(廣東專用)2015高考化學二輪復習 考前三個月 第一部分 專題4 常見元素及其重要化合物12
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1、學案12 常見無機物的綜合應用 題型1 基于“分類→性質→轉化”的綜合考查 1.(2014·福建理綜,9)常溫下,下列各組物質中,Y既能與X反應又能與Z反應的是( ) X Y Z ① NaOH溶液 Al(OH)3 稀硫酸 ② KOH溶液 SiO2 濃鹽酸 ③ O2 N2 H2 ④ FeCl3溶液 Cu 濃硝酸 A.①③ B.①④ C.②④ D.②③ 答案 B 解析?、俳M:Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O,2Al(OH)3+3H2SO4===Al2(SO4)3+6H2O,故①組
2、符合。②組:2KOH+SiO2===K2SiO3+H2O,但SiO2與濃鹽酸不發(fā)生反應。③組:N2與O2在高溫或放電條件下反應生成NO,N2與H2在高溫、高壓、催化劑條件下反應生成NH3,常溫下均不反應。④組:2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。 2.(2013·江蘇,6)甲、乙、丙、丁四種物質中,甲、乙、丙均含有相同的某種元素,它們之間具有如下轉化關系:甲乙丙。下列有關物質的推斷不正確的是( ) A.若甲為焦炭,則丁可能是O2 B.若甲為SO2,則丁可能是氨水 C.若甲為Fe,則丁可能是鹽酸 D.若
3、甲為NaOH溶液,則丁可能是CO2 答案 C 解析 若甲為焦炭,丁為O2,轉化關系為CCOCO2,A正確;若甲為SO2,丁為氨水,轉化關系為SO2NH4HSO3(NH4)2SO3,B正確;若甲為Fe,丁為鹽酸,則乙為FeCl2,F(xiàn)eCl2與鹽酸不反應,C錯誤;若甲為NaOH溶液,丁為CO2,轉化關系為NaOHNa2CO3NaHCO3,D正確。 3.(2014·江蘇,16)煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)x(OH)6-2x]溶液,并用于煙氣脫硫研究。 (1)酸浸時反應的化學方程式為____________
4、____________________;濾渣Ⅰ的主要成分為________________(填化學式)。 (2)加CaCO3調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6,其目的是中和溶液中的酸,并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)6-2x。濾渣Ⅱ的主要成分為________________________(填化學式);若溶液的pH偏高,將會導致溶液中鋁元素的含量降低,其原因是 ________________________________________(用離子方程式表示)。 (3)上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量,其主要原因是 _______________
5、_________________;與吸收SO2前的溶液相比,熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案 (1)Al2O3+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2O SiO2 (2)CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO+3H2O===2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑ (3)溶液中的部分SO被氧化成SO 減小 解析 (1)酸浸時能與H2SO4反應的是Al2O3,H2SO4與Al2O3反應生成鹽和水,SiO2不和H2SO4反應,成為濾渣。 (2)CaCO3和溶液中的H2SO4反應生成CaSO4;如果pH偏高,一部分Al3
6、+會轉化為Al(OH)3沉淀,離子方程式為3CaCO3+2Al3++3SO+3H2O===2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑。 (3)熱分解時,一部分亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽,不能分解成為SO2;SO2溶于水生成H2SO3,會中和溶液中的部分OH-,使溶液的pH減小。 常見的串珠變化 (1)氧化型ABCD(酸或堿) NaNa2ONa2O2NaOH CCOCO2H2CO3 (2)價態(tài)不變型 (鋁土礦提鋁) SiO2Na2SiO3H2SiO3―→SiO2 NaClNaHCO3Na2CO3NaOH(侯氏制堿) 1.下列物質的轉化在給定條件下能實現(xiàn)的是( )
