2020-2021高考化学化学反应原理(大题培优 易错 难题)附答案解析
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2020-2021高考化学化学反应原理(大题培优 易错 难题)附答案解析
一、化学反应原理
1．为探究Ag+与Fe3+氧化性的相关问题，某小组同学进行如下实验：
已知：相关物质的溶解度（20℃）AgCl：1．5×10-4g Ag2SO4：0．796 g
（1）甲同学的实验如下：
序号 操作 现象
实验Ⅰ 将2 mL 1 mol/L AgNO3溶液加入到1 mL 1 mol/L FeSO4溶液中 产生白色沉淀，随后有黑色固体产生
取上层清液，滴加KSCN 溶液 溶液变红
注：经检验黑色固体为Ag
① 白色沉淀的化学式是_____________。
② 甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是_______________。
（2）乙同学为探究Ag+和Fe2+反应的程度，进行实验Ⅱ。
a．按右图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应），发现电压表指针偏移。偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银。放置一段时间后，指针偏移减小。
ｂ．随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2(SO4)3溶液，发现电压表指针的变化依次为：偏移减小→回到零点→逆向偏移。
① a中甲烧杯里的电极反应式是___________。
② b中电压表指针逆向偏移后，银为_________极（填“正”或“负”）。
③ 由实验得出Ag+和Fe2+反应的离子方程式是___________。
（3）为进一步验证乙同学的结论，丙同学又进行了如下实验：
序号 操作 现象
实验Ⅲ 将2 mL 2 mol/L Fe(NO3)3溶液加入有银镜的试管中 银镜消失
实验Ⅳ 将2 mL1 mol/L Fe2(SO4)3溶液加入有银镜的试管中 银镜减少，未消失
实验Ⅴ 将2 mL 2 mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中 银镜消失
① 实验Ⅲ___________（填“能”或“不能”）证明Fe3+氧化了Ag，理由是_____________。
② 用化学反应原理解释实验Ⅳ与Ⅴ的现象有所不同的原因：_____________。
【答案】Ag2SO4 有黑色固体（Ag ）生成，加入KSCN 溶液后变红 Fe2+－e-＝Fe3+ 负
Fe2+＋Ag+Fe3+＋Ag 不能 因为Fe(NO3)3溶液呈酸性，酸性条件下NO3-也可能氧化Ag
溶液中存在平衡：Fe3+＋AgFe2+＋Ag+，且AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大（或促使平衡正向移动，银镜溶解）。
【解析】
【分析】
【详解】
（1）将2mL 1mol/L AgNO3溶液加入到1mL 1mol/L FeSO4溶液中发生复分解反应会生成硫酸银白色沉淀，银离子具有强氧化性会氧化Fe2+为Fe3+，银离子被还原为黑色固体金属单质银；取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成；
①上述分析可知白色沉淀为硫酸银，它的化学式是Ag2SO4，故答案为Ag2SO4；
②甲同学得出Ag+氧化了Fe2+的依据是实验现象中，银离子被还原为黑色固体金属单质银，取上层清液，滴加KSCN溶液溶液变红说明有铁离子生成，故答案为有黑色固体（Ag）生成，加入KSCN溶液后变红；
（2）①实验过程中电压表指针偏移，偏移的方向表明：电子由石墨经导线流向银，依据原电池原理可知银做原电池正极，石墨做原电池负极，负极是甲池溶液中亚铁离子失电子发生氧化反应生成铁离子，a中甲烧杯里的电极反应式是Fe2+-e-=Fe3+；故答案为Fe2+-e-=Fe3+；
②随后向甲烧杯中逐渐加入浓Fe2（SO4）3溶液，和乙池组成原电池，发现电压表指针的变化依次为，偏移减小→回到零点→逆向偏移，依据电子流向可知乙池中银做原电池负极，发生的反应为铁离子氧化为银生成亚铁离子；故答案为负；
③由实验现象得出，Ag+和Fe2+反应生成铁离子和金属银，反应的离子方程式是Fe2++Ag+Fe3++Ag；故答案为Fe2++Ag+Fe3++Ag；
（3）①将2mL 2mol/L Fe（NO3）3溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银杯氧化，可能是溶液中铁离子的氧化性，也可能是铁离子水解显酸性的溶液中，硝酸根离子在酸溶液中具有了强氧化性，稀硝酸溶解银，所以实验Ⅲ不能证明Fe3+氧化了Ag，故答案为不能；因为Fe（NO3）3溶液呈酸性，酸性条件下NO3-也可能氧化Ag；
②将2mL1mol/L Fe2（SO4）3溶液加入有银镜的试管中银镜减少，未消失说明部分溶解，将2mL 2mol/L FeCl3溶液加入有银镜的试管中银镜消失，说明银溶解完全，依据上述现象可知，溶液中存在平衡：Fe3++AgFe2++Ag+，且AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大，故答案为溶液中存在平衡：Fe3++AgFe2++Ag+，且 AgCl比Ag2SO4溶解度更小，Cl-比SO42-更有利于降低Ag+浓度，所以实验Ⅴ比实验Ⅳ正向进行的程度更大。
2．某研究学习小组要制备一种在水中溶解度很小的黄色化合物x242yFeCOzHO，并用滴定法测定其组成。已知224HCO在温度高于90℃时易发生分解。实验操作如下：
