高考化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 第5节 海水资源的开发利用 环境保护和绿色化学学案-人教版高三全册化学学案

海水资源的开发利用环境保护和绿色化学明考纲1．了解海水的综合利用。2．了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。3．了解科学、技术、社会的相互关系(如化学与生活、材料、能源、环境等)。4．理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。析考情高考中对本节内容的主要考查点有：一是海水中镁、溴、碘的提取和生产的工艺流程；二是环境污染与防治，绿色化学的内容和要求。考点海水资源的开发利用1．水资源的利用2．海水中化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水→粗盐eq\o(→,\s\up15(精制))饱和食盐水eq\o(→,\s\up15(电解))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳极产物：Cl2,阴极产物：H2、NaOH))①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。②产物制盐酸：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up15(点燃))2HCl。③制漂白液：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。(2)镁的提取①工艺流程②基本步骤及主要反应a．制熟石灰：CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2。b．沉淀：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓。c．酸化：Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O。d．蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。e．脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。f．电解：电解熔融氯化镁制得镁：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑。(3)溴的提取①工艺流程粗溴水②基本步骤及主要反应a．浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中Br－得到浓缩。b．氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。c．富集：利用溴的挥发性，通入热空气或水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4。d．提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴Cl2＋2HBr=Br2＋2HCl。(4)碘的提取①海带中含有碘元素的检验a．反应原理：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2Ob．实验步骤及证明方法②海带中提碘a．工艺流程eq\x(干海带)eq\o(→,\s\up15(灼烧))eq\x(海带灰)eq\o(→,\s\up15(浸泡))eq\x(悬浊液)eq\o(→,\s\up15(过滤))eq\x(含I－的溶液)eq\o(→,\s\up15(适量Cl2))eq\x(含I2的溶液)eq\o(→,\s\up15(加CCl4),\s\do15(萃取、分液))eq\x(碘的有机溶液)eq\o(→,\s\up15(蒸馏))eq\x(晶体碘)b．两种原理主要的化学原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。主要物理原理：单质碘用苯或四氯化碳萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。(5)海水中提取铀和重水可用于核能的开发利用。易错警示(1)海水中存在大量的NaCl，可以通过蒸发的方法将NaCl从海水中分离出来。而含量较低的镁、溴、钾等必须经过化学反应才能得到。(2)海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质，精制后得到NaCl饱和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等。()(2)从海水中可以得到NaCl，电解熔融的NaCl可制备金属钠。()(3)海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应。()(4)海水中含有钾元素，只需要经过物理变化就可以得到钾单质。()(5)从海水中提取碘的过程中，涉及化合反应。()(6)氯化镁晶体(MgCl2·6H2O)加热失去结晶水生成MgCl2时，要在HCl的气流中进行。()(7)从海水提取溴的工艺流程中出现了两次Br－eq\o(→,\s\up15(氧化),\s\do15(Cl2))Br2的过程，这样设计的目的是把海水中的溴元素富集。()提示(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√题组一镁的工业制法1.下图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：根据以上信息，判断下列相关分析不正确的是()A．上述提取Mg的流程中，没有涉及的反应类型是置换反应B．因氮气的化学性质相对稳定，冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时，可选择氮气C．反应⑥所用的气态氧化剂可从本厂生产烧碱处循环利用或从本厂生产镁单质处循环利用D．从母液中提取Mg和Br2的先后顺序：先提取Br2，后提取Mg答案B解析选项A，题中提取Mg的流程中，发生了分解反应、化合反应和复分解反应，没有涉及置换反应，A正确；选项B，在高温下，氮气能与镁反应生成Mg3N2，不能用氮气来冷却镁蒸气，B错误；选项C，反应⑥所用的气态氧化剂为氯气，生产烧碱和生产镁单质时均有氯气产生，可循环利用，降低成本，C正确；选项D，若先提取镁，所得溶液中会残留Ca(OH)2，再用Cl2提取溴时会消耗Cl2，D正确。题组二溴的工业制法2.