高考化学压轴题专题化学反应原理的经典综合题及答案解析Word下载.docx
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阴、阳极均为石墨
阴极为石墨，阳极为铁
Cr2O72-的去除率/%
0.922
12.7
20.8
57.3
①实验ⅱ中Cr2O72-放电的电极反应式是________________。
②实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理如图所示，结合此机理，解释实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因_______________。
【答案】溶液变黄色否Cr2O72-（橙色）+H2O
CrO42-（黄色）+2H+正向是吸热反应，若因浓H2SO4溶于水而温度升高，平衡正向移动，溶液变为黄色。
而实际的实验现象是溶液橙色加深，说明橙色加深就是增大c（H+）平衡逆向移动的结果减小大于Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2OCr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O阳极Fe失电子生成Fe2+，Fe2+与Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率
【解析】
【分析】
根据平衡移动原理分析对比实验；
注意从图中找出关键信息。
【详解】
（1）由Cr2O72-（橙色）+H2O
2CrO42-（黄色）+2H+及平衡移动原理可知，向重铬酸钾溶液中加入氢氧化钠溶液后，可以减小溶液中的氢离子浓度，使上述平衡向正反应方向移动，因此，试管c和b（只加水，对比加水稀释引起的颜色变化）对比，试管c的现象是：
溶液变为黄色。
我认为不需要再设计实验证明，故填否。
理由是：
CrO42-（黄色）+2H+正向是吸热反应，浓H2SO4溶于水会放出大量的热量而使溶液的温度升高，上述平衡将正向移动，溶液会变为黄色。
但是，实际的实验现象是溶液的橙色加深，说明上述平衡是向逆反应方向移动的，橙色加深只能是因为增大了c（H+）的结果。
（3）对比试管a、b、c的实验现象，可知随着溶液的pH增大，上述平衡向正反应方向移动，
减小，而
增大，故
减小。
（4）向试管c继续滴加KI溶液，溶液的颜色没有明显变化，但是，加入过量稀H2SO4后，溶液变为墨绿色，增大氢离子浓度，上述平衡向逆反应方向移动，CrO42-转化为Cr2O72-，Cr2O72-可以在酸性条件下将I-氧化，而在碱性条件下，CrO42-不能将I-氧化，说明+6价铬盐氧化性强弱为：
Cr2O72-大于CrO42-；
此过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是Cr2O72-+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。
（5）①实验ⅱ中，Cr2O72-在阴极上放电被还原为Cr3+，硫酸提供了酸性环境，其电极反应式是Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O。
②由实验ⅲ中Fe3+去除Cr2O72-的机理示意图可知，加入Fe2（SO4）3溶于水电离出Fe3+，在直流电的作用下，阳离子向阴极定向移动，故Fe3+更易在阴极上得到电子被还原为Fe2+，Fe2+在酸性条件下把Cr2O72-还原为Cr3+。
如此循环往复，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。
由此可知，实验iv中Cr2O72-去除率提高较多的原因是：
阳极Fe失电子生成Fe2+，Fe2+与Cr2O72-在酸性条件下反应生成Fe3+，Fe3+在阴极得电子生成Fe2+，继续还原Cr2O72-，故在阴阳两极附近均在大量的Fe2+，Fe2+循环利用提高了Cr2O72-的去除率。
【点睛】
本题中有很多解题的关键信息是以图片给出的，要求我们要有较强的读图能力，能从图中找出解题所需要的关键信息，并加以适当处理，结合所学的知识解决新问题。
2．水合肼（N2H4·
H2O）又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工试剂。
利用尿素法生产水合肼的原理为：
CO（NH2）2＋2NaOH＋NaClO=N2H4·
H2O＋Na2CO3＋NaCl。
实验1：
制备NaClO溶液。
（已知：
3NaClO
2NaCl＋NaClO3）
（1）如图装置Ⅰ中烧瓶内发生反应的化学方程式为___________。
（2）用NaOH固体配制溶质质量分数为30%的NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有__________（填字母）。
a.烧杯b.容量瓶c.玻璃棒d.烧瓶
（3）图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度的目的是__________。
实验2：
制取水合肼。
（4）图中充分反应后，____________（填操作名称）A中溶液即可得到水合肼的粗产品。
若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·
H2O会参与A中反应并产生大量氮气，降低产品产率。
写出该过程反应生成氮气的化学方程式________。
实验3：
测定馏分中水合肼的含量。
（5）称取馏分3.0g，加入适量NaHCO3固体（滴定过程中，调节溶液的pH保持在6.5左右），加水配成250mL溶液，移出25.00mL置于锥形瓶中，并滴加2～3滴淀粉溶液，用0.15mol·
L－1的碘的标准溶液滴定（已知：
N2H4·
H2O＋2I2=N2↑＋4HI＋H2O）。
①滴定时，碘的标准溶液盛放在________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。
②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是_________（填字母）。
