元素及其化合物框架

1、元素知识框架1. 海水的综合利用Mg蒸馏海水(Na+,Mg2+Cl-,Br-,I-)淡水晒盐粗盐除杂精盐Br2、I2Cl2熔融电解Na电解食盐水Cl2H2NaOH注：（1）粗盐（杂质：Ca2+, Mg2+, SO42-,泥沙）的除杂 注意：除杂质时所加试剂的顺序要求是：a、 Na2CO3必须在BaCl2之后，其他试剂顺序可调。b、 在过滤之后加入盐酸。（2）电解饱和食盐水电极反应：阴极 2H+ + 2 e- =H2 滴有酚酞的溶液变红 阳极 2Cl- 2 e- = Cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝总反应：2NaCl + 2H2O 通电 2NaOH + H2+ Cl2 阴极产物 阳极产物氯碱工业

2、：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2Cl2+ 2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（变质：Ca(ClO)2 + CO2 +H2O = CaCO3+ 2HClO 2HClO 光照或 2HCl + O2）（3）海水提镁：海水或苦卤（MgCl2） 过滤 Mg(OH)2 HCl MgCl2(aq) 蒸发结晶 MgCl2·6H2O 贝壳（CaCO3）煅烧 水 Ca(OH)2 HCl Mg 熔融电解 MgCl2（4）氯气的实验室制法和主要性质： （5）侯氏制碱法：例1：工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，制取碳酸氢钠晶体，在加

3、热分解碳酸氢钠得到纯碱。该反应原理可以用以下化学方程式表示，此反应是放热反应。NH3 + CO2 + H2O + NaCl（饱和）NaHCO3（晶体）+ NH4Cl。某校学生实验小组利用上述反应原理，设计如图18所示装置，制取碳酸氢钠晶体。C烧杯中盛有冰水，D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉，图18中夹持装置已略去。 可选用的药品有：a石灰石  b生石灰  c6 mol/L盐酸  d稀硫酸   e浓氨水 f饱和氯化钠溶液。 A中制备气体时，所需药品是ac；E中制备气体时，所需药品是b e（选填字母代号）B中盛有饱和碳酸氢钠溶液，其作用是除去CO

4、2中的HCl；在实验过程中，向C中通入气体是有先后顺序的，应先通入气体的化学式为NH3；检验D出口处是否有氨气逸出的方法是将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处，若试纸变蓝，则证明有氨气逸出，若试纸不变蓝，则证明没有氨气逸出。（或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近D出口处，若有白烟，则证明有氨气逸出；若没有白烟，则证明没有氨气逸出。）。提示：装置C中通入两种气体：NH3 和 CO2，先通入NH3形成碱性溶液，提高CO2吸收率。同时注意NH3溶解过程中的防倒吸问题，故A装置制备CO2，E装置制备NH3Al2O32. 从矿物质到基础物质AlNaAlO2AlCl3Al(OH)3CuFe(OH)2FeCl2FeFe2

5、O3Fe(OH)3Fe(SCN)3FeCl3注：（1）从铝土矿冶炼铝：铝土矿（主要成分Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2杂质）（2）铜的分离和提纯例2：电子工业曾用30的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板制印刷电路板，为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重薪得到FeCl3溶液，设计如下实验流程。       上述流程中，所加试剂的化学式为：X Fe ，Y HCl  Z Cl2例3：氯化铜晶体中常含FeC12杂质，为制得纯净氯化铜晶体（CuC12·2H2O），首先将其溶于稀盐酸中，然后按下面所示操作步骤进行提纯。已

6、知：  氢氧化物开始沉淀时的pH氯氧化物沉淀完全时的pHFe3+1.93.2Cu2+4.76.7下列物质中，最适合作为氧化剂X的是             （填序号）AH2O2    BKMnO4   CNaC1O   D浓硫酸写出加入X后发生反应离子的方程式2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O 。加入的物质Y可以是CuO或Cu（OH）2或CuCO3 ，目的是 

7、;调节溶液的pH，只生成Fe(OH)3沉淀。从CuC12稀溶液中得到CuC12·2H2O晶体，在蒸发结晶的过程中，为了防止Cu2+的水解，应采取的措施是加入适量稀盐酸防止水解。（3）从二氧化硅到晶体硅SiO2 2C  高温  Si   2CO （制得粗硅）Si2Cl2 高温 SiCl4 SiCl42H2 高温 Si 4HCl（制得高纯度硅）（4）Fe(OH)2 的制备 方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸溜水配制的NaOH溶液反应制备。 用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4、铁屑。除去蒸馏水中溶解的O2常采

8、用煮沸的方法。生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2， 方法二：在如图，用NaOH溶液、铁屑、稀NaSO4等试剂制备。 在试管I里加入的试剂是 稀H2SO4、铁屑。 在试管里加入的试剂是 NaOH溶液。 为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管工和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是试管中反应生成的H2充满了试管I和试管，且外界空气不容

9、易进入。方法三：隔绝空气电解法。b电极材料为石墨， a电极材料为 铁，电极反应式为Fe2e- =Fe2+电解液c可以是 ( )A蒸馏水 BNaOH溶液C无水乙醇 DNa2SO4溶液根据与写出电解的化学方程式 Fe + 2H2O 电解 Fe (OH)2 + H2。液体d为苯或植物油，其作用为 隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化思考：当电解一段时间看到白色沉淀后，再反接电源，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为白色沉淀迅速变为灰绿色。最终变成红褐色沉淀提示：当反接电源后，铁做阴极被保护，电解方程式为：2H2O2H2+O2在阳极（石墨）处生成O2，把上一步生成的白色Fe(OH)2氧化生成红褐

