压轴题四 图像表格中数据和结果的分析
1．热重分析法是程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系的一种实验技术。现有一CaC2O4·nH2O试样，分别在氮气气氛、氧气气氛中进行热重分析，得到如下热重(TG)曲线。
(1)图中曲线上有三个失重台阶，分别表示加热过程中依次发生了三个反应。根据第1步反应的失重数据计算试样CaC2O4·nH2O中的n值为__________(精确到整数)。
(2)根据第2步反应的失重数据推测第2步反应的化学方程式为________________；
观察曲线说明氧气存在时有利于第2步反应进行，原因是
_____________________________________________________________________。
(3)第3步反应中释放的气体产物是__________。观察曲线可判断出，氧气存在时不利于第3步反应进行，可能原因是_________________________________________。
2．数据分析能力是新课程中对学生提出的一项要求。下表是用沉淀法测定KHCO3和Na2CO3混合物的组成的相关数据。实验过程是每次称取一定质量的样品溶于水制成溶液，向其中滴加相同浓度的Ba(OH)2溶液，每次实验均充分反应。实验记录见下表：
实验次数
称取样品的质量/g
所加Ba(OH)2溶液的体积/L
测得生成沉淀的质量/g
1
0.518
0.5
0.985
2
1.036
0.5
3
1.554
0.5
2.955
4
2.072
0.5
3.940
5
2.590
0.5
3.940
6
3.108
0.5
3.940
分析上表数据回答下列问题：
(1)第2次实验中产生沉淀的质量是多少克，请将结果填在表格相应的空格中。
(2)样品中KHCO3和Na2CO3的物质的量之比是___________________________。
(3)室温下，取上述Ba(OH)2溶液50 mL，加入0.05 mol·L－1的盐酸，反应后所得溶液的pH＝2，求出所加盐酸的体积(溶液混合时不考虑体积变化，写出计算过程)。
3．可以利用右图所示的装置测定不同浓度的硫酸与锌的反应速率，请回答下列问题：
(1)用上述装置测定不同浓度的硫酸与锌的反应速率时，必须要求实验装置气密性良好，检验该装置气密性的方法是_______________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)按照上述装置图安装3套相同的装置，并检验装置气密性良好，将注射器的活栓推至“0”刻度处；然后在三个锥形瓶中分别放入相同形状的锌粒2 g，并分别通过分液漏斗在锥形瓶中加入1 mol·L－1、2 mol·L－1和4 mol·L－1的稀硫酸40 mL。请补全下表空白：
序号
加入的稀硫酸浓度
反应时间/min
收集的气体/mL
反应速率mL·min－1
①
1 mol·L－1
11
10
②
2 mol·L－1
a
10
b
③
4 mol·L－1
10
5.0
请选择一组合适的数据填写在第②组实验中的a、b处________。
A．12和0.83 B．6和1.67
C．1和10 D．6和3.67
(3)如果将锥形瓶用热水浴加热，则收集10 mL氢气的时间将________。
4．1 L某混合溶液，可能含有的离子如下表。
可能大量含有的阳离子
H＋、K＋、Mg2＋、Al3＋、NH、Fe2＋、Fe3＋
可能大量含有的阴离子
Cl－、Br－、I－、CO、AlO
(1)往该溶液中逐滴加入NaOH溶液，产生沉淀的物质的量(n)
与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。则该溶液中一
定不含有的离子是___________________________________。
(2)BC段离子方程式为
_____________________________________________________________________。
(3)V1、V2、V3、V4之间的关系为________________________________________。
(4)经检测，该溶液中还含有大量的Cl－、Br－、I－，若向1 L该混合溶液中通入一定
量的Cl2，溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量与通入Cl2的体积(标准状况)的关系如表
所示，分析后回答下列问题。
Cl2的体积(标准状况)
2.8 L
5.6 L
11.2 L
n(Cl－)
1.25 mol
1.5 mol
2 mol
n(Br－)
1.5 mol
1.4 mol
0.9 mol
n(I－)
a mol
0
0
①当通入Cl2的体积为2.8 L时，溶液中发生反应的离子方程式为_______________。
②原溶液中Cl－、Br－、I－的物质的量浓度之比为______。
5．随着工业的迅速发展，产生的废水对水体的污染也日趋严重。通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离是实际工作中经常使用的方法。下表是常温下金属氢氧化物的Ksp(沉淀溶解平衡常数)和金属离子以氢氧化物沉淀所需的pH。
金属离子
Ksp
开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Fe3＋
4.0×1038
2.7
3.7
Cr3＋
6.0×1031
4.3
5.6
Cu2＋
2.2×10－20
4.7
6.7
Ca2＋
4.0×10－5
12.3
14.3