7、 ①SO2H2SO3H2SO4 ②NH3NO2HNO3?、跜aCl2CaCO3CaO ④NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3 A.②③ B.①④ C.②④ D.③④ 答案 B 解析 ②中NH3→NO2不能直接轉化;③中CaCl2CaCO3不能實現(xiàn)。 2.下表各組物質中,物質之間不可能實現(xiàn)如圖所示轉化的是( ) 選項 X Y Z M A NH3 NO NO2 O2 B Cl2 FeCl3 FeCl2 Fe C Al Al(OH)3 NaAlO2 NaOH D NaOH Na2CO3 NaHCO3 CO2 答案 C
8、 解析 Al與NaOH溶液反應的產(chǎn)物是NaAlO2和H2,不可能生成Al(OH)3。 3.硫酸鈣是一種用途非常廣泛的產(chǎn)品,可用于生產(chǎn)硫酸、漂白粉等一系列物質(見下圖)。下列說法正確的是(雙選)( ) A.CO、SO2、SO3均是酸性氧化物 B.除去與水反應,圖示轉化反應均為氧化還原反應 C.工業(yè)上利用Cl2和石灰乳反應來制取漂白粉 D.用CO合成CH3OH進而合成HCHO的兩步反應,原子利用率均為100% 答案 BC 解析 CO不是酸性氧化物,A項錯;澄清石灰水中Ca(OH)2的濃度太小,工業(yè)上利用Cl2和石灰乳反應來制取漂白粉,C項正確;CH3OH氧化為HCHO時還生成
9、H2O,D項錯。 交叉轉化和三角轉化關系 (1)交叉型轉化 (2)三角轉化 4.下列所列各組物質中,物質之間通過一步反應就能實現(xiàn)如下圖所示轉化的是( ) 選項 a b c A S SO2 SO3 B HNO3 NO NO2 C Si SiO2 H2SiO3 D NH3 NO2 NO 答案 B 解析 A項中,SO3不能一步生成單質硫;C項中,SiO2不能一步生成H2SiO3,H2SiO3也不能一步反應生成單質硅;D項中,NO不能直接一步反應生成NH3。 5.如圖所示各步轉化關系中,①②③反應是化合反應,④⑤反應是置換反應
10、,則表中各物質之間不能通過一步反應實現(xiàn)如圖所示轉化關系的是( ) a b c A C CO2 CO B Br2 FeBr2 FeBr3 C Al AlCl3 Al2O3 D Fe FeCl2 FeCl3 答案 C 解析 A中,符合條件的如①2C+O22CO,②CO2+C2CO,③2CO+O22CO2,④2Mg+CO2C+2MgO,⑤C+2H2OCO2+2H2,成立;B中,符合條件的如①2Fe+3Br22FeBr3,②2FeBr2+Br2===2FeBr3,③Fe+2FeBr3===3FeBr2,④3Cl2+2FeBr2===2Br2+2F
11、eCl3,⑤Br2+FeI2===I2+FeBr2,成立;選項C中AlCl3不可能通過一步反應轉化為Al2O3,且Al2O3不可能通過化合反應生成AlCl3;D中,符合條件的如:①2Fe+3Cl22FeCl3,②2FeCl2+Cl2===2FeCl3,③Fe+2FeCl3===3FeCl2,④Zn+FeCl2===Fe+ZnCl2,⑤Fe+CuCl2===FeCl2+Cu,成立。 6.X、Y、Z、W四種物質的轉化關系如圖所示。下列組合中不符合轉化關系的是( ) 選項 X Y Z W A 濃鹽酸 FeCl2 Cl2 FeCl3 B Na2O2 NaOH Na2
12、CO3 NaHCO3 C Na2CO3 CO2 CaCO3 Ca(HCO3)2 D SO2 Na2SO3 H2SO4 NaHSO3 答案 B 解析 A中濃鹽酸與過量的鐵反應生成FeCl2,濃鹽酸與二氧化錳反應產(chǎn)生氯氣,氯氣與氯化亞鐵反應生成氯化鐵,A符合;B中Na2O2分別與水、二氧化碳反應生成NaOH和Na2CO3,但NaOH和Na2CO3不能反應,B不符合;C中Na2CO3分別與鹽酸、氯化鈣反應生成CO2和CaCO3,CO2與CaCO3在水溶液中反應生成Ca(HCO3)2,C符合;D中SO2分別與氫氧化鈉、氧氣和水反應生成Na2SO3和H2SO4,Na2SO3和H
13、2SO4反應可以生成NaHSO3,D符合。 置換反應型 (1)單質同主族:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2C+SiO2Si+2CO↑,Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2。 (2)單質不同主族:C+H2O(g)CO+H2,Cl2+H2S===2HCl+S↓。 (3)有過渡元素參加的置換反應:Fe+2H+===Fe2++H2↑,F(xiàn)e+Cu2+===Fe2++Cu,2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。 7.若甲、丙分別為短周期、同一主族元素組成的單質,乙、丁都是由兩種元素組成的化合物,它們之間有如圖所示的轉化關系,則滿足條件的甲和丙可以為( ) A.鈉和氫
