高考化学一轮复习 课时39 常见物质的转化与制备检测与评估.docx

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高考化学一轮复习课时39常见物质的转化与制备检测与评估

2019-2020年高考化学一轮复习课时39常见物质的转化与制备检测与评估

1.我省有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。

（1）海水中所含元素质量最大的是　　　　（元素符号，下同），被称作海洋元素的是　　　　。

（2）①从海水中提取粗盐采用的方法是　　　　　，粗盐中含有Ca2+、Mg2+、S等杂质，精制时所用的试剂为A.盐酸、B.氯化钡溶液、C.氢氧化钠溶液、D.碳酸钠溶液，以上试剂添加的顺序为　　　　　　。

②工业上常以食盐为原料制备氯气，再用氯气制备漂白粉，用化学方程式表示工业上制漂白粉的原理:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）提取NaCl后剩余的海水（母液）中，可用来提取Mg和Br2。

①如用来提取Mg，请完成具体工业流程[注:

（　　）内填所需试剂，【　】内填操作]:

②根据上述提取镁的全过程，没有涉及的反应类型是　　　　（填字母）。

A.分解反应　B.化合反应　C.置换反应　D.复分解反应

③若用来提取Br2，用离子方程式表示提取溴的原理:

　。

④方法A:

母液提取Mg后，再用来提取Br2;方法B:

母液提取Br2后，再用来提取Mg。

哪个更合适　　　　（填“A”或“B”），你的理由是　。

2.硅在地壳中的含量较高。

硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。

回答下列问题:

（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。

这种“金属”可能是　。

（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。

其中，生产普通玻璃的主要原料有　。

（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。

工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

发生的主要反应

电弧炉

SiO2+2CSi+2CO↑

流化床反应器

Si+3HClSiHCl3+H2

还原炉

SiHCl3+H2Si+3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　;碳化硅又称　　　　，其晶体结构与　　　　相似。

②在流化床反应的产物中，SiHCl3大约占85%，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和　　　　。

物质

Si

SiCl4

SiHCl3

SiH2Cl2

SiH3Cl

HCl

SiH4

沸点/℃

2355

57.6

31.8

8.2

-30.4

-84.9

-111.9

③SiHCl3极易水解，其完全水解的产物为　　　　　　　　。

（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是　　　　　　　　　　。

3.NaClO2的漂白能力是漂白粉的45倍，NaClO2广泛用于造纸工业、污水处理等。

工业上生产NaClO2的工艺流程如下:

（1）ClO2发生器中的反应为2NaClO3+SO2+H2SO42ClO2+2NaHSO4。

实际工业生产中，可用硫黄、浓硫酸代替原料中的SO2，其原因为　　　　　　　　　　　　　　（用化学方程式表示）。

（2）反应结束后，向ClO2发生器中通入一定量空气的目的:

　。

（3）吸收器中生成NaClO2的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　，其中反应温度不能高于5℃的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）某化学兴趣小组用如下图所示装置制备SO2并探究SO2与Na2O2的反应:

①为除去过量的SO2，C中盛放的试剂为　　　　。

②D中收集到的气体可使带余烬的木条复燃，B中发生的反应可能为　　　　　　　　　　　　　　　　　　、Na2O2+SO2Na2SO4。

4.实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4·7H2O），过程如下:

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是　　　　（填字母）。

A.品红溶液　B.紫色石蕊溶液　C.酸性KMnO4溶液　　D.溴水

（2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe3+，写出FeS、O2、H2SO4反应的化学方程式:

　。

（3）在③中，需加入的物质是　　　　。

（4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有　　　　　　　　　　　。

（5）在⑥中，将溶液Z控制到70~80℃的目的是　。

5.（xx·海南模拟改编）以黄铁矿为原料，采用接触法生产硫酸的流程可简示如下:

请回答下列问题:

（1）在炉气制造中，生成SO2的化学方程式为　。

（2）炉气精制的作用是将含SO2的炉气　　　　　　、　　　　　　及干燥，如果炉气不经过精制，对SO2催化氧化的影响是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）精制炉气（含SO2体积分数为7%、O2为11%、N2为82%）中SO2平衡转化率与温度及压强关系如右图所示。

在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右（对应图中A点），而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　;求450℃时该反应的平衡常数K（计算结果保留三位有效数字）。

（4）在SO2催化氧化设备中设置热交换器的目的是　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　，从而充分利用能源。

6.以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。

已知铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3），其制备实验流程如下:

（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）图中“滤渣”的主要成分为　　　　（填化学式）。

（3）加30%的H2O2溶液发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为4[NH4Al（SO4）2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过下图所示的装置。

①集气瓶中收集到的气体是　　　　（填化学式）。

②足量饱和NaHSO3溶液吸收的物质除大部分H2O（g）外还有　　　　　　（填化学式）。

③KMnO4溶液褪色（Mn还原为Mn2+），发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。

7.亚铁盐中，FeSO4·7H2O露置于空气中易被氧气氧化，而莫尔盐[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]露置于空气中不易被氧气氧化，是一种重要的定量分析试剂。

其制备原理是FeSO4+（NH4）2SO4+6H2O（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O。

实验室用废铁屑制备莫尔盐的过程如下:

（1）步骤Ⅰ除锈的操作:

将废铁屑放入烧杯，　　　　　　　　　　　　，过滤，洗涤。

（2）步骤Ⅱ铁屑的溶解在锥形瓶中进行，并水浴加热到60℃左右，需要的仪器是铁架台、石棉网、大烧杯、　　　　　　　　。

（3）步骤Ⅲ中加入的（NH4）2SO4与溶液中FeSO4的物质的量需满足的关系为n[（NH4）2SO4）]∶n[FeSO4]=　　　　。

为了确定（NH4）2SO4的用量，下列方法简便可行的是　　　　（填字母）。

A.称量废铁屑的质量，推算所需（NH4）2SO4的质量

B.称量无锈铁屑和步骤Ⅱ之后剩余铁屑的质量，推算所需（NH4）2SO4的质量

C.测定FeSO4溶液的浓度和体积，推算所需（NH4）2SO4的质量

（4）所得晶体样品中可能混有的杂质是FeSO4·7H2O和（NH4）2SO4中的一种。

某小组设计了如下方案进行检验和测定，请完成表中内容。

序号

实验方案

实验现象和结论

步骤1

取少量样品　　　　　　　　　

样品颜色可能有变化

步骤2

步骤1后将样品转移到试管中，加入去氧蒸馏水，振荡溶解，调节至酸性，　　　　　

若　　　　　　，说明样品中含有FeSO4·7H2O杂质

步骤3

若步骤2证明样品不含FeSO4·7H2O杂质，再另取样品测定其中N的质量分数W1与理论值W2比较

若W1　　　　W2，说明样品中含有（NH4）2SO4杂质

课时39　常见物质的转化与制备

1.

（1）O　Br

（2）①蒸发结晶　CBDA（或BCDA）

②2Cl2+2Ca（OH）2CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

（3）①盐酸　电解　②C　③Cl2+2Br-2Cl-+Br2

④B　若先提取镁,海水中会残留大量Ca（OH）2,再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2

【解析】　

（1）因海水中含有大量的水,水中质量大的是氧元素,溴被称作海洋元素;

（2）因用蒸发结晶的方法可以从海水中获得食盐,镁离子用氢氧根离子沉淀,加入过量的石灰乳可以将镁离子沉淀,硫酸根离子用钡离子沉淀,加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀,至于先除镁离子,还是先除硫酸根离子都行,钙离子用碳酸根离子沉淀,除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀,但是加入的碳酸钠要在加入的氯化钡之后,这样碳酸钠能除去反应剩余的氯化钡,过滤,加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,所以添加试剂的顺序为CBDA或BCDA。

（3）①将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰并将石灰制成石灰乳,将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀,在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O,将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2,电解熔融的氯化镁可得到Mg。

②CaCO3CaO+CO2↑,分解反应;CaO+H2OCa（OH）2,化合反应;MgCl2+Ca（OH）2Mg（OH）2↓+CaCl2,复分解反应;Mg（OH）2+2HClMgCl2+2H2O,复分解反应;MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O↑,分解反应;置换反应没有涉及。

（4）若先提取镁,海水中会残留大量Ca（OH）2,而Cl2能与过量的石灰乳反应,用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2,所以母液提取Br2后,再用来提取Mg。

2.

