高中化学化学综合计算试题

重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为 $\text{FeO}\cdot \text{C}{\text{r}}_2{O}_3$ ，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示：

回答下列问题：

（1）步骤①的主要反应为：

$\text{FeO}\cdot \text{C}{\text{r}}_2{O}_3\text{+N}{\text{a}}_2\text{C}{\text{O}}_3\text{+NaN}{\text{O}}_3\stackrel{\hspace{1em}\mathit{高温}\hspace{1em}}{\to }\text{N}{\text{a}}_2\text{Cr}{\text{O}}_4\text{+F}{\text{e}}_2{O}_3\text{+C}{\text{O}}_2\text{+NaN}{\text{O}}_2$

上述反应配平后 $\text{FeO}\cdot \text{C}{\text{r}}_2{O}_3$ 与 $\text{NaN}{\text{O}}_3$ 的系数比为________。该步骤不能使用陶瓷容器，原因是________。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是________，滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的 $\text{pH}$ 使之变________（填"大"或"小"），原因是________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。向"滤液3"中加入适量 $\text{KCl}$ ，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到 $K_2\text{C}{\text{r}}_2{O}_7$ 固体。冷却到________（填标号）得到的 $K_2\text{C}{\text{r}}_2{O}_7$ 固体产品最多。

a． $80^{\circ }C$

b． $60^{\circ }C$

c． $40^{\circ }C$

d． $10^{\circ }C$

步骤⑤的反应类型是________。

（5）某工厂用 $m_1\text{kg}$ 铬铁矿粉（含 $\text{C}{\text{r}}_2{O}_3$ 40%）制备 $K_2\text{C}{\text{r}}_2{O}_7$ ，最终得到产品 $m_2\text{kg}$ ，产率为________。

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_0(Mn+)=0.1mol·L^{-1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M{n}^{2+}$	$F{e}^{2+}$	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$Z{n}^{2+}$	$N{i}^{2+}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。

（2）"氧化"中添加适量的 $Mn{O}_2$ 的作用是将________。

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z{n}^{2+}$ 和 $N{i}^{2+}$， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $Mg{F}_2$ 沉淀除去 $M{g}^{2+}$ 。若溶液酸度过高， $M{g}^{2+}$ 沉淀不完全，原因是________。

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $LiN{i}_{x}C{o}_{y}M{n}_z{O}_2$， 其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x=y=\frac{1}{3}$ 时， z=________。

煤燃烧排放的烟含有 $S{O}_2$ 和 $N{O}_x$ ， 形成酸雨、污染大气，采用 $NaCl{O}_2$ 溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝．回答下列问题：

（1） $NaCl{O}_2$ 的化学名称为________．

（2）在鼓泡反应器中通入含 $S{O}_2$ 、 $N{O}_x$ 的烟气，反应温度323K， $NaCl{O}_2$ 溶液浓度为 $5\times {10}^{﹣3}mol•L^{﹣1}$ ． 反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表．

离子	$SO{4}^{2﹣}$	$S{O_3}^{2﹣}$	$N{O_3}^{﹣}$	$N{O_2}^{﹣}$	$C{l}^{﹣}$
c/ $（mol•L^{﹣1}）$	$8.35\times {10}^{﹣4}$	$6.87\times {10}^{﹣6}$	$1.5\times {10}^{﹣4}$	$1.2\times {10}^{﹣5}$	$3.4\times {10}^{﹣3}$

①写出 $NaCl{O}_2$ 溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式________．增加压强，NO的转化率________（填"提高"、"不变"或"降低"）．

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________（填"增大"、"不变"或"减小"）．

③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率（填"大于"或"小于"）原因是除了 $S{O}_2$ 和NO在烟气中初始浓度不同，还可能是________．

（3）在不同温度下， $NaCl{O}_2$ 溶液脱硫、脱硝的反应中 $S{O}_2$ 和NO的平衡分压 $p_0$ 如图所示．

①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______（填"增大"、"不变"或"减小"）．

②反应 $Cl{O}_2{}^{﹣}+2S{O_3}^2﹣═2S{O_4}^{2﹣}+C{l}^{﹣}$ 的平衡常数K表达式为________．

（4）如果采用 $NaClO$ 、 $Ca（Cl{O}_2)$ 替代 $NaCl{O}_2$ ，也能得到较好的烟气脱硫效果．

①从化学平衡原理分析， $Ca（ClO{）}_2$ 相比 $NaClO$ 具有的优点是________．

②已知下列反应：

$S{O}_2（g）+2OH{}^{﹣}（aq）═S{O_3}^{2﹣}（aq）+H_{2}O（1）△H_1$

$ClO{}^{﹣}（aq）+S{O}_3{}^{2﹣}（aq）═SO{}_4{}^{2﹣}（aq）+C{l}^{﹣}（aq）△H{}_2$

$CaS{O}_4（s）═Ca{}^{2+}（aq）+S{O}_4{}^{2﹣}（aq）△H{}_3$

则反应 $S{O}_2（g）+C{a}^{2+}（aq）+Cl{O}^{﹣}（aq）+2O{H}^{﹣}（aq）═CaS{O}_4（s）+H_{2}O（l）+C{l}^{﹣}$ （aq）的△H=________．

