内容正文:
清单02 元素及其化合物
解题技法精讲
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技法01 常见物质的重要性质和应用
技法04 常见的物质连续转化关系
技法02 无机物的转化及结构与性质应用
技法05 常考化工流程分析
技法03 常见物质的制备原理
常见误区破解
误区01 物质的性质与用途的对应关系
误区03 物质转化中的易错点
误区02 常见元素及其化合物知识盲点
误区04 工艺流程分析中的易错点
题型强化训练
题型01 常见物质的性质与用途
题型03 化学反应方程式的正误判断
题型02 常见物质的转化关系判断
题型04 化学工艺流程分析
技法01 常见物质的重要性质和应用
1.常见金属及其化合物的性质与应用
重要性质
应用
(1)钠具有较强的还原性
可用于冶炼钛、锆、铌等金属
(2)Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
用作供氧剂
(3)Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(4)NaHCO3受热分解生成CO2、能与酸反应
用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(5)肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
(6)锂密度小、比能量大
可用作电池负极材料
(7)Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
(8)常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化
用铝制或铁制容器盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
(9)铝与氧化铁反应放出大量的热
用于焊接铁轨
(10)MgO、Al2O3熔点高
用作耐高温材料
(11)小苏打溶液和硫酸铝溶液反应生成CO2
用于泡沫灭火器
(12)明矾溶液显酸性
用于清除铜器表面的铜锈
(13)Al(OH)3有弱碱性
用于中和胃酸
(14)Fe具有还原性
防止食品氧化变质
(15)Fe2O3是红棕色粉末
用作红色颜料
(16)FeCl3溶液具有较强氧化性
腐蚀Cu刻制印刷电路板
(17)CuSO4能使蛋白质变性
配制成波尔多液用于树木杀虫
(18)BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,用作患者服用的“钡餐”
2.常见非金属及其化合物的性质与应用
重要性质
应用
(1)浓硫酸具有吸水性
用作干燥剂(不能干燥NH3、H2S、HI)
(2)生石灰、无水氯化钙能与水反应
用作(食品)干燥剂
(3)P2O5能与水反应
用作干燥剂(不可干燥食品)
(4)硅具有半导体性能
制作芯片和太阳能电池
(5)SiO2存在光的全反射,且有硬度和柔韧度
制作光导纤维
(6)2C+SiO2Si+2CO↑
碳还原二氧化硅制备粗硅
(7)4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑
用氢氟酸刻蚀玻璃
(8)ClO2具有较强的氧化性
用于自来水的杀菌消毒
(9)次氯酸盐具有强氧化性
用作杀菌消毒剂、漂白剂
(10)碘酸钾在常温下稳定
食盐中的加碘物质
(11)氮气的化学性质稳定
作保护气
(12)氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(13)草木灰和硫酸铵反应生成氨气
草木灰和硫酸铵不能混合施用
(14)NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物
用作氮肥
(15)浓氨水具有挥发性和还原性
检验输送Cl2的管道是否漏气
(16)SO2具有漂白性
用来漂白纸浆、毛、丝等
(17)硅酸钠的水溶液黏结力强、不易燃烧
用作黏合剂、防火剂
(18)干冰升华吸收大量的热
用于人工降雨
(19)液氨汽化吸收大量的热
用作制冷剂
技法02 无机物的转化及结构与性质应用
1.
(1)钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,而是钠先与水反应生成氢氧化钠,然后氢氧化钠溶液再与盐溶液(与氢氧化钠交换成分后生成沉淀、气体或水的盐)反应。
(2)钠与水、酸反应的实质都是Na与H+的反应,所以钠与酸溶液反应更为剧烈。
(3)Na2O2中的阴、阳离子个数比为1∶2,1 mol Na2O2发生歧化反应时转移电子的物质的量为1 mol,被还原剂还原时,则转移2 mol e-,常用在考查NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)的题目中。
(4)Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时,应先考虑Na2O2跟CO2的反应,因为Na2O2与H2O反应的生成物NaOH与CO2反应。
(5)向Na2CO3溶液中加入盐酸时反应分两步进行,首先生成NaHCO3,然后是NaHCO3与盐酸反应生成二氧化碳。两者滴加的顺序不同,产生的现象也不同,利用该区别可以不用其他试剂就能鉴别出Na2CO3溶液和盐酸。
(6)CO2与NaOH溶液反应的产物可能是、Na2CO3或两者的混合物,可根据Na和C守恒法确定CO2与NaOH溶液反应的产物。
2.
(1)Al2O3为两性氧化物,Al(OH)3为两性氢氧化物,二者均与强碱和酸反应。
(2)[Al(OH)4]-的溶液中通入CO2可生成和或。
(3)Al与难熔金属氧化物(如Fe2O3、V2O5等)发生铝热反应,利用了Al的还原性。
(4)冶炼铝可以电解熔融的Al2O3(加入冰晶石,作熔剂),不能电解熔融AlCl3。
3.
(1)Fe与O2、H2O(g)在高温下反应的产物都是Fe3O4,而不是Fe2O3。Fe(无论少量或过量)与Cl2反应时都生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化能力大于S。常温下,Fe、Al在浓硫酸或浓硝酸中发生氧化反应,生成一层致密的氧化物薄膜,但加热后继续反应。
(2)制备Fe(OH)2的方法很多,原则有两点:一是溶液中溶解的氧必须提前除去;二是反应过程中必须与O2隔绝。
(3)Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液),前面两种方法需溶液中Fe3+的浓度较大时才适用,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液,再加入氧化剂的方法,也可以用特征试剂K3[Fe(CN)6]检验。
4.
(1)SO2表现以还原性为主,与、Fe3+、H2O2、O2、X2(X表示卤族元素)等反应。
(2)SO2和CO2的检验思路:品红溶液―→酸性KMnO4溶液―→品红溶液―→澄清石灰水。
(3)用浓硫酸制备二氧化硫,随着反应的进行,浓硫酸的浓度越来越小,反应停止,导致其不能完全反应,因此所得的二氧化硫比理论值少。
(4)碳与浓硫酸反应产物的确定应按以下流程进行:气体→无水硫酸铜确定水→品红溶液确定二氧化硫→酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫→品红溶液检验二氧化硫是否除净→澄清石灰水检验二氧化碳。
5.
(1)N2或NH3的连续二次氧化:N2(NH3)―→NO―→NO2,不能误认为一次氧化生成NO2。
⥫⥬N2O4在考查NA和Vm时常作为陷阱。
既可单独被NaOH溶液吸收,又可以与O2一起被吸收,还能与NO一起被吸收,但NO不能单独被NaOH溶液吸收。
(4)铵盐与碱反应主要用于实验室制备氨或检验溶液中的铵根离子。
(5)浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性,铜与浓硝酸和稀硝酸的两个反应中,硝酸均没有全部作氧化剂。铜与浓硝酸反应时在试管内就能看到红棕色的气体,而与稀硝酸反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
6.
(1)氯水成分复杂,性质多样:强酸性——H+的性质;杀菌、漂白性——HClO的性质;氧化性——Cl2的性质。氯气溶于水,但不溶于饱和食盐水,因此可用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢。氯气与氢氧化钠溶液的反应被用于实验室吸收氯气尾气。
(2)HClO可作漂白剂和杀菌剂是由于其具有强氧化性,长时间放置的氯水易变质是由于HClO在光照条件下极易分解,所以新制的氯水需避光保存在棕色试剂瓶中,置于冷暗处。
(1)晶体硅可制作芯片、光电池等。SiO2可制作光导纤维、石英玻璃等。
(2)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)。
(3)SiO2制取H2SiO3的过程为H2SiO3。
技法03 常见物质的制备原理
1.工业制备原理
(1)生产硫酸
S或FeS2SO2SO3H2SO4
(2)生产硝酸
N2或NH3NONO2HNO3
(3)侯氏制碱法
(4)制漂白粉
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(5)氯碱工业
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2.实验室制备反应
(1)实验室制备H2
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
(2)实验室制备O2
2KMnO4K2MnO4+O2↑+MnO2
2KClO32KCl+3O2↑
2H2O22H2O+O2↑
(3)实验室制备CO2
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
(4)实验室制备SO2
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O(应该用70%的浓硫酸)
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑
(5)实验室制备HCl气体
NaCl(s)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
(6)实验室制备Cl2
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
(7)实验室制备NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3·H2O(浓)NH3↑+H2O
(8)实验室制备C2H2
CaC2+2H2O―→Ca(OH)2+C2H2↑
(9)实验室制备NO2、NO
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(10)实验室制备乙烯
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O
(11)实验室制备H2S
FeS+H2SO4(稀)===FeSO4+H2S↑
技法04 常见的物质连续转化关系
(1)铝土矿提铝。
方式一:Al2O3AlCl3Al(OH)3Al2O3
方式二:Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3
(2)工业提镁。
方式一:MgCl2Mg(OH)2MgCl2MgCl2·6H2O
方式二:MgCO3MgCl2MgCl2·6H2O
(3)侯氏制碱。
NaClNaHCO3Na2CO3
(4)C→ CO→ CO2 → CO → CO2 → CaCO3 → Ca(HCO3)2 → CO2 → Al(OH)3
(5)Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 → SiO2 → Si(粗硅) → SiCl4 → Si ( 纯硅)→ SiO2 → SiF4
(6)NH3 → N2 → NO→ NO2 → HNO3 → NO2 → N2O4
(7) NH3 → NH4Cl → NH3 → NH3·H2O → (NH4)2SO4 → NH3 → NO → HNO3 → Cu(NO3)2 → NO2 → HNO3
(8)H2S → S → SO2 → SO3 → H2SO4 → SO2 → H2SO4 → BaSO4
(9)Cl2 → HCl → Cl2 → NaClO → Cl2 → Ca(ClO)2 → HClO → O2
技法05 常考化工流程分析
1.从铝土矿中提炼铝
【方法 Ⅰ】
【涉及重要反应】
①Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O
②AlCl3+4NaOH===Na[Al(OH)4]+3NaCl
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
HCl+NaOH===NaCl+H2O
NaOH+CO2===NaHCO3
④2Al(OH)3Al2O3+3H2O
⑤2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
【方法 Ⅱ】
【涉及重要反应】
①Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
②Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl
Na[Al(OH)4]+4HCl===NaCl+AlCl3+4H2O
③AlCl3+3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl
HCl+NH3·H2O===NH4Cl+H2O
2.从工业废水中回收FeSO4和Cu
工业硫酸盐废水中含有大量的FeSO4,较多的Cu2+和少量的Na+。
【涉及重要反应】
①CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
②Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
3.从海水中提取镁
【涉及重要反应】
①MgSO4+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaSO4↓
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
③MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O
④MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
4.由天然独居石制备功能材料
以天然独居石(主要含CePO4,还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质)为原料制备催化剂载体及功能材料Ce2(CO3)3·nH2O。
【涉及重要反应】
焙烧:2CePO4+3H2SO4(浓+2H3PO4
CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑
除磷:Fe3++H3PO4===FePO4↓+3H+
聚沉:3MgO+2Al3++3H2O===3Mg2++2Al(OH)3↓
沉铈:+(n-3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑
5.由菱锌矿制备硫酸锌
菱锌矿:主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。
【涉及重要反应】
焙烧:ZnCO3ZnO+CO2↑
调pH=5过滤:+3Ca(OH)2===2Fe(OH)3+3CaSO4
氧化过滤:+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
转化过滤:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
脱钙镁过滤:2HF+Ca2+===CaF2↓+2H+、2HF+Mg2+===MgF2↓+2H+
6.废铜利用
【涉及重要反应】
①+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
FeO+2H+===Fe2++H2O
②2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
③3Cu(OH)2+2Fe3+⥫⥬2Fe(OH)3+3Cu2+
④Cu2++Fe===Cu+Fe2+
7.利用钛渣制备金属钛
钛渣:主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质
【涉及重要反应】
沸腾氯化:TiO2+C+2Cl2TiCl4+CO2
5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2
SiO2+C+2Cl2SiCl4+CO2
除钒:3VOCl3+Al===3VOCl2+AlCl3
除硅、铝:SiCl4(aq)SiCl4(g)===SiCl4(l)
AlCl3(aq)AlCl3(g)===AlCl3(l)
冶炼:2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
8.从稀土矿中提取稀土(RE)元素
RE:镧、钇等元素
【涉及重要反应】
氧化调pH:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
Fe3++3H2O===Fe(OH)3↓+3H+
Al3++3H2O===Al(OH)3↓+3H+
过滤2:3C11H23COO-+RE3+===(C11H23COO)3RE↓
加热搅拌:(C11H23COO)3RE+3H+===RE3++3C11H23COOH
9.以铬铁矿为主要原料制备红矾钠
铬铁矿:主要成分为FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质
【涉及重要反应】
焙烧:4FeCr2O4+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO3+4H2O2Na[Al(OH)4]+CO2↑
中和:===H2SiO3↓
H++[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+H2O
===CO2↑+H2O
===2Fe(OH)3↓+3CO2↑
酸化:+H2O
误区01 物质的性质与用途的对应关系
1.常见杀菌剂、消毒剂、净水剂的性质及用途
性质
用途
物质
吸附性
作净水剂(混凝剂)
明矾、铁盐(水解生成胶体)
氧化性
杀菌消毒
次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯
漂白剂
漂白粉、过氧化钠
氧化性、吸附性
杀菌消毒、新型净水剂
K2FeO4
2.常见干燥剂、还原剂与食品安全
性质
用途
物质
化学性质稳定
作食品保护气
氮气
吸水
可作(食品)干燥剂
生石灰、无水氯化钙、硅胶
还原性
食品的抗氧化剂
Fe、亚硫酸盐、酚类
既可以杀菌又具有还原性
在葡萄酒中可以微量添加
SO2
3.生活、生产中物质的性质与用途
性质
用途
物质
化学性质稳定
治疗胃酸过多
Al(OH)3
不稳定性
作焙制糕点的膨松剂
NaHCO3
能与酸反应
胃酸中和剂
NaHCO3、Al(OH)3
颜色
作红色颜料
Fe2O3
4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑
刻蚀玻璃
HF
不燃不爆
可用作耐火材料、防腐剂
水玻璃(硅酸钠)
质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
锂
锌的活泼性大于铁
以减缓船体腐蚀
锌块
误区02 常见元素及其化合物知识盲点
(1)钠及其重要化合物:
①钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。
②Na与足量O2反应无论生成Na2O还是Na2O2,只要参与反应的Na的质量相等,则转移电子的物质的量一定相等,但得到Na2O2的质量大于Na2O。
③Na分别与H2O和乙醇发生反应均能生成H2,但反应的剧烈程度不同,前者反应剧烈,后者反应缓慢。
④1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol,如1 mol Na2O2与足量SO2的反应转移电子应为2 mol。
⑤不能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液,应选用CaCl2或BaCl2溶液。
