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1、專項突破二 元素及其化合物 綜合題的突破方法,元素及其化合物綜合應用題是高考常考的題型之一,它集元素化合物、基本概念、基本理論和化學計算等知識于一體,且試題結(jié)構(gòu)緊湊、文字表述少、包含信息多。具有考查面廣、創(chuàng)新性強、思維容量大的特點。這種題型能較好地考查考生的綜合分析能力和邏輯推理能力。該類型試題層次分明,區(qū)分度高,其中無機推斷題是一種重要形式,濃縮了元素及其化合物知識,此類試題具有學科特色強、題材廣、可考查內(nèi)容多和容易控制卷面難度的題型特點,因而成了高考命題中一種十分重要的命題形式。如2017年北京理綜27題以降低NOx排放為素材對氮的,考法突破,化合物性質(zhì)進行了綜合考查;2016年北京理綜2

2、7題以化學工藝流程形式對鉛的化合物性質(zhì)進行了綜合考查。 元素及其化合物知識是中學化學的主干知識,要學好元素及其化合物知識,需注意以下幾點:回歸教材,立足基礎。注重知識點之間的聯(lián)系,形成知識網(wǎng)絡,在“融會貫通”上下功夫。反思糾正作業(yè)、練習和考試中出現(xiàn)的差錯。,類型一、信息提供型元素及其化合物綜合題 此類題目往往起點高、落點低,考查的是對信息的獲取與問題解決能力,解題的關鍵是理解新信息。當遇到這一類題時,第一步是讀題,陌生度較高的信息應逐字逐句閱讀,挖掘關鍵字,排除定式思維的影響;第二 步是聯(lián)想,在讀題的基礎上結(jié)合題目的問題聯(lián)想分析考查的知識模塊,提取出已學的相關化學知識;第三步是解題,按要求

3、填好相應的問題答案,使化學意義順暢。,典例1工業(yè)上氰化物的用途廣泛,在電鍍、油漆、燃料、橡膠等行業(yè)都會用到。 (1)氫氰酸(HCN)是一種酸性很弱的酸,其中碳元素的化合價為,氫氰酸分子的結(jié)構(gòu)式為。 (2)氰化鈉(NaCN)溶液顯強堿性,原因是(用離子方程式表示)。已知Na2CO3溶液能和HCN反應:Na2CO3+HCNNaHCO3+ NaCN,則向NaCN溶液中通入少量CO2時反應的離子方程式為。,(3)雙氧水可消除氰化物(如NaCN)污染:NaCN+H2O2+H2OA+NH3, 則生成物A的化學式為,H2O2常被稱為“綠色氧化劑”的理由是 。 (4)在氯氧化法處理含CN-的廢水過程中

4、,液氯在堿性條件下可以將氰化物氧化成氰酸鹽(其毒性僅為氰化物的千分之一),氰酸鹽進一步被氧化為無毒物質(zhì)。某廠廢水中含KCN,其濃度為650 mgL-1。現(xiàn)用氯氧化法處理,發(fā)生如下反應:KCN+2KOH+Cl2KOCN+2KCl+H2O,投入過量 液氯,可將氰酸鹽進一步氧化為氮氣:2KOCN+4KOH+3Cl22CO2+N2 +6KCl+2H2O。若處理上述廢水20 L,使KCN完全轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì),至少需液氯g。,答案(1)+2 (2)CN-+H2OHCN+OH-CN-+H2O+CO2HC+HCN (3)NaHCO3還原產(chǎn)物H2O沒有污染 (4)35.5 解析(1)根據(jù)價鍵規(guī)律,可知C、N之間以

5、三鍵結(jié)合,H和C之間以單鍵結(jié)合。H顯+1價,N的非金屬性比C強,N顯-3價,則C顯+2價。 (2)NaCN是強堿弱酸鹽,CN-水解使溶液顯堿性。HCN和Na2CO3反應生成NaHCO3,說明HCN的酸性比H2CO3弱但比HC強,在NaCN溶液中通 入少量CO2會生成HCN和NaHCO3。 (3)根據(jù)質(zhì)量守恒,可知A為NaHCO3。H2O2作氧化劑時,其還原產(chǎn)物H2O沒有污染性,故H2O2常被稱為“綠色氧化劑”。,(4)20 L廢水中含KCN的質(zhì)量為650 mgL-120 L=13 000 mg=13 g。合并兩步反應的化學方程式得2KCN+8KOH+5Cl210KCl+2CO2+N2+4H2