某校化学兴趣小组设计如下实验从浓缩的海水中提取溴。装置示意图和实验步骤如下(已知Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性)：实验步骤：①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入Cl2至反应结束；②关闭活塞a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO2；④关闭活塞b，打开活塞a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl2；⑤将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴。回答下列问题：(1)实验室中用KMnO4和浓盐酸制备氯气的化学方程式为____。(2)步骤②中鼓入热空气的作用为_________________________。(3)步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为_____________。(4)此实验中尾气可用________(填字母序号)吸收处理。a．水 b．浓硫酸c．NaOH溶液 d．饱和NaCl溶液e．饱和Na2CO3溶液(5)步骤⑤中，用D装置进行蒸馏，收集液溴，将装置图中缺少的必要仪器补画出来。(6)若直接连接A与C，进行步骤①和②，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤⑤，也能制得液溴。滴加稀硫酸之前，C中反应生成了NaBrO3等，该反应的化学方程式为_______________。(7)与B装置相比，采用C装置的优点为__________________。答案(1)2KMnO4＋16HCl(浓)=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O(2)使A中生成的Br2随热空气进入B中(3)Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)(4)ce(5)如图所示(注：①③必画，②不作要求，③中液面与蒸馏烧瓶内液面的相对高度不作要求)(6)3Br2＋3Na2CO3=5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑(或3Br2＋6Na2CO3＋3H2O=5NaBr＋NaBrO3＋6NaHCO3)(7)操作简单、污染小解析(1)实验室中用KMnO4和浓盐酸制备氯气时不需加热。(2)步骤②鼓入热空气的作用为将A中生成的Br2吹入B中。(3)步骤③B中发生的主要反应是Br2被SO2还原为Br－，离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)。(4)尾气中含可能没有反应完的Cl2、SO2，还有HBr，可用碱性溶液吸收。(5)蒸馏时需要用温度计控制温度；为了使液体受热均匀，可采取水浴加热。(6)Br2与Na2CO3溶液反应生成NaBrO3，则根据氧化还原反应规律知还生成NaBr。(7)与B装置相比，采用C装置的优点为产生的污染少，操作简单。题组三碘的工业制法3.从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海带制碘的说法，不正确的是()干海带eq\o(→,\s\up15(灼烧))海带灰eq\o(→,\s\up15(沸水),\s\do15(浸泡))悬浊液eq\o(→,\s\up15(过滤))滤液eq\o(→,\s\up15(H＋),\s\do15(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up15(CCl4))I2的CCl4溶液eq\o(→,\s\up15(蒸馏))I2A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B．含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”答案A解析干海带的灼烧应在坩埚中进行，A错误。4．[2015·宝鸡模拟]海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：(1)步骤①的实验操作名称是________；(2)现有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品。完成该实验尚缺少的玻璃仪器是____________________。(3)步骤③中能选用CCl4从碘水中萃取碘的原因是________；A．CCl4与水不互溶B．CCl4与I2发生取代反应C．CCl4的密度比水大D．CCl4不易燃烧，可作灭火剂E．碘在CCl4中的溶解度比在水中大很多(4)步骤③中还可选择________作萃取剂；(5)步骤②中反应的离子方程式是________________；(6)请设计一种简单的实验方案，检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘：_____________________________________________。答案(1)过滤(2)漏斗、分液漏斗(3)AE(4)苯(5)Cl2＋2I－=2Cl－＋I2(6)取少量待测液注入试管中，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明水溶液中存在I2，否则水溶液中无I2解析(1)分离难溶性物质与溶液的方法是过滤。(2)根据实验流程图可以看出，完成实验需要经过灼烧、浸泡、过滤、氧化、萃取、分液、蒸发等步骤，由此可以判断出实验尚缺少的玻璃仪器是漏斗和分液漏斗。(3)萃取剂需要满足的条件是：①与原溶剂互不相溶；②溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度且不与萃取剂反应，CCl4符合萃取剂的选择条件。(6)检验水溶液中是否含有单质碘的试剂是淀粉溶液，看两种溶液相遇是否变蓝来确定是否含有单质碘。★总结提升解答海水的工艺流程题目应注意的几点(1)在过程中往往用到结晶、过滤、萃取、分液、蒸馏等实验操作，注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。(2)在制备过程中，涉及氧化还原反应、电解反应、水解平衡等化学原理。(3)读懂流程图，抓住物质的流入、流出、挖掘反应条件和重要数据。(4)绿色化学，使用无污染的物质、减少或不排放污染物、物质的循环使用。考点环境保护和绿色化学1．