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主题一 化学用语与化学基本概念
热点题空1 新情景下方程式的书写
主题一 化学用语与化学基本概念
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Part 01 核心精讲
Part 02 对点集训
Part 04 题型抢分练
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类型一
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【例1】 (2024·北京卷)利用黄铜矿(主要成分为CuFeS2,含有SiO2等杂质)生产纯铜,流程示意图如下。
(1)矿石在焙烧前需粉碎,其作用是________________________________________。
(2)(NH4)2SO4的作用是利用其分解产生的SO3使矿石中的铜元素转化为CuSO4。(NH4)2SO4发生热分解的化学方程式是________________________________________________________________________。
答案 (1)增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分 (2)(NH4)2SO4 eq \o(=====,\s\up15(△)) 2NH3↑+SO3↑+H2O
解析 (2)(NH4)2SO4不稳定,易分解,产物中有NH3和SO3,发生热分解的化学方程式为(NH4)2SO4 eq \o(=====,\s\up15(△)) 2NH3↑+SO3↑+H2O。
【例2】 (2024·甘肃卷)我国科研人员以高炉渣(主要成分为CaO,MgO,Al2O3和SiO2等)为原料,对炼钢烟气(CO2和水蒸气)进行回收利用,有效减少了环境污染,主要流程如图所示:
已知:Ksp(CaSO4)=4.9×10-5
Ksp(CaCO3)=3.4×10-9
(1)高炉渣与(NH4)2SO4经焙烧产生的“气体”是____________________。
(2)“滤渣”的主要成分是CaSO4和________。
(3)“水浸2”时主要反应的化学方程式为______________,该反应能进行的原因是__________________________。
答案 (1)NH3 (2)SiO2 (3)CaSO4+(NH4)2CO3===CaCO3↓+(NH4)2SO4
Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3),微溶的硫酸钙转化为更难溶的碳酸钙
解析 (1)高炉渣的主要成分为CaO、MgO、Al2O3和SiO2等,加入(NH4)2SO4在400 ℃下焙烧,生成硫酸钙、硫酸镁、硫酸铝,同时产生气体,该气体与烟气(CO2和水蒸气)反应,生成(NH4)2CO3,所以该气体为NH3。(2)焙烧后的固体有未反应的SiO2及反应产生的硫酸钙、硫酸镁、硫酸铝,经过水浸1,然后过滤,滤渣为CaSO4以及未反应的SiO2,滤液溶质主要为硫酸镁、硫酸铝及硫酸铵,将滤液浓缩结晶,析出NH4Al(SO4)2·12H2O,剩余富镁溶液。(3)滤渣含硫酸钙和SiO2,“水浸2”时,由于Ksp(CaSO4)>Ksp(CaCO3),CaSO4与加入的(NH4)2CO3溶液反应转化为更难溶的碳酸钙,反应的化学方程式为CaSO4+(NH4)2CO3===CaCO3↓+(NH4)2SO4。
方法点拨
(1)此类试题主要考查熟悉的知识迁移类比、平衡移动,应特别关注已知物质(酸、碱、盐及其氧化物等)在反应时相互交换成分进行重组,要充分利用类比思想、元素守恒和电荷守恒思想,确定反应物或者生成物。
(2)定量型
首先按题给条件中反应物的物质的量,结合“以少定多”的原则及离子反应顺序,逐步写出各步反应的离子方程式,然后把各步离子方程式加和即可得到总反应的离子方程式。
如明矾与含等物质的量的Ba(OH)2溶液反应的离子方程式的书写:
1.有一种“地康法”制取氯气的反应原理如下所示:
(1)反应Ⅰ的离子方程式为______________。
(2)反应Ⅱ属于____________反应。(填四种基本反应类型之一)
答案 (1)CuO+2H+===Cu2++H2O (2)置换
解析 (1)反应Ⅰ为CuO与HCl反应生成水和氯化铜;(2)反应Ⅱ中氧气与氯化铜反应生成氯气和CuO为置换反应。
2.在某反应体系中存在六种物质:Cr3+、S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 、Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) 、H+、H2O和SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 。已知在该反应中氧化反应只有Cr3+→Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) ,反应过程中需要Ag+作催化剂,并加热。请回答下列问题:
(1)已知S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 中存在一个过氧键(-O-O-),则S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 中硫元素的化合价为________价。
(2)写出该反应体系中发生反应的离子方程式:__________________________________。
(3)催化剂往往参加反应,改变反应途径。用两个离子方程式表示Ag+的催化过程:____________________________________;______________________________。
答案 (1)+6 (2)2Cr3++3S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) +7H2O===Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +6SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +14H+
(3)6Ag++2Cr3++7H2O===Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +6Ag↓+14H+ S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) +2Ag===2Ag++2SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))
解析 (1)S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 中存在一个过氧键(-O-O-),其中有2个氧原子为-1价,令S元素化合价为a,根据化合价代数和等于所带电荷,则:2a+6×(-2)+2×(-1)=-2,解得a=6,故S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 中硫元素化合价为+6;(2)题目给出的六种物质,已知Cr3+→Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) 发生氧化反应,一定有物质发生还原反应,S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 中存在一个过氧键(-O-O-),其中有2
