化学化学化学反应与能量的专项培优练习题含答案及答案解析.docx

1、化学化学化学反应与能量的专项培优练习题含答案及答案解析【化学】化学化学反应与能量的专项培优练习题(含答案)及答案解析一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析）1高锰酸钾（）是一种常用氧化剂，主要用于化工、防腐及制药工业等。以软锰矿（主要成分为MnO2）为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下：回答下列问题：（1）原料软锰矿与氢氧化钾按11的比例在“烘炒锅”中混配，混配前应将软锰矿粉碎，其作用是_。（2）“平炉”中发生的化学方程式为_。（3）“平炉”中需要加压，其目的是_。（4）将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺。“歧化法”是传统工艺，即在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱

2、性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成K2MnO4，MnO2和_（写化学式）。“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶液，电解槽中阳极发生的电极反应为_，阴极逸出的气体是_。“电解法”和“歧化法”中，K2MnO4的理论利用率之比为_。（5）高锰酸钾纯度的测定：称取1.0800 g样品，溶解后定容于100 mL容量瓶中，摇匀。取浓度为0.2000 molL1的H2C2O4标准溶液20.00 mL，加入稀硫酸酸化，用KMnO4溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.48 mL，该样品的纯度为_（列出计算式即可，已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O）。【答案

3、】扩大接触面积，加快化学反应速率 2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O 增大反应物的浓度，可使化学反应速率加快，同时使反应物的转化率增大 K2CO3 MnO42-e-=MnO4- H2 3:2 95.62% 【解析】【分析】【详解】（1） MnO2的状态是固体，对于有固体参加的化学反应，可通过增大其反应接触面积的方法提高反应速率，故要将其粉碎成细小的颗粒；（2） 根据流程图可知，在“平炉”中MnO2、KOH、O2在加热时反应产生K2MnO4，结合质量守恒定律可知，另外一种物质是H2O，则发生的化学方程式为2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O ；（3）由于上述反应中氧

4、气是气体，在“平炉”中加压，就可以使反应物氧气的浓度增大，根据外界条件对化学反应速率的影响，增大反应物的浓度，可以使化学反应速率加快；任何反应都具有一定的可逆性，增大压强，可以使化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故可以提高原料的转化率； （4） 在K2MnO4溶液中通入CO2气体，使体系呈中性或弱碱性，K2MnO4发生歧化反应，反应中生成KMnO4，MnO2，根据质量守恒定律可知，另外一种生成物是K2CO3，根据氧化还原反应中的电子守恒及反应的原子守恒，可得该反应的化学方程式是：3K2MnO4+ 2CO2= 2KMnO4+MnO2+K2CO3；“电解法”为现代工艺，即电解K2MnO4水溶

5、液，在电解槽中阳极，MnO42-失去电子，发生氧化反应，产生MnO4-。电极反应式是：MnO42-e-=MnO4-；在阴极，水电离产生的H+获得电子变为氢气逸出，电极反应式是：2H2O+2e-=H2+2OH-。所以阴极逸出的气体是H2；总反应方程式是：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2H2+2KOH；根据“电解法”方程式2K2MnO4+ 2H2O2KMnO4+2H2+2KOH 可知K2MnO4的理论利用率是100%；而在“CO2歧化法” 3K2MnO4+2CO2 = 2KMnO4+MnO2+K2CO3中，K2MnO4的理论利用率是2/3，所以二者的理论利用率之比为3:2；（5）根据离子方

6、程式2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O可知KMnO4与草酸反应的关系式是：2 KMnO45H2C2O4。配制的溶液的浓度为：。则1.0800g样品中含KMnO4的物质的量为：n=KMnO4的质量为：m= 0.006536mol 158g/mol =1.03269g。故其纯度为：100%=95.62%。2碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料，也可用作脱硫的催化剂等。一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示已知菱锰矿粉的主要成分是MnCO3，还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素常温下，相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH

7、范围如表金属离子Al3+Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全的pH5.22.88.312.610.811.6回答下列问题：(1)“混合研磨”的作用为_(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_(3)分析图1、图2，焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_(4)净化除杂流程如下已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8KMnO4MnO2Fe3+，则氧化剂X宜选择_ A(NH4)2S2O8 BMnO2 CKMnO4调节pH时，pH可取的范围为_(5)“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵，可能的原因是_【答案】加快反应速率

