北京市2021高考化学一轮复习专题二元素及其化合物专项突破二元素及其化合物综合题的突破方法课件

北京市2021高考化学一轮复习专题二元素及其化合物专项突破二元素及其化合物综合题的突破方法课件

专项突破二　元素及其化合物综合题的突破方法   类型一　信息提供型元素及其化合物综合题 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。当遇到这一类题目时,第一步是读题,陌生度较高 的信息应逐字逐句阅读,挖掘关键字,排除定式思维的影响;第二步是联想,在 读题的基础上结合题目的问题联想和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。 题型突破 典例1 　工业上氰化物的用途广泛,在电镀、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Na 2 CO 3 溶液能和HCN反应:Na 2 CO 3 +HCN   NaHCO 3 + NaCN,则向NaCN溶液中通入少量CO 2 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+H 2 O 2 +H 2 O   A+NH 3 ↑,则生 成物A的化学式为 　　　     ,H 2 O 2 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650 mg·L -1 。现用氯氧化法处理,发生如下 反应:KCN+2KOH+Cl 2   KOCN+2KCl+H 2 O,投入过量液氯,可将氰酸盐进 一步氧化为氮气:2KOCN+4KOH+3Cl 2   2CO 2 +N 2 +6KCl+2H 2 O。若处理上 述废水20 L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯 　　　     g。 答案 　(1)+2　   (2)CN - +H 2 O   HCN+OH - 　CN - +H 2 O+CO 2   HC   +HCN (3)NaHCO 3 　还原产物H 2 O没有污染 (4)35.5 解析 　(1)根据价键规律,可知C、N之间以三键结合,H、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。HCN和Na 2 CO 3 溶液反应可 生成NaHCO 3 ,说明HCN的酸性比H 2 CO 3 弱但比HC   强,向NaCN溶液中通入 少量CO 2 会生成HCN和NaHCO 3 。 (3)根据质量守恒,可知A为NaHCO 3 。H 2 O 2 作氧化剂时,其还原产物H 2 O没有污 染,故H 2 O 2 常被称为“绿色氧化剂”。 (4)20 L废水中含KCN的质量为650 mg·L -1 × 20 L=13 000 mg=13 g。合并题给 两步反应的化学方程式得2KCN+8KOH+5Cl 2   10KCl+2CO 2 +N 2 +4H 2 O,则 m (Cl 2 )=(355 × 13 ÷ 130) g=35.5 g。 1-1 　用含有Al 2 O 3 、SiO 2 和少量FeO· x Fe 2 O 3 的铝灰制备Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O,工艺 流程如下(部分操作和条件略): Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H 2 SO 4 ,过滤; Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO 4 溶液,调节溶液的pH约为3; Ⅲ.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色; Ⅳ.加入MnSO 4 至紫红色消失,过滤; Ⅴ.浓缩、结晶、分离,得到产品。 (1)H 2 SO 4 溶解Al 2 O 3 的离子方程式是       　　　　　     。 (2)将Mn   氧化Fe 2+ 的离子方程式补充完整: 1Mn   +    Fe 2+ + 　　　       1Mn 2+ +    Fe 3+ + 　　　     。 (3)已知: 生成氢氧化物沉淀的pH 　　注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L -1 。 Al(OH) 3 Fe(OH) 2 Fe(OH) 3 开始沉淀时 3.4 6.3 1.5 完全沉淀时 4.7 8.3 2.8 根据表中数据解释步骤 Ⅱ 的目的 : 　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　     。 (4)已知:一定条件下,Mn   可与Mn 2+ 反应生成MnO 2 。 ①向Ⅲ的沉淀中加入浓盐酸并加热,能说明沉淀中存在MnO 2 的现象是 　     　　　　　　　　     。 ②Ⅳ中加入MnSO 4 的目的是 　　　　　　　     。 答案 　(1)Al 2 O 3 +6H +   2Al 3+ +3H 2 O (2)5　8H + 　5　4H 2 O (3)pH约为3时,Fe 2+ 和Al 3+ 不能形成沉淀,将Fe 2+ 氧化为Fe 3+ ,可使铁完全沉淀 (4)①有黄绿色气体生成　②除去过量的Mn   解析 　(2)根据氧化还原反应的配平方法——化合价升降法:   n       n 2+ 得5e - 、       失e - ,确定Fe 2+ 和Fe 3+ 的化学计量数为5,再根据电荷守恒与 原子守恒配平。 (4)①发生反应:MnO 2 +4HCl(浓)   MnCl 2 +2H 2 O+Cl 2 ↑,会产生黄绿色气体; ②已知Mn   可与Mn 2+ 反应生成MnO 2 ,因此加入MnSO 4 可以除去过量的Mn   。 