环境污染(1)环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。(2)“三废”：主要是指废水、废渣、废气的污染。(3)环境污染包括大气污染、水体污染、土壤污染。(4)常见的环境污染问题污染类型主要污染物污染物来源酸雨(pH<5.6)SO2、NO2化石燃料的燃烧光化学烟雾NOx汽车尾气臭氧空洞氟氯烃冰箱制冷剂白色污染聚乙烯、聚氯乙烯废弃塑料制品赤潮和水华含N、P较高的废水农业、生活废水居室污染甲醛、苯、甲苯、氡建筑、装修材料2.环境保护(1)空气质量日报主要包括“空气污染指数”、“空气质量级别”、“首要污染物”。目前计入的污染物主要是SO2、NOx、固体小颗粒。(2)环境保护的措施①工业废气携带颗粒物的回收利用。②工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含N、P洗涤剂。③回收、限制废弃塑料，研制可降解塑料。3．绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：a．采用无毒、无害的原料；b．在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；c．产品应该是环境友好的；d．具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。(3)原子经济性：原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%。①CH2=CH2＋Br2→②CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up15(光))CH3Cl＋HCl上述两反应的原子利用率为100%的是①，其特点为反应物中的原子全部转化为期望的最终产物。原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。易错警示(1)CO2虽然能造成温室效应，但CO2不属于污染性气体。(2)我国酸雨主要是硫酸型，主要是由燃料燃烧产生SO2引起的，防止酸雨产生的根本途径是减少人为污染物的排放。判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化。()(2)将废电池深埋，可以避免其中的重金属污染。()(3)CO2、NO2和SO2都会导致酸雨的形成。()(4)CO2、CH4、N2都是造成温室效应的气体。()(5)酸雨是pH<7的雨水。()(6)田间焚烧秸秆可减少土壤废弃物污染。()(7)潮汐是由于地球与月球之间的引力变化造成的。()(8)大脖子病是由于缺碘造成的，与环境污染无关。()提示(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)√(8)√题组一环境问题和解决措施1.[2015·云南昆明统考]化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法正确的是()A．汽车的排气管上装有“催化转化器”，使有毒的CO和NO反应生成N2和CO2B．向煤中加入适量石灰石，使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO3，可减少对大气的污染C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维D．大量燃烧化石燃料排放的废气中含CO2、SO2，从而使雨水的pH＝5.6形成酸雨答案A解析向煤中加入适量石灰石，可使煤燃烧产生的SO2最终生成CaSO4，B项错误；制造光导纤维的材料是二氧化硅，而不是硅单质，C项错误；CO2不是形成酸雨的物质，酸雨的pH<5.6，D项错误。2．Ⅰ.酸雨(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是________。A．未经处理的工业废水的任意排放B．大气中二氧化碳含量增多C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体(2)SO2主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。①若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的NaHSO3，变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？②为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？Ⅱ.光化学烟雾大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。光化学烟雾中主要含二次污染物，如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。汽车尾气污染：汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式________________________________________________________________________。(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是_____________________________________________________。(3)控制城市空气污染源的方法可以有________(填字母序号)。A．开发氢能源 B．使用电动车C．植树造林 D．戴上呼吸面具Ⅲ.臭氧层空洞大气平流层中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O3的分解，反应式如下：NO＋O3=NO2＋2O；NO2＋O=NO＋O2。请你写出总的反应式：________________；其中NO的作用是________和________。Ⅳ.水体富营养化(1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是________。A．磷是生物所需的营养元素，不必除去B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去C．含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要(2)赤潮我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的，它造成的严重后果是________。