2018届一轮复习苏教版无机综合题的解题策略学案

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专题四 硫、氮和可持续发展 专题提升四　无机综合题的解题策略 考情剖析 ‎ 无机综合题的特点：结合常见元素，如Na、Al、Fe、Cu、C、Si、卤素、S、N等元素的单质及其化合物考查物质的性质、物质含量计算、化学反应方程式及离子反应方程式的书写、原电池或电解池的电极反应式、溶液的离子平衡等，强调元素化合物知识在新情境下的应用。这类题，在近年来的高考题中所占的比重一直较大。主要以两类题型呈现，第一种题型：新信息条件下元素化合物知识的创新应用题，如2016年全国卷Ⅰ第28题对新物质亚氯酸钠的考查、2015年全国卷Ⅱ第28题对二氧化氯(ClO2)的考查；第二种题型：以某一主题组织素材的综合应用题，如2016年全国卷Ⅱ第26题对联氨(N2H4)的综合考查，2015年全国卷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题对铅及其化合物的综合考查等。‎ ‎【题型分类突破】‎ ‎　题型一　新信息条件下元素化合物知识的创新应用题 ‎【解题策略】 这类题目往往起点高、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，如“一元中强酸”实际是“一元酸、弱酸”；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。‎ 例1 【2016·全国卷Ⅱ】某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：‎ ‎(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________________________。‎ ‎(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为______________________。‎ ‎(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________________________。‎ ‎(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3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 CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；‎ ‎②第二支试管中加入1滴K3[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________。‎ ‎(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2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)。‎ 变式题 工业上以废铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl)，其工艺流程如图Z41所示：‎ 图Z41‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)工业生产Cl2时，尾气常用石灰乳吸收而不用烧碱溶液吸收的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)还原过程中的产物为Na[CuCl2]，试写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ 制备过程中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl，为什么不用一步法制得CuCl？(已知Cu2＋＋Cu＋2Cl－===2CuCl)__________________________________________。‎ ‎(3)还原过程中加入少量盐酸的作用是____________________________________，加入过量NaCl的原因是________________________________________________________。‎ ‎(4)合成结束后所得产品用酒精淋洗的目的是_______________________________。‎ ‎(5)实验室中在CuCl2热溶液中通入SO2气体也可制备白色的CuCl沉淀，试写出该反应的离子方程式：________________________________________________________。‎ ‎　题型二　以某一主题组织素材的综合应用题 ‎【解题策略】 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，规范作出正确答案。‎ 例2 【2016·全国卷Ⅰ】元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、Cr(OH)(绿色)、Cr2O eq oal(2－,7)(橙红色)、CrO(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题：‎ ‎(1)Cr3＋与Al3＋的化学性质相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是__________________________________________________________。‎ ‎(2)CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图Z42所示。‎ 图Z42‎ ‎①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应：____________________________。‎ ‎②由图可知，溶液酸性增大，CrO的平衡转化率___________________________。‎ ‎(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________________________________________________________________________。‎ ‎③升高温度，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH________0(填“大于”“小于”或“等于”)。‎ ‎(3)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrO生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl－恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10－5 mol·L－1)时，溶液中c(Ag＋)为____________mol·L－1，此时溶液中c(CrO)等于________________________________________________________________________‎ mol·L－1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10)。‎ ‎(4)＋6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O还原成Cr3＋，反应的离子方程式为__________________________________________________________________。‎ 变试题【2016·北京卷】用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。‎ ‎(1)Fe还原水体中NO的反应原理如图Z43所示。‎ 图Z43‎ ‎①作负极的物质是________。‎ ‎②正极的电极反应式是_____________________________________________。‎ ‎(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO的去除率和pH，结果如下：‎ 初始pH pH＝2.5‎ pH＝4.5‎ NO的去除率 接近100%‎ ‎＜50%‎ ‎24小时pH 接近中性 接近中性 铁的最终 物质形态 pH＝4.5时，NO的去除率低。其原因是____________________________________。‎ ‎(3)实验发现：在初始pH＝4.5的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的Fe2＋可以明显提高NO的去除率。对Fe2＋的作用提出两种假设：‎ Ⅰ.Fe2＋直接还原NO；Ⅱ.Fe2＋破坏FeO(OH)氧化层。‎ ‎①做对比实验，结果如图Z44所示，可得到的结论是_______________。‎ 图Z44‎ ‎②同位素示踪法证实Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式，解释加入Fe2＋提高NO去除率的原因：_________________________________________。‎ ‎(4)其他条件与(2)相同，经1小时测定NO的去除率和pH，结果如下：‎ 初始pH pH＝2.5‎ pH＝4.5‎ NO的去除率 约10%‎ 约3%‎ ‎1小时pH 接近中性 接近中性 与(2)中数据对比，解释(2)中初始pH不同时，NO去除率和铁的最终物质形态不同的原因：______________________________________________________________________。‎ 专题强化训练 ‎1．【2016·上海卷】半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)半水煤气含有少量硫化氢。将半水煤气样品通入________溶液中(填写试剂名称)，出现____________，可以证明有硫化氢存在。‎ ‎(2)半水煤气在铜催化下实现CO变换：CO＋H2OCO2＋H2‎ 若半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)＝38∶28∶22，经CO变换后的气体中：‎ V(H2)∶V(N2)＝________。‎ ‎(3)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知：‎ Na2CO3‎ K2CO3‎ ‎20 ℃碱液最高浓度(mol/L)‎ ‎2.0‎ ‎8.0‎ 碱的价格(元/kg)‎ ‎1.25‎ ‎9.80‎ 若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是____________________；缺点是______________________________。如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？‎ ‎________________________________________________________________________‎ 写出这种方法涉及的化学反应方程式。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎(4)以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。‎ 取一定体积(标准状况)的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。‎ ―→―→―→―→―→ ‎ 　 　Ⅰ　 　 　Ⅱ　 　　Ⅲ　 　　Ⅳ　 　　Ⅴ ‎①选用合适的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。‎ ‎②该实验方案中，步骤Ⅰ、Ⅱ的目的是______________________________________。‎ ‎③该实验方案中，步骤________(选填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。‎ ‎2．【2015·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，通过图Z45所示的途径固碳。‎ 图Z45‎ ‎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(装置示意图如图Z47)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。‎ 图Z46‎ ‎②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用x mol/L HCl溶液滴定，消耗y mL HCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol/L。‎ ‎(4)利用如图Z47所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。‎ 图Z47‎ ② 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______________________________。‎ 参考答案 专题提升四　无机综合题的解题策略 ‎【题型分类突破】‎ 例1　(1)防止Fe2＋被氧化 ‎(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－‎ ‎(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)‎ ‎(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应 ‎(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动 ‎[解析] (1)FeCl2容易被空气中的O2氧化为FeCl3，由Fe＋2FeCl3===3FeCl2可知，配制亚铁盐溶液时加入少量铁屑能防止Fe2＋被氧化。(2)氯气有强氧化性，能将FeCl2氧化为FeCl3，即2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油不溶于水且密度比水小，浮在FeCl2溶液上面的煤油能隔绝空气，排除氧气对实验的影响。(4)Fe2＋与黄色的铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀，即3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，则实验②检验的离子是Fe2＋；由实验①推断，KI与FeCl3溶液发生氧化还原反应，生成物含有I2，实验③说明I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋；由上述现象推断，Fe3＋没有完全还原为Fe2＋，即KI 与FeCl3的氧化还原反应是可逆反应。