(1)某厂排出的废水中含有Cu2＋和Fe3＋，测得其浓度均小于0.1 mol·L－1。为除去其中的Fe3＋，回收铜，需控制的pH范围是________________________________。
(2)为了处理含有Cr2O酸性溶液的工业废水，采用如
下方法：向废水中加入适量NaCl，以Fe为电极进行
电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生
成排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。
①Cr2O转变为Cr3＋的离子方程式为_____________
_____________________________________________________________________。
②pH对废水中Cr2O去除率的影响如上图。
你认为电解过程中溶液的pH取值在________范围内对降低废水中的铬含量最有利，请说明理由：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[注：去除率(%)＝[(c0－c)/c0]×100%，式中：c0—处理前废水中Cr2O的浓度，c—处理后废水中Cr2O的浓度]
(3)沉淀转化在生产中也有重要应用。例如，用Na2CO3溶液可以将锅炉水垢中的CaSO4转化为较疏松而易清除的CaCO3，该沉淀转化达到平衡时，其平衡常数K＝________________(写数值)。[已知Ksp(CaSO4)＝9.1×10－6，Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9]
6．将1.00 mol二氧化硫和1.00 mol氧气通入1.00 L的密闭容器中，分别在500 K,600 K，700 K三个不同的温度下进行2SO2＋O22SO3反应，反应过程中SO3浓度随时间的变化如下面表格所示：
表一：500 K
时间(min)
0
5
10
15
20
25
SO3浓度(mol·L－1)
0
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
时间
30
35
40
45
50
55
SO3浓度(mol·L－1)
0.35
0.40
0.50
0.55
0.60
0.60
表二：600 K
时间(min)
0
5
10
15
20
25
SO3浓度(mol·L－1)
0
0.20
0.30
0.40
0.50
0.50
表三：700 K
时间(min)
0
5
10
15
20
25
SO3浓度(mol·L－1)
0
0.25
0.35
0.35
0.35
0.35
(1)从上面三个表的数据可以判断该反应是__________反应(填“吸热”或“放热”)，利用表一计算0～40 min内用SO2表示该反应的化学反应速率v(SO2)＝__________mol·L－1·min－1。
(2)对该反应，下面的说法正确的是__________。
A．当容器中的压强不再变化时，该反应就达到平衡
B．达到平衡时v正(SO2)＝v逆(SO3)
C．平衡时c(SO2)＝c(SO3)
D．当由500 K平衡状态时升高温度至600 K时，重新达到平衡状态时，容器的压强减小
(3)从上面三个表的数据，温度对该反应的反应速率和平衡移动的影响是_____________________________________________________________________。
(4)计算在600 K时的平衡常数(写出计算过程，最后结果取两位有效数字)。
(5)下图曲线(Ⅰ)是在500 K时SO3浓度的变化曲线，请你在图中画出在550 K进行上述反应的曲线，并标明曲线(Ⅱ)。
答案
1．(1)1
(2)CaC2O4===CaCO3＋CO↑ 氧气可跟CO反应，促使草酸钙分解向正向进行
(3)CO2 氧气存在时第2步反应产生的CO2会抑制反应CaCO3CaO＋CO2↑的进行
2．(1)1.970
(2)2∶3
(3)由0.518∶2.072＝0.985∶3.940，可知第4次实验中反应物恰好完全沉淀，则原0.5 L Ba(OH)2溶液中：
n(OH－)＝2×(3.940 g÷197 g·mol－1)＝0.04 mol
c(OH－)＝＝0.08 mol·L－1
pH＝2，则c(H＋)＝0.01 mol·L－1
(0.05 mol·L－1×V mL－0.08 mol·L－1×50 mL)÷(V mL＋50 mL)＝0.01 mol·L－1 V＝112.5
3．(1)关闭分液漏斗的活塞，然后把注射器的活栓外拉一段距离，然后松手，如果注射器的活栓能恢复原状(“0”位置处)，则表明该装置的气密性良好
(2)①0.91 ③2 B
(3)缩短
4．(1)Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、CO、AlO
(2)NH＋OH－===NH3·H2O
(3)V2－V1＝3(V4－V3)
(4)①Cl2＋2I－===I2＋2Cl－
②10∶15∶4
5．(1)3.7≤pH<4.7
(2)①Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
②4.3～5.6(或5～6) pH越小，Cr2O的去除率越大，但难形成Cr(OH)3沉淀从废水中分离；pH越大，Cr2O的去除率越小
(3)3.25×103
6．(1)放热 0.012 5 (2)AB
(3)升高温度，反应速率加快，化学平衡逆向移动
(4)解：依题意得
K＝
＝＝1.3
(5)
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