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为________等，使水中含有大量的________元素对应的离子。为了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含有________(从下述选项中选)的洗衣粉。A．硅酸钠 B．烷基苯磺酸钠C．三聚磷酸钠 D．蛋白质答案Ⅰ.(1)C(2)①SO2＋H2O＋Na2SO3eq\o(=,\s\up15(△))2NaHSO3②CaO(s)＋SO2(g)eq\o(=,\s\up15(高温))CaSO3(s)，2CaSO3(s)＋O2(g)eq\o(=,\s\up15(△))2CaSO4(s)Ⅱ.(1)2CO＋2NOeq\o(=,\s\up15(催化剂))N2＋2CO2(2)SO2转化成SO3，SO3遇水生成硫酸(3)ABCⅢ.O3eq\o(=,\s\up15(NO))O2＋O还原剂催化剂Ⅳ.(1)C(2)藻类消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放氮、磷C解析Ⅰ.(1)自然界中的酸雨主要是硫酸型酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。Ⅲ.通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O3eq\o(→,\s\up15(NO))O2＋O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。Ⅳ.(1)含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、P等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。题组二绿色化学3.绿色化学实验是指化学实验要符合绿色化学思想，如减少污染，防止浪费等。下列符合绿色化学实验的是()A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中C．用CCl4进行萃取操作练习时，将溴水改成碘水D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后，再清洗玻璃仪器答案C解析溴易挥发，而造成空气污染，而碘不易挥发，C正确。4．在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2=C(CH3)COOCH3A．CO和CH3OH B．CO2和H2OC．H2和CO2 D．CH3OH和H2答案A解析从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物→CH2=C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2★总结提升化学实验中的绿色化学思想(1)开发绿色实验，如实验室以H2O2分解制取氧气取代KClO3分解法，实现原料和反应过程的绿色化。(2)防止实验过程中尾气、废物对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等。(3)在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量，使实验小型化，微型化。(4)对于危险性反应、反应条件苛刻、污染严重或实验仪器、试剂价格昂贵的化学实验，可采用计算机模拟、观看实验视频等方式。(5)妥善处理实验产生的废物，防止污染空气。考点无机框图推断题中的“题眼”[特征反应]1.连续氧化反应(1)H2S(S)eq\o(→,\s\up15(O2))SO2eq\o(→,\s\up15(O2))SO3(2)NH3(N2)eq\o(→,\s\up15(O2))NOeq\o(→,\s\up15(O2))NO2(3)Ceq\o(→,\s\up15(O2))COeq\o(→,\s\up15(O2))CO2(4)Naeq\o(→,\s\up15(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up15(O2))Na2O2(5)Feeq\o(→,\s\up15(O2))FeOeq\o(→,\s\up15(O2))Fe2O3另外，有机反应中有醇eq\o(→,\s\up15(O2))醛eq\o(→,\s\up15(O2))羧酸。2.归中反应(1)ⅦA族：KClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O(2)ⅥA族：2H2S＋SO2=3S＋2H2O(3)VA族：4NH3＋6NOeq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))5N2＋6H2O或8NH3＋6NO2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))7N2＋12H2O(4)ⅣA族：CO2＋Ceq\o(=,\s\up15(高温))2CO(5)第Ⅷ族：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋3.置换反应(1)同一主族ⅠA族：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑ⅦA族：Cl2＋2NaBr=Br2＋2NaClⅥA族：2H2S＋O2=2S＋2H2OⅣA族：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高温))Si＋2CO↑(2)不同主族2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2F2＋2H2O=4HF＋O2Cl2＋H2S=S＋2HCl3Cl2＋2NH3=N2＋6HCl4NH3＋3O2(纯氧)eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))2N2＋6H2O2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up15(点燃))2MgO＋CC＋H2Oeq\o(=,\s\up15(高温))CO＋H22Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋Al2O33Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2↑H2(或C)＋金属氧化物eq\o(→,\s\up15(△))H2O(或CO2)＋金属4．