新高考人教版高考化学三轮大题练四

押题练四
(时间：30分钟 分值：43分)
1．(14分)硫酸亚铁铵[(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O]俗称莫尔盐，可溶于水，在100～110 ℃ 时分解，在定量分析中常用作标定重铬酸钾、高锰酸钾等溶液的标准物质，还用于冶金、电镀等。

Ⅰ.化学课外活动小组研究莫尔盐晶体强热时的分解产物。

(1)甲组同学按照如图1所示的装置进行研究，装置C 中可观察到的现象是____________________________________________________________________，由此可知分解产物中有________。

(2)乙组同学认为莫尔盐晶体分解的产物中还含有SO 3(g)、SO 2(g)及N 2。

为进行验证，选用甲组实验中的装置A 和如图2所示的部分装置进行实验。

①乙组同学的实验中，装置依次连接的合理顺序为A —____________。

②装置D 中足量盐酸的作用是___________________________________；
含有SO 3的实验现象是______________________________________。

Ⅱ.为测硫酸亚铁铵纯度，称取m g 莫尔盐样品，配成 500 mL 溶液，甲、乙、丙三位同学设计了如下三个实验方案，请回答：
甲方案：取 25.00 mL 硫酸亚铁铵溶液用 0.100 0 mol·L －1的酸性KMnO 4溶液分三次进
行滴定。

乙方案：取 25.00 mL 硫酸亚铁铵溶液进行如下实验。

待测液――→足量BaCl 2溶液――→过滤――→洗涤――→干燥――→称量
w g 固体
丙方案：(通过NH 4＋测定)实验装置如图3所示。

取25.00 mL 硫酸亚铁铵溶液进行该实验。

(1)甲方案中的离子方程式为_____________________________，
若实验操作都正确，但其测定结果总是小于乙方案，可能原因为__________________________，验证推测的方法为________________________。

(2)乙方案中沉淀是否洗涤干净的检验方法是_________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)丙方案中量气管中最佳试剂是________。

a ．水
b ．饱和NaHCO 3溶液
c ．CCl 4
(4)若测得NH 3(已折算为标准状况下)为V L ，则硫酸亚铁铵纯度为________。

【答案】 Ⅰ.(1)溶液变红(1分) NH 3(1分)
(2)①G 、D 、B 、C 、F(2分)
②吸收氨气并将溶液酸化，排除SO 2的干扰(1分) D 中出现白色沉淀(1分)
Ⅱ.(1)MnO 4－＋5Fe 2＋＋8H ＋===Mn 2＋＋5Fe 3＋＋4H 2O(1分) Fe 2＋已被空气部分氧化(1分)
取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN 溶液，若溶液变为血红色，说明Fe 2＋已被空气部
分氧化(2分)
(2)取最后一次洗涤的滤液加入AgNO 3溶液，若没有沉淀，说明已洗干净(1分)
(3)c(1分)
(4)392V ×2044.8m
×100%(2分) 【解析】 Ⅰ.(1)莫尔盐[(NH 4)2Fe(SO 4)2·6H 2O]受热分解，分解时会产生氨气和二氧化硫、三氧化硫等，根据装置图可知，碱石灰可以吸收酸性气体，氨气遇到酚酞溶液会变红色，所以装置C 中可观察到的现象是溶液变红，由此可知莫尔盐晶体分解的产物中有NH 3。

装置B 的主要作用是吸收分解产生的酸性气体及水。

(2)①要检验生成SO 3(g)、SO 2(g)及N 2，在甲组实验中的装置A 产生气体后，经过安全瓶后通过BaCl 2溶液检验SO 3，再通过品红溶液检验SO 2，用NaOH 溶液除去SO 2，用排水集气法收集N 2，所以装置依次连接的合理顺序为A 、G 、D 、B 、C 、F ；
②由于产生的气体中有NH 3，所以BaCl 2溶液中加入足量的盐酸，可以吸收NH 3并防止产生BaSO 3沉淀，排除SO 2的干扰；SO 3通入BaCl 2溶液中可以产生BaSO 4沉淀，所以含有SO 3的实验现象是 D 中有白色沉淀。

