高考化学二轮复习浙江讲义专题十三 无机化学综合应用

高考化学二轮复习浙江讲义专题十三 无机化学综合应用

[考纲要求] 常见金属元素（Na、Mg、Al、Fe、Cu 等）与常见非金属元素（H、C、N、O、Si、S、Cl 等） 各部分知识的综合应用。 热点一 常见离子的检验及物质鉴别 1．常见阴离子的检验 (1)利用酸碱指示剂检验 (2)利用盐酸和其他试剂检验 CO2－ 3 ：加入 BaCl2 或 CaCl2 溶液后生成白色沉淀，再加稀盐酸沉淀溶解，并放出无色无味的气体。 SO2－ 4 ：先加入足量稀盐酸，无沉淀生成，再加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀。 SO2－ 3 ：加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，再加稀盐酸，放出无色有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体。 (3)利用 AgNO3(HNO3 酸化)溶液检验 (4)利用某些特征反应检验 I－：滴入淀粉溶液和氯水，溶液变蓝色(或加入氯水和四氯化碳，四氯化碳层呈紫红色)。 2．常见阳离子的检验 H＋―→滴入紫色石蕊溶液，溶液变红色 3．离子检验实验操作的答题模板 操作 ⇒ 现象 ⇒结论 取样，加入…… ⇒ 有……生成 ⇒……的是…… 例如：检验某溶液中含有 Fe2＋而不含 Fe3＋的方法是取适量溶液于洁净的试管中，滴加几滴 KSCN 溶液，不 显血红色，再向溶液中滴加几滴 H2O2(或新制氯水)，溶液变为血红色，说明溶液中含有 Fe2＋而不含 Fe3＋。 4．物质鉴别遵循的原则 (1)选择的方法或试剂要简单，实验现象要明显。 (2)用物理方法时，一般可按观察法→嗅试法→水溶法的顺序进行。 (3)用化学方法时，对固体可按加热法、水溶法、指示剂测试法、指定试剂法等进行；对液体可按照指示剂 测试法、指定试剂法等进行；对气体可用点燃法、通入指定试剂法等进行。 题组一 离子检验的直接判断 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)BaSO4 难溶于酸，所以用盐酸和 BaCl2 溶液检验 SO2－ 4 (√) (2014·广东理综，9B) (2)向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液(×) (2013·江苏，13A) (3)向某溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含 Fe2＋(√) (2013·江苏，13D) (4)向溶液中滴加酸化的 Ba(NO3)2 溶液出现白色沉淀，说明该溶液中一定有 SO2－ 4 (×) (2012·山东理综，12B) (5)用 BaCl2 溶液鉴别 SO 2－ 4 与 SO2－ 3 (×) (2012·广东理综，9B) (6)某溶液加入 CCl4，CCl4 层显紫色，证明原溶液中存在 I－(×) (2012·新课标全国卷，7C) (7)某溶液加入 BaCl2 溶液，产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液一定含有 Ag＋(×) (2012·新课标全国卷，7D) 题组二 离子检验的综合应用 2．(2014·上海，18 改编)某未知溶液可能含 Cl－、CO2－ 3 、Na＋、SO2－ 4 、Al3＋，将溶液滴在蓝色石蕊试纸上， 试纸变红。取少量试液，滴加硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成；在上层清液中滴加硝酸银溶液， 产生白色沉淀。下列判断合理的是( ) A．一定有 Cl－ B．可能有 SO2－ 4 C．一定没有 Al3＋ D．一定没有 CO2－ 3 答案 D 解析 本题考查离子共存和检验。溶液滴在蓝色石蕊试纸上，试纸变红，说明溶液呈酸性含有 H＋，则一 定没有 CO2－ 3 ；取少量试液，滴加硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，一定有 SO2－ 4 ；因加入了氯化 钡溶液，无法判断是否含有 Cl－，Al3＋可能存在也可能不存在，所以选 D。 题组三 常见物质的鉴别 3．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)只滴加氨水鉴别 NaCl、AlCl3、MgCl2、Na2SO4 四种溶液(×) (2014·福建理综，8A) (2)用 KOH 溶液鉴别 SO3(g)和 SO2(×) (2014·重庆理综，2A) (3)用湿润碘化钾淀粉试纸鉴别 Br2(g)和 NO2(×) (2014·重庆理综，2B) (4)用 CO2 鉴别 NaAlO2 溶液和 CH3COONa 溶液(√) (2014·重庆理综，2C) (5)用 BaCl2 溶液鉴别 AgNO3 溶液和 K2SO4 溶液(×) (2014·重庆理综，2D) (6)用 AgNO3 溶液可以鉴别 KCl 和 KI(√) (2014·大纲全国卷，8D) (7)用 Na2CO3 溶液不能区分 CH3COOH 和 CH3COOCH2CH3(×) (2014·北京理综，10C) (8)CCl4 可用于鉴别溴水和碘水(√) (2014·海南，10C) (9)将某气体通入溴水中，溴水颜色褪去，该气体一定是乙烯(×) (2013·江苏，13C) 热点二 物质的分离与提纯 1．物质分离与提纯的基本原理 (1)“四原则” ①不增，不得引入新杂质；②不减，尽量不减少被提纯的物质；③易分，使被提纯或分离的物质跟其他物 质易分离；④复原，被提纯的物质要易被还原。 (2)“三必须” ①除杂试剂必须过量；②过量试剂必须除尽(除去过量试剂带入的新杂质，同时注意加入试剂的顺序)；③ 选择最佳的除杂途径。 2．物质分离与提纯的常用方法 (1)升华法；(2)过滤法；(3)蒸馏法；(4)萃取分液法；(5)洗气法；(6)燃烧法。 3．物质分离与提纯的常见类型 (1)“固＋固”混合物的分离(提纯) (2)“固＋液”混合物的分离(提纯) (3)“液＋液”混合物的分离(提纯) (4)“气＋气”混合物的分离(提纯) 1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×” (1)因为 KNO3 的溶解度大，所以可用重结晶法除去 KNO3 中混有的 NaCl(×) (2014·广东理综，9A) (2) 除去粗盐溶液中不溶物(×) (2014·新课标全国卷Ⅱ，10A) (3) 除去 CO 气体中的 CO2 气体(×) (2014·新课标全国卷Ⅱ，10C) 2．