专题5.3 化学计算（综合提升卷）--巅峰冲刺2020年高考化学二轮专项提升

一、计算题

1. 难度：中等

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。为回收利用含钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，回收率达91.7%以上。部分含钒物质在水中的溶解性如下表所示：

物质	VOSO4	V2O5	NH4VO3	(VO2)2SO4
溶解性	可溶	难溶	难溶	易溶

该工艺的主要流程如下。

请回答下列问题：

经过热重分析测得：NH₄VO₃在焙烧过程中，固体质量的减少值（纵坐标）随温度变化的曲线如图所示。则NH₄VO₃在分解过程中_________。

A．先分解失去H₂O，再分解失去NH₃        B．先分解失去NH₃，再分解失去H₂O

C．同时分解失去H₂O和NH₃ D．同时分解失去H₂、N₂和H₂O

二、填空题

2. 难度：困难

CO₂的资源化利用能有效减少CO₂排放，充分利用碳资源。

（3）CO₂催化加氢合成二甲醚是一种CO₂转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)   ΔH =41.2 kJ·mol⁻¹

反应Ⅱ：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)   ΔH =﹣122.5 kJ·mol⁻¹

在恒压、CO₂和H₂的起始量一定的条件下，CO₂平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图。其中：CH₃OCH₃的选择性=×100％

①温度高于300 ℃，CO₂平衡转化率随温度升高而上升的原因是________。

②220 ℃时，在催化剂作用下CO₂与H₂反应一段时间后，测得CH₃OCH₃的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH₃OCH₃选择性的措施有________。

三、计算题

3. 难度：中等

含氮化合物在化学工业中有着重要的应用，回答下列问题：

（1）一定条件下，硝酸铵加热分解得到的产物只有N₂O和H₂O。250℃时，硝酸铵在密闭容器中分解达到平衡，该分解反应的平衡常数表达式为K=___________；若有1mol硝酸铵完全分解，则转移电子的数目为___________(设N_A为阿伏加德罗常数的值)。

（2）硝基苯甲酸乙酯在碱性条件下发生反应：O₂NC₆H₄COOC₂H₅+OH^－O₂NC₆H₄COO^－+C₂H₅OH。两种反应物的初始浓度均为0.80mol·L^－1，T℃时测得O₂NC₆H₄COOC₂H₅的转化率α随时间变化的数据如表所示。

t/s	0	60	90	120	160	260	300	360	400
a/%	0	33.0	41.8	48.8	58.0	69.0	70.4	71.0	71.0

①该反应在60~90s与90~120s内的平均反应速率分别约为___________，___________；比较两者大小可得出的结论是______________________。

②计算T℃时该反应的平衡常数为______________________。

③为提高O₂NC₆H₄COOC₂H₅的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可以采取的措施为______________________(写出一条即可)。

4. 难度：中等

（亚硝酸钠(NaNO₂)是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。实验室利用下图装置制备亚硝酸钠，并测定所制亚硝酸钠的纯度。(加热装置及部分夹持装置已略去)

Ⅱ.亚硝酸钠纯度的测定。

当Na₂O₂完全反应后，E中产生的固体除NaNO₂外，还可能有NaNO₃。测定亚硝酸钠纯度的步骤如下：

步骤一：取反应后的固体4.30 g溶于稀硫酸，向所得溶液中加入足量KI，将溶液中的NO₂^-和NO₃^-全部还原为NO，并通入足量N₂，将NO全部赶出，最后将溶液稀释至1000 mL。

步骤二：取上述所得溶液10 mL，用淀粉作指示剂，用0.050 mol/L的Na₂S₂O₃标准液滴定，发生的反应为I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，最终消耗Na₂S₂O₃溶液体积为16.00 mL。

（1）步骤二中达到滴定终点的标志为______________________。

（2）混合固体中NaNO₂的质量分数为________。(保留三位有效数字)

（3）若在滴定终点读取滴定管刻度时，仰视标准液液面，则测得亚硝酸钠的纯度________。(填“偏高”“偏低”或“无影响”)

5. 难度：中等

某实验小组利用甲酸钠（HCOONa）制备Na₂S₂O₄并测定产品的纯度，实验装置（夹持、加热仪器略）如图

将反应液分离提纯得到Na₂S₂O₄产品，取产品mg溶于水，并定容为100mL，取25．00mL加入锥形瓶中，加入NaOH溶液及指示剂，用cmol·mol^-1的K₃[Fe(CN)₆]标准溶液进行滴定{4K₃[Fe(CN)₆]+2Na₂S₂O₄+8NaOH=3K₄[Fe(CN)₆]+4Na₂SO₃+Na₄[Fe(CN)₆]+4H₂O}，滴定至终点时，消耗标准液VmL。则产品的纯度为________（写出计算式）。

