备战高考化学化学反应原理综合经典题及详细答案

备战高考化学化学反应原理综合经典题及详细答案

一、化学反应原理

1．过碳酸钠（2Na2CO3•3H2O2）俗称固体双氧水。实验室可用碳酸钠和双氧水等为原料来制备，具体流程如下：

已知：①相关反应的方程式如下：2Na2CO3+3H2O2＝2Na2CO3•3H2O2△H＜0

②工业上常以产品活性氧的质量分数[ω（活性氧）＝×100%]来衡量产品的优劣，13.00%以上为优等品。

请回答：

表1 反应温度对产品收率及活性氧含量的影响

反应温度/℃ 产品收率/% 活性氧质量分数/%

5 65.3 12.71

10 73.2 13.24

15 85.0 13.55

20 83.2 13.30

25 55.1 12.78

表2加料时间对产品收率及活性氧含量的影响

加料时间/min 产品收率/% 活性氧质量分数/%

5 65.7 13.30

10 76.8 14.75

15 81.3 14.26

20 89.0 13.82

25 87.9 13.51

（1）分析表1，一般选择的反应温度为_____。 （2）分析表2，加料时间对产品收率也有很大影响，时间太短或太长均不利于生产，加料时间太短导致产品收率较低的原因是_____。

（3）结晶过程中加入氯化钠，作用是_____。

（4）下列关于抽滤操作，正确的是_____。

A．准备略大于漏斗内径的滤纸，以盖住布氏漏斗瓷板上的小孔

B．用倾析法先转移溶液，待溶液快流尽时再转移沉淀

C．洗涤沉淀时，加入少量水并开大水龙头，重复操作2～3次

D．用玻璃棒轻轻刮下抽滤得到的固体，晾干后保存在试剂瓶中

（5）使用图2所示装置抽滤，中途需停止抽滤时，最佳操作为_____。

（6）产品出厂前需测定活性氧的质量分数，现将0.1000g某厂的产品（所含杂质均不参与反应）溶于水配成溶液，加入10.00mL1.000mol•L﹣1的稀硫酸，再加入足量KI，摇匀后置于暗处，充分反应后，加入少量_____，用0.1000mol•L﹣1的Na2S2O3标准溶液滴定，若该产品的活性氧质量分数为13.60%，则达到滴定终点时共消耗标准液的体积为_____mL。[已知：2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaI]

【答案】15℃ 该反应为放热反应，加料太快会导致温度显著升高，双氧水分解 降低产品溶解度，便于产品析出 B 先打开活塞，再关闭水龙头 淀粉溶液 17.00

【解析】

【详解】

（1）由表可知，15℃时，产品收率和活性氧的质量分数高；故答案为：15℃；

（2）由已知：①，该反应为放热反应，加料太快会导致温度显著升高，双氧水分解，不利于反应的进行；故答案为：该反应为放热反应，加料太快会导致温度显著升高，双氧水分解；

（3）结晶过程中加入氯化钠、搅拌，能降低过碳酸钠的溶解度，有利于产品析出；故答案为：降低产品溶解度，便于产品析出；

（4）A．准备略小于漏斗内径的滤纸，盖住布氏漏斗瓷板上的小孔，A错误；

B．用倾析法先转移溶液，待溶液快流尽时再转移沉淀，B正确；

C．洗涤沉淀时，加入少量水，关小水龙头，减小流速，重复操作2～3次，C错误；

D．用玻璃棒轻轻刮下抽滤得到的固体，过碳酸钠不稳定，应避光保存，D错误；

故答案为：B；

（5）使用图2所示装置抽滤，中途需停止抽滤时，为防止自来水倒吸，最佳操作为先打开活塞，再关闭水龙头；故答案为：先打开活塞，再关闭水龙头；

（6）已知：活性氧的质量分数[ω（活性氧）＝×100%]，则n（H2O2）＝，产品溶于水由H2O2与KI的酸性溶液反应，H2O2+2H++2I﹣＝2H2O+I2，故用淀粉溶液做指示剂；用0.1000mol•L﹣1的Na2S2O3标准溶液滴定生成的碘单质：2Na2S2O3+I2＝Na2S4O6+2NaI，则H2O2～2Na2S2O3，n（Na2S2O3）＝2n（H2O2），则消耗的标准液的体积为＝(0.136×0.1000g) ×2÷16÷0.1000mol/L＝0.0170L＝17.00mL；故答案为：淀粉溶液；17.00。