个氧原子为-1价,硫元素为+6价。SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 中硫元素为+6价,故氧元素化合价降低,S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 为氧化剂,根据电子转移守恒:2Cr3++3S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) ―→Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +6SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) ,由电荷守恒可知H+是生成物,由电荷守恒可知H2O是反应物,配平后离子方程式为:2Cr3++3S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) +7H2O===Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +6SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +14H+;(3)Ag+是强氧化剂,能把Cr3+氧化为Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) ,Ag+本身被还原为Ag,S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) 将Ag氧化为Ag+,Ag+的催化过程的离子方程式为:6Ag++2Cr3++7H2O===Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +6Ag↓+14H+、S2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(8)) +2Ag===2Ag++2SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 。
3.以钛白酸废液(主要含有TiO2+、Fe2+、Ca2+、SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 等)为原料,获取磷酸钛(2TiO2·P2O5·H2O)的部分流程如图:
反应Ⅰ中生成2TiO2·P2O5·H2O的离子方程式:________________________________________________________________________。
答案 2TiO2++2H3PO4===2TiO2·P2O5·H2O↓+4H+
4.(NH4)2SO3溶液可用于电厂产生的烟道气的脱氮,将氮氧化物转化为氮气,同时生成一种氮肥,形成共生系统。写出二氧化氮与亚硫酸铵反应的离子方程式____________________________。
答案 2NO2+4SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) ===N2+4SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))
解析 二氧化氮有很强的氧化性,而亚硫酸根有很强的还原性,根据化合价通常邻位转化规律,二氧化氮可以将亚硫酸根氧化为硫酸根,所以离子方程式为:2NO2+4SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) ===N2+4SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 。
类型二 氧化还原反应方程式的书写
【例】 NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物等,其一种生产工艺如图所示:
(1)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(2)“尾气吸收”是吸收电解过程排出的少量ClO2。写出此吸收反应的化学方程式:_____________________________。
解析 (1)结合图示可知NaClO3与SO2在H2SO4作用下反应生成ClO2和NaHSO4,根据氧化还原反应配平的一般方法,即可顺利写出化学方程式。
(2)结合图示可知尾气中的ClO2在反应中被还原为ClO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(2)) ,则H2O2被氧化,氧化产物应为O2,即可写出化学方程式。
答案 (1)2NaClO3+SO2+H2SO4===2ClO2+2NaHSO4
(2)2ClO2+H2O2+2NaOH===2NaClO2+O2+2H2O
方法点拨
(1)信息型化学(离子)方程式书写的一般流程
第一步:根据陈述或流程信息,提炼出反应物和部分主要产物。
第二步:如为氧化还原反应,按“氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物”写出方程式,根据化合价升降相等配平相关物质;如为非氧化还原反应,则根据电荷守恒或质量守恒直接配平方程式。
第三步:①根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补全缺项微粒并配平。
②补项原则
条件
补项原则
酸性条件下
缺H或多O补H+,少O补H2O
碱性条件下
缺H或多O补H2O,少O补OH-
(2)突破信息型化学(离子)方程式中反应物、产物判断的基本方法
①如为流程图(或循环图),重点是理清框图(或循环图)中箭头的指向,一般箭头指向进去的物质为反应物,箭头指向出去的物质为产物,中间循环(或转圈)的物质不是中间产物就是催化剂。
②熟悉常见物质变化
如SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) ―→SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) ,MnO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(4)) 、MnO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 、MnO2―→Mn2+,ClO2、HClO―→Cl-。
③注意在“焙烧”过程中,O2有可能参与反应。
1.铈、铬、钛、镍虽不是中学阶段常见的金属元素,但在工业生产中有着重要作用。
(1)二氧化铈(CeO2)在平板电视显示屏中有着重要应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,CeO2在该反应中作____________剂。
(2)自然界Cr主要以+3价和+6价存在。+6价的Cr能引起细胞的突变,可以用亚硫酸钠将其还原为+3价的铬。完成并配平下列离子方程式:______Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +______ SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) +K===______Cr3++______ SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +______H2O
答案 (1)氧化 (2) Cr2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(7)) +3SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) +8H+===2Cr3++3SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +4H2O
2.五氧化二钒(V2O5)广泛用于冶金、化工等行业,用作合金添加剂、生产硫酸或石油精炼用的催化剂等。从废钒催化剂(含有K2SO4、V2O5、V2O4、SiO2、Fe2O3、NiO等)中回收钒,既能避免对环境的污染,又能节约宝贵的资源,回收工艺流程如下:
已知:①“酸浸”时V2O5和V2O4与稀硫酸反应分别生成VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) 和VO2+。
②溶液中VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) 与VO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)) 可相互转化:VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) +H2O⇌VO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)) +2H+,且NH4VO3为沉淀。