(2014·大纲全国卷，10)下列除杂方案错误的是( ) 选项 被提纯的物质 杂质 除杂试剂 除杂方法 A CO(g) CO2(g) NaOH 溶液、浓 H2SO4 洗气 B NH4Cl(aq) Fe3＋(aq) NaOH 溶液 过滤 C Cl2(g) HCl(g) 饱和食盐水、浓 H2SO4 洗气 D Na2CO3(s) NaHCO3(s) — 灼烧 答案 B 解析 A 项，CO2 与 NaOH 溶液反应生成 Na2CO3，而 CO 与 NaOH 溶液不反应，正确；B 项，NaOH 溶液 不仅与 Fe3＋反应也会与 NH ＋ 4 发生反应，还引入了 Na＋，错误；C 项，HCl 极易溶于水，而 Cl2 在饱和食盐 水中溶解度较小，正确；D 项，灼烧可以使 NaHCO3 固体分解，且生成 Na2CO3，正确。 3．下列除去杂质方法正确的是( ) A．除去 CO2 中混有的 CO：用浓 NaOH 溶液洗气 B．除去 BaCO3 固体中混有的 BaSO4：加过量稀盐酸后，过滤、洗涤 C．除去 FeCl2 溶液中混有的 FeCl3：加入适量氯水，过滤 D．除去 Cu 粉中混有的 CuO：加适量稀硫酸后，过滤、洗涤 答案 D 解析 CO2 会被 NaOH 溶液吸收，而 CO 不会，A 项错误；稀盐酸可以将 BaCO3 除去，而不能除去 BaSO4， B 项错误；2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，杂质的量反而增加，C 项错误；CuO 可以被稀硫酸溶解，而 Cu 不会被 溶解，D 项正确。 4．下列实验操作或方案正确的是( ) A．除去干燥 CO2 中混有的少量 SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性 KMnO4 溶液和浓硫酸的洗气瓶 B．用图 1 所示装置可从 KI 和 I2 的固体混合物中回收 I2 C．用图 2 所示装置蒸干 NH4Cl 饱和溶液来制备 NH4Cl 晶体 D．用图 3 所示装置除去 Cl2 中含有的少量 HCl 答案 A 解析 SO2 具有还原性，可被酸性 KMnO4 溶液氧化而除去，浓硫酸可以干燥气体，A 项正确；该装置无法 回收气态碘，B 项错误；NH4Cl 受热易分解，C 项错误；除去 Cl2 中的 HCl 应用饱和食盐水，D 项错误。 热点三 物质的特殊转化关系及框图推断 1．直线型转化关系 A――→X B――→X C (1)X 为 O2 Na―→Na2O―→Na2O2 N2―→NO―→NO2 或 NH3―→NO―→NO2 S―→SO2―→SO3 或 H2S―→SO2―→SO3 C―→CO―→CO2 或 CH4―→CO―→CO2 醇―→醛―→羧酸 (2)X 为 CO2 NaOH――→CO2 Na2CO3――→CO2 NaHCO3 (3)X 为强酸，如 HCl NaAlO2――→HCl Al(OH)3――→HCl AlCl3 Na2CO3――→HCl NaHCO3――→HCl CO2 (4)X 为强碱，如 NaOH AlCl3――→NaOH Al(OH)3――→NaOH NaAlO2 2．交叉型转化 3．三角型转化 4．注意反应形式与物质的关系，特别是置换反应 (1)金属―→金属：金属＋盐―→盐＋金属，铝热反应。 (2)金属―→非金属：活泼金属＋H2O(或 H＋)―→H2,2Mg＋CO2===== 点燃 2MgO＋C。 (3)非金属―→非金属：2F2＋2H2O===4HF＋O2,2C＋SiO2===== 高温 Si＋2CO↑，C＋H2O(g)===== 高温 CO＋H2，X2＋ H2S===2HX＋S↓。 (4)非金属―→金属，用 H2、C 冶炼金属。 通过反应形式梳理化学反应，培养归纳、整理的能力。 5．抓住化学反应与反应条件的关系 多数化学反应需要一定条件，条件不同化学反应也不同。 (1)“催化剂”，无机化学反应需要的催化剂不同，但是根据“催化剂”这一条件，可将氯酸钾分解、双氧 水分解、工业合成氨、SO2 催化氧化、氨气催化氧化联系起来，形成知识链。 (2)“通电”或“电解”，可以锁定在电解水、氯化钠、氯化镁、氯化铜、硫酸铜、硝酸盐等溶液，熔融氯 化钠和氧化铝范围内。 (3)“高温”，常见的有碳酸钙分解、SiO2 和 C 的置换反应、制造普通玻璃的反应、铝热反应等。 6．抓住特征颜色和特殊状态 (1)(淡)黄(棕)色固体：Na2O2、S、FeCl3；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫(黑)色固体：KMnO4、 I2；红色固体：Cu；绿色固体：Cu2(OH)2CO3。 (2)有色气体：NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)；无色刺激性气味气体：SO2、NH3、HX(X 为 F、 Cl、Br、I)；无色无味气体：H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、NO。 (3)常温下呈液态的特殊物质：Br2(非金属单质)、Hg(金属单质)、H2O、H2O2 等。 (4)易升华的物质：I2。 (5)溶液中的有色离子：Cu2＋(蓝色)、Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、MnO－ 4 [紫(红)色]。 (6)Br2 在水中显黄(橙)色，在有机溶剂中显橙(红)色；I2 在水中显黄(褐)色，在有机溶剂中显紫(红)色。 (7)有色沉淀：①白色沉淀：H2SiO3、AgCl、BaSO4(不溶于酸)、BaSO3、Mg(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3、BaCO3、 CaCO3、CaSO3、MgCO3 等；②(淡)黄色沉淀：AgBr、AgI、S；③红褐色沉淀：Fe(OH)3；④蓝色沉淀： Cu(OH)2；⑤砖红色沉淀：Cu2O。 7．抓住特征反应现象 (1)燃烧：H2＋Cl2(苍白色火焰)，C2H2(C6H6)＋O2(明亮火焰，大量黑烟)，Al＋O2(耀眼白光)，Mg＋O2(白色 固体生成)，金属焰色反应。 (2)淀粉遇碘变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄。 (3)使湿润红色石蕊试纸变蓝的是 NH3，使品红溶液褪色的是 Cl2、SO2 等。 (4)在空气中由无色变为红棕色气体的是 NO。 (5)Fe3＋遇 OH－生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇 SCN－显血红色。 (6)Fe2＋遇 OH－生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2＋遇 SCN－无明显现象，在 通入 Cl2 后溶液显血红色。 (7)与碱反应产生气体的溶液中一般含 NH＋ 4 。 (8)既能与酸反应又能与碱反应并产生气体的物质：Al、弱酸的铵盐(碳酸铵、硫化铵等)、弱酸的酸式铵盐(碳 酸氢铵、硫氢化铵等)。 (9)燃烧能生成烟：Na 在氯气中燃烧生成白烟，Fe 在氯气中燃烧生成红棕色烟，Cu 在氯气中燃烧生成棕黄 色烟。 题组一 逐项验证法，突破“转化关系”选择题 1．