Ⅱ.(1)KMnO 4溶液具有氧化性，能将Fe 2＋氧化为Fe 3＋，反应的离子方程式为MnO 4－＋
5Fe 2＋＋8H ＋===Mn 2＋＋5Fe 3＋＋4H 2O ；Fe 2＋具有还原性，易被氧化成Fe 3＋，故测得
(NH 4)2Fe(SO 4)2浓度偏小；可检验Fe 2＋的氧化产物Fe 3＋，具体操作为取少量硫酸亚铁铵溶液，
加入少量KSCN 溶液，若溶液变为血红色，说明Fe 2＋已被空气部分氧化。

(2)乙方案中沉淀是否洗涤干净，可以设计实验检验洗涤液中是否含有Cl －，具体步骤为
取最后一次洗涤的滤液加入AgNO 3溶液，若没有沉淀，说明已洗干净。

(3)丙方案中导管在液面以上，符合排液体收集气体要求，量气管中液体应不能溶解NH 3，NH 3易溶于水和饱和NaHCO 3溶液，难溶于CCl 4，故用排CCl 4法收集。

(4)V L NH 3的物质的量为V L 22.4 L·mol
－1＝V 22.4 mol ，m g(NH 4)2Fe(SO 4)2·6H 2O 样品中含N
的物质的量为500 mL 25 mL ×V 22.4 mol ＝20V 22.4
mol ，(NH 4)2Fe(SO 4)2·6H 2O 的纯度为20V 22.4×12 mol×392 g·mol －1m g ×100%＝392V ×2044.8m
×100%。

【押题理由】 本题综合考查了有关物质的制备原理分析，化学实验装置的连接，化学实验方案的设计和评价以及化学实验定量分析等核心考点内容，试题旨在检测化学实验综合知识的应用能力。

2．(15分)能源、环境与人类生活密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。

Ⅰ.二甲醚可代替汽油作新型清洁燃料，常温常压下，二氧化碳加氢可选择性生产二甲
醚(CH 3OCH 3)或一氧化碳。

已知二甲醚、氢气的燃烧热分别为－1 455 kJ·mol －1、－285.8
kJ·mol －1。

(1)写出CO 2加氢转化为CH 3OCH 3(g)和H 2O(l)的热化学方程式：________________________________________________________________________，
该反应的平衡常数的表达式为____________。

(2)等物质的量的CO 和H 2在一定条件下可合成CH 3OCH 3，同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式为_________________________。

(3)二甲醚燃料电池原理如图1所示：
①M 区发生的电极反应式为____________________________________。

②用上述电池作电源，用图2装置电解饱和氯化钾溶液(电极均为惰性电极)，设饱和氯化钾溶液体积为 500 mL ，当溶液的pH 变为13时(在常温下测定)，若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗CH 3OCH 3的质量为__________g(假设溶液电解前后体积不变，保留2位有效数字)。

Ⅱ.硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应
为NO 2(g)＋SO 2(g)SO 3(g)＋NO(g) ΔH ＝－41.8 kJ·mol －1。

(1)下列说法中可以说明该反应已达到平衡状态的是__________。

a ．体系内混合气体的密度保持不变
b ．v (NO 2)正＝v (SO 3)逆
c ．容器内气体的总压强保持不变
d ．NO 体积分数不再改变
(2)某温度下，NO 2(g)＋SO 2(g)SO 3(g)＋NO(g)的平衡常数K ＝94
，该温度下在甲、乙、丙三个体积为 2 L 的恒容密闭容器中，投入NO 2(g)和SO 2(g)，其起始浓度如下表所示：
起始浓度
甲 乙 丙 c (NO 2)/(mol·L －1)
0.10 0.20 0.20 c (SO 2)/(mol·L －1) 0.10 0.10 0.20
①10 min 2。

②丙达到平衡所用的时间________10 min(填“＞”“＜”或“＝”)，达到平衡后，设甲、乙、丙中SO 2(g)的转化率分别为a 、b 、c ，则三者的大小关系为_________________________。

