第九题 无机化学综合应用
题组一 以陌生无机物为载体的综合考查
1．铜是与人类关系非常密切的有色金属。已知常温下，在溶液中Cu2＋稳定，Cu＋易在酸性条件下发生：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。大多数＋1价铜的化合物是难溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。
(1)在新制Cu(OH)2悬浊液中滴入葡萄糖溶液，加热生成不溶物的颜色为________，某同学实验时却有黑色物质出现，该黑色物质的化学式为________________。
(2)在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：
a．2Cu2＋＋4I－===2CuI↓(白色)＋I2
b．2Cu2＋＋2Cl－＋2I－===2CuCl↓(白色)＋I2
①若a反应是主要反应，需要查询的数据是__________________________________。
②为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是_______________________________。
A．SO2 B．四氯化碳
C．NaOH D．乙醇
(3)一定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。
①已知NH5的所有原子都达到稀有气体的稳定结构，NH5是________(填“离子化合物”或“共价化合物”)，在上述反应中NH5作________(填“氧化剂”、“还原剂”或“既不是氧化剂也不是还原剂”)。
②写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的离子方程式：______________________。
③将CuH溶解在适量的稀硝酸中，完成下列化学方程式。
CuH＋HNO3===Cu(NO3)2＋H2↑＋＋
(4)将实验制得的CuCl样品2.000 g(杂质不参与反应)溶于一定量的0.500 0 mol·L－1 FeCl3溶液中，加水稀释至200 mL得到溶液，取20.00 mL用0.100 0 mol·L－1的Ce(SO4)2溶液滴定到终点，消耗20.00 mL Ce(SO4)2。有关反应离子方程式：Fe3＋＋CuCl===Fe2＋＋Cu2＋＋Cl－、Ce4＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ce3＋，则样品中CuCl的质量分数为________。
答案 (1)砖红色 CuO (2)①Ksp(CuCl)与Ksp(CuI) ②B (3)①离子化合物 还原剂 ②2CuH＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋2H2↑ ③6CuH＋16HNO3===6Cu(NO3)2＋3H2↑＋4NO↑＋8H2O (4)99.50%
解析 (1)葡萄糖分子中的醛基被新制Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2则被还原为砖红色的Cu2O，由于反应需加热，故Cu2O有可能被氧化为黑色的CuO。(2)①CuCl2溶液与过量的KI反应，生成的沉淀与CuCl和CuI的Ksp的相对大小有关。②由于a反应和b反应在生成白色沉淀的同时，均有I2生成，而CCl4可萃取其中的I2，且与水不互溶，故反应后加CCl4可顺利观察到白色沉淀。(3)①NH5 的所有原子均达到稀有气体的稳定结构，故NH5可写成NH4H(氢化铵)，氢化铵中－1价的氢将CuSO4溶液中＋2价的铜还原为＋1价。③将CuH溶解在适量的稀HNO3中发生氧化还原反应，有Cu(NO3)2、H2、NO、H2O四种产物生成。(4)根据反应关系式：CuCl～Fe2＋～Ce4＋，得n(CuCl)＝0.100 0 mol·L－1×0.02 L×＝0.02 mol，则2.000 g样品中CuCl的质量分数w(CuCl)＝×100%＝99.50%。
2．亚磷酸(H3PO3)是二元酸，与足量NaOH溶液反应生成Na2HPO3。
(1)PCl3水解可制取亚磷酸：PCl3＋3H2O===H3PO3＋________。
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(2)H3PO3溶液中存在电离平衡：H3PO3H＋＋H2PO。
①某温度下，0.10 mol·L－1的H3PO3溶液的pH＝1.6，即溶液中c(H＋)＝2.5×10－2 mol·L－1。求该温度下上述电离平衡的平衡常数K，写出计算过程。(H3PO3的第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字)
②根据H3PO3的性质可推测常温下Na2HPO3稀溶液的pH________7(填“>”、“＝”或“
(3)H3PO3＋I2＋H2O===2HI＋H3PO4
(4)①2H＋＋2e－===H2↑
②HPO＋2H＋===H3PO3
解析 (1)根据质量守恒定律来补充完整该化学方程式。(2)①利用化学平衡的三段式求解，注意题目对有效数字的要求。(3)根据题目信息确定还原剂、氧化剂，根据化合价变化规律确定氧化产物、还原产物，最后配平化学方程式。(4)①根据电解原理知氢离子在阴极放电生成H2，由此写出阴极的电极方程式。②紧扣题目信息“电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸”，再结合装置示意图、电极上离子放电情况推测要在产品室得到产品，阳极室的氢离子要向产品室移动，原料室的HPO也要向产品室移动，由此可写出产品室中反应的离子方程式。
