2020-2021【化学】化学 化学反应原理综合考查的专项 培优练习题及答案解析

2020-2021【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题及答案解

析

一、化学反应原理综合考查

1．Cr、S等元素的化合物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

（1）还原沉淀法是处理含铬（Cr2O72−和CrO42−）工业废水的常用方法，过程如下：

①已知：常温下，初始浓度为1.0 mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。则上述流程中CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为______________________。

②还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

③Cr3+与Al3+的化学性质相似，对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为

____________。

④常温下，Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，欲使处理后废水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L−1（即沉淀完全），应调节至溶液的pH=_____。

（2）“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2

①将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，溶液pH约为3，此时，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_________（用离子浓度符号和“＞”号表示）。

②室温下，将烟道气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

已知部分弱电解质的电离常数（25℃）如下：

电解质电离常数

H2SO3K a1=1.54×10-2 K a2=1.02×10-7

NH 3·H 2O K b =1.74×10-5

（i ）(NH 4)2SO 3溶液呈____（填“酸”、“碱”或“中”）性，其原因是_________________。 （ii ）图中b 点时溶液pH=7，则n(NH 4+):n(HSO 3- )=_________。

【答案】CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O 1:6 Cr 2O 3 5 c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c(OH -) 碱 H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性 3:1

【解析】

【详解】

(1) ① 从图中可以看出，c (Cr 2O 72−) 随c (H +)的增大而不断增大，当c (H +)=6.0×10-7mol/L 时，c (Cr 2O 72−)=0.4mol/L ，此时反应达平衡状态，所以此反应为可逆反应。由此可得CrO 42-转化为Cr 2O 72-的离子方程式为CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O 答案为CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O ② 依据电子守恒，氧化剂Cr 2O 72−与还原剂Fe 2+的关系为：Cr 2O 72−——6Fe 2+

从而得出还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6。答案为1:6；

③ Cr 3+与Al 3+的化学性质相似，说明Cr 3+在水溶液中易发生水解反应，最终生成Al(OH)3，灼烧时再分解为铬的氧化物。所以对CrCl 3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为Cr 2O 3。答案为Cr 2O 3 ④ Ksp[Cr(OH)3]=3353()() 1.010()c Cr c OH c OH +---⋅=⨯⨯=1.0×10-32

9()10/c OH mol L --=，pH=5。答案为5；

(2) ① 将烟气通入1.0mol/L 的Na 2SO 3溶液，当Na 2SO 3恰好完全反应时，全部生成

NaHSO 3，此时溶液pH 约为3，则表明HSO 3-以电离为主。

发生的电离、水解反应方程式为：HSO 3-

H ++SO 32-、 HSO 3-+H 2O H 2SO 3+OH -、H 2O H ++OH - 且前面反应进行的程度大于后面反应， 从而得出溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c (OH -)。

答案为c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c (OH -)

②（i ）在(NH 4)2SO 3溶液中，NH 4+、SO 32-都将发生水解，从表中数据K a2=1.02×10-7、 K b =1.74×10-5可以看出，HSO 3-的电离常数小，SO 32-的水解常数大，所以溶液呈碱性。 答案为碱；

溶液呈碱性的原因是：溶液H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·

H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性。

答案为：H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·

H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性。

（ii ）图中b 点时溶液pH=7，此时c (HSO 3-)=c (SO 32-)，则c (NH 4HSO 3)=c [(NH 4)2SO 3]，从而得出n (NH 4+) ：n (HSO 3- )= 3：1 答案为3：1。

2．过氧乙酸(CH 3CO 3H)是一种广谱高效消毒剂，不稳定、易分解，高浓度易爆炸。常用于空气、器材的消毒，可由乙酸与H 2O 2在硫酸催化下反应制得，热化学方程式为：

CH3COOH(aq)+H2O2(aq)⇌CH3CO3H(aq)+H2O(l) △H=-13.7K J/mol

(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%，原因是____ 。

(2)利用上述反应制备760 9 CH3CO3H，放出的热量为____kJ。

(3)取质量相等的冰醋酸和50% H2O2溶液混合均匀，在一定量硫酸催化下进行如下实验。实验1：在25 ℃下，测定不同时间所得溶液中过氧乙酸的质量分数。数据如图1所示。实验2：在不同温度下反应，测定24小时所得溶液中过氧乙酸的质量分数，数据如图2所示。

①实验1中，若反应混合液的总质量为mg，依据图1数据计算，在0—6h间，

v(CH3CO3H)=____ g／h（用含m的代数式表示）。

②综合图1、图2分析，与20 ℃相比，25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是

_________。（写出2条）。

(4) SV-1、SV-2是两种常用于实验研究的病毒，粒径分别为40 nm和70 nm。病毒在水中可能会聚集成团簇。不同pH下，病毒团簇粒径及过氧乙酸对两种病毒的相对杀灭速率分别如图3、图4所示。

依据图3、图4分析，过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是______【答案】高浓度易爆炸（或不稳定，或易分解） 137 0.1m/6 温度升高，过氧乙酸分解；温度升高，过氧化氢分解，过氧化氢浓度下降，反应速率下降随着pH升高，SV-1的团簇粒径减小，与过氧化氢接触面积增大，反应速率加快

【解析】

【分析】

（1）过氧乙酸(CH3CO3H)不稳定、易分解，高浓度易爆炸，为了安全市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%

(2) 利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算

(3) 结合图象分析计算