2017 年我国承建全球首艘深海采矿船，具2500米深海作业能力，对未来深海矿产资源的开发...

2017 年我国承建全球首艘深海采矿船，具2500米深海作业能力，对未来深海矿产资源的开发具有重要战略价值。海洋深处有丰富的锰结核矿(主要成分为MnO2，含少量Fe、Al 等杂质元素)，利用锰结核矿可以制备高纯碳酸锰，请回答下列有关问题:

（1）写出用MnO2和浓盐酸制取氯气的化学方程式________________。

（2）MnO2与过氧化氢的反应十分复杂。在酸性条件下，MnO2可以被H2O2还原成Mn2+，但H2O2又有氧化性，有研究表明，H2O2溶液的氧化性是HO2-所致。其他条件相同时，研究不同初始pH条件下H2O2溶液的漂白效果，结果如图所示:

①写出MnO2在酸性条件下与H2O2反应的离子方程式____________。

②由图可得到的结论是_________，结合平衡移动原理简述理由: __________。

（3）利用锰结核矿在实验室制备高纯碳酸锰的流程如下：

①可用SO2代替植物粉，植物粉的作用是___________。

②使用碳酸锰调pH 的优势是___________。

③加入NH4HCO3时，温度要控制在35℃以下，其目的是___________。

（4）在废水处理中常用H2S将Mn2+转化为MnS 除去，向含有0.020mo/LMn2+的废水中通入一定量的H2S 气体，调节溶液的pH，当c(HS-)=1.0×10-4mol/L 时，Mn2+ 开始沉淀，则此时溶液的pH=______。[已知:Ksp(MnS)=1.4×10-15；H2S的电离常数K1=1.3×10-7，K2=7.0×10-15]

高三化学综合题中等难度题查看答案及解析

（14分）2013年6月，我国“蛟龙”号再次刷新“中国深度”——下潜7062米，为我国深海矿物资源的开发奠定了基础。海洋深处有丰富的锰结核矿，锰结核的主要成分是MnO2，同时还含有黄铜矿。

Ⅰ、“蛟龙”号外壳是用特殊的钛合金材料制成，它可以在7000m的深海中承受重压，Ti是以钛白粉（TiO2）为原料进行生产，钛白粉是利用发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的。发生水解的离子方程式为_______________________。

Ⅱ、MnO2是一种重要的无机功能材料，工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如下图所示：

（1）步骤Ⅱ中以为氧化剂，当生成0.05mol时，消耗的溶液200ml，该反应离子方程式为______________________。

（2）已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产，此物质的名称是_________________。

Ⅲ、利用黄铜矿炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等）可制备Fe2O3，方法为：

（A）用过量的稀盐酸浸取炉渣、过滤；

（B）向滤液中加入5％的H2O2，再向其中加入过量的NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得到Fe2O3。

根据以上信息回答下列问题：

（1）（B）中向滤液中加入5%的H2O2，其目的是_____________________。

（2）设计实验证明炉渣中含有FeO________________________________。

（3）将煅烧得到的Fe2O3还原为Fe单质，再将质量为m g的Fe单质分成相等的四份，分别与50mL、100mL、150mL、200mL的等浓度的稀硝酸反应，反应产物NO在标况下的体积见附表：

则：①m＝____________g　 ②写出实验②发生反应后溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为：____________。

高三化学实验题困难题查看答案及解析

（14分）2013年6月，我国“蛟龙”号再次刷新“中国深度”——下潜7062米，为我国深海矿物资源的开发奠定了基础。海洋深处有丰富的锰结核矿，锰结核的主要成分是MnO2，同时还含有黄铜矿。

Ⅰ、“蛟龙”号外壳是用特殊的钛合金材料制成，它可以在7000m的深海中承受重压，Ti是以钛白粉（TiO2）为原料进行生产，钛白粉是利用TiO2＋发生水解生成钛酸（H2TiO3）沉淀，再煅烧沉淀制得的。TiO2＋发生水解的离子方程式为____________________________。

Ⅱ、MnO2是一种重要的无机功能材料，工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如下图所示：

（1）步骤Ⅱ中以NaClO3为氧化剂，当生成0.05molMnO2时，消耗0.1mol/L的NaClO3溶液200ml，该反应离子方程式为_______________________________。

（2）已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产，此物质的名称是____________。

Ⅲ、利用黄铜矿炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等）可制备Fe2O3，方法为：

（A）用过量的稀盐酸浸取炉渣、过滤；（B）向滤液中加入5％的H2O2，再向其中加入过量的NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得到Fe2O3。根据以上信息回答下列问题：