a.锥形瓶清洗干净后未干燥b.滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡
c.读数时，滴定前平视，滴定后俯视d.盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液
③实验测得消耗I2溶液的平均值为20.00mL，馏分中水合肼（N2H4·
H2O）的质量分数为_________。
【答案】MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2Oac防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率蒸馏N2H4·
H2O＋2NaClO=N2↑＋3H2O＋2NaCl酸式d25%
（1）装置Ⅰ中烧瓶内浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）配制30%NaOH溶液时，用天平称量一定质量的氢氧化钠固体，在烧杯中加水溶解，并用玻璃棒搅拌；
（3）由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，降温可以防止NaClO受热分解；
（4）N2H4•H2O具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·
H2O与次氯酸钠反应；
（5）①碘的标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡皮管；
②依据操作不当对标准溶液体积的影响分析解答；
③由方程式N2H4·
H2O＋2I2=N2↑＋4HI＋H2O可得如下关系N2H4·
H2O—2I2，由此计算N2H4·
H2O的物质的量和质量分数。
（1）装置Ⅰ中烧瓶内浓盐酸与二氧化锰共热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，故答案为：
MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；
（2）配制30%NaOH溶液时，用天平称量一定质量的氢氧化钠固体，在烧杯中加水溶解，并用玻璃棒搅拌，需要玻璃仪器有烧杯、玻璃棒，故答案为：
ac；
（3）由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度可以防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率，故答案为：
防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率；
（4）由反应方程式示可知，加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液可得到水合肼的粗产品；
N2H4•H2O具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·
H2O与次氯酸钠反应生成氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为N2H4•H2O+2NaClO=N2↑+3H2O+2NaCl，故答案为：
蒸馏；
N2H4•H2O+2NaClO=N2↑+3H2O+2NaCl；
（5）①碘的标准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中，故答案为：
酸式；
②a.锥形瓶清洗干净后未干燥，不影响水合肼的物质的量，对实验结果无影响，故错误；
b.滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡会导致碘的标准溶液体积偏小，所测结果偏小，故错误；
c.读数时，滴定前平视，滴定后俯视会导致碘的标准溶液体积偏小，所测结果偏小，故错误；
d.盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液会稀释碘的标准溶液，导致碘的标准溶液体积偏大，所测结果偏高，故正确；
d正确，故答案为：
d；
H2O—2I2，则3.0g馏分中n（N2H4·
H2O）=
n（I2）×
10=
×
0.15mol·
L－1×
20×
10—3L×
10=0.015mol，则馏分中水合肼（N2H4·
H2O）的质量分数为
100%=25%，故答案为：
25%。
由题给信息可知，次氯酸钠受热易分解生成氯化钠和氯酸钠，图中装置Ⅱ中用冰水浴控制温度可以防止NaClO受热分解是解答关键，N2H4•H2O具有强还原性，若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·
H2O与次氯酸钠反应是解答难点。
3．硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·
5H2O）俗名“大苏打”。
已知它易溶于水，难溶于乙醇，在中性或碱性环境中稳定，受热、遇酸易分解。
某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：
（1）装置甲中，a仪器的名称是____________；
a中盛有浓硫酸，b中盛有亚硫酸钠，实验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有_________________________（写出一条即可）。
（2）装置乙的作用是____________________________________。
（3）装置丙中，将Na2S和Na2CO3以2：
1的物质的量之比配成溶液再通入SO2，便可制得Na2S2O3和CO2。
反应的化学方程式为：
________________________________________。
（4）本实验所用的Na2CO3中含少量NaOH，检验含有NaOH的实验方案为_________。
（实验中供选用的试剂及仪器：
CaCl2溶液、Ca（OH）2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管．提示：
室温时CaCO3饱和溶液的pH=9.5）
