1、专题二元素及其化合物第15讲专题提升专 题 网 络栏目导航专题整合专题整合能 力 提 升提升 1 硝酸与金属、非金属反应的一般规律1.硝酸与金属反应(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，还原产物也发生改变。(3)金属与 HNO3反应的一般通式金属浓硝酸金属硝酸盐NO2H2O反应中，表现氧化性(被还原)的 HNO3占 12；表现酸性(生成硝酸盐)的 HNO3占12。金属稀硝酸金属硝酸盐NOH2O反应中，表现氧化性(被还原)的 HNO3占 14；表现酸性(生成硝酸盐)的 HNO3占
2、34。(4)硝酸与变价金属氧化物反应如 FeO 与稀硝酸反应：3FeO10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3NO5H2O，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(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 NO3在极弱酸性、中性或碱性条件下，NO3 氧化性很弱或几乎没有氧化性，但溶液中有大量 H存在时，NO3 就表现出强氧化性，此时不能与 Fe2、S2、I、SO23、Br等还原性离子共存。4.硝酸与金属反应的计算(1)原子守恒法金属与 HN
3、O3反应时，HNO3 一部分起酸的作用，以 NO3 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：m g Cu 与足量的一定浓度的硝酸充分反应后，产生 n mol NO、NO2混合气体，则参加反应的 HNO3为(m32n)mol。(2)得失电子守恒法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：m g 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 V mL 气体。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，
4、恰好使气体完全溶于水中，则通入 O2的体积的计算方法：若从一般角度考虑，很难得出结论；但若利用得失电子守恒解，能得到铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数，即有 2n(Cu)4n(O2)，V(O2)12m6422.4 L。(3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑 OH)有：c(NO3)c(H)nc(Mn)(Mn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 NO3 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 NO3 进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。
5、提升 2 物质的制备与化工流程图近年来化学工艺流程图是必考题型，这类试题反映化学学科与生产实际相结合的综合性。试题主要考查的是物质制备过程中的反应原理(包括化学反应及其涉及的平衡原理等)、相关实验技术(如条件控制与选择等)、化学用语的准确表达等。解答这类试题的起点是会识别流程图箭头进入的是投料(反应物)，箭头出去的是生成物(包括主产物和副产物)；关键是会利用题给新信息，正确运用原理，一般程序：明确生产目的、看清物料流向(出线、进线、回转的循环线)与相关反应、能量变化与物质变化、主产物与副产物，关注安全问题、环境问题、(物质、能量)循环利用问题等。概括如下：化工生产所涉及的重要无机物的制备有：(
6、1)海水提取食盐以及食盐的精制；(2)电解熔融氯化钠制钠，电解饱和食盐水(氯碱工业)制氢氧化钠、氢气和氯气；(3)海水提取 Mg2及电解熔融氯化镁制镁；(4)海水提取溴，海带提取碘；(5)工业上合成氨(分离空气制氮气，水煤气分离出氢气，高温、高压、催化剂合成氨)；(6)石灰窑制生石灰，生石灰与水反应再得熟石灰；(7)高温炼铁、炼钢；(8)侯德榜制碱(碳酸钠)法；(9)工业上制硫酸；(10)工业上制硝酸；(11)工业上制绿矾；(12)工业上制胆矾；(13)工业上制明矾；(14)工业上制莫尔盐；(15)二氧化硅制硅及硅的提纯；(16)硅酸盐工业。考 题 速 递类型 1 物质间的转化关系(2018广
7、东佛山顺德质检)下列各组物质中，存在 XY 或 YZ 不能通过一步反应完成转化的是()选项XYZAAlNaAlO2(aq)Al(OH)3BMgOMgCl2(aq)MgCH2O(g)Fe3O4FeDNaOH(aq)Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)B解析 A 项，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3 NaHCO3；B项，MgO 2HCl=MgCl2 H2O，MgCl2(aq)Mg 不能通过一步反应完成转化；C 项，3Fe4H2O(g)=高温 Fe3O44H2,3Fe3O48Al=高温 9Fe4Al2O3；D 项，2NaOHCO2=Na2
8、CO3H2O，Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3。类型 2 物质的制备实验(2018全国卷)醋酸亚铬(CH3COO)2Cr2H2O为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如右图所示。回答下列问题：(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_。仪器 a 的名称是_。(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开 K1、K2，关闭 K3。c 中 溶 液 由 绿 色 逐 渐 变 为 亮 蓝 色，该 反 应 的 离
9、 子 方 程 式 为_。同时 c 中有气体产生，该气体的作用是_。(3)打 开 K3，关 闭 K1 和 K2。c 中 亮 蓝 色 溶 液 流 入 d，其 原 因 是_；d 中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。(4)指出装置 d 可能存在的缺点：_。去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗Zn2Cr3=Zn22Cr2排除c中空气c中产生H2使压强大于大气压(冰浴)冷却 过滤敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触解析(1)醋酸亚铬可在气体分析中用作氧气吸收剂，说明醋酸亚铬可与氧气反应，则在制取过程中要除去蒸馏水中溶解的氧气。(2)Cr3(绿色)被锌还原为Cr2(亮蓝色)
10、。锌与盐酸反应生成氢气可排除 c 装置中的空气。(3)c 中产生 H2使压强大于大气压，把亮蓝色溶液压入 d；根据题干中的信息：醋酸亚铬难溶于冷水，则(冰浴)冷却使晶体析出，再过滤、洗涤、干燥可获得产品。(3)d 装置为敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触被空气氧化。(2018北京卷)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4 为紫色固体，微溶于 KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生 O2，在碱性溶液中较稳定。(1)制备 K2FeO4(夹持装置略)A为 氯 气 发 生 装 置。A中 反 应 的 化 学 方 程 式 是_(锰被还原为 Mn2)。将除杂装置
11、 B 补充完整并标明所用试剂。C 中得到紫色固体和溶液。C 中 Cl2发生的反应有3Cl2 2Fe(OH)3 10KOH=2K2FeO4 6KCl 8H2O，另 外 还 有_。2KMnO416HCl=2MnCl22KCl5Cl28H2OCl22OH=ClClOH2O(2)探究 K2FeO4的性质取 C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液 a，经检验气体中含有 Cl2。为证明是否 K2FeO4氧化了 Cl而产生 Cl2，设计以下方案：方案取少量 a，滴加 KSCN 溶液至过量，溶液呈红色方案用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体，再用 KOH 溶液将 K2FeO4溶出，得到紫色溶液
12、 b。取少量 b，滴加盐酸，有 Cl2产生.由方案中溶液变红可知 a 中含有_(填离子符号)，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl氧化，还可能由_(用方程式表示)产生。.方 案 可 证 明 K2FeO4 氧 化 了 Cl。用 KOH 溶 液 洗 涤 的 目 的 是_。Fe34FeO24 20H=4Fe33O210H2O排除ClO的干扰 根 据 K2FeO4 的 制 备 实 验 得 出，氧 化 性：Cl2_(填“”或“”)FeO24。而方案实验表明，Cl2 和 FeO24 的氧化性强弱关系相反，原因是_。资料表明，酸性溶液中的氧化性：FeO24 MnO4。验证实验：将溶液 b 滴入Mn
13、SO4和足量 H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性FeO24 MnO4。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_。溶液的酸碱性不同能，理由：FeO24 在过量酸的作用下完全转化为 Fe3和 O2，溶液浅紫色一定是 MnO4 的颜色(不能，方案：向紫色溶液 b 中滴加足量 H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)解析(1)由于盐酸具有挥发性，所得 Cl2中混有 HCl，HCl 会消耗 Fe(OH)3、KOH，用饱和食盐水除去 HCl。(2).方案加入 KSCN 溶液，溶液变红说明 a中含 Fe3；但 Fe3的产生不能判断 K2FeO4 与 C
14、l发生了氧化还原反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生 O2，自身被还原成 Fe3。.产生 Cl2还可能是ClOCl2H=Cl2H2O，即 KClO 的存在干扰判断，K2FeO4微溶于 KOH溶液，用 KOH 溶液洗涤的目的是除去 KClO，同时保持 K2FeO4稳定存在。制备K2FeO4 的原理为 3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O，Cl2 是氧化剂，K2FeO4为氧化产物，同一反应中氧化性：氧化剂氧化产物，则氧化性 Cl2FeO24；方案的反应为 2FeO24 6Cl16H=2Fe33Cl28H2O，实验表明，Cl2 和FeO24 氧化性强弱关
15、系相反。对比两个反应的条件，制备 K2FeO4 在碱性条件下，方案在酸性条件下，说明溶液的酸碱性不同影响物质氧化性的强弱。类型 3 化学工艺流程(2019广东汕头期末)练江整治已刻不容缓，其中以印染工业造成的污染最为严重。某工厂拟综合处理含 NH4 废水和工业废气(主要含 N2、CO2、SO2、NO、CO)，设计了如下工业流程：下列说法错误的是()A.气体中主要含有的气体有 N2、NO、COB.X 在反应中作氧化剂，可通入过量的空气C.处理含 NH4 废水时，发生反应的离子方程式是 NH4 NO2=N22H2OD.捕获剂所捕获的气体主要是 COB解析 工业废气中 CO2、SO2可被石灰乳吸收，
16、生成固体为 CaCO3、CaSO3，气体是不能被过量石灰乳吸收的 N2、NO、CO，气体通入气体 X，用 NaOH 溶液处理后得到 NaNO2，X 可为空气，但不能过量，否则得到 NaNO3，NaNO2与含有NH4 的废水反应生成无污染气体，应为氮气，则气体含有 CO、N2，捕获剂所捕获的气体主要是 CO。(2019百师联盟七调)以二氧化锰为原料制取高锰酸钾晶体的实验流程如下：下列有关说法正确的是()A.“灼烧”时，可在玻璃坩埚中进行B.“浸取”时，可用无水乙醇代替水C.“转化”反应中，生成的 KMnO4与 MnO2的物质的量之比为 12D.“浓缩结晶”后的母液中可能含有 KMnO4和 K2C
17、O3两种溶质D解析“灼烧”时，KOH 与玻璃中的二氧化硅反应，可在铁坩埚中进行，故A 错误；“浸取”时，不能用无水乙醇代替水，因 K2MnO4不易溶于乙醇，故 B 错误；“转化”反应为 3K2MnO42CO2=2KMnO4MnO22K2CO3，KMnO4与 MnO2的物质的量之比为 21，故 C 错误；“浓缩结晶”后的母液中有 KMnO4和 K2CO3，若二氧化碳过量还可能存在碳酸氢钾，故 D 正确。(2018全国卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：(1)生产 Na2S2O5，通常是由 NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程
18、式：_。(2)利用烟道气中的 SO2生产 Na2S2O5的工艺如下：pH4.1 时，中为_(填化学式)溶液。工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是_。2NaHSO3=Na2S2O5H2ONaHSO3得到NaHSO3过饱和溶液(3)制备 Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如下图所示，其中 SO2碱吸收液中含有 NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。2H2O4e=4HO2a(4)Na2S2O5 可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中 Na2S2O5 残留量时，取50.00 mL 葡
19、萄酒样品，用 0.010 00 molL1 碘标准液滴定至终点，消耗 10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_，该样品中Na2S2O5的残留量为_gL1(以 SO2计)。S2O25 2I23H2O=2SO24 4I6H0.128解析(2)碳酸钠饱和溶液与二氧化硫反应可生成亚硫酸钠(为碱性)，也可生成 NaHSO3 溶液(显酸性)，现 pH4.1，则中溶质为 NaHSO3。从题干中可知NaHSO3过饱和溶液脱水生成 Na2S2O5和 H2O，则工艺中加入碳酸钠固体并再次充入二氧化硫的目的是得到 NaHSO3过饱和溶液。(3)阳极是水中的氢氧根放电生成氧气和氢离子，2H2O4e=O24H，氢离子通过阳离子交换膜进入 a 室，与其中的 SO23 生成 HSO3。(4)Na2S2O5与 I2发生氧化还原反应生成 SO24 和 I，反应的离子方程式为 S2O25 2I23H2O=2SO24 4I6H。2SO2 S2O25 2I2128g 2mol005 Lx 0.01L0.010 00 molL1所以 x0.128gL1。Thank you for watching