（1）（B）中向滤液中加入5%的H2O2，其目的是_________________________________。

（2）设计实验证明炉渣中含有FeO___________________________________________。

（3）将煅烧得到的Fe2O3还原为Fe单质，再将质量为m g的Fe单质分成相等的四份，分别与50mL、100mL、150mL、200mL的等浓度的稀硝酸反应，反应产物NO在标况下的体积见附表：

则：①m＝________g。

②写出实验②发生反应的化学方程式：_____________________________。

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有效利用现有资源是解决能源问题的一种实际途径。发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO2和H2，此反应的平衡常数表达式K＝_____________。

（2）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ／mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ／mol，请写出CH3OH（l）燃烧热的热化学方程式_____________。

（3）“催化还原”反应制乙二醇原理如下： CH3OOC—COOCH3（g）＋4H2（g）HOCH2－CH2OH（g）＋2CH3OH（g）　 △H＝－34kJ／mol

为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究。如图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n（氢气）／n（草酸二甲酯）]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5MPa、2．5MPa、3．5MPa的情况，则曲线丙对应的压强是P（丙）＝_____________。

（4）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸①草酸氢钾溶液中存　 在如下平衡： H2OH＋＋OH－、HC2O4-H＋＋C2O42-和____________。

②向0．1mol／L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液中各粒子浓度关系正确的是__________（填序号）。

A．c（K＋）＋c（Na＋）＝c（HC2O4-）＋c（C2O42-）

B．c（K＋）＝c（HC2O4-）＋c（H2C2O4）＋c（C2O42-）

C．c（Na＋）＝c（H2C2O4）＋c（C2O42-）

D．c（K＋）＞c（Na＋）

（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________；若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替3.2g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为____________L。

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“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。发展“一碳化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“一碳化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成乙醇的反应为

2CO（g）+ 4H2（g）  CH3CH2OH（g）+ H2O(g)，在其他条件不变的情况下，CO的转化率随温度的变化如图所示（注：T1、T2均大于280℃)：

①根据上图可推知该反应ΔH_________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②该反应的平衡常数表达式为____________，降低温度平衡常数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。

③下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是_________（选填编号）。

a．容器中的压强不变　　　　　　　 b．混合气体的密度不再变化

c．v正（CO）=2v逆（H2O）　　　　 d．混合气体的平均相对分子质量不再变化

（2）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸

①用离子方程式解释KHC2O4溶液显酸性的原因：_______________。

②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是________（填序号）。

a.c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）　

b.c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）

c.c（Na+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）　　　　　　　　

d.c（K+）＞c（Na+）

（3）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，请写出CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式______________________________。以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________。

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“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。发展“一碳化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“一碳化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）在容积为2L的密闭容器中，由CO和H2合成乙醇的反应为

2CO（g）+ 4H2（g）  CH3CH2OH（g）+ H2O(g)，在其他条件不变的情况下，CO的转化率随温度的变化如图所示（注：T1、T2均大于280℃)：

①根据上图可推知该反应ΔH_________0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

②该反应的平衡常数表达式为____________，降低温度平衡常数将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。

③下列说法中能判断该反应达到化学平衡状态的是_________（选填编号）。

a．容器中的压强不变　　　　　　　 b．混合气体的密度不再变化

c．v正（CO）=2v逆（H2O）　　　　 d．混合气体的平均相对分子质量不再变化

（2）草酸二甲酯水解产物草酸（H2C2O4）为二元中强酸

①用离子方程式解释KHC2O4溶液显酸性的原因：_______________。

②向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是________（填序号）。

a.c（K+）=c（HC2O4-）+c（H2C2O4）+c（C2O42-）　

b.c（K+）+c（Na+）=c（HC2O4-）+c（C2O42-）

c.c（Na+）=c（H2C2O4）+c（C2O42-）　　　　　　　　

d.c（K+）＞c（Na+）

（3）CH3OH（l）气化时吸收的热量为27kJ/mol，CH3OH（g）的燃烧热为677kJ/mol，请写出CH3OH（l）完全燃烧的热化学方程式______________________________。以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为_____________。

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发展“碳一化学”，开发利用我国相对丰富的煤炭资源具有重要的战略意义和经济价值。下面是以焦炭为原料，经“碳一化学”途径制取乙二醇的过程：

（1）该过程中产生的的CO可继续与水蒸气发生可逆反应得到CO₂和H₂，此反应的平衡常数表达式K =____________。

（2）CH₃OH(l)气化时吸收的热量为27 kJ/mol，CH₃OH(g)的燃烧热为677 kJ/mol，请写出CH₃OH(l)完全燃烧的热化学方程式_________________。