硫酸铁铵 $[{\mathit{NH}}_4{Fe\left({\mathit{SO}}_4\right)}_2\bullet x{H}_{2}O]$ 是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_________________。

（2）步骤②需要加热的目的是_________________，温度保持 $80~95\mathrm{}\mathrm{℃}$ ，采用的合适加热方式是_________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_________________（填标号）。

（3）步骤③中选用足量的 $H_2{O}_2$ ，理由是________。分批加入 $H_2{O}_2$ ，同时为了____________，溶液要保持 $\mathit{pH}$ 小于0.5。

（4）步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时，失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。

二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

$\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)=\text{CO}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_1=+41\text{kJ}\cdot \text{mo}{\text{l}}^{-1}$

② $\text{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_2=-90\text{kJ}\cdot \text{mol}$

总反应的 $\mathit{\Delta H}=$ _______ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________（填标号），判断的理由是_______。

（2）合成总反应在起始物 $n\left(H_2\right)/n\left(C{O}_2\right)=3$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)$ ，在 $t=250$ ℃下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)\sim p$ 、在 $p=5\times 10^5\mathit{Pa}$ 下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)~t$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $K_p=$ ________；

②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_________；

③当 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)=0.10$ 时， $C{O}_2$ 的平衡转化率 $\alpha =$ __________，反应条件可能为________或_______。

某同学利用Cl₂氧化K₂MnO₄制备KMnO₄的装置如图所示（夹持装置略）：

已知：锰酸钾（K₂MnO₄）在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：3MnO₄^2﹣+2H₂O═2MnO₄^﹣+MnO₂↓+4OH^﹣

回答下列问题：

（1）装置A中a的作用是　　；装置C中的试剂为　　；装置A中制备Cl₂的化学方程式为　　。

（2）上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO₄产率降低，改进的方法是　　。

（3）KMnO₄常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO₄溶液加入　酸式　（填“酸式”或“碱式”）滴定管中；在规格为50.00 mL的滴定管中，若KMnO₄溶液起始读数为15.00 mL，此时滴定管中KMnO₄溶液的实际体积为　　（填标号）。

A．15.00 mL B．35.00 mL C．大于35.00 mL D．小于15.00 mL

（4）某FeC₂O₄•2H₂O样品中可能含有的杂质为Fe₂（C₂O₄）₃、H₂C₂O₄•2H₂O，采用KMnO₄滴定法测定该样品的组成，实验步骤如下：

Ⅰ．称取mg样品于锥形瓶中，加入稀H₂SO₄溶解，水浴加热至75℃．用c mol•L^﹣1的KMnO₄溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，消耗KMnO₄溶液V₁mL。

Ⅱ．向上述溶液中加入适量还原剂将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，加入稀H₂SO₄酸化后，在75℃继续用KMnO₄溶液滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，又消耗KMnO₄溶液V₂ mL。

样品中所含H₂C₂O₄•2H₂O（M＝126g•mol^﹣1）的质量分数表达式为　　。

下列关于样品组成分析的说法，正确的是　　（填标号）。

A． $\frac{V_1}{V_2}=$3时，样品中一定不含杂质

B． $\frac{V_1}{V_2}$越大，样品中H₂C₂O₄•2H₂O含量一定越高

C．若步骤Ⅰ中滴入KMnO₄溶液不足，则测得样品中Fe元素含量偏低

D．若所用KMnO₄溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe元素含量偏高

研究性学习小组进行了一系列化学实验后，发现高锰酸钾分解后的含锰元素的化合物都能和浓盐酸反应制得氯气，且锰化合物的还原产物都是MnCl₂．他们将6.32gKMnO₄粉末加热一段时间，也不知道高锰酸钾是否完全分解，收集到0.112L气体后便停止加热了，冷却后放入足量的浓盐酸再加热，又收集到气体体积是（上述气体体积都折合成标准状况）

A．0.448L

B．2.240L

C．2.016L

D．无法确定

24mL浓度为0.05mol・L^﹣1的Na₂SO₃溶液，恰好与20mL浓度为0.02mol・L^﹣1的K₂Cr₂O₇溶液完全反应，已知Na₂SO₃能被K₂Cr₂O₇氧化为Na₂SO₄，则元素Cr在还原产物中的化合价为

