2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第二章　化学物质及其变化 章末总结提升

2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第二章　化学物质及其变化 章末总结提升

章末总结提升 一、离子共存的解题策略 1．中学化学中常见的有颜色的离子：MnO－ 4 (紫色)、Cu2＋(蓝色)、 Fe3＋(棕黄色)、Fe2＋(浅绿色)。“透明溶液”意味着无难溶物和微溶物， 并不意味着溶液无色。 2．常见的表示溶液呈酸性的表述：pH＝1 的溶液(常温下)；使 pH 试纸变红的溶液；使甲基橙呈红色的溶液；与镁粉反应放出氢气的溶 液；c(OH－)＝1×10－14 mol·L－1 的溶液。 3．常见的表示溶液呈碱性的表述：pH＝14 的溶液(常温下)；使 pH 试纸变蓝的溶液；使酚酞试液变红的溶液；c(H＋)＝1×10－14 mol· L－1 的溶液。 4．常见的表示溶液可能呈酸性也可能呈碱性的表述：与铝粉反应 放出氢气的溶液；由水电离出来的 c(OH－)＝1×10－12 mol·L－1 的溶液 (常温下)；与 NH4HCO3 反应能产生气体的溶液。 5．MnO－ 4 、NO － 3 等在酸性条件下具有强氧化性，与还原性离子(如： Fe2＋、SO 2－ 3 等)不能共存。 (2019·湘赣十四校联考)下列各组离子在指定溶液中一定能 大量共存的是( ) ①酸性溶液中：Na＋、ClO－、SO2－ 4 、I－ ②无色溶液中：K＋、Na＋、MnO－ 4 、SO2－ 4 ③碱性溶液中：Cl－、CO2－ 3 、SO2－ 4 、K＋、AlO－ 2 ④中性溶液中：Fe3＋、K＋、Cl－、SO2－ 4 ⑤由水电离出的 c(OH－)＝1×10－13 mol·L－1 的溶液中：Na＋、 Ba2＋、Cl－、Br－ ⑥与铝粉反应放出 H2 的无色溶液中：NO－ 3 、Al3＋、Na＋、SO2－ 4 A．③⑤ B．③④ C．①②④ D．⑤⑥ 解析：①酸性溶液中 ClO－与 I－发生氧化还原反应，不能大量共存， 故错误；②无色溶液中不存在紫色 MnO－ 4 ，故错误；③碱性溶液中该 组离子之间不反应，能够大量共存，故正确；④Fe3＋在溶液中水解使 溶液呈酸性，中性溶液中不可能存在 Fe3＋，故错误；⑤由水电离出的 c(OH－)＝1×10－13 mol·L－1 的溶液既可能是酸溶液也可能是碱溶液，无 论是酸溶液还是碱溶液该组离子之间不反应，能够大量共存，故正确； ⑥与铝粉反应放出 H2 的无色溶液酸溶液也可能是碱溶液，酸溶液中若 存在 NO－ 3 ，不可能生成氢气，碱溶液中 Al3＋会生成氢氧化铝沉淀，则 该组离子一定不能大量共存，故错误；正确的为③⑤，故选 A。 答案：A 二、离子推断的解题策略 1．互斥性原则。当利用题给实验现象判断出一定有某种离子存在 时，应立即运用已有的知识，将不能与之共存的离子排除掉，从而判 断出一定没有哪种离子。 2．电中性原则。任何溶液中，阴、阳离子所带电荷总数是相等的， 即溶液呈电中性。这个隐含条件往往不被注意，从而造成在离子推断 中漏选或错选。如题中各种阳离子一一被排除后，根据电中性的特点， 最后剩余的那种阳离子肯定有；反之亦然。 3．进出性原则。在进行离子检验时，往往要加入试剂，这样就会 引入新的离子，原溶液中是否存在该种离子就无法判断，如加入过量 BaCl2 溶液时，过量的离子(Ba2＋、Cl－)将对原溶液中是否有 Ba2＋或 Cl －的判断产生干扰；还会有一些离子随实验过程中的变化而消失(如原 溶液中的 AlO － 2 在酸过量时转化为 Al3＋)，可能对后续的检验造成影响。 (2019·莱芜调研)在化学研究中，往往可以通过观察现象认识 物质变化的情况。请分析以下一组有现象变化的化学反应，请回答下 列问题： 实验 试剂及操作 现象 试管 滴管 饱和 Na2SiO3 溶 液(含 2 滴酚酞) 先滴加 1.0 mL 0.5 mol·L－1 NaOH 溶液；再 滴加 1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4 溶液 Ⅰ.红色溶液中出现胶 状沉淀 0.1 mol·L－1 AlCl3 溶液 Ⅱ.加碱时________；加 酸时产生白色沉淀，又 逐渐溶解至消失 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2 溶液 Ⅲ.加碱时________；加 酸后得棕黄色溶液 新制饱和氯水 Ⅳ.加碱时溶液变为无 色；加酸后______ (1)用离子方程式解释现象Ⅰ中出现胶状沉淀的原因： _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (2)Ⅱ中加碱时出现的现象是______________________，此现象说 明溶液中发生反应的离子方程式是__________________________ _____________________________________________________。 (3)Ⅲ中加碱时出现的现象是_____________________________ ______________________________________________________。 (4)Ⅳ中加酸时出现的现象是______________________，用离子方 程式解释产生此现象的原因：____________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (5)滴加试剂顺序的变化会影响溶液中的现象和发生的反应。请继 续分析以下实验。 实验 试剂及操作 现象 试管 滴管 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2 溶 液 先滴加 1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4 溶液；再滴加1.0 mL 0.5 mol·L－1 NaOH 溶液 Ⅴ.加酸时溶液 无明显现象；加 碱后溶液依然 没有明显变化 ①探究加酸时 Fe(NO3)2 溶液中是否发生了反应：向 1.0 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2 溶液中________________________，如果溶液变红 色，说明溶液中含 Fe3＋，证明加酸时溶液中发生了反应。(请将上述操 作补充完整) ②推测溶液中产生 Fe3＋的可能原因有两种： a．____________________________________________________ _____________________________________________________； b．____________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(2)Ⅱ中加碱时生成白色沉淀氢氧化铝，在过量氢氧化钠作 用下氢氧化铝溶解，现象是产生白色沉淀，又逐渐溶解直至消失，发 生反应的离子方程式是 Al3 ＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3＋OH－ ===AlO－ 2 ＋2H2O。(3)Ⅲ中加碱时生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁迅速被 氧化为氢氧化铁，现象是生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成 红褐色。(4)Ⅳ中加酸时出现的现象是无色溶液变为浅黄绿色，这是因 为 ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。(5)①探究加酸时 Fe(NO3)2 溶液 中是否发生了反应：向 1.0 mL 0.1 mol·L－1 Fe(NO3)2 溶液中滴加 KSCN 溶液，没有明显现象，再向其中滴加 1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4 溶液， 如果溶液变红色，说明溶液中含 Fe3＋，证明加酸时溶液中发生了反应。 ②推测溶液中产生 Fe3＋的可能原因有两种：a.酸性条件下，溶液中的 Fe2＋被 NO － 3 氧化；b.溶液中的 Fe2＋被空气中的 O2 氧化。 答案：(1)2H＋＋SiO2－ 3 ===H2SiO3↓ (2)出现白色沉淀，又逐渐溶解直至消失 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3 ↓、Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O (3)生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 (4)无色溶液变为浅黄绿色 ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O (5)①滴加 KSCN 溶液，没有明显现象，再向其中滴加 1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4 溶液 ②酸性条件下，溶液中的 Fe2＋被 NO － 3 氧化 溶 液中的 Fe2＋被空气中的 O2 氧化 三、守恒法的解题策略 1．守恒法的特点。守恒法是抓住有关变化的始态和终态，忽略中 间过程，利用其中的某种不变量建立关系式，从而简化解题过程。特 别是对于多步连续进行的氧化还原反应，只要中间各步反应过程中电 子没有损耗，可直接找出起始物和最终产物，略去中间产物，建立二 者之间的守恒关系，迅速求解。 2．守恒法解题的步骤。 (1)找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物。 (2)找准一个原子或离子得失电子数目(注意化学式中粒子的个 数)。 (3)根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式：n(氧化 剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价的绝对值)＝n(还原剂) ×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价的绝对值)。 (2019·温州模拟)将一定量的 Cl2 通入一定浓度的苛性钾溶液 中，两者恰好完全反应(已知反应过程放热)，生成物中有三种含氯元素 的离子，其中 ClO－和 ClO － 3 两种离子的物质的量(n)与反应时间(t)的变 化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A．