14、氣 B.氟和氧氣 C.碳和硅 D.氯氣和溴 答案 C 解析 由于題中強調(diào)甲、丙分別為短周期、同一主族元素組成的單質,由此可知該反應是同一主族元素形成的單質之間的置換反應,據(jù)此可排除B和D(D中的Br是長周期元素);C中發(fā)生反應的化學方程式為2C+SiO2Si+2CO↑;對于選項A,有的同學認為發(fā)生反應2Na+2HCl===2NaCl+H2↑也符合題意,其實不然,題中強調(diào)乙是由兩種元素組成的化合物,如果按照給出的反應,乙必是氯化氫氣體,是共價化合物,不存在H+,金屬鈉不和它發(fā)生反應。因此只有選項C正確。 8.(2014·南昌模擬)X、Y、Z是三種常見的單質,甲、乙是兩種常見的化合物。
15、下表各組物質之間通過一步反應不能實現(xiàn)如圖所示轉化的是( ) 選項 X Y Z 甲 乙 A H2 Si Cl2 SiCl4 HCl B Mg C O2 CO2 MgO C Zn Fe Cl2 FeCl2 ZnCl2 D Cl2 N2 H2 NH3 HCl 答案 C 解析 逐項代入框圖驗證法,C項中Fe與Cl2反應只能生成FeCl3,而不是FeCl2,故C項不符合。 題型2 以無機物的轉化為載體綜合考查氧化還原及電化學理論 1.[2014·福建理綜,24(2)]鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關系密切。 用廢鐵皮制取鐵紅(Fe
16、2O3)的部分流程示意圖如下: ①步驟Ⅰ若溫度過高,將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為________________________________________________________________________。 ②步驟Ⅱ中發(fā)生反應:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O===2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反應產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2,該反應的化學方程式為 ________________________________________________________________________。 ③上述生產(chǎn)流程中
17、,能體現(xiàn)“綠色化學”思想的是______(任寫一項)。 答案 ①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O ②4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) 解析?、傧跛岱纸馍蒒O2、H2O和O2。 ②根據(jù)圖示可知Fe和HNO3反應生成Fe(NO3)2和NH4NO3,結合電子守恒可寫出化學方程式。 ③因為HNO3的還原產(chǎn)物主要是NH4NO3,1 mol HNO3作氧化劑轉移8 mol電子,故產(chǎn)生的氮氧化物較少,節(jié)約原料。 2.[2013·山東理綜,28(2)(3)(4)]金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應。 (2)輝銅礦(C
18、u2S)可發(fā)生反應:2Cu2S+2H2SO4+5O2===4CuSO4+2H2O,該反應的還原劑是________。當1 mol O2發(fā)生反應時,還原劑所失電子的物質的量為________ mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時有氣體生成,該氣體是________。 (3) 右圖為電解精煉銀的示意圖,________(填“a”或“b”)極為含有雜質的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生,則生成該氣體的電極反應式為________。 (4)為處理銀器表面的黑斑(Ag2S),將銀器浸于鋁質容器里的食鹽水中并與鋁接觸,使Ag2S轉化為Ag,食鹽水的作用是________________。 答案
19、 (2)Cu2S 4 H2 (3)a 2H++NO+e-===NO2↑+H2O (4)做電解質溶液(或導電) 解析 (2)在輝銅礦和H2SO4、O2的反應中,O2作氧化劑,所以1 mol O2得4 mol e-,還原劑也失去4 mol e-,Cu2++2H2O===Cu(OH)2+2H+,Mg+2H+===Mg2++H2↑,所以放出的氣體應為H2。 (3)電解精煉銀,粗銀作陽極,純銀作陰極,陰極上除了附著銀之外,還會有少量的NO2氣體產(chǎn)生。原因是NO+2H++e-===NO2↑+H2O (4)鋁質容器與食鹽水處理Ag2S的原理是:利用原電池原理,負極:2Al-6e-===2Al3+,正極
