高考化學二輪復習專題4常見元素及其重要化合物學案-學案下載-教習網

?專題四　常見元素及其重要化合物

體系構建·串真知

真題回放·悟高考
解讀考綱
1．了解常見元素(Na、Mg、Al、Fe、Cu、H、C、N、O、Si、S、Cl等)的單質及其重要化合物的制備方法，掌握其主要性質及其應用。
2．了解常見非金屬元素單質及其重要化合物對環(huán)境的影響。
3．以上各部分知識的綜合應用。
體驗真題
1．(2020·全國卷Ⅱ·9)二氧化碳的過量排放可對海洋生物的生存環(huán)境造成很大影響，其原理如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　C　)

A．海水酸化能引起HCO濃度增大、CO濃度減小
B．海水酸化能促進CaCO3的溶解，導致珊瑚礁減少
C．CO2能引起海水酸化，其原理為HCOH＋＋CO
D．使用太陽能、氫能等新能源可改善珊瑚的生存環(huán)境
【解析】　海水酸化，H＋濃度增大，平衡H＋＋COHCO正向移動，CO濃度減小，HCO濃度增大，A正確；海水酸化，CO濃度減小，導致CaCO3溶解平衡正向移動，促進了CaCO3溶解，導致珊瑚礁減少，B正確；CO2引起海水酸化的原理為：CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，導致H＋濃度增大，C錯誤；使用太陽能、氫能等新能源，可以減少化石能源的燃燒，從而減少CO2的排放，減弱海水酸化，從而改善珊瑚礁的生存環(huán)境，D正確。
2．(2018·全國卷Ⅰ·7)磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是新能源汽車的動力電池之一。采用濕法冶金工藝回收廢舊磷酸亞鐵鋰電池正極片中的金屬，其流程如下：

下列敘述錯誤的是(　D　)
A．合理處理廢舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用
B．從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、 Li
C．“沉淀”反應的金屬離子為Fe3＋
D．上述流程中可用硫酸鈉代替碳酸鈉
【解析】　由于廢舊電池中含有一些重金屬離子等，所以合理的處理廢舊電池有利于保護環(huán)境和資源再利用，A正確；根據(jù)流程可知，正極片中的金屬元素主要有Al、Fe、 Li三種金屬，所以從“正極片”中可回收的金屬元素有Al、Fe、 Li三種金屬，B正確；由于含磷酸亞鐵鋰濾渣被混酸溶解，而混酸具有強氧化性，所以溶解后鐵元素以Fe3＋的形式存在，故“沉淀”反應的金屬離子為Fe3＋，C正確；由于硫酸鋰是可溶性鹽，所以用硫酸鈉代替碳酸鈉無法沉淀鋰離子，D錯誤。
3．(2020·全國卷Ⅰ·26節(jié)選)釩具有廣泛用途。黏土釩礦中，釩以＋3、＋4、＋5價的化合物存在，還包括鉀、鎂的鋁硅酸鹽，以及SiO2、Fe3O4。采用以下工藝流程可由黏土釩礦制備NH4VO3。

該工藝條件下，溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金屬離子
Fe3＋
Fe2＋
Al3＋
Mn2＋
開始沉淀pH
1.9
7.0
3.0
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
4.7
10.1
回答下列問題：
(1)“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K＋、Mg2＋、Na＋、__Mn2＋__，以及部分的__Fe3＋、Al3＋__。
(2)“沉淀轉溶”中，V2O5·xH2O轉化為釩酸鹽溶解。濾渣③的主要成分是__Fe(OH)3__。
(3)“調pH”中有沉淀生產，生成沉淀反應的化學方程式是__NaAlO2＋HCl＋H2O═══NaCl＋Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]＋HCl═══NaCl＋Al(OH)3↓＋H2O__。
(4)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是__利用同離子效應，促進NH4VO3盡可能析出完全__。
【解析】　(1)“中和沉淀”中，釩水解并沉淀為V2O5·xH2O，隨濾液②可除去金屬離子K＋、Mg2＋、Na＋、Mn2＋，以及部分的Fe3＋、Al3＋；(2)濾渣③的主要成分是Fe(OH)3；(3)“調pH”中有沉淀生成，是NaAlO2與HCl反應生成Al(OH)3沉淀，生成沉淀反應的化學方程式是NaAlO2＋HCl＋H2O═══NaCl＋Al(OH)3↓或Na[Al(OH)4]＋HCl═══NaCl＋Al(OH)3↓＋H2O；(4)“沉釩”中析出NH4VO3晶體時，需要加入過量NH4Cl，其原因是：增大NH離子濃度，利用同離子效應，促進NH4VO3盡可能析出完全。
4．(2020·全國卷Ⅲ·27節(jié)選)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物，還有少量其他不溶性物質。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O)：

溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：
金屬離子
Ni2＋
Al3＋
Fe3＋
Fe2＋
開始沉淀時(c＝0.01 mol· L－1)的pH沉淀完全時(c＝1.0×10－5 mol· L－1)的pH
7.2
8.7
3.7
4.7
2.2
3.2
7.5
9.0
回答下列問題：
(1)“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是__除去油脂、溶解鋁及其氧化物__。為回收金屬，用稀硫酸將“濾液①”調為中性，生成沉淀。寫出該反應的離子方程式__AlO＋H＋＋H2O═══Al(OH)3↓或Al(OH)＋H＋═══Al(OH)3↓＋H2O__。
(2)“濾液②”中含有的金屬離子是__Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋__。
(3)“轉化”中可替代H2O2的物質是__O2或空氣__。若工藝流程改為先“調pH”后“轉化”，即