苛性钾溶液中 KOH 的物质的量是 0.09 mol B．ClO － 3 的生成是由 Cl2 的量的多少决定的 C．在酸性条件下 ClO－和 ClO － 3 反应可生成 Cl2 D．反应中转移电子的物质的量是 0.21 mol 解析：Cl2 与 KOH 溶液反应生成的 ClO－、ClO － 3 中氯元素的化合 价都升高，则一定还生成元素化合价降低的 Cl－，在反应开始时，发生 反应 Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O，该反应是放热反应，放出的 热量使溶液的温度升高，这时发生反应 3Cl2＋6KOH===5KCl＋KClO3 ＋3H2O，当反应进行完全时，根据图象中离子的物质的量关系可知反 应的总化学方程式是 5Cl2 ＋10KOH===7KCl＋2KClO＋KClO3 ＋ 5H2O。A 项，根据图象可知，反应产生 n(KClO)＝0.06 mol，n(KClO3) ＝0.03 mol，根据氧化还原反应中得失电子守恒知 n(KCl)＝0.06 mol ×1＋0.03 mol×5＝0.21 mol，根据反应前后钾元素守恒知 n(KOH)＝ n(KCl)＋n(KClO)＋n(KClO3)＝0.21 mol＋0.06 mol＋0.03 mol＝0.30 mol，错误；B 项，ClO － 3 的生成是由 Cl2 与 KOH 反应放出的热量使溶 液温度升高引起的，与 Cl2 的量的多少无关，错误；C 项，Cl2 中 Cl 元素的化合价为 0，由于 ClO－和 ClO － 3 中 Cl 元素的化合价分别为＋1、 ＋5，因此二者不能反应生成 Cl2，错误；D 项，根据氧化还原反应中 得失电子守恒可知，反应中转移电子的物质的量是 0.21 mol，正确。 答案：D 1．(2019·临沂统考)常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共 存的是( ) A．无色透明溶液：Al3＋、NH＋ 4 、Cl－、S2－ B．中性溶液：Al3＋、Fe3＋、SO2－ 4 、NO－ 3 C. KW c（OH－）＝1×10－13 mol·L－1 的溶液：Na＋、K＋、SiO2－ 3 、CO2－ 3 D．0.1 mol·L－1 的 NaClO 溶液：Mg2＋、Fe2＋、SO2－ 4 、SCN－ 解析：Al3＋与 S2－能发生相互促进的水解反应而不能大量共存，A 项错误；Al3＋、Fe3＋水解使溶液呈酸性，B 项错误； KW c（OH－）＝1×10 －13 mol·L－1 的溶液 pH 为 13，Na＋、K＋、SiO2－ 3 、CO 2－ 3 能大量共存，C 项正确；ClO－会将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，D 项错误。 答案：C 2．(2019·株洲质检)常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大 量共存的是( ) A．能使石蕊显红色的溶液：K＋、Mg2＋、HCO－ 3 、SO2－ 4 B．水电离出来的 c(H＋)＝10－13 mol·L－1 的溶液：NH＋ 4 、Fe2＋、NO－ 3 、 Cl－ C. c（H＋） c（OH－）＝1012 的溶液：K＋、Fe3＋、Cl－、SO2－ 4 D．加入铝片能放出 H2 的溶液：Na＋、CH3COO－、Cu2＋、SO2－ 4 解析：能使石蕊显红色的溶液呈酸性，HCO － 3 不能大量存在，A 错误；水电离出来的 c(H＋)＝10－13 mol·L－1 的溶液可能呈强酸性或强碱 性，酸性条件下 NO － 3 将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，Fe2＋和 NO－ 3 (H＋)不能大量 共存，碱性条件下 NH＋ 4 、Fe2＋不能大量存在，B 错误； c（H＋） c（OH－）＝1012 的溶液呈酸性，K＋、Fe3＋、Cl－、SO 2－ 4 互不反应，能大量共存，C 正 确；加入铝片能放出 H2 的溶液可能呈酸性或强碱性，酸性条件下 CH3COO－与 H＋反应生成弱电解质 CH3COOH，碱性条件下 Cu2＋与 OH －反应生成沉淀 Cu(OH)2，不能大量共存，D 错误。 答案：C 3．大气中 SO2 和 NOx 是形成酸雨的主要物质。某地酸雨中可能 含有下列离子：Na＋、Mg2＋、NH＋ 4 、Cl－、SO2－ 3 、SO2－ 4 、NO － 3 和 NO － 2 等。某研究小组取该地一定量的酸雨，浓缩后将所得试液分成 4 份， 进行如下实验：第一份酸化后滴加适量的淀粉KI 溶液，呈蓝色；第二 份滴加用盐酸酸化的 BaCl2 溶液，有白色沉淀析出；第三份滴加 NaOH 溶液，加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；第四份加入 硝酸酸化的 AgNO3 溶液，有沉淀产生，静置，在上层清液中滴加酸性 KMnO4 溶液，不褪色。已知：Ksp(Ag2SO4)＝1.20×10－5。