20、:3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-,2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑ 總反應:2Al+3Ag2S+6H2O===2Al(OH)3↓ +3H2S↑+6Ag。 1.氧化還原反應有廣泛應用。 (1)我國的四大發(fā)明之一黑火藥,爆炸時發(fā)生反應的化學方程式為S+2KNO3+3C===K2S+3CO2↑+N2↑。 上述反應中,如1.5 mol還原劑________(填“得到”或“失去”)________ mol電子,則生成________ g還原產(chǎn)物。 (2)鋁熱法是常用的金屬冶煉方法之一。 已知:4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
21、 ΔH1=-3 352 kJ·mol-1 Mn(s)+O2(g)===MnO2(s) ΔH2=-521 kJ·mol-1 Al與MnO2反應冶煉金屬Mn的熱化學方程式是________________。 (3)高溫電解技術能高效實現(xiàn)CO2(g)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)+O2(g),工作原理示意圖如下: ①電極b發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應; ②CO2在電極a放電的反應式是__________________。 (4)黑色沉淀CuS、Cu2S放入濃硫酸中加熱一段時間后,沉淀完全溶解,其中CuS溶解的化學方程式是________________
22、______。 答案 (1)失去 6 69 (2)4Al(s)+3MnO2(s)===3Mn(s)+2Al2O3(s) ΔH=-1 789 kJ·mol-1 (3)①氧化 ②CO2+H2O+4e-===CO+H2+2O2- (4)CuS+4H2SO4(濃)CuSO4+4SO2↑+4H2O 解析 (1)從方程式可知只有C元素的化合價升高,作還原劑。1 mol C轉化為1 mol CO2時失去4 mol e-,則1.5 mol C失去6 mol e-,得到的還原產(chǎn)物K2S、N2均為0.5 mol,其質量之和為69 g。 (2)①-②×3即得總方程式。 (3)①由示意圖可知O2-在b極(
23、陽極)發(fā)生氧化反應生成O2; ②CO2和H2O在a極(陰極)得電子,被還原為CO和H2,由方程式可知CO和H2的物質的量之比為1∶1,即可寫出電極反應式:CO2+H2O+4e-===CO+H2+2O2-。 (4)沉淀完全溶解,CuS中-2價的S被氧化為SO2,即可寫出氧化還原反應的方程式。 2.為回收利用廢釩催化劑(含有V2O5、VOSO4及不溶性殘渣),科研人員最新研制了一種離子交換法回收釩的新工藝,主要流程如下: 部分含釩物質在水中的溶解性如下: 物質 VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO2)2SO4 溶解性 可溶 難溶 難溶 易溶 回答下列問題:
24、 (1)工業(yè)由V2O5冶煉金屬釩常用鋁熱劑法,寫出該反應的化學方程式________________。 (2)圖中所示濾液中含釩的主要成分為____________(寫化學式)。 (3)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定(VO2)2SO4溶液,以測定反應②后溶液中含釩量,完成反應的離子方程式為VO+H2C2O4+________===VO2++CO2↑+H2O。 (4)全釩液流電池的結構如圖所示,其電解液中含有釩的不同價態(tài)的離子、H+和SO。電池放電時,負極的電極反應為V2+-e-===V3+。 ①電池放電時的總反應方程式為__________________。充電時,電極M應接電源
25、的________極; ②若電池初始時左、右兩槽內(nèi)均以VOSO4和H2SO4的混合液為電解液,使用前需先充電激活,充電過程陰極區(qū)的反應分兩步完成:第一步VO2+轉化為V3+;第二步V3+轉化為V2+。則第一步反應過程中陰極區(qū)溶液n(H+)________(填“增大”、“不變”或“減小”),陽極的電極反應式為______________。 答案 (1)3V2O5+10Al6V+5Al2O3 (2)VOSO4 (3)2 1 2 H+ 2 2 2 (4)①VO+V2++2H+===VO2++V3++H2O 正 ②減小 VO2++H2O-e-===VO+2H+ 解析 (1)鋁熱反應實質是置
26、換反應,鋁與五氧化二釩反應生成釩與氧化鋁。(2)根據(jù)廢釩催化劑的組成及表中數(shù)據(jù)判斷濾液主要成分。(3)離子方程式中一定滿足得失電子守恒、電荷守恒和質量守恒。(4)①由負極電極反應式可知M為正,發(fā)生還原反應,VO+e-+2H+===VO2++H2O,即可寫出總方程式,依據(jù)充電時正接正,負接負知M與電源的正極相連。②充電時陰極區(qū)第一步的電極反應為VO2++e-+2H+===V3++H2O,在陰極區(qū)放電時消耗2個H+,通過交換膜移動來1個H+,則n(H+)減小。陽極VO2+發(fā)生氧化反應生成VO+2+2H+。 題型3 以無機物的轉化為載體考查化學實驗基礎知識 (2014·山東理綜,31)工業(yè)上