6、O,則m(Cl2)=(35513130) g=35.5 g。,1-1用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的鋁灰制備Al2(SO4)318H2O,工藝流程如下(部分操作和條件略): .向鋁灰中加入過量稀H2SO4,過濾; .向濾液中加入過量KMnO4溶液,調(diào)節(jié)溶液的pH約為3; .加熱,產(chǎn)生大量棕色沉淀,靜置,上層溶液呈紫紅色; .加入MnSO4至紫紅色消失,過濾; .濃縮、結(jié)晶、分離,得到產(chǎn)品。 (1)H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是 。 (2)將Mn氧化Fe2+的離子方程式補充完整: 1Mn+Fe2++1Mn2++Fe3++ (3)已知:,生成氫氧化物沉淀的pH,注

7、:金屬離子的起始濃度為0.1 molL-1 根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟的目的:。 (4)已知:一定條件下,Mn可與Mn2+反應生成MnO2。 向的沉淀中加入濃鹽酸并加熱,能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是。 中加入MnSO4的目的是。,答案(1)Al2O3+6H+2Al3++3H2O (2)58H+54H2O (3)pH約為3時,Fe2+和Al3+不能形成沉淀,將Fe2+氧化為Fe3+,可使鐵完全沉淀 (4)有黃綠色氣體生成除去過量的Mn 解析(2)根據(jù)氧化還原反應的配平方法化合價升降法:n n2+得5e-、失e-,確定Fe2+和Fe3+的化學計量數(shù)為5,再根據(jù)電 荷守恒與原子守恒配平。 (4)發(fā)生反

8、應:MnO2+4HCl(濃)MnCl2+2H2O+Cl2,會產(chǎn)生黃綠色 氣體;已知Mn與Mn2+反應生成MnO2,因此加入MnSO4可以除去過量 的Mn。,1-2鋰、鉻、鈰、鎳均為金屬元素,這些金屬元素的化合物在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要作用。 (1)LiPF6是鋰離子電池中廣泛應用的電解質(zhì),LiPF6中P的化合價為。 (2)自然界中Cr主要以+3價和+6價形式存在。+6價的Cr能引起細胞的突變,可以用亞硫酸鈉在酸性條件下將其還原為+3價的Cr。完成并配平下列離子方程式: Cr2+S+Cr3++ S+H2O (3)二氧化鈰(CeO2)在平板電視顯示屏的制造中有著重要應用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作

9、用下可生成Ce3+,寫出該反應的化學方程式: 。,(4)如圖所示是由Ce3+再生Ce4+的裝置示意圖。電解總反應為2HS+4H ++4Ce3+S2+4Ce4++3H2O。 生成Ce4+的電極反應式為。,生成的含Ce4+溶液從電解槽的(填字母序號)口流出。 (5)NiSO4nH2O是一種綠色、易溶于水的晶體,廣泛應用于鍍鎳、電池制造等領域,為測定NiSO4nH2O的組成,進行如下實驗:稱取2.682 6 g樣品,配制成250.00 mL溶液,準確量取配制的溶液25.00 mL,用0.040 00 molL-1的EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定Ni2+(離子方程式為Ni2++H2Y2-Ni

10、Y2-+2H+),消耗EDTA標準溶液25.50 mL。則晶體樣品的化學式 為。,答案(1)+5(2)138H+234 (3)2CeO2+3H2SO4+H2O2Ce2(SO4)3+4H2O+O2 (4)Ce3+-e-Ce4+a (5)NiSO46H2O 解析(1)根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0的原則,計算P的化合價為+5; (3)CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,說明CeO2為氧化劑,H2O2為還原劑,由此可寫出化學方程式; (4)Ce3+生成Ce4+,Ce元素的化合價升高,發(fā)生氧化反應,應為陽極反應,因此生成的含Ce4+溶液從電解槽的a口流出; (5)根據(jù)關系式:NiSO

11、4nH2ONa2H2Y,列出計算式:0.040 000.025 50 10(155+n18)=2.682 6,解得n=6。,類型二、主題素材確定型元素及其化合物綜合題 以某一主題組織素材的綜合應用題,考查范圍廣,不但可考查常見元素的單質(zhì)及其化合物的相互轉(zhuǎn)化,還可結(jié)合基本理論進行考查,如:物質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素周期律、化學平衡及電離平衡理論、氧化還原及電化學知識等。解答這一類型題目時,先要仔細審題,了解命題意圖及考查的知識點,然后認真分析已知條件并結(jié)合已學知識分析注意事項、補充所缺項目,使整個題目前后連貫起來,規(guī)范做出正確答案。,典例2某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}: (1

12、)丙組同學取10 mL 0.1 molL-1KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-1 FeCl3溶液混合。分別取2 mL此溶液于3支試管中進行如下實驗: 第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置,CCl4層顯紫色; 第二支試管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成藍色沉淀; 第三支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅。 實驗檢驗的離子是(填離子符號);實驗和說明:在I-過量的情況下,溶液中仍含有(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應為。 (2)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為;一段時,間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),

13、并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是,生成沉淀的原因是(用平衡移動原理解釋)。,答案(1)Fe2+Fe3+可逆反應 (2)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2OFe3+催化H2O2分解產(chǎn)生O2H2O2分 解反應放熱,促進Fe3+的水解平衡正向移動 解析(1)根據(jù)Fe2+的檢驗方法,向溶液中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成藍色沉淀,一定含有Fe2+,則實驗檢驗的離子是Fe2+;碘易溶于CCl4,在CCl4中呈紫色,Fe3+遇KSCN溶液顯紅色,實驗和說明,在I-過量的情況下,溶液中仍含有Fe3+,由此可以證明該氧化還原反應為可逆反應。 (2)H2O2溶液中加入幾滴酸化的F

14、eCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,含鐵離子的溶液呈棕黃 色;一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成,產(chǎn)生氣泡的原因是反應產(chǎn)生的Fe3+是H2O2分解的催化劑,促使H2O2分解生成,O2,同時H2O2分解反應是放熱反應,促使Fe3+的水解平衡Fe3++3H2OFe (OH)3+3H+正向移動,產(chǎn)生較多Fe(OH)3,聚集形成沉淀。,2-1無水氯化鋁是有機合成工業(yè)中一種重要的催化劑,工業(yè)上由Al2O3制備無水氯化鋁的反應為2Al2O3+6Cl24AlCl3+3O2。 (1)實驗室制氯氣的離子方程式為,氯氣溶于水

15、生成的次氯酸的電子式為。 (2)AlCl3可以作凈水劑,其原理是(用離子方程式表示)。 (3)Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜,其離子方程式為。 (4)為分析某鋁合金的成分,用足量稀硝酸將其完全溶解后,用NaOH溶液調(diào)pH,當pH=3.4時開始出現(xiàn)沉淀,分別在pH為5、9時過濾沉淀,繼續(xù)滴加NaOH溶液無沉淀生成。結(jié)合圖像信息推斷該合金中除鋁外還含有的,金屬是。,答案(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2OH (2)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+ (3)Al2O3+2OH-2Al+H2O (4)Cu(或銅) 解析(1)實驗室利用MnO2和濃鹽酸在加

16、熱條件下制備氯氣,離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2O。次氯酸的結(jié)構(gòu)式為HO Cl,電子式為H。(2)AlCl3可以作凈水劑,是因為Al3+水解生成 的Al(OH)3膠體可以吸附水中的懸浮物質(zhì)。(3)NaOH溶液處理Al2O3膜時發(fā)生反應的離子方程式為Al2O3+2OH-2Al+H2O。(4)根據(jù)題圖 可知,pH=3時,Fe3+已經(jīng)完全沉淀,則溶解液中一定不含F(xiàn)e3+,而pH=9時Mg2 +,才開始沉淀,根據(jù)題意,過濾后繼續(xù)滴加NaOH溶液無沉淀生成,則溶解液中一定不含Mg2+,而Cu2+、Fe2+分別在pH=7、pH=9時完全沉淀,由于硝酸過量,不可能生成Fe2+

17、,故溶解液中一定含有Cu2+,因此合金中還含有的金屬為Cu。,2-2硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5H2O和Fe3O4,還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示: 回答下列問題: (1)寫出Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式:。為提高浸出速率,除適當增加硫酸濃度外,還可采取的措施有(寫出兩條)。,(2)利用的磁性,可將其從“浸渣”中分離?！敖敝羞€剩余的物質(zhì)是。(寫化學式) (3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液,作用是。然后再調(diào)節(jié)溶液的pH約為5,目的是。 (4)“粗硼酸”中的主要雜