(5)H2O2是强氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，则有2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；一段时间后，Fe3＋能将H2O2氧化成O2，离子方程式为2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，上述两步反应的总反应方程式为2H2O2===O2↑＋2H2O，Fe3＋是该反应的催化剂，因而有气泡出现，且溶液变为棕黄色；由于上述反应放热，温度升高，H2O2反应生成水，起到了稀释作用，增大了溶液的pH，这些因素都能使水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋正向移动，因此能生成红褐色沉淀。‎ 变式题　(1)石灰乳来源丰富，成本低 ‎(2)CuCl2＋2NaCl＋Cu===2Na[CuCl2]　CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行 ‎(3)防止Cu2＋水解　增大NaCl的浓度有利于生成更多Na[CuCl2]，提高产率 ‎(4)使CuCl尽快干燥，防止其被空气氧化 ‎(5)2Cu2＋＋2Cl－＋SO2＋2H2O2CuCl↓＋4H＋＋SO ‎[解析] (1)主要从原料经济性的角度来回答。(2)产物Na[CuCl2]中铜元素的化合价为＋1价，因此还原过程发生的是归中反应。(3)主要考查盐类水解和化学平衡知识。(4)产品用酒精洗涤，是因为酒精沸点低，易挥发，产品易晾干，可防止CuCl被空气氧化。(5)反应中CuCl2被还原为CuCl，则SO2被氧化为SO。‎ 例2　(1)蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液 ‎(2)①2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O ‎②增大　1.0×1014‎ ‎③小于 ‎(3)2.0×10－5　5.0×10－3‎ ‎(4)Cr2O＋3HSO＋5H＋2Cr3＋＋3SO＋4H2O ‎[解析] (1)根据Cr3＋与Al3＋化学性质相似，可知蓝紫色的Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入 NaOH溶液，要先生成灰蓝色的Cr(OH)3沉淀，当NaOH溶液过量时，Cr(OH)3溶解得到含有NaCr(OH)4的绿色溶液。(2)①从图像中可看出在酸性条件下CrO可转化为Cr2O，对应的离子反应为2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O。②从图像中可看出溶液中c(H＋)越大，即酸性越强时，CrO的平衡转化率越大，A点对应c(H＋)＝1.0×10－7 mol/L，溶液中c(Cr2O)＝0.25 mol/L，则平衡时溶液中c(CrO)＝1.0 mol/L－2c(Cr2O)＝0.5 mol/L，则根据①中反应可求出A点对应的平衡常数K＝＝1.0×1014。③升温时CrO平衡转化率减小，说明升温平衡逆向移动，则该反应ΔH＜0。(3)结合Ksp(AgCl)和溶液中c(Cl－)＝1.0×10－5 mol/L，可求出溶液中c(Ag＋)＝＝2.0×10－5 mol/L。结合溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5 mol/L和Ksp(Ag2CrO4)可求出溶液中c(CrO)＝＝5.0×10－3 mol/L。(4)HSO在反应中被氧化为SO，结合反应前后元素化合价变化，利用升降法可写出并配平该离子方程式。‎ 变式题　(1)①Fe　②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O ‎(2)FeO(OH)不导电，阻碍电子转移 ‎(3)①本实验条件下，Fe2＋不能直接还原NO；在Fe和Fe2＋共同作用下能提高NO的去除率 ‎②Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H＋， Fe2＋将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移 ‎(4)初始pH低时，产生的Fe2＋充足；初始pH高时，产生的Fe2＋不足 ‎[解析] (1)根据图示可知，Fe失电子，使NO还原为NH，故Fe作负极，结合电子守恒、电荷守恒和元素守恒写出正极的电极反应式为NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。(2)pH越大，Fe3＋越容易水解生成不导电的FeO(OH)，在中间阻碍反应进行，所以NO去除率低；pH越小，越容易生成疏松、能导电的Fe3O4，所以NO去除率高。(3)①‎ 从图中可以看出只加入铁粉或只加入Fe2＋，NO的去除率都不如同时加入铁粉和Fe2＋，说明不是利用Fe2＋的还原性直接还原NO，而是由于Fe和Fe2＋的共同作用。②同位素示踪法证实Fe2＋能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。该反应的离子方程式为Fe2＋＋2FeO(OH)===Fe3O4＋2H＋，加入Fe2＋提高NO去除率的原因是将不导电的FeO(OH)转化为可导电的Fe3O4，增强了导电性，另外生成的H＋使pH减小，有利于提高NO的去除率。(4)pH越低越容易发生(3)的反应，生成更多的Fe2＋参与反应破坏FeO(OH)氧化层，同时使致密的氧化层变疏松，所以pH越低NO的去除率越高。‎ ‎【专题强化训练】‎ ‎1．(1)硝酸铅(或硫酸铜)　黑色沉淀 ‎(2)3∶1‎ ‎(3)价廉　吸收CO2能力差　碱液循环使用　2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O ‎(4)①―→―→―→―→―→ ‎ 　 　　 　 Ⅰ　　　 Ⅱ　　　 Ⅲ　 　 Ⅳ　　　 Ⅴ ‎②除去半水煤气中的CO2(包括H2S)和H2O ‎③Ⅳ ‎[解析] (1)H2S与硝酸铅(或硫酸铜)反应生成黑色的PbS(或CuS)。(2)CO发生变换反应CO＋H2OCO2＋H2，CO全部转化为等量的H2，变换后，V(H2)∶V(N2)＝(38＋28)∶22＝3∶1。(3)根据表格数据可知，Na2CO3廉价，但是由于溶解度低，导致吸收能力差；若选择价格更高的K2CO3，可利用反应2KHCO3K2CO3＋CO2↑＋H2O，对K2CO3进行循环利用。(4)要测定半水煤气中H2以及CO的体积分数，由于半水煤气中含有H2、CO、CO2、N2和H2O(g)等气体，首先需要依次除去CO2和H2O，再利用H2和CO的还原性将CuO还原，自身氧化成H2O和CO2，通过测定H2O和CO2的质量来求算H2以及CO的体积分数。‎ ‎2. (1)CO2＋H2O H2CO3、H2CO3 H＋＋HCO ‎ (2)①Ca2＋＋2HCO===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O ‎②‎ ‎(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室排出的酸性海水调至接近装置入口海水的pH ‎[解析] (1)产生HCO是源于碳酸的第一步电离。(2)①根据反应物是HCO，生成物是CaCO3和CO2，可写出相应的反应方程式。(3)①注意酸化的试剂要用硫酸，一定不能用盐酸，HCl会挥发出来影响后续的滴定；②由该滴定过程转化的关系式CO2～HCO～HCl得：n(CO2)＝xy×10－3mol ，所以c(CO2)＝ mol/L。‎