1、特训十五 综合计算题填空题1.电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收 NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。(1)若用 NO2 气体进行模拟电解法吸收实验。写出电解时 NO2 发生反应的电极反应式：_。若有标准状况下 2.24 LNO2 被吸收，通过阳离子交换膜 (只允许阳离子通过)的 H 为_ mol。(2)某小组在右室装有 10 L 0.2 molL1 硝酸，用含 NO 和 NO2(不考虑 NO2 转化为 N2O4)的废气进行模拟电解法吸收实验。实验前，配制 10 L 0.2 molL1 硝酸溶液，需量取 _ mL 的密度为1.4
2、gmL1 、质量分数为 63%的浓硝酸。电解过程中，有部分 NO 转化为 HNO2。实验结束时，测得右室溶液中含 3 mol HNO3、0.1 mol HNO2，同时左室收集到标准状况下 28 L H2。计算原气体中 NO 和 NO2 的体积比(假设尾气中不含氮氧化物，写出计算过程)。解析 (1) 从图中知，NO x气体在电解时会转化成 HNO3，则 NO2中 N 由4价升高至5 价，失去 e ，用 H 平衡电荷可写出电极反应式。由电极反应式知，0.1 mol NO2生成 0.1 mol NO 和 0.2 mol H ，由 电荷守恒知，需要向 3左室流入 0.1 mol H 后才能维持右室中溶
3、液为电中性。(2)c(HNO 3)14(mol/L)，根据 c1V1c 2V2有，0.2 molL1 10 L14 1 0001.463%63molL1 V2，得 V20.142 9 L142.9 mL。由 N 原子守恒有，最 终生成的HNO3和 HNO2中的总 N 原子数等于 NO 和 NO2中所含 N 原子数与右室中原HNO3中 N 原子数，即 n(HNO3)n(HNO 2)n(NO)n(NO 2)100.2；电解过程中左、右两室中得失电子是守恒的，左 侧为 H 得电子生成 H2，右 侧为NO2失电子生成 HNO3，部分 NO 失电子生成 HNO2，部分 NO 失电子生成HNO3，列式为
4、： 2 1n(NO2)1n(HNO 2)n(NO)n(HNO 2)2822.43，联列可求出 NO 和 NO2的物质的量。答案 (1) NO2e H 2O=NO 2H 0.1 3(2)142.9根据原子守恒： n(NO)n(NO 2)3 mol 0.2 molL 1 10 L0.1 mol1.1 mol根据电子守恒：0.1 mol1n(NO)0.1 mol 3n(NO 2)1 228 L22.4 Lmol 1解得：n(NO)0.8 mol n(NO 2)0.3 molV(NO)V(NO 2)n(NO)n(NO 2)0.8 mol0.3 mol832.钍试剂滴定法测定烟气中 SO3、SO 2 含
5、量的装置如图所示。吸收瓶试剂 1 2 3异丙醇 50 mL 6.8%H2O2 溶液 50 mL 6.8% 50 mL 6.8%目的 吸收 SO3 吸收 SO2 吸收 SO2当通过 1 m3 烟气时，将吸收瓶 1 中的吸收液转移至锥形瓶 1 中，加入 13滴钍指示剂，以 0.025 00 molL1 的 Ba(ClO4)2 标准液滴定至终点，消耗Ba(ClO4)2 溶液 20.00 mL；将吸收瓶 2、3 中的吸收液转移至 1 000 mL 容量瓶中并定容，取 50.00 mL 至锥形瓶 2 中，加入 40 mL 异丙醇，加入 13 滴钍指示剂，以 0.025 00 molL1 的 Ba(ClO
6、4)2 标准液滴定至终点，消耗 Ba(ClO4)2 溶液 30.00 mL已知：Ba(ClO 4)2H 2SO4=BaSO42HClO 4。(1)将吸收瓶放入冰水箱中的目的是_。(2)100 g 6.8%(质量分数 )的 H2O2 溶液最多能吸收_ L(标准状况)SO 2。(3)当溶液中 SO 完全沉淀c(SO )1.010 6 molL1 时，c(Ba 2 )24 24_室温下，K sp(BaSO4)1.110 10 。(4)根据以上数据计算烟气中 SO3、SO 2 的质量浓度 (mgm3 )(请给出计算过程)。解析 (1)气体的溶解度随着温度的升高而减少，为使 SO2、SO3被充分吸收，故
7、需要在低温下进行。(2)H 2O2氧化 SO2的方程式为H2O2SO 2=H2SO4，n(SO2)n(H 2O2) 0.2 mol，V(SO2)100 g6.8%34 gmol 10.2 mol 22.4 Lmol1 4.48 L。(3)Ksp(BaSO4)c(Ba 2 )c(SO )，24c(Ba2 )1.1 1010 /1.0106 1.110 4 molL1 。(4)n(SO3)n(H 2SO4)nBa(ClO 4)20.025 00 molL1 0.020 L5.00010 4 mol，根据质量浓度的单位知，应用 SO3的质 量除以烟气的总体积而得。吸收瓶 2 和 3 用 H2O2吸收