“濾液③”中可能含有的雜質離子為__Fe3＋__。
【解析】　由工藝流程分析可得，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸，可除去油脂，并發(fā)生反應2Al＋2NaOH＋2H2O═══2NaAlO2＋3H2↑、2Al2O3＋4NaOH═══4NaAlO2＋2H2O將Al及其氧化物溶解，得到的濾液①含有NaAlO2，濾餅①為Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性雜質，加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋的濾液②，F(xiàn)e2＋經H2O2氧化為Fe3＋后，加入NaOH調節(jié)pH使Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀除去，再控制pH濃縮結晶得到硫酸鎳的晶體。(1)根據(jù)分析可知，向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸，可除去油脂，并將Al及其氧化物溶解，濾液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4])，加入稀硫酸可發(fā)生反應AlO＋H＋＋H2O═══Al(OH)3↓或Al(OH)＋H＋═══Al(OH)3↓＋H2O；(2)加入稀硫酸酸浸，Ni、Fe及其氧化物溶解，所以“濾液②”中含有的金屬離子是Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋；(3)“轉化”中H2O2的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋，可用O2或空氣替代；若將工藝流程改為先“調pH”后“轉化”，會使調pH過濾后的溶液中含有Fe2＋，則濾液③中可能含有轉化生成的Fe3＋。
5．(2019·全國卷Ⅰ·26)硼酸(H3BO3)是一種重要的化工原料，廣泛應用于玻璃、醫(yī)藥、肥料等工業(yè)。一種以硼鎂礦(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)為原料生產硼酸及輕質氧化鎂的工藝流程如下：

回答下列問題：
(1)在95 ℃“溶浸”硼鎂礦粉，產生的氣體在“吸收”中反應的化學方程式為__NH4HCO3＋NH3═══(NH4)2CO3__。
(2)“濾渣1”的主要成分有__SiO2、Fe2O3、Al2O3__。為檢驗“過濾1”后的濾液中是否含有Fe3＋離子，可選用的化學試劑是__KSCN__。
(3)根據(jù)H3BO3的解離反應：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)，Ka＝5.81×10－10，可判斷H3BO3是__一元弱__酸；在“過濾2”前，將溶液pH調節(jié)至3.5，目的是__轉化為H3BO3，促進析出__。
(4)在“沉鎂”中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的離子方程式為__2Mg2＋＋3CO＋2H2O═══Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO(或2Mg2＋＋2CO＋H2O═══Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑)__，母液經加熱后可返回__溶浸__工序循環(huán)使用。由堿式碳酸鎂制備輕質氧化鎂的方法是__高溫焙燒__。
【解析】　(1)在95 ℃“溶浸”硼鎂礦粉，產生的氣體為NH3，其在“吸收”中發(fā)生的反應主要是氨氣與碳酸氫銨的反應，故反應的化學方程式為NH4HCO3＋NH3═══(NH4)2CO3。(2)用硫酸銨溶液溶浸過程中主要反應的物質為Mg2B2O5·H2O，故溶浸后產生的濾渣1的主要成分是SiO2、Fe2O3、Al2O3，檢驗Fe3＋可選用的化學試劑是KSCN。(3)根據(jù)H3BO3的解離反應：H3BO3＋H2OH＋＋B(OH)可知，H3BO3是一元酸，根據(jù)其Ka值可以判斷是弱酸，故H3BO3是一元弱酸；根據(jù)流程圖可知“過濾2”主要得到的是H3BO3，所以將溶液pH調節(jié)至3.5，由于H3BO3是一元弱酸，故主要目的是調節(jié)溶液至酸性，促進H3BO3析出。(4)“沉鎂”過程主要是鎂離子與碳酸銨發(fā)生的反應，故反應的離子方程式為2Mg2＋＋3CO＋2H2O═══Mg(OH)2·MgCO3↓＋2HCO或2Mg2＋＋2CO＋H2O═══Mg(OH)2·MgCO3↓＋CO2↑；由于在最后過程中銨根離子和硫酸根離子沒有參與反應，所以在母液中主要含有上述兩種離子，所以加熱后對應的碳酸銨、二氧化碳等揮發(fā)，溶液中最終剩余的是硫酸銨，所以可以返回“溶浸”環(huán)節(jié)中繼續(xù)使用；堿式碳酸鎂高溫煅燒之后會發(fā)生分解最終變成氧化鎂。
6．(2018·全國卷Ⅰ·27)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：
(1)生產Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得。寫出該過程的化學方程式__2NaHSO3═══Na2S2O5＋H2O__。
(2)利用煙道氣中的SO2生產Na2S2O5的工藝為：

①pH＝4.1時，Ⅰ中為__NaHSO3__溶液(寫化學式)。
②工藝中加入Na2CO3固體、并再次充入SO2的目的是__得到NaHSO3過飽和溶液__。
(3)制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為__2H2O－4e－═══4H＋＋O2↑__。電解后，__a__室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。

【解析】　(1)NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水可以制得Na2S2O5，該過程反應的化學方程式為2NaHSO3═══Na2S2O5＋H2O。(2)由于碳酸的酸性弱于亞硫酸，所以向碳酸鈉飽和溶液中通入二氧化硫會生成亞硫酸鈉或者是亞硫酸氫鈉，但是亞硫酸鈉水溶液顯堿性，而該溶液顯酸性，故該溶液為NaHSO3；由于生產Na2S2O5，通常是由NaHSO3過飽和溶液經結晶脫水制得，而前一步產生的亞硫酸氫鈉溶液一定不是過飽和，所以再次加入碳酸鈉固體、并再次充入SO2的目的是為了得到NaHSO3過飽和溶液。(3)根據(jù)題中的圖示，左側為電解池的陽極，右側為電解池的陰極，離子交換膜均為陽離子交換膜，只允許陽離子通過，陽極的電解質溶液為硫酸，所以陽極的電極反應式為2H2O－4e－═══4H＋＋O2↑，則陽極的氫離子會透過陽離子交換膜進入a室，與a室中的SO2堿吸收液中含有的Na2SO3發(fā)生反應生成亞硫酸氫鈉，所以a室中的NaHSO3濃度增加。
7．(2018·全國卷Ⅱ·26)我國是世界上最早制得和使用金屬鋅的國家，一種以閃鋅礦(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS雜質)為原料制備金屬鋅的流程如圖所示：