（5）反应结束后过滤丙中的混合物，滤液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品，生成的硫代硫酸钠粗品可用_____________洗涤。
为了测定粗产品中Na2S2O3·
5H2O的含量，采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法（假设粗产品中的杂质与酸性KMnO4溶液不反应）。
称取1.50g粗产品溶于水，用0.20mol·
L－1KMnO4溶液（加适量稀硫酸酸化）滴定，当溶液中
全部被氧化为
时，消耗高锰酸钾溶液体积40.00mL。
①写出反应的离子方程式：
②产品中Na2S2O3·
5H2O的质量分数为____________________（保留小数点后一位）。
【答案】分液漏斗控制反应温度、控制滴加硫酸的速度安全瓶，防倒吸4SO2+2Na2S+Na2CO3＝3Na2S2O3+CO2取少量样品于试管（烧杯）中，加水溶解，加入过量的CaCl2溶液，振荡（搅拌），静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH大于9．5，则含有NaOH乙醇
82.7％
装置甲为二氧化硫的制取：
Na2SO3+H2SO4（浓）=Na2SO4+SO2↑+H2O，丙装置为Na2S2O3的生成装置：
2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2，因SO2易溶于碱性溶液，为防止产生倒吸，在甲、丙之间增加了乙装置；
另外二氧化硫有毒，不能直接排放到空气中，装置丁作用为尾气吸收装置，吸收未反应的二氧化硫。
据此解答。
（1）装置甲中，a仪器的名称是分液漏斗；
利用分液漏斗控制滴加硫酸的速度、控制反应温度等措施均能有效控制SO2生成速率；
（2）SO2易溶于碱性溶液，则装置乙的作用是安全瓶，防倒吸；
（3）Na2S和Na2CO3以2：
1的物质的量之比配成溶液再通入SO2，即生成Na2S2O3和CO2，结合原子守恒即可得到发生反应的化学方程式为4SO2+2Na2S+Na2CO3＝3Na2S2O3+CO2；
（4）碳酸钠溶液和NaOH溶液均呈碱性，不能直接测溶液的pH或滴加酚酞，需要先排除Na2CO3的干扰，可取少量样品于试管（烧杯）中，加水溶解，加入过量的CaCl2溶液，振荡（搅拌），静置，用pH计测定上层清液的pH，若pH大于9.5，则含有NaOH；
（5）硫代硫酸钠易溶于水，难溶于乙醇，在中性或碱性环境中稳定，则硫代硫酸钠粗品可用乙醇洗涤；
①Na2S2O3溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，溶液中
，同时有Mn2+生成，结合电子守恒和原子守恒可知发生反应的离子方程式为5S2O32-+8MnO4-+14H+＝8Mn2++10SO42-+7H2O；
②由方程式可知n（Na2S2O3•5H2O）=n（S2O32-）=
n（KMnO4）=
0.04L×
0.2mol/L=0.005mol，则m（Na2S2O3•5H2O）=0.005mol×
248g/mol=1.24g，则Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数为
100%=82.7%。
考查硫代硫酸钠晶体制备实验方案的设计和制备过程分析应用，主要是实验基本操作的应用、二氧化硫的性质的探究，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握物质的性质以及实验原理的探究。
4．食品加工中常用焦亚硫酸钠（Na2S2O5）作漂白剂、防腐剂和疏松剂。
现实验室欲制备焦亚硫酸钠，其反应依次为：
（ⅰ）2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O；
（ⅱ）Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3；
（ⅲ）2NaHSO3
Na2S2O5+H2O。
查阅资料：
焦亚硫酸钠为黄色结晶粉末，150℃时开始分解，在水溶液或含有结晶水时更易被空气氧化。
实验装置如下：
（1）实验室可用废铝丝与NaOH溶液制取H2，其离子方程式为___。
（2）通氢气一段时间后，以恒定速率通入SO2，开始的一段时间溶液温度迅速升高，随后温度缓慢变化，溶液开始逐渐变黄。
“温度迅速升高”的原因为__。
实验后期须利用水浴使温度保持在约80℃。
（3）反应后的体系中有少量白色亚硫酸钠析出，除去其中亚硫酸钠固体的方法是___；
然后获得较纯的无水Na2S2O5，应将溶液冷却到30℃左右过滤，控制“30℃左右”的理由是___。
（4）丙为真空干燥Na2S2O5晶体的装置，通入H2的目的是___。
（5）常用剩余碘量法测定产品中焦亚硫酸钠的质量分数。
S2O52-+2I2+3H2O=2SO42-+4I-+6H+；
2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。
请补充实验步骤（可提供的试剂有：
焦亚硫酸钠样品、标准碘溶液、淀粉溶液、酚酞溶液、标准Na2S2O3溶液及蒸馏水）。
①精确称取产品0.2000g放入碘量瓶（带磨口塞的锥形瓶）中。
②准确移取一定体积的已知浓度的标准碘溶液（过量）并记录数据，在暗处放置5min，然后加入5mL冰醋酸及适量的蒸馏水。
③用标准Na2S2O3溶液滴定至接近终点。
④___。
⑤重复步骤①～③；
根据相关记录数据计算出平均值。
【答案】2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO2-＋3H2↑SO2与NaOH溶液的反应是放热反应趁热过滤此时溶液中Na2SO3不饱和，不析出排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化加入少量淀粉溶液，继续用标准Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复色，记录滴定所消耗的体积
（1）铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（2）SO2与NaOH溶液的反应是放热反应导致溶液温度升高；
（3）根据图知，温度越高Na2S2O5溶解度增大，当接近40℃时亚硫酸钠溶解度减小；
