓝色”的可能原因KI溶液过量(即使加热时有I2升华也未用光KI),实验⑨冷却室温后过量的KI仍可与空气继续反应生成I2,所以滴加淀粉溶液还可以看到蓝色[其他理由合理给分,如淀粉与I2反应非常灵敏(少量的I2即可以与淀粉显色),所以实验⑨中少量的I2冷却至室温后滴加淀粉溶液还可以看到蓝色]。
你若认为假设2不成立,设计实验方案是水浴加热70℃时,用湿润的淀粉试纸放在试管⑨的管口,若不变蓝,则证明假设2不成立[其他方案合理给分,如水浴加热70℃时,用湿润的淀粉试纸放在盛有碘水试管的管口,若不变蓝,则证明假设2不成立]。
3.草酸铵[(NH4)2C2O4]为无色柱状晶体,不稳定,受热易分解,可用于测定Ca2+、Mg2+的含量。
I.某同学利用如图所示实验装置检验草酸铵的分解产物。
(l)实验过程中,观察到浸有酚酞溶液的滤纸变红,装置B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有____(填化学式);若观察到____,说明分解产物中含有CO2草酸铵分解的化学方程式为____。
(2)反应开始前,通人氮气的目的是____。
(3)装置C的作用是____。
(4)还有一种分解产物在一定条件下也能还原CuO,该反应的化学方程式为_____。
Ⅱ.该同学利用草酸铵测定血液中钙元素的含量。
(5)取20.00mL血液样品,定容至l00mL,分别取三份体积均为25.00mL稀释后的血液样品,加入草酸铵,生成草酸钙沉淀,过滤,将该沉淀溶于过量稀硫酸中,然后用0.0l00mol/LKMnO4溶液进行滴定。
滴定至终点时的实验现象为____。
三次滴定实验消耗KMnO4溶液的体积分别为0.43mL,0.4lmL,0.52mL,则该血液样品中钙元素的含量为__________mmol/L。
【答案】NH3、CO2E中黑色固体变红,F中澄清石灰水变浑浊(NH4)2C2O4
2NH3↑+CO2↑+CO↑+H2O排尽装置中的空气充分吸收CO2,防止干扰CO的检验2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去2.1
【解析】
【分析】
(l)按实验过程中观察到现象,推测分解产物并书写草酸铵分解的化学方程式;
(2)氮气驱赶装置内原有气体,从空气对实验不利因素来分析;
(3)由所盛装的物质性质及实验目的推测装置C的作用;
(4)从分解产物中找到另一个有还原性的物质,结合氧化还原反应原理写该反应的化学方程式;
Ⅱ.(5)三次平行实验,计算时要数据处理,结合关系式进行计算;
【详解】
(l)实验过程中,观察到浸有酚酞溶液的滤纸变为红色说明分解产物中含有氨气,装置B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有二氧化碳气体;若观察到装置E中氧化铜由黑色变为红色,装置F中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中含有CO;
答案为:
NH3;CO2;E中黑色固体变红,F中澄清石灰水变浑浊;
草酸铵分解产生了CO2、NH3、CO,结合质量守恒定律知,另有产物H2O,则草酸铵分解的化学方程式为(NH4)2C2O4
2NH3↑+CO2↑+CO↑+H2O;
答案为:
(NH4)2C2O4
2NH3↑+CO2↑+CO↑+H2O;
(2)反应开始前,通人氮气的目的是排尽装置中的空气,避免CO与空气混合加热发生爆炸,并防止空气中的CO2干扰实验;
答案为:
排尽装置中的空气;
(3)装置E和F是验证草酸铵分解产物中含有CO,所以要依次把分解产生的CO2、气体中的水蒸气除去,所以装置C的作用是:
吸收CO2,避免对CO的检验产生干扰;
答案为:
充分吸收CO2,防止干扰CO的检验;
(4)还有一种分解产物在一定条件下也能还原CuO,那就是氨气,NH3也会与CuO反应,其产物是N2和水,该反应的化学方程式为2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O;
答案为:
2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O;
(5)草酸钙沉淀溶于过量稀硫酸中得到草酸,用0.0l00mol/LKMnO4溶液进行滴定,反应为
,滴定至终点时,因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去;
答案为:
因最后一滴KMnO4溶液的滴入,溶液变为粉红色,且半分钟内不褪去;
三次滴定实验消耗KMnO4溶液的体积分别为0.43mL,0.4lmL,0.52mL,应舍弃0.52mL,误差较大,则平均体积为0.42mL,滴定反应为
,
;
=1.05×10−5mol,所以20mL血液样品中含有的钙元素的物质的量为
,即4.2×10−2mmol,则该血液中钙元素的含量为
;
答案为:
2.1。
4.碳酸氢钠是重要的化工产品。
用标准盐酸溶液滴定可测定碳酸氢钠样品中碳酸氢钠含量。
已知碳酸氢钠受热易分解,且在250℃~270℃分解完全。
完成下列填空:
(1)测定碳酸氢钠含量的实验步骤:
用电子天平称取碳酸氢钠样品(准确到_____g),加入锥形瓶中,加入使之完全溶解;加入甲基橙指示剂,用标准盐酸溶液滴定。
当滴定至溶液由_____色变为_____色,半分钟不变色为滴定终点,记录读数。
该实验不能用酚酞作指示剂的原因是_____。
(2)若碳酸氢钠样品质量为0.840g,用0.5000mol/L的标准盐酸溶液滴定至终点,消耗标准盐酸溶液19.50mL。
样品中NaHCO3的质量分数为_____(保留3位小数)。
(3)如果滴定尖嘴部分在滴定过程中出现气泡,且滴定终点读数时气泡未消失,会导致测定结果____(选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。
(4)碳酸氢钠样品含有少量水分(<0.5%)和氯化钠。
以下是测定碳酸氢钠样品中水分的实验方案(样品中NaHCO3含量已知)。
①在恒重的坩埚中称取碳酸氢钠样品,样品和坩埚的质量为m1g。
②将样品和坩埚置于电热炉内,在250℃~270℃加热分解至完全,经恒重,样品和坩埚的质量为m2g。
③……。
该实验方案中,质量差(m1-m2)是_____的质量。