8、 SO2得 H2SO4，再用 Ba(ClO4)2测定 H2SO4的量即可得出 SO2的量，n(SO 2)n(H 2SO4)nBa(ClO 4)20.025 00 molL1 0.030 0 L 0.015 mol，1 00050同理，应用 SO2的质量除以烟气的 总体积而得 SO2的质量浓度。答案 (1)降温，增大气体的溶解度，使 SO2、SO 3 被充分吸收(2)4.48 (3)1.110 4 molL1(4)nBa(ClO4)210.025 00 molL 1 0.020 00 L5.00010 4 mol(SO3)(5.00010 4 mol80 gmol1 103 mgg1 )/1 m
9、340 mgm 3nBa(ClO4)220.025 00 molL 1 0.030 00 L 0.015 00 mol1 000 mL50.00 mL(SO2)(0.015 00 mol64 gmol 1 103 mgg1 )/1 m3960 mgm 33.(2016徐州高三 5 月考前模拟)Na 2S2O35H2O 是重要的化工原料。取 126.0 g Na2SO3，溶于 800 mL 水配成溶液。另取一定量的硫粉加乙醇后和上述溶液混合。小火加热至微沸，反应约 1 h 后过滤。滤液经蒸发、浓缩、冷却至 10 后析出 Na2S2O35H2O 粗晶体。(1)加入乙醇的目的是 _。(2)若将 12
10、6.0 g Na2SO3 反应完全，理论上需要硫粉的质量为_。(3)滤液中除 Na2S2O3 和未反应的 Na2SO3 外，最可能存在的无机杂质是_。(4)为测定所得粗晶体中 Na2S2O35H2O 和 Na2SO3 比例，现称取三份质量不同的粗晶体，分别加入相同浓度的硫酸溶液 30 mL，充分反应(Na2S2O3H 2SO4=Na2SO4SO 2SH 2O)后滤出硫，微热滤液使 SO2全部逸出。测得有关实验数据如下表(气体体积已换算为标准状况)。第一份 第二份 第三份样品的质量 /g 6.830 13.660 30.000二氧化硫气体的体积/L 0.672 1.344 2.688硫的质量 /
11、g 0.800 1.600 3.200求所用硫酸溶液的物质的量浓度及粗晶体中 n(Na2S2O35H2O)、n(Na 2SO3)的比值。(请写出计算过程)答案 (1)增大 Na2SO3 和硫粉的接触面积，加快反应速率 (2)32.0 g (3)Na2SO4(4)由表中数据可知第三份硫酸反应完全。在第三份反应中：生成 SO2 的物质的量 n(SO2，总)2.688 L22.4 Lmol 1 0.120 mol生成 S 的物质的量 n(S)3.2 g32 gmol 1 0.100 molNa2S2O3H 2SO4=Na2SO4SO 2SH 2O1 mol 1 mol 1 moln1(H2SO4)
12、n1(SO2) 0.100 moln1(H2SO4)0.1 mol，n 1(SO2)0.100 molNa2SO3 与 H2SO4 反应生成 SO2 的物质的量 n2(SO2)0.12 mol 0.1 mol0.020 0 molNa2SO3H 2SO4=Na2SO4SO 2H 2O1 mol 1 moln2(H2SO4) 0.020 0 moln2(H2SO4)0.020 0 mol所以硫酸溶液的浓度为：c(H 2SO4)(0.10 mol0.02 mol)0.03 L4.00 mol L1由表中数据可知第二份反应中 H2SO4 过量，Na 2S2O35H2O 和 Na2SO3 反应完全：生
13、成 SO2 的物质的量 n3(SO2)1.344 L22.4 Lmol 1 0.060 0 mol生成 S 的物质的量 n(S)1.6 g32 gmol 1 0.050 0 mol所以 n(Na2S2O3)0.050 0 moln(Na2SO3) 0.060 0 mol0.050 0 mol0.010 0 mol所以 n(Na2S2O35H2O) n(Na2SO3)0.050 0 mol 0.010 0 mol514.实验室用铁粉制备摩尔盐的操作流程如下：(1)流程中“ 趁热”过滤的原因是_。(2)反应 1 制得硫酸亚铁的物质的量理论上应小于_ mol。(3)为确定摩尔盐的化学式，进行如下实验
