《2026年薪火金卷高考仿真模拟卷化学》

15. (16分)轻质碳酸钙可用作橡胶的填料。以磷石膏(含${CaSO_{4}}$和少量${SiO_{2}}$、${Fe_{2}O_{3}}$等)为原料制备轻质碳酸钙和铝铵矾的实验流程如图,回答下列问题:

(1) ${Fe^{2+}}$的价层电子排布式为3d⁶。
(2) “转化”步骤中${CaSO_{4}}$转化为${CaCO_{3}}$的化学方程式:CaSO₄ + NH₄HCO₃ + NH₃·H₂O = CaCO₃ + (NH₄)₂SO₄ + H₂O。
(3) “除杂”时通入${NH_{3}}$的目的是使Fe³⁺转化为Fe(OH)₃沉淀,滤渣的成分是SiO₂、Fe(OH)₃(填化学式)。
(4) 通过下列方法测定产品中碳酸钙的含量:准确称取$0.5000\ {g}$产品用盐酸充分溶解,过滤,将滤液和洗涤液转移至$250\ {mL}$容量瓶中定容、摇匀,记为试液${A}$,取$25.00\ {mL}$试液${A}$,加入指示剂,调节${pH} ＞ 12$,用$0.02000\ {mol· L^{-1}}\ {Na_{2}H_{2}Y}$标准溶液滴定${Ca^{2+}}$(${Ca^{2+} + H_{2}Y^{2-}\xlongequal{}CaY^{2-} + 2H^{+}}$),至终点时消耗${Na_{2}H_{2}Y}$溶液$24.60\ {mL}$。计算产品中碳酸钙的质量分数98.4%(保留三位有效数字)。
(5) 铝铵矾${[NH_{4}Al(SO_{4})_{2}· 12H_{2}O]}$是一种水絮凝剂。请补充由“转化”后的滤液制取铝铵矾的实验方案,部分物质的溶解度随温度的变化如图所示:

① 在“转化”后的滤液中加入$3\ {mol· L^{-1}}$的${H_{2}SO_{4}}$溶液,边加边搅拌,到不再产生气体为止,将所得溶液蒸发浓缩至有大量晶体析出,过滤,用无水乙醇洗涤、干燥,得${(NH_{4})_{2}SO_{4}}$固体。
② 向$200\ {mL}\ 0.5\ {mol· L^{-1}}\ {Al_{2}(SO_{4})_{3}}$溶液中加入13.2${g}$ ${(NH_{4})_{2}SO_{4}}$固体,边加边搅拌,当固体完全溶解后,将所得溶液蒸发浓缩至出现晶膜(填现象),冷却结晶(填操作),过滤,用无水乙醇洗涤,干燥,得到铝铵矾。