请回答下列 问题： (1)该酸雨中肯定存在的离子有________；肯定不存在的离子有 ________，说明其不存在的理由：______________________________ _____________________________________________________。 (2)写出试液中滴加淀粉KI 溶液所发生反应的离子方程式： _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)设计实验方案，检验该试液中是否存在 Cl－：______________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (4)该研究小组为了探究 NO 参与的硫酸型酸雨的形成，在烧瓶中 充入含有少量 NO 的 SO2 气体，慢慢通入 O2，该过程中发生的化学反 应有______________________、______________________，再喷射适 量蒸馏水即得硫酸型酸雨。说明 NO 的作用：_______________。 解析：(1)从酸雨中可能含有的离子分析，SO 2－ 3 具有较强的还原性， 因此酸性条件下 SO 2－ 3 与 NO － 3 是不能共存的。从浓缩后所得的 4 份试 液进行的实验分析可知：第一份酸化后滴加适量的淀粉KI 溶液，呈蓝 色，说明有 NO － 3 或 NO－ 2 (6I－＋2NO－ 3 ＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O 或 2NO－ 2 ＋2I－＋4H＋===I2＋2NO↑＋2H2O)；第二份滴加用盐酸酸化的 BaCl2 溶液，有白色沉淀析出，说明有 SO2－ 4 ；第三份滴加 NaOH 溶液， 加热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明有 NH＋ 4 ；第四 份加入足量硝酸酸化的 AgNO3 溶液，有沉淀产生，说明可能有 Cl－或 SO2－ 4 (生成 AgCl↓或 Ag2SO4↓，均不溶于稀硝酸)，静置，在上层清液 中滴加酸性 KMnO4 溶液，不褪色，说明没有 NO－ 2 ，否则 NO － 2 离子能 与具强氧化性的酸性 KMnO4 溶液反应，使 KMnO4 溶液褪色(5NO－ 2 ＋ 2MnO－ 4 ＋6H＋===5NO－ 3 ＋2Mn2＋＋3H2O)。所以，该酸雨中肯定存在的 离子有 SO2－ 4 、NO－ 3 、NH＋ 4 ；肯定不存在的离子有 SO2－ 3 、NO－ 2 。(2)试 液中滴加淀粉KI 溶液所发生反应的离子方程式是 6I－＋2NO－ 3 ＋8H＋ ===3I2＋2NO↑＋4H2O。(3)由于该试液中存在着 SO2－ 4 ，所以，检验该 试液中是否存在 Cl－时要考虑排除 SO 2－ 4 的干扰。检验的方法为取少量 试液，滴加足量的 Ba(NO3)2 溶液，静置；取上层清液，滴加硝酸酸化 的 AgNO3 溶液，若有白色沉淀产生，则存在 Cl－。(4)据题目可知，是 探究 NO 参与硫酸型酸雨形成，根据硫酸型酸雨形成的机理：化石燃 料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫黄的生产等过程中产生的 SO2 释 放到空气中，在光照、烟尘中的金属氧化物等的催化作用下，SO2 与 氧气反应生成 SO3，SO3 溶于雨水后形成 H2SO4。因此当在烧瓶中充入 含有少量 NO 的 SO2 气体，慢慢通入 O2 时，要生成 SO3 必须要有催化 剂参与，所以 NO 应该是起了催化剂的作用，该过程中发生的化学反 应该是 2NO＋O2===2NO2，NO2＋SO2===SO3＋NO。 答案：(1)SO2－ 4 、NO－ 3 、NH＋ 4 SO2－ 3 、NO－ 2 SO 2－ 3 具有较强的还 原性，酸性条件下，与 NO － 3 不能共存；若有 NO－ 2 ，能使酸性 KMnO4 溶液褪色 (2)6I－＋2NO－ 3 ＋8H＋===3I2＋2NO↑＋4H2O (3)取少量试 液，滴加足量的 Ba(NO3)2 溶液，静置；取上层清液，滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液，若有白色沉淀产生，则存在 Cl－ (4)2NO＋O2===2NO2 NO2＋SO2===SO3＋NO 催化剂 4．溴主要以 Br－形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备 Br2 的操作步骤为①一定条件下，将 Cl2 通入浓缩的海水中，生成 Br2； ②利用热空气将 Br2 吹出，并用浓 Na2CO3 溶液吸收，生成 NaBr、 NaBrO3 等；③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。 完成下列填空： (1)Cl2 氧化 Br－应在____________条件下进行，目的是避免___。 (2)Br2 可用热空气吹出，其原因是_______________________ _____________________________________________________。 (3)写出步骤③所发生的化学反应方程式：_________________ _____________________________________________________。 