8、 MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3+CO2+H2O 温度为500，且m(MnCO3)：m(NH4Cl)=1.10 B 5.2pH8.8 CO32-水解程度大于HCO3-，易生成氢氧化物沉淀 【解析】【分析】菱锰矿的主要成分为MnCO3，加入氯化铵焙烧发生MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2+2NH3+H2O，气体为二氧化碳和氨气、水蒸气，浸出液中含MnCl2、FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3等，结合表中离子的沉淀pH及信息可知，浸取液净化除杂时加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子，加氨水调pH，生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+，

9、净化液加入碳酸氢铵碳化结晶过滤得到碳酸锰，据此分析解题。【详解】(1)“混合研磨”可增大反应物的接触面积，加快反应速率；(2) 根据流程，菱镁矿粉与氯化铵混合研磨后焙烧得到氨气、二氧化碳和Mn2+，主要化学反应方程式为：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3+CO2+H2O；(3) 由图可知，锰的浸出率随着焙烧温度、氯化铵与菱镁矿粉的质量之比增大而提高，到500、1.10达到最高，再增大锰的浸出率变化不明显，故氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是焙烧温度500，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为1.10；(4) 净化过程：加入少量MnO2氧化亚铁离子为铁离子，加氨水调pH，生成沉淀氢氧化铁和氢氧化铝，

10、加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+；最合适的试剂为MnO2，氧化亚铁离子，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2+4H+=Mn2+2Fe3+2H2O，且不引入新杂质，故答案为B；调节溶液pH使Fe3+，A13+沉淀完全，同时不使Mn2+沉淀，根据表中数据可知调节溶液pH范围5.2pH8.8；(5) 碳化结晶中生成MnCO3的离子方程式为Mn2+HCO3-+NH3MnCO3+NH4+，不用碳酸铵溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是碳酸铵溶液中的c(OH-)较大，会产生Mn(OH)2沉淀。【点睛】考查物质制备流程和方案的分析判断，物质性质的应用，题干信息的分析理解，结合题目信息对流程的分析是

11、本题的解题关键，需要学生有扎实的基础知识的同时，还要有处理信息应用的能力，注意对化学平衡常数的灵活运用，综合性强。3利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2，其部分工艺流程如下：(1)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是_；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是_(填化学式)。(2)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近11。若排放的尾气中NO含量升高，则NO和NO2物质的量之比_；若产品Ca(NO2)2中Ca(NO3)3含量升高，则NO和NO2物质的量之比_。（填写序号）11 11 11

12、 无法判断(3)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，据此信息，某同学所写的反应离子方程式为2NO22H=NO2NOH2O，你同意吗？_（填“同意”或“不同意“），如不同意，请说明你的理由_。【答案】使尾气中NO、NO2被充分吸收 Ca(OH)2 不同意 二氧化氮能与水会发生反应，产物中不可能生成二氧化氮 【解析】【分析】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，碱性溶液中尾气处理较好；(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触；滤渣的主要成分是Ca(OH)2；(2)若n(NO)：n(NO2

13、)1：1，则一氧化氮过量，若1：1，则二氧化氮过量；(3)二氧化氮能与水会发生反应，据此分析解答。【详解】由流程可知，石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，生成Ca(NO2)2，过量的石灰乳以滤渣存在，(1)使尾气中NO、NO2与石灰乳充分接触，NO、NO2被充分吸收，滤渣主要成分是Ca(OH)2；(2)若n(NO)：n(NO2)1：1，则一氧化氮过量，排放气体中NO含量升高，若n(NO)：n(NO2)1：1，则二氧化氮过量，二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2，产品中Ca(NO3)2含量升高；(3)若离子方程式为2NO22H=NO2NOH2O，二氧化氮能与水会发生反应，产物中不

14、可能生成二氧化氮，则不同意该同学书写的离子反应方程式。4碳酸锰是制取其他含锰化合物的原料，也可用作脱硫的催化剂等。一种焙烧氯化铵和菱锰矿粉制备高纯度碳酸锰的工艺流程如图所示已知菱锰矿粉的主要成分是MnCO3，还有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素常温下，相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围如表金属离子Al3+Fe3+Fe2+Ca2+Mn2+Mg2+开始沉淀的pH3.81.56.310.68.89.6沉淀完全的pH5.22.88.312.610.811.6常温下，Ksp(CaF2)=1.461010，Ksp(MgF2)=7.421011；Ka(HF)=1.0010

15、4回答下列问题：（1）“混合研磨”的作用为_（2）“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为_（3）分析图1、图2，焙烧氯化铵、菱锰矿粉的最佳条件是_（4）净化除杂流程如下已知几种物质氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8KMnO4MnO2Fe3+，则氧化剂X宜选择_ A(NH4)2S2O8 BMnO2 CKMnO4调节pH时，pH可取的范围为_常温下加入NH4F将Ca2+、Mg2+沉淀除去，此时溶液中，=_若此时pH为6，c(Mg2+)= a mol/L，则c(HF)为_ mol/L （用a表示）（5）“碳化结晶”过程中不能用碳酸铵代替碳酸氢铵，可能的原因是_【答案】加快反应速率 MnCO3+