【点睛】

工艺流程实验题要分析流程，所有设计都是为了实现流程的目标，在分析问题时要把握住这一基本原则，就能防止跑偏方向。

2．钛白粉(TiO2)是重要的白色颜料，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。一种利用钛铁矿( 主要成分为FeTiO3 和少量Fe2O3 )进行钛白粉和LiFePO4 的联合生产工艺如下图所示:

回答下列问题:

（1） LiFePO4中Fe的化合价是_______________________。

（2）钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是__________________________________。

（3）用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的:__________________________。操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器的名称是___________。

（4）TiO2+易水解，则其水解的离子方程式为______________________；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热的目的是________________________________。

（5）“沉铁”的的是使Fe3+生成FePO4，当溶液中c(PO43-)= 1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+ 沉淀完全，则溶液中Fe3+沉淀完全时的c(Fe3+)=_______mol/L[已知:该温度下，Ksp(FePO4)=1.0×10-22]。

（6）由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中，所需17% H2O2溶液与草酸( H2C2O4)的质量比是_____。

【答案】+2 增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率

2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+ 蒸发皿 TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ 促进水解( 或加快水解反应速率) 1.0×10-5 20:9

【解析】

【分析】

钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO)3，含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入铁还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，得到硫酸亚铁和TiOSO4，对溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到绿矾晶体和TiOSO4溶液，将TiOSO4溶液加热，促进TiO2+的水解生成TiO(OH)2，TiO2++2H2O=TiO(OH)2+2H+，分解得到钛白粉(TiO2)；将绿矾与过氧化氢、H3PO4混合沉铁：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，将得到的FePO4与草酸、Li2CO3焙烧生成锂离子电池的正极材料LiFePO4。

【详解】

根据上述分析可知，

(1)LiFePO4中Li的化合价为+1价，P为+5价O为-2价，根据正负化合价的代数和为0，Fe的化合价是+2，故答案为+2；

(2)钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎可以增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率，故答案为增加钛铁矿与硫酸按触面积，增大酸溶速率；

(3)加入铁粉主要是还原铁离子，也会与过量的酸反应：2H++Fe==H2↑+Fe2+、2Fe3++Fe=3Fe2+；操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器为蒸发皿，故答案为2H++Fe==H2↑+Fe2+、Fe+2Fe3+==3Fe2+；蒸发皿；

(4)TiO2+易水解生成TiO(OH)2，其水解的离子方程式为TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热可以促进水解，故答案为TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+；促进水解；

(5)Ksp(FePO4)= c(Fe3+) c(PO43-)，则c(Fe3+)=434spKFePOcPO=22171.0101.010=1.0×10-5 mol/L，故答案为1.0×10-5；

(6)“沉铁”的为绿矾与过氧化氢、H3PO4混合生成FePO4，离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+2H2O+4H+，焙烧时的反应方程式为2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+H2O+3CO2↑；H2O2与草酸( H2C2O4)的物质的量之比为1:1，则17% H2O2溶液与草酸( H2C2O4)的质量比为134/17%190/molgmolmolgmol=209，故答案为209。

3．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热。已知：0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652 kJ的热量。

（1）该反应的热化学方程式为_________________________________。

（2）分别取40 mL的0.50 mol/L盐酸与0.55 mol/L氢氧化钠溶液进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。A的仪器名称为____________________。

（3）如图所示，泡沫塑料板上面有两个小孔，两个小孔不能开得过大，其原因是__________；反应需要测量温度，每次测量温度后都必须采取的操作是_______________。

（4）某学生实验记录数据如下：

实验序号 起始温度T1 ℃ 终止温度T2 ℃ 盐酸 氢氧化钠 混合溶液

1 20.0 20.1 23.2

2 20.2 20.4 23.4

3 20.5 20.6 23.6

已知盐酸和氢氧化钠溶液的密度都是1 g/cm3，又知中和后生成溶液的比热容c＝4.18J/(g·℃)，依据该学生的实验数据计算，该实验测得的中和热ΔH＝________ ；

（5）假定该学生的操作完全同上，实验中改用100 mL 0.5 mol/L盐酸跟100 mL0.55 mol/L氢氧化钠溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量_____(填“相等”或“不相等”)，所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)。

【答案】N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 环形玻璃搅拌棒 减少热量损失 用水冲洗干净温度计，并擦干温度计 －51.8 kJ/mol 不相等 相等

【解析】

【分析】

【详解】

（1）0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出256.652 kJ的热量，1 mol液态肼放出的热量，256.652?kJ×10.4 =641.63 kJ该反应的热化学方程式为N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1。故答案为：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－641.63 kJ·mol－1；