27、常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3·5H2O,實驗室可用如下裝置(略去部分夾持儀器)模擬生產(chǎn)過程。 燒瓶C中發(fā)生反應如下: Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+H2S(aq)(Ⅰ)2H2S(aq)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(l) (Ⅱ) S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (Ⅲ) (1)儀器組裝完成后,關閉兩端活塞,向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注,若__________________________________________________,則整個裝置氣密性良好。裝置D的作用是_________
28、_______________________________________________________________。 裝置E中為______________溶液。 (2)為提高產(chǎn)品純度,應使燒瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反應,則燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質的量之比為____________。 (3)裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率,其中的液體最好選擇________。 a.蒸餾水 b.飽和Na2SO3溶液 c.飽和NaHSO3溶液 d.飽和NaHCO3溶液 實驗中,為使SO2緩慢進入燒瓶C,采用的操作是______________________
29、________。已知反應(Ⅲ)相對較慢,則燒瓶C中反應達到終點的現(xiàn)象是__________________________。反應后期可用酒精燈適當加熱燒瓶A,實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網(wǎng)的儀器還有________。 a.燒杯 b.蒸發(fā)皿 c.試管 d.錐形瓶 (4)反應終止后,燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶即可析出Na2S2O3·5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質。利用所給試劑設計實驗,檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4,簡要說明實驗操作、現(xiàn)象和結論:___________________________________________________
30、________________________________________________________________________。 已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解:S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O 供選擇的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液 答案 (1)液柱高度保持不變 防止倒吸 NaOH(合理即可) (2)2∶1 (3)c 控制滴加硫酸的速度(合理即可) 溶液變澄清(或渾濁消失) ad (4)取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸,靜置,取上層溶液(或過濾,取濾液),滴加BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(合理即可)
31、 解析 (1)若裝置不漏氣,則長頸漏斗中會形成一段液柱并且液柱高度保持不變;裝置D為安全瓶,可防止倒吸;裝置E是尾氣處理裝置,用來吸收過量的SO2,故所盛溶液可以是NaOH溶液等。 (2)若生成3 mol Na2S2O3,根據(jù)方程式的關系可知需要3 mol S和3 mol Na2SO3;生成3 mol S需2 mol H2S;而生成2 mol H2S需2 mol Na2S且同時生成2 mol Na2SO3;故需要的Na2S為2 mol、Na2SO3為1 mol,其物質的量之比為2∶1。 (3)裝置B中的溶液不能和SO2反應。蒸餾水能溶解SO2;Na2SO3溶液能與SO2反應:SO2+Na
