高三化学一轮复习 专题4 无机化学综合应用 讲义

无机化学综合应用[考纲要求]常见金属元素(Na、Al、Fe、Cu等)与常见非金属元素(H、C、N、O、Si、S、Cl等)各部分知识的综合运用。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COeq\o\al(2－,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。SOeq\o\al(2－,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。SOeq\o\al(2－,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SOeq\o\al(2－,4)()(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()(3)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后显红色，该溶液中一定含Fe2()(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SOeq\o\al(2－,4)()(5)用BaCl2溶液鉴别SOeq\o\al(2－,4)与SOeq\o\al(2－,3)()(6)某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－()(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＋()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－、COeq\o\al(2－,3)、Na＋、SOeq\o\al(2－,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SOeq\o\al(2－,4)C．一定没有Al3＋D．一定没有COeq\o\al(2－,3)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()(2)用KOH溶液鉴别SO3(g)和SO2()(3)用湿润碘化钾淀粉试纸鉴别Br2(g)和NO2()(4)用CO2鉴别NaAlO2溶液和CH3COONa溶液()(5)用BaCl2溶液鉴别AgNO3溶液和K2SO4溶液()(6)用AgNO3溶液可以鉴别KCl和KI()(7)用Na2CO3溶液不能区分CH3COOH和CH3COOCH2CH3()(8)CCl4可用于鉴别溴水和碘水()(9)将某气体通入溴水中，溴水颜色褪去，该气体一定是乙烯()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()(2)除去粗盐溶液中不溶物()(3)除去CO气体中的CO2气体()2．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ACO(g)CO2(g)NaOH溶液、浓H2SO4洗气BNH4Cl(aq)Fe3＋(aq)NaOH溶液过滤CCl2(g)HCl(g)饱和食盐水、浓H2SO4洗气DNa2CO3(s)NaHCO3(s)—灼烧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4．下列实验操作或方案正确的是()A．除去CO2中混有的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I2C．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Aeq\o(→,\s\up7(X))Beq\o(→,\s\up7(X))C(1)X为O2Na→Na2O→Na2O2N2→NO→NO2或NH3→NO→NO2S→SO2→SO3或H2S→SO2→SO3C→CO→CO2或CH4→CO→CO2醇→醛→羧酸(2)X为CO2NaOHeq\o(→,\s\up7(CO2))Na2CO3eq\o(→,\s\up7(CO2))NaHCO3(3)X为强酸，如HClNaAlO2eq\o(→,\s\up7(HCl))Al(OH)3eq\o(→,\s\up7(HCl))AlCl3Na2CO3eq\o(→,\s\up7(HCl))NaHCO3eq\o(→,\s\up7(HCl))CO2(4)X为强碱，如NaOHAlCl3eq\o(→,\s\up7(NaOH))Al(OH)3eq\o(→,\s\up7(NaOH))NaAlO22．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＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C。(3)非金属→非金属：2F2＋2H2O=4HF＋O2,2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(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)、MnOeq\o\al(－,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NHeq\o\al(＋,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．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()XYZ①NaOH溶液Al(OH)3稀硫酸②KOH溶液SiO2浓盐酸③O2N2H2④FeCl3溶液Cu浓硝酸A．①③B．①④C．②④D．②③2．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AAlHClNaOHBNH3O2HNO3CSiO2NaOHHFDSO2Ca(OH)2NaHCO33．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eq\o(→,\s\up7(丁))乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(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O2B．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)。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IOeq\o\al(－,3)＞Fe3＋＞I2,3Br2＋6FeCl2=2FeBr3＋4FeCl3；I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=S4Oeq\o\al(2－,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＋、S4Oeq\o\al(2－,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0.40g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0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。(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_______________________________________。题组二利用“工艺流程”全方位考查元素化合物的知识2．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________________________，100kg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。专题突破练1．下列叙述正确的是()A．若向某无色溶液中加硝酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀生成，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NHeq\o\al(＋,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COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)中的一种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SOeq\o\al(2－,4)D．加入NaOH然后加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则原溶液中一定有NHeq\o\al(＋,4)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ANa2O2(Na2O)固体O2在纯氧气中加热BNa2CO3(NaHCO3)溶液CO2通入过量的CO2CFeCl3(FeCl2)溶液Cl2通入过量的Cl2DFeSO4(CuSO4)溶液Fe加入过量的Fe粉，充分反应后过滤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