常用到催化剂的反应2KClO3eq\o(=,\s\up15(MnO2),\s\do15(△))2KCl＋3O2↑2SO2＋O2eq\o(,\s\up15(V2O5),\s\do15(△))2SO34NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2ON2＋3H2eq\o(,\s\up15(高温、高压),\s\do15(催化剂))2NH32H2O2eq\o(=,\s\up15(MnO2))2H2O＋O2↑5．电解反应2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通电))2H2SO4＋2Cu＋O2↑6．简单装置(如图)快速制取气体的反应(1)制O22H2O2eq\o(=,\s\up15(MnO2))2H2O＋O2↑2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2)制NH3NH3·H2Oeq\o(=,\s\up15(生石灰))NH3↑＋H2O(3)制HCl气体：在浓盐酸中慢慢加入浓硫酸。(4)制Cl22KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OKClO3＋6HCl(浓)=KCl＋3Cl2↑＋3H2O7.与水反应产生气体“水”在框图推断题中常描述为“常温下为液体”。(1)单质2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2F2＋2H2O=4HF＋O2(2)化合物2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑Mg3N2＋6H2O=3Mg(OH)2↓＋2NH3↑Al2S3＋6H2O=2Al(OH)3↓＋3H2S↑CaC2＋2H2O=Ca(OH)2＋C2H2↑3NO2＋H2O=2HNO3＋NO8.与碱反应产生H2(1)金属单质2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑(2)非金属单质Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑9.双水解反应Al3＋与COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、S2－、HS－、AlOeq\o\al(－,2)易发生双水解反应；Fe3＋与COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)易发生双水解反应。但Fe3＋与S2－、HS－发生的是氧化还原反应而不是双水解反应。10.既能与强酸，又能与强碱反应的物质Al、Al2O3、Al(OH)3、弱酸弱碱盐(如CH3COONH4)、弱酸或中强酸的酸式盐(NaHCO3、NaHS、NaHSO3、NaH2PO4、Na2HPO4等)、氨基酸。11.分解为三种物质的反应2NaHCO3eq\o(=,\s\up15(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2ONH4HCO3eq\o(=,\s\up15(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O或(NH4)2CO3eq\o(=,\s\up15(△))2NH3↑＋CO2↑＋H2O2NaHSO3eq\o(=,\s\up15(△))Na2SO3＋SO2↑＋H2O(隔绝空气)2KMnO4eq\o(=,\s\up15(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑4HNO3(浓)eq\o(=,\s\up15(△),\s\do15(或光照))4NO2↑＋O2↑＋2H2O12．重要工业生产的相关反应(1)工业制取漂粉精：2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(2)工业合成氨：N2＋3H2eq\o(,\s\up15(催化剂),\s\do15(高温、高压))2NH3(3)氨的催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO＋6H2O(4)电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(5)电解制镁、铝：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up15(电解))4Al＋3O2↑(6)工业制玻璃：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up15(高温))Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaSiO3＋CO2↑(7)工业制硫酸：S＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))SO2或4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up15(高温))2Fe2O3＋8SO2、2SO2＋O2eq\o(,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))2SO3、SO3＋H2O=H2SO4(8)工业制粗硅：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up15(高温))Si＋2CO↑(9)工业制水煤气：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up15(高温))CO＋H2[特征现象]1．物质的特殊颜色(1)有色气体：NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)；无色刺激性气体：SO2、NH3、HX(F、Cl、Br、I)；无色无味气体：H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、C2H2、NO。(2)溶液中的有色物质：Cu2＋(蓝色)、Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、MnOeq\o\al(－,4)[紫(红)色]。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。