高考化学总复习 第四章 非金属及其化合物课时5元素化合物综合应用创新题 新人教版.docx
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高考化学总复习第四章非金属及其化合物课时5元素化合物综合应用创新题新人教版
课时5 元素化合物综合应用创新题
[课时诠释]
无机综合应用题是高考常考的题型之一,它集元素化合物知识、基本概念、基本理论和化学计算等知识于一体,且试题结构紧凑、文字表述少、包含信息多。
具有考查面广、创新性强、思维容量大的特点。
这种题型能较好地考查考生的综合分析能力和逻辑推理能力。
该类型试题层次分明,区分度高,其中无机推断题是一种重要形式,浓缩了元素及其化合物知识,此类试题具有极强的学科特色,题材广、可考查内容多和容易控制卷面难度的题型特点,因而成了高考命题中一种十分重要的命题形式,如2016年浙江理综27题对常见金属Mg、Al、Fe及其化合物性质与转化进行考查;2016年北京理综27题以化学工艺流程形式对铅的化合物性质进行了综合考查。
2015年全国卷Ⅱ第28题对消毒剂ClO2的综合考查,全国卷Ⅰ第28题对碘及其化合物的综合考查;2014年新课标全国卷Ⅱ第27题对铅及其化合物进行考查等。
2016年全国卷Ⅱ第28题对铁的化合物的性质的综合考查。
使用说明:
由于本专题课时综合性较强,可放到一轮结束时,作为专题复习使用!
微点聚焦一 信息提供型元素化合物创新题
此类题目往往起点高、落点低,考查的是对信息的获取与问题解决能力,解题的关键是理解新信息。
当遇到这一类题时,第一步是读题,陌生度较高的信息应逐字逐句地阅读,挖掘关键字,排除定势思维的影响;第二步是联想,在读题的基础上结合题目的问题联想分析考查的知识模块,提取出已学的相关化学知识;第三步是解题,按要求填好相应的问题答案,使化学意义顺畅。
[典题示例]
【示例1】(解题规范)(2015·浙江理综)Ⅰ.(6分)请回答:
(1)H2O2的电子式________。
(2)镁燃烧不能用CO2灭火,用化学方程式表示其理由________________________________。
(3)在AgCl沉淀中加入KBr溶液,白色沉淀转化为淡黄色沉淀,写出反应的离子方程式________________________________________________________。
(4)完成以下氧化还原反应的离子方程式:
( )MnO
+( )C2O
+________===( )Mn2++( )CO2↑+________
Ⅱ.(12分)化合物甲和NaAlH4都是重要的还原剂。
一定条件下金属钠和H2反应生成甲。
甲与水反应可产生H2,甲与AlCl3反应可得到NaAlH4。
将4.80g甲加热至完全分解,得到金属钠和2.24L(已折算成标准状况)的H2。
请推测并回答:
(1)甲的化学式________。
(2)甲与AlCl3反应得到NaAlH4的化学方程式_________________________________________________________________。
(3)NaAlH4与水发生氧化还原反应的化学方程式_________________________________________________________________。
(4)甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe2O3),脱锈过程发生反应的化学方程式_____________________________________。
(5)某同学认为:
用惰性气体赶尽反应体系中的空气,将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥,再与金属钠反应,得到的固体物质即为纯净的甲;取该固体物质与水反应,若能产生H2,即可证明得到的甲一定是纯净的。
判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由________________________________________________________________。
[标准答案] Ⅰ.
(1)
(1分)
(2)2Mg+CO2
2MgO+C(2分)
(3)AgCl(s)+Br-(aq)===AgBr(s)+Cl-(aq)(1分)
(4)2MnO
+5C2O
+16H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O(2分)
Ⅱ.
(1)NaH(2分)
(2)4NaH+AlCl3===NaAlH4+3NaCl(2分)
(3)NaAlH4+2H2O===NaAlO2+4H2↑(2分)
(4)3NaH+Fe2O3===2Fe+3NaOH(2分)
(5)制备过程不合理,因为盐酸易挥发,H2中混有HCl,导致产物中有NaCl(2分)
验纯方法不合理,如果有Na残留,Na与水反应也产生H2;没有考虑混入的NaCl(2分)
[评分细则] Ⅰ.
(1)写成离子化合物的形式不给分
(2)漏掉条件扣1分
(3)、(4)写成化学方程式或不配平不给分
Ⅱ.
(2)、(3)、(4)不配平不给分
(5)没有判断结论扣1分
[名师点评] 本题要求根据物质的性质及其计算进行推理,考查了化学式、电子式、化学方程式的正确书写,根据题给信息设计实验的能力,并要求根据物质的组成判断物质的化学物质。
定性与定量相结合推断物质,重点考查学生分析问题与解决问题的能力。
将计算与物质的性质紧密联系起来,可培养学生的逻辑推理能力。
无机推断是高考命题的一种经典题型,既能考查学生掌握元素及其化合物知识的熟悉程度,又能考查学生分析问题、逻辑推理及灵活运用知识的能力,因而无机推断对学生的学科素质要求较高,同时无机推断也是历年高考的难点之一,随着高考注重基础、凸显能力的命题趋势,无机推断更侧重于物质结构知识的考查、侧重于元素周期表周期律的考查、侧重于元素化合物性质的考查。
同时化学实验出现在无机推断题、中化学计算分散在无机推断题中、与科技有关的化学物质出现在推断中。
【解题心得】
元素化合物知识是中学化学的主干知识,要学好元素化合物知识,考生需注意以下几点:
①回归教材,立足基础。
②注重知识点之间的联系,形成知识网络,在“融会贯通”上下功夫。
③反思纠正作业、练习和考试中出现的差错。
[体验感悟]
工业上氰化物的用途广泛,在电镀、洗注、油漆、燃料、橡胶等行业都会用到。
(1)氢氰酸(HCN)是一种酸性很弱的酸,其中碳元素的化合价为________,氢氰酸分子的结构式为________。
(2)氰化钠(NaCN)溶液显强碱性,原因是(用离子方程式表示)________________________。
已知Na2CO3溶液能和HCN反应:
Na2CO3+HCN===NaHCO3+NaCN,则向NaCN溶液中通入少量CO2时反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(3)双氧水可消除氰化物(如NaCN)污染:
NaCN+H2O2+H2O===A+NH3↑,则生成物A的化学式为________________,H2O2常被称为“绿色氧化剂”的理由是_________________________________________________________________。
(4)在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
某厂废水中含KCN,其浓度为650mg·L-1。
现用氯氧化法处理,发生如下反应:
KCN+2KOH+Cl2===KOCN+2KCl+H2O,投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气:
2KOCN+4KOH+3Cl2===2CO2+N2+6KCl+2H2O。
若处理上述废水20L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯________g。
解析
(1)根据价键规律,可知C、N之间以三键结合,H和C之间以单键结合。
H显+1价,N的非金属性比C强,N显-3价,则C显+2价。
(2)NaCN是强碱弱酸盐,CN-水解使溶液显碱性。
因为HCN和Na2CO3反应生成NaHCO3,说明
的酸性比H2CO3弱但比HCO
强,在NaCN溶液中通入CO2会生成HCN和NaHCO3。
(3)NaCN+H2O2+H2O===A+NH3↑,根据质量守恒,可知A为NaHCO3。
H2O2作氧化剂时,其还原产物H2O没有污染性,故H2O2常被称为“绿色氧化剂”。
(4)20L废水中含KCN的质量为:
650mg·L-1×20L=13000mg=13g。
合并两步反应的化学方程式得:
2KCN+8KOH+5Cl2===10KCl+2CO2+N2+4H2O,则:
m(Cl2)=(355×13÷130)g=35.5g。
答案
(1)+2
(2)CN-+H2OHCN+OH- CN-+H2O+CO2===HCO
+HCN
(3)NaHCO3 H2O2作氧化剂时,其还原产物H2O没有污染性
(4)35.5
【解后建模】
无机综合题的解题程序
一、抓元素,知性质
在非金属元素中,以Cl、O、S、N、P、C、Si为重点。
在金属元素中,以Na、Al、Fe、Cu为重点。
其中Cl、N、S、Na、Al、Fe六种元素的单质及其化合物性质最典型、最重要,要重点掌握
二、明目的,知特性
要熟悉含各元素的物质的一些特性,如含Fe3+的溶液遇KSCN溶液变红色,含Fe2+的溶液与碱溶液反应的特殊现象,Al、Al2O3、Al(OH)3的两性,NH3遇HCl、Cl2、HNO3产生白烟,NH3使湿润的红色石蕊试纸变蓝,SO2的漂白性等
三、会结合
要学会将元素化合物知识与元素周期律、物质结构、氧化还原反应、中和滴定、化学反应速率、化学平衡、电化学等密切结合起来
四、结合题目信息作答
将掌握的元素化合物知识与题目所给信息相结合,判断不同情况下框图中各字母代表的物质,进而结合物质的性质按要求回答问题
微点聚焦二 主题素材确定型元素化合物创新题
以某一主题组织素材的综合应用题,考查范围广,不但可考查常见元素的单质及其化合物的相互转化,还可结合基本理论进行考查,如:
物质结构及元素周期律、化学平衡及电离平衡理论、氧化还原及电化学知识等。
解答这一类题时,先要仔细审题,了解命题意图及考查的知识点,然后认真分析已知条件并结合已学知识分析注意事项、补充所缺项目,使整个题目前后连贯起来,规范做出正确答案。
[典题示例]
【示例2】(2016·课标全国Ⅱ,28节选)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
回答下列问题:
(1)丙组同学取10ml0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1FeCl3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层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(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________。
(2)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2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)。
解析
(1)根据Fe2+的检验方法,向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,一定含有Fe2+,则实验②检验的离子是Fe2+;碘易溶于CCl4,在CCl4中呈紫色,Fe3+遇KSCN溶液显红色,实验①和③说明,在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应,反应为2Fe3++2I-2Fe2++I2。