相關金屬離子[c0(Mn＋)＝0.1 mol· L－1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：
金屬離子
Fe3＋
Fe2＋
Zn2＋
Cd2＋
開始沉淀的pH
1.5
6.3
6.2
7.4
沉淀完全的pH
2.8
8.3
8.2
9.4
回答下列問題：
(1)焙燒過程中主要反應的化學方程式為__2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2__。
(2)濾渣1的主要成分除SiO2外還有__PbSO4__；氧化除雜工序中ZnO的作用是__調節(jié)溶液的pH__，若不通入氧氣，其后果是__無法除去雜質Fe2＋__。
(3)溶液中的Cd2＋可用鋅粉除去，還原除雜工序中反應的離子方程式為__Cd2＋＋Zn═══Cd＋Zn2＋__。
(4)電解硫酸鋅溶液制備單質鋅時，陰極的電極反應式為__Zn2＋＋2e－═══Zn__；沉積鋅后的電解液可返回__溶浸__工序繼續(xù)使用。
【解析】　(1)閃鋅礦的主要成分為ZnS，因此焙燒過程中的主要反應為2ZnS＋3O22ZnO＋2SO2。(2)礦石經過焙燒后生成金屬氧化物和SiO2，因此用稀硫酸溶浸時會產生SiO2和PbSO4沉淀，氧化除雜的目的是將溶液中的鐵元素以氫氧化鐵沉淀的形式除去，因此加入ZnO的目的是調節(jié)溶液的pH，讓Fe3＋形成沉淀；通入O2的目的是將溶液中的Fe2＋氧化為Fe3＋而除去，若不通入O2，會導致部分的鐵元素仍然以Fe2＋的形式存在于溶液中。(3)鋅粉與溶液中Cd2＋發(fā)生的置換反應，反應的離子方程式為Cd2＋＋Zn═══Cd＋Zn2＋。(4)電解硫酸鋅溶液制取鋅，Zn2＋在陰極放電，發(fā)生的電極反應式為Zn2＋＋2e－═══Zn，OH－在陽極放電，發(fā)生的電極反應為4H2O－4e－═══O2＋4H＋，因此電解結束后的溶液中含有一定量的硫酸，即電解后的溶液為稀硫酸，因此可以返回溶浸工序中循環(huán)使用。
預判考情
本部分知識是中學化學的核心知識點之一，是歷年高考考查的重點和知識載體，預計在未來高考中，元素單質及其化合物的性質、物質推斷和物質的轉化關系，主要以選擇題形式出現(xiàn)，結合離子反應，NA、化學實驗現(xiàn)象分析、工農業(yè)生產、傳統(tǒng)文化等，以文字表述題和圖表型題的形式出現(xiàn)，主要考查元素及其化合物的典型性質、用途及應用；在主觀題中則以物質的制備或分離提純以無機工藝流程題，綜合實驗題為載體綜合考查重要的單質、化合物的性質及反應原理、兼顧考查物質的用途及對環(huán)境的影響，同時涉及陌生氧化還原反應方程式、離子方程式的書寫。

知識深化·精整合
一、常見無機物的重要性質和應用

物質性質
應用
(1)
濃硫酸具有吸水性
作干燥劑(不能干燥NH3、H2S、HI)
(2)
生石灰、無水氯化鈣能吸收水分
可作(食品)干燥劑
(3)
P2O5能與水反應
可作(不可用作食品)干燥劑
(4)
硅膠能吸收水分
可作(袋裝食品)干燥劑
(5)
硅是常用的半導體材料
可作太陽能電池板
(6)
SiO2存在光的全反射
可作光導纖維
(7)
4HF＋SiO2═══2H2O＋SiF4↑
用氫氟酸雕刻玻璃
(8)
ClO2具有較強的氧化性
用于自來水的殺菌消毒
(9)
次氯酸鹽具有強氧化性
可作殺菌消毒劑，還可作漂白劑
(10)
碘酸鉀在常溫下穩(wěn)定
食鹽中的加碘物質
(11)
NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物
可用作氮肥
(12)
濃氨水具有揮發(fā)性和還原性
用濃氨水檢驗輸送氯氣的管道是否漏氣
(13)
二氧化硫具有漂白性
二氧化硫可以用來漂白紙漿、草帽辮等
(14)
NaHCO3受熱分解生成CO2、能與酸反應
可用作焙制糕點的膨松劑、胃酸中和劑
(15)
Na2CO3水解使溶液顯堿性
用熱的純堿溶液洗去油污
(16)
Na2O2與H2O、CO2反應均生成O2
作供氧劑
(17)
硅酸鈉的水溶液是一種無機黏合劑
盛放堿性溶液的試劑瓶不能用玻璃塞
(18)
Al具有良好的延展性和抗腐蝕性
常用鋁箔包裝物品
(19)
常溫下，鋁、鐵遇濃硫酸、濃硝酸鈍化
可盛裝、運輸濃硫酸、濃硝酸
(20)
鋁有還原性，與氧化鐵反應放出大量的熱
可用于焊接鐵軌
(21)
MgO、Al2O3熔點高
作耐高溫材料
(22)
Al3＋水解生成的氫氧化鋁膠體具有吸附性
明礬作凈水劑(混凝劑)
(23)
小蘇打溶液和硫酸鋁溶液反應生成二氧化碳
可以作泡沫滅火器
(24)
明礬溶液顯酸性
利用明礬溶液清除銅鏡表面的銅銹
(25)
Al(OH)3有弱堿性
可用于中和胃酸
(26)
Fe具有還原性
防止食品氧化變質
(27)
Fe2O3是紅棕色粉末
作紅色顏料
(28)
Fe3＋水解生成的氫氧化鐵膠體具有吸附性
鐵鹽可用作凈水劑(混凝劑)
(29)
K2FeO4是強氧化劑，還原產物Fe3＋水解生成氫氧化鐵膠體
K2FeO4作新型消毒剎、凈水劑
(30)
FeCl3溶液具有較強氧化性
FeCl3溶液腐蝕Cu刻制印刷電路板
(31)
CuSO4使蛋白質變性
誤服CuSO4溶液，喝蛋清或豆?jié){解毒
(32)
BaSO4不溶于水，不與胃酸反應
在醫(yī)療上進行胃部造影前，BaSO4作患者服用的“鋇餐”
(33)
干冰升華吸收大量的熱
人工降雨
(34)
液氨汽化吸收大量的熱
作制冷劑
二、常見元素及其化合物的轉化關系
1．鈉及其化合物之間的轉化關系