1-2 　锂、铬、铈、镍均为金属元素,这些金属元素的化合物在工业生产中有 着重要作用。 (1)LiPF 6 是锂离子电池中广泛应用的电解质,LiPF 6 中P的化合价为 　　　     。 (2)自然界中Cr主要以+3价和+6价形式存在。+6价的Cr能引起细胞的突变,可 以用亚硫酸钠在酸性条件下将其还原为+3价的Cr。完成并配平下列离子方 程式: 　　　     Cr 2   + 　　　     S   + 　　　       　　　     Cr 3+ + 　　　     S   + 　　　     H 2 O。 (3)二氧化铈(CeO 2 )在平板电视显示屏的制造中有着重要应用。CeO 2 在稀硫 酸和H 2 O 2 的作用下可生成Ce 3+ ,写出该反应的化学方程式:      。 (4)如图所示是由Ce 3+ 再生Ce 4+ 的装置示意图。电解总反应为2HS   +4H + +4Ce 3+   S 2   +4Ce 4+ +3H 2 O。   ①生成Ce 4+ 的电极反应式为 　　　　　　　     。 ②生成含Ce 4+ 的溶液从电解槽的 　　　     (填字母序号)口流出。 (5)NiSO 4 · n H 2 O是一种绿色、易溶于水的晶体,广泛应用于镀镍、电池制造等 领域。为测定NiSO 4 · n H 2 O的组成,进行如下实验:称取2.682 6 g样品,配制成 250.00 mL溶液,准确量取配制的溶液25.00 mL,用0.040 00 mol·L -1 的EDTA (Na 2 H 2 Y)标准溶液滴定Ni 2+ (离子方程式为Ni 2+ +H 2 Y 2-   NiY 2- +2H + ),消耗EDTA标准溶液25.50 mL。则晶体样品的化学式为 　　　　　     。 答案     (1)+5　(2)1　3　8H + 　2　3　4　(3)2CeO 2 +3H 2 SO 4 +H 2 O 2   Ce 2 (SO 4 ) 3 + 4H 2 O+O 2 ↑　(4)①Ce 3+ -e -   Ce 4+ 　②a　(5)NiSO 4 ·6H 2 O 解析 　(1)根据化合物中各元素化合价代数和为0的原则,计算P的化合价为+5。 (3)CeO 2 在稀硫酸和H 2 O 2 的作用下可生成Ce 3+ ,说明CeO 2 为氧化剂,H 2 O 2 为还原 剂,由此可写出化学方程式。 (4)Ce 3+ 生成Ce 4+ ,Ce元素的化合价升高,发生氧化反应,应为阳极反应,因此生成 含Ce 4+ 的溶液从电解槽的a口流出。 (5)根据关系式:NiSO 4 · n H 2 O~Na 2 H 2 Y,列出计算式:0.040 00 × 0.025 50 × 10 × (155 + n × 18)=2.682 6,解得 n =6。 类型二　主题素材确定型元素及其化合物综合题 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、氧化还原反应及电化学知识等。解答这 一类题目时,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,规范写出正确答案。 典例2 　某班同学用如下实验探究Fe 2+ 、Fe 3+ 的性质。回答下列问题: (1)甲组同学取10 mL 0.1 mol·L -1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L -1 FeCl 3 溶液混 合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验: ①第一支试管中加入1 mL CCl 4 充分振荡、静置,CCl 4 层显紫色; ②第二支试管中加入1滴K 3 [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)乙组同学向盛有H 2 O 2 溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl 2 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)。 答案 　(1)Fe 2+ 　Fe 3+ 　可逆反应 (2)H 2 O 2 +2Fe 2+ +2H +   2Fe 3+ +2H 2 O　Fe 3+ 催化H 2 O 2 分解产生O 2 　H 2 O 2 分解反 应放热,促进Fe 3+ 的水解平衡正向移动 解析 　(1)根据Fe 2+ 的检验方法,向溶液中加入1滴K 3 [Fe(CN) 6 ]溶液,生成蓝色 沉淀,说明一定含有Fe 2+ ,则实验②检验的离子是Fe 2+ ;I 2 易溶于CCl 4 ,使CCl 4 呈紫 色,Fe 3+ 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Fe 3+ ,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。 (2)H 2 O 2 溶液中加入几滴酸化的FeCl 2 溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子 方程式为H 2 O 2 +2Fe 2+ +2H +   2Fe 3+ +2H 2 O,含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Fe 3+ 是H 2 O 2 分解的催化剂,促使H 2 O 2 分解生成O 2 ,同时H 2 O 2 分解反 应是放热反应,促使Fe 3+ 的水解平衡Fe 3+ +3H 2 O   Fe(OH) 3 +3H + 正向移动,产 生较多Fe(OH) 3 ,聚集形成沉淀。 2-1 　草酸钴(CoC 2 O 4 )是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co 2 O 3 ,含少量Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC 2 O 4 的工艺流程如下:   (1)“550 ℃焙烧”的目的是       。 (2)“浸出液”的主要成分是       。 (3)“钴浸出”过程中Co 3+ 转化为Co 2+ ,反应的离子方程式为 　　　　　　     　　　　　　　　　     。 (4)“净化除杂1”过程中,先在40~50 ℃加入H 2 O 2 ,其作用是 　　　　　　     　　　　　　　　     (用离子方程式表示);再升温至80~85 ℃,加入Na 2 CO 3 溶 液,调pH至4.5,“滤渣1”的主要成分是 　　　     。 (5)“净化除杂2”可将钙、镁离子转化为沉淀过滤除去,若所得滤液中 c (Ca 2+ )= 1.0 × 10 -5 mol·L -1 ,则滤液中 c (Mg 2+ )为 　　　　　　     [已知 K sp (MgF 2 )=7.35 × 1 、 K sp (CaF 2 )=1.05 × 10 -10 ]。 (6)为测定制得产品的纯度,现称取1.00 g样品,将其用合适试剂转化,得到草酸 铵[(NH 4 ) 2 C 2 O 4 ]溶液,再用过量稀硫酸酸化,用0.100 0 mol·L -1 KMnO 4 溶液滴定, 达到滴定终点时,共用去KMnO 4 溶液26.00 mL,则草酸钴样品的纯度为 　　          。 答案 　(1)除去碳和有机物 (2)NaAlO 2 (或NaAlO 2 和NaOH) (3)2Co 3+ +S   +H 2 O   2Co 2+ +S   +2H + (4)2Fe 2+ +2H + +H 2 O 2   2Fe 3+ +2H 2 O　Fe(OH) 3 (5)7.0 × 1   mol·L -1 (6)95.55% 解析 　(1)由题给条件和流程图可知,“550 ℃焙烧”是为了除去碳和有机 物。 (2)含钴废料的成分中只有氧化铝能与氢氧化钠溶液反应,所以“浸出液”的 主要成分是NaAlO 2 (或NaAlO 2 和NaOH)。 (3)“钴浸出”过程中Co 3+ 转化为Co 2+ ,钴元素的化合价降低,加入的Na 2 SO 3 具 有还原性,其被氧化成Na 2 SO 4 ,反应的离子方程式为2Co 3+ +S   +H 2 O   2Co 2+ +S   +2H + 。 (4)“净化除杂1”过程中,先在40~50 ℃加入H 2 O 2 的目的是将溶液中的Fe 2+ 氧 化成Fe 3+ ,反应的离子方程式为2Fe 2+ +2H + +H 2 O 2   2Fe 3+ +2H 2 O;再升温至80~ 8 5 ℃,加入Na 2 CO 3 溶液,调pH至4.5,使Fe 3+ 转化为Fe(OH) 3 沉淀,故“滤渣1”的 主要成分是Fe(OH) 3 。 (5) K sp (CaF 2 )= c (Ca 2+ )· c 2 (F - ), K sp (MgF 2 )= c (Mg 2+ )· c 2 (F - ),   =   =   =   ,将 c (Ca 2+ )=1.0 × 10 -5 mol·L -1 代入计算可得, c (Mg 2+ )=7.0 × 10 -6 mol·L -1 。 (6)草酸铵与高锰酸钾溶液反应的化学方程式为2KMnO 4 +5(NH 4 ) 2 C 2 O 4 +8H 2 SO 4   2MnSO 4 +K 2 SO 4 +10CO 2 ↑+5(NH 4 ) 2 SO 4 +8H 2 O,则参加反应的草酸铵的 物质的量为26.00 × 10 -3 L × 0.100 0 mol·L -1 ×   =6.5 × 10 -3 mol ,根据物料守恒,存 在:CoC 2 O 4 ~(NH 4 ) 2 C 2 O 4 ,故样品中 n (CoC 2 O 4 )= n [(NH 4 ) 2 C 2 O 4 ]=6.5 × 10 -3 mol , m (CoC 2 O 4 )=6.5 × 10 -3 mol × 147 g·mol -1 =0.955 5 g,草酸钴样品的纯度为   × 100%=95.55%。 2-2     (2019课标Ⅰ,26,14分)硼酸(H 3 BO 3 )是一种重要的化工原料,广泛应用于 玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(含Mg 2 B 2 O 5 ·H 2 O、SiO 2 及少量Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 )为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:   回答下列问题: (1)在95 ℃“溶浸”硼镁矿粉,产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式 为       。 (2)“滤渣1”的主要成分有 　　　　　　　     。为检验“过滤1”后的滤液 中是否含有Fe 3+ 离子,可选用的化学试剂是 　　　     。 (3)根据H 3 BO 3 的解离反应:H 3 BO 3 +H 2 O   H + +B(OH   , K a =5.81 × 10 -10 ,可判断 H 3 BO 3 是 　　　     酸;在“过滤2”前,将溶液pH调节至3.5,目的是 　　　　　     　　　　　　　     。 (4)在“沉镁”中生成Mg(OH) 2 ·MgCO 3 沉淀的离子方程式为 　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　     ,母液经加热后可返回 　　　     工序循环 使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是 　　　　　     。 