高考化学化学反应与能量推断题综合练习题附答案

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高考化学化学反应与能量推断题综合练习题附答案 一、化学反应与能量练习题(含详细答案解析) 1.碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料,也可用作脱硫的催化剂等。一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示

已知①菱锰矿粉的主要成分是MnCO3,还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素 ②常温下,相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围如表

金属离子 Al3+ Fe3+ Fe2+ Ca2+ Mn2+ Mg2+

开始沉淀的pH 3.8 1.5 6.3 10.6 8.8 9.6 沉淀完全的pH 5.2 2.8 8.3 12.6 10.8 11.6

回答下列问题: (1)“混合研磨”的作用为_______________________ (2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_________________________________ (3)分析图1、图2,焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_____________________________

(4)净化除杂流程如下 ①已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>KMnO4>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择__________ A.(NH4)2S2O8 B.MnO2 C.KMnO4

②调节pH时,pH可取的范围为_________________

(5)“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵,可能的原因是__________________ 【答案】加快反应速率 MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O 温度为500℃,且m(MnCO3):m(NH4Cl)=1.10 B 5.2≤pH<8.8 CO32-水解程度大于HCO3-

,易生成氢氧化物沉

【解析】 【分析】 菱锰矿的主要成分为MnCO3,加入氯化铵焙烧发生MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O↑,气体为二氧化碳和氨气、水蒸气,浸出液

中含MnCl2、FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3等,结合表中离子的沉淀pH及信息可知,浸取液净化除杂时加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子,加氨水调pH,生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝,加入NH4F,除去Ca2+、Mg2+,净化液加入碳酸氢铵碳化结晶过滤得到碳酸锰,据此分析解题。 【详解】 (1)“混合研磨”可增大反应物的接触面积,加快反应速率;

(2) 根据流程,菱镁矿粉与氯化铵混合研磨后焙烧得到氨气、二氧化碳和Mn2+,主要化学

反应方程式为:MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O; (3) 由图可知,锰的浸出率随着焙烧温度、氯化铵与菱镁矿粉的质量之比增大而提高,到

500℃、1.10达到最高,再增大锰的浸出率变化不明显,故氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件

是焙烧温度500℃,氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为1.10; (4) 净化过程:加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子,加氨水调pH,生成沉淀氢氧化铁和

氢氧化铝,加入NH4F,除去Ca2+、Mg2+; ①最合适的试剂为MnO2,氧化亚铁离子,反应的离子方程式为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,且不引入新杂质,故答案为B;

②调节溶液pH使Fe3+,A13+沉淀完全,同时不使Mn2+沉淀,根据表中数据可知调节溶液pH范围5.2≤pH<8.8;

(5) 碳化结晶中生成MnCO3的离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3═MnCO3↓+NH4+

,不用碳酸铵

溶液替代NH4HCO3溶液,可能的原因是碳酸铵溶液中的c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀。 【点睛】 考查物质制备流程和方案的分析判断,物质性质的应用,题干信息的分析理解,结合题目信息对流程的分析是本题的解题关键,需要学生有扎实的基础知识的同时,还要有处理信息应用的能力,注意对化学平衡常数的灵活运用,综合性强。

2.五氧化二钒常用作化学工业中的催化剂,广泛用于冶金、化工生产。一种以粗钒(主要含有V2O5、V2O4,还有少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等)为原料生产五氧化二钒的工艺流程如下:

已知:①部分含钒物质的溶解情况:(VO2)2SO4易溶于水,VOSO4可溶于水,NH4VO3难溶于水。 ②部分金属离子[c(Mn+)=0.1 mol/L]形成氢氧化物及氢氧化物溶解与pH的关系如下表:

回答下列问题: (l)“研磨”的目的是___,“酸溶”时V2O5发生反应的化学方程式为____ 。 (2)加入NaCIO溶液,含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为___。 (3)向三颈烧瓶中加入NaOH溶液时实验装置如图所示,虚线框中最为合适的仪器是___(填标号),调节溶液的pH范围为___,滤渣b为___(写化学式)。

(4)实验显示,沉钒率的高低与温度有关,如图是沉钒率随温度的变化曲线,则沉钒时的加热方法为___。温度高于80℃,沉钒率下降,其可能原因是____

【答案】增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率

V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O 2VO2++ClO-+H2O=2VO2++Cl-+2H+ D 4.7≤pH<7.8 Fe(OH)3 、Al(OH) 水浴加热(热水浴) 温度高于80℃,NH4+水解程度增大成为主要因素,由于NH4+

度减小,沉钒率下降

【解析】 【分析】 粗钒(主要含有V2O5、V2O4,还有少量Fe3O4、Al2O3、SiO2等)经过研磨粉碎,加入硫酸进行酸浸,V2O5、V2O4,还有少量Fe3O4、Al2O3被硫酸溶解形成含有VO2+、VO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+的浸出液,由于SiO2不与硫酸反应,经过滤后,得到的滤渣a为SiO2,滤液a为含有

VO2+、VO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+的滤液,向滤液a中加入具有强氧化性的NaClO溶液,将滤液