控制“30℃左右”时，此时溶液中Na2SO3不饱和；
（4）焦亚硫酸钠能被压强氧化；
真空干燥时，干燥室内部的压力低，水分在低温下就能气化；
（5）④碘能使淀粉变蓝色，所以可以用淀粉试液检验滴定终点，继续做实验为：
加入少量淀粉溶液，继续用标准Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积。
（1）铝和NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（2）SO2与NaOH溶液的反应是放热反应导致溶液温度升高，所以溶液“温度迅速升高”；
（3）根据图知，温度越高Na2S2O5溶解度增大，当接近40℃时亚硫酸钠溶解度减小，所以要趁热过滤；
控制“30℃左右”时，此时溶液中Na2SO3不饱和，不析出；
（4）焦亚硫酸钠能被压强氧化，则通入氢气的目的是排出空气，防止焦亚硫酸钠被氧化；
（5）④继续做实验为：
加入少量淀粉溶液，继续用标准Na2S2O3溶液滴定至蓝色刚好褪去且半分钟内颜色不复现，记录滴定所消耗的体积，然后再重复实验，减少实验误差。
5．研究小组进行图所示实验，试剂A为0.2mol·
L−1CuSO4溶液，发现铝条表面无明显变化，于是改变实验条件，探究铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液反应的影响因素。
用不同的试剂A进行实验1~实验4，并记录实验现象：
实验序号
试剂A
实验现象
1
0.2mol·
L−1CuCl2溶液
铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出
2
L−1CuSO4溶液，再加入一定质量的NaCl固体
开始铝条表面无明显变化，加NaCl后，铝条表面有气泡产生，并有红色固体析出
3
2mol·
L−1CuSO4溶液
铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体
4
反应非常剧烈，有大量气泡产生，溶液变成棕褐色，有红色固体和白色固体生成
（1）实验1中，铝条表面析出红色固体的反应的离子方程式为_________。
（2）实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl−是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为_________g。
（3）实验3的目的是_________。
（4）经检验知，实验4中白色固体为CuCl。
甲同学认为产生白色固体的原因可能是发生了Cu+CuCl2
2CuCl的反应，他设计了右图所示实验证明该反应能够发生。
①A极的电极材料是_________。
②能证明该反应发生的实验现象是_________。
（5）为探究实验4中溶液呈现棕褐色的原因，分别取白色CuCl固体进行以下实验：
实验操作
i
加入浓NaCl溶液
沉淀溶解，形成无色溶液
ii
加入饱和AlCl3溶液
沉淀溶解，形成褐色溶液
iii
向i所得溶液中加入2mol·
L－1CuCl2溶液
溶液由无色变为褐色
查阅资料知：
CuCl难溶于水，能溶解在Cl－浓度较大的溶液中，生成[CuCl2]－络离子，用水稀释含[CuCl2]－的溶液时会重新析出CuCl沉淀。
①由上述实验及资料可推断，实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是[CuCl2]－与_________作用的结果。
②为确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl2]－，应补充的实验是_________。
（6）上述实验说明，铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液的反应现象与_________有关。
【答案】3Cu2++2Al
2Al3++3Cu0.117证明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生金属铜电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成Al3+、Cu2+取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等
（1）实验1中，铝与氯化铜反应置换出铜，反应的离子方程式为3Cu2++2Al=2Al3++3Cu，故答案为3Cu2++2Al=2Al3++3Cu；
（2）实验1中n（Cl-）=0.005L×
L-1×
2=0.002mol，实验2的目的是证明铜盐中的阴离子Cl-是导致实验1中反应迅速发生的原因，实验2中加入NaCl固体的质量为0.002mol×
58.5g/mol=0.117g，故答案为0.117；
（3）实验3与原实验相比，增大了硫酸铜溶液的浓度，铝条表面有少量气泡产生，并有少量红色固体，说明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生，故答案为证明增大CuSO4溶液的浓度能够使Al和CuSO4的反应发生；
（4）①Cu+CuCl2=2CuCl反应中铜被氧化，铜应该做负极，CuCl2被还原，在正极放电，因此A极为负极，选用铜作负极，故答案为铜；
②构成原电池后，铜溶解进入溶液，与溶液中的氯离子反应生成白色沉淀，正极铜离子被还原，也生成白色沉淀，电流计指针偏转，故答案为电流计指针偏转，两极均有白色沉淀生成；
（5）①由上述实验ii及资料可推断，实验4中溶液呈棕褐色的原因可能是[CuCl2]－与Al3+、Cu2+作用的结果，故答案为Al3+、Cu2+；
②根据信息知，取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀可以确证实验4所得的棕褐色溶液中含有[CuCl2]－，故答案为取适量实验4的棕褐色溶液，加水稀释，观察是否出现白色沉淀；
（6）根据实验1和2、2和3、1和4中所用试剂的种类和浓度以及实验现象可知，铝和CuSO4溶液、CuCl2溶液的反应现象与铜盐中阴离子的种类、铜盐溶液的浓度等
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