3．Na2S、H2O2在从含镍电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)中提取含镍化合物时有重要作用。提取过程如下：
①电镀废渣先用过量酸进行酸化处理，得到溶液；
②向溶液中滴入适量的Na2S溶液，除去Cu2＋、Zn2＋，过滤；
③保持滤液在40 ℃左右，用6%的H2O2溶液氧化Fe2＋，再在95 ℃
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时加入NaOH溶液调节pH，过滤除去铁和铬；
④在滤液中加入足量Na2CO3溶液，搅拌，得NiCO3沉淀；
⑤……
(1)步骤②中除可观察到黑色沉淀外，还可嗅到臭鸡蛋气味，用离子方程式说明气体的产生：______________。
(2)步骤③中在Fe2＋氧化阶段，需要控制温度不超过40 ℃，其目的是________________；该阶段发生反应的离子方程式为______________。
(3)Fe2＋也可以用NaClO3氧化，Fe2＋被氧化并在较小pH条件下水解，最终形成黄铁矾钠[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀而被除去；如图是温度—pH关系图，图中阴影部分为黄铁矾钠稳定存在区域[已知25 ℃时，Fe(OH)3的Ksp＝2.64×10－39]，下列说法正确的是________(填字母)。
a．FeOOH中铁为＋2价
b．若在25 ℃时，用H2O2氧化Fe2＋，再在pH＝4时除去铁，此时溶液中c(Fe3＋)＝2.64×10－29 mol·L－1
c．用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2＋的离子方程式为6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O
d．工业生产中温度常保持在85～95 ℃生成黄铁矾钠，此时溶液的pH约为1.2～1.8
(4)无水NiCl2在有机合成中有着极为重要的作用，工业上常用含镍原料所制得的NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制得，已知SOCl2能与水反应生成SO2和HCl。写出NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水制无水NiCl2的反应方程式______________，NiCl2·6H2O需在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水的原因是__________________。
答案 (1)S2－＋2H＋===H2S↑
(2)减少过氧化氢的分解 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (3)cd
(4)NiCl2·6H2O＋6SOCl2NiCl2＋6SO2＋12HCl
NiCl2在加热过程中会发生水解而得不到无水NiCl2，当NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水时，反应过程中产生的HCl能抑制NiCl2的水解
解析 (1)经过量酸处理得到的溶液中含有大量的H＋，当加入Na2S后会发生反应：S2－＋2H＋===H2S↑，生成具有臭鸡蛋气味的H2S。(2)Fe2＋氧化阶段需要加入氧化剂过氧化氢，温度过高会造成过氧化氢的分解，导致过氧化氢损失，氧化阶段的反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)FeOOH中铁为＋3价；当pH＝4时，c(H＋)＝10－4 mol·L－1，c(OH－)＝10－10 mol·L－1，则c(Fe3＋)＝ mol·L－1＝2.64×10－9 mol·L－1。(4)加热过程中发生的反应为NiCl2·6H2O＋6SOCl2===NiCl2＋6SO2＋12HCl；若单独加热NiCl2·6H2O，则在加热过程中NiCl2会发生水解而得不到无水NiCl2，当NiCl2·6H2O在亚硫酰氯(SOCl2)中加热脱水时，反应过程中产生的HCl能抑制NiCl2的水解。
题组二 以化工生产流程为载体的综合考查
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1．目前，新能源不断被利用到现代的汽车中，高铁电池技术就是科研机构着力研究的一个方向。
(1)高铁酸钾—锌电池(碱性介质)是一种典型的高铁电池，则该种电池负极材料是________(填化学式)。
(2)工业上常采用NaClO氧化法生产高铁酸钾(K2FeO4)，K2FeO4在碱性环境中稳定，在中性和酸性条件下不稳定。反应原理为
Ⅰ.在碱性条件下，利用NaClO氧化Fe(NO3)3制得Na2FeO4：3NaClO＋2Fe(NO3)3＋10NaOH===2Na2FeO4↓＋3NaCl＋6NaNO3＋5H2O。
Ⅱ.Na2FeO4与KOH反应生成K2FeO4：Na2FeO4＋2KOH===K2FeO4＋2NaOH。
主要的生产流程如下：
①写出反应①的离子方程式：________________________________________________。
②流程图中反应③是在某低温下进行的，且此温度无NaOH析出，说明此温度下Ksp(K2FeO4)________Ksp(Na2FeO4)(填“>”、“
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