(3)有色固体：(淡)黄(棕)色固体：Na2O2、S、FeS2、FeCl3；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫(黑)色固体：KMnO4、I2；(紫)红色固体：Cu。(4)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(浅)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黑色沉淀：CuS、FeS。2．物质的特征性质(1)能使品红溶液褪色的气体SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。(2)特殊的沉淀颜色的变化①白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色：Fe(OH)2eq\o(→,\s\up15(放置于空气中))Fe(OH)3；②白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O。(3)在空气中变为红棕色的气体NO(无色)eq\o(→,\s\up15(被氧气氧化))NO2(红棕色)。(4)能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。(5)通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。(6)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。(7)使湿润的淀粉KI试纸变蓝的物质：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。(8)能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀的物质：H2S。(9)在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等(注意原理不同)。(10)常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。(11)能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。(12)滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液。(13)烟雾现象①棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；②白烟：Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；③白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；④白色烟雾：P在Cl2中燃烧。3．特殊的反应现象燃烧H2＋Cl2(苍白色火焰)，H2(CH4)＋O2(淡蓝色火焰)，C2H2(C6H6)＋O2(明亮火焰，浓烈黑烟)焰色反应Na＋(黄色)、K＋(紫色)淀粉遇I2变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄使湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3使品红溶液褪色SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)在空气中由无色变为红棕色的气体NOFe3＋遇OH－生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇SCN－显红色Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2＋遇SCN－无明显变化，通入Cl2后溶液显红色与酸反应产生气体的溶液一般可能含：COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)(S2－、HS－)等与强碱溶液反应产生气体的溶液一般含NHeq\o\al(＋,4)[特征转化关系]1．直线转化关系金属eq\o(→,\s\up15(氧气))碱性氧化物eq\o(→,\s\up15(水))碱eq\o(→,\s\up15(酸))盐非金属eq\o(→,\s\up15(氧气))酸性氧化物eq\o(→,\s\up15(水))酸eq\o(→,\s\up15(碱))盐Aeq\o(→,\s\up15(氧气))Beq\o(→,\s\up15(氧气))Ceq\o(→,\s\up15(水))D(酸或碱)，满足此关系的有NH3、N2、S、H2S、C、Na。2．三角转化关系3．交叉转化关系[特征结构]1.10电子微粒(1)分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne。(2)离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NHeq\o\al(＋,4)、NHeq\o\al(－,2)、OH－、F－。2.18电子微粒(1)分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2；(2)阳离子：K＋、Ca2＋；(3)阴离子：Cl－、S2－、P3－、Oeq\o\al(2－,2)；(4)有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH33．14电子微粒N2、CO、Si、C2H2。[其他特征]1．常见的同素异形体金刚石和石墨；O2和O3；白磷和红磷。2．地壳中含量前四位的元素O、Si、Al、Fe。3．常温下呈液态的金属单质和非金属单质金属单质是Hg，非金属单质是Br2。4．常见的可燃性气体H2、CO、H2S、CH4、C2H4、C2H2等。1．[2016·南昌调研]甲、乙、丙、丁四种物质均为中学化学常见物质，一定条件下它们有如图转化关系(其他产物已略去)：下列有关物质的推断正确的是()A．若丁为KOH溶液，则甲可能为AlB．若丁为Fe，则丙可能为Fe(NO3)2溶液C．若丁为O2，则甲可能为非金属单质硫D．若甲、乙、丙均为焰色反应呈黄色的化合物，则丁一定为CO2答案B解析若丁为KOH溶液，甲为Al，则只能生成KAlO2一种物质，A项错误；当丁为Fe，甲为HNO3，乙为Fe(NO3)3，丙为Fe(NO3)2时，符合图示转化关系，B项正确；若丁为O2，则甲不可能为单质硫，因为S与O2反应不可能一步生成SO3，C项错误；若甲、乙、丙均为焰色反应呈黄色的化合物，则丁可以是CO2或SO2，D项错误。2．