（3） “催化还原”反应制乙二醇原理如下：

CH₃OOC-COOCH₃(g)+4H₂(g)  HOCH₂-CH₂OH(g)+2CH₃OH(g)  △H = -34 kJ/mol

为探究实际生产的最佳条件，某科研小组进行了多方面研究。下图表示乙二醇达到平衡时的产率随原料投料比[n(氢气)/n(草酸二甲酯)]和压强的变化关系，其中三条曲线分别表示体系压强为1.5 MPa、2.5 MPa、3.5 MPa的情况，则曲线甲对应的压强是P(甲)=___________。

（4）草酸二甲酯水解产物草酸（H₂C₂O₄）为二元中强酸

① 草酸氢钾溶液中存在如下平衡：

H₂OH⁺+OH^-、HC₂O₄^-H⁺+C₂O₄^2-和________。

② 向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是________（填序号）。

a．c(K⁺) = c(HC₂O₄^-) + c(H₂C₂O₄) + c(C₂O₄^2-)

b．c(K⁺) + c(Na⁺) = c(HC₂O₄^-) + c(C₂O₄^2-)

c．c(Na⁺) = c(H₂C₂O₄) + c(C₂O₄^2-)

d．c(K⁺) > c(Na⁺)

（5）以甲醇为原料，使用酸性电解质构成燃料电池，该燃料电池的负极反应式为________;若以甲烷代替该燃料电池中的甲醇，向外界提供相等电量，则每代替32 g甲醇，所需标准状况下的甲烷的体积为________L。

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我国成功发射的“嫦娥”卫星和“玉兔”月球车对探究月球结构和资源开发具有极为重要的战略意义。请回答下列问题：

（1）发射“嫦娥”卫星使用了大功率运载火箭，火箭推进器中装有还原剂肼和强氧化剂过氧化氢，其反应为，已知生成释放出热量。

①写出在催化剂作用下分解的化学方程式：_______。

②用电子式表示的形成过程：_______。

③若该火箭推进器中有共价键发生断裂，释放出的热量为_______。

（2）镍氢蓄电池具有能量密度大、电压高、可多次反复充放电等特性而被用于“玉兔”月球车上，溶液作电解液，其放电时，正极的电极反应式为，负极的电极反应式为，利用太阳能充电时负极的电极反应式为。

①该镍氢蓄电池放电时的总反应方程式为_______。

②该电池利用太阳能充电时正极的电极反应式为_______。

③该电池工作时，向_______（填“正极”或“负极”）迁移。

④假设电池工作时有个电子从负极流向正极，则消耗的H2在标准状况下的体积为_______L。

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金属钇(Y)具有重要的国防价值，但因过度开采已濒临枯竭。通过硫酸浸泡深海磷灰石矿，可以得到Y3+的浸出液：

表1　 浸出液成分

（1）浸出液可用有机溶剂（HR）进行萃取，实现Y3+的富集（已知：Y3+与Fe3+性质相似），原理如下：Fe3+ + 3HR FeR3 + 3H+　　　 Y3+ + 3HR YR3 + 3H+　　　　 （已知：FeR3、YR3均易溶于HR）

浸出液在不同pH下萃取的结果如图1。

①用化学平衡原理解释，随pH增大，Y3+萃取率增大的原因________。

②结合图1解释，工业上萃取Y3+之前，应首先除去Fe3+的原因是________。

（2）采用“中和沉淀法”和“磷酸法”可以除铁。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

表2　 Fe3+、Y3+去除率

中和沉淀法：向浸出液中加入NaOH除Fe3+，去除率如表2所示。

①该实验条件下，Fe3+去除率比Y3+大的可能原因________。

磷酸法：将磷酸（H3PO4：三元弱酸）加入到浸出液中，再加入Na2CO3溶液，调pH为2.5，过滤除去磷酸铁沉淀（FePO4），滤液中剩余的Fe3+、Y3+浓度如表3。　　　　　　　　　　　　　　

表3　 滤液中Fe3+、Y3+的浓度

② 配平“磷酸法”除铁过程中的离子方程式

Fe3+ +　　 　　　　 +　　 　　　 =　　 FePO4↓+　　 CO2↑+　　 　　　　 ，___________________

③ 综合分析表1、表2、表3，工业上采用“磷酸法”除铁的原因________。

（3）经“磷酸法”除铁后，用有机溶剂HR萃取Y3+，可通过________（填操作）收集含Y3+的有机溶液。

（4）综合分析以上材料，下列说法合理的是________。

a. 分析图1可知，pH在0.2～2.0范围内，有机溶剂中的Fe3+多于水溶液中的Fe3+

b. 表2中 Y3+损失率在20%左右的原因可能是生成的Fe(OH)3对Y3+的吸附

c. 表2中 pH在4.5～5.0范围内，Y3+损失率变大的可能原因：Y3+ + 3OH- = Y（OH）3↓

d. 有机溶剂萃取Y3+的优点是Ca2+、Mg2+、Mn2+等金属离子萃取率极低

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