届一轮复习人教版元素化合物综合应用学案.docx
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届一轮复习人教版元素化合物综合应用学案
学案四 元素化合物综合应用
【学习目标】
1．使学生了解解答无机综合题的一般程序。
2．让学生学会挖掘隐含信息，应用已知知识推断未知元素化合物结构与性质。
3．引导学生对教材中常见代表物的性质进行有序贮存以备检索。
4．培养学生发散、联想、归纳、整合、提炼知识的能力。
5．训练学生思维的灵活性、变通性，提高学生的类比思维及推理能力。
【学习重点】 1.元素化合物综合题解题思路。
2.信息的应用及规范答题能力。
【学习难点】 元素化合物综合题中方程式的书写及计算。
【考情分析】 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。
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，2017年江苏化学18题对碱式氯化铜的考查等。
1．元素化合物综合题常见设问方向
（1）化合价：
如
等。
（2）电子式：
如
等。
（3）氧化还原反应离子方程式的书写
第一步得失电子守恒，配平氧化剂还原剂，氧化产物，还原产物。
第二步电荷守恒，根据反应环境配平H＋或OH－。
第三步原子守恒，根据反应前后，氢原子或氧原子配平水的系数。
（4）问题简答：
常见的有反应现象叙述，基本实验操作等，如现象描述可通过下面程序和模板加以规范，
①全面描述现象的程序——“海、陆、空”
“海”——溶液有什么变化；
“陆”——固体有什么变化；
“空”——气体有什么变化。
②规范描述现象的答题模板
如a.颜色：
……由……（具体颜色）变为……（具体颜色）；
b．气体：
溶液中产生……（颜色）的气泡，（或）在固体表面产生……（颜色）气泡；
c．沉淀：
在……（颜色）溶液中产生……（颜色）的沉淀（浑浊）。
2．元素化合物综合题常涉及到的环境污染及防治
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
②来源：
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
3.元素化合物综合题的解题程序
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
考法指导1 信息提供型元素化合物综合题
【题型说明】
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。
【案例1】 （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
[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性质。
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。
[生→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，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。
【对点训练1】 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HCN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－＋H2O
HCN＋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
考点指导2 主题素材确定型元素化合物综合题
【题型说明】
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。
【案例2】 铜是一种古老而又年轻的金属元素，铜及其化合物在生产生活中有着广泛的应用。
（1）古代留下来的青铜器表面呈绿色，原因是在潮湿的空气中，铜易发生腐蚀生成铜绿，有关反应的化学方程式为：
_____________________________________
_____________________________________________________________。
（2）现代工业主要采用高温冶炼黄铜矿（CuFeS2，也可表示为Cu2S·Fe2S3）的方法获得铜。
火法炼铜首先要焙烧黄铜矿：
2CuFeS2＋4O2
Cu2S＋3SO2＋2FeO，每转移0.6mol电子，有________mol硫原子被氧化。
（3）CuSO4可用于游泳池水的消毒，原因是_________________________
______________________________________________________________。
（4）向CuCl2和FeCl3的混合溶液中加入CuO粉末会产生新的沉淀，该沉淀的主要成分的化学式为________（已知：
Fe3＋水解程度比Cu2＋大）。
（5）利用Cu和FeCl3溶液的反应可制作印刷电路板，为了从含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中回收Cu，某化学兴趣小组的同学设计了以下两种实验方案：
方案1：
向废液中加入过量铁粉，充分反应后过滤。
在所得滤渣中加入足量盐酸，充分反应后，再过滤即得到铜。
方案1中涉及的四种阳离子的氧化性由强到弱的顺序为________。
方案2：
在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH＝1，用铜和石墨作电极进行电解。
当观察到阴极上有少量气泡产生时，即停止电解，这时Cu已全部析出，在电极上可直接回收铜。
操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为________。
解析
（1）在潮湿的空气中，铜易与O2、H2O、CO2发生反应生成铜锈，铜锈的主要成分是Cu2（OH）2CO3。