【答案】 (1)2CO 2(g)＋6H 2(g)===CH 3OCH 3(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－259.8 kJ·mol －1(2分)
c （CH 3OCH 3）c 2（CO 2）·c 6（H 2）
(1分) (2)3CO ＋3H 2===CH 3OCH 3＋CO 2(2分)
(3)①CH 3OCH 3＋3H 2O －12e －===2CO 2＋12H ＋(2分)
②0.24(2分)
Ⅱ.(1)bd(2分)
(2)①0.006 mol·L －1·min －1(2分)
②＜(1分) a ＝c ＜b (1分)
【解析】 Ⅰ.(1)根据二甲醚、氢气的燃烧热分别为－1 455 kJ·mol －1、－285.8 kJ·mol －1
可知热化学方程式：CH 3OCH 3(g)＋3O 2(g)===2CO 2(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝－1 455 kJ·mol －1①
H 2(g)＋12
O 2(g)===H 2O(l) ΔH ＝－285.8 kJ·mol －1② 将②×6－①可得2CO 2(g)＋6H 2(g)===CH 3OCH 3(g)＋3H 2O(l) ΔH ＝(－285.8 kJ·mol
－1)×6－(－1 455 kJ·mol －1)＝－259.8 kJ·mol －1；反应的平衡常数的表达式K ＝
c （CH 3OCH 3）c 2（CO 2）·c 6（H 2）。

(2)等物质的量的CO 和H 2在一定条件下可合成CH 3OCH 3，同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，即CO 2，故化学方程式为3CO ＋3H 2===CH 3OCH 3＋CO 2。

(3)①由H ＋的移动方向可知，M 区为负极，发生的电极反应式为CH 3OCH 3＋3H 2O －12e
－===2CO 2＋12H ＋；
②用惰性电极电解饱和KCl 溶液总的反应式为2Cl －＋2H 2O=====电解H 2↑＋Cl 2↑＋2OH －
，pH 变为13时，c (OH －)＝0.1 mol·L －1，n (OH －)＝0.1 mol·L －1×0.5 L ＝0.05 mol ，
CH 3OCH 3～12e －～12OH －
46 g 12 mol
x ×80% 0.05 mol
解得x ＝0.24 g 。

Ⅱ.(1)a 项，由于反应是气体体积不变的反应，且全部是气体，故体系内混合气体的密度一直保持不变，故不能作为平衡的标志，错误；b 项，反应中v (NO 2)正＝v (SO 3)正一直存在，而只有平衡时才有v (SO 3)正＝v (SO 3)逆，故只有平衡时才有v (NO 2)正＝v (SO 3)逆，故当 v (NO 2)正＝v (SO 3)逆时，反应达平衡，正确；c 项，由于反应是气体体积不变的反应，故容器内气体的总物质的量一直不变，则总压强一直保持不变，故不能作为反应达平衡的标志，错误；d 项，在反应未平衡前，NO 的消耗和生成速率不同，故NO 体积分数会改变，当NO 的体积分数
不变时，说明反应达平衡，正确。

(2)①根据反应中NO 2(g)和SO 2(g)的起始浓度分别为0.1 mol·L －1，设在10 min 达到平衡
时，NO 2浓度的改变量为x mol·L －1，根据三段式可知：
NO 2(g)＋SO 2(g)SO 3(g)＋NO(g)
初始(mol·L －1): 0.1 0.1 0 0
Δc (mol·L －1): x x x x
平衡(mol·L －1): 0.1－x 0.1－x x x
根据平衡常数为94可知：94＝x 2
（0.1－x ）2，解得x ＝0.06。

则平均速率v (NO 2)＝0.06 mol·L －110 min
＝0.006 mol·L －1·min －1；
②由于容器体积相同，且反应为气体体积不变的反应，故甲和丙为等效平衡，即丙中所达的平衡状态和甲相同，而由于丙中反应物的浓度大于甲，故反应速率比甲快，到达平衡的时间比10 min 短；由于甲和丙为等效平衡，故甲、丙中SO 2(g)的转化率相等，而乙相当于是向甲容器中加入NO 2，SO 2的转化率大于甲，故三个容器中SO 2(g)的转化率的关系为a ＝c ＜b 。