（1）含有硅、碳的铁合金（或硅铁）

（2）石英砂、纯碱和石灰石

（3）①SiO2+3CSiC+2CO↑　金刚砂　金刚石（或单晶硅）

②精馏（或蒸馏）　③H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl

（4）H2、HCl

【解析】　大多为常见知识考查。

（3）比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体,SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏可分离二者。

3.

（1）S+2H2SO4（浓）3SO2↑+2H2O

（2）驱赶出ClO2,确保其被充分吸收

（3）2ClO2+2OH—+H2O22Cl+O2+2H2O　提高ClO2的利用率（或防止H2O2分解）

（4）①NaOH溶液（或KMnO4溶液）

②2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2

【解析】　

（1）反应需要SO2,故其他原料也是产生SO2,该原料硫与浓硫酸发生归中反应生成SO2。

（2）通入空气是为了排除装置中的气体,使其充分吸收。

（3）吸收器中反应物为NaOH、双氧水和ClO2,产物是NaClO2和氧气;双氧水不稳定受热分解。

（4）①二氧化硫可用碱液吸收;②D装置收集到氧气,故B中反应可能有过氧化钠与二氧化硫发生歧化反应。

4.

（1）B

（2）4FeS+3O2+6H2SO42Fe2（SO4）3+6H2O+4S

（3）Fe（或铁粉）

（4）蒸发皿（或烧杯）、玻璃棒

（5）升高温度促进F的水解,过高温度不利于聚铁的形成

【解析】　

（1）SO2只能使石蕊试液变红不能使其褪色;

（2）根据流程图可以知道反应物是FeS、O2、H2SO4,生成物中有Fe2（SO4）3、S,根据得失电子守恒、质量守恒可以写出4FeS+3O2+6H2SO42Fe2（SO4）3+6H2O+4S;（3）反应①的生成物是Fe2（SO4）3,而最终的生成物是硫酸亚铁,说明在③中,需加入的物质是Fe（或铁粉）;（4）蒸发浓缩需要的玻璃仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒;（5）在⑥中,将溶液Z控制到70~80℃的目的是升高温度促进Fe3+的水解,过高温度不利于聚铁的形成。

5.

（1）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

（2）除尘　水洗　矿尘、砷、硒等使催化剂中毒,水蒸气对设备和生产有不良的影响。

（3）不选B点,因为压强越大对设备的投资越大,消耗的动能越大,SO2原料的转化率在1个大气压下的转化率已是97%,再提高压强,SO2的转化率提高的余地很小　不选C点,因为温度越低,SO2转化率虽然越高,但催化剂的催化作用受到影响　1.38×102

（4）降低上层反应气的温度,使反应更完全　预热进入接触室的气体

【解析】　

（2）炉气精制的目的是除尘,除去砷、硒等使催化剂中毒的气体,还有对设备有影响的水蒸气;（3）设容器的体积是1L,物质的量共有100mol,

　　2SO2　+　O2　　2SO3

始态/mol·L-1　711　　　　　0

反应/mol·L-1　7×97%0.5×7×97%7×97%

平衡/mol·L-1　0.21　　　7.605　　　6.79

K==1.38×102

6.

（1）Al2O3+3H2SO4Al2（SO4）3+3H2O

（2）SiO2

（3）2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

（4）①N2　②SO3、NH3　③2Mn+5SO2+2H2O2Mn2++5S+4H+

【解析】　

（2）铁的氧化物和氧化铝溶于酸,二氧化硅不溶形成滤渣;（3）溶液中的亚铁离子不易除去,需把其氧化为铁离子再沉淀除去。

（4）①通过饱和亚硫酸氢钠溶液除去氨气、三氧化硫,通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫气体,故收集的气体为氮气;②SO3、NH3均溶于水与水反应;③KMnO4溶液与二氧化硫反应,二氧化硫被氧化为硫酸根离子。

7.