[2015·河南八市联考]X、Y、Z是中学化学中三种常见元素的单质，甲、乙是两种常见的化合物，相互间有如图转化关系(未注明反应条件)，下列说法不正确的是()A．若X为金属单质，Y为非金属固体单质，则Z为O2B．若X、Y均为金属单质，则甲不可能为黑色固体C．若X为金属单质，Y为非金属气体单质，则乙可能为黑色固体D．若X、Y均为非金属固体单质，则Z可能为O2答案B解析本题主要考查了常见元素及其化合物知识，意在考查考生的推理判断能力，当X是镁、Y是碳时，Z是O2，A项正确；当X是铝、Y是铁时，甲可以是黑色的Fe3O4，B项错误；当X是铁、Y是氢气时，甲为H2O，乙可以为黑色的Fe3O4，C项正确；当X是碳、Y是硅时，Z可能为氧气，D项正确。3．[2015·郑州模拟]已知化合物A、B、M、N含有同一种元素，且A与B，M与N的元素组成相同，A与B在常温下均呈液态。D为固体单质，与X的浓溶液在常温下作用无明显现象，加热时有大量气体产生(相关转化中所有反应物与生成物均已标出)。(1)若D与E溶液能够发生化合反应。且溶液在反应前后颜色有变化。①A的电子式为________。D的化学式为________。②M与E溶液可发生反应生成X，其离子方程式为_________。(2)若D为常见的红色金属单质。用惰性电极电解100mL0.05mol·L－1E溶液，导线中通过0.08mol电子，阳极析出的气体体积为________mL(标准状况)，假设溶液体积不变，则所得溶液pH＝________。(3)若D为短周期元素形成的黑色固体单质。反应④的化学方程式为________________。(4)已知下列几种试剂：a．无水CuSO4 b．品红溶液c．酸性KMnO4溶液 d．澄清石灰水e．饱和NaOH溶液为了检验(3)中D与X生成的混合气体的成分，某学生用上述试剂(或部分试剂)设计了几种实验方案，下列试剂使用顺序最合理的是________(填序号)。A．abebd B．adebC．abcbd D．abd答案(1)①Heq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)HFe②2Fe3＋＋SO2＋2H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(2)4481(3)C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up15(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(4)C解析本题以框图推断为载体，主要考查了硫、铁及其化合物的性质，意在考查考生的推断能力及实验能力。(1)A、B均为液体，且组成相同，可能是H2O和H2O2，H2O2在MnO2催化下可分解生成水和O2，故A为H2O2，B为H2O，C为O2；固体单质D与X的浓溶液在常温下不反应，加热时反应生成M、E和H2O，M能与O2反应，D与E溶液能够发生化合反应，且反应前后溶液颜色有变化，则D为Fe，M为SO2，E为Fe2(SO4)3，N为SO3，X为H2SO4。①H2O2中O为－1价，氧原子之间共用一对电子，电子式为Heq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H。②SO2具有还原性，Fe3＋具有较强的氧化性，SO2在水溶液中可被Fe3＋氧化成硫酸。(2)若D为红色单质，则D为Cu，Cu与浓硫酸反应得到的E为CuSO4，用惰性电极电解硫酸铜溶液过程中，阳极生成O2，导线中通过0.08mol电子时，阳极共生成0.02molO2，其体积在标准状况下为448mL。原溶液中n(CuSO4)＝0.1L×0.05mol·L－1＝0.005mol，若Cu2＋完全反应，转移电子0.005mol×2＝0.01mol，而实际转移电子为0.08mol，则说明还存在水的电解，故硫酸铜经电解后完全转化为H2SO4，则c(H＋)＝2c(CuSO4)＝2×0.05mol·L－1＝0.1mol·L－1(3)短周期元素中能形成黑色固体单质的是碳，碳与浓硫酸在加热条件下可反应生成CO2、SO2和水。(4)SO2、CO2均是酸性氧化物，与碱反应的现象相似；但SO2具有漂白性和还原性，故可用品红溶液检验SO2，然后用酸性高锰酸钾溶液除去SO2，再用品红溶液检验SO2是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。由于检验SO2和CO2的试剂均是水溶液，故需首先用无水CuSO4检验产物中的水蒸气，合理选项为C。★总结提升无机框图推断题，既能检查学生元素化合物基础知识的掌握情况，又能检查学生灵活应用知识的能力，更能考查学生的逻辑推理能力，难度较大，是近年来高考重要题型之一。解答无机框图推断题，应认真分析题干，找出明显条件和隐蔽条件。通过结构特征、反应特征、现象特征或其他的一些特征，找出突破口，也就是所谓的“题眼”，通过正推法、逆推法、假设法、猜测法等得出结论。

教材实验的创新考查：蒸馏[高考演变实验][2014·课标全国卷Ⅰ]在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是________(填标号)。[教材母本实验]蒸馏法淡化海水的实验[高考源于教材]蒸馏是混合物分离提纯的重要方法，也是高考中重要考点之一，教材中通过讲解海水蒸馏原理，来达到海水淡化的目的，高考中将这一知识点拓展到蒸馏实验方法的适用范围，温度计的使用，冷凝管的使用等，命题者会将分离与制备等内容融为一体，形成综合实验，考查考生综合分析判断问题的能力将为命题趋势。eq\a\vs4\al([尝试解题])蒸馏时温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处，a和d项错误；c项，球形冷凝管一般用于有机物制备的回流，错误；b项，直形冷凝管一般用于蒸馏，正确。[答案]b[迁移发散]一、高考还可能这样考1．可用蒸馏法分离的混合物应具有什么性质？提示一般互溶的两种液态物质若沸点有较大差异时可选用蒸馏法分离，如：酒精和水。2．蒸馏装置中，温度计水银球的位置为什么要放在蒸馏烧瓶的支管口处？提示温度计测的是馏分蒸气的温度而不是混合液的温度。3．蒸馏装置中冷凝管冷却水的进出水方向是如何选择的？提示水流方向与蒸气气流的方向相反，即下口进水，上口出水。二、相关实验知识归纳温度计是中学实验中常用的计量仪器，用于测量气体或液体的温度。使用时要根据测量目的确定温度计的位置和量程。中学化学实验中温度计的使用主要有三种情况：1．测反应混合物的温度这种类型的实验需要测出反应混合物的准确温度，因此，应将温度计插入混合物中间。(1)测物质溶解度，如KNO3溶解度测定实验，水银球插入KNO3溶液中，用以测定溶液的温度。