步骤一：将图甲分液漏斗中的草酸溶液滴入锥形瓶内，可生成黄色沉淀；
步骤二：称取黄色产物0.844gn于锥形瓶中，加入足量的硫酸并水浴加热至7085n℃。待固体全部溶解后，用胶头滴管吸出一滴溶液点在点滴板上，用铁氰化钾溶液检验，无蓝色沉淀产生；
步骤三：用40.0800mol/LKMnOn标准液滴定步骤二所得的溶液；
步骤四：向步骤三滴定后的溶液中加足量的Zn粉和硫酸溶液，几分钟后用胶头滴管吸出一滴点在点滴板上，用KSCN溶液检验，若不显红色，过滤除去Zn粉，并用稀硫酸洗涤Zn粉，将洗涤液与滤液合并，用40.0800mol/LKMnOn标准液滴定，用去高锰酸钾标准液10.00mLn。
(1)步骤一中将沉淀从反应混合物中分离出来的操作名称是________。
(2)步骤二中水浴加热并控制温度7085n℃的理由是________，加铁氰化钾溶液无蓝色沉淀产生，此操作的目的是________。
(3)步骤三盛装4KMnO标准液的滴定管在滴定前后的液面如图乙所示，则消耗4KMnO标准液的体积为________，该滴定管为________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
(4)步骤四中滴定时发生反的离子方程式为________。若不合并洗涤液，则消耗4KMnO标准液的体积将________(填“增大”“减小”或“不变”)。由以上数据计算黄色化合物的化学式为________。
【答案】过滤 加快固体溶解，防止草酸分解 证明溶液中无2Fe存在，防止2Fe干扰草酸的测定 25.00mL 酸式 232425FeMnO8H5FeMn4HO 减小
4242FeCO5?10HO
【解析】
【详解】
(1)固液分离的方法为过滤，故答案为：过滤；
(2)水浴加热可加快固体溶解，控制温度7085?Cn～可防止草酸分解；x242FeCOy?zHO中的铁元素可能含有2Fe，2Fe与4KMnO反应，高锰酸钾滴定草酸时，需要排除2Fe的干扰，故答案为：加快固体溶解，防止草酸分解；证明溶液中无2Fe存在，防止2Fe干扰草酸的测定； (3)滴定前读数为0.80mLn，滴定后读数为25.80mLn，则消耗4KMnO溶液的体积为25.00mLn；4KMnO具有强氧化性，应用酸式滴定管，故答案为：25.00mLn；酸式；
(4)步骤四中滴定时发生反应的离子方程式为23225Fe8H5FeMn4HO，洗涤液中含有2Fe，若不合并，消耗4KMnO标准液的体积减小；根据方程式可知，234nFe5nMnO50.0800mol/L10mL10nn 3L/mL410 mol，33224455nHCOnMnO0.0800mol/L25mL10L/mL51022nn mol，332g0.844g410mol56510mol88g/molmolnHO0.01mol18g/molnnnn，则nFe：224nCO：2nHO4：5：10，黄色化合物的化学式为4242FeCO5?10HO，故答案为：232425FeMnO8H5FeMn4HO；减小；4242FeCO5?10HO。
【点睛】
亚铁离子和草酸均能与酸性高锰酸钾溶液反应，实验时防止亚铁离子干扰草酸的测定是解答关键。
3．叠氮化钠(NaN3)是一种白色剧毒晶体，是汽车安全气囊的主要成分。NaN3易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈弱碱性，能与酸发生反应产生具有爆炸性的有毒气体叠氮化氢。实验室可利用亚硝酸叔丁酯(t-BuNO2，以t-Bu表示叔丁基)与N2H4、氢氧化钠溶液混合反应制备叠氮化钠。
(1)制备亚硝酸叔丁酯
取一定NaNO2溶液与50%硫酸混合，发生反应H2SO4＋2NaNO2===2HNO2＋Na2SO4。可利用亚硝酸与叔丁醇(t-BuOH)在40℃左右制备亚硝酸叔丁酯，试写出该反应的化学方程式：____________。
(2)制备叠氮化钠(NaN3)
按如图所示组装仪器(加热装置略)进行反应，反应的化学方程式为：t-BuNO2＋NaOH＋N2H4===NaN3＋2H2O＋t-BuOH。
①装置a的名称是______________；
②该反应需控制温度在65℃，采用的实验措施是____________________；
③反应后溶液在0℃下冷却至有大量晶体析出后过滤。
所得晶体使用无水乙醇洗涤。试解释低温下过滤和使用无水乙醇洗涤晶体的原因是____________。
(3)产率计算
①称取2.0g叠氮化钠试样，配成100mL溶液，并量取10.00mL溶液于锥形瓶中。
②用滴定管加入0.10mol·L－1六硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]溶液40.00mL(假设杂质均不参与反应)。
③充分反应后将溶液稀释并酸化，滴入2滴邻菲罗啉指示液，并用0.10mol·L－1硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]为标准液，滴定过量的Ce4＋，终点时消耗标准溶液20.00mL(滴定原理：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)。
已知六硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]与叠氮化钠反应生成硝酸铵、硝酸钠、氮气以及Ce(NO3)3，试写出该反应的化学方程式____________________________；计算叠氮化钠的质量分数为________(保留2位有效数字)。若其他操作及读数均正确，滴定到终点后，下列操作会导致所测定样品中叠氮化钠质量分数偏大的是____________(填字母)。
A．锥形瓶使用叠氮化钠溶液润洗
B．滴加六硝酸铈铵溶液时，滴加前仰视读数，滴加后俯视读数