答案 　(1)NH 4 HCO 3 +NH 3   (NH 4 ) 2 CO 3 (2)SiO 2 、Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 　KSCN (3)一元弱　转化为H 3 BO 3 ,促进析出 (4)2Mg 2+ +3C   +2H 2 O   Mg(OH) 2 ·MgCO 3 ↓+2HC   [或2Mg 2+ +2C   +H 2 O   Mg(OH) 2 ·MgCO 3 ↓+CO 2 ↑]　溶浸　高温焙烧 解析 　(1)“溶浸”步骤产生的“气体”是NH 3 ,用NH 4 HCO 3 溶液吸收NH 3 的 化学方程式为NH 3 +NH 4 HCO 3   (NH 4 ) 2 CO 3 。 (2)根据流程图可知,Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 在“过滤1”步骤中除去,SiO 2 不溶于 (NH 4 ) 2 SO 4 溶液,故“滤渣1”的主要成分有SiO 2 、Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 ;检验Fe 3+ 通常 选用KSCN溶液。 (3)根据H 3 BO 3 的解离反应以及电离平衡常数,可判断H 3 BO 3 是一元弱酸;在 “过滤2”操作前B元素主要以B 2   的形式存在,调节pH至3.5后生成了H 3 BO 3 沉淀,由此可推断调节pH的目的是将B 2   转化成H 3 BO 3 。 (4)反应物有Mg 2+ 、C   ,生成物有Mg(OH) 2 ·MgCO 3 沉淀,再结合电荷守恒、原 子守恒可写出反应的离子方程式;“沉镁”后的母液的主要成分为(NH 4 ) 2 SO 4 , 可供“溶浸”工序循环使用;Mg(OH) 2 、MgCO 3 在高温条件下均易分解生成 MgO,故高温焙烧碱式碳酸镁可以制备轻质氧化镁。 类型三　与环境保护和绿色化学相关的元素及其化合物综合题 此类题目常结合元素及其化合物的性质,考查环境保护与绿色化学的应用,它 是与社会、生产、生活结合较为紧密的一类题目,题目中一些答案的设置经 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。 典例3 　研究CO 2 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CO 2 主要以4种无机碳形式存在,其中HC   占95%。写出CO 2 溶 于水产生HC   的方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　          。 (2)在海洋碳循环中,通过如图所示的途径固碳。   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O 2 只来自H 2 O。用 18 O标记物质的光 合作用的化学方程式如下,将其补充完整: 　　　     + 　　　       (CH 2 O) x + x 18 O 2 + x H 2 O (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CO 2 。用N 2 从酸化后的海水中吹出CO 2 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NaHCO 3 ,再用 x mol·L -1 HCl 溶液 滴定,消耗 y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度为 　　　     mol·L -1 。   (4)利用下图所示装置从海水中提取CO 2 ,有利于减少环境温室气体含量。   　　①结合方程式简述提取CO 2 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         　　　　　　　     。 答案 　(1)CO 2 +H 2 O   H 2 CO 3 、H 2 CO 3   H + +HC   (2)①2HC   +Ca 2+   CaCO 3 ↓+CO 2 ↑+H 2 O　② x CO 2 　2 x   O (3)①   　②   (4)①a室:2H 2 O-4e -   4H + +O 2 ↑,H + 通过阳离子交换膜进入b室,发生反应:H + + HC     CO 2 ↑+H 2 O ②c室:2H 2 O+2e -   2OH - +H 2 ↑,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调 至接近装置入口海水的pH 解析 　(3)①向盛有海水的装置中通入N 2 应长进短出,酸化海水应用难挥发的 H 2 SO 4 。 ②由NaHCO 3 +HCl   NaCl+CO 2 ↑+H 2 O可以看出, n (NaHCO 3 )= n (HCl), c (C)=   =   =   mol·L -1 。 (4)a室为阳极室,H 2 O放电生成的H + 可通过阳离子交换膜进入b室与HC   反应 产生CO 2 ;c室为阴极室,H 2 O放电生成的OH - 使c室溶液呈碱性,故用c室排出的 碱液将从b室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH后,再将其排回大 海。 3-1 　煤燃烧排放的烟气含有SO 2 和NO x ,形成酸雨,污染大气,采用NaClO 2 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)NaClO 2 的化学名称为 　　　　     。 (2)在鼓泡反应器中通入含有SO 2 和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO 2 溶液 浓度为5 × 10 -3 mol·L -1 。