2023届高考二轮总复习课件 化学（适用于广东、福建、辽宁、湖北、重庆、浙江、江苏） 专题四　元素及其化合物

专题四元素及其化合物第一编2023内容索引01核心考点聚焦专项热考突破02[专题体系构建]核心考点聚焦考点1元素及其化合物的性质与应用[核心回顾]1.常见金属及其化合物的性质与用途的对应关系序号重要性质主要用途(1)钠具有较强的还原性用于冶炼钛、锆、铌等金属(2)NaHCO3受热分解生成CO2,能与盐酸发生反应用于焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂(3)Na2CO3水解使溶液显碱性用热的纯碱溶液洗去油污(4)Na2O2与CO2、H2O(g)反应生成O2用作呼吸面具或潜航器的供氧剂(5)铝具有较强还原性,能发生铝热反应用于焊接钢轨、冶炼不活泼的金属(6)Al(OH)3是两性氢氧化物用作胃酸中和剂(7)镁铝合金的密度小、强度大用于制造高铁车厢、航空航天器等序号重要性质主要用途(8)铁粉具有还原性用作食品包装袋内的抗氧化剂(或双吸剂)(9)FeCl3溶液可氧化Cu生成CuCl2用FeCl3溶液蚀刻印刷铜质电路板(10)Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红常用作油漆、涂料、油墨等红色颜料(11)K2FeO4具有强氧化性,其被还原生成的Fe3+易水解得到Fe(OH)3胶体常用作杀菌消毒剂和净水剂(12)BaSO4难溶于水和酸,X射线不能透过在医疗上用作“钡餐”2.常见非金属及其化合物的性质与用途的对应关系

序号重要性质主要用途(1)硅是常用半导体材料用于制造芯片、硅太阳能电池(2)SiO2导光性能强、抗干扰性能好用于生产光导纤维(3)二氧化硫与O2反应用作葡萄酒中的杀菌剂和抗氧化剂(4)二氧化硫具有漂白性常用于漂白纸浆、毛、丝等(5)浓硫酸具有吸水性常用作干燥剂(干燥中性、酸性气体)序号重要性质主要用途(6)液氨、干冰汽化时吸收大量的热常用作制冷剂(7)次氯酸盐(如NaClO等)具有强氧化性用于漂白棉、麻、纸张等,或用作杀菌消毒剂(8)氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应用氢氟酸刻蚀玻璃[命题角度]角度1金属及其化合物的性质与用途【典例】

(2022广东卷,6)劳动开创未来。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是(

)选项劳动项目化学知识A面包师用小苏打作发泡剂烘焙面包Na2CO3可与酸反应B环保工程师用熟石灰处理酸性废水熟石灰具有碱性C工人将模具干燥后再注入熔融钢水铁与H2O高温下会反应D技术人员开发高端耐腐蚀镀铝钢板铝能形成致密氧化膜A角度拓展——判断正误

1.(2022广东韶关二模)用小苏打做蛋糕膨松剂,因Na2CO3与酸反应产生气体。(

)2.(2022广东茂名二模)明矾可用作净水剂和消毒剂,铝离子水解生成氢氧化铝胶体。(

)×提示

小苏打即碳酸氢钠,性质不稳定,受热分解产生二氧化碳,常用作焙制糕点的膨松剂,与碳酸钠无关。×提示

明矾溶于水可生成具有吸附性的氢氧化铝胶体,可以净水但不能消毒。3.(2022广东茂名二模)铁粉和生石灰常用作袋装食品的抗氧化剂,能够吸收氧气防止食品腐坏。(

)4.(2022广东深圳第二次调研)“天眼”探空——用钢索建成索网,合金钢比纯铁熔点高、硬度小。(

)×提示

铁粉作食品的抗氧化剂,生石灰作食品的干燥剂。

×提示

合金钢比纯铁熔点低、硬度大。

角度2非金属及其化合物的性质与用途【典例】

(2021河北卷,10)关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列说法正确的是(

)A.浓硫酸具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化B.NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强C.加热NaI与浓磷酸混合物可制备HI,说明H3PO4比HI酸性强D.浓硝酸和稀硝酸与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀硝酸氧化性更强B角度拓展——判断正误1.(2022广东粤港澳大湾区二模)疫情防控环境卫生消杀常选用“84”消毒液,其主要成分NaClO具有强氧化性。(