(2014·福建理综，9)常温下，下列各组物质中，Y 既能与 X 反应又能与 Z 反应的是( ) X Y Z ① NaOH 溶液 Al(OH)3 稀硫酸 ② KOH 溶液 SiO2 浓盐酸 ③ O2 N2 H2 ④ FeCl3 溶液 Cu 浓硝酸 A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 答案 B 解析 ①组：Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O,2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O，故①组符合。② 组：2KOH＋SiO2===K2SiO3＋H2O，但 SiO2 与浓盐酸不发生反应。③组：N2 与 O2 在高温或放电条件下反 应生成 NO，N2 与 H2在高温、高压、催化剂条件下反应生成 NH3，常温下均不反应。④组：2FeCl3＋Cu===CuCl2 ＋2FeCl2，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。 2．(2014·江苏，8)下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( ) 物质 组别 甲 乙 丙 A Al HCl NaOH B NH3 O2 HNO3 C SiO2 NaOH HF D SO2 Ca(OH)2 NaHCO3 答案 B 解析 A 项，Al 与 HCl、NaOH 溶液都能反应生成 H2，HCl 溶液与 NaOH 溶液能发生中和反应；B 项， NH3 与 O2 在催化剂、高温条件下反应生成 NO 和 H2O，O2 与 HNO3 不能发生反应，NH3 与 HNO3 反应生成 NH4NO3；C 项，SiO2 与 NaOH 溶液、HF 溶液分别发生反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋ 4HF===SiF4↑＋2H2O，NaOH 溶液与 HF 溶液发生中和反应；D 项，SO2 为酸性氧化物，可与 Ca(OH)2 溶 液反应生成盐，H2SO3 的酸性强于 H2CO3，SO2 可与 NaHCO3 溶液反应生成 CO2，Ca(OH)2 溶液可与 NaHCO3 溶液反应生成 CaCO3 沉淀。 3．(2013·江苏，6)甲、乙、丙、丁四种物质中，甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之间具有如下转 化关系：甲――→丁 乙 丁 甲 丙。下列有关物质的推断不正确的是( ) A．若甲为焦炭，则丁可能是 O2 B．若甲为 SO2，则丁可能是氨水 C．若甲为 Fe，则丁可能是盐酸 D．若甲为 NaOH 溶液，则丁可能是 CO2 答案 C 解析 若甲为焦炭，丁为 O2，转化关系为 C――→O2 CO O2 C CO2，A 正确；若甲为 SO2，丁为氨水，转 化关系为 SO2――――→NH3·H2O NH4HSO3 NH3·H2O SO2 (NH4)2SO3，B 正确；若甲为 Fe，丁为盐酸，则乙为 FeCl2，FeCl2 与盐酸不反应，C 错误；若甲为 NaOH 溶液，丁为 CO2，转化关系为 NaOH――→CO2 Na2CO3 CO2 NaOH NaHCO3， D 正确。 1．注意总结反应规律，熟记特殊转化关系。 2．做此类题目，往往是把选项一一带入，按照箭头指向看是否能转化，然后选出正确答案。 题组二 寻找“突破口”，破解“综合框图”推断题 4．为了探究常见的无水盐 R 的性质，进行如下实验，所产生的实验现象如下所示(部分生成物略)： 已知：G 和 R 含有相同的阴离子。 请回答下列问题： (1)R 的化学式为__________________________________________________________； Z 的名称是______________________。 (2)混合气体 Y 的成分是____________________________________________________ (用化学式表示)。 (3)反应Ⅱ中被氧化的元素是________________________________________________ (填元素符号)。 (4)写出反应Ⅲ的离子方程式： ______________________________________________。 (5)写出反应Ⅳ的离子方程式： ______________________________________________。 (6)在空气中蒸干 R 溶液得到的固体的成分是__________________________________ ________________________________________________________________(用化学式表示)。 答案 (1)Fe2(SO4)3 碳酸钡 (2)CO2、N2、NO2 (3)S、N (4)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO2－ 4 ＋3Cl－＋5H2O (5)4FeO2－ 4 ＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O (6)Fe2(SO4)3 解析 (1)向 R 溶液中加入 KSCN 溶液，得到血红色溶液 X，说明 R 中含有三价铁离子。由反应Ⅳ所加的 反应物可知 G 中的阴离子是硫酸根离子，由已知可得 R 为硫酸铁。白色沉淀 Z 与盐酸反应得到无色无味 气体 B，说明 Z 为碳酸钡。(2)Y 为红棕色气体，说明 Y 中含有 NO2，再由气体 A 是空气的成分可知，气 体 A 为 N2，说明 Y 中还含有 N2，由碳酸钡知 Y 中还含有 CO2。(3)向 Fe(SCN)3 溶液中加入浓硝酸生成 NO2(还 原产物)、N2、CO2 和 SO2－ 4 ，KSCN 中硫元素为－2 价，碳元素为＋4 价，氮元素为－3 价，被氧化的元素 是硫元素、氮元素。(4)由反应Ⅲ的反应物可知 E 为高铁酸钠，三价铁离子在碱性溶液中与次氯酸钠发生氧 化还原反应，还原产物为氯离子。(5)向高铁酸钠溶液中滴加稀硫酸，反应生成硫酸铁、氧气和水。(6)蒸干 硫酸铁溶液时即可得到硫酸铁，因为水解生成的硫酸难挥发。 “框图”推断题的答题要领 1．思维要有整体性：解答时必须认真研究题目的总体要求，仔细推敲每一个环节，结合限制条件，弄清 各个环节的相互联系，相互影响，串联整个过程，回答力求完整。 2．假设推断要合理：在框图推断中，抓住关键环节，进行合理假设是必须的，按照题目要求理顺后再确 定，这样可以大大节省时间。 3．检验一遍很重要：通过一系列思维活动推断出结果后，将结果放入原题中进行检验，完全符合才正确， 如有一处不符，可能是哪个环节出现了纰漏，则需再思考。 4．思维发散有必要：注意多解，有时符合题意的解可能不止一种或一组。 热点四 元素化合物知识的综合应用 纵观近几年全国各地高考化学试题，除在选择题中直接考查元素化合物的性质、制法及相互转变关系外， 更重要的是以元素化合物知识为载体，综合氧化还原、强弱电解质、平衡移动原理、物质结构等理论知识， 对考生的思维能力进行综合考查。该部分高考题的特点是新颖、知识覆盖面广、思维跨度大，不但考查一 个知识点，而且将多个知识点串联起来，增大了试题的难度。 试题大致分为三种类型：一是化学实验对元素化合物知识的探究和验证；二是元素化合物知识在实际生产 中的应用；三是化学反应原理对化合物知识的概括和演绎。 题组一 利用综合实验探究元素化合物的性质 1．某小组查阅文献得知：氧化性 IO－ 3 ＞Fe3＋＞I2,3Br2＋6FeCl2===2FeBr3＋4FeCl3；I2＋2S2O2－ 3 ===S4O2－ 6 ＋2I －；CuI 是一种白色沉淀(Ksp＝1.3×10－12)。 Ⅰ.该小组为确定一份加碘盐(可能含有 KIO3、KI、Mg2＋、Fe3＋)的成分，设计定性实验加以猜想和验证。 (1)实验过程如下： 实验步骤 实验过程和现象 对应结论 步骤 1 取一定量加碘盐，用适量蒸馏 水溶解，并加稀盐酸酸化，将 所得试液分为 3 份 步 骤 2 第①份试液 碘盐中肯定含______ 第②份试液 第③份试液 X 为______________________ ________________(填化学式) (2)该碘盐中肯定不含的物质是________(用化学式或离子符号表达)。 (3)根据信息推断 Fe3＋、S4O2－ 6 、I2、Br2 的氧化性由强到弱的顺序是____________。 (4)第③份试液中加入足量 KI 固体后，反应的离子方程式为________、________。 Ⅱ.用“间接碘量法”测定含有 CuCl2·2H2O 晶体的试样(不含能与 I－发生反应的氧化性杂质)的纯度，过程 如下： 取 0.40 g 试样溶于水，加入过量 KI 固体，充分反应，生成白色沉淀。加入淀粉作滴定指示剂，用 0.100 0 mol·L －1 Na2S2O3 标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗 Na2S2O3 标准溶液 20.00 mL。 (1)滴定终点的现象是__________________。 (2)CuCl2 溶液与 KI 反应的化学方程式为______________________________________。 (3)该试样中 CuCl2·2H2O 的质量分数为_______________________________________。 答案 Ⅰ.(1)Fe3＋ CCl4 (2)KI (3)Br2＞Fe3＋＞I2＞S4O2－ 6 (4)IO－ 3 ＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 Ⅱ.(1)蓝色褪去，放置一定时间后不恢复原色(或半分钟内颜色不变化) (2)2CuCl2＋4KI===2CuI＋I2＋4KCl (3)85.5% 解析 Ⅰ.(1)根据步骤 2 中第①份试液中的实验现象，加碘盐中肯定含有 Fe3＋；根据下层为紫红色知，X 应为 CCl4。(2)因为 IO－ 3 ＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，所以根据第②份试液中加入 KIO3 固体、淀粉无现象， 证明碘盐中一定不含 KI。(3)由题干中所给信息，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化 性：Br2＞Fe3＋＞I2＞S4O2－ 6 。(4)由于在碘盐中含有 Fe3＋、IO－ 3 ，所以加入足量 KI 固体后，发生的离子反应 为 IO－ 3 ＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O,2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。 Ⅱ.2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2 I2＋2S2O2－ 3 ===S4O2－ 6 ＋2I－ CuCl2～1 2I2～S2O2－ 3 1 mol 1 mol x 20.00×10－3 L×0.100 0 mol·L－1＝2.0×10－3 mol x＝2.0×10－3 mol 所以 CuCl2·2H2O 的质量分数为 2.0×10－3 mol×171 g· mol－1 0.40 g ×100%＝85.5%。 新高考实验命题对实验探究型试题特别青睐，本题就是以教材原理为载体，设计探究物质的成分，氧化性 强弱比较，以及“滴定法”的迁移应用等，贴近教材，符合新课改。 探究模式一般为提出问题―→进行假设或猜想―→设计实验―→得出结论―→反思与拓展。 常考探究点：①铁元素的价态；②硫元素价态；③浓硫酸、稀硫酸的氧化性探究；④浓硝酸、稀硝酸的氧 化性探究；⑤SO2、CO2、CO 等气体性质探究；⑥CO2、SO2、H2S 与 NaOH 反应产物探究。 题组二 利用“工艺流程”全方位考查元素化合物的知识 2．(2014·广东理综，32)石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含 SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%) 和 MgO(0.5%)等杂质，设计的提纯与综合利用工艺如下： (注：SiCl4 的沸点为 57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于 150 ℃) (1)向反应器中通入 Cl2 前，需通一段时间 N2，主要目的是______________________。 (2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________，由气体 Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学反应方程式为_______________________。 (3)步骤①为搅拌、________，所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。 (4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为________________________，100 kg 初级石墨最多可获得 Ⅴ的质量为________kg。 (5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成下图防腐示意图，并作相应标注。 