2024年江苏高考化学 综合大题标准练(二)
1．钛被誉为“现代金属”和“战略金属”。TiO2、TiSi、BaTiO3均为重要的钛的化合物。
(1)以高钛渣(主要成分为Ti3O5，含少量FeO、Fe2O3)为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下：
已知：Na2TiO3难溶于碱性溶液；H2TiO3中的杂质Fe2＋比Fe3＋更易水洗除去。
①NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500～550 ℃时生成Na2TiO3，该反应的化学方程式为___________________________________________________________。
②“酸溶”后获得的TiOSO4溶液经加热煮沸，生成难溶于水的H2TiO3，该反应的离子方程式为_________________________________________________________。
③“脱色”时H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影响TiO2产品的颜色，“脱色”步骤中Ti2(SO4)3的作用是______________________________________________________。
(2)在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料(TiSi)，电解装置如图1。写出电极A的电极反应：________________________________________________________。
(3)钛酸钡(BaTiO3)被誉为“电子陶瓷工业的支柱”，其晶体结构如图2，请用“△”标出Ti4＋的位置。
(4)TiO2可以催化降解甲醛、苯等有害物质，具有去除效率高，且无二次污染等优点，广泛应用于家居装潢等领域，根据图3推导X的化学式：______________________________，并描述步骤②、③的反应机理：_____________________________________________________。
2．F是一种抗血小板凝聚的药物，其人工合成路线如图：
(1)D分子中采取sp3杂化的碳原子数目是________________________________________。
(2)B的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_______________
_______________________________________________________________________________。
①分子中有4种不同化学环境的氢原子；
②苯环上有2个取代基，能发生银镜反应。
(3)E→F中有一种相对分子质量为60的产物生成，该产物的结构简式为____________，实验室中如需确定此产物中含有的官能团，通常使用的分析仪器设备名称为__________________。
(4)A→B的反应需经历过程：中间体Y的分子式为C11H12NF，X→Y的反应类型为____________。
(5)已知：，写出以、(CH3CO)2O、和NBS为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线示例见本题题干)。
3．钴的氧化物常用于制取催化剂和颜料等。以钴渣(主要成分是CoO、Co2O3，含少量Ni、Al2O3等杂质)为原料制取钴的氧化物的流程如图(部分产物和条件省略)。
已知：①Co2＋和Co3＋均易与NH3形成配合物；
②氧化性：Co2O3>O2>Cl2；
③部分金属离子沉淀的pH如下表(开始沉淀的pH按离子浓度为1.00 mol·L－1计算)：
金属离子 Fe3＋ Fe2＋ Al3＋ Co2＋
开始沉淀的pH 1.5 6.3 3.0 6.4
沉淀完全的pH 2.8 8.3 5.0 9.2
回答下列问题：
(1)酸浸：将稀硫酸加入一定量的钴渣中，再向悬浊液中通入SO2，写出Co2O3发生反应的离子方程式：_________________________________________________________。
