2020-2021备战高考化学—化学反应原理的综合压轴题专题复习含答案解析

2020-2021备战高考化学—化学反应原理的综合压轴题专题复习含答案解析

一、化学反应原理

1．自20世纪60年代以后，人们发现了120多种含铁硫簇(如22FeS、44FeS、87FeS等)的酶和蛋白质。它是存在于生物体的最古老的生命物质之一。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时，设计了下列实验：

实验一：测定硫的质量：

(1)连接装置，请填写接口顺序：b接____________________

(2)检查装置的气密性，在A中放入0.4g铁硫簇的样品(含有不溶于水和盐酸的杂质),在B中加入品红溶液，在C中加入30mL 0.1mol/L的酸性4KMnO溶液．

(3)通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色．

(4)待固体完全转化后，取C中的4KMnO溶液3mL，用0.1mol/L的碘化钾10%溶液进行滴定。记录数据如下：

滴定次数 待测溶液体积/mL 消耗碘化钾溶液体积/mL

滴定前刻度 滴定后刻度

1 3.00 1.00 7.50

2 3.00 1.02 6.03

3 3.00 1.00 5.99

实验二：测定铁的质量：

取实验Ⅰ中A的硬质玻璃管中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH溶液，过滤后取滤渣，经灼烧得0.32g固体．试回答下列问题：

(1)检查“实验一”中装置A的气密性的方法是_________

(2)滴定终点的判断方法是_________

(3)装置B中品红溶液的作用是_______.有同学提出，撤去B装置，对实验没有影响，你的看法是______(选填“合理”或“不合理”)，理由是_________

(4)用KI溶液滴定4KMnO溶液时发生反应的离子方程式为_________

(5)请计算这种铁硫簇结构的化学式_________

(6)下列操作，可能引起xy:偏大的是_________

a.滴定剩余4KMnO溶液时，KI溶液滴到锥形瓶外边一滴 b.配制KI溶液时，定容时俯视刻度线

c.用碘化钾溶液滴定剩余4KMnO溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡

d.实验二中，对滤渣灼烧不充分

【答案】b接efdcg(g写不写都对) 在导管b接上长导管，把末端插入水槽中，关闭活塞，用酒精灯微热硬质试管A，导管长导管口有气泡产生，撤去酒精灯，导管形成一段水柱，说明装置气密性良好 加入最后一滴KI溶液，溶液紫色褪去，且半分钟不恢复为紫色 检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收 合理 若B中高锰酸钾溶液的紫色不褪去，说明二氧化硫被吸收完全 24222MnO16H10I2Mn5I8HO

45FeS acd

【解析】

【分析】

铁硫簇的样品在装置中与O2反应，得到SO2，测点SO2的含量，用酸性高锰酸钾吸收，再用品红溶液检查SO2是否吸收完全，再接尾气吸收。

【详解】

实验一：(1)用高锰酸钾吸收二氧化硫，用品红证明二氧化硫吸收完全，最后用氢氧化钠吸收尾气，接口顺序：b接efdcg(g写不写都对)，故答案为：b接efdcg(g写不写都对)；

实验二：(1)先形成一密闭体系，利用加热膨胀法检查装置气密性，故答案为：在导管b接上长导管，把末端插入水槽中，关闭活塞，用酒精灯微热硬质试管A，导管长导管口有气泡产生，撤去酒精灯，导管形成一段水柱，说明装置气密性良好；

(2)碘化钾使高锰酸钾溶液褪色，故答案为：加入最后一滴KI溶液，溶液紫色褪去，且半分钟不恢复为紫色；

(3)品红是检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收；也可省去品红装置，因可以根据高锰酸钾颜色变化来确定是否完全吸收，若B中高锰酸钾溶液的紫色不褪去，说明二氧化硫被吸收完全，故答案为：检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收；合理；若B中高锰酸钾溶液的紫色不褪去，说明二氧化硫被吸收完全；

(4)高锰酸酸根被还原为锰离子，碘离子被氧化为碘单质，故答案为：24222MnO16H10I2Mn5I8HO；

(5)第一次滴定，草酸溶液的体积与第2、3次相差太大，应舍去，取第2、3次的平均值计算标准溶液的体积为5.00mL，根据化学方程式：2422 2MnO16H10I2Mn5I8HO知剩余的高锰酸钾是345.00100.1510mol，加入了30mL，只取了3mL，所以共剩余高锰酸钾310mol；所以参加反应的高锰酸钾是3330.00100.1100.002mol；再根据关系式422MnO5SO～计算生成二氧化硫2nSO0.005mol，取实验Ⅰ中A的硬质玻璃管中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH溶液，过滤后取滤渣，经灼烧得0.32g固体，固体是23FeO，计算nFe0.3216020.004，利用铁元素和硫元素守恒知nFe：nS4：5，确定xyFeS的化学式为：45,FeS，故答案为：45FeS；

(6)a.滴定剩余4KMnO溶液时，KI溶液滴到锥形瓶外边一滴则标准液偏多，计算时导致硫元素偏少，比值偏大；

b.配制KI溶液时，定容时俯视刻度线，会使浓度偏大，导致剩余高锰酸钾偏小，硫偏多，比值偏小；

c.用碘化钾溶液滴定剩余4KMnO溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡导致标准液体用量偏大，剩余的高锰酸钾偏多，计算的硫元素偏少，比值偏大；

d.实验二中，对滤渣灼烧不充分会计算的铁元素偏多，比值偏大；

acd正确，故答案为：acd。

2．甲同学向做过银镜反应的试管滴加0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液(pH=2)，发现银镜部分溶解，和大家一起分析原因：

甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag。

乙同学认为：Fe(NO3)3溶液显酸性，该条件下NO3－也能氧化单质Ag。

丙同学认为：Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解。

(1)生成银镜反应过程中银氨溶液发生_____________（氧化、还原）反应。

(2)为得出正确结论，只需设计两个实验验证即可。

实验I：向溶解了银镜的Fe(NO3)3的溶液中加入____________（填序号，①KSCN溶液、②K3[Fe(CN)6]溶液、③稀HC1），现象为___________，证明甲的结论正确。

实验Ⅱ：向附有银镜的试管中加入______________溶液，观察银镜是否溶解。

两个实验结果证明了丙同学的结论。

(3)丙同学又把5mLFeSO4溶液分成两份：第一份滴加2滴KSCN溶液无变化；第二份加入1mL0.1mol/LAgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体产生（经验证黑色固体为Ag颗粒），再取上层溶液滴加KSCN溶液变红。根据上述的实验情况，用离子方程式表示Fe3+、Fe2+、Ag+、Ag之间的反应关系_______________。

(4)丁同学改用如图实验装置做进一步探究：

①K刚闭合时，指针向左偏转，此时石墨作_________，（填“正极”或“负极。此过程氧化性：Fe3+_______Ag+（填>或<）。

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转。此过程氧化性：Fe3+_______Ag+（填>或<）。

③由上述①②实验，得出的结论是：_______________________。 【答案】还原 ② 产生蓝色沉淀 pH=2 0.3mol/L KNO3或NaNO3溶液 Ag + Fe3+ ⇌Ag+ +

Fe2+或(Ag+ + Fe2+ ⇌ Ag + Fe3+) 正极 ＞ ＜ 其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关系，浓度的改变可导致平衡的移动

【解析】

【分析】

(1)根据元素化合价的变化判断；

(2)实验Ⅰ：甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在；

实验Ⅱ：进行对照实验；

(3)根据实验现象判断溶液中发生的反应；

(4)根据指针偏转方向判断正负极，判断电极反应，并结合氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析解答。

【详解】

(1)往AgNO3溶液中逐滴加入氨水，银离子和氨水反应生成白色的氢氧化银沉淀和铵根离子，Ag++NH3•H2O═AgOH↓+NH4+；继续滴入氨水白色沉淀溶解，氢氧化银和氨水反应生成银氨溶液和水，AgOH+2NH3•H2O═Ag(NH3)2OH+2H2O，若用乙醛进行银镜反应，再加入乙醛溶液后，水浴加热，生成乙酸铵，氨气、银和水，化学反应方程式为：CH3CHO+2Ag(NH3)2OHΔCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O，银氨溶液中的银为+1价，被醛基还原生成0价的银单质，故答案为：还原；

(2)实验Ⅰ：甲同学认为：Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则要证明甲的结论正确，可验证Fe3+的还原产物Fe2+的存在即可，验证Fe2+的实验是取少量除尽Ag+后的溶液于试管中，加入K3[Fe(CN)6]溶液会和Fe2+反应生成蓝色沉淀，故答案为：②；产生蓝色沉淀；

实验Ⅱ：丙同学认为：Fe3+和NO3－均能把Ag氧化而溶解，且两个实验结果证明了丙同学的结论，而实验I验证了Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则实验II需要验证NO3－也能把Ag氧化而溶解，需进行对照实验，0.1mol/L的Fe(NO3)3溶液(pH=2)，NO3－为0.3 mol/L，所以需向附有银镜的试管中加入pH=2的 0.3 mol/L KNO3或NaNO3溶液，故答案为：pH=2的 0.3 mol/L KNO3或NaNO3；

(3)Fe3+遇KSCN溶液变红，第一份滴加2滴KSCN溶液无变化，说明FeSO4溶液中无Fe3+，第二份加入1ml 0.1mol/L AgNO3溶液，出现白色沉淀，随后有黑色固体Ag产生，再取上层溶液滴加KSCN溶液变红，说明有Fe3+产生，说明Fe2+被Ag+氧化生成Fe3+，Ag+被还原为Ag，又Fe3+具有氧化性，能够溶解单质Ag，则该反应为可逆反应，反应的离子方程式为：Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+或Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+；

(4)①K刚闭合时，指针向左偏转，则银为负极，石墨为正极，该电池的反应本质为Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+，该反应中铁离子为氧化剂，银离子为氧化产物，则氧化性：Fe3+＞Ag+，故答案为：正极；＞；

②当指针归零后，向右烧杯中滴加几滴饱和AgNO3溶液，指针向右偏转，则此时石墨为负极，银为正极，右侧烧杯中银离子浓度增大，反应Fe3++Ag⇌Fe2++Ag+的平衡左移，发生反应Ag++Fe2+⇌Ag+Fe3+，此时Ag+为氧化剂，Fe3+为氧化产物，则氧化性：Fe3+＜Ag+；

③由上述①②实验，得出的结论是：在其它条件不变时，物质的氧化性与浓度有关，浓度