答案： 15.解析 由题给流程可知，向磷石膏中加入碳酸氢铵和氨水的混合液，将微溶于水的硫酸钙转化为难溶于水的碳酸钙，过滤得到含有碳酸钙、二氧化硅、氧化铁的滤渣和含有硫酸铵的滤液；向滤渣中加入盐酸，将碳酸钙、氧化铁溶解得到可溶性金属氯化物后，二氧化硅与盐酸不反应，再通入氨气将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到含有二氧化硅、氢氧化铁的滤渣和氯化钙溶液；向氯化钙溶液中先通入氨气、再通入二氧化碳，将溶液中的氯化钙转化为碳酸钙沉淀，过滤得到轻质碳酸钙。
(1)铁元素的原子序数为$26$，基态亚铁离子的价层电子排布式为${3d^{6}}$。
(2)由分析可知，转化步骤加入碳酸氢铵和氨水的混合液的目的是将微溶于水的硫酸钙转化为难溶于水的碳酸钙，反应的化学方程式为${CaSO_{4} + NH_{4}HCO_{3} + NH_{3}· H_{2}O\xlongequal{}CaCO_{3} + (NH_{4})_{2}SO_{4} + H_{2}O}$。
(3)由分析可知，除杂时通入氨气的目的是将溶液中的铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤得到的滤渣为二氧化硅和氢氧化铁。
(4)由题意可得如下转化关系：${CaCO_{3}}～{Ca^{2+}}～{Na_{2}H_{2}Y}$，滴定消耗$24.60\ \mathrm{mL}\ 0.020\ 00\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ {Na_{2}H_{2}Y}$溶液，则产品中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{0.020\ 00\ \mathrm{mol· L^{-1}}× 0.024\ 60\ \mathrm{L}× 10× 100\ \mathrm{g/mol}}{0.500\ 0\ \mathrm{g}}× 100\%\approx 98.4\%$。
(5)由铝铵矾的化学式可知，向$200\ \mathrm{mL}\ 0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}$硫酸铝溶液中加入硫酸铵的质量为$0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}× 0.2\ \mathrm{L}× 132\ \mathrm{g· mol^{-1}} = 13.2\ \mathrm{g}$，由物质的溶解度随温度变化的示意图可知，制备铝铵矾的操作步骤为在“转化”后滤液中加入$3\ \mathrm{mol· L^{-1}}$的硫酸溶液，边加边搅拌，到不再产生气体为止，将所得溶液蒸发浓缩至有大量晶体析出，过滤，用无水乙醇洗涤、干燥，得硫酸铵固体；向$200\ \mathrm{mL}\ 0.5\ \mathrm{mol· L^{-1}}$硫酸铝溶液中加入$13.2\ \mathrm{g}$硫酸铵固体，边加边搅拌，当固体完全溶解后，将所得溶液蒸发浓缩至表面出现晶膜，冷却结晶、过滤，用无水乙醇洗涤、干燥，得到铝铵矾。
答案
(1)${3d^{6}}$
(2)${CaSO_{4} + NH_{4}HCO_{3} + NH_{3}· H_{2}O\xlongequal{}CaCO_{3} + (NH_{4})_{2}SO_{4} + H_{2}O}$
(3)使${Fe^{3+}}$转化为${Fe(OH)_{3}}$沉淀 ${SiO_{2}}$、${Fe(OH)_{3}}$
(4)$98.4\%$
(5)②$13.2$ 出现晶膜 冷却结晶

16. (14分)亚硝酸钙${[Ca(NO_{2})_{2}]}$可作为混凝土防冻剂和钢筋阻锈剂的主要原料。熔点为$390\ {^{\circ}C}$,易潮解,易溶于水。实验室中,某兴趣小组根据反应${2NO + CaO_{2}\xlongequal{\Delta}Ca(NO_{2})_{2}}$,利用如下装置(部分装置可重复选用)制备无水亚硝酸钙并测定产品的纯度(夹持装置略)。

已知:① ${2NO + CaO_{2}\xlongequal{\Delta}Ca(NO_{2})_{2}}$;
② 酸性条件下:${NO}$能被${KMnO_{4}}$溶液氧化;${2NO^{-}_{2} + 4H^{+} + 2I^{-}\xlongequal{}I_{2} + 2NO\uparrow + 2H_{2}O}$;
③ ${HNO_{2}}$是具有氧化性的一元弱酸,${AgNO_{2}}$是一种难溶于水的白色化合物。
请回答下列问题:
(1) 上述装置按气流方向连接的顺序为A→D→C→B→E(填字母);装置${A}$中发生反应的离子方程式为3Cu + 8H⁺ + 2NO₃⁻ = 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O,装置${D}$的作用是除去挥发的HNO₃。
(2) ${CaO_{2}}$完全还原后,进行操作:(ⅰ)停止滴加稀硝酸,停止通电;(ⅱ)$·s·s$;(ⅲ)冷却后,将所得产品完全转移到试剂瓶中密封保存;(ⅳ)$·s·s$操作(ⅱ)为打开止水夹，向装置中通入一段时间N₂。
(3) 兴趣小组同学认为制备的${Ca(NO_{2})_{2}}$可能会混有${Ca(NO_{3})_{2}}$,下列试剂可以鉴别二者的是C(填字母)。
A. ${Na_{2}SO_{4}}$溶液
B. 淀粉${KI}$(酸性)溶液
C. ${AgNO_{3}}$溶液
(4) 设计如下方案测定样品中的纯度(杂质不参与以下反应):称取$m\ {g}\ {Ca(NO_{2})_{2}}$样品、溶解、定容至$250\ {mL}$;移取$25.00\ {mL}$溶液于锥形瓶中,加入过量酸化的$c_{1}\ {mol· L^{-1}}\ {KI}$溶液;以淀粉为指示剂,用${Na_{2}S_{2}O_{3}}$标准溶液滴定,发生反应:${I_{2} + 2S_{2}O^{2-}_{3}\xlongequal{}2I^{-} + S_{4}O^{2-}_{6}}$。平行滴定$3$次,平均消耗$c_{2}\ {mol· L^{-1}}$的标准液$V\ {mL}$。
测定过程所需仪器中,使用前必须检查是否漏液的有容量瓶、滴定管;样品中${Ca(NO_{2})_{2}}$的质量分数为66c₂V/m%;下列情况会导致${Ca(NO_{2})_{2}}$的质量分数测量值偏大的是BCD(填字母)。
A. 称量后样品发生了潮解
B. 定容时俯视刻度线
C. 移取$25.00\ {mL}$溶液后发现滴定管尖嘴管内有气泡
D. 滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗

答案： 16.解析
(1)上述装置按气流方向连接的顺序为${A\rightarrow D\rightarrow C\rightarrow B\rightarrow E}$；装置${A}$中铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、${NO}$和水，反应离子方程式为${3Cu + 8H^{+} + 2NO^{-}_{3}\xlongequal{}3Cu^{2+} + 2NO\uparrow + 4H_{2}O}$；装置${D}$的作用是除去${NO}$中的${HNO_{3}}$。
(2)操作(ⅱ)为打开止水夹，向装置中通入一段时间${N_{2}}$，将装置中多余的${NO}$完全赶入高锰酸钾溶液中吸收。
(3)结合已知信息，可用${AgNO_{3}}$溶液鉴别${Ca(NO_{2})_{2}}$和${Ca(NO_{3})_{2}}$，${Ca(NO_{2})_{2}}$与${AgNO_{3}}$溶液反应会生成${AgNO_{2}}$沉淀。
(4)实验过程中需要配制${Ca(NO_{2})_{2}}$溶液，用到容量瓶，同时滴定过程中需用到滴定管，使用前都需要检查是否漏液。
${Ca(NO_{2})_{2}}$与${KI}$发生反应生成碘单质和${NO}$，根据得失电子守恒得关系：${Ca(NO_{2})_{2}}～{I_{2}}～{2S_{2}O^{2-}_{3}}$，平均消耗$c_{2}\ \mathrm{mol· L^{-1}}$的${Na_{2}S_{2}O_{3}}$标准液$V\ \mathrm{mL}$，消耗${Na_{2}S_{2}O_{3}}$的物质的量为$c_{2}V× 10^{-3}\ \mathrm{mol}$，${Ca(NO_{2})_{2}}$的物质的量为$\dfrac{c_{2}V× 10^{-3}}{2}\ \mathrm{mol}$，样品中${Ca(NO_{2})_{2}}$的质量分数$=\dfrac{\dfrac{c_{2}V× 10^{-3}}{2}\ \mathrm{mol}× \dfrac{250\ \mathrm{mL}}{25\ \mathrm{mL}}× 132\ \mathrm{g· mol^{-1}}}{m\ \mathrm{g}}× 100\%=\dfrac{66c_{2}V}{m}\%$。
称量后样品发生了潮解，导致所称样品中${Ca(NO_{2})_{2}}$含量偏低，所测${Ca(NO_{2})_{2}}$含量偏低，A错误；定容时俯视刻度线，导致溶液体积偏小，所配${Ca(NO_{2})_{2}}$溶液浓度偏高，则所测${Ca(NO_{2})_{2}}$含量偏高，B正确；移取$25.00\ \mathrm{mL}$溶液后发现滴定管尖嘴管内有气泡，则待测液体积偏大，消耗标准液偏高，则所测${Ca(NO_{2})_{2}}$含量偏高，C正确；滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗，导致标准液被稀释，所耗体积偏大，则所测${Ca(NO_{2})_{2}}$含量偏高，D正确。
答案
(1)${A\rightarrow D\rightarrow C\rightarrow B\rightarrow E}$ ${3Cu + 8H^{+} + 2NO^{-}_{3}\xlongequal{}3Cu^{2+} + 2NO\uparrow + 4H_{2}O}$ 除去挥发的${HNO_{3}}$
(2)打开止水夹，向装置中通入一段时间${N_{2}}$
(3)C
(4)容量瓶、滴定管 $\dfrac{66c_{2}V}{m}\%$ BCD