(2)H2O2溶液中加入几滴酸化FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O,铁离子的溶液呈棕黄色;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,产生气泡的原因是反应产生的Fe3+是H2O2分解的催化剂,促使H2O2分解生成O2,同时H2O2分解反应是放热反应,并促进了Fe3+水解平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+向正向移动,产生较多Fe(OH)3,聚集形成沉淀。
答案
(1)Fe2+ Fe3+ 可逆反应
(2)H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O Fe3+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
[体验感悟]
无水氯化铝是有机合成工业中一种重要的催化剂,工业上由Al2O3制备无水氯化铝的反应为2Al2O3+6Cl2
4AlCl3+3O2。
(1)实验室制氯气的离子方程式为__________________________________________________________________,
氯气溶于水生成的次氯酸的电子式为__________________________________________________________________。
(2)AlCl3可以作净水剂,其原理是(用离子方程式表示)__________________________________________________________________。
(3)Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其离子方程式为__________________________________________________________________。
(4)为分析某铝合金的成分,用足量稀硝酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调pH,当pH=3.4时开始出现沉淀,分别在pH为5、9时过滤沉淀,继续滴加NaOH溶液无沉淀生成。
结合图象信息推断该合金中除铝外还含有的金属是___________________________________________________________________。
解析
(1)实验室利用MnO2和浓盐酸在加热条件下制备氯气,离子方程式为:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
次氯酸的结构式为H—O—Cl,电子式为
。
(2)AlCl3可以作净水剂,是因为Al3+水解生成的Al(OH)3胶体可以吸附水中的悬浮物质。
(3)NaOH溶液处理Al2O3膜时发生反应的离子方程式为:
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O。
(4)根据题图可知,pH=3时,Fe3+已经完全沉淀,则溶解液中一定不含Fe3+,而pH=9时Mg2+才开始沉淀,根据题意,过滤后继续滴加NaOH溶液无沉淀生成,则溶解液中一定不含Mg2+,而Cu2+、Fe2+分别在pH=7、pH=9时完全沉淀,由于硝酸过量,不可能生成Fe2+,故溶解液中一定含有Cu2+,因此合金中还含有的金属为Cu。
答案
(1)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)Al3++3H2OAl(OH)3+3H+
(3)Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
(4)Cu(或铜)
微点聚焦三 元素化合物创新题中的环境保护与绿色化学
以单质及其化合物的性质,考查环境保护与绿色化学的应用是近几年高考命题的热点;是一类与社会、生产、生活结合较为紧密的一类题目,题中一些答案的制定经常具有一定的开放性,作答时,要联系生产、生活实际,充分利用化学语言,敢于下笔。
[典题示例]
【示例3】(2015·北京理综,27)研究CO2在海洋中的转移和归宿,是当今海洋科学研究的前沿领域。
(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在,其中HCO
占95%。
写出CO2溶于水产生HCO
的方程式:
_______________________________________。
(2)在海洋碳循环中,通过下图所示的途径固碳。
①写出钙化作用的离子方程式:
______________________________________________________________。
②同位素示踪法证实光合作用的化学方程式如下,将其补充完整:
________+________
(CH2O)x+x18O2+xH2O
(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础。
测量溶解无机碳,可采用如下方法:
①气提、吸收CO2。
用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。
将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。
②滴定。
将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3,再用xmol·L-1HCl溶液滴定,消耗ymLHCl溶液。
海水中溶解无机碳的浓度=________mol·L-1。
(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2,有利于减少环境温室气体含量。
①结合方程式简述提取CO2的原理:
_____________________________________________________________。
②用该装置产生的物质处理b室排出的海水,合格后排回大海。
处理至合格的方法是_________________________________________________________。
解析
(1)CO2溶于水生成H2CO3,H2CO3电离出H+和HCO
。
(2)①根据钙化作用的反应物是HCO
和Ca2+,生成物是CaCO3和CO2,故不难写出反应的离子方程式为2HCO
+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O。
②根据元素守恒及示踪原子的标记知,方程式中的填空为:
xCO2和2xH
O。
(3)①该装置为洗气瓶的装置,要注意装置中长管进、短管出,且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸,因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。
②根据该滴定过程得关系式:
CO2~HCO
~HCl,n(CO2)=n(HCl)=xmol·L-1×y×10-3L=xy×10-3mol,所以c(CO2)=
=
mol·L-1。
(4)①a室的电极连接电源的正极,作阳极,发生氧化反应:
2H2O―4e-===O2↑+4H+,c(H+)增大,H+从a室通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:
HCO
+H+===CO2↑+H2O。
②海水的pH≈8,电解后的海水pH<6,呈酸性;c室的反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH,即处理合格。
答案
(1)CO2+H2OH2CO3、
H2CO3H++HCO
(2)①2HCO
+Ca2+===CaCO3↓+CO2↑+H2O
②xCO2 2xH
O
(3)①
②
(4)①a室:
2H2O―4e-===O2↑+4H+,H+通过阳离子膜进入b室,发生反应:
HCO
+H+===CO2↑+H2O ②c室的反应:
2H2O+2e-===H2↑+2OH-,用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH
【高分必备】
1.环境污染的类型及防治措施
主要污染物及来源
主要危害
防治措施
大气污染
①污染物:
硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、固体颗粒
:
化石燃料的燃烧,工业烟尘
①危害人体健康
②破坏建筑
③影响动、植物生长
④改变气候
①开发新能源,减少化石燃料的燃烧
②对工业尾气进行处理
③立法管理
水污染
①污染物:
重金属盐、耗氧有机物,氮、磷化合物等 ②来源:
工业废水、生活废水、实验室和医院废水
①污染饮用水、影响人畜健康
②影响植物生长
③形成水华、赤潮,影响水中生物生长
①对废水进行无害化处理后排放
②立法管理
土壤污染
①污染物:
重金属盐、废塑料、工业废料、建筑垃圾
②来源:
生活垃圾、工厂、建筑、化肥、农药、各种废水
①使土壤板结、硬化
②水肥流失
①对垃圾进行回收和分类处理,综合利用
②控制各种污水排放
2.常见的环境污染及其成因
[体验感悟]
1.(2016·课标全国Ⅲ,27)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝,回答下列问题:
(1)NaClO2的化学名称为________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl-
c/(mol·L-1)
8.35×10-4
6.87×10-6
1.5×10-4
1.2×10-5
3.4×10-3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________________________________________。
增加压强,NO的转化率________(填“提高”、“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知,脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是____________________________________________________________________。
(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
②反应ClO
+2SO
===2SO
+Cl-的平衡常数K表达式为___________________________________________________________________。
解析
(1)NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。
(2)①亚氯酸钠具有氧化性,可将NO气体氧化为NO
,则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4NO+3ClO
+4OH―===4NO
+3Cl-+2H2O。
该反应是一个气体体积减小的反应,增大压强,有利于反应向消耗NO的方向进行,所以增大压强,NO的转化率提高。
②脱硝反应消耗OH―,故随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐减小。
③根据题中表格数据发现,反应一段时间后溶液中SO
的离子浓度最大,说明脱硫反应速率大于脱硝反应速率。
原因除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高。
(3)①由图分析可知,温度升高,SO2或NO平衡分压的负对数均减小,说明升高温度,平衡逆向移动,因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。
②根据反应ClO
+2SO
===2SO
+Cl―可写出其平衡常数表达式为K=
。
答案
(1)亚氯酸钠
(2)①4NO+3ClO
+4OH―===4NO
+3Cl-+2H2O 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高) (3)①减小 ②K=
2.直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题,将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,最终生成硫酸钙。
硫酸钙可在下图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应,气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳,从而有利于二氧化碳的回收利用,达到减少碳排放的目的。
请回答下列问题:
(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有________(填字母)。