若所称取样品中NaHCO3的质量为m3g,则样品中水分的质量m=_____(用含m、m1、m2的代数式表示)。
【答案】0.001黄橙滴定终点溶液呈弱酸性,酚酞的变色范围为8-10,无法准确判断滴定终点0.975偏低碳酸氢钠分解生成的CO2、H2O和样品中的含有的水分m1-m2-
【解析】
【分析】
(1)电子天平能准确到小数点后三位;碳酸氢钠的溶液中滴加甲基橙指示剂,溶液呈黄色;而弱酸性的溶液中滴加甲基橙指示剂,溶液呈橙色;酚酞试液在pH≥8的溶液中才呈红色;
(2)根据NaHCO3~HCl,则n(NaHCO3)=n(HCl)计算;
(3)根据c(待测)=
分析不当操作对V(标准)的影响,以此判断浓度的误差;
(4)由2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑可知加热前后固体质量减轻,主要是生成CO2气体和水蒸气;先计算出m3gNaHCO3分解生成的水和CO2的质量,再计算样品中含有的水分质量。
【详解】
(1)用电子天平称取碳酸氢钠样品能准确到0.001g;碳酸氢钠溶液中加入甲基橙指示剂,溶液呈黄色,用标准盐酸溶液滴定,当滴定至溶液由黄色变为橙色,半分钟不变色为滴定终点;因滴定终点溶液呈弱酸性,而酚酞试液的变色范围为8-10,用酚酞作指示剂将无法准确判断滴定终点;
(2)滴定至终点消耗0.5000mol/L的标准盐酸溶液19.50mL,则参加反应的HCl为0.5000mol/L×0.01950L=0.00975mol,根据NaHCO3~HCl,则n(NaHCO3)=n(HCl),0.840g样品中m(NaHCO3)=0.00975mol×84g/mol=0.819g,故样品中NaHCO3的质量分数为
=0.975;
(3)滴定管尖嘴部分在滴定前没有气泡,滴定过程中出现气泡,且滴定终点读数时气泡未消失,导致消耗标准液偏小,则测定结果偏低;
(4)已知2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑,则该实验方案中,质量差(m1-m2)是碳酸氢钠分解生成的CO2、H2O和样品中的含有的水分;称取样品中NaHCO3的质量为m3g,则完全反应生成的碳酸钠质量为m4g,
m4=
g,生成的水和CO2的质量为m3g-
g=
m3g,故所则样品中水分的质量m=m1-m2-
m3g。
【点睛】
滴定操作误差分析,注意利用公式来分析解答,无论哪一种类型的误差,都可以归结为对标准溶液体积的影响,然后根据c(待测)=
分析,若标准溶液的体积偏小,那么测得的物质的量的浓度也偏小;若标准溶液的体积偏大,那么测得的物质的量的浓度也偏大。
5.草酸是一种二元弱酸,可用作还原剂、沉淀剂等。
某校课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4•2H2O。
回答下列问题:
(1)甲组的同学以电石(主要成分CaC2,少量CaS及Ca3P2杂质等)为原料,并用图1装置制取C2H2。
①装置A中用饱和食盐水代替水的目的是__。
②装置B中,NaClO将H2S、PH3 氧化为硫酸及磷酸,本身被还原为NaCl,其中PH3被氧化的离子方程式为__。
(2)乙组的同学根据文献资料,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化C2H2制取H2C2O4•2H2O.制备装置如图2所示:
①装置D中多孔球泡的作用是__。
②装置D中生成H2C2O4的化学方程式为__。
③从装置D中得到产品,还需经过__(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。
(3)丙组设计了测定乙组产品中H2C2O4•2H2O的质量分数实验。
他们的实验步骤如下:
准确称取mg产品于锥形瓶中,加入适量的蒸馏水溶解,再加入少量稀硫酸,然后用cmol•L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定至终点,共消耗标准溶液VmL。
①滴定终点的现象是__。
②产品中H2C2O4•2H2O的质量分数为___(列出含m、c、V的表达式)。
【答案】减慢反应速率,获得平缓气流PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl-增大气体和溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O蒸发浓缩、冷却结晶当加入最后一滴标准液,溶液呈浅红色且30s内不恢复原来的颜色
%
【解析】
【分析】
(1)①碳化钙和水反应十分剧烈,可用饱和食盐水可减缓反应速率;
②装置B用NaClO将PH3氧化为磷酸,同时生成氯化钠;
(2)D中,Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔制取H2C2O4•2H2O,发生反应为:
C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O,多孔球泡增大乙炔气体与硝酸的接触面,充分反应,E装置防止倒吸,F装置吸收生成的二氧化氮气体,将反应后的D浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得产品,据此分析解答;
①装置D多孔球泡可增大乙炔气体与硝酸的接触面,加快反应速率,充分反应;
②根据装置图,D中,Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔反应生成H2C2O4和二氧化氮,反应方程式为:
C2H2+8HNO3
H2C2O4+8NO2+4H2O;
③将反应后的D溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得产品;
(3)①滴定终点时,继续滴加高锰酸钾溶液,紫色不褪去;
②根据2MnO4-~5H2C2O4,由高锰酸钾的消耗可得H2C2O4的量,据此计算H2C2O4•2H2O的质量分数。
【详解】
(1)①电石与水反应非常剧烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔可用饱和食盐水代
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