2026年高难度化学题目化合物应用与实验分析专项

2026年高难度化学题目化合物应用与实验分析专项第一部分：化合物应用分析（共5题，每题14分，合计70分）1.题1（14分）背景材料：某地化工厂在生产聚氯乙烯（PVC）过程中，副产物含有多氯甲烷（CH₂Cl₂）和三氯甲烷（CHCl₃）。为减少环境污染，工厂采用催化氧化法处理这些副产物，反应方程式如下：CH₂Cl₂+O₂→CO₂+2HCl+X；CHCl₃+O₂→CO₂+HCl+Y。（1）写出X和Y的化学式，并说明该工艺的环境意义。（2）若工厂年处理含CH₂Cl₂和CHCl₃的混合气体1万吨（按质量比1:1），需消耗氧气多少吨？（已知CH₂Cl₂和CHCl₃的摩尔质量分别为84g/mol和119g/mol，氧气的利用率为90%）（3）简述该工艺中催化剂选择的重要性和可能存在的副反应。2.题2（14分）背景材料：新型锂硫电池（Li-S电池）因高能量密度备受关注，其负极反应为2Li+S→Li₂S。但实际应用中存在硫穿梭效应和体积膨胀问题。为解决这些问题，研究人员开发了碳包覆硫（S@C）复合材料。（1）写出Li₂S的晶体类型，并分析S@C复合材料提高电池性能的原理。（2）若某Li-S电池放电时，负极生成1molLi₂S，理论上需转移多少电子？（3）设计一个实验方案，验证S@C复合材料在电池中的循环稳定性（要求说明实验步骤、观察指标及数据记录方法）。3.题3（14分）背景材料：双氧水（H₂O₂）是水处理和造纸工业的重要氧化剂。某地某造纸厂废水含Cr⁶⁵⁵⁺，采用H₂O₂还原法处理，反应为2CrO₄²⁻+3H₂O₂+2OH⁻→2CrO₂⁻+3O₂↑+4H₂O。（1）写出CrO₄²⁻和CrO₂⁻的电子式，并解释H₂O₂在此反应中的作用。（2）若处理100m³废水（含Cr⁶⁵⁵⁺浓度为0.1mol/L），需加入30%的H₂O₂溶液多少升？（假设H₂O₂完全反应，密度为1.11g/mL，摩尔质量为34g/mol）（3）简述该工艺中pH控制的重要性，并说明可能存在的安全风险。4.题4（14分）背景材料：过硫酸铵（(NH₄)₂S₂O₈）是强氧化剂，在印染工业中用于棉织物的前处理。其分解反应为(NH₄)₂S₂O₈→N₂↑+2SO₃↑+4H₂O。某印染厂采用此试剂处理100kg棉布，需消耗过硫酸铵多少克？（已知棉布含纤维素，反应中每100g纤维素需1.2g(NH₄)₂S₂O₈）（1）写出SO₃的分子结构，并解释其在印染过程中的作用。（2）简述过硫酸铵储存和使用时的安全注意事项。（3）设计一个实验，测定棉布处理后残存的(NH₄)₂S₂O₈含量（要求说明试剂、步骤及计算公式）。5.题5（14分）背景材料：过氧化钙（CaO₂·xH₂O）是海洋养殖中常用的增氧剂，其分解反应为2CaO₂+2H₂O→2Ca(OH)₂+O₂↑。某养殖户需在100m³水缸中补充氧气，若要求水中溶解氧浓度达到5mg/L，需投入过氧化钙多少克？（假设CaO₂·xH₂O纯度为90%，密度为2.15g/cm³）（1）写出Ca(OH)₂的溶解度曲线，并解释其在增氧过程中的影响。（2）简述过氧化钙与水反应的速率控制因素。（3）比较过氧化钙与H₂O₂作为增氧剂的优缺点。第二部分：实验分析（共5题，每题18分，合计90分）1.题1（18分）实验目的：测定某市自来水中的氯离子（Cl⁻）含量。实验原理：Cl⁻与硝酸银（AgNO₃）反应生成白色沉淀AgCl，通过滴定终点确定Cl⁻浓度。实验步骤：1.取100mL自来水，加入几滴稀硝酸酸化。2.用0.01mol/L的AgNO₃溶液滴定至白色沉淀出现并持续不溶解，记录消耗体积V₁。3.重复步骤2两次，取平均值V。实验数据：V₁=20.5mL，V₂=20.3mL，V₃=20.7mL。（1）写出AgNO₃与Cl⁻反应的离子方程式。（2）计算自来水中Cl⁻的浓度（mg/L）。（3）分析可能影响实验结果的误差来源（至少列出三种）。2.题2（18分）实验目的：探究不同温度对过氧化氢分解速率的影响。实验原理：通过测量不同温度下收集相同体积氧气所需时间，比较分解速率。实验步骤：1.将等量H₂O₂溶液（5%浓度）分别置于不同温度的水浴中（20℃、40℃、60℃）。2.加入等量MnO₂催化，用排水集气法收集100mL氧气，记录时间t。实验数据：|温度/℃|t/s||--|--||20|120||40|60||60|30|（1）写出H₂O₂分解的化学方程式。（2）计算40℃时H₂O₂的分解速率（mol/(L·s)）。（3）分析温度对反应速率影响的机理。3.