考前强化练22 化学反应原理综合题1.(2022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)ΔH=-768.2kJ·mol-1;2Cu2O(s)+Cu2S(s)6Cu(s)+SO2(g)ΔH=+116.0kJ·mol-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2.37.55.63.99.76.44\n完全沉淀①试剂a是 ,其作用是 ; ②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); ③操作①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Au①滤液中Au元素的存在形式为[AuCl4]-,写出浸取步骤反应的离子方程式: ; ②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)ΔH=-217.4kJ·mol-1(2)阳 Cu2++2e-Cu(3)①H2O2(或O2、O3等) 将Fe2+氧化为Fe3+,有利于后续反应除杂 ②Fe3++3H2OFe(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 ③过滤(4)①2Au+ClO3-+7Cl-+6H+2[AuCl4]-+3H2O②2∶3解析(1)据盖斯定律,将所给两个热化学方程式相加得:3Cu2S(s)+3O2(g)6Cu(s)+3SO2(g) ΔH=(-768.2kJ·mol-1+116.0kJ·mol-1)=-652.2kJ·mol-1,再除以3可得Cu2S(s)+O2(g)2Cu(s)+SO2(g) ΔH=-217.4kJ·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)①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、O3等;②加入CuO发生反应CuO+2H+H2O+Cu2+,消耗Fe3++3H2OFe(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;③可用过滤的方法除去沉淀,所以操作①是过滤。(4)①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+ClO3-+7Cl-+6H+2[AuCl4]-+3H2O;②加入草酸后由[AuCl4]-得到Au单质,草酸中的碳被氧化为CO2,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2∶3。2.(2022河南八市高三测评)乙二醛(OHC—CHO)是纺织工业常用的一种有机原料,其工业生产方法主要是乙二醇(HOCH2CH2OH)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。①乙二醇气相催化氧化的反应为HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g) ΔH1 K1已知OHC—CHO(g)+2H2HOCH2CH2OH(g)ΔH2 K24\nH2(g)+12O2(g)H2O(g) ΔH3 K3则ΔH3= (用ΔH1、ΔH2表示),相同温度下K1= (用K2、K3表示)。 ②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,CO2产率升高的主要原因可能是 。 ③在恒容绝热容器中发生反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(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(OHC—COOH)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,请写出该反应的化学方程式: 。 答案(1)①(ΔH1+ΔH1)2 K32K2 ②温度过高乙二醇(或乙二醛)被大量氧化为CO2 ③ABC (2)会产生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)OHC—CHO+Cl2+H2O2HCl+OHC—COOH解析(1)①已知i.HOCH2CH2OH(g)+O2(g)4\nOHC—CHO(g)+2H2O(g) ΔH1,ii.OHC—CHO(g)+2H2HOCH2CH2OH(g) ΔH2,根据盖斯定律,按照12×(i+ii)处理得H2(g)+12O2(g)H2O(g),则ΔH3=ΔH1+ΔH22;同理,根据盖斯定律,ΔH1=2ΔH3-ΔH2,则K1=K32K2;②根据图示可知,主反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC—CHO(g)+2H2O(g)为放热反应,升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;③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+4HNO33OHC—CHO+4NO↑+5H2O,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(OHC—COOH),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OHC—CHO+Cl2+H2O2HCl+OHC-COOH。4