)2.(2022广东梅州1月质检)利用豆科植物作绿肥进行施肥,豆科植物可实现自然固氮。(

)3.(2022广东粤港澳大湾区二模)铁质槽罐车可储运浓硝酸,但不能储运稀硝酸,稀硝酸比浓硝酸的氧化性更强。(

)√√×提示

铁质槽罐车可储运浓硝酸,但不能储运稀硝酸,是由于在室温下浓硝酸具有强氧化性,会将铁表面氧化产生一层致密的氧化膜,阻止金属进一步被氧化,即发生钝化而不能进一步发生反应,稀硝酸与铁反应不能产生钝化现象,但不能说稀硝酸比浓硝酸的氧化性更强。4.(2022广东梅州1月质检)用稀硝酸处理做过银镜反应的试管,硝酸具有强氧化性。(

)5.(2022广东佛山第一次质量检测)氨气可形成美丽的喷泉,利用了氨气极易溶于水的性质。(

)√√考点2元素及其化合物的转化关系[核心回顾]基于元素及其化合物的“价—类”二维图,从物质类别、元素化合价两个维度掌握元素及其化合物的性质及相互转化关系。1.钠及其重要化合物

重要的化学方程式:2.铁及其重要化合物

重要的方程式:3.铝及其重要化合物

4.氯及其重要化合物

重要的化学方程式:5.硫及其重要化合物

6.氮及其重要化合物

重要的化学方程式:[命题角度]角度1金属及其化合物的性质与转化【典例】

(2021广东卷,10)部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(

)A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系C角度拓展1.(2022四川宜宾模拟)“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型,下图为铁元素的“价—类”二维图,判断下列说法的正误:(1)铁丝在少量氧气中燃烧生成FeO。(

)(2)Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转化为Fe(OH)3。(

)(3)含

的盐具有强氧化性,可用于自来水的杀菌、消毒和净化。(

)×√√提示

(1)铁丝在氧气中燃烧,无论O2是否足量,反应均生成Fe3O4。

2.(2022辽宁营口模拟)下图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,判断下列说法的正误:(1)铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①。(

)(2)FeO不稳定,在空气中受热迅速转化为Fe2O3。(

)(3)加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3,Fe2O3加水也能转化为Fe(OH)3。(

)(4)Fe2+与氯水、H2O2溶液、酸性KMnO4溶液等反应可转化为Fe3+。(

)×××√提示

(1)铁与高温水蒸气反应生成Fe3O4和氢气。(2)FeO不稳定,在空气中受热迅速转化为Fe3O4。(3)Fe(OH)3难溶于水,加热Fe(OH)3分解生成Fe2O3,Fe2O3与水不反应。角度2非金属及其化合物的性质与转化【典例】

(2022广东粤港澳大湾区二模)部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列推断不合理的是(

)A.可以通过化合反应生成cB.工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3C.浓的a'溶液和浓的c'溶液反应可以得到b'D.加热d'的固态钾盐可以产生O2B提示

a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3或硝酸盐,a'为HCl,b'为Cl2,c'为HClO或次氯酸盐,d'为HClO3或氯酸盐,e'为HClO4或高氯酸盐。氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO,A正确;角度拓展1.(2022广东湛江模拟)部分含氯物质的分类与相应化合价的关系如图所示。判断下列说法的正误。(1)a与e反应可能生成b和d。(

)(2)b、c、d均具有漂白性。(

)√×提示

(2)由图知,a为HCl,b为Cl2,c为HClO,d为ClO2,e为氯酸盐,Cl2不具有漂白性。2.(2022山东泰安三模)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质的转化及其定量关系。如图中的字母分别代表硫及其常见化合物,判断下列推断是否正确。(1)b既具有氧化性又具有还原性。(

)(2)硫酸型酸雨的形成过程涉及b到c的转化。(

)(3)a溶液与b溶液反应过程中有淡黄色沉淀生成。(

)(4)d在加热下与强碱溶液反应生成e和f,且n(e)∶n(f)=1∶2。(

)√√√×提示

(4)S(d)在加热时与强碱溶液反应生成e(硫化物)和f(亚硫酸盐),反应的离子方程式为3S+6OH-══2S2-++3H2O,则n(e)∶n(f)=2∶1。专项热考突破——突破一命题篇——新教材新高考