A．+2

B．+3

C．+4

D．+5

将0.15molFe₃O₄完全溶解在足量稀硫酸中，然后加入K₂Cr₂O₇溶液250mL，恰好使溶液中Fe²⁺全部氧化成Fe³⁺，Cr₂O₇^2-全部转化成Cr³⁺，则K₂Cr₂O₇溶液的物质的量浓度是

A．0.05mol/L

B．0.1mol/L

C．0.2mol/L

D．0.3mol/L

已知适当条件下+7、+6、+4价锰的化合物都能和浓盐酸反应制得氯气且还原产物都是MnCl₂．将6.32g KMnO₄粉末加热一段时间后收集到0.112L气体（标准状况，后同），冷却后放入足量的浓盐酸再加热，又收集到VL黄绿色气体，下列说法正确的是

A．V=2.24L

B．参加反应的HCl为0. 18mol

C．无法确定最终生成含钾化合物的数量是多少

D．6.32g KMnO4粉末若直接与足量浓盐酸反应可得到2.24L Cl2（标准状况）

24mL0.05mol∙L^-1的Na₂SO₃恰好与20mL0.02mol∙L^-1的K₂R₂O₇溶液完全反应，则R元素在还原产物中的化合价为

A．0

B．+2

C．+3

D．+6

磁性氧化铁（Fe₃O₄）可用于制造录音磁带和电讯器材，其溶于稀硝酸的化学方程式为：
3Fe₃O₄+28HNO₃（稀）=9Fe(NO₃)₃+NO↑+14H₂O。
（1）Fe₃O₄晶体的颜色为______________。
（2）Fe(NO₃)₂在水溶液中的电离方程式为________________________。
（3）上述反应中，氧化剂是_____________（填化学式），被还原的氮元素与未被还原的氮元素的物质的量之比为_________，每生成2.24L（标准状况下）NO时，转移电子的物质的量为____________mol。

已知：2Fe³⁺+2I^-＝2Fe²⁺+I₂，向1L含有Fe²⁺、I^-、Br^-的溶液中通入适量氯气，溶液中各种离子的物质的量变化如下图所示。横、纵坐标的单位均为mol。
有关说法不正确的是

A．线段BC代表Fe^2+物质的量的变化情况

B．原混合溶液中c(FeBr2)＝3 mol/L

C．原溶液中n (Fe^2+): n (I^-): n(Br^-)＝2:1:3

D．当通入Cl22mol时，溶液中已发生的反应可表示为2Fe^2++2I^━+2Cl2＝2Fe^3++I2+4Cl^━

Cl₂是一种重要的化工原料，结合氯气的相关知识解决下列问题。
（1）运输氯气的钢瓶上应贴的标签为_____________。

A．腐蚀品

B．爆炸品

C．有毒品

D．易燃品

（2）工业上将氯气通入石灰乳制取漂白粉，写出该反应的化学方程式 。
（3）漂白粉的有效成分是（填化学式）_____________。
（4）实验室可以用KMnO₄与浓盐酸在常温下制备Cl₂。高锰酸钾溶液常用于物质的定性检验与定量分析。某化学兴趣小组在实验室里欲用KMnO₄固体来配制500 mL 0.1mol/L的KMnO₄溶液。
①需用的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、 。
②下列操作会导致实验结果偏小的是 （填字母）。
a．转移时没有洗涤烧杯、玻璃棒
b．容量瓶内壁附有水珠而未干燥处理
c．颠倒摇匀后发现凹液面低于刻度线又加水补上
d．加水定容时俯视刻度线
③用配好的该浓度的KMnO₄溶液与300mL 0.2mol/L的KI溶液恰好反应，生成等物质的量的I₂和KIO₃，则消耗KMnO₄的体积为 mL。(已知MnO₄^－在此条件被还原为Mn^2＋)
（5）氯水中含有多种成分，因而具有很多性质，根据氯水分别与如图四种物质发生的反应填空（a、b、c、d重合部分代表物质间反应，且氯水足量，已知：Cl₂ + 2Br^－＝2Cl^－+ Br₂）。

①能证明氯水具有漂白性的是__________(填“a”、“b”、“c”或“d”)，现象是 。
②a中发生反应的离子方程式是 。

氯碱工业生产中用氨气检查氯气管道是否泄漏，氨气遇到氯气会产生白烟，
（1）反应还生成了一种无毒的气态单质，写出反应的化学方程式 ________________________。
（2）在该反应中，氧化剂是____________，还原产物是____________，当有1.7g的氨气参与反应时，转移的电子数目为____________。
（3）列式计算当有112 mL的氯气（已折算到标准状况）参加反应时生成白烟的质量为________ g。