用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是___________________，步骤 ②的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为__________ _____________________________________________________。 (4)为了除去工业 Br2 中微量的 Cl2，可向工业 Br2 中________(填字 母)。 a．通入 HBr b．加入 Na2CO3 溶液 c．加入 NaBr 溶液 d．加入 Na2SO3 溶液 解析：(1)在碱性条件下，Cl2 可与碱反应生成氯化物和次氯酸盐， 因此 Cl2 氧化 Br－应在酸性条件下进行。(2)溴容易挥发，可用热空气使 溶液中的 Br2 变为溴蒸气吹出，冷凝可得液溴。(3)在酸性条件下 NaBr 和 NaBrO3 可反应生成单质溴；盐酸有还原性，NaBrO3 氧化性，二者 可发生氧化还原反应。(4)除去工业 Br2 中微量的 Cl2，可利用 Cl2 与 Br －的反应。 答案：(1)酸性 Cl2 与碱发生歧化反应 (2)溴易挥发，用热空气 可把溶液中的溴变为溴蒸气吹出，冷凝可得液溴 (3)5NaBr＋NaBrO3 ＋3H2SO4===3Na2SO4＋3Br2＋3H2O，Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋ H2O＋CO2↑ 用盐酸酸化，盐酸会被 NaBrO3 氧化 液溴易挥发、有 毒、具有较强的腐蚀性，不易运输，而 NaBr 和 NaBrO3 溶液容易储存 运输 (4)c 5 ． 用 含 有 Al2O3 、 SiO2 和 少 量 FeO·xFe2O3 的 铝 灰 制 备 Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略)： Ⅰ.向铝灰中加入过量稀 H2SO4，过滤；Ⅱ.向滤液中加入过量 KMnO4 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 MnSO4 至紫红色消失，过滤；Ⅴ. 浓缩、结晶、分离，得到产品。 (1)H2SO4 溶解 Al2O3 的离子方程式为____________________ _____________________________________________________。 (2)将 KMnO － 4 氧化 Fe2＋的离子方程式补充完整。 1 MnO－ 4 ＋ Fe2＋＋ ____=== 1 Mn2＋＋ Fe3＋＋ ____ (3)已知： 生成氢氧化物沉淀的 pH 氢氧化物 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 注：金属离子的起始浓度为 0.1 mol·L－1。 根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：___________________ _____________________________________________________。 (4)已知一定条件下，MnO － 4 可与 Mn2＋反应生成 MnO2，向Ⅲ的沉 淀中加入浓 HCl 并加热，能说明沉淀中存在 MnO2 的现象是 _______________________________________________________ _____________________________________________________， Ⅳ中加入 MnSO4 的目的是_______________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水。(2)反应中 MnO－ 4 → Mn2＋，Fe2＋→Fe3＋，MnO － 4 系数为 1，根据电子转移守恒可知，Fe2＋ 系数为1×（7－2） 3－2 ＝5，由元素守恒可知，Fe3＋系数为 5，由电荷守恒 可知，由 H＋参加反应，其系数为 8，根据元素守恒可知，有 H2O 生成， 其系数为 4，方程式配平为 MnO－ 4 ＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋ 5Fe3＋＋4H2O。(3)滤液中含有 Fe2＋，由表中数据可知，Fe(OH)2 开始 沉淀的 pH 大于 Al(OH)3 完全沉淀的 pH，而 Fe(OH)3 完全沉淀的 pH 小于 Al(OH)3 开始沉淀的 pH，pH 约为 3 时，Al3＋、Fe2＋不能沉淀， 利用步骤Ⅱ可将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，调节 pH 值使铁完全沉淀。(4)MnO2 能将 HCl 氧化为 Cl2，若有黄绿色气体生成说明沉淀中存在 MnO2；Ⅲ 的上层液呈紫红色，说明 MnO － 4 过量，步骤Ⅳ加入 MnSO4，可除去过 量的 MnO－ 4 。 答案：(1)Al2O3 ＋6H ＋ ===2Al3 ＋ ＋3H2O (2)5 8 H ＋ 5 4 H2O (3)将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，调节 pH 使铁完全沉淀 (4)生成有黄绿 色气体 加入 MnSO4，除去过量的 MnO－ 4