綜合大題規范練(二)必做題26．鈦用途廣泛，焦磷酸鎂(Mg2P2O7)不溶于水，是牙膏、牙粉的穩定劑。一種以含鈦廢料(主要成分為TiO2，含少量MgO、Cu、Al2O3、FeO、Fe2O3)為原料，分離提純TiO2并制取少量焦磷酸鎂的工藝流程如圖：已知：TiO2不與堿反應，與酸反應后以TiO2＋的形式存在。回答下列問題：(1)“堿浸”和“酸浸”操作的目的是_____________________________________________。(2)適當升高溫度可有效提高鈦的浸出率，工業上“酸浸”時，溫度選擇40℃而不選擇更高溫度的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“反應”步驟中加入適量鐵粉，加入鐵粉的目的為_________________________；濾渣2的主要成分為_______________________________________(填化學式)。(4)“氧化”時S2Oeq\o\al(2－,8)轉化為SOeq\o\al(2－,4)的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________。(5)離子濃度≤1.0×10－5mol·L－1時表示該離子沉淀完全。常溫下，為了使Fe3＋沉淀完全，調節pH的最小值為________________(已知：Ksp[Fe(OH)3]＝8.0×10－38，lg2＝0.3)。(6)向濾液Ⅲ中加入Na4P2O7溶液生成焦磷酸鎂(Mg2P2O7)的化學方程式為______________________________________________________________________________________________。答案(1)除去Al2O3、Cu，使TiO2生成TiO2＋(2)防止TiO2＋水解，減少損失(3)將Fe3＋還原成Fe2＋FeSO4·7H2O(4)S2Oeq\o\al(2－,8)＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)(5)3.3(6)Na4P2O7＋2MgSO4=Mg2P2O7↓＋2Na2SO4解析以含鈦廢料(主要成分為TiO2，含少量MgO、Cu、Al2O3、FeO、Fe2O3)為原料，分離提純TiO2并制取少量焦磷酸鎂。由于原料中除主要含有TiO2外還含少量MgO、Cu、Al2O3、FeO、Fe2O3，所以堿浸是為了除去能與堿反應的Al2O3，然后過濾，向濾渣中加入過量的稀硫酸除去不與酸反應的Cu，再次過濾，向濾液中加鐵粉，將鐵離子還原成亞鐵離子。然后冷卻結晶時亞鐵離子生成七水硫酸亞鐵晶體析出從而除去大部分亞鐵離子；然后過濾，將濾液加熱水解生成TiO(OH)2，過濾得到TiO(OH)2固體和主要含硫酸鎂以及少量硫酸亞鐵的溶液；煅燒TiO(OH)2得TiO2；將濾液氧化后調pH使鐵離子生成氫氧化鐵而被除去，然后過濾，向濾液中加焦磷酸鈉溶液得到焦磷酸鎂，據此分析可得。(1)“堿浸”的目的是除去能與堿反應的Al2O3，“酸浸”的目的是除去不與酸反應的Cu，并使TiO2以TiO2＋形式存在，同時產生Fe2＋、Fe3＋以及Mg2＋。(3)“酸浸”后溶液中存在的離子有Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、TiO2＋以及SOeq\o\al(2－,4)，所以加鐵粉是為了將Fe3＋還原成Fe2＋，便于冷卻結晶生成FeSO4·7H2O晶體而析出，所以濾渣2的主要成分為FeSO4·7H2O。(5)當c(Fe3＋)≤1.0×10－5mol·L－1時表示該離子沉淀完全。由Ksp[Fe(OH)3]＝8.0×10－38，可知Fe3＋恰好完全沉淀時c(OH－)＝eq\r(3,\f(Ksp,cFe3＋))＝eq\r(3,\f(8.0×10－38,1×10－5))mol·L－1＝2×10－11mol·L－1，則pH＝3.3。27．海洋是人類未來賴以生存和發展的資源寶庫，合理開發和有效利用應得到重視。如從海藻灰中可得到NaI溶液。(1)以NaI溶液為原料，經過一系列變化和操作，可得到粗碘，進一步提純粗碘時，不需要的儀器有____________________________________(填字母)。(2)某學習小組以空氣氧化NaI溶液為研究對象，探究溶液的酸堿性對反應的影響。實驗編號pH＝a現象Ⅰ34分鐘左右，溶液呈黃色Ⅱ760分鐘左右，溶液呈淺黃色Ⅲ810小時后，溶液呈很淺的黃色Ⅳ1010小時后，溶液顏色無明顯變化①用CCl4萃取反應后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的溶液，萃取后下層CCl4均為無色，取萃取后的上層溶液，用淀粉檢驗：Ⅰ、Ⅱ的溶液變藍色；Ⅲ的溶液藍色不明顯；Ⅳ的溶液未變藍。i．寫出實驗Ⅰ中反應的離子方程式：________________________________________________。