(1)“还原转化”中加入FeSO4的目的是将VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) 转化为VO2+,写出反应的离子方程式:___________________________。
(2)“氧化2”过程中发生反应的离子方程式为_______________________。
答案 (1)VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) +Fe2++2H+===VO2++Fe3++H2O
(2)3H2O+ClO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)) +6VO2+===6VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) +Cl-+6H+
解析 (2)KClO3将VO2+氧化为VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) 的过程中,ClO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)) 中氯元素得电子被还原为Cl-,可得其离子方程式为3H2O+ClO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)) +6VO2+===6VO eq \o\al(\s\up1(+),\s\do1(2)) +Cl-+6H+。
3.锑(Sb)是第ⅤA族元素,某工厂用羽毛矿(主要成分为Pb4FeSb6S14)制取锑白的工艺流程如图所示:
氯化浸出中,除铅与X外,被氧化的元素反应后均显高价,写出相应的化学方程式:__________________________________。操作1为加水稀释,写出生成SbOCl的离子方程式:________________________。
答案 2Pb4FeSb6S14+41Cl2===8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S Sb3++Cl-+H2O===SbOCl↓+2H+
解析 根据题意可知:羽毛矿Pb4FeSb6S14与氯气反应时,S被氧化变为S单质,Pb变为PbCl2,其余元素被氧化为高价态,则根据原子守恒、电子守恒,可得该反应的化学方程式:2Pb4FeSb6S14+41Cl2===8PbCl2+2FeCl3+12SbCl5+28S;操作1为加水稀释,生成难溶性的SbOCl,根据盐的水解规律,结合电荷守恒、原子守恒可得Sb3++Cl-+H2O===SbOCl↓+2H+。
类型三 分析化学反应微观过程书写方程式
【例1】 (2020·全国卷Ⅰ改编)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反应过程如图所示。
(1)甲醇羰基化反应为_________________________________。
(2)甲醇转化为CH3I的方程式为__________________________。
答案 (1)CH3OH+CO eq \o(――――――――――→,\s\up15([Rh(CO)2I2]-)) CH3COOH
(2)CH3OH+HI―→CH3I+H2O
【例2】 在酸性条件下,黄铁矿(FeS2)催化氧化的反应历程如图。
请回答下列问题:
(1)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ反应的离子方程式为__________________________________。
(2)FeS2催化氧化反应的离子方程式为_______________________________。
答案 (1)4Fe(NO)2++O2+4H+===4Fe3++4NO↑+2H2O FeS2+14Fe3++8H2O===2SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +15Fe2++16H+ Fe2++NO===Fe(NO)2+
(2)2FeS2+7O2+2H2O===2Fe2++4SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +4H+
解析 (2)根据反应历程可以确定FeS2催化氧化反应的反应物为FeS2和O2、H2O,生成物为SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 和Fe2+、H+。
1.根据提供的情境书写指定反应的方程式。
(1)通过如图转化可回收废旧锂电池电极材料LiCoO2(难溶于水)中钴元素和锂元素。
写出反应1的离子方程式:________________________。
(2)活性自由基HO·可有效除去废水中的苯酚等有机污染物,原理如图所示。写出HO·除去苯酚(C6H5OH)反应的化学方程式:________________________。
答案 (1)2LiCoO2+6H++SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) ===2Li++2Co2++SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +3H2O
(2)4HO·+C6H5OH+H2O―→3CH3COOH
解析 (1)“沉钴”时得到Co(OH)2,可以推知反应1中LiCoO2与H2SO4和Na2SO3反应生成Co2+和SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) ,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为:2LiCoO2+6H++SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3)) ===2Li++2Co2++SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) +3H2O。
(2)依据流程图可知HO·除去苯酚(C6H5OH)反应生成乙酸,化学方程式为:4HO·+C6H5OH+H2O―→3CH3COOH。
2.磷及其化合物在工农业生产中具有重要用途。回答下列问题:
(1)提纯白磷样品(含惰性杂质)的工艺流程如图所示。过程Ⅰ中,被还原的元素是______________(填元素符号),过程Ⅲ的化学方程式为______________________________________________。
(2)磷酸钒锂/碳复合材料[Li3V2(PO4)3/C]是常用的电极材料,其制备流程如下:
V2O5与H2C2O4反应生成V2(C2O4)3的化学方程式为________________________________________________________________________。
答案 (1)Cu、P 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C===6CaSiO3+10CO↑+P4
(2)V2O5+5H2C2O4===V2(C2O4)3+4CO2↑+5H2O
解析 (1)根据图像,过程Ⅰ中白磷与硫酸铜溶液反应生成磷酸和Cu3P,其中部分P元素和Cu元素的化合价降低,被还原;过程Ⅲ中反应物为Ca3(PO4)2、SiO2和C,生成物为CaSiO3、CO和P4,反应的化学方程式为2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C===6CaSiO3+10CO↑+P4。
(2)V2O5与H2C2O4反应生成V2(C2O4)3过程中V的化合价由+5降低为+3,则草酸被氧化生成二氧化碳,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为V2O5+5H2C2O4===V2(C2O4)3+4CO2↑+5H2O。
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