（江苏专用）2020高考化学二轮复习第三板块考前巧训特训第二类非选择题专练“5+1”增分练（七）

18．(12分)(2019·南通七市三模)硫化亚铁(FeS)是一种常见的还原剂。用FeS处理模拟含铬废水的流程如下：

(1)“还原”过程发生反应的离子方程式为___________________________________。 (2)为测定模拟废水中铬元素的去除率，进行如下实验：将滤渣用蒸馏水洗净后，在低温条件下干燥，称得质量为2.210 0 g。将上述2.210 0 g固体在空气中加热，测得固体质量随温度的变化如图所示。

说明：(Ⅰ)780 ℃以上的残留固体为Fe2O3、Cr2O3的混合物。 (Ⅱ)有关物质的摩尔质量如下表：

物质 K2CrO4 194 Cr(OH)3 103 Cr2O3 152 FeS 88 FeOOH 89 Fe2O3 160 M/(g·mol－1) ①A→B固体质量增加是由滤渣中________(填化学式)发生反应引起的。 ②根据以上实验数据计算上述模拟废水中铬元素的去除率(写出计算过程)。

解析：(1)分析废水处理流程可知，在“还原”过程中，FeS和K2CrO4反应生成Cr(OH)3、FeOOH、K2SO4和KOH，根据原子守恒得方程式：FeS＋3K2CrO4＋7H2O===FeOOH＋3Cr(OH)3＋K2SO4＋4KOH，故离子方程式为FeS＋3CrO4＋7H2O===FeOOH＋3Cr(OH)3＋SO4＋4OH。(2)①在A→B△

的过程中，FeS在空气中加热，发生氧化反应：FeS＋2O2=====FeSO4，导致固体质量增加。②1 1 L×5.820 0 g·L

L模拟废水中含n(K2CrO4)＝＝3.000× －1

194 g·mol

10 mol，设2.210 0 g固体中含有x mol FeS、y mol FeOOH，则根据反应“FeS＋3K2CrO4＋7H2O===FeOOH＋3Cr(OH)3＋K2SO4＋4KOH”可知，2.210 0 g固体中Cr(OH)3为3y mol。根据Fe、Cr原子守恒有，灼烧所得的1.740 0 g固体中Fe2O3为－1

－1

－2

－1

2－

2－

－

x＋y2

mol，Cr2O3为1.5y mol。

－1

所以由质量关系，x mol×88 g·mol＋y mol×89 g·mol＋3y mol×103 g·mol＝2.210 0 g，

x＋y2

mol×160 g·mol＋1.5y mol×152 g·mol＝1.740 0 g，解得x＝2.500×10

－1－1

5

－3

mol、y＝0.500×10 mol，故n[Cr(OH)3]＝3y＝1.500×10 mol，废水中＋6价Cr的

－2

－2－2

1.500×10 mol

去除率为×100%＝50%。 －2

3.000×10 mol

答案：(1)FeS＋3CrO4＋7H2O===FeOOH＋3Cr(OH)3＋SO4＋4OH

1 L×5.820 0 g·L－2

(2)①FeS ②1 L模拟废水中含n(K2CrO4)＝＝3.000×10 mol －1

194 g·mol设2.210 0 g固体中含有x mol FeS、y mol FeOOH，则2.210 0 g固体中Cr(OH)3为3y mol，灼烧所得的1.740 0 g固体中Fe2O3为

－1

－1

2－

2－

－

x＋y2

mol，Cr2O3为1.5y mol。

－1

－1

则有：x mol×88 g·mol＋y mol×89 g·mol＋3y mol×103 g·mol＝2.210 0 g

x＋y2

mol×160 g·mol＋1.5y mol×152 g·mol＝1.740 0 g

－3

－2

－1－1

解得x＝2.500×10 mol y＝0.500×10 mol 故n[Cr(OH)3]＝3y＝1.500×10 mol

1.500×10 mol

废水中＋6价Cr的去除率为×100%＝50% －2

3.000×10 mol

19．(15分)(2019·苏锡常镇三模)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种漂白剂、脱氧剂和防腐剂。某研究小组对Na2S2O4的性质与制备进行了如下探究。

(1)测定0.05 mol·L Na2S2O4溶液在空气中pH的变化如图所示。 ①写出0～t1段发生反应的化学方程式：_____________________。 ②t2～t3段溶液的pH变小的原因是_____________________。