32、2SO3+H2O===2NaHSO3;NaHCO3溶液也能與SO2反應:NaHCO3+SO2===CO2+NaHSO3。為使SO2緩慢進入燒瓶C,應使生成SO2的速率減慢,可通過控制滴加硫酸的速度來實現(xiàn);因反應(Ⅲ)相對較慢,C中反應達到終點時S消耗完,現(xiàn)象是溶液變澄清。蒸發(fā)皿加熱時不需墊石棉網(wǎng),試管是小型玻璃儀器,加熱時也不需墊石棉網(wǎng);燒杯、錐形瓶在加熱時需墊石棉網(wǎng)。 (4)Na2S2O3和Na2SO3的存在對SO的檢驗有干擾,要先除去。根據(jù)題給信息,可先加入過量的稀鹽酸將二者除去。 1.硫酸銅在生產(chǎn)、生活中應用廣泛。某化工廠用含少量鐵的廢銅渣為原料生產(chǎn)膽礬的流程如下: (1)
33、寫出浸出時銅與稀硫酸、稀硝酸反應生成硫酸銅的化學方程式:________________。 (2)取樣檢驗是為了確認Fe3+是否除凈,你的檢驗方法是____________。 (3)濾渣c是__________。 (4)氣體a可以被循環(huán)利用,用化學方程式表示氣體a被循環(huán)利用的原理為2NO+O2===2NO2、____________。 (5)一定溫度下,硫酸銅受熱分解生成CuO、SO2氣體、SO3氣體和O2氣體,且n(SO3)∶n(SO2)=1∶2,寫出硫酸銅受熱分解的化學方程式:________________。 某同學設計了如下圖所示的實驗裝置分別測定生成的SO2、SO3氣體的質
34、量和O2氣體的體積。此設計有不合理之處,請說明理由:______________。 答案 (1)3Cu+2HNO3+3H2SO4===3CuSO4+2NO↑+4H2O (2)取少量試樣于試管中,向試樣中滴加KSCN溶液,若溶液顯血紅色,則Fe3+未除凈,否則Fe3+除凈 (3)Fe(OH)3 (4)3NO2+H2O===2HNO3+NO (5)3CuSO43CuO+SO3↑+2SO2↑+O2↑(答案合理即可) NaHSO3除了吸收SO3外,還吸收部分O2(答案合理即可) 2.納米材料二氧化鈦(TiO2)具有很高的化學活性,可做性能優(yōu)良的催化劑。工業(yè)上以金紅石(主要成分是TiO2
35、,主要雜質是SiO2)制取納米級二氧化鈦的流程如下: 資料卡片 物質 熔點 沸點 SiCl4 -70 ℃ 57.6 ℃ TiCl4 -25 ℃ 136.5 ℃ (1)寫出氯化時生成TiCl4的化學方程式________________________。 (2)操作Ⅰ、操作Ⅱ名稱分別是____________________、____________。 (3)寫出TiCl4水解的化學方程式________________。 (4)如在實驗室中完成灼燒TiO2·xH2O放在________(填字母序號)中加熱。 (5)據(jù)報道:“生態(tài)馬路”是在鋪設時加入一定
36、量的TiO2,TiO2受太陽光照射后,產(chǎn)生的電子被空氣或水中的氧獲得,生成H2O2。H2O2能清除路面空氣中的CxHy、CO等,其主要是利用了H2O2的________(填“氧化性”或“還原性”)。 (6)某研究小組用下列裝置模擬“生態(tài)馬路”的部分原理并測定CO的轉化效率(夾持裝置已略去)。 ①B裝置中的藥品名稱為________,若通入2.24 L(已折算成標準狀況)CO氣體和足量空氣,最終測得裝置A增重1.1 g,則CO的轉化率為________。 ②實驗①中,當CO氣體全部通入后,還要再通一會兒空氣,其目的是____________。 答案 (1)TiO2+2Cl2+2CTi
37、Cl4+2CO (2)蒸餾 過濾 (3)TiCl4+(x+2)H2O===TiO2·xH2O↓+4HCl (4)b (5)氧化性 (6)①濃硫酸 25%?、诒WC反應過程中生成的CO2全部被堿石灰吸收,減小實驗誤差 解析 (1)根據(jù)流程中反應物和生成物,利用原子守恒即可寫出反應的化學方程式。(2)由資料卡片知TiCl4和SiCl4兩種液體的沸點差別較大,操作Ⅰ為蒸餾,由流程物質變化可知操作Ⅱ為固液分離。(4)實驗室灼燒固體使用坩堝。(6)潮濕的空氣中含有水,為使測定結果準確、必須除去產(chǎn)物中的水,因而B中的試劑為濃硫酸,A、B中會殘留二氧化碳,也應全部趕出被C中的堿石灰吸收。 題型4 基于
38、特征“變化或現(xiàn)象”的無機推斷 [2014·浙江理綜,26(1)(2)(3)]某研究小組為了探究一種無機礦物鹽X(僅含四種元素)的組成和性質,設計并完成如下實驗: 另取10.80 g X在惰性氣流中加熱至完全分解,得到6.40 g固體1。 請回答如下問題: (1)畫出白色沉淀1中金屬元素的原子結構示意圖______,寫出氣體甲的電子式______________。 (2)X的化學式是________,在惰性氣流中加熱X至完全分解的化學反應方程式為___________________________________________________________________