⑥除去CO2中的HCl气体,应选用饱和的NaHCO3溶液。
⑦向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,有NaHCO3 白色晶体析出。
⑧焰色反应是元素的性质,无论游离态还是化合态,均具有相同的焰色反应,它不是化学变化,在观察钾元素的焰色反应时,应通过蓝色的钴玻璃片。
⑨Na-K合金常温下呈液态,是原子反应堆的导热剂。
⑩碱金属的密度呈现增大的趋势,但K反常。
⑪Li和O2反应只生成Li2O;NaH是离子化合物,是一种强还原剂。Na2O、Na2O2阴阳离子个数比均为1∶2。
⑫Na2O2投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而可使品红溶液褪色。Na2O2投入无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。
(2)镁、铝及其重要化合物:
①铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,发现熔化的铝并不滴落。
②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应,还包含制取其他难熔金属的反应,由于铝热剂是混合物,故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。
③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点,具体操作是先铺一层KClO3,然后插上镁条,最后点燃镁条。
④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂,该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
⑤Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水,所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
⑥利用偏铝酸盐制备Al(OH)3,一般不用强酸,因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2,生成的Al(OH)3不溶于碳酸,CO2过量时生成HCO,不过量时生成CO,书写离子反应方程式时要特别注意。
⑦Al(OH)3可用作抗酸药;明矾常用于净水。
⑧泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
⑨镁在空气中燃烧主要发生反应:2Mg+O22MgO,此外还发生反应:3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C。
⑩Mg3N2与水反应:Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑。加热Mg(HCO3)2溶液生成的是Mg(OH)2沉淀,而不是MgCO3沉淀,因为Mg(OH)2比MgCO3更难溶于水。反应方程式为Mg(HCO3)2Mg(OH)2↓+2CO2↑。
(3)铁、铜及其化合物
①Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化性大于S的。常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
②向含Fe2+的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。
③Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液),前面两种方法需溶液中Fe3+浓度较大时才适用,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法;也可用铁氰化钾检验Fe2+,现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外,还可用化合反应:2FeCl3+Fe===3FeCl2;生成Fe(OH)3除了用Fe3+与碱的复分解反应外,还可用化合反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉),又要防水解(加入盐酸);配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
⑥Fe3+必须在酸性条件下才能大量存在,当pH=7时,Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2,应先通入Cl2或加入H2O2,再加入ZnO,使Fe3+水解生成沉淀过滤除去。
⑧制备Fe(OH)2的方法很多,原则有两点:一是溶液中的溶解氧必须提前除去;二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色)。
⑨Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中,加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电,带电的是胶粒。
⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中),纯净的铁块是银白色的,而铁粉是黑色的。
⑪)铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO,而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
⑫常用灼热的铜粉除去N2中的O2,灼热的CuO除去CO2中的CO。
⑬新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
⑭Cu和一定量的浓HNO3反应,产生的是NO2和NO的混合气体,当Cu有剩余,再加入稀H2SO4,Cu继续溶解。
⑮Cu:紫红色;CuO:黑色;Cu2S:黑色;CuS:黑色;Cu2O:砖红色。
⑯铜的焰色反应为绿色。
⑰冶炼铜的方法有①热还原法;②湿法炼铜;③电解精炼铜。
⑱铜合金有:①青铜(Sn、Pb等);②黄铜(Zn、Sn、Pb、Al等);③白铜(Ni、Zn、Mn等)。
(4)碳、硅及其化合物
①自然界中无游离态的硅,通常原子晶体不导电,但硅是很好的半导体材料,是制作光电池的材料。SiO2不导电,是制作光导纤维的材料。
②工业上制备粗硅,是用过量的C和SiO2在高温下反应,由于C过量,生成的是CO而不是CO2,该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
③氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶,但不能用玻璃塞。
④酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF反应。
⑤硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐是硅酸钠,其水溶液称为泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。
⑥H2CO3的酸性大于H2SiO3的,所以有Na2SiO3+CO2(少量)+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因可从两方面解释:①硅酸盐比碳酸盐稳定;②从化学平衡角度,由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2气体。
⑦水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
(5)氯及其化合物
①液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。Cl2在点燃条件下与Fe反应,一定将铁氧化为FeCl3,而不是FeCl2,因为Cl2具有强氧化性。
②1 mol Cl2参加反应,转移电子数可能为2NA、NA或小于NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。氯水中有起漂白作用的HClO,不能用pH试纸测定氯水的pH;氯水与还原剂发生反应并要求书写方程式时一般可只考虑Cl2。
③实验室制Cl2,除了用MnO2和浓盐酸反应外,还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热,如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
④酸化KMnO4溶液,用的是H2SO4酸化而不是盐酸。
⑤ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与SO、I-、Fe2+均不能大量共存;ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O===Fe(OH)3↓+3HClO,所以ClO-与Fe3+、Al3+均不能大量共存。
⑥向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3,其离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+Cl-+2HClO(少量SO2),Ca2++2ClO-+2SO2+2H2O===CaSO4↓+2Cl-+SO+4H+(过量SO2)。
⑦当Fe和Cl2在点燃条件下反应时,不论Fe过量或不足,由于Cl2的强氧化性,产物一定是FeCl3。
⑧“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
⑨由于电离常数Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)>Ka2(H2CO3),所以向NaClO溶液通入CO2,不论CO2过量还是少量,均发生CO2+H2O+ClO-===HClO+HCO,但CO2(少)+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
⑩液溴需要用水封,溴蒸气呈红棕色,液溴呈深红棕色,溴水呈橙色,溴的CCl4溶液呈橙红色。
(6)氮及其化合物
①NO只能用排水法或气囊法收集,NO2不能用排水法,可用排苯法收集。
②在NO2或NO与O2通入水的计算中常用到4NO+3O2+2H2O===4HNO3、4NO2+O2+2H2O===4HNO3两个方程式。NO2能被NaOH溶液吸收,NO单独不能被强碱溶液吸收,NO与NO2混合能被NaOH溶液吸收。
③浓HNO3显黄色是因为溶有NO2,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。
④硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
⑤强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而金属和稀HNO3反应一般生成NO。
⑥实验室制备NH3,除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外,还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取,而检验NH需用浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,以确定NH的存在。
⑦收集NH3时,把一团干燥的棉花放在试管口,以防止与空气对流;收集完毕,尾气处理时,应在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花,以吸收NH3。
⑧铜与浓HNO3反应在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀HNO3反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
⑨浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成,常用于HCl和NH3的相互检验。
⑩NH3、HCl、SO2、NO2可用水进行喷泉实验,水溶性小的气体可用其他溶剂(如CO2和NaOH溶液)进行喷泉实验。
(7)硫及其化合物
①除去附着在试管内壁上的硫,除了可以用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。
②SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性;SO2和Cl2等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。
③把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但若通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2改成Ba(NO3)2均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。
④浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物是SO2而不是H2。
⑤常温下,浓硫酸与Fe、Al并不是不反应,而是发生了钝化,钝化是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,防止了浓硫酸与Fe、Al的继续反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
⑥浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的吸水性。
⑦浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
⑧浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,产物会发生变化或反应停止。注意区分Zn和浓H2SO4的反应。
⑨⑩C与浓硫酸反应时,反应产物的确定应按以下流程进行:无水CuSO4确定水→品红溶液确定SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。
⑩SO的检验方法:先加入足量稀盐酸酸化,若无现象,再滴加BaCl2溶液,观察有无白色沉淀,来判断有无SO。不可只加可溶性钡盐,不酸化;或先滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸或滴加稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液。
误区03 物质转化中的易错点
①反应原理——反应产物是否符合事实:如S与O2产物不是SO3,N2与O2不是NO2,I2与铁是FeI2而Cl2、Br2与Fe则是FeCl3、FeBr3;Al2O3、SiO2等与H2O不反应;SO2、CO2与BaCl2溶液不反应。
②反应条件:如N2与O2是放电而不是加热,MnO2只与浓的盐酸反应且需加热。
③某些易水解的挥发酸盐或结晶水合物:如FeCl3(aq)加热得不到FeCl3,MgCl2•6H2O直接加热得不到MgCl2(应HCl气流中加热)。
误区04 工艺流程分析中的易错点
(一)常见的操作易错归纳
1.溶解:通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。
2.灼烧:如从海带中提取碘。
3.煅烧:改变结构,使一些物质能分解,并使一些杂质高温下氧化、分解。
4.浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。
5.浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少。
6.水浸:使主要成分通过与水接触反应或溶解形成溶液。
7.酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
8.水洗:通常为除去水溶性杂质。
(二)物质制备型工艺流程题易错归纳
1.原料处理阶段
(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。
(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。
2.分离提纯阶段
(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。
(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。
(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。
(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。
(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。
3.获得产品阶段
(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。
(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。
(三)物质分离提纯型工艺流程题易错归纳
1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。
6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。
7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。
8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。
题型01 常见物质的性质与用途
1.(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A.具有氧化性,可用于自来水的杀菌消毒
B.晶体硅熔点高,可用作半导体材料
C.受热易分解,可用于制胃酸中和剂
D.氨气易溶于水,液氨可用作制冷剂
2.硫及其化合物在生产、生活和科学研究中有着广泛的作用。下列硫酸盐性质与用途具有对应关系的是
A.CuSO4水溶液呈酸性,可用作杀菌剂
B.FeSO4具有还原性,可用作治疗贫血药剂
C.BaSO4具有氧化性,可用于制取BaS
D.Al2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂
3.下列物质的结构、性质、用途具有对应关系的是
A.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥Cl2
B.ClF3具有强氧化性,可用作火箭助燃剂
C.冰晶石微溶于水,可用作电解铝工业的助熔剂
D.HF分子之间形成氢键,HF(g)的热稳定性比HCl(g)的高
4.(2025·江苏南京市金陵中学·二模)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A.铝具有良好的导热性,可用铝罐贮运浓硝酸
B.Fe2O3能与盐酸反应,可作红色涂料
C.NaNO2具有碱性,可用于使铁零件表面生成Fe3O4
D.Mg在空气中燃烧时发出耀眼的白光,可用于制造信号弹
5.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)硫及其化合物具有重要应用。下列说法正确的是
A.用硫酸铜溶液除去乙炔中混有的:
B.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥
C.燃煤时加入石灰石减少排放:
D.将网状结构的顺丁橡胶与硫化剂混合加热可制得线型结构的顺丁橡胶
题型02 常见物质的转化关系判断
6.(2026·江苏扬州·一模)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.饱和NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
B.HCl(aq)Cl2(g)HCl(g)
C.NH3(g)NO(g)HNO3(aq)
D.S(s)SO2(g)H2SO4(aq)
7.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)铁及其化合物的转化具有重要应用。在指定条件下,下列物质间转化能实现的是
A.