元素及其化合物的性质、转化与应用1.元素及其化合物的性质与应用基于“结构决定性质,性质决定用途”,认识元素及其化合物的性质与应用的对应关系,分析和探讨某些化学过程对人类健康、社会可持续发展可能带来的双重影响,并对这些影响从多个方面进行评估,从而更加科学、合理地选择和应用物质及其变化。典例突破1(2022广东粤港澳大湾区二模)某兴趣小组为探究浓硫酸与铜的反应,设计了如下装置。(1)铜丝与浓硫酸反应的化学方程式为

。

(2)为验证品红被SO2漂白的产物不稳定,简述操作步骤及现象

。

(3)浸NaOH溶液的棉团作用是

。

(4)为进一步探究SO2的还原性,将过量的SO2通入200mL1.0mol·L-1的Fe(NO3)3和过量BaCl2混合溶液中,观察到装置中产生了白色沉淀。装置如图所示。某合作学习小组设计实验,对

产生的原因进行探究(不考虑溶液中O2的影响):①查阅资料不同浓度的HNO3被还原的产物不同且产物不单一;不同pH时,的氧化性不同。1.0mol·L-1的Fe(NO3)3的pH≈2。②提出猜想猜想1:SO2被Fe3+氧化猜想2:SO2在酸性条件下被

氧化猜想3:

③设计实验、验证猜想限选实验试剂:0.01mol·L-1HCl、0.02mol·L-1HCl、3.0mol·L-1HNO3、6.0mol·L-1HNO3、3.0mol·L-1NaNO3、6.0mol·L-1NaNO3、0.1mol·L-1KSCN、0.1mol·L-1K3[Fe(CN)6]和BaCl2固体实验步骤实验现象和结论实验1:取少量反应后的上层清液于试管中,滴入少量

溶液

出现

,说明猜想1成立。溶液中Fe3+与SO2反应的离子方程式为

实验2:往图中的装置中加入100mL

溶液、100mL

溶液和过量的BaCl2固体,再通入过量SO2

出现白色沉淀,说明猜想2成立④交流讨论小组同学认为,综合上述两个实验不足以证明猜想3成立。⑤优化实验若要证明猜想3成立,还要进行实验3。实验3:

(只需提供设计思路,不需要写出具体操作步骤)。

答案

(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O(2)加热铜和浓硫酸的混合物,品红溶液褪色,然后再加热褪色后的品红溶液,溶液又变成红色(3)吸收二氧化硫,防止污染环境(4)SO2与Fe3+、酸性条件下的

都反应0.1mol·L-1K3[Fe(CN)6]蓝色沉淀SO2+2Fe3++Ba2++2H2O══BaSO4↓+2Fe2++4H+

0.02mol·L-1HCl

6.0mol·L-1NaNO3用不含

的铁盐验证Fe3+能氧化SO2解析

(1)铜丝与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)可以先加热铜和浓硫酸的混合物,品红溶液褪色,然后再加热褪色后的品红溶液,如果又变成红色,说明品红被SO2漂白的产物不稳定。(3)二氧化硫是有刺激性气味的有毒气体,会污染环境,不能随意排放,浸NaOH溶液的棉团作用是吸收二氧化硫,防止污染环境。(4)由猜想1、2可得猜想3是:SO2与Fe3+、酸性条件下的

都反应;取少量反应后的上层清液于试管中,滴入少量0.1

mol·L-1

K3[Fe(CN)6]溶液,如果出现蓝色沉淀,说明有亚铁离子生成,说明猜想1成立,溶液中Fe3+与SO2反应的离子方程式为SO2+2Fe3++Ba2++2H2O══BaSO4↓+2Fe2++4H+;1.0

mol·L-1的Fe(NO3)3的pH≈2,溶液中c(H+)=0.01

mol·L-1,c()=3.0

mol·L-1,要证明猜想2成立,需要保证氢离子和硝酸根离子的浓度和原溶液相等,所以往图中的装置中加入100

mL

0.02

mol·L-1

HCl溶液、100

mL

6.0

mol·L-1

NaNO3溶液和过量的BaCl2固体,再通入过量SO2,出现白色沉淀,说明猜想2成立;若要证明猜想3成立,可以分别用不含

的铁盐验证Fe3+能氧化SO2,用不含Fe3+的硝酸盐验证

能氧化SO2,结合猜想1和猜想2的验证,需进行实验3:用不含

的铁盐验证Fe3+能氧化SO2。2.元素及其化合物的性质与转化基于“价—类”二维图,从物质类别、元素化合价的角度,依据氧化还原反应的转化规律和复分解反应原理,预测钠、铁、铝及其化合物,以及氯、硫、氮及其化合物的性质及物质之间的转化,从物质类别和元素化合价变化的视角说明物质的转化路径。典例突破2(2022辽宁名校协作体联考)下图是硫元素部分“价—类”二维图。下列相关说法错误的是(