（1）加入足量稀硫酸,充分搅拌

（2）酒精灯、温度计　（3）1∶1　B

（4）

序号

实验方案

实验现象和结论

步骤1

露置于空气中一段时间

步骤2

加入1~2滴KSCN溶液

溶液变成血红色

步骤3

﹥（或大于）

【解析】　

（1）除锈要用稀硫酸,还要充分的搅拌以加快其反应速率;

（2）温度要保持60℃左右,需要酒精灯、温度计;（3）从化学方程式可以得出n[（NH4）2SO4]∶n[FeSO4]=1∶1;为了确定（NH4）2SO4的用量,知道铁粉的量进而推出FeSO4,B方案可行,A方案不可行,C方案操作太繁琐;（4）由题给信息可知FeSO4·7H2O露置于空气中易被氧气氧化,而莫尔盐[（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]露置于空气中不易被氧气氧化,要检验产品中含有FeSO4·7H2O,利用在空气中易被氧化,颜色会有变化,再将其溶于蒸馏水中加入KSCN溶液,若溶液变红,说明样品中含有FeSO4·7H2O;纯的（NH4）2SO4中N的质量分数W1大于（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O中N的质量分数W2。

2019-2020年高考化学一轮复习第三单元非金属元素及其化合物能力提升

硝酸与金属、非金属反应的一般规律

1.硝酸与金属反应的一般规律

（1）金属与HNO3反应一般不生成H2，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。

（2）足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，产物也发生改变。

（3）金属与HNO3反应的一般通式

①金属+浓硝酸→金属硝酸盐+NO2↑+H2O

②金属+稀硝酸→金属硝酸盐+NO↑+H2O

（4）硝酸与变价金属氧化物反应

如FeO与稀硝酸反应:

3FeO+10HNO3（稀）3Fe（NO3）3+NO↑+5H2O，反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性。

2.硝酸与非金属单质反应的规律

（1）浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。

（2）与非金属单质反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。

3.离子共存判断中的N

在极弱酸性、中性或碱性条件下，N氧化性很弱或几乎没有氧化性，但溶液中有大量H+存在时，N就表现出强氧化性，此时不能与Fe2+、S2-、I-、S、Br-等还原性离子共存。

硝酸与金属反应的计算

思维模型:

①原子守恒法

金属与HNO3反应时，HNO3一部分起酸的作用，以N的形式存在于溶液中;另一部分作为氧化剂转化为氮的还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。

例如:

mgCu与足量的一定浓度的硝酸充分反应后，产生VL的NO、NO2混合气体（标准状况下），则参加反应的HNO3为（+）mol

②电子守恒法

HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。

例如:

mg铜投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到VmL气体（在标准状况下）。

将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积的计算方法是:

若从一般角度考虑，很难得出结论。

但若利用电子守恒解，能看到铜失去的电子总数等于氧得到的电子总数，即有2n（Cu）=4n（O2）

V（O2）=××22.4L

③电荷守恒法

HNO3过量时反应后溶液中（不考虑OH-）则有:

c（N）=c（H+）+nc（Mnn+）

（Mnn+代表金属离子）。

④离子方程式计算法

金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中N在H2SO4提供H+的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H+或N进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。

酸雨、煤的脱硫与汽车（或硝酸工业）尾气的处理

形成酸雨（pH小于5.6的雨水）的气体有:

氮的氧化物和二氧化硫。

（1）氮的氧化物，来源主要是汽车（或硝酸工业）的尾气。

汽车尾气的处理:

是在催化剂的作用下，将有害气体氮的氧化物转化为氮气。

发生的主要反应化学方程式如下:

2NOx+2xCON2+2xCO2

硝酸工业的尾气处理主要是利用碱（如氢氧化钠）或碱性溶液（如纯碱溶液）来处理。

反应原理如下:

NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O

2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O

2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2

NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2

（2）二氧化硫，主要来源是煤燃烧所排放的二氧化硫气体。

处理的方法是煤的脱硫。