(2)已知：S2O3＋2H===SO2↑＋S↓＋H2O。Na2S2O4固体在隔绝空气的条件下加热至75 ℃以上完全分解得到Na2SO3、Na2S2O3和SO2，检验产物中是否含有Na2SO4，实验方法是______________________________________________________________________。

(3)由工业废气制备Na2S2O4的实验原理如下：

2－

＋

－1

－2

－2

①向装置Ⅱ中加入Ce的目的是____________________________。

②写出装置Ⅲ中发生反应的离子方程式：______________________________________。 (4)由锌粉法制备Na2S2O4的实验装置如图所示。主要步骤如下：

4＋

步骤1：将SO2通入锌粉的水悬浮液中，于35～45 ℃下反应生成连二亚硫酸锌。

6

步骤2：加入过量烧碱溶液，于28～35 ℃下反应生成Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液。 由上述实验进一步提纯得到Na2S2O4(s)的实验方案是：取一定量的Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液，____________________________________________________。

(实验中须使用的试剂有：氯化钠、乙醇；除常规仪器外须使用的仪器有：真空干燥箱)。 解析：(1)据图可知，0.05 mol·L Na2S2O4溶液在空气中pH的变化，发现开始时pH快速减小，说明生成了酸性物质(0→ t1)，保持一段时间(t1→t2)后pH又快速减小(t2～t3)，说明生成更稳定、酸性更强的物质。①0～t1段发生反应的化学方程式为2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3；②t2～t3段溶液的pH变小是因为NaHSO3被氧化为NaHSO4使溶液酸性增强。

(2)检验产物中是否含有Na2SO4，实验方法是取少量固体溶于足量稀盐酸(排除Na2SO3、Na2S2O3的干扰)，向上层清液中滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产物中含Na2SO4。

(3)由工业废气制备Na2S2O4的实验原理图可知，①向装置Ⅱ中加入的Ce被还原为 Ce，NO则转化为NO2和NO3，因此Ce的作用是将NO氧化为NO2和NO3；②装置Ⅲ中发生通电2－2－3＋4＋－

反应的离子方程式：2SO3＋2Ce＋2H2O=====S2O4＋2Ce＋4OH。

(4)进一步提纯得到Na2S2O4(s)的实验方案是：取一定量的Na2S2O4和氢氧化锌悬浮溶液，过滤，向滤液中加入一定量的氯化钠进行盐析，过滤，用乙醇洗涤固体，置于真空干燥箱中干燥，即得。

答案：(1)①2Na2S2O4＋O2＋2H2O===4NaHSO3 ②NaHSO3被氧化为NaHSO4使溶液酸性增强

(2)取少量固体溶于足量稀盐酸，向上层清液中滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产物中含Na2SO4

通电2－－－2－3＋4＋－

(3)①将NO氧化为NO2和NO3 ②2SO3＋2Ce＋2H2O=====S2O4＋2Ce＋4OH (4)过滤，向滤液中加入一定量的氯化钠进行盐析，过滤，用乙醇洗涤固体，置于真空干燥箱中干燥

20．(14分)(2019·南通七市二模)铊(Tl)的价态分析及处理方法是环境保护研究的重点课题。

(1)三价铊各物种[Tl、Tl(OH)、Tl(OH)2、Tl(OH)3、Tl(OH)4]分布分数(平衡时某物种的物质的量占各物种的总物质的量之和的分数)与pH的关系如图甲所示。当pH＝1.5时，溶液中浓度最大的含铊物种是____________(填化学式)。

3＋

2＋

＋

－

3＋

－

－

4＋

－

－

4＋

－1

7

(2)铁盐、铁炭混合物、纳米MnO2均可作为去除废水中Tl和Tl的吸附剂。 ①铁炭混合物去除铊的原理是_______________________________________________。若铁炭混合物中添加少量铝粉，铊的去除速率明显加快，其可能原因是_________________。

②用纳米MnO2去除水体中的Tl和Tl，测得铊的去除率随MnO2投加量的变化关系如图乙所示。在纳米MnO2用量不变的情况下，欲提高铊的去除效果，可采取的措施是________________________________________________________________________。

(3)通过沉淀法也可以去除工业废水中的Tl和Tl。

①利用硫酸盐还原菌(SRB)的催化作用，可以将废水中有机碳源(以CH2O表示)、SO4、Tl去除(原理如图丙所示)。写出该反应的离子反应方程式：_____________________ ________________________________________________________________________。