39、_____。 (3)白色沉淀2在空氣中變成紅褐色沉淀的原因是__________________________________(用化學反應方程式表示)。 答案 (1) (2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑ (3)4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 解析 因X與鹽酸反應生成氣體甲,則X應為弱酸鹽,又因X受熱分解可生成氣體甲和固體1,可推知固體1應為金屬氧化物。因固體1中有與水反應的物質,且溶液1中通入氣體甲先出現(xiàn)白色沉淀1后溶解,可推知固體1中含有CaO,氣體甲為CO2。根據(jù)白色沉淀2遇到空氣變?yōu)榧t褐色沉淀,可知X中含有F
40、e2+。綜上分析,X應含有FeCO3和CaCO3。 (1)白色沉淀1為CaCO3,鈣原子的結構示意圖為;CO2為共價化合物,C、O原子間以共價鍵結合,其電子式為。 (2)10.80 g X完全分解生成CO2的質量為10.80 g-6.40 g=4.40 g,其物質的量為0.10 mol,根據(jù)CaCO3CaO+CO2↑、FeCO3FeO+CO2↑可得:n(FeO)+n(CaO)=0.1 mol,56 g·mol-1×n(CaO)+72 g·mol-1×n(FeO)=6.40 g,解以上兩式可得:n(FeO)=n(CaO)=0.050 mol,則X的化學式為CaFe(CO3)2。X在惰性氣流中
41、受熱至完全分解的化學方程式為CaFe(CO3)2CaO+FeO+2CO2↑。 (3)Fe(OH)2被空氣中的O2氧化為Fe(OH)3,其化學方程式為4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3。 無機推斷題的解題思路 (1)讀題(了解大意)→審題(尋找明顯條件、挖掘隱含條件與所求)→解題(抓突破口)→推斷(緊扣特征與特殊)→得出結論→正向求證檢驗 推斷題→結論―→檢驗 (2)熟記無機轉化中的特征現(xiàn)象 燃燒 H2+Cl2(蒼白色火焰)、H2(CH4)+O2(淡藍色火焰) 焰色反應 Na+(黃色)、K+(透過藍色鈷玻璃紫色) 淀粉遇I2變藍,蛋白質遇濃硝酸變黃
42、使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍 NH3 使品紅溶液褪色 SO2(加熱后又恢復紅色)、 Cl2(加熱后不恢復紅色) 在空氣中由無色變?yōu)榧t棕色的氣體 NO Fe3+遇OH-生成紅褐色沉淀,遇SCN-顯血紅色 Fe2+遇OH-生成白色沉淀,并迅速變成灰綠色,最后生成紅褐色;Fe2+遇SCN-無明顯變化,通入Cl2后溶液顯血紅色 與酸反應產(chǎn)生氣體的溶液一般可能含CO、HCO、SO、HSO(S2-、HS-)等 與強堿溶液反應產(chǎn)生氣體的溶液一般含NH (3)熟記特殊物質參與的化學反應 既能與強酸溶液反應又能與強堿溶液反應的物質 金屬單質:Al 兩性物質:兩性氧化物如Al2O3,兩性氫
43、氧化物如Al(OH)3,以及氨基酸等 弱酸弱堿鹽:如(NH4)2CO3、CH3COONH4等 弱酸的酸式鹽:如NaHCO3、Ca(HCO3)2、NaHSO3等 固體加熱后不留殘渣的物質 I2、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3 常溫與水反應產(chǎn)生氣體的物質 Na、K、Na2O2 有MnO2參與的化學反應 2H2O22H2O+O2↑ 2KClO32KCl+3O2↑ MnO2+4HCl(濃)MnCl2+2H2O+Cl2↑ 1.現(xiàn)有一瓶標簽上注明為葡萄糖酸鹽(鈉、鎂、鈣、鐵)的復合制劑,某同學為了確認其成分,取部分制劑作為試液,設計并完成了如下實驗: 已知:
44、控制溶液pH=4時,F(xiàn)e(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀。 該同學得出的結論正確的是( ) A.根據(jù)現(xiàn)象1可推出該試液中含有Na+ B.該實驗中可加入MgO調(diào)節(jié)pH=4 C.根據(jù)現(xiàn)象3和4可推出該試液中含有Ca2+,但沒有Mg2+ D.根據(jù)現(xiàn)象5可推出該試液中一定含有Fe2+ 答案 C 解析 加入NaOH溶液后觀察到黃色火焰,不能確定試液中含有Na+,A項不正確;加入MgO會引入Mg2+,干擾后續(xù)對Mg2+、Ca2+的檢驗,B項不正確;Mg2+與NH3·H2O反應會產(chǎn)生沉淀,顯然C項正確;用H2O2氧化之前未檢驗是否含有Fe3+,D項不正確。 2.A為兩種固體的混