16、2NH4ClMnCl2+2NH3+CO2+H2O 温度为500 且 m(MnCO3):m(NH4Cl)=1.10 B 5.2pH8.8 1.97 10-7 CO32-水解程度大于HCO3-，易生成氢氧化物沉淀 【解析】【分析】根据流程：将菱锰矿粉(主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)和氯化铵混合研磨后焙烧：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3+CO2+H2O，浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+，加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，反应为：MnO2+2Fe2+4H+Mn2+2Fe3+2H2O，再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为Al(

17、OH)3、Fe(OH)3沉淀除去，然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+以CaF2、MgF2沉淀除去，净化液主要溶质主要为MnCl2、NH4Cl，加入碳酸氢铵发生反应：Mn2+2HCO3-MnCO3+CO2+H2O，炭化结晶，过滤，滤饼干燥后得到MnCO3，滤液为NH4Cl溶液，蒸发结晶得到NH4Cl固体，可循环使用，据此分析作答。【详解】(1)“混合研磨”可使物质充分接触，加快反应速率；(2)“焙烧”时发生的主要反应的化学方程式为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3+CO2+H2O；(3) 根据图可知，锰的浸出率随着温度的升高而增大，随着m(NH4Cl)：m(锰矿粉)增大而增到，500

18、、m(NH4Cl)：m(锰矿粉)=1.10时，锰的浸出率最高，温度过高，m(NH4Cl)：m(锰矿粉)增大，浸出率变化不大，成本增加，故焙烧温度取500、m(NH4Cl)：m(锰矿粉)=1.10即可；(4)根据分析，浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+，加入氧化剂X的目的将Fe2+氧化为Fe3+，同时在选择氧化剂时，要尽可能不要引入新的杂质，则氧化剂X宜选择MnO2，答案选B；根据分析，再调节溶液的pH将Al3+、Fe3+变为Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀除去，然后加入NH4F将Ca2+、Mg2+以CaF2、MgF2沉淀除去，净化液主要溶质主要为MnCl2、NH4Cl

19、，过程中不能让Mn2+沉淀，结合相关金属离子在浓度为0.1mol/L时形成M(OH)n沉淀的pH范围表，Al3+、Fe3+完全沉淀时的pH值分别为5.2和2.8，Mn2+开始沉淀的PH值为8.8，pH可取的范围为5.2pH8.8；1.97；若此时pH为6，即c(H+)=10-6 mol/L，c(Mg2+)= a mol/L，c(F-)=mol/L，HF是弱酸，在溶液中部分电离，已知Ka(HF)=1.00104则c(HF)= 10-7mol/L；(5)“碳化结晶”过程中，因为碳酸根离子水解程度大，碳酸铵溶液中c(OH)较大，易产生Mn(OH)2沉淀，故碳化结晶过程中不能用碳酸铵溶液代替碳酸氢铵溶

20、液。5以氯化钾和硫酸亚铁为原料生产硫酸钾和氧化铁红颜料，其主要流程如下：已知：NH4HCO3溶液呈碱性，30以上NH4HCO3大量分解。(1)NH4HCO3溶液呈碱性的原因是_。(2)写出沉淀池I中反应的化学方程式_，该反应必须控制的反应条件是_。(3)检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全的方法是_。(4)酸化的目的是_。(5)在沉淀池II的反应中，为使反应物尽可能多地转化为生成物，可在反应过程中加入_。a(NH4)2SO4 bKCl c丙醇 d水(6)N、P、K、S都是植物生长所需的重要元素。滤液A可做复合肥料，因为其中含有_等元素。【答案】NH4+的水解程度小于HCO3-的水解程度 2NH4

21、HCO3 + FeSO4 FeCO3 + (NH4 )2SO4 + CO2 + H2O 反应温度低于30 取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全 除去溶液中的HCO3- c N、S、K 【解析】【分析】FeSO4与NH4HCO3发生双水解反应生成碳酸亚铁、硫酸铵、二氧化碳等，然后过滤得到碳酸亚铁，碳酸亚铁在空气中加热得到氧化铁，因滤液中含有NH4HCO3，向滤液中加入硫酸，可除去，此时溶液中溶质为硫酸铵、硫酸，向溶液中加入足量KCl，此时溶液中因硫酸钾的溶解度较氯化铵低而发生沉淀，然后过滤，得到硫酸钾固体，以此解答。【详解】（1）NH4HCO3溶液中铵根离子水