题3（18分）实验目的：分离混合气体（含CO、CO₂、H₂）中的CO₂。实验原理：CO₂与NaOH溶液反应，而CO和H₂不反应。实验步骤：1.将混合气体缓慢通入足量NaOH溶液中。2.收集未反应气体，干燥后点燃，观察现象。实验现象：-通入NaOH后，溶液变浑浊；-未反应气体燃烧，产生淡蓝色火焰。（1）写出CO₂与NaOH反应的化学方程式。（2）简述收集未反应气体的方法。（3）若未反应气体体积为100mL，燃烧后生成多少克CO₂？（假设完全燃烧）4.题4（18分）实验目的：测定某土壤样品中的重金属Pb²⁺含量。实验原理：Pb²⁺与DDTC（二乙基二硫代氨基甲酸钠）反应生成红色沉淀Pb(DDTC)₂。实验步骤：1.称取5g土壤样品，用稀盐酸溶解，过滤。2.取滤液，加入过量DDTC溶液，搅拌后静置，离心分离沉淀。3.用HCl溶解沉淀，用EDTA标准液滴定至终点，记录消耗体积V。实验数据：V=25.3mL，EDTA浓度为0.01mol/L。（1）写出Pb(DDTC)₂的分子式。（2）计算土壤中Pb²⁺的含量（mg/kg）。（3）简述实验中需要注意的安全操作。5.题5（18分）实验目的：验证勒夏特列原理——改变压强对合成氨反应平衡的影响。实验原理：N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，反应前后气体分子数减少。实验步骤：1.将等量N₂和H₂置于密闭容器中，在高温高压下反应。2.分别测定反应前后气体体积变化（保持温度恒定）。实验数据：|压强/MPa|反应前体积/mL|反应后体积/mL||-|-|-||10|500|450||20|500|420|（1）写出合成氨反应的平衡常数表达式。（2）根据数据计算20MPa时氨气的产率。（3）解释压强升高对平衡移动的影响。答案与解析第一部分：化合物应用分析题1（14分）（1）X为Cl₂，Y为H₂SO₄。该工艺将有毒的CH₂Cl₂和CHCl₃转化为无毒物质（CO₂、H₂O、HCl、Cl₂），减少环境危害。（2）CH₂Cl₂和CHCl₃质量比为1:1，则混合物中CH₂Cl₂和CHCl₃各5000吨。摩尔数：CH₂Cl₂→5000t/84g/mol≈59523mol；CHCl₃→5000t/119g/mol≈42035mol。氧气需求：CH₂Cl₂消耗1.5倍O₂，CHCl₃消耗1倍O₂，总需O₂=(59523×1.5+42035)×32g≈3.2万吨。实际消耗：3.2万吨×90%≈2.88万吨。（3）催化剂需高效活化O₂，且选择性高（避免副产物如CO生成）；可能副反应：CH₂Cl₂分解为CH₄和Cl₂。题2（14分）（1）Li₂S为离子晶体。S@C复合材料通过石墨烯网络限制硫迁移（阻止穿梭效应），且缓冲体积膨胀。（2）2Li+S→2e⁻生成Li₂S，转移2mol电子。（3）实验方案：-将S@C和纯硫分别装入电池，循环充放电10次，记录容量衰减率；-XRD检测循环后物相变化。题3（14分）（1）CrO₄²⁻为四面体，CrO₂⁻为直线形。H₂O₂作还原剂（自身氧化为O₂）。（2）100m³含Cr⁶⁵⁵⁺=100L×0.1mol/L=10mol，需H₂O₂=3/2×10mol=15mol，对应510g（约1.5L30%溶液）。（3）pH影响Cr⁶⁵⁵⁺/CrO₂⁻平衡，强碱易产生沉淀；风险：H₂O₂分解爆炸。题4（14分）（1）SO₃为平面三角形，与纤维素反应生成羧基，提高染色牢度。（2）防潮、防晒、远离易燃物；避免与还原剂混用。（3）实验：用BaCl₂滴定剩余硫酸根，差量即为(NH₄)₂S₂O₈消耗量。题5（14分）（1）Ca(OH)₂溶解度随温度升高下降，抑制氧气溶解。（2）速率受H₂O₂浓度、MnO₂表面积影响。（3）优缺点：过氧化钙可长期储存，但H₂O₂更快速；过氧化钙产生碱性物质，需调节pH。第二部分：实验分析题1（18分）（1）Ag⁺+Cl⁻→AgCl↓（2）Cl⁻浓度=0.01mol/L×20.5mL/100mL×35.5g/mol=0.77mg/L（3）误差来源：滴定过量、未洗涤沉淀、CO₂干扰。题2（18分）（1）2H₂O₂→2H₂O+O₂↑（2）40℃速率=1/60L/s=0.017mol/(L·s)（3）温度升高活化能降低，分子碰撞频率增加。题3（18分）（1）CO₂+2NaOH→Na₂CO₃+H₂O（2）未反应气体含CO、H₂，燃烧生成CO₂。（3）CO燃烧：CO+0.5O₂→CO₂，生成CO₂体积=100mL/2=50mL≈1.8g。题4（18分）（1）Pb(DDTC)₂（2）Pb含量