2．鋁及其化合物之間的轉化關系

3．鐵及其化合物之間的轉化關系

4．銅及其化合物之間的轉化關系

5．碳、硅及其化合物之間的轉化關系

6．氯及其化合物之間的轉化關系

7．硫及其化合物之間的轉化關系

8．氮及其化合物之間的轉化關系

三、元素化合物的特征反應現(xiàn)象及特征轉化關系
1．元素化合物的特征反應現(xiàn)象
(1)燃燒：H2＋Cl2(蒼白色火焰)，C2H2(C6H6)＋O2(明亮火焰，大量黑煙)，Al＋O2，Mg＋O2(耀眼白光，生成白色固體)，金屬焰色反應。
(2)淀粉遇碘變藍，蛋白質遇濃硝酸變黃。
(3)使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體是NH3，使品紅溶液褪色的氣體是Cl2、SO2等。
(4)在空氣中由無色變?yōu)榧t棕色氣體的是NO。
(5)Fe3＋遇OH－生成紅褐色沉淀，遇苯酚顯紫色，遇SCN－顯紅色。
(6)Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；Fe2＋遇SCN－無明顯現(xiàn)象，在通入Cl2后溶液顯紅色。
(7)與堿反應加熱產生氣體的溶液中一般含NH。
(8)既能與酸反應又能與堿反應并產生氣體的物質：Al、弱酸的銨鹽(碳酸銨、硫化銨等)、弱酸的酸式銨鹽(碳酸氫銨、硫氫化銨等)。
(9)燃燒能生成煙：Na在氯氣中燃燒生成白煙，F(xiàn)e在氯氣中燃燒生成棕色煙，Cu在氯氣中燃燒生成棕黃色煙。
2．物質之間的特征轉化關系
(1)連續(xù)氧化反應：
ABCD(酸或堿)
①NH3→HNO3?、贖2S→H2SO4?、跜H4→H2CO3
④Na→NaOH
(2)符合下列轉化關系：
X(鹽)＋Y(強酸或強堿)―→Z(氣體)
X可能為弱酸的銨鹽：(NH4)2CO3或NH4HCO3；(NH4)2S或NH4HS；(NH4)2SO3或NH4HSO3等。
(3)三角轉化關系：

(4)化合物＋化合物―→單質＋化合物：
這類反應主要有：CO＋H2O(g)CO2＋H2。

典題精研·通題型
考點一　常見物質的性質及應用
典例探究
角度一　元素單質及其化合物的性質與應用
典例1 (2020·南京模擬)下列有關物質性質與用途具有對應關系的是(　B　)
A．FeCl3易發(fā)生水解，可用于蝕刻銅制的印制線路板
B．漂白粉具有氧化性，可用于脫除煙氣中SO2和NO
C．CaCO3高溫下能分解，可用于修復被酸雨侵蝕的土壤
D．活性炭具有還原性，可用于除去水體中Pb2＋等重金屬
【解析】　FeCl3具有強氧化性，能與Cu等金屬反應，可用于蝕刻銅制的印制線路板，與FeCl3易發(fā)生水解無關，A錯誤；漂白粉的有效成分是次氯酸鈣，次氯酸鈣具有強氧化性，能氧化SO2和NO生成硫酸鹽和硝酸鹽，所以漂白粉可用于脫除煙氣中SO2和NO有害氣體，B正確；CaCO3能與酸反應，能改良、修復被酸雨浸蝕的土壤，與CaCO3高溫下能分解無關，C錯誤；活性炭與Pb2＋等金屬離子不反應，不能用于除去水體中Pb2＋等重金屬離子，D錯誤。
典例2 (2019·天津高考·3)下列有關金屬及其化合物的應用不合理的是(　C　)
A．將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業(yè)廢氣中的Cl2
B．鋁中添加適量鋰，制得低密度、高強度的鋁合金，可用于航空工業(yè)
C．鹽堿地(含較多Na2CO3等)不利于作物生長，可施加熟石灰進行改良
D．無水CoCl2呈藍色，吸水會變?yōu)榉奂t色，可用于判斷變色硅膠是否吸水
【解析】　廢氣中的氯氣能被FeCl2溶液吸收生成FeCl3，鐵屑再與FeCl3溶液反應得FeCl2溶液，A正確；鋁中加適量的鋰，可以制得低密度的合金，B正確；鹽堿地含碳酸鈉使土壤呈堿性，施加熟石灰，堿性增強，C錯誤；根據(jù)鈷化合物的顏色變化，可以用來判斷硅膠是否吸水，D正確。
角度二　元素及其化合物的轉化與推斷
典例3 (2020·徐州模擬)在給定條件下，下列選項中所示的物質間轉化能一步實現(xiàn)的是(　C　)
A．FeFe2O3Fe(OH)3
B．稀鹽酸Cl2NaCl
C．NH3NONO2
D．SO2(NH4)2SO4BaSO4
【解析】　鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，不能生成氧化鐵，所以物質間轉化均不能一步實現(xiàn)，故A錯誤；二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯氣，與稀鹽酸得不到氯氣，所以物質間轉化不能一步實現(xiàn)，故B錯誤；氨氣和氧氣在催化劑、加熱條件下反應生成一氧化氮，一氧化氮被氧氣氧化為二氧化氮，所以物質間轉化均能一步實現(xiàn)，故C正確；二氧化硫與氨水反應生成亞硫酸銨，而不是硫酸銨，所以物質間轉化不能一步實現(xiàn)，故D錯誤。
典例4 (2020·太原模擬)已知：A、B、C、D、E、X是中學常見的無機物，存在如下圖轉化關系(部分生成物和反應條件略去)。