45、合物,G和I為溶液D的組成成分,E為紅褐色沉淀,J為淡黃色固體。反應所加的試劑均足量。 (1)混合物A一定含有的元素為(寫元素符號)____________________________________。 (2)溶液F一定含有的陰離子為(寫離子符號)______________________________________。 (3)寫出B+G→J的化學方程式:_____________________________________________; 寫出溶液C→溶液D的離子方程式:____________________________________________。 (
46、4)溶液I中溶質的陽離子常作凈水劑,其作用原理是(用離子方程式表示):________________________________________________________________________。 答案 (1)Fe、Al、S (2)Cl-、OH-、AlO (3)H2S+2FeCl3===2FeCl2+S↓+2HCl 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (4)Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+ 解析 E為紅褐色沉淀,推測應為氫氧化鐵。J是淡黃色固體,可能為過氧化鈉或硫,但是在溶液中生成的淡黃色固體不可能是過氧化鈉,應為硫。D溶液中加入過量氫
47、氧化鈉有沉淀生成,向所生成的溶液F中通入二氧化碳生成沉淀H,加入鹽酸后沉淀H溶解,根據(jù)這條線索可以分析有氫氧化鋁生成。根據(jù)原子守恒可推測A中含有Fe、Al、S三種元素,B為硫化氫氣體,有了這些信息,就可以解決該題中的問題。 3.現(xiàn)有金屬單質A、B和氣體甲、乙、丙及物質C、D、E、F,它們之間能發(fā)生如下反應(圖中有些反應的產(chǎn)物和反應的條件沒有全部標出)。 請根據(jù)以上信息回答下列問題: (1)寫出下列物質的化學式:A________、丙________。 (2)寫出下列反應化學方程式: 反應①______________________________________________
48、__________________________; 反應⑤________________________________________________________________________。 答案 (1)Na HCl (2)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl 解析 金屬A的焰色反應為黃色、黃綠色氣體乙、紅褐色的沉淀,均是該題的“題眼” 4.下列轉化關系中,X、Y是生活中用途廣泛的兩種金屬單質,A、B是氧化物,A呈紅棕色,C、D、E是中學常見的三種化合物。分析轉化關系回答問題。 (1)請寫出反應①的
49、化學方程式:_________________________________________________。 (2)檢驗D溶液中Y離子的方法是______________________________________________。 (3)若試劑a是NaOH溶液,寫出單質X與NaOH溶液反應的離子方程式__________________。 (4)若試劑b是H2SO4,工業(yè)上用E、H2SO4和NaNO2為原料制取高效凈水劑Y(OH)SO4,已知還原產(chǎn)物為NO,則該反應的化學方程式是____________________________________。 (5)工業(yè)上電解熔融的
50、B制取X時,若陽極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積為33.6 L,則陰極產(chǎn)物的質量為__________________。 答案 (1)Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 (2)取少量D溶液于試管中,滴加幾滴KSCN溶液,若溶液變血紅色,則證明有Fe3+ (3)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ (4)2FeSO4+H2SO4+2NaNO2===2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO↑ (5)54 g 解析 根據(jù)題意A為Fe2O3,X為Al,通過鋁熱反應生成氧化鋁(B)和鐵(單質Y);D與Fe反應生成E,則試劑b為非氧化性酸,D、E是Fe3+和Fe2+鹽。 (4)E為FeSO4(鐵的化合價為+2價)→Fe(OH)SO4(鐵的化合價為+3價),而NaNO2(氮的化合價為+3價)→NO(氮的化合價為+2價)。根據(jù)電子得失守恒、質量守恒定律即可配平化學方程式。 (5)陽極反應:2O2--4e-===O2↑,標準狀況下33.6 L的氧氣物質的量為1.5 mol,轉移電子數(shù)為6 mol,陰極反應:Al3++3e-===Al,故可以得到2 mol的Al,質量為2 mol×27 g·mol-1=54 g。
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