22、解显示酸性，碳酸氢根离子水解显示碱性，的水解程度小于的水解程度，所以NH4HCO3溶液呈碱性，故答案为：的水解程度小于的水解程度；（2）碳酸氢根离子和亚铁离子之间发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀，并放出二氧化碳，反映的原理方程式为：2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O，为防止较高温度下碳酸氢铵的分解，要注意温度的选择，故答案为：2NH4HCO3+FeSO4=FeCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O；反应温度低于30；（3）亚铁离子可以被氯气氧化为三价铁离子，亚铁离子遇到硫氰酸钾不显色，但是三价铁遇到硫氰酸钾显示红色，检验沉淀池I中Fe2+沉淀是否完全

23、的方法是：取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全，故答案为：取沉淀池I的滤液，滴加KSCN溶液后滴加氯水，若无红色出现，说明沉淀完全；（4）沉淀池中，除了生成的碳酸亚铁之外，溶液中含有过量的碳酸氢铵，加入酸，酸化的目的是除去溶液中的，故答案为：除去溶液中的；（5）由题目看出在沉淀池II中生成的K2SO4为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4的溶解度，故选：c；（6）滤液A的成分中含有(NH4)2SO4以及KCl，即其中含有N、S、K元素，属于复合肥料，故答案为：N、S、K。6（1

24、）选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，完成下列反应：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。画出装置图：_。电极材料和电解质溶液各是什么_。？写出电极反应式：负极：_；正极：_。（2）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25克，铜表面析出了氢气_L（标准状况下）。导线中通过_mol电子。【答案】 负极：锌片、正极：铜片；CuSO4溶液 Zn2e-=Zn2+ Cu2+2e-=Cu 1.12L 0.1 【解析】【分析】（1）利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如铜等，也可以是碳棒

25、，电解质溶液应为CuSO4，根据原电池原理写出电极反应式。（2）根据锌和氢气之间转移电子数目相等计算。【详解】（1）利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如铜等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO4，设计的原电池装置为：；根据以上设计可知，负极为锌片，正极为铜片，电解质溶液为CuSO4溶液；原电池中负极活泼金属失电子发生氧化反应，电极反应为：Zn2e-=Zn2+，正极为溶液中的阳离子得到电子发生还原反应，CuSO4溶液中的阳离子有Cu2+和H+，放电能力Cu2+大于H+，正极反应为：，Cu2+2e-=Cu；（2）用锌片

26、、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中构成的原电池中，负极：Zn2e-=Zn2+，正极：2H+2e-=H2，由电极反应n(H2)=n(Zn)=，V(H2)=0.05mol22.4L/mol=1.12L，n(e-)=2 n(Zn)=20.05mol=0.1mol。【点睛】原电池中负极材料一般为活泼金属，失去电子发生氧化反应，负极由于消耗而减少，正极一般是溶液中的阳离子得到电子发生还原反应，放电能力强的阳离子发生反应，正极上的现象一般为产生气体或质量增加。7在我国南海、东海海底均存在大量的可燃冰（天然气水合物，可表示为）。2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功。2017年11月3日，国务院正式批准将可燃

27、冰列为新矿种。可燃冰的开采和利用，既有助于解决人类面临的能源危机，又能生成一系列的工业产品。(1)对某可燃冰矿样进行定量分析，取一定量样品，释放出的甲烷气体体积折合成标准状况后为166 m3，剩余 H2O 的体积为0.8m3，则该样品的化学式中 x=_。 (2)已知下表数据，且知 H2O(l)=H2O(g) H=+41化学键CHO=OC=OHO键能/ 413498803463用甲烷燃烧热表示的热化学方程式为_。(3)甲烷燃料电池相较于直接燃烧甲烷有着更高的能量转化效率，某甲烷燃料电池，正极通入空气，以某种金属氧化物为离子导体（金属离子空穴中能传导 O2-），该电池负极的电极反应式为_。(4)甲烷与水蒸气重整制氢是工业上获得氢气的重要手段。若甲烷与脱盐水在一定条件下反应生成H2，同时得到体积比为1:3的CO2和CO，该反应的化学方程式为_。混合气体中的CO2可用浓氨水脱除，同时获得氮肥NH4HCO3，该反应的离子方程式是_。【答案】6 CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）H= -892 kJmol-1 CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O NH3H2O+CO2=NH4+ 【解析】【分析】【详解】(1)n(CH4)=mol，n(H2O)=mol，n(CH4):n(H2O)=: