1、专题十三 元素化合物知识 综合考查 高频考点导悟考点一 在化学工艺流程中考查元素化合物的性质典例1(2011江苏，16)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2 转化为 SO3 的反应为 2SO2(g)O22SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为 K_；过量的 SO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为_。(2)酸 溶 及 后 续 过 程 中 均 需 保 持 盐 酸 过 量，其 目 的 是_、_。(3)通 氯 气 氧 化 时，发 生 的 主 要 反 应 的 离 子 方 程 式 为_；该过程产生的尾气可用碱
2、溶液吸收，尾气中污染空气的气体为_(写化学式)。解析(2)酸溶及后续过程中，保持 HCl 过量，是为了使 Fe2O3尽量反应，提高 Fe3的生成率。同时可抑制 Fe3的水解。(3)通 Cl2 时，Fe2被氧化：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。该过程中产生的污染性气体为 Cl2 及 Cl2 与 H2O 产生的 HCl。答案(1)c2(SO3)c(O2)c2(SO2)SO2NaOH=NaHSO3(2)提高铁元素的浸出率 抑制 Fe3水解(3)Cl22Fe2=2Cl2Fe3 Cl2、HCl解题指导1解题时密切关注反应器中投入的原料是什么？生成物是什么？采用何种方法把产物分离开？流程图中可循环利用的物
3、质是什么？2解题时要采用逐个分析、各个击破的方法，认真分析每个小题考查的知识点，迅速转变思路，防止在一个知识点、一个思路上走到底。命题猜想 1 某实验室对煤矸石(主要含 Al2O3、SiO2及 Fe2O3)制备聚合氯化铝Al2(OH)nCl6nm(1n5，m10)进行研究，聚合氯化铝简称 PAC，是一种新型、高效的絮凝剂和净水剂。其工艺流程如下：请回答下列问题：(1)用浓盐酸配制一定物质的量浓度的盐酸，所需的玻璃仪器有_。(2)加入 20%盐酸进行酸浸的过程中，有关反应的离子方程式为_、_。(3)残渣 2 的主要成分是_，设计实验证明你的结论(填操作、现象)_。(4)由澄清的 PAC 稀溶液获
4、得聚合氯化铝固体的过程中的操作是_，得到的 PAC 粗产品中可能含有的杂质离子是_。(5)从不引入杂质的角度来考虑，调节溶液 pH 的试剂可改为_(填字母)。ANaOH BAl C氨水DAl2O3解析(1)用浓盐酸配制一定物质的量浓度的盐酸，需用量筒来量取浓盐酸、用玻璃棒来搅拌、用烧杯来稀释盐酸及用一定规格的容量瓶来配制。(2)由煤矸石的主要成分可知 Al2O3 和 Fe2O3 能与盐酸反应生成 Al3、Fe3和 H2O，据此可写出相应的离子方程式。(3)沉降槽能够实现 SiO2 和 FeCl3、AlCl3 的分离，上层清液的溶质为 FeCl3 和 AlCl3，向蒸发器中加入适量的 Ca(OH
5、)2后，Al3 能够转化为Al2(OH)nCl6 nm，Fe3 能够转化为Fe(OH)3，所以残渣 2 为 Fe(OH)3，并利用 Fe3与 SCN作用显血红色可设计出检验 Fe(OH)3 的方案。(4)澄清的 PAC 稀溶液经蒸发浓缩、冷却结晶就可得到 PAC固体，由于聚合氯化铝能够吸附溶液中的 Ca2，导致得到的PAC 粗产品中含有 Ca2。(5)由于聚合氯化铝含有铝元素，所以用 Al 或 Al2O3 调节溶液的 pH(Al 和 Al2O3 都能与盐酸反应)不会引入杂质。答案(1)量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶(2)Al2O36H=2Al3 3H2O，Fe2O36H=2Fe3 3H2O(3)F
6、e(OH)3 取少量残渣 2 于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入 KSCN 溶液，溶液呈血红色(4)蒸发浓缩、冷却结晶 Ca2(5)BD考点二 结合实验探究考查元素化合物的性质典例 2 某校化学研究性学习小组的同学在学习了氨气的性质后讨论：运用类比的思想，既然氨气具有还原性，能否像 H2 那样还原 CuO 呢？请你参与该小组的探究活动并回答下列问题：(1)写出实验室制取氨气的化学方程式：_。(2)有同学类比排饱和食盐水收集氯气的方法，想用饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。你认为他能否达到目的？_(填“能”或“否”)。(3)该小组某同学设计了下图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)，探
7、究氨气的还原性。该装置设计上有一定缺陷，为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是_。(4)利用改进后的装置进行实验，观察到 CuO 变为红色物质，无水 CuSO4 变蓝色，同时生成一种无污染的气体。写出氨气与 CuO 发生反应的化学方程式：_。(5)若将改进后的装置中的 A 换成了下图中的 X，能否顺利完成实验？_(填“能”或“否”)。小组中的某同学将 A换成了下图中的 Y，结果无水 CuSO4 变蓝色，据此判断氨气与 CuO 发 生 了 反 应。你 认 为 他 的 结 论 是 否 严 谨？_(填“是”或“否”)。原因是_。解析(1)实验室常用 NH4Cl 与 Ca(OH)2 混合加热的方
8、法制备 NH3。(2)由于 NH3 极易溶于水，所以 NH3 不能用排水法收集。(3)由于 A 中产生 NH3H2O，而 C 中吸收的 H2O 是为了证明NH3 与 CuO 反应生成了 H2O，所以需在 B 装置前将 NH3中的杂质 H2O 除去。(4)根据 CuO 显氧化性，NH3 显还原性，分析 Cu 的价态降低，N 的价态升高，H、O 元素价态不变，书写化学方程式。(5)浓 NH3H2O 能与 NaOH 反应，生成 NH3，且 NaOH 吸水性很强，该方法可以制出 NH3，由于 N2、H2 在 Fe 催化下能生成 NH3，但该反应为可逆反应，N2、H2、NH3 均共存，则通入 B 中的气
9、体中除了 NH3 外还有 H2，也能将 CuO 还原成Cu，使 H2 氧化成 H2O，出现相同现象。答案(1)Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O(2)否(3)在 A 和 B 之间加一个装有碱石灰的 U 形管(其他合理答案也可)(4)2NH33CuO=3CuN23H2O(5)能 否 H2 也能还原 CuO，且产物能使无水 CuSO4 变蓝知识归纳重要气体的检验方法气体检验方法有关反应的化学方程式H2纯 H2 在空气中燃烧是淡蓝色火焰，不纯氢气点燃时有爆鸣声2H2O2=点燃 2H2OO2可使带火星的木条复燃Cl2使湿润的淀粉-KI 试纸变蓝通入 AgNO3 溶液中产生白色沉淀2
10、KICl2=2KClI2(淀粉遇 I2 变蓝)Cl2H2O=HClHClO HClAgNO3=AgClHNO3NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近，能生成白烟NH3H2NH3H2O+4OHNH3HCl=NH4ClSO2通入品红溶液，溶液褪色，加热后恢复红色通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色CO2通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，过量时变澄清，加热时又变浑浊CO2Ca(OH)2=CaCO3H2OCaCO3CO2H2O=Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2=CaCO3CO2H2O命题猜想 2 向浓 CaCl2 溶液中通入 NH3 和 CO2，过滤后可以得到纳米碳酸钙。下图所示 AF 为
11、实验室常见的仪器、装置(部分固定夹持装置略去)，请根据要求回答下列问题：(1)用图中仪器设计一套制取纯净、干燥 NH3 的装置。仪器的连接顺序是 a 接_(用管口字母符号表示)。(2)D 仪 器 的 名 称 是 _，其 中 盛 放 的 药 品 为_。(3)制备纳米碳酸钙时，向浓 CaCl2 溶液中通入 NH3 和 CO2的先后顺序为_，反应的化学方程式为_。(4)若不通入氨气能否生成 CaCO3？请说明理由_。(5)试设计简单的实验方案，判断所得样品是否为纳米碳酸钙？_。解析 A 装置的作用是制取氨气。B、C、E 都可用来作为氨气的吸收装置，但 B 中的导气管为长进短出，可能会引起倒吸，所以只
12、有 C、E 可用来吸收多余的氨气。D 中盛有碱石灰，可用来干燥氨气，干燥管的气体流向是从粗口进，从细口出。F 可用来收集氨气，由于氨气的密度比空气小，故应采用向下排空气法收集，所以气体流向是从 i 进 h 出。通过以上分析可以顺利解答(1)(2)两小题。由于 CaCO3 可溶于酸，把 CO2 直接通入 CaCl2 溶液中不会生成 CaCO3 沉淀，因此必须先通氨气，后通 CO2。纳米材料的直径在 109m107m之间，这一直径范围正好与胶粒的直径范围相接近，所以要想判断是否为纳米级碳酸钙，可以将其分散于水中制成分散系，然后证明该分散系是否为胶体，而证明胶体的方法是检测是否存在丁达尔效应。答案(
13、1)f，e 接 i，h 接 g 或 c(2)干燥管 碱石灰(3)先通NH3，后通 CO2 CaCl2CO22NH3H2O=CaCO32NH4Cl(4)不能，因为碳酸钙在酸性较强的条件下不能沉淀(5)取少量样品和水在试管中制成分散系，用一束平行光照射；若出现一条光亮的通路，即出现丁达尔效应，则该样品是纳米碳酸钙，否则就不是考点三 框图推断题中考查元素化合物的性质典例 3(2011天津理综，7)图中 X、Y、Z 为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中，A 俗称磁性氧化铁；E 是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。回答下列问题：(1)组成单质 Y 的元素在周期表中的
14、位置是_；M 中存在的化学键类型为_；R 的化学式是_。(2)一定条件下，Z 与 H2 反应生成 ZH4。ZH4 的电子式为_。(3)已知 A 与 1 mol Al 反应转化为 X 时(所有物质均为固体)，放出 a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式：_。(4)写出 A 和 D 的稀溶液反应生成 G 的离子方程式：_。(5)向含 4 mol D 的稀溶液中，逐渐加入 X 粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出 n(X2)随 n(X)变化的示意图，并标出 n(X2)的最大值。解析 俗称磁性氧化铁的物质为 Fe3O4，则 A 应为 Fe3O4；能与氢氟酸反应，且不溶于水的酸性氧化物
15、应是 SiO2，则 E 为SiO2；X、Y、Z 均为单质，X 与 Y 反应得 A，Y 与 Z 反应得E，则可推出 X 为 Fe，Y 为 O2，Z 为 Si。NO、O2、H2O 反应生成 HNO3，则 D 为 HNO3；E 与 NaOH 反应生成 Na2SiO3，则 M 为 Na2SiO3；HNO3 与 Na2SiO3 反应生成 H2SiO3，则 R为 H2SiO3(H4SiO4)。(1)氧元素在周期表中的位置为第二周期第A 族。Na2SiO3 中存在的化学键类型为离子键、共价键。(2)SiH4 的结构与 CH4 类似，其电子式为(3)由 题 意 可 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程
16、式 为 8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJmol1。(4)Fe3O4 中含有2 价的铁元素，2 价铁能被稀硝酸氧化为3 价，稀硝酸被还原为 NO，离子方程式为 3Fe3O428HNO3=9Fe3NO14H2O。(5)稀硝酸中加入少量铁粉时先生成 Fe3，当铁粉过量时，Fe3与 Fe 反应生成了 Fe2，所以图像中开始应没有 Fe2，随着铁粉的增多，HNO3 反应完后才开始生成 Fe2。可用总的反应方程式表示此过程：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，则 n(Fe2)4 mol381.5 mol，即 n(Fe2)最大值为 1.5 mol。答
17、案(1)第二周期第A 族 离子键、共价键 H2SiO3(或H4SiO4)(2)(3)8Al(s)3Fe3O4(s)=9Fe(s)4Al2O3(s)H8a kJmol1(4)3Fe3O428HNO3=9Fe3NO14H2O(5)知识归纳解无机推断题的关键在于寻找突破口，常见的突破口主要有以下几类：1特殊的物理性质(颜色、状态、气味)(1)焰色反应：Na(黄色)、K(紫色)。(2)有色气体：Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)。(3)有色固体：红色(Cu)；砖红色(Cu2O)；红棕色(Fe2O3)；红褐色Fe(OH)3；蓝色Cu(OH)2；黑色(CuO、FeO、FeS、Fe3O4)；淡黄色(S、Na