18、質(zhì)是(填名稱)。 (5)以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機合成中的重要還原劑,其電子式為。 (6)單質(zhì)硼可用于生產(chǎn)具有優(yōu)良抗沖擊性能的硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼,用化學方程式表示制備過程。,答案(1)Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2H3BO3+2MgSO4提高反應溫 度、減小鐵硼礦粉粒徑 (2)Fe3O4SiO2和CaSO4 (3)將Fe2+氧化成Fe3+使Fe3+與Al3+形成氫氧化物沉淀而除去 (4)(七水)硫酸鎂 (5)Na+HH- (6)2H3BO3 B2O3+3H2O、B2O3+3Mg 2B+3MgO 解析(1)硫酸可與硼酸鹽反應制取酸性較弱的硼酸,

19、所以Mg2B2O5H2O與硫酸反應的化學方程式為:Mg2B2O5H2O+2H2SO4 2MgSO4+2H3BO3。為提高浸出速率,除適當增加硫酸濃度外,還可采取提高反應溫,度、減小鐵硼礦粉粒徑等措施。 (2)Fe3O4有磁性,可利用其磁性將其從“浸渣”中分離;“浸渣”中還剩余的物質(zhì)是SiO2和CaSO4。 (3)“凈化除雜”需先加H2O2溶液,其作用是把Fe2+氧化為Fe3+,然后調(diào)節(jié)溶液的pH約為5,使Al3+和Fe3+以Al(OH)3、Fe(OH)3形式沉降而除去。 (4)“粗硼酸”中所含雜質(zhì)主要是沒有除去的易溶性鎂鹽,故為(七水)硫酸鎂。 (5)硼氫化鈉的電子式為Na+HH-。 (6)利

20、用Mg的還原性制取硼的化學方程式為2H3BO3 B2O3+3H2O、 B2O3+3Mg 2B+3MgO。,類型三、與環(huán)境保護和綠色化學相關的元素及其化合物綜合題 結(jié)合元素及其化合物的性質(zhì),考查環(huán)境保護與綠色化學的應用是近幾年高考命題的熱點;是與社會、生產(chǎn)、生活結(jié)合較為緊密的一類題目,題中一些答案的制定經(jīng)常具有一定的開放性,作答時,要聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際,充分利用化學語言,敢于下筆。 1.環(huán)境污染的類型及防治措施,2.常見的環(huán)境污染及其成因,,3.實現(xiàn)綠色化學的過程、目標及措施,典例3研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當今海洋科學研究的前沿領域。 (1)溶于海水的CO2主要以4種無機碳形式存在,其

21、中HC占95%。寫出 CO2溶于水產(chǎn)生HC的方程式: 。 (2)在海洋碳循環(huán)中,通過如圖所示的途徑固碳。,寫出鈣化作用的離子方程式:。 同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自H2O。用18O標記物質(zhì)的光合作用的化學方程式如下,將其補充完整: +(CH2O)x+x18O2+xH2O (3)海水中溶解無機碳占海水總碳的95%以上,其準確測量是研究海洋碳循環(huán)的基礎。測量溶解無機碳,可采用如下方法: 氣提、吸收CO2。用N2從酸化后的海水中吹出CO2并用堿液吸收(裝置示意圖如下)。將虛線框中的裝置補充完整并標出所用試劑。,滴定。將吸收液吸收的無機碳轉(zhuǎn)化為NaHCO3,再用x molL-1 HCl溶

22、液滴定,消耗y mL HCl溶液。海水中溶解無機碳的濃度=molL-1。,(4)利用下圖所示裝置從海水中提取CO2,有利于減少環(huán)境溫室氣體含量。 結(jié)合方程式簡述提取CO2的原理:。 用該裝置產(chǎn)生的物質(zhì)處理b室排出的海水,合格后排回大海。處理至合格的方法是 。,答案(1)CO2+H2O H2CO3、H2CO3 H++HC (2)2HC+Ca2+ CaCO3+CO2+H2O xCO22xO (3) (4)a室:2H2O-4e- 4H++O2,H+通過陽離子膜進入b室,發(fā)生反應:H+ +HC CO2+H2O c室的反應:2H2O+2e- 2OH-+H2,用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)

23、至接近裝置入口海水的pH,解析(3)向盛有海水的裝置中通入N2應長進短出,酸化海水應用難揮發(fā)的H2SO4。 由NaHCO3+HCl NaCl+CO2+H2O可以看出,n(NaHCO3)=n(HCl), c(C)=== molL-1。 (4)a室為陽極室,H2O放電生成的H+可通過陽離子膜進入b室與HC反 應產(chǎn)生CO2;c室為陰極室,H2O放電生成OH-使c室溶液呈堿性,故用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)至接近裝置入口海水的pH后,再將其排回大海。,3-1煤燃燒排放的煙氣含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大氣,采用Na-ClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進行脫硫、脫硝?；卮鹣铝袉栴}: (