【押题理由】 本题综合考查了热化学方程式及化学平衡常数表达式的书写、根据陌生信息书写化学方程式及根据电解装置图示书写电极反应式、化学平衡状态的判断及有关化学反应速率和化学平衡的相关计算知识，试题旨在检测化学反应与能量和电化学及化学平衡综合知识的应用能力。

3．(14分)高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO 2，含少量Fe 、Al 、Mg 等杂质元素)制备高纯碳酸锰的实验过程如下：
(1)浸出：浸出时温度控制在90～95 ℃ 之间，并且要连续搅拌3小时，植物粉的作用是________________________________________________________________________。

(2)除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH 为3.5～5.5； ②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；
③…
操作①中使用碳酸锰调pH 的优势是___________________________________；
操作②中加入双氧水不仅能将Fe 2＋ 氧化为Fe 3＋，而且能提高软锰矿的浸出率。

写出双
氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式： ________________________________。

(3)制备：在30～35 ℃ 下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH 在6.5～7.0，得到MnCO 3沉淀。

温度控制 35 ℃ 以下的原因是___________________；
该反应的化学方程式为_________________________________；
生成的MnCO 3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是___________________。

(4)计算：室温下，K sp (MnCO 3)＝1.8×10－11，K sp (MgCO 3)＝2.6×10－5，已知离子浓度小于
1.0×10－5 mol·L －1时，表示该离子沉淀完全。

若净化液中的c (Mg 2＋)＝10－2 mol·L －1，试列式
计算说明Mg 2＋ 的存在是否会影响MnCO 3的纯度：____________。

【答案】 (1)作还原剂(1分)
(2)增加MnCO 3的产量(或不引入新的杂质等)(2分) MnO 2＋H 2O 2＋2H ＋===Mn 2＋＋
2H 2O ＋O 2↑(2分)
(3)减少NH 4HCO 3的分解，提高原料利用率(2分)
MnSO 4＋2NH 4HCO 3=====30～35 ℃MnCO 3↓＋(NH 4)2SO 4＋CO 2↑＋H 2O(2分) 取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl 2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净(2分)
(4)K sp (MnCO 3)＝c (Mn 2＋)·c (CO 32－)，当Mn 2＋沉淀完全时，c (CO 3
2－)＝1.8×10－111.0×10－5 mol·L －1＝1.8×10－6 mol·L －1，若Mg 2＋也能形成沉淀，则要求c (Mg 2＋)＞2.6×10－5/1.8×10－6 mol·L －1＝14.4 mol·L －1，若净化液中的c (Mg 2＋)＝10－2 mol·L －1，远小于14.4 mol·L －1，说明Mg 2＋的
存在不会影响MnCO 3的纯度(3分)
【解析】 (1)在浸出液中加入植物粉起到了还原剂的作用。

(2)使用MnCO 3调pH 的优势是不引入新的杂质；酸性溶液中MnO 2氧化H 2O 2为O 2，
本身被还原为Mn 2＋。

(3)依据NH 4HCO 3受热易分解分析，温度控制35 ℃以下的原因是防止NH 4HCO 3分解；在30～35 ℃下，将NH 4HCO 3溶液滴加到MnSO 4净化液中，控制反应液的最终pH 在6.5～7.0，得到MnCO 3沉淀、(NH 4)2SO 4、CO 2和H 2O ，生成的MnCO 3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl 2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

(4)K sp (MnCO 3)＝c (Mn 2＋)·c (CO 32－)，当Mn 2＋沉淀完全时，c (CO 3
2－)＝1.8×10－111.0×10－5 mol·L －1＝1.8×10－6 mol·L －1，若Mg 2＋也能形成沉淀，则要求c (Mg 2＋)＞(2.6×10－5/1.8×10－6) mol·L －1＝14.4 mol·L －1，0.01 mol·L －1远小于14.4 mol·L －1，说明Mg 2＋的存在不会影响MnCO 3的纯度。

【押题理由】 本题综合考查了化学工艺流程试题中有关物质的制备相关实验步骤原理分析、化学方程式和离子方程式的书写、物质的检验和化学实验基本操作方法、化学定量分析等相关核心考点。