B.
C.
D.
8.(2025·江苏南京·二模)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A.工业制硝酸:
B.工业制硫酸:
C.工业制漂白粉:
D.工业制金属镁:溶液
9.(2025·江苏苏锡常镇·二模)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A.制硝酸:
B.硅的提纯:
C.工业制钛:饱和NaCl溶液
D.工业制银镜:
10.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是
A.MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO B.Ca(OH)2Ca(ClO)2HClO
C.Fe2O3FeCl3(aq)FeCl3(s)
D.CuSO4Cu(OH)2悬浊液Cu2O
题型03 化学反应方程式的正误判断
11.(2024·南通市海门市第一次调研)周期表中VIA族元素及其化合物应用广泛。O、O、O是氧元素的3种核素,可以形成多种重要的化合物。亚硫酰氯(SOCl2)为黄色液体,其结构式为(),遇水发生水解。工业上可电解H2SO4与(NH4)2SO4混合溶液制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8],过二硫酸铵与双氧水中都含有过氧键(-O-O-)。硝化法制硫酸的主要反应为:NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) ∆H=+41.8 kJ·mol-1。SO2和SO3都是酸性氧化物,是制备硫酸的中间产物。下列化学反应表示正确的是
A.H2O2氧化酸性废水中的Fe2+离子方程式:2Fe2++H2O2=2Fe3++2OH-
B.氢氧化钠吸收足量二氧化硫的离子方程式:2OH-+SO2=SO32-+H2O
C.亚硫酰氯水解的反应方程式:SOCl2+2H2O=H2SO4+2HCl
D.电解法制备(NH4)2S2O8时的阳极反应:2SO42--2e—=S2O82-
12.B、Al、Ga位于元素周期表中ⅢA族。BF3为无色气体,主要用作有机合成中的催化剂,极易水解生成HBF4(HBF4在水中完全电离为H+和BF4-)和硼酸(H3BO3)。硼酸是一元弱酸,能溶于水,硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯[B(OCH3)3],硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下Al2O3和焦炭在氯气的氛围中获得AlCl3。GaN的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。下列化学反应表示不正确的是
A.制备B(OCH3)3:H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3↑+3H2O
B.BF3和NaOH溶液反应:4BF3+6OH-=3BF4-+BO33-+3H2O
C.高温下Al2O3、焦炭在氯气中反应:2Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
D.电解Al2O3(熔融)制备Al的阳极反应:2O2--4e—=O2↑
题型04 化学工艺流程分析
13.(2026·江苏常州·一模)实验室按下列流程提纯粗盐(含、、和等杂质离子):
下列说法不正确的是
A.加后,若不过滤就加和,可能导致去除不完全
B.过滤操作使用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
C.加入稀盐酸后发生的反应为、
D.“一系列操作”是指蒸发至晶膜形成后,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥
14.某经预处理的含砷废水中砷元素主要以Na3AsO3和Na3AsO4形式存在。以其为原料制备粗As2O3的部分流程如下:
已知:①“沉砷”时发生反应:3Na3AsO4+5Ca(OH)2=Ca5(AsO4)3(OH)+9NaOH
②“酸化”时发生反应:Ca5(AsO4)3(OH)+5H2SO4=3H3AsO4+H2O
下列说法正确的是
A.“氧化”时每1 mol Na3AsO3被氧化,会消耗11.2 L O2
B.“沉砷”和“酸化”可提高溶液中砷元素浓度,实现砷元素的富集
C.“酸化”时可用HNO3溶液代替H2SO4溶液
D.“还原”过程溶液的pH不断增大
15.从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收镓和砷的工艺流程如下图所示。下列说法不正确的是
A.“碱浸”前,废料先浆化为悬浊液的目的是提高Ga、As元素浸出率
B.“碱浸”后,溶液中主要离子有Ga3+、Na+、SiO32-、AsO43-
C.滤渣Ⅱ的成分为Ga(OH)3和H2SiO3
D.电解后的尾液中溶质主要成分为H2SO4,可以循环利用
16.(2026·江苏南通中学等校九校·一模)纳米ZnO是一种新型高功能精细无机粉料。以铅锌烟灰(主要成分为ZnO,还含有少量PbO、FeO、MnO及不溶于酸的杂质)制备纳米ZnO的流程如下:
已知:
(1)检验酸浸液中是否含有的实验方法:______。
(2)“除杂1”是去除酸浸液中的铁、锰,所得滤渣2成分主要为和。
①写出除锰过程中发生反应的离子方程式:______。
②“除杂1”中高锰酸钾的实际消耗量稍大于理论消耗量,可能的原因是______。
(3)与“除杂1”所得滤液相比,“除杂2”所得滤液中浓度变小的离子有______(填化学式)。
(4)制备纳米ZnO时,先用溶液与溶液反应生成沉淀,然后加热分解制得纳米ZnO。溶液中含碳微粒和含氮微粒分布分数如题图-1所示;纳米ZnO平均粒径随沉淀反应温度、热分解温度及热分解时间的变化如题图-2所示;生成会影响纳米ZnO的纯度。
相对于采用溶液,本实验采用溶液可减少的生成。请结合平衡常数分析原因:______。
②补充完整制备平均粒径为60 nm的ZnO的实验方案:向反应容器中先加入溶液,______,冷却即得产品。[须使用的试剂:溶液、溶液、蒸馏水、气氛]
17.以废旧铅膏(主要含有、、PbO、Pb等)为原料,合成四碱式硫酸铅的流程如下。
已知:;;
(1)“脱硫”时,分别用同浓度溶液、溶液浸泡废旧铅膏脱硫,脱硫率与温度的变化关系如图-1所示。
①溶液脱硫率随温度变化的曲线为___________(选填“a”或“b”),判断的理由为___________。
②脱硫后,若溶液中,,判断中是否混有,___________(选填“是”或“否”)。
(2)“还原”时,与HCOOH反应生成的化学方程式为___________。
(3)补充完整由溶液制备的实验方案:取溶液,加稀硫酸至完全沉淀,___________,将与固体在100℃下焙烧,得
(已知:,分解生成含量与温度的关系如图-2所示。实验必须使用的试剂:溶液。)
18.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)银在多个领域发挥着不可替代的作用,实验室模拟有关银的实验如下:
I.模拟以银精矿为主要原料提取银,具体过程如下:
已知:①银精矿主要含等;“浸银”时转化为;
②的溶解度随温度升高而降低。
(1)“浸锰”时,充分浸取,由流程可判断:__________
A.大于 B.小于 C.等于 D.不能比较
(2)从浸锰液中得到的操作是__________,用热水洗涤次、干燥。
(3)“沉银”时,析出银的反应的离子方程式为__________。
II.已知一定条件下,银氨溶液与乙醛反应可能析出银镜。实验室进行如下验证和对比:
序号
试管中的药品
现象
实验I
2 mL银氨溶液和3滴乙醛
水浴加热,一段时间后,试管壁附着银镜
实验II
2 mL银氨溶液和3滴乙醛,再加几滴浓氨水,测得pH为10.2
水浴加热一段时间后,溶液无明显变化
实验III
2 mL银氨溶液和3滴乙醛,再加1滴溶液,测得pH为10.2
常温下,溶液中逐渐出现黑色沉淀,试管壁附着银镜
已知:i.;
ii.,极易分解为黑色可溶于浓氨水。
(4)实验II中,溶液没有明显变化的可能原因是__________。设计实验验证你的猜想__________。
(5)实验III中产生的黑色沉淀含有Ag,可能还有。设计实验检验的存在,取实验III中的黑色沉淀,__________。须使用的试剂:浓氨水,稀盐酸]。
19.(2025·江苏苏锡常镇·二模)超高石灰铝工艺处理高氯(Cl-)废水,操作简单,成本低。涉及的主要反应为:
Ⅰ.
Ⅱ.。Cl-转化为弗氏盐沉淀而除去。已知:溶液中等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去;在碱性较强情况下还会生成沉淀。
(1)①一定体积的高氯废水中加入石灰乳和NaAlO2溶液,与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为 。
②投入的原料选用NaAlO2,而不选用Al2(SO4)3的原因为 。
(2)室温下,平衡时溶液,体系中最终存在和沉淀,已知;,此时溶液中和的浓度比为 。
(3)投料中的量与Cl-去除率如图1所示。
钙氯摩尔比大于6:1后,继续增加Ca(OH)2,Cl-去除率不升反而略降的原因为 。
(4)测定废水中Cl-的含量
已知水溶液中Cl-可用精确浓度的Hg(NO3)2溶液滴定,以二苯偶氮碳酰肼为指示剂,滴定终点时溶液出现紫红色。滴定反应为Hg2++2Cl-=HgCl2↓(白色),滴定装置如图2所示。
①二苯偶氮碳酰肼()分子中的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环的紫红色物质,画出该物质的结构简式 (须标出配位键)。
②补充完整实验方案:准确量取25.00mL水样(水样中Cl-浓度约为)于锥形瓶中,调节pH值为2.5~3.5,将溶液装入酸式滴定管中,调整管中液面至“0”刻度, 。(必须使用的试剂:二苯偶氮碳酰肼)
20.(2025·江苏南京·二模)从铜阳极泥(含、、、等)中回收贵金属的工艺流程如下:
(1)“酸浸”(已知柠檬酸化学式为,是一种三元弱酸)。
①只用稀硝酸也可氧化浸出生成和,反应的离子方程式为 。
②添加柠檬酸可提高的浸出率,除因为形成外,还有 。
③和柠檬酸协同浸出时,浓度过大使浸出率降低的原因是 。
(2)“沉银”时转化为。中与配位的原子为 。
(3)“氨浸”时反应为。该反应的平衡常数数值为 。已知:;反应的平衡常数
(4)“还原”在碱性条件下进行。理论上获得的 。
(5)“置换”后的溶液可制备晶体,该晶体分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(热量变化)如图所示。DSC曲线上650~850℃有两个吸热峰,可能发生的吸热反应为、 。
$清单02 元素及其化合物
解题技法精讲
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技法01 常见物质的重要性质和应用
技法04 常见的物质连续转化关系
技法02 无机物的转化及结构与性质应用
技法05 常考化工流程分析
技法03 常见物质的制备原理
常见误区破解
误区01 物质的性质与用途的对应关系
误区03 物质转化中的易错点
误区02 常见元素及其化合物知识盲点
误区04 工艺流程分析中的易错点
题型强化训练
题型01 常见物质的性质与用途
题型03 化学反应方程式的正误判断
题型02 常见物质的转化关系判断
题型04 化学工艺流程分析
技法01 常见物质的重要性质和应用
1.常见金属及其化合物的性质与应用
重要性质
应用
(1)钠具有较强的还原性
可用于冶炼钛、锆、铌等金属
(2)Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
用作供氧剂
(3)Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
(4)NaHCO3受热分解生成CO2、能与酸反应
用作焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(5)肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
(6)锂密度小、比能量大
可用作电池负极材料
(7)Al具有良好的延展性和抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
(8)常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸钝化
用铝制或铁制容器盛装、运输浓硫酸、浓硝酸
(9)铝与氧化铁反应放出大量的热
用于焊接铁轨
(10)MgO、Al2O3熔点高
用作耐高温材料
(11)小苏打溶液和硫酸铝溶液反应生成CO2
用于泡沫灭火器
(12)明矾溶液显酸性
用于清除铜器表面的铜锈
(13)Al(OH)3有弱碱性
用于中和胃酸
(14)Fe具有还原性
防止食品氧化变质
(15)Fe2O3是红棕色粉末
用作红色颜料
(16)FeCl3溶液具有较强氧化性
腐蚀Cu刻制印刷电路板
(17)CuSO4能使蛋白质变性
配制成波尔多液用于树木杀虫
(18)BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上进行胃部造影前,用作患者服用的“钡餐”
2.常见非金属及其化合物的性质与应用
重要性质
应用
(1)浓硫酸具有吸水性
用作干燥剂(不能干燥NH3、H2S、HI)
(2)生石灰、无水氯化钙能与水反应
用作(食品)干燥剂
(3)P2O5能与水反应
用作干燥剂(不可干燥食品)
(4)硅具有半导体性能
制作芯片和太阳能电池
(5)SiO2存在光的全反射,且有硬度和柔韧度
制作光导纤维
(6)2C+SiO2Si+2CO↑
碳还原二氧化硅制备粗硅
(7)4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑
用氢氟酸刻蚀玻璃
(8)ClO2具有较强的氧化性
用于自来水的杀菌消毒
(9)次氯酸盐具有强氧化性
用作杀菌消毒剂、漂白剂
(10)碘酸钾在常温下稳定
食盐中的加碘物质
(11)氮气的化学性质稳定
作保护气
(12)氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
(13)草木灰和硫酸铵反应生成氨气
草木灰和硫酸铵不能混合施用
(14)NH4HCO3、NH4NO3是可溶的含氮化合物
用作氮肥
(15)浓氨水具有挥发性和还原性
检验输送Cl2的管道是否漏气
(16)SO2具有漂白性
用来漂白纸浆、毛、丝等
(17)硅酸钠的水溶液黏结力强、不易燃烧
用作黏合剂、防火剂
(18)干冰升华吸收大量的热
用于人工降雨
(19)液氨汽化吸收大量的热
用作制冷剂
技法02 无机物的转化及结构与性质应用
1.
(1)钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,而是钠先与水反应生成氢氧化钠,然后氢氧化钠溶液再与盐溶液(与氢氧化钠交换成分后生成沉淀、气体或水的盐)反应。
(2)钠与水、酸反应的实质都是Na与H+的反应,所以钠与酸溶液反应更为剧烈。
(3)Na2O2中的阴、阳离子个数比为1∶2,1 mol Na2O2发生歧化反应时转移电子的物质的量为1 mol,被还原剂还原时,则转移2 mol e-,常用在考查NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)的题目中。
(4)Na2O2跟CO2和水蒸气组成的混合气体反应时,应先考虑Na2O2跟CO2的反应,因为Na2O2与H2O反应的生成物NaOH与CO2反应。
(5)向Na2CO3溶液中加入盐酸时反应分两步进行,首先生成NaHCO3,然后是NaHCO3与盐酸反应生成二氧化碳。两者滴加的顺序不同,产生的现象也不同,利用该区别可以不用其他试剂就能鉴别出Na2CO3溶液和盐酸。
(6)CO2与NaOH溶液反应的产物可能是、Na2CO3或两者的混合物,可根据Na和C守恒法确定CO2与NaOH溶液反应的产物。
2.
(1)Al2O3为两性氧化物,Al(OH)3为两性氢氧化物,二者均与强碱和酸反应。
(2)[Al(OH)4]-的溶液中通入CO2可生成和或。
(3)Al与难熔金属氧化物(如Fe2O3、V2O5等)发生铝热反应,利用了Al的还原性。
(4)冶炼铝可以电解熔融的Al2O3(加入冰晶石,作熔剂),不能电解熔融AlCl3。
3.
(1)Fe与O2、H2O(g)在高温下反应的产物都是Fe3O4,而不是Fe2O3。Fe(无论少量或过量)与Cl2反应时都生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化能力大于S。常温下,Fe、Al在浓硫酸或浓硝酸中发生氧化反应,生成一层致密的氧化物薄膜,但加热后继续反应。
(2)制备Fe(OH)2的方法很多,原则有两点:一是溶液中溶解的氧必须提前除去;二是反应过程中必须与O2隔绝。
(3)Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液),前面两种方法需溶液中Fe3+的浓度较大时才适用,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液,再加入氧化剂的方法,也可以用特征试剂K3[Fe(CN)6]检验。
4.
(1)SO2表现以还原性为主,与、Fe3+、H2O2、O2、X2(X表示卤族元素)等反应。
(2)SO2和CO2的检验思路:品红溶液―→酸性KMnO4溶液―→品红溶液―→澄清石灰水。
(3)用浓硫酸制备二氧化硫,随着反应的进行,浓硫酸的浓度越来越小,反应停止,导致其不能完全反应,因此所得的二氧化硫比理论值少。
(4)碳与浓硫酸反应产物的确定应按以下流程进行:气体→无水硫酸铜确定水→品红溶液确定二氧化硫→酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫→品红溶液检验二氧化硫是否除净→澄清石灰水检验二氧化碳。
5.
(1)N2或NH3的连续二次氧化:N2(NH3)―→NO―→NO2,不能误认为一次氧化生成NO2。
⥫⥬N2O4在考查NA和Vm时常作为陷阱。
既可单独被NaOH溶液吸收,又可以与O2一起被吸收,还能与NO一起被吸收,但NO不能单独被NaOH溶液吸收。
(4)铵盐与碱反应主要用于实验室制备氨或检验溶液中的铵根离子。
(5)浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性,铜与浓硝酸和稀硝酸的两个反应中,硝酸均没有全部作氧化剂。铜与浓硝酸反应时在试管内就能看到红棕色的气体,而与稀硝酸反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
6.
(1)氯水成分复杂,性质多样:强酸性——H+的性质;杀菌、漂白性——HClO的性质;氧化性——Cl2的性质。氯气溶于水,但不溶于饱和食盐水,因此可用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢。氯气与氢氧化钠溶液的反应被用于实验室吸收氯气尾气。
(2)HClO可作漂白剂和杀菌剂是由于其具有强氧化性,长时间放置的氯水易变质是由于HClO在光照条件下极易分解,所以新制的氯水需避光保存在棕色试剂瓶中,置于冷暗处。
(1)晶体硅可制作芯片、光电池等。SiO2可制作光导纤维、石英玻璃等。
(2)SiO2Si(粗)SiHCl3Si(纯)。
(3)SiO2制取H2SiO3的过程为H2SiO3。
技法03 常见物质的制备原理
1.工业制备原理
(1)生产硫酸
S或FeS2SO2SO3H2SO4
(2)生产硝酸
N2或NH3NONO2HNO3
(3)侯氏制碱法
(4)制漂白粉
2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(5)氯碱工业
2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
2.实验室制备反应
(1)实验室制备H2
Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
(2)实验室制备O2
2KMnO4K2MnO4+O2↑+MnO2
2KClO32KCl+3O2↑
2H2O22H2O+O2↑
(3)实验室制备CO2
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
(4)实验室制备SO2
Na2SO3+H2SO4(浓)===Na2SO4+SO2↑+H2O(应该用70%的浓硫酸)
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑
(5)实验室制备HCl气体
NaCl(s)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
(6)实验室制备Cl2
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
(7)实验室制备NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3·H2O(浓)NH3↑+H2O
(8)实验室制备C2H2
CaC2+2H2O―→Ca(OH)2+C2H2↑
(9)实验室制备NO2、NO
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(10)实验室制备乙烯
CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O
(11)实验室制备H2S
FeS+H2SO4(稀)===FeSO4+H2S↑
技法04 常见的物质连续转化关系
(1)铝土矿提铝。
方式一:Al2O3AlCl3Al(OH)3Al2O3
方式二:Al2O3NaAlO2Al(OH)3Al2O3
(2)工业提镁。
方式一:MgCl2Mg(OH)2MgCl2MgCl2·6H2O
方式二:MgCO3MgCl2MgCl2·6H2O
(3)侯氏制碱。
NaClNaHCO3Na2CO3
(4)C→ CO→ CO2 → CO → CO2 → CaCO3 → Ca(HCO3)2 → CO2 → Al(OH)3
(5)Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 → SiO2 → Si(粗硅) → SiCl4 → Si ( 纯硅)→ SiO2 → SiF4
(6)NH3 → N2 → NO→ NO2 → HNO3 → NO2 → N2O4
(7) NH3 → NH4Cl → NH3 → NH3·H2O → (NH4)2SO4 → NH3 → NO → HNO3 → Cu(NO3)2 → NO2 → HNO3
(8)H2S → S → SO2 → SO3 → H2SO4 → SO2 → H2SO4 → BaSO4
(9)Cl2 → HCl → Cl2 → NaClO → Cl2 → Ca(ClO)2 → HClO → O2
技法05 常考化工流程分析
1.从铝土矿中提炼铝
【方法 Ⅰ】
【涉及重要反应】
①Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O
②AlCl3+4NaOH===Na[Al(OH)4]+3NaCl
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
HCl+NaOH===NaCl+H2O
NaOH+CO2===NaHCO3
④2Al(OH)3Al2O3+3H2O
⑤2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
【方法 Ⅱ】
【涉及重要反应】
①Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]
SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
②Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl
Na[Al(OH)4]+4HCl===NaCl+AlCl3+4H2O
③AlCl3+3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl
HCl+NH3·H2O===NH4Cl+H2O
2.从工业废水中回收FeSO4和Cu
工业硫酸盐废水中含有大量的FeSO4,较多的Cu2+和少量的Na+。
【涉及重要反应】
①CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
②Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
3.从海水中提取镁
【涉及重要反应】
①MgSO4+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaSO4↓
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O
③MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O
④MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
4.由天然独居石制备功能材料
以天然独居石(主要含CePO4,还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质)为原料制备催化剂载体及功能材料Ce2(CO3)3·nH2O。
【涉及重要反应】
焙烧:2CePO4+3H2SO4(浓+2H3PO4
CaF2+H2SO4(浓)CaSO4+2HF↑
除磷:Fe3++H3PO4===FePO4↓+3H+
聚沉:3MgO+2Al3++3H2O===3Mg2++2Al(OH)3↓
沉铈:+(n-3)H2O===Ce2(CO3)3·nH2O↓+3CO2↑
5.由菱锌矿制备硫酸锌
菱锌矿:主要成分为ZnCO3,杂质为SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。
【涉及重要反应】
焙烧:ZnCO3ZnO+CO2↑
调pH=5过滤:+3Ca(OH)2===2Fe(OH)3+3CaSO4
氧化过滤:+7H2O===3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+
转化过滤:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
脱钙镁过滤:2HF+Ca2+===CaF2↓+2H+、2HF+Mg2+===MgF2↓+2H+
6.废铜利用
【涉及重要反应】
①+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
FeO+2H+===Fe2++H2O
②2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
③3Cu(OH)2+2Fe3+⥫⥬2Fe(OH)3+3Cu2+
④Cu2++Fe===Cu+Fe2+
7.利用钛渣制备金属钛
钛渣:主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质
【涉及重要反应】
沸腾氯化:TiO2+C+2Cl2TiCl4+CO2
5TiO2+6C+10Cl25TiCl4+2CO+4CO2
SiO2+C+2Cl2SiCl4+CO2
除钒:3VOCl3+Al===3VOCl2+AlCl3
除硅、铝:SiCl4(aq)SiCl4(g)===SiCl4(l)
AlCl3(aq)AlCl3(g)===AlCl3(l)
冶炼:2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
8.从稀土矿中提取稀土(RE)元素
RE:镧、钇等元素
【涉及重要反应】
氧化调pH:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
Fe3++3H2O===Fe(OH)3↓+3H+
Al3++3H2O===Al(OH)3↓+3H+
过滤2:3C11H23COO-+RE3+===(C11H23COO)3RE↓
加热搅拌:(C11H23COO)3RE+3H+===RE3++3C11H23COOH
9.以铬铁矿为主要原料制备红矾钠
铬铁矿:主要成分为FeCr2O4,含Al、Si氧化物等杂质
【涉及重要反应】
焙烧:4FeCr2O4+8Na2CO3+7O22Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2、SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO3+4H2O2Na[Al(OH)4]+CO2↑
中和:===H2SiO3↓
H++[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+H2O
===CO2↑+H2O
===2Fe(OH)3↓+3CO2↑
酸化:+H2O
误区01 物质的性质与用途的对应关系
1.常见杀菌剂、消毒剂、净水剂的性质及用途
性质
用途
物质
吸附性
作净水剂(混凝剂)
明矾、铁盐(水解生成胶体)
氧化性
杀菌消毒
次氯酸钠、漂白粉、二氧化氯
漂白剂
漂白粉、过氧化钠
氧化性、吸附性
杀菌消毒、新型净水剂
K2FeO4
2.常见干燥剂、还原剂与食品安全
性质
用途
物质
化学性质稳定
作食品保护气
氮气
吸水
可作(食品)干燥剂
生石灰、无水氯化钙、硅胶
还原性
食品的抗氧化剂
Fe、亚硫酸盐、酚类
既可以杀菌又具有还原性
在葡萄酒中可以微量添加
SO2
3.生活、生产中物质的性质与用途
性质
用途
物质
化学性质稳定
治疗胃酸过多
Al(OH)3
不稳定性
作焙制糕点的膨松剂
NaHCO3
能与酸反应
胃酸中和剂
NaHCO3、Al(OH)3
颜色
作红色颜料
Fe2O3
4HF+SiO2=2H2O+SiF4↑
刻蚀玻璃
HF
不燃不爆
可用作耐火材料、防腐剂
水玻璃(硅酸钠)
质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
锂
锌的活泼性大于铁
以减缓船体腐蚀
锌块
误区02 常见元素及其化合物知识盲点
(1)钠及其重要化合物:
①钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。
②Na与足量O2反应无论生成Na2O还是Na2O2,只要参与反应的Na的质量相等,则转移电子的物质的量一定相等,但得到Na2O2的质量大于Na2O。
③Na分别与H2O和乙醇发生反应均能生成H2,但反应的剧烈程度不同,前者反应剧烈,后者反应缓慢。
④1 mol Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol,如1 mol Na2O2与足量SO2的反应转移电子应为2 mol。
⑤不能用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3和NaHCO3溶液,应选用CaCl2或BaCl2溶液。
⑥除去CO2中的HCl气体,应选用饱和的NaHCO3溶液。
⑦向饱和的Na2CO3溶液中通入过量CO2,有NaHCO3 白色晶体析出。
⑧焰色反应是元素的性质,无论游离态还是化合态,均具有相同的焰色反应,它不是化学变化,在观察钾元素的焰色反应时,应通过蓝色的钴玻璃片。
⑨Na-K合金常温下呈液态,是原子反应堆的导热剂。
⑩碱金属的密度呈现增大的趋势,但K反常。
⑪Li和O2反应只生成Li2O;NaH是离子化合物,是一种强还原剂。Na2O、Na2O2阴阳离子个数比均为1∶2。
⑫Na2O2投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而可使品红溶液褪色。Na2O2投入无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。
(2)镁、铝及其重要化合物:
①铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为铝表面生成一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,发现熔化的铝并不滴落。
②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe2O3反应,还包含制取其他难熔金属的反应,由于铝热剂是混合物,故铝热反应不能用于工业上冶炼铁。注意铝热反应是中学化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。
③引发铝热反应的操作是高考实验考查的热点,具体操作是先铺一层KClO3,然后插上镁条,最后点燃镁条。
④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂,该金属氧化物对应的金属活泼性应比铝弱。
⑤Al2O3、Al(OH)3与NaOH溶液的反应常用于物质的分离提纯。Al(OH)3不溶于氨水,所以实验室常用铝盐和氨水来制备Al(OH)3。
⑥利用偏铝酸盐制备Al(OH)3,一般不用强酸,因为强酸的量控制不当会使制得的Al(OH)3溶解。若向偏铝酸盐溶液中通入CO2,生成的Al(OH)3不溶于碳酸,CO2过量时生成HCO,不过量时生成CO,书写离子反应方程式时要特别注意。
⑦Al(OH)3可用作抗酸药;明矾常用于净水。
⑧泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液。
⑨镁在空气中燃烧主要发生反应:2Mg+O22MgO,此外还发生反应:3Mg+N2Mg3N2、2Mg+CO22MgO+C。
⑩Mg3N2与水反应:Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑。加热Mg(HCO3)2溶液生成的是Mg(OH)2沉淀,而不是MgCO3沉淀,因为Mg(OH)2比MgCO3更难溶于水。反应方程式为Mg(HCO3)2Mg(OH)2↓+2CO2↑。
(3)铁、铜及其化合物
①Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化性大于S的。常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后继续反应。Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。
②向含Fe2+的溶液中加入硝酸、KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。
③Fe3+的检验方法较多,如观察溶液颜色法(棕黄色)、NaOH溶液法(生成红褐色沉淀)、KSCN溶液法(生成红色溶液),前面两种方法需溶液中Fe3+浓度较大时才适用,最好也最灵敏的方法是KSCN溶液法。Fe2+的检验可采用先加入KSCN溶液后再加入氧化剂的方法;也可用铁氰化钾检验Fe2+,现象是生成蓝色沉淀(Fe3[Fe(CN)6]2)。
④生成FeCl2除了用Fe和HCl的置换反应外,还可用化合反应:2FeCl3+Fe===3FeCl2;生成Fe(OH)3除了用Fe3+与碱的复分解反应外,还可用化合反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
⑤配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉),又要防水解(加入盐酸);配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。
⑥Fe3+必须在酸性条件下才能大量存在,当pH=7时,Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。
⑦除去酸性溶液ZnCl2中的FeCl2,应先通入Cl2或加入H2O2,再加入ZnO,使Fe3+水解生成沉淀过滤除去。
⑧制备Fe(OH)2的方法很多,原则有两点:一是溶液中的溶解氧必须提前除去;二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色)。
⑨Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3溶液滴加到沸水中,加热至呈红褐色后立即停止加热。胶体不带电,带电的是胶粒。
⑩自然界中有少量游离态的铁(陨石中),纯净的铁块是银白色的,而铁粉是黑色的。
⑪)铜在潮湿的空气中最终不是生成CuO,而是铜绿[Cu2(OH)2CO3]。
⑫常用灼热的铜粉除去N2中的O2,灼热的CuO除去CO2中的CO。
⑬新制Cu(OH)2悬浊液常用来检验醛基。
⑭Cu和一定量的浓HNO3反应,产生的是NO2和NO的混合气体,当Cu有剩余,再加入稀H2SO4,Cu继续溶解。
⑮Cu:紫红色;CuO:黑色;Cu2S:黑色;CuS:黑色;Cu2O:砖红色。
⑯铜的焰色反应为绿色。
⑰冶炼铜的方法有①热还原法;②湿法炼铜;③电解精炼铜。
⑱铜合金有:①青铜(Sn、Pb等);②黄铜(Zn、Sn、Pb、Al等);③白铜(Ni、Zn、Mn等)。
(4)碳、硅及其化合物
①自然界中无游离态的硅,通常原子晶体不导电,但硅是很好的半导体材料,是制作光电池的材料。SiO2不导电,是制作光导纤维的材料。
②工业上制备粗硅,是用过量的C和SiO2在高温下反应,由于C过量,生成的是CO而不是CO2,该反应必须在隔绝空气的条件下进行。
③氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶,但不能用玻璃塞。
④酸性氧化物一般能与水反应生成酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF反应。
⑤硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐是硅酸钠,其水溶液称为泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液。硅胶(mSiO2·nH2O)是一种很好的无毒干燥剂。
⑥H2CO3的酸性大于H2SiO3的,所以有Na2SiO3+CO2(少量)+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3,但高温下Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑也能发生,原因可从两方面解释:①硅酸盐比碳酸盐稳定;②从化学平衡角度,由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2气体。
⑦水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
(5)氯及其化合物
①液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。Cl2在点燃条件下与Fe反应,一定将铁氧化为FeCl3,而不是FeCl2,因为Cl2具有强氧化性。
②1 mol Cl2参加反应,转移电子数可能为2NA、NA或小于NA(Cl2和H2O的反应为可逆反应)。氯水中有起漂白作用的HClO,不能用pH试纸测定氯水的pH;氯水与还原剂发生反应并要求书写方程式时一般可只考虑Cl2。
③实验室制Cl2,除了用MnO2和浓盐酸反应外,还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热,如ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
④酸化KMnO4溶液,用的是H2SO4酸化而不是盐酸。
⑤ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与SO、I-、Fe2+均不能大量共存;ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O===Fe(OH)3↓+3HClO,所以ClO-与Fe3+、Al3+均不能大量共存。
⑥向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体生成CaSO4而不是CaSO3,其离子方程式为Ca2++3ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+Cl-+2HClO(少量SO2),Ca2++2ClO-+2SO2+2H2O===CaSO4↓+2Cl-+SO+4H+(过量SO2)。
⑦当Fe和Cl2在点燃条件下反应时,不论Fe过量或不足,由于Cl2的强氧化性,产物一定是FeCl3。
⑧“84”消毒液的主要成分为NaClO,漂粉精的有效成分为Ca(ClO)2。“84”消毒液和洁厕灵不能混合使用,其原因是ClO-+Cl-+2H+===Cl2↑+H2O。
⑨由于电离常数Ka1(H2CO3)>Ka(HClO)>Ka2(H2CO3),所以向NaClO溶液通入CO2,不论CO2过量还是少量,均发生CO2+H2O+ClO-===HClO+HCO,但CO2(少)+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3↓+2HClO。
⑩液溴需要用水封,溴蒸气呈红棕色,液溴呈深红棕色,溴水呈橙色,溴的CCl4溶液呈橙红色。
(6)氮及其化合物
①NO只能用排水法或气囊法收集,NO2不能用排水法,可用排苯法收集。
②在NO2或NO与O2通入水的计算中常用到4NO+3O2+2H2O===4HNO3、4NO2+O2+2H2O===4HNO3两个方程式。NO2能被NaOH溶液吸收,NO单独不能被强碱溶液吸收,NO与NO2混合能被NaOH溶液吸收。
③浓HNO3显黄色是因为溶有NO2,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。
④硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
⑤强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而金属和稀HNO3反应一般生成NO。
⑥实验室制备NH3,除了用Ca(OH)2和NH4Cl反应外,还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或CaO)制取,而检验NH需用浓NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,以确定NH的存在。
⑦收集NH3时,把一团干燥的棉花放在试管口,以防止与空气对流;收集完毕,尾气处理时,应在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花,以吸收NH3。
⑧铜与浓HNO3反应在试管内就能看到红棕色的NO2,而与稀HNO3反应时需在试管口才能看到红棕色气体。
⑨浓盐酸和浓氨水反应有白烟生成,常用于HCl和NH3的相互检验。
⑩NH3、HCl、SO2、NO2可用水进行喷泉实验,水溶性小的气体可用其他溶剂(如CO2和NaOH溶液)进行喷泉实验。
(7)硫及其化合物
①除去附着在试管内壁上的硫,除了可以用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。
②SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性;SO2和Cl2等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。
③把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但若通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2改成Ba(NO3)2均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。
④浓硫酸能氧化(必要时加热)除Au、Pt以外的所有金属,其还原产物是SO2而不是H2。
⑤常温下,浓硫酸与Fe、Al并不是不反应,而是发生了钝化,钝化是浓硫酸将Fe、Al氧化而在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,防止了浓硫酸与Fe、Al的继续反应,体现了浓硫酸的强氧化性。
⑥浓硫酸使蓝矾(CuSO4·5H2O)变成白色粉末,体现了浓硫酸的吸水性。
⑦浓硫酸与金属反应时体现了浓硫酸的氧化性和酸性,而与碳等非金属反应时只体现了浓硫酸的氧化性。
⑧浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,产物会发生变化或反应停止。注意区分Zn和浓H2SO4的反应。
⑨⑩C与浓硫酸反应时,反应产物的确定应按以下流程进行:无水CuSO4确定水→品红溶液确定SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。
⑩SO的检验方法:先加入足量稀盐酸酸化,若无现象,再滴加BaCl2溶液,观察有无白色沉淀,来判断有无SO。不可只加可溶性钡盐,不酸化;或先滴加BaCl2溶液,再加稀盐酸或滴加稀盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液。
误区03 物质转化中的易错点
①反应原理——反应产物是否符合事实:如S与O2产物不是SO3,N2与O2不是NO2,I2与铁是FeI2而Cl2、Br2与Fe则是FeCl3、FeBr3;Al2O3、SiO2等与H2O不反应;SO2、CO2与BaCl2溶液不反应。
②反应条件:如N2与O2是放电而不是加热,MnO2只与浓的盐酸反应且需加热。
③某些易水解的挥发酸盐或结晶水合物:如FeCl3(aq)加热得不到FeCl3,MgCl2•6H2O直接加热得不到MgCl2(应HCl气流中加热)。
误区04 工艺流程分析中的易错点
(一)常见的操作易错归纳
1.溶解:通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。
2.灼烧:如从海带中提取碘。
3.煅烧:改变结构,使一些物质能分解,并使一些杂质高温下氧化、分解。
4.浸出:固体加水(酸)溶解得到离子。
5.浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少。
6.水浸:使主要成分通过与水接触反应或溶解形成溶液。
7.酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程。
8.水洗:通常为除去水溶性杂质。
(二)物质制备型工艺流程题易错归纳
1.原料处理阶段
(1)常见原料处理的方法:溶解、水(酸或碱)浸、浸出、灼(焙、煅)烧等。
(2)加快反应速率的方法:搅拌、加热、粉碎等。
2.分离提纯阶段
(1)调pH除杂:控制溶液的酸碱性,使其中的某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
(2)加热:加快反应速率或促进平衡向某个反应方向移动。
(3)降温:防止某物质在高温时会溶解(或分解)或使化学平衡向着题目要求的方向移动。
(4)水(酸或碱)溶法:除去可溶性(碱性或酸性)杂质。
(5)氧化剂或还原剂法:除去还原性或氧化性杂质。
(6)分离方法:过滤、蒸发(冷却)结晶、萃取和分液、蒸馏(或分馏)等。
3.获得产品阶段
(1)洗涤:(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中溶解损耗。
(2)根据物质溶解度差异选择正确的方法,如蒸发浓缩、冷却结晶或蒸发结晶、趁热过滤。
(三)物质分离提纯型工艺流程题易错归纳
1.“加过量试剂”:常考虑反应完全或增大转化率、产率等。
2.“控制pH”:常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。
3.“能否加其他物质”:常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。
4.“控制较低温度”:常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。
5.“判断沉淀是否洗净”:常取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加某试剂,以检验其中的某种离子。
6.“检验某物质的设计方案”:通常取少量某物质于试管中,加水溶解,再加入另一试剂产生某现象,然后得出结论。
7.“用某些有机试剂清洗”:(1)降低物质溶解度有利于产品析出;(2)洗涤沉淀可减少损耗和提高利用率等。
8.“在空气中或在其他气体中”:主要考虑O2、H2O、CO2或其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。
题型01 常见物质的性质与用途
1.(2026·江苏南京师范大学附属中学·一模)下列物质的性质与用途具有对应关系的是
A.具有氧化性,可用于自来水的杀菌消毒
B.晶体硅熔点高,可用作半导体材料
C.受热易分解,可用于制胃酸中和剂
D.氨气易溶于水,液氨可用作制冷剂
【答案】A
【解析】A.ClO2是一种强氧化剂,具有氧化性,能够有效杀灭细菌和病毒,可用于自来水的杀菌消毒,A符合题意;
B.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,可用作半导体材料,即晶体硅可用作半导体材料与其导电性能有关,与熔点高无关,B不符合题意;
C.能与胃酸(主要成分为盐酸)反应而中和胃酸,可用于制胃酸中和剂,与其受热易分解无关,C不符合题意;
D.液氨汽化时要吸收大量的热量,使周围温度急剧下降,液氨可用作制冷剂,与氨气易溶于水无关,D不符合题意;
故选A。
2.硫及其化合物在生产、生活和科学研究中有着广泛的作用。下列硫酸盐性质与用途具有对应关系的是
A.CuSO4水溶液呈酸性,可用作杀菌剂
B.FeSO4具有还原性,可用作治疗贫血药剂
C.BaSO4具有氧化性,可用于制取BaS
D.Al2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂
【答案】C
【解析】A项,硫酸铜可以用来制造杀菌剂是因为它含有的重金属离子能够使蛋白质变性,错误;B项,亚铁离子是血红蛋白的成分,因此亚铁离子可用作治疗贫血药剂,错误;C项,BaSO4+4CBaS+4CO↑,BaSO4具有氧化性,正确;D项,Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,胶体具有吸附性,用作净水剂,错误。
3.下列物质的结构、性质、用途具有对应关系的是
A.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥Cl2
B.ClF3具有强氧化性,可用作火箭助燃剂
C.冰晶石微溶于水,可用作电解铝工业的助熔剂
D.HF分子之间形成氢键,HF(g)的热稳定性比HCl(g)的高
【答案】B
【解析】A项,浓硫酸可用于干燥Cl2,是因为具有吸水性,错误;B项,ClF3具有强氧化性,可氧化燃料,可用作火箭助燃剂,正确;C项,冰晶石可用作电解铝工业的助熔剂是因为可以降低氧化铝的熔点,与其微溶于水的性质无关,错误;D项,HF(g)的热稳定性比HCl(g)的高,是因为H-F键能大于H-Cl键,与HF分子之间形成氢键的性质无关,错误。
4.(2025·江苏南京市金陵中学·二模)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A.铝具有良好的导热性,可用铝罐贮运浓硝酸
B.Fe2O3能与盐酸反应,可作红色涂料
C.NaNO2具有碱性,可用于使铁零件表面生成Fe3O4
D.Mg在空气中燃烧时发出耀眼的白光,可用于制造信号弹
【答案】D
【解析】A.常温下铝在浓硝酸中发生钝化,致密钝化膜阻碍反应的继续进行,所以可用铝罐贮运浓硝酸,则可用铝罐贮运浓硝酸与铝具有良好的导热性无关,故A错误;
B.氧化铁可作红色涂料是因为氧化铁为红棕色粉末,与氧化铁能与盐酸反应无关,故B错误;
C.亚硝酸钠可用于使铁零件表面生成是因为亚硝酸钠具有氧化性,与亚硝酸钠溶液呈碱性无关,故C错误;
D.镁可用于制造信号弹是因为镁在空气中燃烧时发出耀眼的白光,易于传递信号,故D正确;
故选D。
5.(2026·江苏南通中学等校九校联考·一模)硫及其化合物具有重要应用。下列说法正确的是
A.用硫酸铜溶液除去乙炔中混有的:
B.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥
C.燃煤时加入石灰石减少排放:
D.将网状结构的顺丁橡胶与硫化剂混合加热可制得线型结构的顺丁橡胶
【答案】A
【解析】A.是难溶于水、难溶于酸的沉淀,该反应可除去乙炔中混有的,且不与乙炔反应,A正确;
B.浓硫酸干燥利用的是浓硫酸的吸水性,不是脱水性(脱水是指将反应物中的H、O元素以水的组成比例2:1脱去),B错误;
C.燃煤固硫过程中,先与反应生成,再被氧气氧化才能得到,不能直接由和生成,C错误;
D.顺丁橡胶硫化是将线型结构交联,转化为更稳定的网状结构,增强橡胶性能,D错误;
故选A。
题型02 常见物质的转化关系判断
6.(2026·江苏扬州·一模)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.饱和NaCl(aq)NaHCO3(s)Na2CO3(s)
B.HCl(aq)Cl2(g)HCl(g)
C.NH3(g)NO(g)HNO3(aq)
D.S(s)SO2(g)H2SO4(aq)
【答案】A
【解析】A.饱和NaCl溶液中通入NH3和CO2可制得NaHCO3沉淀,NaHCO3加热分解生成Na2CO3,两步转化均能实现,A符合题意;
B.HCl(aq)与Fe2O3加热反应生成FeCl3和H2O,不会生成Cl2,第一步不能实现,B不符合题意;
C.NH3与O2反应可生成NO,但NO难溶于水,与水不反应,第二步不能实现,C不符合题意;
D.S燃烧生成SO2,但SO2与H2S反应生成S和H2O,不是生成H2SO4,第二步不能实现,D不符合题意;
答案选A。
7.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)铁及其化合物的转化具有重要应用。在指定条件下,下列物质间转化能实现的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】A.Fe2O3溶于稀盐酸生成FeCl3和水,FeCl3为挥发性酸的弱碱盐,蒸发时会发生水解,转化为Fe(OH)3沉淀,A不正确;
B.I2具有弱氧化性,只能将Fe氧化为FeI2,FeI2电离产生的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,从而生成FeCl3和I2,B正确;
C.FeS2在高温条件下能被O2氧化,生成Fe2O3和SO2,但Fe2O3难溶于水,与水不能发生反应,C不正确;
D.Fe溶于盐酸生成FeCl2和H2,SO2具有弱氧化性,不能将Fe2+氧化为Fe3+,D不正确;
故选B。
8.(2025·江苏南京·二模)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A.工业制硝酸:
B.工业制硫酸:
C.工业制漂白粉:
D.工业制金属镁:溶液
【答案】C
【解析】A.氨气催化氧化得到NO、得不到二氧化氮,NO与氧气反应得到二氧化氮,二氧化氮与水反应得到HNO3,A不符合题意;
B.硫与足量氧气反应只能得到SO2、不能得到三氧化硫,SO2被O2催化氧化能得到SO3,B不符合题意;
C.氧化钙和水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙和氯气反应生成次氯酸钙,C符合题意;
D.氢氧化镁与稀盐酸反应得到氯化镁溶液,电解氯化镁溶液不能得到金属镁,电解熔融氯化镁得到金属镁,D不符合题意;
故选C。
9.(2025·江苏苏锡常镇·二模)在给定条件下,下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是
A.制硝酸:
B.硅的提纯:
C.工业制钛:饱和NaCl溶液
D.工业制银镜:
【答案】B
【解析】A.一氧化氮与水不反应,NO通入水中不能生成硝酸,A不符合题意;
B.加热条件下粗硅与氯气反应生成四氯化硅,高温下氢气还原四氯化硅得到高纯硅,B符合题意;
C.电解饱和食盐水得到氢氧化钠溶液、不能得到金属钠,电解熔融的氯化钠可以得到金属钠,C不符合题意;
D.银氨溶液与还原性糖,例如葡萄糖反应可制得银镜,蔗糖不是还原性糖、不与银氨溶液反应,D不符合题意;
故选B。
10.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化能实现的是
A.MgCl2(aq)Mg(OH)2MgO B.Ca(OH)2Ca(ClO)2HClO
C.Fe2O3FeCl3(aq)FeCl3(s) D.CuSO4Cu(OH)2悬浊液Cu2O
【答案】A
【解析】A项,氯化镁溶液可以与石灰乳反应得到氢氧化镁沉淀,煅烧氢氧化镁可以分解生成氧化镁,符合题意;B项,氯气与氢氧化钙反应生成次氯酸钙,次氯酸钙与过量SO2发生氧化还原反应,生成硫酸根和氯离子,不符合题意;C项,铁与稀盐酸反应只能生成氯化亚铁,且氯化铁溶液蒸发过程中彻底水解得不到氯化铁固体,不符合题意;D项,硫酸铜与氢氧化钠反应生成新制氢氧化铜,但是蔗糖中不含醛基是非还原糖,与新制氢氧化铜不发生反应,不符合题意。
题型03 化学反应方程式的正误判断
11.(2024·南通市海门市第一次调研)周期表中VIA族元素及其化合物应用广泛。O、O、O是氧元素的3种核素,可以形成多种重要的化合物。亚硫酰氯(SOCl2)为黄色液体,其结构式为(),遇水发生水解。工业上可电解H2SO4与(NH4)2SO4混合溶液制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8],过二硫酸铵与双氧水中都含有过氧键(-O-O-)。硝化法制硫酸的主要反应为:NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) ∆H=+41.8 kJ·mol-1。SO2和SO3都是酸性氧化物,是制备硫酸的中间产物。下列化学反应表示正确的是
A.H2O2氧化酸性废水中的Fe2+离子方程式:2Fe2++H2O2=2Fe3++2OH-
B.氢氧化钠吸收足量二氧化硫的离子方程式:2OH-+SO2=SO32-+H2O
C.亚硫酰氯水解的反应方程式:SOCl2+2H2O=H2SO4+2HCl
D.电解法制备(NH4)2S2O8时的阳极反应:2SO42--2e—=S2O82-
【答案】D
【解析】A项,H2O2氧化酸性废水中的Fe2+离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,错误;B项,氢氧化钠吸收足量二氧化硫的离子方程式为OH-+SO2=HSO3-,错误;C项,亚硫酰氯水解的反应方程式为SOCl2+2H2O=H2SO3+2HCl,错误;D项,电解法制备(NH4)2S2O8时的阳极反应为2SO42--2e—=S2O82-,正确。
12.B、Al、Ga位于元素周期表中ⅢA族。BF3为无色气体,主要用作有机合成中的催化剂,极易水解生成HBF4(HBF4在水中完全电离为H+和BF4-)和硼酸(H3BO3)。硼酸是一元弱酸,能溶于水,硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯[B(OCH3)3],硼酸甲酯主要用作热稳定剂、木材防腐剂等。高温下Al2O3和焦炭在氯气的氛围中获得AlCl3。GaN的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。下列化学反应表示不正确的是
A.制备B(OCH3)3:H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3↑+3H2O
B.BF3和NaOH溶液反应:4BF3+6OH-=3BF4-+BO33-+3H2O
C.高温下Al2O3、焦炭在氯气中反应:2Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO
D.电解Al2O3(熔融)制备Al的阳极反应:2O2--4e—=O2↑
【答案】B
【解析】A项,根据硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成挥发性的硼酸甲酯[B(OCH3)3],则制备B(OCH3)3为H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3↑+3H2O,正确;B项,BF3为无色气体,主要用作有机合成中的催化剂,极易水解生成HBF4(HBF4在水中完全电离为H+和BF4-)和硼酸(H3BO3),硼酸是一元弱酸,则BF3和NaOH溶液反应为4BF3+4OH-=3BF4-+H2BO3-+H2O,错误;C项,高温下Al2O3和焦炭在氯气的氛围中获得AlCl3,则高温下Al2O3、焦炭在氯气中反应为2Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3CO,正确;D项,电解Al2O3(熔融)制备Al的阳极反应为2O2--4e—=O2↑,正确。
题型04 化学工艺流程分析
13.(2026·江苏常州·一模)实验室按下列流程提纯粗盐(含、、和等杂质离子):
下列说法不正确的是
A.加后,若不过滤就加和,可能导致去除不完全
B.过滤操作使用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
C.加入稀盐酸后发生的反应为、
D.“一系列操作”是指蒸发至晶膜形成后,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥
【答案】D
【分析】实验室按下列流程提纯粗盐(含、和等杂质离子),加入为了除去,滤渣为,再向滤液中加入和,可除去、和过量的,得到的滤渣为、和。
【解析】A.加的目的是除去,生成沉淀,若不过滤直接加入和,被 消耗而使沉淀溶解平衡正向移动导致去除不完全,A正确;
B.过滤操作中,玻璃仪器包括烧杯(承接滤液)、漏斗(过滤装置)和玻璃棒(引流),B正确;
C.加入稀盐酸的作用是除去过量的和,与盐酸反应生成和,离子方程式为,与盐酸反应生成、和,离子方程式为,C正确;
D.粗盐精制的“一系列操作”是从滤液中获得精盐,需通过蒸发结晶(蒸发至大量晶体析出,利用余热蒸干),而非冷却结晶。冷却结晶适用于溶解度受温度影响较大的物质(如),而溶解度受温度影响小,直接蒸发即可,D错误;
故答案选D。
14.某经预处理的含砷废水中砷元素主要以Na3AsO3和Na3AsO4形式存在。以其为原料制备粗As2O3的部分流程如下:
已知:①“沉砷”时发生反应:3Na3AsO4+5Ca(OH)2=Ca5(AsO4)3(OH)+9NaOH
②“酸化”时发生反应:Ca5(AsO4)3(OH)+5H2SO4=3H3AsO4+H2O
下列说法正确的是
A.“氧化”时每1 mol Na3AsO3被氧化,会消耗11.2 L O2
B.“沉砷”和“酸化”可提高溶液中砷元素浓度,实现砷元素的富集
C.“酸化”时可用HNO3溶液代替H2SO4溶液
D.“还原”过程溶液的pH不断增大
【答案】B
【解析】A项,未指明标准状态,无法计算氧气的体积,错误;B项,通过“沉砷”和“酸化”后,废水中的砷元素转变为H3AsO4,砷元素浓度增大,可以达到富集砷元素的目的,正确;C项,若用“酸化”时可用HNO3溶液代替H2SO4溶液,后续‘还原’步骤中需要通入大量的SO2,且会产生污染性气体NO,错误;D项,在“还原”过程中会发生反应:2H3AsO4+2SO2=As2O3+2SO42-+H2O+4H+,使溶液的pH不断减小,错误。
15.从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收镓和砷的工艺流程如下图所示。下列说法不正确的是
A.“碱浸”前,废料先浆化为悬浊液的目的是提高Ga、As元素浸出率
B.“碱浸”后,溶液中主要离子有Ga3+、Na+、SiO32-、AsO43-
C.滤渣Ⅱ的成分为Ga(OH)3和H2SiO3
D.电解后的尾液中溶质主要成分为H2SO4,可以循环利用
【答案】B
【解析】向砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3,SiO2和CaCO3)中加入NaOH、H2O2溶液,主要发生反应GaAs+4NaOH+4H2O2=NaGaO2+Na3AsO4+6H2O、SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,NaGaO2、Na3AsO4、Na2SiO3进入浸出液中,Fe2O3、CaCO3难溶于氢氧化钠溶液形成滤渣Ⅰ;浸出液中加硫酸中和,过滤所得滤液中含Na3AsO4,滤液经蒸发浓缩、冷却结晶得到Na3AsO4•12H2O;滤渣Ⅱ中含Ga(OH)3、Na2SiO3沉淀,向滤渣Ⅱ中加入硫酸,Ga(OH)3转化为可溶于水的Ga2(SO4)3,分离出滤渣Ⅲ(Na2SiO3),电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气和硫酸。
A项,通过将废料先浆化为悬浊液,可以增大接触面积,提高Ga、As元素浸出率,正确;B项,通过分析可知,“碱浸”后,NaGaO2、Na3AsO4、Na2SiO3进入浸出液中,则溶液中主要离子有Na+、SiO32-、AsO43-,错误;C项,通过分析可知,滤渣Ⅱ的成分为Ga(OH)3和H2SiO3,正确;D项,由分析可知,电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、氧气、硫酸,尾液中含有H2SO4,可以循环利用,正确。
16.(2026·江苏南通中学等校九校·一模)纳米ZnO是一种新型高功能精细无机粉料。以铅锌烟灰(主要成分为ZnO,还含有少量PbO、FeO、MnO及不溶于酸的杂质)制备纳米ZnO的流程如下:
已知:
(1)检验酸浸液中是否含有的实验方法:______。
(2)“除杂1”是去除酸浸液中的铁、锰,所得滤渣2成分主要为和。
①写出除锰过程中发生反应的离子方程式:______。
②“除杂1”中高锰酸钾的实际消耗量稍大于理论消耗量,可能的原因是______。
(3)与“除杂1”所得滤液相比,“除杂2”所得滤液中浓度变小的离子有______(填化学式)。
(4)制备纳米ZnO时,先用溶液与溶液反应生成沉淀,然后加热分解制得纳米ZnO。溶液中含碳微粒和含氮微粒分布分数如题图-1所示;纳米ZnO平均粒径随沉淀反应温度、热分解温度及热分解时间的变化如题图-2所示;生成会影响纳米ZnO的纯度。
相对于采用溶液,本实验采用溶液可减少的生成。请结合平衡常数分析原因:______。
②补充完整制备平均粒径为60 nm的ZnO的实验方案:向反应容器中先加入溶液,______,冷却即得产品。[须使用的试剂:溶液、溶液、蒸馏水、气氛]
【答案】(1)取少量酸浸液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,则含Fe2+
(2) 酸浸液中的Cl-可能消耗部分KMnO4,生成的沉淀包裹了部分KMnO4
(3)、H+
(4)Kh ()=10-9.26,Kh(C2)=10-9.81,Kh ()> Kh(C2),且c()>c(C2),(NH4)2C2O4溶液显弱酸性 然后将反应器置于97.5℃的水浴中,边搅拌边加入0.3mol·L-1(NH4)2C2O4溶液至沉淀完全,却后过滤,用蒸馏水洗涤至取最后一次洗涤滤液滴加AgNO3溶液不变浑浊,将沉淀干燥后,在O2气氛中于750℃焙烧4.5h
【分析】铅锌烟灰主要成分为ZnO,还含有少量PbO、FeO、MnO及不溶于酸的杂质,加入盐酸、NaCl将ZnO、PbO、FeO、MnO溶解后转化为、、、进入“除杂1”,“滤渣1”为不溶于酸的杂质;“除杂1”加入高锰酸钾去除酸浸液中的铁、锰,所得滤渣2成分主要为和,进入“除杂2”的是、,加入过量锌粉将Pb元素还原为Pb进入“滤渣3”同时得到溶液,经系列操作得到纳米ZnO。
【解析】(1)检验酸浸液中是否含有的实验方法是:取少量酸浸液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,则溶液中含Fe2+。
(2)①“除杂1”是去除酸浸液中的铁、锰,所得滤渣2成分主要为和。故除锰时与酸性高锰酸钾反应生成,离子方程式为。
②酸浸液中的Cl-与高锰酸钾发生氧化还原反应,可能消耗部分KMnO4,另外生成的沉淀包裹了部分KMnO4,造成高锰酸钾的消耗量增多。
(3)进入“除杂2”的是、,加入过量锌粉将Pb元素还原为Pb单质,故溶液中浓度变小的离子有,同时锌与氢离子反应生成氢气,浓度变小的离子有H+和。
(4)由图-1可知,铵根浓度与一水合氨浓度相等时,pH=9.26,氢离子浓度为10-9.26mol/L,可以计算出Kh ()=10-9.26,同样,当C2与HC2浓度相等时,对应的pH为4.19,氢氧根浓度为10-9.81mol/L,可以计算出Kh(C2)=10-9.81,Kh ()> Kh(C2)且c()>c(C2),(NH4)2C2O4溶液显弱酸性,可以减少Zn(OH)2的生成。
制备平均粒径为60 nm的ZnO沉淀时的反应温度为98℃,热分解的温度为750℃,热分解的时间选择4.5h。先加入溶液,然后将反应器置于97.5℃的水浴中,边搅拌边加入0.3mol·L-1(NH4)2C2O4溶液至沉淀完全,却后过滤,用蒸馏水洗涤至取最后一次洗涤滤液滴加AgNO3溶液不变浑浊,将沉淀干燥后,在O2气氛中于750℃焙烧4.5h可制得粒径为60 nm的纳米ZnO。
17.以废旧铅膏(主要含有、、PbO、Pb等)为原料,合成四碱式硫酸铅的流程如下。
已知:;;
(1)“脱硫”时,分别用同浓度溶液、溶液浸泡废旧铅膏脱硫,脱硫率与温度的变化关系如图-1所示。
①溶液脱硫率随温度变化的曲线为___________(选填“a”或“b”),判断的理由为___________。
②脱硫后,若溶液中,,判断中是否混有,___________(选填“是”或“否”)。
(2)“还原”时,与HCOOH反应生成的化学方程式为___________。
(3)补充完整由溶液制备的实验方案:取溶液,加稀硫酸至完全沉淀,___________,将与固体在100℃下焙烧,得
(已知:,分解生成含量与温度的关系如图-2所示。实验必须使用的试剂:溶液。)
【答案】(1)a 溶液中浓度大于溶液 否
(2)
(3)过滤,洗涤,干燥,得固体;另取80 mL相同浓度溶液,加入溶液至完全沉淀,过滤,洗涤,干燥,得固体,将固体在450℃加热至固体质量不再变化,得到
【分析】废旧铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO、Pb等,据题给信息可知,加入碳酸铵或碳酸氢铵作为脱硫剂,将转化为,脱硫后的固体主要为、、、,溶液中为硫酸盐,脱硫后的固体中加入HCOOH可与发生氧化还原反应生成可溶性的,脱硫产物中的、、也会与甲酸反应,生成可溶性的,溶液经系列变化得到,据此分析解答。
【解析】(1)①溶液中浓度更大,根据沉淀转化原理,,浓度越大,越有利于转化为,脱硫率更高,因此曲线a对应溶液;在一定温度范围内,升高温度有利于沉淀转化反应的进行,提高脱硫率,但温度过高,可能导致水解程度增大,或水解程度增大,或分解,导致浓度降低,从而使脱硫率下降。
②已知;;若中混有,则溶液中,此时,远小于,所以不会混有。
(2)“还原”时,与HCOOH反应生成的化学方程式为。
(3)取溶液,加稀硫酸至完全沉淀,过滤,洗涤,干燥,得固体;另取80 mL相同浓度溶液,加入溶液至完全沉淀,过滤,洗涤,干燥,得固体,将固体在450℃加热至固体质量不再变化,得到,将得到的与固体混合,并在100℃下焙烧,得。
18.(2026·江苏南师附中、海门中学、天一中学、海安高级中学联考·一模)银在多个领域发挥着不可替代的作用,实验室模拟有关银的实验如下:
I.模拟以银精矿为主要原料提取银,具体过程如下:
已知:①银精矿主要含等;“浸银”时转化为;
②的溶解度随温度升高而降低。
(1)“浸锰”时,充分浸取,由流程可判断:__________
A.大于 B.小于 C.等于 D.不能比较
(2)从浸锰液中得到的操作是__________,用热水洗涤次、干燥。
(3)“沉银”时,析出银的反应的离子方程式为__________。
II.已知一定条件下,银氨溶液与乙醛反应可能析出银镜。实验室进行如下验证和对比:
序号
试管中的药品
现象
实验I
2 mL银氨溶液和3滴乙醛
水浴加热,一段时间后,试管壁附着银镜
实验II
2 mL银氨溶液和3滴乙醛,再加几滴浓氨水,测得pH为10.2
水浴加热一段时间后,溶液无明显变化
实验III
2 mL银氨溶液和3滴乙醛,再加1滴溶液,测得pH为10.2
常温下,溶液中逐渐出现黑色沉淀,试管壁附着银镜
已知:i.;
ii.,极易分解为黑色可溶于浓氨水。
(4)实验II中,溶液没有明显变化的可能原因是__________。设计实验验证你的猜想__________。
(5)实验III中产生的黑色沉淀含有Ag,可能还有。设计实验检验的存在,取实验III中的黑色沉淀,__________。须使用的试剂:浓氨水,稀盐酸]。
【答案】(1)A
(2)蒸发至有大量晶体析出、并趁热过滤
(3)
(4)浓氨水抑制了银氨配离子的解离,使其难以电离出Ag+ 取实验II的溶液,加入适量稀硝酸,再水浴加热,观察试管壁是否有银镜生成,若出现银镜,则猜想成立
(5)加入足量浓氨水,振荡、静置。若沉淀部分溶解,取上层清液于另一支试管中,向清液中滴加少量稀盐酸,若有白色沉淀生成,则证明黑色沉淀中含有Ag2O;若无白色沉淀,则不含Ag2O
【分析】该流程以含Ag2S、MnS的银精矿为原料,先加入稀硫酸进行“浸锰”,使MnS与酸反应生成MnSO4并溶出,同时释放出H2S气体,而Ag2S不溶于稀硫酸留在渣中;随后向浸渣中加入FeCl3和浓盐酸进行 “浸银”,Fe3+氧化Ag2S中的硫为单质硫,自身被还原为Fe2+,同时Ag+与Cl-结合生成可溶性的 [AgCl2]-进入溶液;最后向溶液中加入Fe粉,利用Fe的还原性将 [AgCl2]-中的银还原为Ag单质,得到粗银粉。
【解析】(1)根据流程图,“浸锰”时加入稀硫酸,MnS溶解而Ag2S不溶。这表明在酸性条件下MnS比Ag2S更容易溶解,说明MnS的溶解度大于Ag2S, 则Ksp(MnS)> Ksp[(Ag2S),故答案为A;
(2)已知MnSO4·H2O的溶解度随温度升高而降低,因此从浸锰液中得到该晶体的操作是:蒸发浓缩、趁热过滤,再用热水洗涤、干燥,(趁热过滤可防止温度降低后,其他溶解度随温度降低而减小的杂质析出,同时保证MnSO4·H2O晶体析出);
(3)“沉银”是[AgCl2]-被还原剂还原为Ag,常见还原剂为Zn、Fe等活泼金属,反应的离子方程式为:;
(4)加入浓氨水后,溶液中NH3浓度增大,使平衡Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+正向移动,[Ag(NH3)2]+稳定性增强,难以电离出Ag+,因此无法被乙醛还原生成银镜;验证实验:取实验II的溶液,加入适量稀硝酸(中和过量氨水,降低NH3浓度),再水浴加热,观察试管壁是否有银镜生成,若出现银镜,则猜想成立;
(5)Ag2O可溶于浓氨水生成[Ag(NH3)2]+,而Ag不溶于浓氨水;[Ag(NH3)2]+遇稀盐酸会生成AgCl白色沉淀,实验步骤如下:取少量黑色沉淀于试管中,加入足量浓氨水,振荡、静置。若沉淀部分溶解,取上层清液于另一支试管中,向清液中滴加少量稀盐酸,若有白色沉淀生成,则证明黑色沉淀中含有Ag2O;若无白色沉淀,则不含Ag2O。
19.(2025·江苏苏锡常镇·二模)超高石灰铝工艺处理高氯(Cl-)废水,操作简单,成本低。涉及的主要反应为:
Ⅰ.
Ⅱ.。Cl-转化为弗氏盐沉淀而除去。已知:溶液中等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去;在碱性较强情况下还会生成沉淀。
(1)①一定体积的高氯废水中加入石灰乳和NaAlO2溶液,与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为 。
②投入的原料选用NaAlO2,而不选用Al2(SO4)3的原因为 。
(2)室温下,平衡时溶液,体系中最终存在和沉淀,已知;,此时溶液中和的浓度比为 。
(3)投料中的量与Cl-去除率如图1所示。
钙氯摩尔比大于6:1后,继续增加Ca(OH)2,Cl-去除率不升反而略降的原因为 。
(4)测定废水中Cl-的含量
已知水溶液中Cl-可用精确浓度的Hg(NO3)2溶液滴定,以二苯偶氮碳酰肼为指示剂,滴定终点时溶液出现紫红色。滴定反应为Hg2++2Cl-=HgCl2↓(白色),滴定装置如图2所示。
①二苯偶氮碳酰肼()分子中的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环的紫红色物质,画出该物质的结构简式 (须标出配位键)。
②补充完整实验方案:准确量取25.00mL水样(水样中Cl-浓度约为)于锥形瓶中,调节pH值为2.5~3.5,将溶液装入酸式滴定管中,调整管中液面至“0”刻度, 。(必须使用的试剂:二苯偶氮碳酰肼)
【答案】(1) 部分与反应,减少了其与的反应,使去除率降低;与生成沉淀
(2)
(3)加,使溶液的碱性增强,生成了,使生成的减少;浓度增大反应Ⅱ平衡逆向移动,使去除率不升反而略微下降
(4) 或 向锥形瓶中滴加2~3滴二苯偶氮碳酰肼,振荡,向锥形瓶中慢慢滴加溶液,边滴加边振荡锥形瓶至加入最后半滴溶液时,颜色变为紫红色,且30s内颜色不褪色:记录滴加溶液的体积,重复上述操作2~3次
【解析】(1)①已知石灰乳在离子方程式书写时不能拆,故一定体积的高氯废水中加入石灰乳和NaAlO2溶液,与废水中Cl-反应生成弗氏盐的离子方程式为:,故答案为:;
②由题干信息可知,溶液中等离子也能发生类似反应Ⅱ而除去,若投入的原料选用Al2(SO4)3导致与反应从而减少了其与Cl-的反应,降低了Cl-的去除率,且与Ca2+结合生成CaSO4沉淀,故答案为:部分与反应,减少了其与的反应,使去除率降低;与生成沉淀;
(2)室温下,平衡时溶液pH=12,即溶液中c(OH-)=10-2mol/L,体系中最终存在Ca(OH)2和Al(OH)3沉淀,即此时溶液中:c(Ca2+)===1.0mol/L,c(Al3+)===1.0×10-28mol/L,此时溶液中Ca2+和Al3+的浓度比为1.0mol/L:1.0×10-28mol/L=1028:1,故答案为:1028:1;
(3)钙氯摩尔比大于6:1后,继续增加Ca(OH)2,加,使溶液的碱性增强,生成了,使生成的减少;浓度增大反应Ⅱ平衡逆向移动,使去除率不升反而略微下降,故答案为:加,使溶液的碱性增强,生成了,使生成的减少;浓度增大反应Ⅱ平衡逆向移动,使去除率不升反而略微下降;
(4)
①已知二苯偶氮碳酰肼()分子中每个N均含有孤电子对,则该物质的N原子与Hg2+通过配位键形成含有五元环(即含有5个原子的环)的紫红色物质,该物质的结构简式为:或;
②根据中和滴定的操作原理可知,准确量取25.00mL水样(水样中Cl-浓度约为)于锥形瓶中,调节pH值为2.5~3.5,将溶液装入酸式滴定管中,调整管中液面至“0”刻度,向锥形瓶中滴加2~3滴二苯偶氮碳酰肼做指示剂,振荡,向锥形瓶中慢慢滴加溶液,边滴加边振荡锥形瓶至加入最后半滴溶液时,颜色变为紫红色,且30s内颜色不褪色即为滴定终点:记录滴加溶液的体积,重复上述操作2~3次,故答案为:向锥形瓶中滴加2~3滴二苯偶氮碳酰肼,振荡,向锥形瓶中慢慢滴加溶液,边滴加边振荡锥形瓶至加入最后半滴溶液时,颜色变为紫红色,且30s内颜色不褪色:记录滴加溶液的体积,重复上述操作2~3次。
20.(2025·江苏南京·二模)从铜阳极泥(含、、、等)中回收贵金属的工艺流程如下:
(1)“酸浸”(已知柠檬酸化学式为,是一种三元弱酸)。
①只用稀硝酸也可氧化浸出生成和,反应的离子方程式为 。
②添加柠檬酸可提高的浸出率,除因为形成外,还有 。
③和柠檬酸协同浸出时,浓度过大使浸出率降低的原因是 。
(2)“沉银”时转化为。中与配位的原子为 。
(3)“氨浸”时反应为。该反应的平衡常数数值为 。已知:;反应的平衡常数
(4)“还原”在碱性条件下进行。理论上获得的 。
(5)“置换”后的溶液可制备晶体,该晶体分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(热量变化)如图所示。DSC曲线上650~850℃有两个吸热峰,可能发生的吸热反应为、 。
【答案】(1) 增大c(H+),加快热HNO3氧化Pd的速率 氧化柠檬酸,使柠檬酸浓度下降
(2)O
(3)1.98×10-3
(4)4:1
(5)
【分析】铜阳极泥(含、、、等)用硝酸和柠檬酸酸浸,Cu和Au不溶于硝酸和柠檬酸存在于滤渣中,滤液中存在Ag+和Pd2+,加入NaCl将Ag+转化为AgCl,过滤后AgCl用氨水碱浸转化为,加入N2H4·H2O将还原为Ag,滤液中加入Cu置换出Pd。
【解析】(1)①只用稀硝酸也可氧化浸出生成和,该反应中N元素由+5价下降到+2价,Pb元素由0价上升到+2价,根据得失电子守恒和电荷守恒配平反应的离子方程式为:;
②柠檬酸是一种三元弱酸,添加柠檬酸可提高的浸出率,除因为形成外,还有增大c(H+),加快热HNO3氧化Pd的速率;
③柠檬酸化学式为,具有还原性,和柠檬酸协同浸出时,浓度过大使浸出率降低的原因是:氧化柠檬酸,使柠檬酸浓度下降。
(2)柠檬酸的结构简式为,H原子不含孤电子对,C原子形成4个共价键,不含孤电子对,O原子含有孤电子对,可以提供电子形成配位键,中与配位的原子为O。
(3)“氨浸”时反应为,该反应的平衡常数数值为=1.98×10-3。
(4)“还原”在碱性条件下进行,N2H4·H2O将还原为Ag,N元素由-2价上升到0价,Ag元素化合价由+1价下降到0价,根据得失电子守恒可知4:1。
(5)DSC曲线上650~850℃有两个吸热峰,说明此时发生热分解反应,从TG 图像可以看出,质量减少量为原质量的一半,说明有固体CuO剩余,还有其他气体产出,此时气体产物为SO2、SO3、 O2,可能出现的化学方程式为、。
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