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 　　①写出NaClO 2 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 离子 S   S   N   N   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 高”“不变”或“降低”)。 ②随着吸收反应的进行,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 　　　　     (填“大于”或“小于”)脱硝 反应速率。原因除了SO 2 和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是      。 (3)在不同温度下,NaClO 2 溶液脱硫、脱硝的反应中SO 2 和NO的平衡分压 p c 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Cl   +2S     2S   +Cl - 的平衡常数 K 表达式为 　　　　　　　     。 答案 　(1)亚氯酸钠 (2)①4NO+3Cl   +4OH -   4N   +2H 2 O+3Cl - 　提高　②减小　③大于     NO溶解度较小或脱硝反应活化能较高 (3)①减小　② K =   解析 　(1)NaClO 2 的化学名称为亚氯酸钠。(2)①脱硝过程就是烟气中的NO 被NaClO 2 溶液吸收的过程,由题表中数据可知NO与Cl   在溶液中反应后主 要生成N   和Cl - ,离子方程式为4NO+3Cl   +4OH -   4N   +2H 2 O+3Cl - ;增加 压强,NO在溶液中的溶解度增大,NO的转化率提高。②随着吸收反应的进 行, c (OH - )逐渐减小,溶液的pH逐渐减小。③由题表中数据可知,反应一段时 间后溶液中S   的浓度大于N   的浓度,说明脱硫反应速率大于脱硝反应速 率。(3)①由图像可知,升高温度,气体的平衡分压增大,说明平衡逆向移动,平 衡常数减小。 3-2 　直接排放含SO 2 的烟气会形成酸雨,危害环境。利用钠碱循环法可脱除 烟气中的SO 2 。 (1)用化学方程式表示SO 2 形成硫酸型酸雨的反应:           。 (2)在钠碱循环法中,Na 2 SO 3 溶液作为吸收液,可由NaOH溶液吸收SO 2 制得,该 反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　     。 (3)吸收液吸收SO 2 的过程中,pH随 n (S   )∶ n (HS   )的变化关系如下表: n (S   )∶ n (HS   ) 91∶9 1∶1 9∶91 pH 8.2 7.2 6.2 ①由上表判断,NaHSO 3 溶液显 　　     性,用化学平衡原理解释: 　　 　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　     。 ②当吸收液呈中性时,溶液中离子浓度关系正确的是 　　　     (填字母)。 a. c (Na + )=2 c (S   )+ c (HS   ) b. c (Na + )> c (HS   )> c (S   )> c (H + )= c (OH - ) c. c (Na + )+ c (H + )= c (S   )+ c (HS   )+ c (OH - ) (4)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽再生。再生示意图如下:   ①HS   在阳极放电的电极反应式是     　　　　　     。 ②当阴极室中溶液pH升至8以上时,吸收液再生并循环利用。简述再生原理:          。 答案　 (1)SO 2 +H 2 O   H 2 SO 3 、2H 2 SO 3 +O 2   2H 2 SO 4 (2)SO 2 +2OH -   S   +H 2 O     (3)①酸　HS   存在:HS     S   +H + 和HS   +H 2 O   H 2 SO 3 +OH - ,HS   的 电离程度大于其水解程度　②ab (4)①HS   +H 2 O-2e -   3H + +S   　②H + 在阴极得电子生成H 2 ,溶液中的 c (H + ) 降低,促使HS   电离生成S   ,且Na + 进入阴极,吸收液得以再生 解析 　(2)SO 2 被NaOH溶液吸收制备Na 2 SO 3 的离子方程式是SO 2 +2OH -   S   +H 2 O。 (3)①根据题表中的数据可知 n (S   )∶ n (HS   )=9∶91时,溶液的pH为6.2,故 NaHSO 3 溶液显酸性;在NaHSO 3 溶液中存在HS   的电离和水解,且电离程度 大于水解程度,故溶液显酸性。②当吸收液呈中性时,溶液中 c (H + )= c (OH - ),根 据电荷守恒: c (Na + )+ c (H + )=2 c (S   )+ c (HS   )+ c (OH - ),推出 c (Na + )=2 c (S   )+ c (HS   );由于 n (S   )∶ n (HS   )=1∶1时,溶液的pH为7.2,故溶液呈中性时一 定有 c (HS   )> c (S   ),可推出: c (Na + )> c (HS   )> c (S   )> c (H + )= c (OH - )。 (4)①根据电解槽所示的变化,可知HS   在阳极放电的电极反应式为HS   + H 2 O-2e -   3H + +S   。②H + 在阴极得电子生成H 2 ,溶液中的 c (H + )降低,促使 HS   电离生成S   ,且Na + 进入阴极,吸收液得以再生。 1.碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中 碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。 (1)采用装置A,在高温下将 x g钢样中碳、硫转化为CO 2 、SO 2 。   提能训练 ①气体a的成分是 　　　　　　　     。 ②若钢样中硫以FeS形式存在,A中反应:3FeS+5O 2   　　　     + 　　         。 (2)将气体a通入测硫装置中(如图),采用滴定法测定硫的含量。   ①H 2 O 2 氧化SO 2 的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　     。 ②用NaOH溶液滴定生成的H 2 SO 4 ,消耗 z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH 溶液相当于硫的质量为 y g,则该钢样中硫的质量分数为 　　　     。   ①气体a通过B和C的目的是       。 ②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是 　　　　　　　　　　　　     　     。 (3)将气体a通入测碳装置中(如下图),采用重量法测定碳的含量。 答案 　(1)①O 2 、SO 2 、CO 2 　②Fe 3 O 4 　3SO 2 (2)①H 2 O 2 +SO 2   H 2 SO 4 　②   (3)①排除SO 2 对CO 2 测定的干扰　②吸收CO 2 前、后吸收瓶的质量 解析 　(1)①钢样在O 2 中灼烧,所得气体a的成分是SO 2 、CO 2 和过量的O 2 。 ②依据质量守恒定律及得失电子守恒,可写出反应方程式:3FeS+5O 2   Fe 3 O 4 + 3SO 2 。(2)①H 2 O 2 氧化SO 2 的化学方程式为SO 2 +H 2 O 2   H 2 SO 4 。②钢样中 m (S)= yz g,故钢样中硫的质量分数为   。(3)①气体a通过B、C时,SO 2 被氧化吸 收,排除了SO 2 对CO 2 测定的干扰。②测定CO 2 吸收瓶吸收CO 2 前、后的质量, 就可得出灼烧生成CO 2 的质量,进而求出钢样中碳的质量分数。 2.(2016课标Ⅰ,28,14分)NaClO 2 是一种重要的杀菌消毒剂,也常用来漂白织物 等,其一种生产工艺如下:   回答下列问题: (1)NaClO 2 中Cl的化合价为 　　　　     。 (2)写出“反应”步骤中生成ClO 2 的化学方程式 　　　　　　　　　　     。 (3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Mg 2+ 和Ca 2+ ,要加入 的试剂分别为 　　　　　     、 　　　　     。“电解”中阴极反应的主要产 物是 　　　　     。 (4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO 2 。此吸收反应中,氧化 剂与还原剂的物质的量之比为 　　　　     ,该反应中氧化产物是 　　　          。 (5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力,其定义是:每克含氯 消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl 2 的氧化能力。NaClO 2 的有效氯含量为      　　　     (计算结果保留两位小数)。 答案 　(1)+3　(2)2NaClO 3 +SO 2 +H 2 SO 4   2ClO 2 +2NaHSO 4 　(3)NaOH溶液 　Na 2 CO 3 溶液　Cl   (或NaClO 2 )　(4)2∶1　O 2 　(5)1.57 解析 　(2)根据图示可确定反应物和生成物,然后根据得失电子守恒和原子守 恒即可写出反应的化学方程式。 (3)粗盐水精制时用NaOH溶液除Mg 2+ ,用Na 2 CO 3 溶液除Ca 2+ ;根据图示可知 “电解”过程中发生的反应为2ClO 2 +2NaCl   Cl 2 +2NaClO 2 ,由此可知,在 电解池的阴极上ClO 2 得电子生成NaClO 2 ,故阴极反应的主要产物为NaClO 2 。 (4)据图示可知反应物有ClO 2 、NaOH、H 2 O 2 ,生成物有NaClO 2 ,其中   O 2   Na   O 2 ,Cl的化合价降低,则必有元素化合价升高,可推出H 2       ,根据得 失电子守恒可得氧化剂ClO 2 与还原剂H 2 O 2 的物质的量之比为2∶1,该反应中 氧化产物是O 2 ,还原产物是NaClO 2 。 (5)NaClO 2 、Cl 2 作为消毒剂时,还原产物均为Cl - 。设NaClO 2 的有效氯含量为 x , 则   × 4=   × 2,解得 x ≈ 1.57。 3.(2018课标Ⅰ,27,14分)焦亚硫酸钠(Na 2 S 2 O 5 )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Na 2 S 2 O 5 ,通常是由NaHSO 3 过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程 的化学方程式 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 (2)利用烟道气中的SO 2 生产Na 2 S 2 O 5 的工艺为:   ①pH=4.1时,Ⅰ中为 　　　　　     溶液(写化学式)。 ②工艺中加入Na 2 CO 3 固体、并再次充入SO 2 的目的是 　　　　　　　　　     　　　　     。 (3)制备Na 2 S 2 O 5 也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO 2 碱吸收液中 含有NaHSO 3 和Na 2 SO 3 。阳极的电极反应式为 　　　　　　　　　　　     。 电解后, 　　     室的NaHSO 3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na 2 S 2 O 5 。   (4)Na 2 S 2 O 5 可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na 2 S 2 O 5 残留量时,取 5 0.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L -1 的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Na 2 S 2 O 5 的残留量为 　　     g·L -1 (以SO 2 计)。 答案 　(1)2NaHSO 3   Na 2 S 2 O 5 +H 2 O (2)①NaHSO 3 　②得到NaHSO 3 过饱和溶液 (3)2H 2 O-4e -   O 2 ↑+4H + 　a (4)S 2   +2I 2 +3H 2 O   2S   +4I - +6H + 　0.128 解析 　(1)NaHSO 3 与Na 2 S 2 O 5 中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应 方程式:2NaHSO 3   Na 2 S 2 O 5 +H 2 O。 (2)①Ⅰ中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS   ,故Ⅰ中为NaHSO 3 溶液。 ②过程Ⅱ是利用Na 2 CO 3 与NaHSO 3 反应转化为Na 2 SO 3 ,过程Ⅲ利用SO 2 与Na 2 SO 3 反应生成NaHSO 3 :Na 2 SO 3 +SO 2 +H 2 O   2NaHSO 3 ,制得高浓度的NaHSO 3 溶液,更有利于Na 2 S 2 O 5 的制备。 (3)根据题给装置图可知左侧为阳极,溶质为H 2 SO 4 ,实际放电的是水电离出的 OH - ,电极反应式为2H 2 O-4e -   O 2 ↑+4H + 。电解过程中,阳离子(H + )向右侧 移动,则a室中S   +H +   HS   ,NaHSO 3 浓度增大。 (4)Na 2 S 2 O 5 作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S   ;S 2     2S   ,I 2   2I - ,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离 子方程式:S 2   +2I 2 +3H 2 O   2S   +4I - +6H + 。 根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式: 2SO 2 　~　S 2   　~　2I 2 64 g　　 1 mol m (SO 2 )　　 0.010 00 mol·L -1 × 0.010 00 L m (SO 2 )=6.4 × 10 -3 g 则样品中Na 2 S 2 O 5 的残留量为   =0.128 g·L -1 。 4.(2017课标Ⅰ,27,14分)Li 4 Ti 5 O 12 和LiFePO 4 都是锂离子电池的电极材料,可利 用钛铁矿(主要成分为FeTiO 3 ,还含有少量MgO、SiO 2 等杂质)来制备。工艺 流程如下:   回答下列问题: (1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。由图可知,当铁的浸出率 为70%时,所采用的实验条件为 　　　　　　　　　　　     。   (2)“酸浸”后,钛主要以TiOC   形式存在,写出相应反应的离子方程式 　     　　　　　　　　　　　　　　　     。 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO 2 · x H 2 O转化率/% 92 95 97 93 88 (3)TiO 2 · x H 2 O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示: 分析40 ℃时TiO 2 · x H 2 O转化率最高的原因 　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　     。 (4)Li 2 Ti 5 O 15 中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为 　　　　     。 (5)若“滤液②”中 c (Mg 2+ )=0.02 mol·L -1 ,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加 1倍),使Fe 3+ 恰好沉淀完全即溶液中 c (Fe 3+ )=1.0 × 10 -5 mol·L -1 ,此时是否有Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀生成? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　     (列式计算)。FePO 4 、Mg 3 (PO 4 ) 2 的 K sp 分别为1.3 × 10 -22 、1.0 × 10 -24 。 (6)写出“高温煅烧②”中由FePO 4 制备LiFePO 4 的化学方程式 　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　     。 