24、1)NaClO2的化學名稱為。 (2)在鼓泡反應器中通入含有SO2和NO的煙氣,反應溫度323 K,NaClO2溶液濃度為510-3 molL-1。反應一段時間后溶液中離子濃度的分析結(jié)果如下表。,寫出NaClO2溶液脫硝過程中主要反應的離子方程式: 。增加壓強,NO的轉(zhuǎn)化率(填“提高”“不變”或“降低”)。 隨著吸收反應的進行,吸收劑溶液的pH逐漸(填“增大”“不變”或“減小”)。 由實驗結(jié)果可知,脫硫反應速率脫硝反應速率(填“大于”或“小于”)。原因除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是。 (3)在不同溫度下,NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示

25、。,由圖分析可知,反應溫度升高,脫硫、脫硝反應的平衡常數(shù)均(填“增大”“不變”或“減小”)。 反應Cl+2S 2S+Cl-的平衡常數(shù)K表達式為 。,答案(1)亞氯酸鈉 (2)4NO+3Cl+4OH- 4N+2H2O+3Cl-提高 減小 大于NO溶解度較低或脫硝反應活化能較高 (3)減小 ,解析(1)NaClO2的化學名稱為亞氯酸鈉。(2)脫硝過程就是煙氣中的NO被NaClO2溶液吸收的過程,由表中數(shù)據(jù)可知NO與Cl在溶液中 反應后主要生成N和Cl-,離子方程式為4NO+3Cl+4OH- 4N+ 2H2O+3Cl-;增加壓強,NO在溶液中的溶解度增大,NO的轉(zhuǎn)化率提高。隨著吸收反應的進行,c(O

26、H-)減小,pH逐漸減小。由表中數(shù)據(jù)可知,反應一段時間后溶液中S的濃度大于N的濃度,說明脫硫反應速率大 于脫硝反應速率。(3)由圖像可知,升高溫度,氣體的平衡分壓增大,說明平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小。,3-2直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨,危害環(huán)境。利用鈉堿循環(huán)法可脫除煙氣中的SO2。 (1)用化學方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反應:。 (2)在鈉堿循環(huán)法中,Na2SO3溶液作為吸收液,可由NaOH溶液吸收SO2制得,該反應的離子方程式是。 (3)吸收液吸收SO2的過程中,pH隨n(S)n(HS)變化關系如下表:,由上表判斷,NaHSO3溶液顯性,用化學平衡原理解釋:。 當吸收液呈中性時,

27、溶液中離子濃度關系正確的是(選填字母)。 a.c(Na+)=2c(S)+c(HS) b.c(Na+)c(HS)c(S)c(H+)=c(OH-) c.c(Na+)+c(H+)=c(S)+c(HS)+c(OH-),(4)當吸收液的pH降至約為6時,需送至電解槽再生。再生示意圖如下: HS在陽極放電的電極反應式是 。 當陰極室中溶液pH升至8以上時,吸收液再生并循環(huán)利用。簡述再生原理:。,答案(1)SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4 (2)SO2+2OH-S+H2O (3)酸HS存在:HSS+H+和HS+H2OH2SO3+OH-, HS的電離程度強于水解程度 ab

28、(4)HS+H2O-2e-3H++S H+在陰極得電子生成H2,溶液中的c(H+)降低,促使HS電離生成S, 且Na+進入陰極,吸收液得以再生,解析(2)SO2被NaOH溶液吸收制備Na2SO3時:SO2+2OH-S+H2O。 (3)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知n(S)n(HS)=991時,溶液的pH為6.2,故 NaHSO3溶液顯酸性;在NaHSO3溶液中存在HS的電離和水解,且電離 程度大于水解程度,故溶液呈酸性。當吸收液呈中性時,溶液中c(H+)=c(OH-),根據(jù)電荷守恒c(Na+)+c(H+)=2c(S)+c(HS)+c(OH-),推出c(Na+) =2c(S)+c(HS);由于n(S)n(HS)=11時,溶液的pH為7.2,故 溶液呈中性時一定有c(HS)c(S),可推出:c(Na+)c(HS)c(S ) c(H+)=c(OH-)。 (4)根據(jù)電解槽所示的變化,可知HS在陽極放電的電極反應式為HS +H2O-2e-3H++S;H+在陰極得電子生成H2,溶液中的c(H+)降低,促 使HS電離生成S,且Na+進入陰極,吸收液得以再生。,