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）。