(1)若A為常見的金屬單質，焰色反應呈黃色，X能使品紅溶液褪色，寫出E中含有的化學鍵類型__離子鍵、共價鍵__；已知1 molA與水反應放出283.5kJ的熱量，試寫出A與水反應的熱化學反應方程式__2Na(s)＋2H2O(l)═══2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－567 kJ/ mol__；
(2)若A為短周期元素組成的單質，該元素的最高價氧化物的水化物酸性最強，則單質A與H2O反應的離子方程式__Cl2＋H2O═══H＋＋Cl－＋HClO__。
(3)若A為淡黃色粉末，回答下列問題：
①1 mol A與足量的H2O充分反應時，轉移電子總數(shù)為__6.02×1023__。
②若X為非金屬單質，通常為黑色粉末，寫出D的結構式__O═══C═══O__；
(4)若A為氧化物，X是Fe，溶液D加入KSCN溶液變紅。
①A與H2O反應的離子方程式__3NO2＋H2O═══2H＋＋2NO＋NO__。
②請用離子方程式表示D鹽的凈水原理__Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋__。
【解析】　(1)若A為常見的金屬單質，焰色反應呈黃色，應為Na，X能使品紅溶液褪色，應為SO2，則B為H2，C為NaOH，D為Na2SO3，E為NaHSO3，含有的化學鍵有離子鍵和共價鍵；已知1 mol A與水反應放出283.5 kJ的熱量，則A與水反應的熱化學反應方程式2Na(s)＋2H2O(l)═══2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－567 kJ/ mol。(2)若A為短周期元素組成的單質，該元素的最高價氧化物的水化物酸性最強，應為Cl2，則B為HClO，C為HCl，氯氣與水反應的離子方程式為Cl2＋H2O═══H＋＋Cl－＋HClO。(3)若A為淡黃色粉末，應為Na2O2；①A與足量的H2O充分反應時過氧化鈉自身發(fā)生氧化還原反應，氧化產物為O2，所以1 mol A與足量的H2O充分反應時，轉移電子的物質的量是1 mol，總數(shù)為6.02×1023。②若X為非金屬單質，通常為黑色粉末，應為C，則D為CO2，結構式為O═══C═══O。(4)若A為氧化物，X是Fe，溶液D加入KSCN溶液變紅，說明有鐵離子生成，由轉化關系可知C具有強氧化性，則A為NO2，B為NO，C為HNO3，則①NO2與水反應的方程式為3NO2＋H2O═══2HNO3＋NO。②鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體具有吸附性而凈水，離子方程式為Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋。
技巧點撥
物質轉化推斷的四步解題法
(1)審題——仔細讀題、審清題意，把題干中的信息體現(xiàn)在框圖中，全面了解圖中的轉化關系。
(2)解題——找準“題眼”、大膽猜測，結合學過的知識進行檢驗、推理。
(3)驗證——當推斷出結果后，應將結果代入圖中進行驗證是否合理。
(4)慎答——答非所問是考生解答此類試題經常出現(xiàn)的錯誤。
類題精練
1．(2020·忻州模擬)下列有關物質性質與用途具有對應關系的是(　A　)
A．濃硫酸具有吸水性，可用于干燥O2
B．SO2具有氧化性，可用于漂白紙漿
C．Fe2O3能與酸反應，可用于制作紅色涂料
D．Al(OH)3能與NaOH溶液反應，可用于治療胃酸過多
【解析】　濃硫酸因具有吸水性，則可用于干燥O2，故A項正確；SO2可用于漂白紙漿，是因為其具有漂白性，與二氧化硫的氧化性無關，故B項錯誤；氧化鐵本身是紅棕色固體，俗稱鐵紅，常用于制造紅色油漆和涂料，與Fe2O3能與酸的反應無關，故C項錯誤；胃酸的主要成分為HCl，Al(OH)3可用于治療胃酸過多是因為Al(OH)3可中和胃酸，而不是因為Al(OH)3能與NaOH溶液反應，故D項錯誤。
2．(2020·荊州模擬)酸雨的形成是一種復雜的大氣化學和光化學過程，在清潔空氣、污染空氣中形成硫酸型酸雨的過程如下：