(2)实验室制乙烯，温度计水银球插在乙醇与浓H2SO4的混合液里，用以准确测定反应温度，防止副反应发生。(3)中和热的测定实验，温度计的水银球插入混合溶液中，用以测定溶液的温度。2．测蒸气的温度这种类型的实验，多用于测量物质的沸点，由于液体在沸腾时，液体和蒸气的温度相同，所以只需测定蒸气的温度。(1)实验室蒸馏石油，温度计水银球插在蒸馏烧瓶支管口处，用以测定蒸气馏分的温度。(2)蒸馏法由工业乙醇制取无水乙醇。3．测水浴温度这种类型的实验，往往只要使反应物的温度保持相对稳定，所以利用水浴加热，温度计则插入水浴中。(1)温度对反应速率影响的反应。(2)苯的硝化反应，温度计水银球插入试管外烧杯内的热水中，但不能接触烧杯底部，用以测定水浴的温度。[考题集训][2015·黄冈调研]查阅资料知：Br2的沸点为58.78℃，密度为3.119g·cm－3Ⅰ.(1)常温下，单质溴通常呈________态，保存时通常在盛溴的试剂瓶中加入少量________。Ⅱ.工业生产中，海水提溴常用空气吹出法。其生产流程可用下图表示：eq\x(\a\al(淡化,海水))eq\o(→,\s\up15(通入Cl2))eq\x(\a\al(低浓度,溴水))eq\o(→,\s\up15(通入空气吹出Br2),\s\do15(用X吸收))eq\x(\a\al(含Br－,的溶液))eq\o(→,\s\up15(通入Cl2))eq\x(\a\al(Br2的,浓溶液))→eq\x(液溴)某化学实验小组模拟该法设计了如下实验装置(夹持装置略去)从浓缩的海水中提取溴。实验步骤如下：①关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入Cl2至反应结束；②关闭a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；③关闭b，打开a，再通过A向B中通入足量的Cl2；④取B中所得液体进行蒸馏，收集液溴。(2)当观察到A中液面上方出现________(实验现象)时即可判断步骤①中反应已经结束。(3)X试剂可以是________(填序号)，尾气处理选用________(填序号)。a．H2O b．饱和食盐水c．氢氧化钠溶液 d．饱和Na2SO3溶液B中X试剂发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________。(4)蒸馏时应该选择下列仪器中的________(填序号)，操作中应控制的关键实验条件为_______________________________________。Ⅲ.该实验小组利用制得的单质溴研究H2与Br2生成HBr的反应，实验装置如下：(5)E装置可用来检验反应产物HBr，则D装置的作用是_______。若要检验E中收集的HBr，图示装置检验HBr时还不够完善，请结合原有实验装置予以改进：__________________________________。答案(1)液水(2)黄绿色(3)dcBr2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－＋2H＋(4)①③⑤⑥⑦控制温度在59℃(5)除去未反应完的溴蒸气在D与E之间增加一盛有CCl4的洗气装置解析(3)试剂X的作用是吸收Br2蒸气，达到富集溴的目的，故应具有较强的还原性，选饱和Na2SO3溶液。(4)球形冷凝管不适用于蒸馏装置，适用于冷凝回流装置。蒸馏烧瓶带支管。(5)实验的目的是检验生成了HBr，则需要排除Br2蒸气的干扰，除冷凝外还需要增加盛有CCl4的洗气瓶以充分吸收Br2蒸气。1.[高考集萃]判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)[2015·海南高考]海水提碘只涉及物理变化。()(2)[2015·海南高考]海水提镁涉及复分解反应。()(3)[2015·浙江高考]燃料的脱硫脱氮、SO2的回收利用和NOx的催化转化都是减少酸雨产生的措施。()(4)[2014·海南高考]装饰材料释放的甲醛会造成污染。()(5)[2014·天津高考]用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染。()(6)[2014·天津高考]大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素。()(7)[2014·天津高考]含重金属离子的电镀废液不能随意排放。()(8)[2014·浙江高考]氨氮废水(含NHeq\o\al(＋,4)及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理。()(9)[2013·福建高考]从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现。()(10)[2013·浙江高考]实验室从海带中提取单质碘的方法是：取样→灼烧→溶解→过滤→萃取。()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√(7)√(8)√(9)×(10)√解析(1)海带中碘元素以I－形式存在，提取时需将其氧化为单质，错误；(2)海水中的Mg2＋转化为Mg(OH)2，Mg(OH)2与盐酸反应生成MgCl2都是复分解反应，正确；(4)甲醛可造成居室内污染，正确；(5)聚乙烯塑料难降解，会引起白色污染，错误；(6)大量燃烧化石燃料造成污染，是造成雾霾天气的一种重要因素，正确；(7)重金属离子有毒，不能随意排放，正确；(8)NHeq\o\al(＋,4)、NH3转化为无毒的N2，是N元素被氧化的过程，正确；(9)从海水中提取NaCl、淡水不需要经过化学变化，错误。2．[2015·课标全国卷Ⅱ]海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收答案C解析苦卤中含有Br－，通入Cl2可将Br－氧化生成Br2，A项正确；粗盐中含有Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)等杂质离子，故先除杂得NaCl和KCl的混合溶液，而NaCl的溶解度随温度变化不大，故采用重结晶可以得到纯净的NaCl，B项正确；工业上沉淀海水中的Mg2＋，采用Ca(OH)2，不用NaOH，因为NaOH的价格较贵，C项错误；Br2易挥发，用热气吹出后，用SO2吸收，生成H2SO4和HBr，富集后再用Cl2处理HBr生成Br2，D项正确。3．[2015·江苏高考]“保护环境”是我国的基本国策。下列做法不应该提倡的是()A．采取低碳、节俭的生活方式B．按照规定对生活废弃物进行分类放置C．深入农村和社区宣传环保知识D．经常使