(2)除铝：得到固体的主要成分是_________________________________________(填化学式)。
(3)除镍：向除铝的滤液中加入某有机萃取剂(HX)，通过萃取、反萃取可以除去Ni2＋，并且得到NiSO4溶液。已知Ni2＋被萃取原理可表示为Ni2＋(水层)＋2HA(有机层)Ni(A)2(有机层)＋2H＋(水层)，反萃取的目的是将有机层Ni2＋转移到水层。使Ni2＋尽可能多地发生上述转移，简述反萃取的实验操作：____________________________________________________。
(4)沉钴：向除杂后的溶液中加入NaHCO3溶液，水浴加热至50 ℃左右，反应生成CoCO3沉淀。若改用NH4HCO3作沉淀剂，CoCO3的沉淀率明显降低，原因是___________________。
(5)热分解：在纯氧中加热分解CoCO3，测得加热升温过程中固体的质量变化如图所示。加热分解CoCO3制备CoO需要控制的温度为______________________________________(写出计算推理过程)。
(6)从环保角度考虑，以含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3)先制备CoCO3，再进一步制备CoO的实验方案为__________________________(可选试剂：1.000 mol·L－1H2O2溶液，1.000 mol·L－1HCl溶液，1.000 mol·L－1H2SO4溶液，0.100 0 mol·L－1NaOH溶液，1.000 mol·L－1NaHCO3溶液)。
4．硝基苯()是一种化学稳定性好、毒性高、难以生物降解的污染物。用化学方法降解水中硝基苯已成为污水处理领域的重要研究方向。
(1)与Fe、盐酸反应生成可生物降解的苯胺()、FeCl2和H2O。理论上，1 mol 转化为转移电子的物质的量为________。
(2)在酸性条件下，铁炭混合物处理污水中硝基苯时，硝基苯转化过程如下：
―→―→。转化为的电极反应式：__________________。在其他条件一定，反应相同时间，硝基苯的去除率与pH的关系如图所示。pH越大，硝基苯的去除率越低的原因是_______________________________________。
(3)向含Fe2＋和苯胺()的酸性溶液中加入双氧水，发生反应：Fe2＋＋H＋＋H2O2===Fe3＋＋HO·＋H2O。
①HO·具有强氧化性，能将溶液中的苯胺氧化成CO2和N2，该反应的离子方程式为___________________________________________________________。
②H2O2也具有氧化性，设计验证苯胺是被HO·氧化而不是被H2O2氧化的实验方案：____________________________________________________________________________。
(4)利用电解原理也可以间接氧化处理含苯胺的污水，其原理如图a所示。其他条件一定，测得不同初始pH条件下，溶液中苯胺的浓度与时间的关系如图b所示。反应相同时间，初始溶液pH＝3时苯胺浓度大于pH＝10时的原因是______________________________________
____________________________________________________________________(已知：ClO－随着pH减小，氧化性增强)。
综合大题标准练(二)
1．(1)①2Ti3O5＋O2＋12NaOH6Na2TiO3＋6H2O ②TiO2＋＋2H2O△,H2TiO3↓＋2H＋
③将Fe3＋还原为Fe2＋便于除去，从而提高H2TiO3的纯度
(2)TiO2＋SiO2＋8e－===TiSi＋4O2－
(3) (4)HCO ·OH结合甲醛的氢生成H2O和·CHO，·CHO再与O结合生成HCO
解析 (1)①NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500～550 ℃时生成Na2TiO3和水：2Ti3O5＋O2＋12NaOH6Na2TiO3＋6H2O。②TiO2＋水解获得OH－变为H2TiO3，反应的离子方程式为TiO2＋＋2H2OH2TiO3↓＋2H＋。