下列有關說法不正確的是(　B　)
A．光照是酸雨形成的必要條件之一
B．所涉及的變化均為氧化還原反應
C．污染指數(shù)越高形成酸雨的速率越快
D．優(yōu)化能源結構能有效遏制酸雨污染
【解析】　由圖示可知，酸雨形成的兩個途徑中都使用了光照的條件，故A正確；三氧化硫與水反應生成硫酸，沒有化合價變化，不屬于氧化還原反應，故B錯誤；污染指數(shù)越高則二氧化硫含量高，所以形成酸雨的速率越快，故C正確；優(yōu)化能源結構能減少化石燃料的使用，所以排放的二氧化硫含量少，能有效遏制酸雨污染，故D正確。
3．(2019·江蘇高考·9)在給定條件下，下列選項所示的物質間轉化均能實現(xiàn)的是(　B　)
A．NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)
B．MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO(s)
C．S(s)SO3(g)H2SO4(aq)
D．N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)
【解析】　A項，Cl2與Fe反應生成FeCl3，錯誤；B項，MgCl2與Ca(OH)2反應生成Mg(OH)2沉淀，煅燒Mg(OH)2生成MgO固體，正確；C項，S與O2燃燒只能生成SO2，錯誤；D項，NH3、CO2和NaCl溶液反應生成NaHCO3，方程式為NH3＋CO2＋NaCl＋H2O═══NaHCO3↓＋NH4Cl，錯誤。
4．(2020·成都模擬)幾種無機物之間的轉化關系如下圖所示(反應條件省略，部分產物省略)。下列推斷不正確的是(　A　)

A．若 L為強堿，則E可能為NaCl溶液、F為K
B．若 L為強酸，則E可能為Na2S、F為H2O2
C．若 L為弱酸，則E可能為Mg、F為CO2
D．若 L為強酸，則E可能為NH4Cl、F為Ca(OH)2
【解析】　若E為NaCl溶液、F為K，G為KOH，H為H2，H2與O2反應生成H2O，H2O與O2不反應，A項錯誤；若E為Na2S、F為H2O2，Na2S與H2O2反應生成NaOH和S，S與O2反應生成SO2，SO2與O2反應生成SO3，SO3與水反應生成H2SO4, L是H2SO4，屬于強酸，B項正確；若E為Mg、F為CO2，Mg與CO2反應生成MgO和C，C與O2反應生成CO，CO再與O2反應生成CO2，CO2溶于水生成H2CO3, L為H2CO3，屬于弱酸，C項正確；若E為NH4Cl、F為Ca(OH)2，NH4Cl與Ca(OH)2反應生成CaCl2、NH3和H2O，NH3與O2反應生成NO，NO與O2反應生成NO2，NO2溶于水生成HNO3, L是HNO3，屬于強酸，D項正確。
考點二　元素及其化合物的綜合應用
典例探究
角度一　化學工藝流程題
典例5 (2020·泉州模擬)金屬鉬具有高強度、高熔點、耐磨抗腐性，用于制火箭、衛(wèi)星的合金構件。鉬酸鈉晶體(Na2MoO4·2H2O)是一種重要的金屬緩蝕劑。利用鉬礦(主要成分MoS2，還含少量鈣、鎂等元素)為原料冶煉金屬鉬和鉬酸鈉晶體的主要流程圖如下：

(1)Na2MoO4·2H2O中鉬元素的價態(tài)為__＋6__，煅燒產生的尾氣引起的環(huán)境危害主要是__酸雨__。
(2)用濃氨水溶解粗產品的離子方程式是__MoO3＋2NH3·H2O═══2NH＋MoO＋H2O__，由圖中信息可以判斷MoO3是__酸性__氧化物。(填“酸性”、“堿性”或“兩性”)
(3)操作Ⅰ是__過濾__，操作Ⅱ所得的鉬酸要水洗，檢驗鉬酸是否洗滌干凈的方法是__取少量最后一次水洗液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無沉淀產生即證明鉬酸已洗凈__。
(4)采用NaClO氧化鉬礦的方法將礦石中的鉬浸出，該過程放熱。
①請配平以下化學反應：
__9__NaClO＋__1__MoS2＋__6__NaOH→__1__Na2MoO4＋__2__Na2SO4＋__9__NaCl＋__3__H2O。
②鉬的浸出率隨著溫度變化如圖，當溫度高于50 ℃后浸出率降低的可能原因是__該反應為放熱反應，升溫使平衡逆移；隨著溫度升高，其它金屬雜質離子浸出也增多，沉淀了MoO__(寫一點)。

(5)鋰和MoS2可充電電池的工作原理為x Li＋n MoS2Lix(MoS2)n，則電池充電時陽極上的電極反應式為__Lix(MoS2)n－xe－═══n MoS2＋x Li＋__。
【解析】　(1)Na2MoO4·2H2O中Na元素化合價為＋1價、O元素化合價為－2價，根據(jù)化合物中各元素化合價的代數(shù)和為0確定Mo元素的價態(tài)為4×2－2×1＝＋6價；工業(yè)煅燒鉬礦的尾氣為二氧化硫，二氧化硫引起的環(huán)境危害主要是酸雨。(2)用濃氨水溶解粗產品MoO3，反應產生鉬酸銨和水，反應的離子方程式為：MoO3＋2NH3·H2O═══2NH＋MoO＋H2O；MoO3可以與堿溶液反應生成MoO和水，因此可以說明MoO3是酸性氧化物。(3)操作Ⅰ是分離難溶性的固體與可溶性液體混合物的方法，該分離混合物的方法為過濾；操作Ⅱ過濾分離出固體鉬酸和濾液，在濾液中含有NH4Cl，所得的鉬酸要水洗，檢驗鉬酸是否洗滌干凈的方法就是檢驗洗滌液中是否含有Cl－，操作是取少量最后一次水洗液于試管中，加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無沉淀產生即證明鉬酸已洗凈。(4)①在該反應中Cl元素化合價由反應前NaClO中的＋1價變?yōu)榉磻驨aCl中的－1價、Mo元素化合價由反應前MoS2中的＋2價變?yōu)椋?價、S元素化合價由反應前MoS2中的－1價變?yōu)榉磻驨a2SO4中的＋6價，根據(jù)轉移電子及原子守恒，配平方程式為9NaClO＋MoS2＋6NaOH═══Na2MoO4＋2Na2SO4＋9NaCl＋3H2O；②鉬的浸出率隨著溫度變化如圖，當溫度低于50 ℃時，溫度升高，反應速率加快，更多的鉬溶解，因此鉬的浸出率隨著溫度的升高而增大；當溫度高于50 ℃后浸出率降低的可能原因是：第一，該反應的正反應是放熱反應，隨著溫度升高，平衡向吸熱的逆反應方向移動；第二，隨著溫度升高，其它金屬雜質離子浸出也增多，沉淀了MoO，導致浸出率降低。(5)鋰和MoS2可充電電池的工作原理為x Li＋n MoS2Lix(MoS2)n，可知：在電池充電時陽極上的電極反應式為放電時正極反應式的逆反應，放電時，正極上MoS2得電子和鋰離子反應生成 Lix(MoS2)n，則陽極反應式為 Lix(MoS2)n－xe－═══n MoS2＋x Li＋。
規(guī)律方法
化學工藝流程題的主線分析方法

