1、1考前强化练 22 化学反应原理综合题1.(2018 山东实验中学高三诊断)铜是有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,铜的冶炼和加工对于现代社会有着重要的意义。(1)工业上可用黄铜矿冶炼粗铜,简要流程如下:铜矿石 Cu2S 粗铜在转炉中,经过两步反应生成粗铜,反应的热化学方程式分别为:2Cu2S(s)+3O2(g) 2Cu2O(s)+2SO2(g) H=-768.2 kJmol-1;2Cu2O(s)+Cu2S(s) 6Cu(s)+SO2(g) H=+116.0 kJmol-1则总反应的热化学方程式为 ; (2)粗铜可用电解法精炼,电解过程中,粗铜应作 极;精铜
2、一侧电极反应式为 ; (3)电解精炼时粗铜中的 Fe、Zn 等杂质元素会进入电解质溶液,一段时间后需要对电解液除杂净化,其中除去铁元素的一种操作如下:电解液 溶液 a 溶液 B下表为部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀2.3 7.5 5.6完全 3.9 9.7 6.42沉淀试剂 a 是 ,其作用是 ; 溶液 A 加入 CuO 调节 pH 的目的是 (用必要的离子方程式和适当的文字说明); 操作名称是 ; (4)电解槽阳极泥中含有 Ag、Au 等贵金属,分离提纯 Au 的工艺流程如下:阳极泥 滤液 Au滤液中 Au 元素的存在形式为
3、AuCl 4-,写出浸取步骤反应的离子方程式: ; 加入草酸后,滤液中发生氧化还原反应,生成 Au 单质,该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。 答案 (1)Cu2S(s)+O2(g) 2Cu(s)+SO2(g) H=-217.4 kJ mol-1(2)阳 Cu 2+2e- Cu(3)H 2O2(或 O2、O 3等) 将 Fe2+氧化为 Fe3+,有利于后续反应除杂 Fe 3+3H2O Fe(OH)3+3H+,CuO+2H+ H2O+Cu2+,CuO 消耗氢离子使 Fe3+的水解平衡向右移动,生成 Fe(OH)3沉淀 过滤(4)2Au+Cl +7Cl-+6H+ 2AuCl4-+3H2O-3
4、23解析 (1)据盖斯定律,将所给两个热化学方程式相加得:3Cu 2S(s)+3O2(g) 6Cu(s)+3SO2(g) H=(-768.2 kJ mol-1+116.0 kJ mol-1)=-652.2 kJ mol-1,再除以 3 可得 Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g) H=-217.4 kJ mol-1。(2)电解精炼铜时粗铜作阳极发生氧化反应;精铜作阴极发生还原反应,电极反应式为 Cu2+2e- Cu。(3)根据表中数据发现当三价铁离子形成沉淀时,铜离子不沉淀,可以将亚铁离子氧化为三价铁离子,再调节 pH 来除去铁离子,所以可以选择氧化剂双氧水或 O2、O 3等;加
5、入 CuO 发生反应 CuO+2H+ H2O+Cu2+,消耗 Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+产生的 H+,使 Fe3+的水解平衡向右移动,生成 Fe(OH)3沉淀;可用过滤的方法除去沉淀,所以操作是过滤。(4)单质 Au 在酸性环境下与 NaClO3、NaCl 反应生成 NaAuCl4,反应的离子方程式为 2Au+Cl+7Cl-+6H+ 2AuCl4-+3H2O;加入草酸后由AuCl 4-得到 Au 单质,草酸中的碳被氧化为 CO2,-3根据得失电子数相等可得氧化剂与还原剂的物质的量之比为 23。2.(2018 河南八市高三测评)乙二醛(OHCCHO)是纺织工业常用的一种有机原料,其
6、工业生产方法主要是乙二醇(HOCH 2CH2OH)气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法,请回答下列相关问题。(1)乙二醇气相催化氧化法。乙二醇气相催化氧化的反应为 HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHCCHO(g)+2H2O(g) H1 K1已知 OHCCHO(g)+2H2 HOCH2CH2OH(g) H2 K2H2(g)+ O2(g) H2O(g) H3 K3123则 H3= (用 H1、 H2表示),相同温度下 K1= (用 K2、 K3表示)。 当原料气中氧气和乙二醇的物质的量之比为 1.35 时,乙二醛和副产物 CO2的产率与反应温度的关系如下图所示,反应温度超过 495 时,C
7、O 2产率升高的主要原因可能是 。 在恒容绝热容器中发生反应 HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHCCHO(g)+2H2O(g)(不考虑副反应),一定能说明反应达到平衡状态的是 (填选项字母)。 A.氧气浓度保持不变B.气体总物质的量保持不变C.平衡常数保持不变D.氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变(2)乙醛液相硝酸氧化法。乙醛液相硝酸氧化法是在催化剂的作用下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,该法与乙二醇气相催化氧化法相比明显的缺点是 。(任写一条) (3)乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHCCOOH)的生产装置如下图所示,通电后,阳极产生的 Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸,请写出该反应的化
8、学方程式: 。 答案 (1) 温度过高乙二醇(或乙二醛)被大量氧化为 CO2 ABC (2)会产(1+1)2 232生 NO 等有毒气体、产生酸性废水、容易腐蚀设备(答案合理即可) (3)OHCCHO+Cl2+H2O 2HCl+OHCCOOH解析 (1)已知 i.HOCH2CH2OH(g)+O2(g)4OHCCHO(g)+2H2O(g) H1,ii.OHCCHO(g)+2H2 HOCH2CH2OH(g) H2,根据盖斯定律,按照(i+ii)处理得 H2(g)+ O2(g) H2O(g),则 H3= ;同理,根据盖斯定律, H1=2 H3-12 12 1+22 H2,则 K1= ;根据图示可知,
9、主反应 HOCH2CH2OH(g)+O2(g) OHCCHO(g)+2H2O(g)为放热反应,升232高温度平衡逆向移动;温度超过 495 时,乙二醇大量转化为二氧化碳等副产物,同时乙二醛也可被氧化为 CO2,使乙二醛产率降低;氧气浓度保持不变,则反应体系中各种物质的浓度保持不变,说明反应达到平衡状态,A 项正确;该反应属于气体的物质的量发生变化的反应,当气体总物质的量保持不变时,说明反应达到平衡状态,B 项正确;平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数始终保持不变,在恒容绝热容器中发生反应,说明反应中的能量不再变化,说明反应达到平衡状态,C 项正确;氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变,不能说明反应达到平衡状态,D 项错误。(2)在催化剂作用下,用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛,硝酸被还原为 NO,反应方程式为 3CH3CHO+4HNO33OHCCHO+4NO+5H 2O,因此存在比较明显的缺点是生成的 NO 会污染空气,硝酸会腐蚀设备等。(3)乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHCCOOH),通电后,阳极产生的 Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸,氯气被还原生成氯化氢,反应的化学方程式为 OHCCHO+Cl2+H2O 2HCl+OHC-COOH。