14、：现称取 4.704 g 新制摩尔盐，溶于水配制成 100.0 mL 溶液，再将该溶液分成两等份。向其中一份溶液中加入足量 Ba(OH)2 溶液，并微热，逸出能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，同时生成白色沉淀，随即沉淀变为灰绿色，最后带有红褐色，用足量稀盐酸处理沉淀物，充分反应后过滤、洗涤和干燥，得白色固体 2.796 g。另一份溶液用 0.050 0 molL1 K2Cr2O7 酸性溶液滴定，当 Cr2O 恰好完全27被还原为 Cr3 时，消耗 K2Cr2O7 溶液的体积为 20.00 mL。25 时，K sp(BaSO4)1.110 10 ，若要使溶液中 SO 离子沉淀完全(即24该离子浓
15、度须小于 1105 molL1 )，则此时 c(Ba(OH)2_ molL1 。确定该摩尔盐的化学式(写出计算过程)。答案 (1)防止温度降低，硫酸亚铁晶体析出(2)0.075(3)1.1 105解：n(SO ) 0.012 mol242.796 g233 gmol 16Fe2 Cr 2O 14H =6Fe3 2Cr 3 7H 2O276 1n(Fe2 ) 0.0500 molL1 0.020 Ln(Fe2 )0.001 mol60.006 moln(NH ) 2n(Fe2 )2 n(SO )，n(NH )0.012 mol 4 24 4n(H2O)4.7042 g 0.012 mol 96
16、gmol 1 0.012 mol 18 gmol 1 0.006 mol 56 gmol 118 gmol 10.036 moln(SO )n(Fe 2 )n(NH )n(H 2O)24 40.0120.0060.0120.0362126答：该摩尔盐的化学式为(NH 4)2Fe(SO4)26H2O或 (NH4)2SO4FeSO46H2O5.高碘酸钾(KIO 4)为无色晶体，在分析化学中常用作氧化剂。.高碘酸钾的制备步骤 称取 1.270 g 碘溶于适量的水中，通入足量氯气将 I2 氧化为高碘酸(HIO4)。步骤 向步骤所得溶液中加入适量氢氧化钾溶液中和。步骤 将步骤所得溶液进行蒸发浓缩、冷却结
17、晶等操作得 KIO4 晶体。(1)步骤将 I2 氧化为 HIO4，至少需要消耗_ L(标准状况)Cl 2。(2)步骤所得溶液用 0.200 molL1 KOH 溶液中和至中性时(HIO 4 为强酸，假定溶液中不含 Cl2 和 HClO)，则消耗 0.200 molL1 KOH 溶液的体积为_ mL。.用高碘酸钾测定甘油的含量相关反应：C 8H8O3(甘油)2HIO 4=2HCHOHCOOH2HIO 3H 2OHIO35KI5HCl =3I25KCl 3H 2OHIO47KI7HCl =4I27KCl 4H 2OI22Na 2S2O3=2NaINa 2S4O6(3)用 0.200 0 molL1
18、 Na2S2O3 标准溶液滴定时，判断达到滴定终点的现象是_。(4)已知滴定至终点时消耗 Na2S2O3 溶液 20.00 mL，计算甘油样品的纯度(请给出计算过程)。解析 (1)Cl 2氧化 I2的方程式 为：I 27Cl 28H 2O=2HIO414HCl，n(Cl 2)7n(I 2)7 0.035 mol，V(Cl2)0.035 mol22.4 Lmol1 0.784 1.271272L。(2)找出关系：I 216H 16OH ，n(KOH)16 0.08 1.271272mol，V(KOH)0.08 mol/0.200 molL1 0.4 L400 mL。(3)用 Na2S2O3来滴定
19、 I2，用淀粉作指示 剂，当溶液的 蓝色褪去且 30 s 不恢复原色时，即为滴定终点。(4)甘油与过量的 KIO4在酸性条件下反应生成 HIO3，HIO3与 KI 在酸性条件下反应生成 I2，过量的 HIO4与 KI 在酸性条件下反 应也生成 I2。由 I 守恒列式：n(HIO 3)n(HIO 4)n(KIO 4)，与甘油反 应后，滴定过程中，有关系为：3n(HIO3)4n(HIO 4)n(I 2)，依据 Na2S2O3的消耗量，计算出生成的 I2的量，结合式，可计算 n(HIO3)，进而计算出甘油的物质的量及纯度。答案 (1)0.784 (2)400 (3)蓝色褪去且 30 s 不恢复原色(
20、4)碘量瓶中 n(HIO3)n(HIO 4)n(KIO 4)0.023 0 molL1 25.00 mL103 LmL 15.750 104 mol滴定时：3n(HIO3)4n(HIO 4)n(I 2) n(Na2S2O3) 0.200 0 molL1 20.00 12 12mL103 LmL1 2.000 103 mol4得 n(HIO3)3.00010 4 moln(C3H8O3) n(HIO3) 1.500104 mol12w(C3H8O3) 100%92.00%92 gmol 11.50010 4 mol0.150 0 g25.00 mL250 mL6.钴及其化合物广泛应用于磁性材料、