角度二　綜合實驗題
典例6 (2020·南寧模擬)硫及其化合物是重要的化工原料，某學習小組對某些硫的化合物性質和制備進行如下實驗探究：
Ⅰ.探究實驗一：將一定量的濃H2SO4與足量Zn置于裝置A中充分反應，對反應后的氣體X進行氣體成分分析(水蒸氣除外)。

回答下列問題：
(1)氣體X中除水蒸氣之外，還可能有的氣體是__二氧化硫、氫氣__。
(2)B中的試劑可能是__品紅溶液(或酸性高錳酸鉀、溴水)__，酸性KMnO4溶液的作用是__除去氣體中殘余的二氧化硫__。
(3)D、E裝置用于證明氣體X中的另一種組分，按照D、E裝置順序觀察到的實驗現(xiàn)象分別是__黑色粉末變紅色__、__白色粉末變藍色__。
Ⅱ.探究實驗二：制取硫代硫酸鈉(Na2S2O3)并探究其性質。
(1)制取Na2S2O3(裝置如下圖，夾持裝置省略)。

①裝置B中生成Na2S2O3的同時也生成CO2，反應的離子方程式為__4SO2＋2S2－＋CO═══3S2O＋CO2__。
②除攪拌和使用多孔球泡外，再寫出一種可以提高B中吸收SO2效率的方法__控制二氧化硫的流速、適當增大B中混合液的濃度、適當升高B中溶液溫度等__。
(2)探究Na2S2O3的性質(反應均在溶液中進行)，請?zhí)羁眨?br />
Na2S2O3性質
實驗操作
實驗現(xiàn)象
探究1
Na2S2O3溶液的酸堿性
__把小塊pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在pH試紙的中部，試紙變色后，與標準比色卡比較確定溶液的pH__
pH＝8
探究2
Na2S2O3的還原性
向新制的溴水中滴加Na2S2O3溶液
__溴水顏色變淺(或溴水褪色)__
【解析】?、?(1)濃硫酸與Zn反應產生硫酸鋅、二氧化硫和水，當反應進行到一定程度，濃硫酸變?yōu)橄×蛩?，Zn與稀硫酸反應產生硫酸鋅和氫氣。所以氣體X除水蒸氣外還可能含有SO2、H2。(2)裝置B的作用是檢驗SO2，SO2具有漂白性、還原性，可以選擇品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液(或溴水)作為檢驗試劑；檢驗H2的生成之前，應先排除SO2的干擾，故酸性高錳酸鉀用來除去氣體中殘余的SO2。(3)D、E裝置用于證明氣體X中的H2，D中H2還原黑色CuO粉末為紅色的Cu單質，反應生成的水進入盛有無水硫酸銅的E裝置中，會看到白色粉末硫酸銅結合水得到藍色硫酸銅晶體。Ⅱ.(1)①裝置B中由A制得的SO2與Na2S、Na2CO3反應生成Na2S2O3的同時也生成CO2，根據(jù)原子守恒、電子守恒、電荷守恒，可得離子方程式為：4SO2＋2S2－＋CO═══3S2O＋CO2；②控制SO2的流速、適當增大B中混合液的濃度、適當升高B中溶液溫度等都可以提高B中吸收SO2效率。(2)探究1：由實驗現(xiàn)象pH＝8可知探究1為測定Na2S2O3溶液的pH值，操作為：把一小塊pH試紙放在表面皿(或玻璃片)上，用蘸有待測溶液的玻璃棒點在pH試紙的中部，待試紙變色后，與標準比色卡比較確定溶液的pH；探究2：是要測定Na2S2O3溶液的還原性，向該溶液中加入溴水，溴水呈橙色，Na2S2O3溶液無色，若二者發(fā)生氧化還原反應，會看到的現(xiàn)象為：溴水顏色變淺(或溴水褪色)。
規(guī)律方法
有氣體參與的綜合性實驗解題模板

