高考化学备考优生百日闯关系列专题05元素化合物知识的综合应用含解析1 15页

专题 05 元素化合物知识的综合应用 1．【2016 年高考新课标Ⅱ卷】某班同学用如下实验探究 Fe 2+ 、Fe 3+ 的性质。回答下列问题： （1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成 0.1mol/L 的溶液．在 FeCl2溶液中 需加入少量铁屑，其目的是________。 （2）甲组同学取 2mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入 1滴 KSCN 溶液，溶液变红，说 明 Cl2可将 Fe 2+ 氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_____ __。 （3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在 2mLFeCl2溶液中先加入 0.5mL 煤油， 再于液面下依次加入几滴氯水和 l滴 KSCN 溶液，溶液变红，煤油的作用是____ __。 4）丙组同学取 10 mL0.1mol/LKI 溶液，加入 6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取 2mL 此 溶液于 3 支试管中进行如下实验： ① 第一支试管中加入 1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层呈紫色； ② 第二只试管中加入 1 滴 K3Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀： ③ 第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是_____（填离子符号）；实验①和③说明：在 I - 过量的情况下，溶液 中仍含有______（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为___ ___。 （5）丁组同学向盛有 H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl3溶液，溶液变成棕黄色，发 生反应的离子方程式为________；一段时间后．溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐 色沉淀生成。产生气泡的原因是______；生成沉淀的原因是____ __（用平衡移动 原理解释）。 【答案】(1)防止 Fe 2+ 被氧化 （2）2Fe 2+ +Cl2=2Fe 3+ +2Cl - （3）隔绝空气（排除氧气对实验的影响） （4）Fe 2+ ；Fe 3+ ；可逆反应 (5)H2O2+2Fe 2+ +2H + =2Fe 3+ +2H2O，Fe 3+ 催化 H2O2分解产生 O2； H2O2分解反应放热，促进 Fe3+的水解平衡正向移动。 2．【2016 年高考浙江卷】Ⅰ．化合物 Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作环保型阻燃材料，受热时按如 下化学方程式分解：2Mg5Al3（OH）19（H2O）4 27H2O↑+10MgO+3Al2O3 （1）写出该化合物作阻燃剂的两条依据____________。 （2）用离子方程式表示除去固体产物中 Al2O3 的原理________。 （3）已知 MgO 可溶于 NH4Cl 的水溶液，用化学方程式表示其原理____________。 Ⅱ．磁性材料 A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成： 请回答： （1）A的组成元素为_________（用元素符号表示），化学式为______。 （2）溶液 C 可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用____________。 （3）已知化合物 A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体（标况下的密度为 1.518 g·L -1 ），该气体分子的电子式为____。写出该反应的离子方程式__________。 （4）写出 F→G反应的化学方程式_____________。设计实验方案探究溶液 G 中的主要微粒 （不考虑 H2O、H + 、K + 、I - ）______________。 【答案】Ⅰ.（1）反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气。 （2）Al2O3 +2OH− 2AlO2 −+H2O （3）NH4Cl+H2O NH3·H2O+HCl，MgO+2 HCl MgCl2+H2O Ⅱ．（1）S、Fe Fe3S4 （2）制印刷电路板 （3） Fe3S4+6H + 3H2S↑+3Fe 2+ +S （4）H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI 取溶液 G，加入过量 BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有 SO4 2−，过滤后取滤液，滴加 H2O2 溶液，若产生白色沉淀，则有 H2SO3。 高考对钠及其化合物的考查重点是钠的氧化物和钠盐的性质、推断、计算和实验探究。钠 的化合物的转化关系是联系生产、生活实际的重要切入点。常以框图题形式出现在综合题中， 应用心体会。铝及其化合物的知识点丰富，性质应用广泛，命题空间大。以实验为手段，以工 业生产为背景，以图像分析和计算为重点，题型灵活、是高考的热点。铁及其化合物因为性质 的复杂多变而成为高考命题的热点。题型以笔答题为主，在选择题中也有涉及，试题以化工生 产为背景，以丰富的流程分析和物质转化为特征，考查学生分析问题和解决问题的能力。2017 年应高度重视。铜及其化合物的知识以及金属材料的应用，在新课标高考中的地位在逐步得到 加强，属于新出现的高考热点。预测 2017 年高考仍会有新的命题，复习时应密切注意有关题目！ 尤其要注意和 2016 年大纲的变化，表现在“常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用”由 “了解”提高为“掌握”；增加“了解常见金属及其重要化合物的制备方法”，因此复习时应重 视物质制备（实验），注意以元素及其化合物为载体的实验考查。 金属元素及其化合物常以实际情景为依托，以元素化合物知识为载体，融元素化合物、化 学基本理论、化学实验、化学计算、图像分析等知识于一体，既考查考生对知识的整合能力， 又考查新课标的三种能力，并提高从化学视角分析和解决实际问题的能力。题型有选择题和填 空题；以选择题形式考查 Na、Mg、Al、Fe、Cu 单质及其化合物的性质和应用，在Ⅱ卷中与化学 反应原理结合考查综合推断，实验探究和无机化工流程图，以填空题形式考查。 随着新能源，新材料，新工艺的发展应用，硅及其化合物的性质和应用有逐渐增多的趋势。 高考将对硅及其化合物的性质和有关实验进行重点考查，以选择题为基础题型，以化工综合应 用题为提高题型，预计 2017 年将有多种考查方式出现。卤素及其化合物与化工生产、日常生活、 科学技术等方面有着广泛的联系，如氯碱工业、漂白粉应用、饮用水消毒、环境保护等，是近 几年高考命题的热点。预计 2017 年高考仍会以与氯气及其化合物的知识有关的化工生产、科学 技术等方面为载体，结合氧化还原反应、离子反应、化学实验方案设计进行相关考查，复习时 注意这方面的知识。硫的化合物及其转化，属于高频考点，命题围绕 SO2和浓 H2SO4的特性，联 系工业生产和环境保护的相关知识以实验为载体进行探究，推断和计算是考查的热点，2017 年 应重点关注。氮及其化合物的有关知识是每年高考的必考内容。其中有关氮的氧化物的计算、 金属与硝酸反应的相关计算、物质的推断和检验、以工业、农业生产为背景，有关氮的化合物 的实验探究和评价，是高考考查的重点，2017 年高考对此部分的考查将保持不变。和去年大纲 相比，变化有：“常见非金属元素单质及其重要化合物的主要性质及其应用”由“了解”提高为 “掌握”；增加“了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法”，复习时应重视物质制 备（实验），注意以元素及其化合物为载体的实验考查。 元素及其化合物知识综合应用涉及的知识多，考查学生的推理等能力，因此熟练掌握相关 物质的性质知识是答题的关键，也是避免错误的重要保证。元素及其化合物知识是中学化学的 核心和基础，它几乎贯穿在中学化学的各部分内容之中。元素化合物推断题是一类综合性很强 的试题，其中不仅包含元素及化合物性质和社会生活、环境保护、化学计算等知识，有时还可 引入学科间综合。它不仅可考查学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析 能力和思维方法。 1、传统题型是考查元素化合物的重要题型 元素化合物知识跟化学基本理论、基本概念、化学实验和化学计算是无法割离的一个整体。 学习化学基本理论是为了更好地理解元素化合物知识，学习化学实验和化学计算也是为了更好 地研究元素化合物知识。分析高考试题，单独考查某一部分知识的试题并不多，大多数试题都 是几大块内容中多个知识点的综合体。历年高考试题中都会出现离子方程式正误判断题、离子 能否共存判断题、氧化还原反应规律的应用题等传统试题，这类试题是考查元素化合物知识的 重要题型。 （1）用“离子能否共存判断题”考查元素化合物知识； （2）用“离子方程式正误判断题”考查元素化合物知识； （3）用计算型选择题考查元素化合物知识 2、检验题成为综合考查元素化合物的主力题型 物质检验过程实质是元素化合物知识的综合应用过程。要正确解答一道物质检验试题，解 题者必须熟悉有关各种物质的物理性质、化学性质，还会正确预测实验操作过程可能产生的颜 色、状态和气味等各种实验现象的变化特征。若是一道物质检验的选择题，就可考查多种（甚 至是十多种）物质。所以，物质检验题是综合考查元素化合物、化学实验等最佳题型之一。 （1）用指定试剂检验； （2）限定一种试剂检验； （3）不用任何试剂检别物质； （4）从非常规角度寻找检别物质的方法； 1、考查钠、铁、镁、铝、铜以及硫、氯、氮、硅等元素的单质及其化合物。 2、以元素及其化合物综合推断题为主，联系基本概念、基本理论命题，也可以通过无机化 工流程图考查元素化合物知识。 3、可以从社会、科技、环境等角度联系元素化合物知识，还可以将实验、化学反应原理等 结合起来进行综合考查。 审题 根据题目提供的文字、图像、数据等提炼出重要信息，然后分析考查方向；根据题目提 供重要“题眼”（重要的反应、现象等），确定考查的元素及化合物；明确用什么样的 原理俩解决相关问题。 析题 1、正确调用已有的知识与题目给信息建立联系； 2、关注陌生信息、隐含信息等的应用； 答题 规范合理作答，注意细节。如离子方程式与化学方程式；化学式与名称等 1．某类化学反应可用如下通式表示：A+B→C+D+H2O 请按要求回答问题： （1）若 C的稀溶液显蓝色，D 为红棕色气体，则 B溶液的名称是______________，反应中 每生成 1 mol H2O 时转移的电子数目为_________。（以 NA表示阿伏加德罗常数的值） （2）若 A为单质，C、D都是能使澄清石灰水变浑浊的气体。则 B的化学式为_____________， A、B 在化学反应方程式中化学计量数之比为__________________。 （3）若 A为氧化物，C、D 中有一种是常见的有毒气体单质。该反应的离子方程式为_____。 （4）若 C是一种碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D 是一种固体可作干燥剂（中 性），则实验室制取气体 C 的反应的化学方程式是 。 【答案】（1）浓硝酸；6.02×10 23 (或 NA) （2）H2SO4；1：2 （3）MnO2＋4H ＋ ＋2Cl － Mn 2＋ ＋Cl2↑＋2H2O （4）Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3↑+2H2O 考点：本题考查物质推断。 2．A、B、D是由常见的短周期非金属元素形成的单质，常温下 A是淡黄色粉末，B、D 是气体， F、G、H的焰色反应均为黄色，水溶液均显碱性，E 有漂白性。它们之间的转化关系如图所 示(部分产物及反应条件已略去)，回答下列问题： (1)A 所含元素在周期表中的位置为 。C 的电子式为 。 (2)A 与 H 在加热条件下反应的离子方程式为 。 (3)将 A 溶于沸腾的 G溶液中可以制得化合物 I，I 在酸性溶液中不稳定，易生成等物质的 量的 A和 E，I 在酸性条件下生成 A 和 E 的离子方程式为 I 是中强还原剂， 在纺织、造纸工业中作为脱氯剂，向 I溶液中通入氯气可发生反应，参加反应的 I 和氯气 的物质的量比为 1：4，该反应的离子方程式为 。 (4)向含有 0．4mol F、0．1 mol G 的混合溶液中加入过量盐酸，完全反应后收集到 a L 气体 C(标准状况)，取反应后澄清溶液，加入过量 FeCl3 溶液，得到沉淀 3．2g，则 a=_________。 【答案】(1)第三周期第ⅥA 族； ；(2)3S+6NaOH 2Na2S+Na2SO3+3H2O；(3)1：10 6 ； (4)2H + +S2O3 2- ═S↓+SO2↑+H2O；4Cl2+S2O3 2- +5H2O═8Cl - +2SO4 2- +10H + ；(5)2.24。 考点：考查了无机物的推断的相关知识。 3．A、B、C、D 均为化学常见的纯净物，A 是单质．它们之间有如下的反应关系： （1）若 B 是气态氢化物，C、D 是氧化物且 C 是造成酸雨的主要物质。B 与 C 可反应生成 A， 写出该反应的化学方程式： （2）若 A 是太阳能电池用的光伏材料，B 为 A 单质的氧化物，C、D为钠盐，两种物质中钠、 氧外的元素为同一主族，且溶液均显碱性。写出 B→C 的离子方程式： （3）若 B为淡黄色固体，②③反应均用到同一种液态氢化物，D物质常用于食品工业。 B 所含化学键的类型是 。写出 B→C 的化学方程 式： ． （4）若 D 物质具有两性，②③反应均要用强碱溶液，④反应是通入过量的一种引起温室效 应的主要气体．写出 C→D 的离子方程式： ． （5）若 A是应用最广泛的金属，④反应用到 A，②⑤反应均用到同一种非金属单质。写出 C→D 的离子方程式： ． 【答案】（1）SO2+2H2S=3S↓+2H2O （2）SiO2+2OH － =SiO3 2－ +H2O （3）离子键与共价键；2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ （4）AlO2 － +CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3 － 或 Al(OH)4] － +CO2=Al(OH)3↓+HCO3 － （5）2Fe 3+ +Fe=3Fe 2+ 考点：本题考查物质转化。 4．CuCl2、CuCl 是重要的化工原料，广泛地用作有机合成催化剂。实验室中以粗铜（含杂质 Fe） 为原料，一种制备铜的氯化物的流程如下： 请回答下列问题： （1）如图装置进行反应①，导管 a 通入氯气（夹持仪器和加热装置省略）。观察到的现象 是______________，写出铜与氯气反应的化学方程式 ______________________。 （2）上述流程中固体 K 溶于稀盐酸的目的是__________。试剂 X、固体 J 的物质分别为 _____。 a．NaOH Fe(OH)3 b．NH3·H2O Fe(OH)2 c．CuO Fe(OH)3 d．CuSO4 Cu(OH)2 （3）反应②是向溶液 2中通入一定量的 SO2，加热一段时间后生成 CuCl 白色沉淀。写出制 备 CuCl 的离子方程式____________________。 （4）反应后，如图盛有 NaOH 溶液的广口瓶中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁（含 Fe、 C）制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、 杀菌消毒功效。该红褐色沉淀的主要化学式是_____________。该腐蚀过程的正极反应式为 ___________________。 （5）以石墨为电极，电解 CuCl2溶液时发现阴极上也会有部分 CuCl 析出，写出此过程中 阴极上的电极反应式________。 【答案】试管内有棕色烟产生Cu＋Cl2 CuCl2避免Cu 2+ 水解c2Cu 2+ ＋2Cl - ＋SO2＋2H2O＝2CuCl↓ ＋SO4 2 +4H + Fe(OH)3ClO＋2e＋H2O＝Cl+2OHCu 2+ ＋e - ＋Cl＝CuCl 5．铜及其化合物在工业、农业、科技和日常生活中有广泛应用。 （1）工业上利用辉铜矿（主要成分是 Cu2S）冶炼铜。为了测定辉铜矿样品的纯度，用酸性 高锰酸钾溶液反应，所得溶液加入 Ba(NO3)2有白色沉淀生成。写出辉铜矿与高锰酸钾反应 的离子方程式 。 （2）工业上利用废铜屑、废酸（含硝酸、硫酸）为主要原料制备硫酸铜晶体。某含有 c(HNO3) ＝2 mol/L，c(H2SO4)＝4 mol/L 的废酸混合液 100 mL（不使用其它酸或氧化剂），最多能制 备硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O）的质量为 。 （3）现有一块含有铜绿〔Cu2(OH)2CO3〕的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全 反应，经测定，反应前后固体的质量相同。 ①固态铜与适量氧气反应，能量变化如下图所示，写出固态铜与氧气反应生成 1 mol 固态 氧化亚铜的热化学方程式 。 ②上述铜片中铜的生锈率为 （金属生锈率= %100 金属的总质量 已生锈的金属质量 ）。（结果保 留到整数） （4）自然界中各种原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后转化为硫酸铜溶液，并向深部渗透， 遇到深层的闪锌矿（ZnS）和方铅矿（PbS），慢慢地转变为铜蓝（CuS）。 ①硫化铜与氧气在淋滤作用下生成硫酸铜等，该过程的化学方程式为 。 ②写出渗透到地下深层的硫酸铜溶液遇到闪锌矿发生反应的离子方程式 ， 请用简短的语言解释该反应发生的原理 。 【答案】（1）Cu2S+2MnO4 － +8H + ＝2Cu 2+ +SO4 2－ +2Mn 2+ +4H2O（2）75g （3）①2Cu（s）+1/2O2（g）＝Cu2O（s）△H=－ 2 a b kJ/mol②34% （4）①CuS+2O2 CuSO4②Cu 2+ +ZnS＝CuS+Zn 2+ 在一定条件下，溶解度小的矿物可以转 化为溶解度更小的矿物（或在相同条件下，由于 KSP(CuS)小于 KSP(ZnS)，故反应可以发生）。 【考点定位】考查氧化还原反应的有关判断与计算 【名师点晴】得失电子守恒是指在发生氧化还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂 失去的电子数。得失电子守恒法常用于氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原 产物的有关计算及电解过程中电极产物的有关计算等。电子守恒法解题的步骤是：首先找 出氧化剂、还原剂及其物质的量以及每摩尔氧化剂、还原剂得失电子的量，然后根据电子 守恒列出等式。计算公式如下：n(氧化剂)×得电子原子数×原子降价数＝n(还原剂)×失 电子原子数×原子升价数。利用这一等式，解氧化还原反应计算题，可化难为易，化繁为 简。 6．海水中含有丰富的镁资源。锂（Li）与镁元素性质相似。 （1）某同学设计了从模拟海水中制备 MgO 的实验方案： 模拟海水中的 离子浓度(mol/L) Na ＋ Mg 2＋来 Ca 2＋ Cl ― HCO3 ― 0.439 0.050 0.011 0.560 0.001 注：溶液中某种离子的浓度小于 1.0×10 －5 mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假 设溶液体积不变。已知：Ksp(CaCO3)＝4.96×10 －9 ；Ksp(MgCO3)＝6.82×10 －6 ； KspCa(OH)2]＝4.68×10 －6 ；KspMg(OH)2]＝5.61×10 －12 请回答：沉淀物 X 为 （写化学式）；滤液 N 中存在的金属阳离子为 ； 步骤②中若改为加入 4.2 gNaOH 固体，沉淀物 Y为 （写化学式）。 （2）物质的量为 0.10 mol 的锂在只含有 N2和 O2混合气体的容器中燃烧，反应后容器内固 体物质的质量 m克，m 的取值范围是 ； （3）锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某离子电池正极材料是含锂 的二氧化钴（LiCoO2），充电时 LiCoO2中 Li 被氧化，Li ＋ 迁移并以原子形式嵌入电池负极材 料碳（C6）中，以 LiC6表示。电池反应为 LiCoO2＋C6 放电 充电 CoO2＋LiC6，则放电时电池的正 极反应为 。 （4）为了回收废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有 LiCoO2及少量 AI、Fe 等）可通 过下列实验方法回收钴、锂。 ①在上述溶解过程中，S2O3 2－被氧化成 SO4 2－，LiCoO2 在溶解过程中的化学反应方程式．．．．．．． 为 。 ②调整 pH=5-6 的目的是 。 【答案】（1）CaCO3 Na ＋ Ca 2＋ Mg(OH)2 (2)0.7