)A.图中C和D两点对应的物质可能互相反应生成硫单质B.可以实现B→E→A→B物质循环C.图中A点对应的物质可以使品红溶液褪色D.化学式为Na2S2O3的物质在图中对应点为F点,可表现出强氧化性答案

D解析

C为H2S,D为H2SO3,二者可以发生归中反应生成硫单质,A正确;B为SO3,E为H2SO4,A为SO2,SO3与水反应生成H2SO4,H2SO4与还原剂反应可以得到SO2,SO2发生催化氧化反应可以生成SO3,B正确;A为SO2,可以漂白品红溶液,C正确;Na2S2O3中硫元素的平均化合价为+2价,对应的点为F点,该物质既有氧化性又有还原性,但是氧化性较弱,D错误。新材料新情境

“神舟十三号”与新材料新材料

北京时间2022年4月16日9时56分,“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,大量新材料的使用助力“神舟十三号”载人飞船执行任务取得圆满成功。飞船的“推进舱”使用大量碳纤维复合材料,“返回舱”侧壁金属壳体使用了铝合金材料,“轨道舱”窗口使用了耐辐射石英玻璃,部分装置使用了钛合金材料。判断(1)“神舟十三号”飞船使用的碳纤维材料和石英玻璃都属于无机非金属材料。(

)(2)“神舟十三号”飞船使用铝合金和钛合金材料,利用了其高强度、高韧性、耐腐蚀以及超塑性等性质。(

)√√典例突破3(2022新疆乌鲁木齐一模)2021年10月16日,“神舟十三号”载人飞船成功发射,标志着中国太空计划再次迈出重要一步。下列说法不正确的是(

)A.舱外航天服使用的镀铝胶布是一种复合材料B.飞船采用了大量的碳纤维复合产品,原因之一是这类产品密度小、强度高C.返回舱表面的烧蚀层可以保护返回舱不因高温而烧毁,因为这种材料硬度大D.硅橡胶密封材料因其既耐高温又耐低温在飞船上得到了很好的应用答案

C解析

镀铝胶布是一种复合材料,A正确;制造飞船要求材料密度小且强度高,B正确;返回舱在返回地面的时候,外面的涂层和空气摩擦会产生高温,因此要求其可以承受较高的温度,对硬度要求不大,C错误;外太空温差较大,故需要可以耐高温和耐低温的材料,D正确。典例突破42022年4月16日,科技护航,英雄回家——“神舟十三号”载人飞船返回舱成功着陆,降落伞面以芳纶为材料,返回舱烧蚀防热涂层以苯基橡胶为基体,填压石棉(3MgO·2SiO2·2H2O)、玻璃微球、酚醛树脂微球。下列说法正确的是(

)A.工业上制备苯基橡胶与芳纶的原料苯可来自煤的干馏或石油的分馏B.返回舱侧壁金属壳体铝合金及烧蚀涂层均需具备轻质、高强、超塑性C.填压玻璃微球、酚醛树脂微球可降低材料热导系数,石棉是一种有机高分子材料D.玻璃微球属于新型无机非金属材料,其成分与玻璃纤维的成分不同答案

B解析

石油通过催化重整可以得到苯、甲苯等芳香烃,石油的分馏不能得到苯,A错误;铝合金质量轻、耐腐蚀,烧蚀涂层具有高强、超塑性,B正确;石棉属于硅酸盐材料,C错误;玻璃微球的成分与玻璃纤维相同,属于传统硅酸盐材料,D错误。——突破二解题篇——素养命题+题型突破1.化学工艺流程的“微设计”及分析(证据推理与模型认知)化学工艺流程“微设计”是基于元素及其化合物的性质与转化而设计,依据氧化还原反应规律和复分解反应原理,分析物质的性质及物质之间的转化,立足工艺流程的目的(制备或提纯物质),从问题和“微设计”出发,运用化学实验、理论模型等方法进行探索,提升解决实际问题的能力。典例突破1(2022山东卷,12)高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。物质Fe(OH)3Cu(OH)2Zn(OH)2开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列说法错误的是(