18、2O2、AgBr)。(4)有色液体或溶液：溴水(橙色)、Cu2(蓝色)、Fe2(浅绿)、Fe3(黄色)、MnO4(紫色)。(5)有刺激性气味的无色气体：NH3、SO2、HCl 等。2特殊的实验现象(1)H2 在 Cl2 中燃烧发出苍白色火焰。(2)遇酚酞溶液变红色的气体是氨气。(3)在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是 NO。(4)Cl2 通入含 Br的溶液中，会出现橙色，加入有机溶剂，在有机溶剂层出现橙红色；Cl2 通入含有 I的溶液中，会出现深黄色，加入有机溶剂，在有机溶剂层出现紫红色。(5)遇 SCN显血红色或遇 OH生成红褐色沉淀的离子是Fe3。(6)遇 BaCl2 溶液生成不溶于稀
19、HNO3 的白色沉淀，则溶液中可能含有 Ag或 SO24 或 SO23。(7)遇 HCl 生成白色沉淀，则溶液中可能含有 Ag或 SiO23。(8)使品红溶液褪色的气体可能是 Cl2 或 SO2，但将褪色后的液体加热又复原的是 SO2。(9)碘遇淀粉显蓝色。(10)实验现象为白色沉淀灰绿色红褐色的转化一定是Fe(OH)2Fe(OH)3。3特殊转化关系(1)直线型转化金属O2碱性氧化物H2O 碱酸 盐：满足此关系的有K、Na、Ca、Ba 等。非金属O2酸性氧化物H2O 酸碱 盐：满足此关系的有 C、N、S 等。AO2BO2CH2O (酸或碱)：满足此关系的有NH3、S、N2、H2S、C、Na 等
20、。(2)交叉型转化(3)三角型转化命题猜想 3 下图中所有物质均为中学化学常见物质，F、H是气体单质，Z 是固体金属单质，Y 中阳离子与阴离子个数比为 21，化合物 X、Y、A、D、E、G 的焰色反应为黄色，I 是白色沉淀。(1)写出 X、E、I 的化学式：X_，E_，I_。(2)写出 Y 的电子式：_。(3)关于 Y 的说法正确的是_。AY 是氧化物BY 是过氧化物CY 是强电解质DY 是碱性氧化物(4)写出 B 和 Y 反应的化学方程式：_。(5)X 和 G 的溶液能反应吗？如能反应，写出反应的离子方程式；如不能反应，请说明理由_。答案(1)NaHSO3 NaOH Al(OH)3(2)Na
21、Na(3)BC(4)Na2O2SO2=Na2SO4(5)能，HSO3 AlO2 H2O=SO23 Al(OH)3高考模拟导练1(2011江苏，9)NaCl 是一种化工原料，可以制备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是()A25，NaHCO3 在水中的溶解度比 Na2CO3 的大B石灰乳与 Cl2 的反应中，Cl2 既是氧化剂，又是还原剂C常温下干燥的 Cl2 能用钢瓶贮运，所以 Cl2 不与铁反应D图中所示转化反应都是氧化还原反应解析 NaHCO3 在水中的溶解度小于 Na2CO3，A 错；Cl2与 Ca(OH)2 反应生成 CaCl2、Ca(ClO)2 和 H2O，Cl2 既是氧化剂，又是
22、还原剂，B 正确；C 中 Cl2 与 Fe 在点燃或加热情况下可化合成 FeCl3，C 错；D 项流程中有 2 个非氧化还原反应：2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O；NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。答案B2(2011重庆理综，7)下列叙述正确的是()AFe 分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同BK、Zn 分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性CLi、Na、K 的原子半径和密度随原子序数的增加而增大DC、P、S、Cl 的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强D解析 Fe 与氯气、稀盐酸分别反应生成的氯化物为 FeCl3、FeCl2，A 错误；过量的钾与水反应生成 KOH
23、，溶液显碱性，Zn 与不足量的稀硫酸反应生成的 ZnSO4 溶液中因 Zn2的水解显酸性，B 错误；K 的密度小于 Na 的密度，C 错误；同一周期从左到右非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，由于非金属性 CPSCl，则D 正确。3某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以 NH+4和 NH3H2O 的形式存在，该废水的处理流程如下：氨氮废水 低浓度氨氮废水 含HNO3废水 达标废水(1)过程：加 NaOH 溶液，调节 pH 至 9 后，升温至 30，通空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加 NaOH 溶液的作用：_。用化学平衡原理解释通空气的目的：_。(2)过程：在微生物作用的条件下