答案 (1)排出系统中的氧气，防止氧化初级石墨电极 (2)CO SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O (3)过滤 AlO－ 2 、Cl－和 OH－ (4)AlO－ 2 ＋CH3COOC2H5＋2H2O===Al(OH)3↓＋CH3COO－＋C2H5OH 7.8 (5) 解析 信息给予题一定要注意审题，本题为带工艺流程图的信息题，根据工艺流程图所提供的信息结合设 问，仔细分析解答。 (1)若装置中混有空气，在 1 500 ℃时初级石墨与 O2 反应，故通入 Cl2 前，先通一段时间 N2，排出装置内 的空气，防止初级石墨电极被 O2 氧化。 (2)由信息“石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物”，问的是“气体Ⅰ中的碳氧化物主要是什么”，当石 墨中的氧化物转化为氯化物时，氧元素可能与碳元素结合，而此时碳的量较多，所以气体Ⅰ中的碳氧化物 主要为一氧化碳；根据信息“SiCl4 的沸点为 57.6 ℃，金属氯化物的沸点均高于 150 ℃”和“含水玻璃的 混合溶液”，气体Ⅱ的温度为 80 ℃，所以气体Ⅱ为 SiCl4 气体。根据已知的反应物和生成物，结合原子个 数守恒可写出得到水玻璃的化学方程式为 SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。 (3)固体Ⅲ中含有的是氯化铁、氯化铝和氯化镁，加入过量的氢氧化钠溶液后，会生成氢氧化铁和氢氧化镁 沉淀，所以需要过滤才能得到溶液Ⅳ，而得到的溶液Ⅳ中含有的阴离子为 AlO－ 2 、Cl－和过量的 OH－。 (4)沉淀Ⅴ应该是氢氧化铝，反应物包括偏铝酸根离子和乙酸乙酯，根据乙酸乙酯可水解的性质，进一步判 断生成物中除氢氧化铝外，还应该有 CH3COO－和 C2H5OH。即：AlO－ 2 ＋CH3COOC2H5＋2H2O===Al(OH)3 ↓＋CH3COO－＋C2H5OH；100 kg 初级石墨中含有 5.1 kg 氧化铝，其物质的量为 50 mol，根据铝原子个数 守恒可知，能生成 100 mol 氢氧化铝，其质量为 7.8 kg。 (5)要用 C 通过电化学腐蚀保护铜，只能用电解池原理。 对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最 新科技成果融入其中，来考查考生的综合能力。这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试 题，这是高考中一个重要的热点。化学工艺流程题主要从以下两点设置： (1)环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。 (2)重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、 有机物结构与性质等)指导化工生产。从命题趋势来看，一般有三种题型：一是从实验设计和评价的角度对 化工生产进行模拟；二是根据一些化工生产的流程来考查考生的综合应用能力；三是关于化工生产的相关 计算。 统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析 流程图中原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的 化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现 位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”。 题组三 元素化合物知识与化学基本理论的融合 3．(2014·江苏，20)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方 法。 (1)将烧碱吸收 H2S 后的溶液加入如图所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应： S2－－2e－===S (n－1)S＋S2－===S2－ n ①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。 ②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成__________________ ___________________________________________________。 (2)将 H2S 和空气的混合气体通入 FeCl3、FeCl2、CuCl2 的混合溶液中反应回收 S，其物质转化如图所示。 ①在图示的转化中，化合价不变的元素是________。 ②反应中当有 1 mol H2S 转化为硫单质时，保持溶液中 Fe3＋的物质的量不变，需消耗 O2 的物质的量为 ______。 ③在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含 CuS， 可采取的措施有____________________________________。 (3)H2S 在高温下分解生成硫蒸气和 H2。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如 图所示，H2S 在高温下分解反应的化学方程式为__________________________。 答案 (1)①2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ ②S2－ n ＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑ (2)①Cu、H、Cl(或铜、氢、氯) ②0.5 mol ③提高混合气体中空气的比例 (3)2H2S 高温 2H2＋S2 解析 (1)①在阴极电解质溶液是 NaOH，同时图示显示产生了 H2，因此阴极发生的电极反应为 2H2O＋2e －===H2↑＋2OH－。②加入 H2SO4 后，H＋与 S 2－ n 反应生成 S 和 H2S。 (2)①根据图示可知，整个过程中－2 价的 S 与 0 价的 S 之间相互转化，还存在 Fe2＋与 Fe3＋之间的相互转化； ②根据电子守恒和化学反应方程式知，1 mol H2S 转化为单质 S 转移 2 mol 电子，而 1 mol O2 转移 4 mol 电 子，因此需消耗 O2 0.5 mol；③根据图示，可增大空气的量，使 S2－完全转化为单质 S，使其没有机会和 Cu2＋结合生成 CuS。 (3)根据图示可知，反应达到平衡过程中，生成的一种产物的物质的量是另一种产物的 2 倍，再结合原子守 恒，可知另一种产物为 S2。 对本题命题思路的研究，不难发现命题者的良苦用心——整合的思想。即“以元素为载体”，把众多的知 识点串联起来，考查学生综合运用知识的能力。 虽然年年题不同，但是万变不离其宗，都是考查基础知识的运用，不要因试题的“穿新衣，戴新帽”而惊 慌失措。“易点得全分，难点能得分，规范得高分”。 专题突破练 1．下列叙述正确的是( ) A．