(3)Ba2＋位于晶胞的顶点，个数为8×＝1，而O2－位于6个面心，个数为6×＝3，由化学式知该晶胞中应该有1个Ti4＋，Ti4＋位于晶胞体心。
(4)从图看O与·CHO生成X，同时X与H＋结合生成CO2和H2O，所以推测X为HCO。
2．(1)7
(2)(或)
(3)CH3COOH 红外光谱仪 (4)水解反应
(5)
解析 (1)有机物分子中，饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，由结构简式可知，D分子中含有7个饱和碳原子，则杂化方式为sp3杂化的碳原子数目是7。
(2)B的同分异构体的苯环上有2个取代基，能发生银镜反应，说明同分异构体分子中含有醛基、碳氟键、碳碳双键，分子中有4种不同化学环境的氢原子说明分子的结构对称，两个取代基在苯环上处于对位，则符合条件的结构简式为、。
(3)E→F的反应为E一定条件下与乙酸酐发生取代反应生成F和相对分子质量为60的CH3COOH，实验室中通常使用红外光谱仪确定乙酸中含有的官能团。
(4)X→Y的反应为发生水解反应生成。
(5)在氯化铝作用下与乙酸酐发生取代反应生成，与NBS发生取代反应生成，在碳酸氢钾作用下与发生取代反应生成，一定条件下其与乙酸酐反应生成。
3．(1)Co2O3＋SO2＋2H＋===SO＋2Co2＋＋H2O
(2)Al(OH)3 (3)向有机层中加入硫酸溶液，振荡静置、分液，得到水层，有机层进行多次萃取分液，将多次的水层合并
(4)铵根离子和碳酸氢根离子在加热时水解程度更大，产生氨气，Co2＋易与NH3形成配合物 (5)1 200 ℃以上。关系式为CoCO3～CoO，列式计算×100%＝×100%≈37%
(6)边搅拌边加入1.000 mol·L－1H2SO4溶液和1.000 mol·L－1H2O2溶液，待充分反应后边搅拌边滴加0.100 0 mol·L－1NaOH溶液，调节溶液的pH在5.0～6.4之间，静置过滤，向滤液中边搅拌边加入1.000 mol·L－1NaHCO3溶液至不再产生沉淀为止，静置过滤，洗涤后在1 200 ℃条件下加热至恒重
解析 以钴渣(主要成分是CoO、Co2O3，含少量Ni、Al2O3等杂质)为原料制备钴的氧化物，加入稀硫酸酸浸后Al2O3转化为Al3＋，Co2O3转化为Co3＋，CoO转化为Co2＋，Ni转化为Ni2＋，通入SO2的目的是将Co3＋还原为Co2＋；加入碳酸钠固体将铝离子转化为Al(OH)3沉淀，加入萃取剂HX除去Ni2＋；水层中加入碳酸氢钠沉钴得到碳酸钴，有机层中加入硫酸溶液经反萃取得到NiSO4溶液，经过一系列操作得到NiSO4·7H2O，以此解答。
(6)由于氧化性：Co2O3>O2>Cl2，若用盐酸酸溶会反应生成有毒气体Cl2，因此应先将废料溶于H2SO4溶液使Fe2O3、Al2O3转化为Fe3＋、Al3＋，再将Co3＋还原为Co2＋，H2O2既具有还原性，又具有氧化性，且反应产物绿色环保，因此用H2O2将Co3＋还原为Co2＋，加入NaOH溶液调节pH在5.0～6.4之间，除去Fe3＋、Al3＋，然后加入NaHCO3溶液沉钴得到碳酸钴，经过滤、洗涤后在1 200 ℃条件下加热至恒重得到CoO。
4．(1)6 mol (2)＋4e－＋4H＋===＋H2O 随着pH增大，反应生成的Fe2＋转化为Fe(OH)2沉淀覆盖在铁炭混合物表面，阻碍了反应的进行，降低了反应速率 (3)①2＋62HO·===12CO2↑＋N2↑＋38H2O ②向一定量酸性苯胺溶液中加入H2O2溶液，无明显现象(测定苯胺未发生反应)，再加入FeSO4溶液，有气泡产生(测定苯胺已发生反应) (4)酸性条件下Cl2不易与水反应生成HClO，pH＝3时的溶液中HClO浓度远小于pH＝10时的ClO－浓度，反应速率较慢
解析 (1)与Fe、盐酸反应生成可生物降解的苯胺()、FeCl2和H2O，N元素由＋3价降低到－3价，则1个参加反应，转移6个电子，理论上，1 mol转化为转移电子的物质的量为6 mol。
(2)在酸性条件下，―→时，转移电子数为4，电极反应式：＋4e－＋4H＋===＋H2O。pH越大，c(OH－)越大，Fe2＋转化生成的Fe(OH)2越多，沉积在铁炭表面的固体越多，硝基苯的去除率越低。
(4)通电时，在阳极，Cl－失电子生成Cl2，Cl2与H2O或OH－反应生成的HClO或ClO－都能氧化苯胺，且浓度越大，氧化能力越强。反应相同时间，初始溶液pH越大，溶液的碱性越强，生成ClO－的浓度越大。