)A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为ZnB.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出C.中和调pH的范围为3.2~4.2D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成答案

D解析

根据流程可知,CuS精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取过程中发生氧化还原反应,所得反应产物为Cu2+、S、H2O、Zn2+、Fe3+,然后通入NH3调节溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,因此过滤得到的固体X中含有S、Fe(OH)3,滤液中含有Cu2+、Zn2+;然后向滤液中通入高压H2,因为还原性Zn>H2>Cu,因此Cu2+可被高压H2还原为金属Cu,金属Cu可通过过滤分离出来,而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中,再经一系列处理可得到金属Zn。根据上述分析可知,A项正确;CuS难溶于硫酸溶液,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),增大O2的压强,可以增大O2氧化S2-的速率,使之更快地转化为S,从而加快沉淀溶解平衡正向移动,促进金属离子的浸出,B项正确;要使Fe3+转化为沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,结合离子沉淀的pH范围,可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2~4.2,C项正确;在溶液中用高压H2还原Cu2+变为金属Cu所发生的反应为H2+Cu2+2H++Cu,若还原时增大溶液的酸度,c(H+)增大,平衡向左移动,不利于Cu的生成,D项错误。方法点拨从近两年高考试题分析看,高考化学选择题中重点考查了化工流程“微设计”及分析,侧重考查物质的性质与转化、物质的分离与提纯、氧化还原反应、离子反应等。(1)化工流程“微设计”的一般思路(2)抓住“六个”关键,突破化工流程“微设计”类题目

针对训练1(2022山东济宁一模)2022年北京冬奥会国家速滑馆又称为“冰丝带”,所用的碲化镉(CdTe)发电玻璃被誉为“挂在墙上的油田”。一种以镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO杂质)为原料制备镉的工艺流程如图所示:已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH阳离子Fe3+Fe2+Cu2+开始沉淀的pH2.76.33.8完全沉淀的pH3.28.35.0下列说法错误的是(

)A.调节pH=5目的是除去Cu等杂质元素B.“滤渣2”的主要成分为MnO2C.“置换”后滤液溶质的主要成分是ZnSO4D.“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离答案

B解析

根据工艺流程图,镉废渣(含CdO及少量ZnO、CuO、MnO、FeO等),加入硫酸溶解生成多种硫酸盐,加入石灰乳调节pH=5,沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4;在滤液中加入KMnO4,把Fe2+氧化并生成Fe(OH)3沉淀,把Mn2+氧化为MnO2;向滤液中加入锌置换出Cd,得到海绵镉,用氢氧化钠溶解海绵镉中含有的锌,得到Cd和Na2ZnO2。调节pH=5,沉淀除去Cu(OH)2和CaSO4,A正确;向滤液中加入KMnO4,将Fe2+氧化并生成Fe(OH)3沉淀,把Mn2+氧化为MnO2,则“滤渣2”的主要成分为MnO2、Fe(OH)3,B错误;向滤液中加入锌置换出Cd,“置换”后滤液中溶质的主要成分是ZnSO4,C正确;用氢氧化钠溶解海绵镉中含有的锌,“熔炼”过程利用Cd与Na2ZnO2的密度差异可以将二者分离,D正确。2.化学实验的“微设计”及分析(科学探究与创新意识)化学实验的“微设计”是基于物质的制备及性质而设计,侧重考查物质的性质及转化、实验操作及目的、实验现象及原因等;要求考生根据实验现象或数据对物质的性质及变化进行合理分析、推理,侧重考查实验探究能力和创新意识。典例突破2(2022湖北部分重点学校二模)溴化亚铁(FeBr2)是一种常用的催化剂,易潮解变质,800℃以上可升华,高温时溴化铁(FeBr3)迅速分解可生成溴化亚铁。利用如图所示装置制备溴化亚铁(部分夹持仪器未画出),下列说法错误的是(

)A.若用浓硫酸代替浓磷酸,则会导致产品的纯度降低B.常温下浓硫酸比浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键C.浓磷酸在与溴化钠反应中体现了难挥发性D.碱石灰不能用无水氯化钙代替答案