類題精練
5．(2020·濟南模擬)某興趣小組利用硫酸廠產生的燒渣(主要含F(xiàn)e2O3、FeO，還有一定量的SiO2)來制備FeCO3，其流程如圖：

已知：①FeS2不溶于稀硫酸；②“還原”時，F(xiàn)e3＋通過兩個反應被還原，其中一個反應為FeS2＋14Fe3＋＋8H2O═══15Fe2＋＋2SO＋16H＋。
下列說法不正確的是(　C　)
A．“還原”時另一個反應的離子方程式為2Fe3＋＋FeS2═══2S＋3Fe2＋
B．“還原”后可以用KSCN檢驗Fe3＋是否反應完全
C．流程中多次進行過濾，過濾所用玻璃儀器為燒杯、漏斗、膠頭滴管和玻璃棒
D．所得FeCO3需充分洗滌，可用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗FeCO3是否已洗滌干凈
【解析】　由題圖可知“還原”后過濾所得濾渣中含有S，所以“還原”時另一個反應的離子方程式為2Fe3＋＋FeS2═══2S＋3Fe2＋，A正確；Fe3＋可與KSCN反應生成血紅色物質，所以“還原”后可以用KSCN檢驗Fe3＋是否反應完全，B正確；過濾時不用膠頭滴管，C錯誤；所得FeCO3需充分洗滌，用稀鹽酸和BaCl2溶液檢驗最后一次洗滌液中是否含有SO來確定FeCO3是否已洗滌干凈，D正確。
6．(2020·合肥模擬)壓縮天然氣汽車以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點。未經處理的天然氣含有H2S，直接使用會造成大氣污染，T.F菌在酸性溶液中可實現(xiàn)天然氣的催化脫硫，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是(　D　)

A．Fe2(SO4)3可以視為該脫硫過程中的催化劑
B．該脫硫過程的總反應為：2H2S＋O2═══2S＋2H2O
C．該脫硫過程不能在高溫下進行
D．該脫硫過程是將H2S轉化為FeSO4
【解析】　T．F菌在酸性溶液中可實現(xiàn)天然氣的催化脫硫，F(xiàn)e2(SO4)3氧化硫化氫，自身被還原成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵被氧氣氧化成硫酸鐵，F(xiàn)e2(SO4)3在整個過程中質量和化學性質不變，可以視為催化劑，故A正確；脫硫過程O2間接氧化H2S，總反應為：2H2S＋O2═══2S＋2H2O，故B正確；T.F菌的主要成分為蛋白質，高溫下蛋白質會發(fā)生變性，因此該脫硫過程不能在高溫下進行，故C正確；該脫硫過程將H2S轉化為S，故D錯誤。
7．(2019·北京高考·28)化學小組實驗探究SO2與AgNO3溶液的反應。
(1)實驗一：用如下裝置(夾持、加熱儀器略)制備SO2，將足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反應，得到無色溶液A和白色沉淀B。

①濃H2SO4與Cu反應的化學方程式是：
__Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O__。
②試劑a是__飽和NaHSO3溶液__。
(2)對體系中有關物質性質分析得出：沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(資料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3難溶于水)
實驗二：驗證B的成分

①寫出Ag2SO3溶于氨水的離子方程式：__Ag2SO3＋4NH3·H2O═══2Ag(NH3)＋SO＋4H2O__。
②加入鹽酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推斷D中主要是BaSO3，進而推斷B中含有Ag2SO3。向濾液E中加入一種試劑，可進一步證實B中含有Ag2SO3。所用試劑及現(xiàn)象是__H2O2溶液，產生白色沉淀__。
(3)根據(jù)沉淀F的存在，推測SO的產生有兩個途徑：
途徑1：實驗一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，隨沉淀B進入D。
途徑2：實驗二中，SO被氧化為SO進入D。
實驗三：探究SO的產生途徑
①向溶液A中滴入過量鹽酸，產生白色沉淀，證明溶液中含有__Ag＋__；取上層清液繼續(xù)滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀，可判斷B中不含Ag2SO4。做出判斷的理由：__Ag2SO4溶解度大于BaSO4，沒有BaSO4沉淀時，必定沒有Ag2SO4__。
②實驗三的結論：__途徑1不產生SO，途徑2產生SO__。
(4)實驗一中SO2與AgNO3溶液反應的離子方程式是__2Ag＋＋SO2＋H2O═══Ag2SO3↓＋2H＋__。
(5)根據(jù)物質性質分析，SO2與AgNO3溶液應該可以發(fā)生氧化還原反應。將實驗一所得混合物放置一段時間，有Ag和SO生成。
(6)根據(jù)上述實驗所得結論：__實驗條件下：SO2與AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO的速率；堿性溶液中SO更易被氧化為SO__。
【解析】　(1)①銅和濃硫酸在加熱的條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應的化學方程式為：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②由于反應時逸出的SO2氣體可能帶出少量硫酸，所以試劑a應為除雜試劑，可用飽和NaHSO3溶液。(2)①Ag2SO3溶于氨水得到Ag(NH3)，離子方程式為：Ag2SO3＋4NH3·H2O═══2Ag(NH3)＋SO＋4H2O。②推測沉淀D為BaSO3，加過量稀鹽酸溶解得濾液E和少量沉淀F，則E中可能含有溶解的SO2，可加入雙氧水溶液，若加入雙氧水溶液，可以將亞硫酸(或亞硫酸根離子)氧化為硫酸根離子，從而生成白色的硫酸鋇沉淀，則證明B中含有Ag2SO3。(3)①加入過量鹽酸產生白色沉淀，說明含有Ag＋；Ag2SO4微溶于水，若產生Ag2SO4，則溶液中會有微量SO，加入BaCl2產生硫酸鋇沉淀，與實驗現(xiàn)象不符。②由實驗三可以得出：實驗一中SO2未被氧化；實驗二中SO被氧化為SO進入D。(4)根據(jù)以上分析，二氧化硫與硝酸銀溶液反應生成亞硫酸銀沉淀，離子方程式為：2Ag＋＋SO2＋H2O═══Ag2SO3↓＋2H＋。(6)該實驗的結論為：二氧化硫與硝酸銀溶液既能發(fā)生沉淀反應生成亞硫酸銀，又能發(fā)生氧化還原反應，沉淀反應的速率大于氧化還原反應的速率。

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