四、填空题

6. 难度：中等

一种以软锰矿(主要成分为MnO₂、SiO₂、Al₂O₃)和黄铁矿(FeS₂、SiO₂)为原料冶炼金属锰的工艺流程如图所示：

已知相关金属离子[c(M^n＋)＝0.1mol·L^－1]形成氢氧化物沉淀的pH如下：

金属离子	Fe^3^＋	Mn^2^＋	Al^3^＋
开始沉淀的pH	2.7	8.3	3.2
沉淀完全的pH	3.7	9.8	5.0

回答下列问题：

除杂步骤中加入的MnCO₃的作用是____________________________，该过程需调节溶液pH的范围是___________________________，若把pH调得过高，其后果是_________________________。

五、计算题

7. 难度：中等

由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下：

“制KI(aq)”时，该温度下水的离子积为K_w＝1.0×10^－13，K_sp[Fe(OH)₂]＝9.0×10^－15。为避免0.9 mol·L^－1 FeI₂溶液中Fe²⁺水解生成胶状物吸附I^-，起始加入K₂CO₃必须保持溶液的pH不大于______。

六、工业流程

8. 难度：中等

以镍废料(主要成分为镍铁合金，含少量铜)为原料，生产NiO的部分工艺流程如下：

已知：下表列出了几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L^－1计算)。

氢氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Ni(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	6.5	7.7
沉淀完全的pH	3.3	9.9	9.2

（1）“除铁”时需控制溶液的pH范围为________。

（2）“滤渣”的主要成分为________(填化学式)。

（3）“沉镍”时得到碱式碳酸镍[用xNiCO₃·yNi(OH)₂表示]沉淀。

①在隔绝空气条件下，“煅烧”碱式碳酸镍得到NiO，该反应的化学方程式为________。

②“沉镍”时，溶液pH增大，碱式碳酸镍中Ni元素含量会增加，原因是________。

9. 难度：中等

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿(主要成分为Co₂O₃、Co(OH)₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等)制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；

②酸性条件下，ClO₃^－不会氧化Co²⁺，ClO₃^－转化为Cl^－；

③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：(金属离子浓度为：0.01mol/L)

④CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。

请回答：

（1）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀Ⅹ成分为___________。

（2）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示，萃取剂使用的适宜pH范围是___________。(填选项序号字母)

 

A 1.0~2.0     B 2.5~3.5     C 4.0~5.0

（3）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取2g的粗产品溶于水，配成100mL溶液，取出20mL置于锥形瓶，加入K₂CrO₄做指示剂( Ag₂CrO₄为砖红色沉淀)，用0.2mol/L的AgNO₃溶液滴定至终点，重复2-3次，平均消耗AgNO₃标准溶液10.00mL。该粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数为___________。用K₂CrO₄做指示剂时，需要控制溶液pH值为6.5~10.5，试分析原因______________________。

七、计算题

10. 难度：中等

工业上制备丙烯的方法有多种，具体如下（本题丙烯用C₃H₆表示）：

已知t₁min时达到平衡状态，测得此时容器中n(C₄H₈)=mmol，n(C₂H₄)=2mmol，n(C₃H₆)=nmol，且平衡时C₃H₆的体积分数为。

①该时间段内的反应速率v(C₄H₈)= _______mol/(L·min)。（用只含m、V、t₁的式子表示）。

②此反应的平衡常数K=______________。

③t₁min时再往容器内通入等物质的量的C₄H₈和C₂H₄，在新平衡中C₃H₆的体积分数_______(填“>”“<”“=”)。

11. 难度：中等

有效除去大气中的SO₂和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N₂O₅ 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N₂O₅(g) = 4NO₂(g)＋O₂(g)（慢反应） △H＜0，2NO₂(g) N₂O₄(g)（快反应）△H＜0，体系的总压强p_总和pO₂ 随时间的变化如下图所示：

①上图中表示O₂压强变化的曲线是_________（填“甲”或“乙”）。

②已知N₂O₅ 分解的反应速率υ＝0.12pN₂O₅(kPa•h^－1)，t＝10h时，pN₂O₅＝___kPa，υ＝_________kPa•h^－1（结果保留两位小数，下同）。

③该温度下2NO₂N₂O₄ 反应的平衡常数K_p＝___kPa^－1（Kp为以分压表示的平衡常数）。

12. 难度：中等

亚氯酸钠是一种高效氧化剂漂白剂，主要用于纸浆漂白、水处理等；工业上生产NaClO₂有多种方法，某工业生产的流程如图所示：

请回答下列问题：

为了测定NaClO₂ ·3H₂O的纯度，取上述合成产品10g溶于水配成500mL溶液，取出10mL溶液于锥形瓶中，再加入足量酸化的KI溶液，充分反应后加入2～3滴淀粉溶液，用0.264mol/LNa₂S₂O₃标准液滴定，锥形瓶中溶液___(填颜色变化)，且半分钟内不发生变化，说明滴定达终点，用去标准液20.00mL，试样纯度是否合格___(填“合格”或“不合格”，合格纯度在90%以上)。提示：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI。