高考化学 非选择题规范练 (5)

非选择题规范练 五26．LiFePO 4可作为新型锂离子电池的正极材料。

以钛铁矿(主要成分为FeTiO 3、Fe 2O 3及少量CuO 、SiO 2杂质)为主要原料生产TiOSO 4，同时得到的绿矾(FeSO 4·7H 2O)与磷酸和LiOH 反应可制备LiFePO 4, LiFePO 4的制备流程如下图所示：请回答下列问题：(1)酸溶时 FeTiO 3与硫酸反应的化学方程式可表示为______________________________。

(2)①加铁屑还原的目的是__________________，②过滤前需要检验还原是否完全，其实验操作可描述为_____________________________________________________________。

(3)“反应”需要按照一定的顺序加入FeSO 4溶液、磷酸和LiOH ，其加入顺序应为_____________________，其理由是________________________________。

(4)滤渣中的铜提纯后可用于制取Cu 2O ，Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu 2O 的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu ＋H 2O=====电解Cu 2O ＋H 2↑。

则该装置中铜电极应连接直流电源的__________极，石墨电极的电极反应式为__________________________，当有0.1 mol Cu 2O 生成时电路中转移________mol 电子。

答案 (1)FeTiO 3＋2H 2SO 4===FeSO 4＋TiOSO 4＋2H 2O(2)①把铁离子还原为亚铁离子，置换出铜 ②取少量反应液于试管中，加入几滴硫氰化钾溶液，如果溶液变红色，说明还原没有完全，如果溶液不变红色，说明还原已经完全 (3)磷酸、硫酸亚铁溶液、LiOH 先加磷酸，在酸性环境可以抑制亚铁离子的水解、氧化，又避免生成氢氧化铁沉淀 (4)正 2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH － 0.2解析 (4)根据电解总反应：2Cu ＋H 2O=====电解Cu 2O ＋H 2↑可知，Cu 发生氧化反应，作阳极，应与电源的正极相连；石墨电极为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －；根据该反应可知2e －～Cu 2O ，所以当有0.1 mol Cu 2O 生成时电路中转移 0.2 mol 电子。

27．实验室制备苯甲酸乙酯的反应装置示意图和有关数据如下：环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为62.1 ℃。

合成反应：向圆底烧瓶中加入6.1 g苯甲酸、20 mL无水乙醇、25 mL环己烷和2片碎瓷片，搅拌后再加入2 mL浓硫酸。

按图组装好仪器后，水浴加热回流1.5 h。

分离提纯：继续水浴加热蒸出多余乙醇和环己烷，经分水器放出。

剩余物质倒入盛有60 mL 冷水的烧杯中，依次用碳酸钠、无水氯化钙处理后，再蒸馏纯化，收集210～213 ℃的馏分，得产品5.0 g。

回答下列问题：(1)仪器A的名称为________，冷却水应从________(填“a”或“b”)口流出。

(2)加入环己烷的目的是__________________________________。

(3)合成反应中，分水器中会出现分层现象，且下层液体逐渐增多，当下层液体高度超过距分水器支管约2 cm时开启活塞放出少量下层液体。

该操作的目的为______________________。

(4)实验中加入碳酸钠的目的是________________________________________；经碳酸钠处理后，若粗产品与水分层不清，可采取的措施为________。

(5)在该实验中，圆底烧瓶的容积最适合的是________(填字母)。

A．50 mL B．100 mLC．200 mL D．300 mL(6)本实验的产率为________。

答案(1)球形冷凝管 b(2)在较低温度下除去产物水，提高产率(3)确保乙醇和环己烷及时返回反应体系而下层水不会回流到体系中(4)中和苯甲酸和硫酸加氯化钠进行盐析(5)B (6)66.7%解析(1)由仪器的结构特征，可知A为球形冷凝管；在本实验中冷凝管的作用为将气体冷凝为液体，水的流向应逆流效果更好，所以冷凝水应从b口流出。

(2)根据已知信息“环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为62.1 ℃”，所以环己烷在合成反应中的作用为在较低温度下带出生成的水，促进酯化反应向右进行，提高产率。

(3)分水器中上层是油状物，下层是水，当油层液面高于支管口时，油层会沿着支管流回烧瓶，即达到了反应物冷凝回流，提高产率的目的。

当下层液面高度超过距分水器支管约2 cm时，应开启活塞，放出水，避免水层升高流入烧瓶。

(4)合成反应结束，烧瓶中主要有苯甲酸乙酯(产物)、苯甲酸(未反应完)、硫酸(催化剂)、乙醇、环己烷，水浴加热除去乙醇和环己烷，剩余的物质主要为苯甲酸乙酯、苯甲酸、硫酸。

加入碳酸钠可中和苯甲酸、硫酸，生成易溶于水的盐，溶液分层。

经碳酸钠处理后，若粗产品与水分层不清，可加入食盐，进一步降低酯的溶解，即为盐析。

然后用分液漏斗分出有机层，加入无水氯化钙吸收部分的水，再进行蒸馏，收集210～213 ℃的馏分。

(5)加入圆底烧瓶中6.1 g苯甲酸，根据表格中的密度可估计苯甲酸约为5 mL，所以圆底烧瓶中溶液的体积约为(5＋20＋25＋2)mL＝52 mL，而烧瓶所能盛放的溶液的体积不超过烧瓶的23，所以选择100 mL的烧瓶，故选B。

(6)m(乙醇)＝0.789 g·mL－1×20 mL＝15.78 g；m(苯甲酸)＝6.1 g；设理论产量为x，则有：122 g46 g150 g6.1 g15.78 g(过量)x则有122 g∶150 g＝6.1 g∶x，解得x＝7.5 g。

产率＝实际产量理论产量×100%＝5.0 g 7.5 g ×100%≈66.7%。

28．Ⅰ.汽车尾气中含有NO 、CO 等有害物质，其中NO x 会引起光化学烟雾等环境问题。

NH 3—SCR 技术是去除NO x 最为有效的技术之一：在催化剂条件下，以NH 3或尿素将尾气中NO x 还原为N 2从而降低污染。

(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO 的原因_____________________________ (用化学方程式表示，该反应为为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO 排放量越大，试分析其原因______________________________________________。

(2)①NH 3去除尾气中的NO x ，当V (NO)∶V (NO 2)＝1∶1时称为“快速SCR 反应”，该反应化学方程式为____________________________________________________________； ②合成NH 3所用原料气H 2，可用天然气为原料制得，有关反应能量变化如下所示。

CO(g)＋12O 2(g)===CO 2 (g) ΔH 1＝－282.0 kJ·mol －1 H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O (g) ΔH 2＝－241.8 kJ·mol －1 CH 4(g)＋2O 2(g)===CO 2(g)＋2H 2O(g) ΔH 3＝－836.3 kJ·mol －1则用CH 4(g)和H 2O(g)反应制得H 2(g)和CO(g)的热化学方程式为_______________。

(3)通过NO x 传感器可监测NO x 的含量，其工作原理如图所示，则：①Pt 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)；②NiO 电极上的电极反应式为_________________。

(4)研究发现，将煤炭在O 2/CO 2的气氛下燃烧，能够降低燃煤时NO 的排放，主要反应为：2NO(g)＋2CO(g)N 2(g)＋2CO 2(g)。

在一定温度下，于2 L 的恒容密闭容器中充入0.1 mol NO 和0.3 mol CO 发生该反应，测得不同时间容器内的压强(p )与起始压强(p 0)的比值(p /p 0)如下表。

时间/t 0 min 2 min 5 min 10 min 13 min 15 min比值(p /p 0)1 0.97 0.925 0.90 0.90 0.900～5 min 内，该反应的平均反应速率v (NO)＝______。

(5)将上述反应的CO 2与NH 3为原料合成尿素，能够实现节能减排：①2NH 3(g)＋CO 2(g)===NH 2CO 2NH 4(s)；②NH 2CO 2NH 4(s)CO(NH 2)2(s)＋H 2O(g) 对于上述反应②在密闭容器中将过量NH 2CO 2NH 4固体于300 K 下分解，平衡时p [H 2O(g)]为a Pa ，若反应温度不变，将体系的体积增加50%，至达新平衡的过程中p [H 2O(g)]的取值范围是_________(用含a 的式子表示)。

答案 (1)N 2＋O 2高温2NO 温度升高，反应速率加快(2)①2NH 3＋NO ＋NO 2===2N 2＋3H 2O②CH 4(g)＋H 2O(g)===CO(g)＋3H 2(g) ΔH ＝＋171.1 kJ·mol －1(3)①还原 ②NO －2e －＋O 2－===NO 2(4)0.006 mol·L －1·min －1(5)23a <p [H 2O]≤a 解析 (1)氮气与氧气在高温下反应生成NO ，反应方程式为：N 2＋O 2高温2NO ；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO 排放量越大。

(2)①由氧化还原反应的规律可知反应的方程式为：2NH 3＋NO ＋NO 2===2N 2＋3H 2O ；②CH 4(g)和H 2O(g)反应制得H 2(g)和CO(g)的方程式为CH 4(g)＋H 2O(g)===CO(g)＋3H 2(g)，由盖斯定律可得其反应的焓变ΔH ＝ΔH 3－3ΔH 2－ΔH 1＝＋171.1 kJ·mol －1。

(3)由题知Pt 电极上发生还原反应，电极反应式为O 2＋4e －===2O 2－，NiO 电极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为NO －2e －＋O 2－===NO 2。

(4)由表格数据可知，5 min 时，p p 0＝0.925，根据阿伏加德罗定律推论，同温和同体积时p p 0＝n n 0＝0.925，2NO(g)＋2CO(g)N 2(g)＋2CO 2(g) 初始/mol 0.1 0.3 0 0变化/mol 2x 2x x 2x5 min/mol 0.1－2x 0.3－2x x 2x(0.4－x )÷0.40＝0.925，解得x ＝0.03v (NO)＝0.03×2 mol 2 L ×5 min＝0.006 mol·L －1·min －1。