ii.查閱資料：I2易溶于NaI溶液。下列實驗證實了該結論并解釋Ⅰ、Ⅱ的萃取現象：用CCl4萃取Ⅰ、Ⅱ反應后的溶液，萃取后下層CCl4顏色均無色的原因是________________________________________________________________________________________。－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O，pH越大，歧化速率越快。某同學利用原電池原理設計實驗證實：pH＝10的條件下實驗Ⅳ確實可以發生I－能被O2氧化為I2的反應，如圖所示：據此分析，試劑1是____________；試劑2是____________________________________。實驗現象：電流表指針偏轉，左側電極附近溶液變藍(t＜30min)。③綜合實驗現象。說明I－被空氣氧化的影響因素及對應關系為_______________________________________________________________________________________________。(3)測定NaI溶液中I－含量。量取25.00mLNaI溶液于250mL錐形瓶中，分別加入少量稀H2SO4和稍過量的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶液，搖勻。小火加熱蒸發至碘完全升華，取下錐形瓶冷卻后，用cmol·L－1酸性KMnO4標準溶液進行滴定至終點，重復3次。平均每次消耗酸性KMnO4標準溶液VmL(已知反應：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2、5Fe2＋＋MnOeq\o\al(－,4)＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O)。①該實驗達到滴定終點時，現象為___________________________________________________________________________________________________________________________。②根據滴定有關數據，該NaI溶液中I－含量是________g·L－1。答案(1)BE(2)①4I－＋O2＋4H＋=2I2＋2H2OI2在NaI溶液中的溶解度大于在CCl4中的溶解度②滴有淀粉的1mol·L－1NaI溶液pH＝10的NaOH溶液③與H＋濃度有關，H＋濃度越大，I－越易被氧化(3)①溶液恰好變為淺紅色，且半分鐘內不恢復原來的顏色②eq\f(127cV,5)解析(1)碘單質受熱易升華，粗碘應用升華的方法提純，升華用到的儀器有酒精燈、石棉網、燒杯和圓底燒瓶，用不到容量瓶和坩堝。(2)①i．實驗Ⅰ中發生的反應為碘離子在酸性條件下與氧氣反應生成碘和水，離子方程式為4I－＋O2＋4H＋=2I2＋2H2O。ii.由題意可知，碘易溶于NaI溶液，而NaI溶液與四氯化碳不互溶，用CCl4萃取Ⅰ、Ⅱ反應后的溶液，萃取后下層CCl4顏色均無色，說明I2在NaI溶液中的溶解度大于在CCl4中的溶解度。(3)①由題意可知，該實驗達到滴定終點時，亞鐵離子完全反應，再滴入一滴酸性高錳酸鉀標準溶液，溶液會變為淺紅色，且半分鐘內不恢復原來的顏色。②由題給方程式可得如下關系式：5I－～5Fe2＋～MnOeq\o\al(－,4)，滴定消耗cmol·L－1酸性KMnO4標準溶液VmL，則NaI溶液中I－含量是eq\f(127×5×c×V×10－3,25×10－3)g·L－1＝eq\f(127cV,5)g·L－1。28．光氣(COCl2)在工業上具有重要的用途。(1)相關的化學鍵鍵能數據如下表。化學鍵Cl—ClC—ClCOC=OE/(kJ·mol－1)2433301076765寫出工業上采用高溫活性炭催化CO與Cl2合成COCl2(g)的熱化學方程式：______________。(2)在密閉體系中，充入體積比為1∶1的CO和Cl2和適量的活性炭，發生反應，實驗測得反應平衡體系中COCl2的體積分數與壓強p和溫度T的關系曲線如圖所示：①有利于提高光氣(COCl2)平衡產率的反應條件是________________________________________________________________________________________________________。②圖中A點和C點化學平衡常數的大小關系：KA______KC(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。若用壓強平衡常數Kp表示，計算B點對應的Kp＝________(用含p6的式子表示)(Kp為壓強平衡常數，用平衡分壓代替平衡濃度計算，氣體平衡分壓＝總壓×氣體體積分數)。