A解析

浓磷酸和NaBr反应可制备HBr,经过安全瓶及干燥后,HBr在加热条件下与铁反应生成FeBr2,发生反应Fe+2HBrFeBr2+H2,碱石灰用来吸收未反应的HBr,并防止空气中的水蒸气进入装置,实验结束时要关闭热源并继续通入氮气一段时间,使装置中残留的溴化氢被充分吸收,避免造成污染。若将浓磷酸换成浓硫酸,会发生副反应:2NaBr+2H2SO4(浓)SO2↑+Br2+2H2O+Na2SO4,生成的SO2与铁不反应,溴与铁反应生成的FeBr3在高温下会迅速分解生成FeBr2,对产品的纯度无影响,A错误;分子间有氢键的液体物质,一般黏度较大,常温下浓硫酸比浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键,B正确;浓磷酸能用于制备HBr的原因是浓磷酸具有难挥发性,从而生成易挥发的HBr,C正确;碱石灰是用来吸收未反应的HBr,而无水CaCl2不能吸收HBr,D正确。方法点拨化学实验的“微设计”及分析是高考实验选择题的重点题型之一,此类试题大多以某种气体(如Cl2、SO2、NH3等)的制备为基础,再利用气体为原料制备其他物质或探究该气体的性质。(1)化学实验“微设计”的一般思路(2)突破化学实验“微设计”类题的四个步骤

针对训练2(2022广东江门一模)探究浓硫酸和铜的反应,下列装置或操作正确的是(

)A.用装置甲进行铜和浓硫酸的反应B.用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气C.用装置丙稀释反应后的混合液D.用装置丁测定余酸的浓度答案

C

解析

铜与浓硫酸反应需加热,装置甲中无酒精灯,A错误;SO2密度比空气的密度大,应该长管进,短管出,B错误;稀释浓硫酸,将浓硫酸沿烧杯内壁慢慢倒入水中,并不断用玻璃棒搅拌,C正确;NaOH溶液应放在碱式滴定管中,该滴定管是酸式滴定管,D错误。——突破三热点专攻——化学工艺流程及分析高考必备1.命题分析化学工艺流程题是高考热点题型之一,主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力,具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。该题型不但能综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识,而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力及逻辑推理能力。2.化学工艺流程题的基本结构

3.化学工艺流程题中的重要操作及目的

操作操作目的及分析灼烧(煅烧)使固体在高温下分解或改变结构,使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿酸浸在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去碱浸去油污、去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等,调节pH、促进水解(沉淀)水洗用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等4.化学工艺流程题中常考操作及答题角度

常考的操作答题要考虑的角度分离、提纯过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作;从溶液中得到晶体的方法:蒸发浓缩—冷却结晶—过滤—洗涤、干燥控制溶液的pH①调节溶液的酸碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)②“酸作用”还可除去氧化物(膜)③“碱作用”还可除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等④特定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件)表面处理用水洗除去表面可溶性杂质,金属晶体可用机械法(打磨)或化学法除去表面氧化物、提高光洁度等5.控制反应温度的目的(1)防止副反应的发生。使化学平衡发生移动,控制化学反应的方向。(2)控制固体的溶解与结晶。(3)控制反应速率:使催化剂达到最大活性。(4)升温:促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点而挥发。(5)加热煮沸:促进水解,聚沉后利于过滤分离。(6)趁热过滤:减少因降温而析出的溶质的量。(7)降温:防止物质高温分解或挥发;降温(或减压)可以减少能源成本,降低对设备的要求。真题感悟1.(2021广东卷,18)对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(Al)、钼(Mo)、镍(Ni)等元素的氧化物,一种回收利用工艺的部分流程如下:

(5)高纯AlAs(砷化铝)可用于芯片制造。芯片制造中的一种刻蚀过程如图所示,图中所示致密保护膜为一种氧化物,可阻止H2O2刻蚀液与下层GaAs(砷化镓)反应。①该氧化物为

。

②已知:Ga和Al同族,As和N同族。在H2O2与上层GaAs的反应中,As元素的化合价变为+5价,则该反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为

。

解析

本题考查工艺流程,涉及难溶电解质的计算、化学方程式书写及物质成分的确定等。(1)利用化合价代数和为0,可知Na2MoO4中Mo的化合价为+6价。(2)加入NaOH焙烧过程中Al2O3转化为NaAlO2,向水浸之后的滤液Ⅰ中通入过量CO2可产生Al(OH)3沉淀,即X为Al(OH)3。(4)①通入过量CO2反应可生成NaHCO3,则Y为NaHCO3。②结合侯氏制碱法原理,可以通入NH3使溶液中的