21、电池材料及超硬材料等领域。(1)CoxNi(1x) Fe2O4(其中 Co、Ni 均为2)可用作 H2O2 分解的催化剂，具有较高的活性。该催化剂中铁元素的化合价为_。图 1 表示两种不同方法制得的催化剂 CoxNi(1x) Fe2O4 在 10 时催化分解 6%的H2O2 溶液的相对初始速率随 x 变化曲线。由图中信息可知： _法制取得到的催化剂活性更高；Co 2 、Ni 2 两种离子中催化效果更好的是_。(2)草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图 2 为二水合草酸钴(CoC2O42H2O)在空气中受热的质量变化曲线，曲线中 300 及以上所得固体均为钴氧化物。通过计算确定 C 点剩余固体
22、的化学成分为_(填化学式)。试写出 B点对应的物质与 O2 在 225 300 发生反应的化学方程式：_。取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中 Co 的化合价为2、3) ，用 480 mL 5 mol/L 盐酸恰好完全溶解固体，得到 CoCl2 溶液和4.48 L(标准状况 )黄绿色气体。试确定该钴氧化物中 Co、O 的物质的量之比。解析 (1) 根据化合价代数和为 0 列式，设 Fe 的化合价为a，则 2x2(1x)2a24，得 a3 价。 由图 1 知，在 x相同时，微波水热法比常规水热法对 H2O2分解的效果更好；横坐标为 x，表示随着 Co2 的增多，H 2O2分解的速率加快
23、，故 Co2 越多，其催化效果越好。 (2)由热重分析图知，取 18.3 g CoC2O42H2O，为 0.1 mol。加热分解，但是产物中的 Co 的量不变，仍为 n(Co)0.1 mol，n(O) mol，n(Co)n(O)34， 则 C 点为8.03 0.15916 43Co3O4。从起始至 B 点失去的质量为 18.314.703.6 g，正好 为 0.2 mol H2O，所以 B 点为 CoC2O4，与 O2反应生成 Co3O4，由原子守恒可确定出另一产物为CO2，由此配平反应。由 Cl 守恒，HCl 中的 Cl 最 终在 CoCl2和 Cl2中，所以2n(CoCl2)2n(Cl 2
24、)0.4852.4 mol，n(CoCl2)(2.420.2)/2 1 mol。由Co3 氧化 Cl 生成 Cl2，根据得失电子守恒列式， 1n(Co3 )2n(Cl 2)，n(Co3 )0.4 mol，由 Co 守恒，n(Co 2 )10.40.6 mol，根据代数和为零，列式为：2n(O 2 )3n(Co 3 )2n(Co 2 )，n(O)(0.4 mol30.6 mol2)21.2 mol ，所以 n(Co)n(O)1 mol1.2 mol56。答案 (1) 3 微波水热 Co 2(2)Co 3O4(写成 CoOCo2O3 亦可) 3CoC 2O42O 2=Co3O46CO 2由电子守恒
25、：n(Co 3 )2n(Cl 2)0.4 mol由电荷守恒：n(Co) 总 n(Co 2 )溶液 0.5n(Cl ) 0.5(2.4 mol0.2 mol2)1 mol所以固体中的 n(Co2 )1 mol0.4 mol0.6 moln(O)(0.4 mol30.6 mol2)21.2 mol故 n(Co)n(O) 1 mol 1.2 mol567.以黄铁矿(FeS 2)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收该气体获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成 ClO2 气体的纯度，且会影响 ClO2气体的吸收率。具体情况如图所示。请回答下列问
26、题：(1)据图可知，反应时需要控制的适宜温度是_，达到此要求采取的适宜措施是_。(2)已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被 ClO 氧化成 SO ，写出制备 3 24二氧化氯的离子方程式：_。(3)某校化学学习小组拟以“ ”作为衡量 ClO2 产率的指标。若取m（ClO2）m（NaClO3）NaClO3 样品质量 6.0 g，通过反应和吸收可得 400 mL ClO2 溶液，取出 20 mL，加入 37.00 mL 0.500 molL1 (NH4)2Fe(SO4)2 溶液充分反应，过量 Fe2 再用 0.050 0 molL1 K2Cr2O7 标准溶液滴定至终点，消耗 20.00 mL。反应原理如下：4H ClO 25Fe 2 =Cl 5Fe 3 2H 2O14H Cr 2O 6Fe 2 =2Cr3 6Fe 3 7H 2O27