10、色的Fe(OH)33. 环境污染与可持续发展SH2SO4BaSO4SO3SO2FeS2H2SO3NH3HNO3NO2NON2NH4NO3注：（1）氧气的实验室制法：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 2KClO32KCl + 3O2 2H2O22H2O + O2（2）氨气的实验室制法 Ca(OH)2 +2NH4Cl CaCl2 +2NH3+ H2O 在氨水中有下列平衡：NH3+H2ONH3·H2O NH4+OH，NaOH固体溶于水放热，使得氨气的溶解度减小，同时增大了溶液中的c（OH），促使化学平衡逆向移动。（3）二氧化硫的实验室制法和主要性质实验室制备SO2

11、除了用上述方法外，还可以如何制备，用化学方程式表示：Na2SO3+H2SO4= Na2SO4 + SO2 +H2O装品红溶液的试管中的现象：溶液褪色，加热后现象为：恢复红色。该装置的目的是：检验生成的SO2。若将品红换成紫色石蕊溶液，现象为：溶液变红。洗气瓶中装有KMnO4溶液时，现象为溶液褪色，体现SO2的还原性洗气瓶中装有碘淀粉溶液时，现象为溶液褪色，写出化学方程式：SO2 + I2+H2O= H2SO4+HI烧杯中装有NaOH溶液，作用是：吸收SO2防止污染空气（4）酸雨例4：我国农业因遭受酸雨而造成每年损失高达15亿多元。为了有效控制酸雨，目前国务院已批准了酸雨控制区和二氧化硫污染控制

12、区划分方案等法规。     现有雨水样品1份，每隔一段时间测定该雨水样品的pH，所得数据如下：测试时间/h01234雨水的pH4.734.624.564.554.55分析数据，回答下列问题：      雨水样品的pH变化的原因是(用化学方程式表示) 2H2SO3+O2=2H2SO4。      如果将刚取样的上述雨水和自来水相混合，pH将变小，原因是(用化学方程式表示) H2SO3+HClO=H2SO4+HCl (或SO2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl)

13、。 你认为减少酸雨产生的途径可采用的措施是_。       少用煤作燃料；把工厂烟囱造高；燃料脱硫；在已酸化的土壤中加石灰； 开发新能源。      A.       B.       C.         D.（5）NO、NO2的制备和性质例5：甲同学采用如图I所示装置验证铜于稀硝酸的反应，并采用

14、排水阀收集NO气体实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的化学方程式：3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO+4H2O , 实验现象为：铜片溶解，溶液呈蓝色，开始时在液面上方看到红棕色气体，一段时间后消失，排水法收集到无色气体。乙同学认为虽然收集到的气体为NO，但并不能说明反应中一定生成NO，你认为他的理由是：反应若生成NO2，NO2溶于水后也得到NO。丙同学采用如图II所示装置进行实验，证明了铜与稀硝酸反应生成NO。该同学的步骤如下表所示，请回答实验中的有关问题。实验步骤实验现象及原因1. 从U形管左端加入稀硝酸，至U形管右端生成的气体，使U形管右端液面下降2. 等反应停止后打开胶塞U形

15、管右端形成红棕色（6）合成氨与硝酸工业NH3N2NONO2HNO3NH4NO3反应原理： 合成氨： N2+3H2 2NH3 硝酸工业：4NH3 + 5 O2 4NO + 6 H2O2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 生产硝酸氨：NH3 + HNO3 = NH4NO3合成氨条件选择： 反应特点提高反应速率措施提高平衡转化率措施其他因素实际措施反应可逆提高反应物浓度提高反应物浓度或降低产物浓度充分利用原料液化分离产物NH3，原料气循环使用分子数减小增大压强增大压强钢材费用2050MPa放热提高温度降低温度催化剂活性700K（7）硫酸工业：反应原理：催化剂 4FeS2 + 1

16、1O2 4Fe2O3+8 SO2 或S + O2 点燃 SO2 2SO2O2 2SO3 SO3+ H2O = H2SO4反应特征：三步反应均为放热反应SO3吸收：使用浓硫酸吸收SO3，防止反应放热引起酸雾。尾气处理：SO22NH3+ H2O= (NH4)2SO3 或 SO22NH3·H2O= (NH4)2SO3H2O例5：下图所示的装置是仿照工业制备硫酸的工艺流程设计出来的，用于探究工业上为何采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫。   试填写下列空白：（1）写出工业上用FeS2制取SO2的化学方程式4FeS2 + 11O2 4Fe2O3+8 SO2。（2）

17、写出上图中部分装置的作用：甲：混合SO2和O2；干燥SO2和O2 调节气体流速（或“观察通入SO2和O2体积比”）；丙和丁：吸收SO3并做对照实验 。（3）若丁装置在反应过程中出现气泡，不久就出现了白雾，而丙装置一直没有明显变化，产生这种现象的可能原因是：丙中插入浓硫酸溶液的导管插得太深，使两个吸收瓶内的压强差较大，导致SO3从丁的水中冒了出来，与水形成酸雾；浓硫酸对SO3的吸收效果远好于水，SO3充分被浓硫酸吸收。（4）上图装置中的甲和乙部分、丙和丁部分分别与工业制取硫酸的装置相对应，甲和乙相当于接触室；丙和丁相当于吸收塔 。（5）在硫酸工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都正确的是         （填下列各项的序号）。A硫铁矿燃烧前需要粉碎，因为大块的硫铁矿不能在空气中燃烧B从沸腾炉出来的炉气需净化，因为炉气中二氧化硫会与杂质