答案 　(1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h (2)FeTiO 3 +4H + +4Cl -   Fe 2+ +TiOC   +2H 2 O (3)低于40 ℃,TiO 2 · x H 2 O转化反应速率随温度升高而增加;超过40 ℃,双氧水 分解与氨气逸出导致TiO 2 · x H 2 O转化反应速率下降 (4)4 (5)Fe 3+ 恰好沉淀完全时, c (P   )=   mol·L -1 =1.3 × 10 -17 mol·L -1 , c 3 (Mg 2+ )· c 2 (P   )值为0.01 3 × (1.3 × 10 -17 ) 2 =1.7 × 10 -40 < K sp [Mg 3 (PO 4 ) 2 ],因此不会生成Mg 3 (PO 4 ) 2 沉淀 (6)2FePO 4 +Li 2 CO 3 +H 2 C 2 O 4   2LiFePO 4 +3CO 2 ↑+H 2 O↑ 解析 　(1)由图像可以看出,当铁的浸出率为70%时,实验条件有两个:100 ℃、 2 h,90 ℃、5 h。 (2)FeTiO 3 为难溶物,在书写离子方程式时不能拆写成离子形式。 (4)Li 2 Ti 5 O 15 中,Ti的化合价为+4,Li的化合价为+1,所以正化合价的和为4 × 5+ 1 × 2=22。设过氧键数目为 x ,则 x × 2+(15-2 x ) × 2=22,解得 x =4。 (6)FePO 4 中Fe显+3价,LiFePO 4 中Fe显+2价,FePO 4 作氧化剂,则H 2 C 2 O 4 作还原 剂,高温煅烧时应生成CO 2 ,据此可写出反应的化学方程式。 5.化学工作者一直在积极探索影响大气质量的因素及改善措施。 (1)硫酸盐是大气中可吸入颗粒物的主要成分之一,是在含水的气溶胶液滴中 通过化学反应产生的。 ①气溶胶属于胶体分散系。当日光射入充满气溶胶的暗室时,可观察到 　     　     效应。 ②大气中的SO 2 转化为硫酸盐的过程中,以下物质能起氧化作用的是 　　     (填字母序号)。 a.O 2 　　　　b.H 2 S　　　　c.NH 3 　　　　d.O 3 ③有研究者发现特定条件下,大气中的NO x 会成为氧化SO 2 的主要物质,于是 认为,当城市大气中的可吸入颗粒物严重超标时,应采取汽车限行措施,原因 是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 (2)燃煤烟气中含有NO x 和SO 2 。工业上常用亚氯酸钠(NaClO 2 )对燃煤烟气进 行脱硝和脱硫处理。 已知:酸性条件下,Cl   会转化成ClO 2 和Cl - 。ClO 2 是黄绿色、易溶于水的气 体,具有强氧化性,可氧化NO x 或SO 2 。 Ⅰ.在实验室模拟脱硝过程:调节NaClO 2 吸收液的pH为5,向其中通入含NO的 模拟烟气。 ①测得脱硝反应后,溶液中的阴离子为N   和Cl - ,则脱硝反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　     。 ②测得脱硝效率(即NO的吸收率)随温度变化的曲线如下图所示。结合已知 信息分析,温度大于50 ℃时,随温度升高脱硝效率下降的原因是 　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　     　　　　　　　　　　　　　　　     。   Ⅱ.在实验室模拟同时脱硝、脱硫过程:调节NaClO 2 吸收液的pH为5,向其中通 入含SO 2 和NO(体积比2∶1)的模拟烟气。 ③测得脱硝、脱硫反应后,溶液中的阴离子为N   、S   和Cl - ,其中 c (S   )= a mol/L, c (Cl - )= b mol/L,已知脱硫效率为100%,则脱硝效率为 　　　　　　　          。 答案 　(1)①丁达尔　②ad　③汽车尾气中含NO x ,能将SO 2 氧化成硫酸盐,从 而增加大气中可吸入颗粒物含量 (2)①5NO+3ClO 2 +4H 2 O   5N   +3Cl - +8H + (或4NO+3Cl   +2H 2 O   4N   + 3Cl - +4H + )　②吸收液pH为5,显酸性,NaClO 2 转化成ClO 2 ,温度升高,ClO 2 气体 容易从溶液体系中逸出,使脱硝反应难以发生　③   × 100% 解析 　(1)①胶体具有丁达尔效应,因此当日光射入充满气溶胶的暗室时,可 观察到丁达尔效应。②a项,O 2 具有氧化性,能把SO 2 氧化成S   ;b项,H 2 S只具 有还原性;c项,NH 3 只表现还原性;d项,O 3 表现强氧化性,能把SO 2 氧化成S   。 ③特定条件下,汽车尾气中的NO x 会将SO 2 氧化成硫酸盐,使空气中可吸入颗 粒物含量增加,汽车限行可以减少NO x 的排放,从而缓解该状况。 (2)①NaClO 2 具有强氧化性,能把NO氧化成N   ,本身被还原成Cl - ,离子方程式 为4NO+3Cl   +2H 2 O   4N   +3Cl - +4H + ;Cl   在酸性条件下会转化成ClO 2 和 Cl - ,ClO 2 是黄绿色、易溶于水的气体,具有强氧化性,可氧化NO x 或SO 2 ,故脱硝 反应的离子方程式也可写成5NO+3ClO 2 +4H 2 O   5N   +3Cl - +8H + 。②吸收 液pH为5,显酸性,NaClO 2 转化成ClO 2 ,温度升高,ClO 2 气体容易从溶液体系中 逸出,使脱硝反应难以发生。③根据得失电子守恒,有4 b mol/L=2 a mol/L+ 3 c (N   ),则 c (N   )=   mol/L,因为SO 2 和NO的体积比为2∶1,且脱硫效率为 100%,因此理论上溶液中 c 0 (N   )=   mol/L,所以脱硝效率为   × 100%=   × 100%。