（2）在CuFeS2中Cu、Fe、S三种元素的化合价依次是＋1、＋3、－2，2molCuFeS2发生反应时，转移18mol电子，有3mol硫原子被氧化，则每转移0.6mol电子，有0.1mol硫原子被氧化。
（3）CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，可杀灭水中的细菌。
（4）CuCl2和FeCl3水解使溶液显酸性，向混合溶液中加入CuO时，CuO与水解生成的酸反应，使水解平衡正向移动，因Fe3＋水解程度比Cu2＋大，故主要生成Fe（OH）3沉淀。
（5）根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，可知氧化性：
Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋。
方案2电解时有污染性的气体Cl2产生，且能耗大。
答案
（1）2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2（OH）2CO3
（2）0.1
（3）CuSO4能使蛋白质变性
（4）Fe（OH）3
（5）Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Fe2＋ 有污染性气体Cl2产生，使用了电解装置，成本较高
【对点训练2】 硫的化合物丰富多彩，且都有一定的用途。
（1）用作橡胶工业的硫化剂S2Cl2的分子结构中每个原子均满足8电子稳定结构，S2Cl2的电子式为________。
S2Cl2遇水很容易发生水解反应生成一种淡黄色固体和两种气体，其反应的化学方程式为________________________________。
（2）用作氧化剂的过二硫酸铵[（NH4）2S2O8]属于离子化合物，易溶于水，其可由硫酸铵[（NH4）2SO4]为原料制备。
①（NH4）2SO4溶液呈酸性的原因是________________________（用离子方程式表示），（NH4）2SO4中各种离子的浓度由大到小的顺序为________________________。
②若硫酸铵溶液的浓度为250g·L－1，其物质的量浓度是________mol·L－1。
③（NH4）2S2O8在Ag＋的催化作用下能将Mn2＋氧化成MnO
，其反应的离子方程式为__________________________________________________________。
（3）Na2S2O4在空气分析中常用来吸收氧气，当吸收氧气、水蒸气后发生反应时，若还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶1，则产物为________（填化学式）。
解析
（1）S2Cl2中每个原子均满足8电子稳定结构，其结构式为Cl—S—S—Cl，则电子式为
；由题意可知有S生成，根据氧化还原反应和水解反应的规律知有HCl、SO2生成，则发生反应的化学方程式为2S2Cl2＋2H2O===4HCl↑＋SO2↑＋3S↓。
（2）①（NH4）2SO4溶液因NH
水解而呈酸性，则水解方程式为NH
＋H2O
NH3·H2O＋H＋；（NH4）2SO4水解是一个微弱的过程，则c（NH
）＞c（SO
）＞c（H＋）＞c（OH－）。
②c＝[250÷（18×2＋32＋16×4）]mol·L－1＝1.89mol·L－1。
③根据氧化还原反应中得失电子守恒以及电荷守恒可得离子方程式2Mn2＋＋5S2O
＋8H2O
2MnO
＋10SO
＋16H＋。
（3）根据还原剂和氧化剂的物质的量之比为1∶1以及得失电子守恒可写出反应的化学方程式Na2S2O4＋O2＋H2O===NaHSO4＋NaHSO3；产物为NaHSO4和NaHSO3。
答案
（1）
2S2Cl2＋2H2O===4HCl↑＋SO2↑＋3S↓
（2）①NH
＋H2ONH3·H2O＋H＋ c（NH
）＞c（SO
）＞c（H＋）＞c（OH－） ②1.89 ③2Mn2＋＋5S2O
＋8H2O
2MnO
＋10SO
＋16H＋
（3）NaHSO4和NaHSO3
考点指导3 元素化合物综合题中的环境保护和绿色化学
【题型说明】
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。
【案例3】 （北京卷）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释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的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___________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[名师评析] 本题以CO2在海洋中的转移和归宿为素材，考查有关化学反应原理知识，难度不大，要求学生掌握弱电解质的电离、化学方程式的书写以及利用守恒观点配平方程式，第（3）小问则考查学生化学实验设计与计算能力，第（4）问利用电化学有关理论从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量，体现了化学与环境保护、理论与实际相结合的特点。
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＋H2O
H2CO3、H2CO3
H＋＋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
【对点训练3】 无机化合物对人们的生活有广泛的影响。
Ⅰ.防止雾霾天气的主要措施有机动车临时交通管制，工矿企业停业限产，扬尘污染控制等。
（1）化工上，可以用强氧化剂NaClO2溶液吸收尾气中的SO2，写出离子方程式___________________________________________________________________
______________________________________
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