若向某无色溶液中加入用硝酸酸化的 BaCl2 溶液后有白色沉淀生成，则该溶液中一定含有 Ag＋ B．可以用淀粉溶液检验某食盐是否为加碘盐 C．向某溶液中加入 NaOH 溶液后产生的气体不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色，则该溶液中一定不存在 NH＋ 4 D．向某溶液中加入盐酸后有能使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体产生，则该溶液中至少含有 CO2－ 3 、 HCO － 3 中的一种 答案 D 解析 溶液中也可能含有 SO2－ 4 ，A 错误；淀粉溶液能检验单质碘，但加碘盐中的碘是以 IO － 3 形式存在的， B 错误；当溶液中 c(NH＋ 4 )较小时，加入 NaOH 溶液后还需要加热才会有 NH3 产生，C 错误；能使澄清石 灰水变浑浊的无色无味气体是 CO2，CO2－ 3 、HCO － 3 与盐酸反应均可产生 CO2，D 正确。 2．下列说法正确的是( ) A．加入过量氨水，有白色沉淀生成，则原溶液中一定有 Al3＋ B．加入 K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，则原溶液中一定有 Fe3＋ C．加入盐酸酸化的 BaCl2 溶液，有白色沉淀生成，则原溶液中一定有 SO2－ 4 D．加入 NaOH 溶液然后加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中一定有 NH＋ 4 答案 D 解析 加入过量氨水有白色沉淀生成，则原溶液中可能含有 Al3＋或 Mg2＋，故 A 错误；K3[Fe(CN)6]可用于 Fe2＋的检验(产生蓝色沉淀)，故 B 错误；加入盐酸酸化的 BaCl2 溶液有白色沉淀生成，则原溶液中可能含 有 SO2－ 4 ，也有可能含有 Ag＋，故 C 错误。 3．有四种无色溶液，它们分别是(NH4)2SO4、NH4Cl、Na2CO3、NaNO3，下列试剂中可以用来鉴别它们的 是( ) A．BaCl2 溶液 B．NaOH 溶液 C．Ba(OH)2 溶液 D．AgNO3 溶液 答案 C 解析 Ba(OH)2 溶液滴入(NH4)2SO4 溶液中，有刺激性气味气体和白色沉淀产生，滴入 NH4Cl 溶液中有刺 激性气味气体产生，滴入 Na2CO3 溶液中有白色沉淀产生，滴入 NaNO3 溶液中无明显现象。 4．下列除杂试剂的选择或除杂操作不正确的是( ) 选项 括号内为杂质 除杂试剂 除杂操作 A Na2O2(Na2O)固体 O2 在纯氧气中加热 B Na2CO3(NaHCO3) 溶液 CO2 通入过量的 CO2 C FeCl3(FeCl2)溶液 Cl2 通入过量的 Cl2 D FeSO4(CuSO4)溶液 Fe 加入过量的 Fe 粉，充分反应后过滤 答案 B 解析 A 选项正确，Na2O 能与 O2 反应生成 Na2O2；B 选项错误，Na2CO3 能与 CO2、H2O 反应生成 NaHCO3， 目标物质被除去；C 选项正确，FeCl2 与 Cl2 反应生成 FeCl3，可除去杂质；D 选项正确，过量的 Fe 粉与 CuSO4 反应生成 FeSO4、Cu，通过过滤即可除去杂质 Cu。 5．为提纯下列物质(括号内的物质是杂质)，所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是( ) 选项 被提纯的物质 除杂试剂 分离方法 A 溴化钠溶液(NaI) 氯水、CCl4 萃取、分液 B 氯化铵溶液(FeCl3) 氢氧化钠溶液 过滤 C 二氧化碳(CO) 氧化铜粉末 通过灼热的 CuO 粉末 D 乙酸乙酯(乙酸) 乙醇、浓硫酸 加热 答案 C 解析 A 项中将 NaBr 也除去了并引入新杂质 Cl－；B 项易引入新杂质 Na＋，同时 NaOH 会与 NH ＋ 4 反应； D 项中酯化反应是可逆反应，反应物无法全部转化成生成物。 6．下列实验操作或方案正确的是( ) A．将 Mg(OH)2 浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀 B．将混有 HCl 的 Cl2 通入饱和 NaHCO3 溶液中除去 HCl C．用图 1 所示装置和 CCl4 提取溴水中的 Br2 D．用图 2 所示装置除去乙醇中的苯酚 答案 C 解析 过滤时，应使用玻璃棒引流，A 项错误；将混有 HCl 的 Cl2 通入饱和 NaHCO3 溶液中会产生杂质 CO2， 且 Cl2 也能被 NaHCO3 溶液吸收，B 项错误；Br2 在 CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度，且 CCl4 和水不 互溶，应采取分液的方法分离，C 项正确；乙醇和苯酚混溶，不能采取过滤的方法分离，D 项错误。 7．已知 X、Y、Z、W 均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略 去)。则 W、X 不可能是( ) 选项 W X A 盐酸 Na2CO3 溶液 B Cl2 Fe C CO2 Ca(OH)2 溶液 D NaOH 溶液 AlCl3 溶液 答案 B 解析 Na2CO3 ――→过量 HClNaClCO2、NH3·H2O HCl NaHCO3 ――→少量 HClNa2CO3； B 项，Fe 无论与过量 Cl2，还是少量 Cl2 反应均生成 FeCl3； C 项，Ca(OH)2 ――→过量 CO2Ca(HCO3)2 NaOH CO2 CaCO3 ――→少量 CO2Ca(OH)2； D 项，AlCl3 ――→过量 NaOHNaAlO2 CO2、H2O NaOH Al(OH)3 ――→少量 NaOHAlCl3。 8．(2014·甘肃省兰州市高三第二次模拟)下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应不能实现“甲 乙 丙”转化的是( ) 物质 选项 甲 乙 丙 A Si SiO2 H2SiO3 B NO NO2 HNO3 C Na NaCl NaOH D CH2===CH2 CH3CH2OH CH3CHO 答案 A 解析 A 项，Si O2 C SiO2，SiO2 不能和 H2O 反应生成 H2SiO3，错误；B 项， NO O2 H2O NO2 H2O Cu HNO3，正确；D 项，CH2===CH2 H2O 浓 H2SO4 CH3CH2OH O2 H2 CH3CHO，正确。 9．A、B、C、D 均是由短周期元素形成的四种气体单质，E、F 均为气体，且 F 为红棕色。有关的转化关 系如图所示(反应条件均已略去)： 请回答下列问题： (1)D 的化学式为__________________________________________________________。 (2)反应③的离子方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)Y 和 E 在一定条件下可反应生成 B 和 Z，这是一个具有实际意义的反应，可消除 E 对环境的污染，该反 应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)0.1 mol·L－1 X 溶液和 0.1 mol·L－1 Y 溶液等体积混合，溶液呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性，原 因是______________________________________________________ (用离子方程式说明)。 (5)常温下 0.1 mol·L－1 Y 溶液中 c(H＋)/c(OH－)＝1×10－8，下列叙述正确的是_______(填字母)。 A．该溶液的 pH＝11 B．该溶液中的溶质电离出的阳离子浓度为 0.1 mol·L－1 C．该溶液中由水电离出的 c(H＋)与 c(OH－)的乘积为 1×10－22 D．pH＝3 的盐酸 V1 L 与 0.1 mol·L－1 的 Y 溶液 V2 L 混合，若混合溶液的 pH＝7，则 V1＞V2 E．将题述溶液加水稀释 100 倍后，pH 为 9 答案 (1)H2 (2)3NO2＋H2O===2H＋＋2NO－ 3 ＋NO (3)4NH3＋6NO ===== 催化剂 一定条件5N2＋6H2O (4)酸 NH＋ 4 ＋H2O NH3·H2O＋H＋ (5)ACD 解析 (1)本题的突破口之一是“白烟”，是挥发性酸和氨气相遇后的现象，由此可推知 D 是 H2，突破口之 二是“红棕色气体”，F 应为 NO2，反推可知 E 为 NO，C 为 O2，Z 为 H2O，Y 为 NH3，X 为 HCl，G 为 HNO3。(3)Y 和 E 反应生成 B 和 Z 的反应是氧化还原中的归中反应。(4)两者恰好完全反应时生成 NH4Cl， 铵根离子水解而使溶液显酸性。(5)常温下 Kw＝c(H＋)·c(OH－)＝1×10－14，结合题中信息 c(H＋)/c(OH－)＝1 ×10－8，可得 c(OH－)＝1×10－3 mol·L－1，故溶液的 pH＝11，A 正确。根据 NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－可得 由氨水电离出的 c(NH＋ 4 )＝1×10－3 mol·L－1，B 错。由水电离出的 c(H＋)＝c(OH－)＝1×10－11 mol·L－1，C 正 确。选项 D 显然也正确。选项 E，氨水是弱电解质，故加水稀释 100 倍后，溶液的 pH 应大于 9。 10．(2014·哈尔滨市第一中学高三第四次模拟)某小组同学为探究 H2O2、H2SO3、Br2 氧化性强弱，设计如 下实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检验)。 实验记录如下： 实验操作 实验现象 Ⅰ 打开活塞 a，滴加氯水，关闭活塞 a A 中溶液变为红棕色 Ⅱ 吹入热空气 A 中红棕色明显变浅；B 中有气泡，产生大 量白色沉淀，混合液颜色无明显变化 Ⅲ 停止吹入空气，打开活塞 b，逐滴加 入 H2O2 溶液 开始时颜色无明显变化；继续滴加 H2O2 溶 液，一段时间后，混合液逐渐变成红棕色 请回答下列问题： (1)A 中反应的离子方程式是________________________________________________。 (2)实验操作Ⅱ吹入热空气的目的是__________________________________________。 (3)装置 C 的作用是______________，C 中盛放的药品是______________________。 (4)实验操作Ⅲ，混合液逐渐变成红棕色，其对应的离子方程式___________________ _____________________________________________________。 (5)由上述实验得出的结论是________________________________________________。 (6)实验反思： ①有同学认为实验操作Ⅱ吹入的热空气，会干扰(5)中结论的得出，你认为是否干扰，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②实验操作Ⅲ，开始时颜色无明显变化的原因是(写出一条即可)：________________ ________________________________________________________。 答案 (1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ (2)吹出单质 Br2 (3)吸收尾气 NaOH 溶液 (4)H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O (5)氧化性：H2O2＞Br2＞H2SO3 (6)①不干扰，无论热空气是否参加氧化 H2SO3，只要观察到产生白色沉淀的同时有明显颜色变化，即能证 明 Br2 氧化了 H2SO3 ②H2SO3 有剩余(H2O2 浓度小或 Br－与 H2O2 反应慢等合理答案均可) 解析 Ⅰ中原理为 Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，Ⅱ中，吹入热空气，把 A 中生成的 Br2 吹出进入 B 装置，发 生反应：Br2＋H2SO3＋H2O===2HBr＋H2SO4 H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl Ⅲ中原理为 H2O2＋2Br－＋2H＋===Br2＋2H2O 综合以上分析，可以推断氧化性 H2O2＞Br2＞H2SO3。 11．聚合硫酸铁铝(PFAS)是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe3O4、FeO、SiO2 等)为 铁源，粉煤灰(主要成分为 Al2O3、Fe2O3、FeO 等)为铝源，制备 PFAS 的工艺流程如下： (1)“碱溶”时，Al2O3 发生反应的化学方程式为_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)“酸溶Ⅱ”时，Fe3O4 发生反应的离子方程式为_____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是________________________ ________________________________________________________________________。 (4)“氧化”时应控制温度不超过 57 ℃，其原因是_____________________________ ________________________________________________________________________。 (5)“氧化”时若用 MnO2 代替 H2O2，发生反应的离子方程式是_________________ ________________________________________________________________________。 (6)酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品 PFAS 中残留硫酸过多，使用时产生的不良后果是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O (2)Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O (3)滤渣Ⅰ (4)温度过高，H2O2 受热分解 (5)2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O (6)硫酸抑制 Al3＋和 Fe3＋水解，降低絮凝效果；水的酸度增大，影响水质 解析 加入 NaOH 溶液使 Al2O3 溶解，其方程式为 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O；通入过量 CO2，发 生的反应为 CO2＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；再加入 H2SO4 时，其反应原理为 2Al(OH)3＋ 3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O，结晶得到 Al2(SO4)3 晶体。向硫铁矿烧渣中加入 H2SO4，其方程式为 FeO＋ H2SO4===FeSO4＋H2O，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。“滤渣Ⅰ”中含有 Fe2O3、FeO，“滤渣Ⅱ”中 含有 SiO2，根据工艺流程，滤渣Ⅰ可加以利用。H2O2 氧化 Fe2＋时，温度不能过高，其原因是温度过高， H2O2 会分解。因为 Fe3＋、Al3＋水解均呈酸性，所以产品 PFAS 中硫酸残留过多，会抑制 Al3＋、Fe3＋水解， 降低絮凝效果，并且酸度过大影响水质。 12．2013 年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之 一。 (1)汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)＋2CO(g) 催化剂 2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时， c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如下图所示。 据此判断： ①该反应的ΔΗ______0(填“＞”或“＜”)。 ②在 T1 温度下，0～2 s 内的平均反应速率 v(N2)＝____________________。 ③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积 S1＜S2，在上图中 画出 c(CO2)在 T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线。 ④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到 t1 时刻达到平衡状态 的是________________(填字母)。 (2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。 ①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用 CH4 催化还原 NOx 可以消除氮氧化物的污染。 例如：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867.0 kJ·mol－1 2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol－1 写出 CH4 催化还原 N2O4(g)生成 N2 和 H2O(g)的热化学方程式____________________ ________________________________________________________________________。 ②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以 CO2 和 H2O 为原料制备 HCOOH 和 O2 的原理示意图。电极 a、b 表面发生的电极反应式分别为 a：________________________________________________________________________， b：________________________________________________________________________。 答案 (1)①＜ ②0.05 mol·L－1·s－1 ③ ④bd (2)①CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋2H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝－810.1 kJ·mol－1 ②2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2CO2＋4e－＋4H＋===2HCOOH 解析 (1)①根据图示 T1＞T2，温度升高，CO2 浓度减小，平衡左移，正反应为放热反应，ΔH＜0。②v(N2) ＝1 2v(CO2)＝0.2 mol·L－1 2 s ×1 2 ＝0.05 mol·L－1·s－1。 ③增大催化剂表面积，平衡不移动，CO2 浓度仍为 0.2 mol·L－1，但达到平衡所用时间短。 ④因为容器绝热、恒容，该反应为放热反应，在反应过程中温度升高，平衡左移，K 减小，b 项正确；在 反应过程中，NO 的质量减小，达到平衡时，保持不变，d 项正确。 (2)①CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－867.0 kJ·mol－1 N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＝56.9 kJ·mol－1 上述两式相加： CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－810.1 kJ·mol－1 ②a 为负极，电极反应式为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；b 为正极，电极反应式为 2CO2＋4e－＋4H＋ ===2HCOOH。