24、，NH+4经过两步反应被氧化成 NO3。两步反应的能量变化示意图如下：第一步反应是_反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是_。1 mol NH+4(aq)全部氧化成 NO3(aq)的热化学方程式是_。(3)过程：一定条件下，向废水中加入 CH3OH，将 HNO3还原成 N2。若该反应消耗 32 g CH3OH 转移 6 mol 电子，则参 加 反 应 的 还 原 剂 和 氧 化 剂 的 物 质 的 量 之 比 是_。解析(1)根据氨氮废水中存在NH+4、NH3H2O微粒，其中能与NaOH反应的只有NH+4，即NH+4OHNH3H2O。若通入空气带走NH3，平衡会正向移动，使废水中的N元素含
25、量降低；(2)根据题给的两个图像，分析得到第一步反应的热化学方程式：NH+4(aq)1.5O2(g)=NO2(aq)2H(aq)H2O(l)H273 kJmol1，第二步反应的热化学方程式：NO2(aq)0.5O2(g)=NO3(aq)H73 kJmol1，上述两式相加即得的答案；(3)CH3OH 中 C 元素化合价为2 价，所以 1 mol CH3OH 转移 6 mol 电子，升高 6 价，由于 HNO3 的还原产物为 N2，所以 HNO3 中 N 元素化合价降低 5 价，即还原剂与氧化剂的物质的量之比为 56。答案(1)NH+4OH=NH3H2O废水中的NH3被空气带走，使NH3H23H2
26、O的平衡向正反应方向移动，利于除氨(2)放热 H273 kJmol10(或反应物的总能量大于生成物的总能量)NH+4(aq)2O2(g)=2H(aq)NO3(aq)H2O(l)H346 kJmol1(3)564(2011大纲全国理综，27)下图中，A、B、C、D、E是单质，G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。已知：反应CG 高温 BH能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接；I是一种常见的温室气体，它和E可以发生反应：2EI=点燃 2FD，F中E元素的质量分数为60%。回答问题：(1)中反应的化学方程式为_。(2)1.6 g G溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少所
27、需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)；(3)C与过量NaOH溶液反应的离子方程式为_，反应后溶液与过量化合物I反应的离子方程式为_；(4)E在I中燃烧观察到的现象是_。解析 由可知，反应 CG高温 BH 应为铝热反应，则 C为 Al，G 为 Fe2O3，B 为 Fe，H 为 Al2O3，则 A 为 O2；由可知，I 应为 CO2，则 D 为碳，反应 2EI=高温 2FD 为置换反应，可推知 E 应为 Mg，F 为 MgO。(1)中反应的化学方程式为 2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3。(2)Fe2O3 溶于盐酸的离子方程式为 Fe2O36H=2Fe33H2O，加入铜粉后发生的反应为
28、2Fe3Cu=2Fe2Cu2。n(Cu)n(Fe2O3)1.6 g160 gmol10.010 mol，所以铜粉的质量64 gmol10.010 mol0.64 g。(3)Al 与 NaOH 溶液反应的离子方程式为 2Al2H2O2OH=2AlO2 3H2。反应后的溶液中含有 AlO2，所以过量的二氧化碳与 AlO2 反应生成氢氧化铝沉淀和 HCO3，离子方程式为 CO2AlO2 2H2O=Al(OH)3HCO3。(4)Mg 在 CO2 中燃烧的现象为镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质。答案(1)2AlFe2O3=高温 2FeAl2O3(2)Fe2O36H=2Fe33H2O2Fe3Cu=2Fe2Cu2n(Cu)n(Fe2O3)1.6 g160 gmol10.010 mol铜粉的质量64 gmol10.010 mol0.64 g(3)2Al2H2O2OH=2AlO2 3H2CO2AlO2 2H2O=Al(OH)3HCO3(4)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着有黑色的物质返回