转化为

,再通入足量CO2,可以析出溶解度较小的NaHCO3固体。(5)①Al2O3是一层致密氧化膜,可以阻止H2O2的刻蚀。②GaAs中As的化合价是-3价,在反应中作还原剂,反应后As元素的化合价变为+5价;H2O2中氧元素的化合价由-1价变为-2价,H2O2为氧化剂,则根据电子守恒可知,氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1。2.(2021辽宁卷,16节选)从钒铬锰矿渣(主要成分为V2O5、Cr2O3、MnO)中提铬的一种工艺流程如下:已知:pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)](在空气中易被氧化)。回答下列问题:(1)Cr元素位于元素周期表第

周期

族。

(2)用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为

。

(3)常温下,各种形态五价钒粒子总浓度的对数[lgc总(V)]与pH关系如图。已知钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)=0.01mol·L-1,“沉钒”过程控制pH=3.0,则与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为

(填化学式)。

(4)“转化”过程中生成MnO2的离子方程式为

。

(5)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为

。

答案

(1)4

ⅥB(2)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl(4)Mn2++H2O2+2OH-══MnO2↓+2H2O(5)防止pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)]被空气中的氧气氧化,转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面使产物不纯解析

分析工艺流程图可知,“沉钒”步骤中使用氢氧化铁胶体吸附含有钒的杂质,滤液中主要含有Mn2+和Cr3+,加入NaOH“沉铬”后,Cr3+转化为固体A为Cr(OH)3沉淀,滤液B中主要含有MnSO4,加入Na2S2O3主要是防止pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)]被空气中的氧气氧化,Cr(OH)3煅烧后生成Cr2O3,“转化”步骤中的反应离子方程式为Mn2++H2O2+2OH-══MnO2↓+2H2O。(1)Cr为24号元素,价层电子对排布式为3d54s1,故Cr元素位于元素周期表第4周期ⅥB族。(2)用FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。(3)钒铬锰矿渣硫酸浸液中c总(V)=0.01

mol·L-1,lg

c总(V)=-2,从图中可知,“沉钒”过程控制pH=3.0,lg

c总(V)=-2时,与胶体共沉降的五价钒粒子的存在形态为

。(4)“转化”过程中生成MnO2的离子方程式为Mn2++H2O2+2OH-══MnO2↓+2H2O。(5)“提纯”过程中Na2S2O3的作用为防止pH较大时,二价锰[Mn(Ⅱ)]被空气中的氧气氧化,转化为MnO2附在Cr(OH)3的表面,使产物不纯。考向预测1.(物质的制备为基础的工艺流程)(2022广东广州一模)锑(Sb)常用作阻燃剂、电极材料等物质的原材料。一种以辉锑矿(主要成分为Sb2S3,还含有Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2等)为原料提取锑的工艺如下:已知:溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金属离子Fe3+Al3+Fe2+Mg2+开始沉淀时(c=0.01

mol·L-1)的pH2.23.77.59.6完全沉淀时(c=1.0×10-5

mol·L-1)的pH3.24.79.011.1回答下列问题:(1)“溶浸”时氧化产物是S,Sb2S3被氧化的化学方程式为

。

(2)“还原”时加入Sb的目的是将

还原,提高产物的纯度。

(3)“水解”时需控制溶液pH=2.5。①Sb3+发生水解的离子方程式为

。

②下列能促进该水解反应的措施有

(填字母)。

A.升高温度 B.增大c(H+)C.增大c(Cl-) D.加入Na2CO3粉末③为避免水解产物中混入Fe(OH)3,Fe3+的浓度应小于

mol·L-1。

(4)“滤液”中含有的金属阳离子有

。向“滤液”中通入足量

(填化学式),再将滤液pH调至3.5,可析出Fe(OH)3沉淀。将沉淀溶于浓盐酸后,产物可返回

工序循环使用。

(5)Sb可由

电解制得,阴极的电极反应式为

。

(3)①“水解”生成SbOCl,Sb3+发生水解反应的离子方程式为Sb3++Cl-+H2O

SbOCl+2H+;②该水解反应是吸热反应,升高温度可促进反应进行,A正确