中的VO2+、Fe2+氧化为VO2+、Fe3+,再加入氢氧化钠溶液,调节溶液pH值,将滤液中的Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去,过滤后得到的滤渣b为Fe(OH)3、Al(OH)3、滤

液b为主要含有VO2+的滤液,加入饱和氯化铵溶液,使VO2+转化为NH4VO3沉淀,对生成的NH4VO3沉淀高温煅烧,获得V2O5,据此分析解答。 【详解】 (l)“研磨”可将块状固体变为粉末状,目的是增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速

率,提高原料的利用率;“酸溶”时V2O5被硫酸溶解形成VO2+,发生反应的化学方程式为V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O;

(2)根据分析,向滤液a中加入具有强氧化性的NaClO溶液,将滤液中的VO2+、Fe2+氧化为

VO2+、Fe3+,含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为2VO2++ClO-+H2O=2VO2++Cl-+2H+;

(3)加入氢氧化钠溶液,调节溶液pH值,将滤液中的Fe3+、Al3+转化为Fe(OH)3、Al(OH)3沉

淀除去,根据部分金属离子[c(Mn+)=0.1 mol/L]形成氢氧化物及氢氧化物溶解与pH的关系表格数据可知, pH值为2.8时,Fe(OH)3完全沉淀,pH值为4.7时,Al(OH)3完全沉淀,pH值为7.8时,Al(OH)3开始溶解,调节溶液的pH范围为4.7≤pH<7.8,滤渣b为Fe(OH)3、Al(OH)3,向三颈烧瓶中加入NaOH溶液时,虚线框中最为合适的仪器是恒压漏斗,能保证

仪器内外压强相等,使氢氧化钠溶液顺利流下,答案选D; (4)由图像可知,当温度为80℃左右钒的沉淀率最高,酒精灯的火焰温度太高,不能直接用

酒精灯加热,则在该温度下加热方法应使用水浴加热;沉钒过程中使用的是饱和氯化铵溶液,铵根离子可水解,温度越高水解程度越大,铵盐不稳定,受热易分解生成氨气,温度高于80℃,NH4+水解程度增大成为主要因素,溶液中NH4+浓度减小,使沉钒率下降。

3.阅读下列材料,并完成相应填空 钯(Pd)是一种不活泼金属,性质与铂相似。在科研和工业生产中,含钯催化剂不仅用途广泛,且用量大,因此从废催化剂中回收钯具有巨大的经济效益。已知废催化剂的主要成分是钯和活性炭,还含有少量铁、锌。工业上采用如下流程从废催化剂中提取钯。

(1)气体I的化学式为__________,酸溶I的目的是___________。 (2)王水指是浓硝酸和浓盐酸组成的混合物,其体积比为__________。残渣与王水发生的反应有: a. Pd + HCl + HNO3 →……

b. ___________(写出化学方程式并配平)。

(3)若用足量的烧碱吸收气体II,请写出吸收后溶液中含有的溶质的化学式:NaOH、_______、________、________。

(4)写出用NaHCO3调节pH值时发生反应的离子方程式:_________。使用甲醛还原钯的化合物时,溶液须保持碱性,否则会造成甲醛的额外损耗,原因是______________。 (5)操作I的名称是_______________,溶液I可能含有的有机离子为_________。 (6)有人提出,在进行酸溶前最好先将废催化剂在700℃下进行灼烧,同时不断通入空气,其目的是____________。 【答案】H2 除去铁、锌等杂质 1:3 C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O NaNO3 NaNO2 Na2CO3 HCO3- + H+=H2O + CO2↑ 酸性条件下,甲醛会被硝酸氧化 过滤 HCOO-(甲酸

根离子) 除去废催化剂中的活性炭,减少王水的消耗(必须涉及炭的除去)

【解析】 【分析】 酸溶时铁和锌能与盐酸反应产生氢气,过滤出的残渣用王水溶解,然后通过碳酸氢钠调节pH,最后通过甲醛还原得到金属钯,据此解答。

【详解】 (1)铁和锌能与盐酸反应产生氢气;废催化剂的主要成分是钯和活性炭,还含有少量铁、锌,而实验的目的是从废催化剂中提取钯,所以酸溶I的目的是除去铁、锌等杂质; (2)王水是浓硝酸与盐酸按体积比1:3的混合物,浓硝酸具有氧化性,能将碳氧化生成二氧化碳,本身被还原成一氧化氮,反应的方程式为:C+4HNO3=CO2↑+4NO2↑+2H2O; (3)氢氧化钠与二氧化氮、二氧化碳反应的方程式:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,同时氢氧化钠过量,所以吸收后溶液中含有的溶质的化学式:

NaOH、NaNO3、NaNO2、Na2CO3;

(4)NaHCO3能和盐酸发生反应,离子方程式为:HCO3-+H+=H2O+CO2↑,甲醛具有还原性,酸性条件下,甲醛会被硝酸氧化; (5)金属钯不溶于水,利用过滤的方法分离,甲醛会被硝酸氧化生成甲酸,所以溶液I可能含有的有机离子为HCOO-; (6)由于废催化剂中的含有活性炭,不断通入空气,能除去活性炭,同时减少王水的消耗。