答案(1)CO(g)＋Cl2(g),COCl2(g)ΔH＝－106kJ·mol－1(2)①增大壓強，降低溫度，增大反應物濃度②大于該反應正反應為放熱反應，其他條件一定時，溫度升高，平衡逆向移動，此時COCl2的體積分數減小而K值減小eq\f(40,9p6)解析(1)工業上采用高溫活性炭催化CO與Cl2合成COCl2(g)的熱化學方程式：CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能＝[(243＋1076)－(2×330＋765)]kJ·mol－1＝－106kJ·mol－1。(2)①有利于提高光氣(COCl2)平衡產率的反應條件是增大壓強，因為反應物的總化學計量數大于生成物的化學計量數；降低溫度，因為此反應為放熱反應；增大反應物濃度。②設B點光氣轉化xmol，列三段式：CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)起始量/mol110轉化量/molxxx平衡量/mol1－x1－xxB點COCl2的體積分數為0.4，解得x＝eq\f(4,7)，則CO的體積分數為0.3，Cl2的體積分數為0.3，B點對應的Kp＝eq\f(pCOCl2,pCl2·pCO)＝eq\f(0.4p6,0.3p62)＝eq\f(40,9p6)。選做題35．硼化鎂是迄今發現的臨界溫度最高的簡單的金屬化合物超導材料。回答下列問題：(1)基態硼的電子排布圖為____________，基態鎂原子的電子運動狀態有____種。(2)BF3的鍵角____(填“大于”“小于”或“等于”)NF3的鍵角，理由是_________________________________________________________________________________________。(3)堿土金屬的碳酸鹽熱分解反應模式為MCO3(s)=MO(s)＋CO2(g)。從結構的角度解釋：MgCO3的熱分解溫度小于CaCO3的熱分解溫度的原因是___________________________。(4)已知硼化鎂屬六方晶系(如圖1所示)a＝b≠c，α＝β＝90°，γ＝120°。又知硼化鎂是一種插層型離子化合物，鎂層和硼層交替排列；鎂原子層呈三角形結構，硼原子層具有規則的六角蜂房結構，與石墨相似。硼化鎂晶體沿z軸方向的投影如圖2所示，黑球代表硼原子，白球代表鎂原子。硼化鎂的化學式為____；B的配位數是____。(5)已知硼化鎂的晶格常數為a＝b＝0.3086nm，c＝0.3524nm，則硼化鎂晶體的密度表達式為________g·cm－3(用NA表示阿伏加德羅常數的值)。答案(1)12(2)大于BF3立體構型是平面正三角形，鍵角為120°，NF3立體構型是三角錐形，鍵角小于109°28′(或BF3中B原子采用sp2雜化，無孤電子對，鍵角為120°，NF3中N原子采用sp3雜化，有一對孤電子對，鍵角小于109°28′)(3)鎂離子、鈣離子的電荷數相同，鎂離子的半徑小，奪取碳酸根離子中的氧離子的能力強(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能)(4)MgB26(5)eq\f(3×24＋6×11,NA×0.30862×\f(\r(3),2)×3×0.3524×10－21)解析(3)堿土金屬的碳酸鹽熱分解反應模式為MCO3(s)=MO(s)＋CO2(g)。從結構的角度解釋：MgCO3的熱分解溫度小于CaCO3的熱分解溫度的原因是鎂離子、鈣離子的電荷數相同，鎂離子的半徑小，奪取碳酸根離子中的氧離子的能力強，所以碳酸鎂的熱分解溫度低(或MgO的晶格能大于CaO的晶格能，所以MgCO3比CaCO3更容易分解)。(4)由均攤法，觀察圖1，晶胞中B的個數：6；Mg的個數：12×eq\f(1,6)＋2×eq\f(1,2)＝3，硼化鎂的化學式為MgB2；由于硼化鎂是一種插層型離子化合物，鎂層和硼層交替排列，鎂原子層呈三角形結構，硼原子層具有規則的六角蜂房結構，所以，每個B原子所在層的上下兩層分別有3個Mg原子與B相鄰，故B的配位數是6。(5)已知硼化鎂的晶格常數為a＝b＝0.3086nm，c＝0.3524nm，晶胞質量為eq\f(3×24＋6×11,NA)g，晶胞體積為0.30862×eq\f(\r(3),2)×3×0.3524nm3，則硼化鎂晶體的密度表達式為eq\f(3×24＋6×11,NA×0.30862×\f(\r(3),2)×3×0.3524×10－21)g·cm－3。36．有機物G是一種新型聚合物，其一種合成路線如圖所示。回答下列問題：(1)F中含的官能團有________________________________________________________。(2)反應③需要選用的試劑和條件分別為___________________________________。(3)寫出反應⑥的化學方程式為___________________________________________。(4)反應②和反應④的反應類型分別為__________________