②工业污水铊的污染物排放限值为2.5×10 mol·L。已知：Ksp(Tl2S)＝5×10若铊的含量符合国家排放限值，则处理后的废水中

－

－8

－1

－21

＋

2－

＋

3＋

＋

3＋

＋

3＋

，

c(S2

)≥____________________________。

③向含铊废水中加入溴水，使Tl充分氧化成Tl，调节溶液pH，沉淀去除铊元素。

＋

3＋

若pH过大，铊元素去除率下降的原因是___________________________________。

解析：(1)由图像可知，pH为0时Tl浓度最大，pH为1时Tl(OH)浓度最大，pH为1.5时Tl(OH)2浓度最大，pH为3～11时Tl(OH)3浓度最大，pH为14时Tl(OH)4浓度最大。(2)①由题给信息“铁盐可作为去除废水中Tl和Tl的吸附剂”可知，铁炭混合物除铊原理是铁炭微电池中铁失去电子变成Fe，Fe被氧化生成Fe，Fe水解形成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体吸附废水中Tl和Tl。若铁炭混合物中加入少量铝，去除速率明显加快，是因为Al比Fe更易失电子，形成胶体的速率更快。②由图乙可知相同条件下Tl去除率比Tl高，在纳米MnO2用量不变的情况下，欲提高铊的去除效果，可采取的措施是利用氧化剂将Tl氧化为Tl。(3)①由图丙可知，CH2O被氧化为HCO3，HCO3与H生成CO2，SO4被还

＋2－＋SRB原为H2S，H2S与Tl形成沉淀，离子方程式为2CH2O＋SO4＋2Tl=====Tl2S↓＋2CO2↑＋2H2O。

＋

3＋

－

－

＋

2－

＋

3＋

＋

3＋

2＋

2＋

3＋

3＋

＋

3＋

＋

－

3＋

2＋

②Ksp(Tl2S)＝c(Tl)·c(S)，当c(Tl)＝2.5×10 mol·L时，c(S)＝8× 10 mol·L。③由图甲可知pH为3～11时Tl(OH)3浓度最大，pH为14时Tl(OH)4浓度最大，所以调节pH使Tl形成Tl(OH)3沉淀时，若pH过大，Tl(OH)3沉淀又转化成Tl(OH)4进入溶液，铊元素去除率下降。

答案：(1)Tl(OH)2

8

＋3＋

－

－6

－1

－

2＋2－＋－8－12－

(2)①铁炭微电池中铁失去电子变成Fe，被氧化生成Fe水解形成Fe(OH)3胶体 铝较铁更易失电子(或形成胶体的速率更快)

②利用氧化剂将Tl氧化为Tl

2－＋SRB

(3)①2CH2O＋SO4＋2Tl=====Tl2S↓＋2CO2↑＋2H2O

＋

3＋

2＋3＋

②8×10 mol·L

③Tl(OH)3沉淀又转化成Tl(OH)4进入溶液

21．(12分)(2019·海安高级中学期初模拟)纳米级TiO2是一种光催化材料，可处理甲TiO2

醛、氮氧化物等污染物，工业上也可用其催化乙醇脱氢制备乙醛：CH3CH2OH――→CH3CHO＋H2↑。

(1)Ti原子基态核外电子排布式为________。

(2)CH3CHO分子中碳原子轨道的杂化类型是____________，1 mol CH3CHO分子中含有 σ 键的数目为____________。

(3)与NO互为等电子体的一种阳离子为____________(填化学式)。

(4)乙醇可以与水以任意比互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_______________。 (5)一种TiO2的晶胞结构如图所示，其中与每个氧原子直接相连的钛原子数目为________。

－

－6－1

解析：(1)Ti是22号元素，所以Ti原子基态核外电子排布式为[Ar]3d4s；

(2)CH3CHO分子中甲基上饱和碳是sp 杂化，而醛基上是不饱和碳，是sp杂化，1 mol CH3CHO分子中含有σ键的数目为6×6.02×10；

(3)与NO分子互为等电子体的一种微粒具有相同的价电子数11和原子数2，微粒为O2； (4)乙醇可以与水以任意比互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为CH3CH2OH与H2O分子之间可以形成氢键；

11

(5)TiO2的晶胞结构中黑球的个数是×8＋1＝2，而空心球的个数为4×＋2＝4，而化

82学式为TiO2，所以空心球是氧原子，所以每个氧原子直接相连的钛原子数目为3个。

答案：(1)[Ar]3d4s (2)sp、sp 6×6.02×10 (3)O2 (4)CH3CH2OH与H2O分子之间可以形成氢键 (5)3

2

2

2

3

23

＋

＋

23

3

22

2

9