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通州区高考题型专题复习研讨会-第16题.


通州区高考题型专题复习研讨会

——第 16 题元素化合物和反应原理
江苏省平潮高级中学 高三化学备课组

一、考试说明对这部分的要求
⑴以海水、 金属矿物等自然资源的综合利用为例, 了解化学方法在实现物质间转化中的作用。 认识常见无机物在生产中的应用和对生态环境的影响。 ⑵能够将与化学相关的实际问题分解,综合运用相关知

识和科学方法,解决生产、生活实际 和科学研究中的简单化学问题的能力。

二、2011、2012 题型特点分析 1.考题回顾分析
2011 江苏高考第 16 题(12 分)以硫铁矿(主要成分为 FeS2 )为原料制备氯化铁晶体 (FeCl3· 2O)的工艺流程如下: 6H

回答下列问题: ⑴在一定条件下, 2 转化为 SO3 的反应为 2SO2(g)+ O2(g) SO 表达式为 K= 2SO3(g), 该反应的平衡常数 。 。

;过量的 SO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 、

⑵酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是 ⑶通氯气氧化后时, 发生的主要反应的离子方程式为 溶液吸收,为其中污染空气的气体为 答案⑴K=c2(SO3)/c(O2)? c2(SO2) ⑵提高铁元素的浸出率 (写化学式) 。 SO2+NaOH=NaHSO3

; 该过程产生的尾气可用碱

抑制 Fe3+ 水解

1

⑶Cl2+2Fe3+ ==2Cl- + 2Fe3+

Cl2

HCl

【解析】该题以“硫铁矿(FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3· 2O)”为背景,将 Fe、S、Cl 6H 元素及其化合物的性质与应用、影响反应速率和化学平衡的因素、化学平衡状态的特征、化 学反应的原理和表示、生产或实验中尾成分的分析等知识和原理知识融合在实际生产工艺 中, 考查学生化学知识的灵活应用能力及思维的全面性和深刻性, 亦考查学生应用元素化合 物知识和反应原理解决实际问题的能力, 引导中学化学教学关注化学知识在生产生活中的应 用,体现化学学科的应用性。 2012 江苏高考第 16 题 (12 分)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含 NO、NO2)反应,既能净化 尾气,又能获得应用广泛的 Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下:

(1)一定条件下,NO 与 NO2 存在下列反应:NO(g)+NO2(g) 式为 K = 。

N2O3(g),其平衡常数表达

(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋), 其 目的是 化学式)。 (3)该工艺需控制 NO 和 NO2 物质的量之比接近 1:1。若 n(NO):n(NO2)>1 颐 1,则会导 致 ;若 n(NO):n(NO2)<1:1,则会导致 。 ;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是 (填

(4)生产中溶液需保持弱碱性,在酸性溶液中 Ca(NO2)2 会发生分解,产物之一是 NO,其反 应的离子方程式为 c(NO2) 答案⑴K=c(N2O3)/c(NO)· 。 ⑵使尾气中的NO、NO2 被充分吸收 Ca(OH)2

2

⑶排放气体中NO 含量升高
? + ? ⑷3NO2 +2H =NO3 +2NO↑+H2O

产品Ca(NO2)2 中Ca(NO3)2 含量升高

【解析】 本题以“利用石灰乳净化硝酸工业的尾气(含 NO、 2), NO 获得应用广泛的 Ca(NO2)2” 为背景,重点考查学生对元素化合物的性质、化学反应原理(化学平衡常数的表达、影响化 学反应速率的因素)和化学用语(离子反应方程式的书写)等方面的理解和掌握程度, 亦考查了 学生应用化学知识对实验过程进行分析、推导和判断的能力,对新信息的获取和处理能力, 化学语言的表达能力,意在引导学生关注元素化合物知识在生产、生活中的应用。

2.流程题型特点
工业生产流程题就是将化工生产过程中的主要生产阶段用框图形式表示出来, 并根据生 产流程中有关的化学知识步步设问, 形成与化工生产紧密联系的试题; 它是无机框图题的变 革和创新,落实了高考对考生素质和能力的要求,考查了考生对自己存储的知识进 行分解、 迁移转换、重组,使问题得到解决的应用能力;要求考生能将元素化合物知识与基本实验、 化学反应原理、氧化还原反应、化工生产工艺、日常生活等结合起来,做到学以致用,体现 出化学是真实的。

三、第 16 题复习策略及建议。
题目以图示的形式, 清晰地表示出生产过程的相关步骤及其反应物的来源、 生成物的去 向,更贴近生产生活和科研实际,能节省大量的说明文字,表现更简洁,有利于考生迅速有 效地掌握试题的相关信息。 1.以化学反应原理为指导,理解掌握元素化合物的性质及应用。 元素化合物知识的考查离不开对反应原理的考查, 因此复习时要有意识地将元素化合物 知识与化学平衡理论、盐类水解知识、氧化还原反应、元素周期表周期律等知识结合起来。 2.明确工艺流程图的特点,掌握分析问题的方法。

3

①了解工艺的总体目的是什么。 ②分析工艺是由几个步骤组成,每个步骤的目的是什么。 ③分析每个步骤的反应条件控制。 ④分析试题作答要求并准确作答。试题的设问通常围绕条件控制的原因、物质成分、步 骤目的、 实际操作等方面。 答题时, 必须根据所学知识, 科学运用化学语言准确地进行表达。 3.了解常见的操作及可能原因 (1)原料的预处理 ①溶解(如用硫酸、盐酸、硝酸等,有时也常用碱溶) 。 ②研磨(增大反应物接触面积,以加快反应速率或使反应更充分)。 ③灼烧(如从海带中提取碘)。 ④煅烧(使物质高温下分解,或改变结构、使杂质高温氧化、分解等)。 (2)控制反应条件的方法 pH 的控制:调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀。 温度的控制:防止物质分解、减少副反应、减慢反应速率、抑制水解等。 加热的目的:加快反应速率或促进化学平衡的移动 降温的目的:防止某物质在高温下会分解,或为使平衡向需要的方向移动。 趁热过滤:防止某物质降温时析出。 冰水洗涤:洗去晶体表面的杂质离子,并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。 利用有机溶剂(乙醇、乙醚等)洗涤:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度,使晶体 快速干燥。 (3)常见名词 浸出:固体加水(或酸)溶解得到离子; 浸出率:固体溶解后,离子在溶液中的含量的多少; 酸浸:在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去的溶解过程; 水浸:与水接触反应或溶解; 水洗:通常为除去水溶性杂质。

四、第 16 题相应的练习题
1.(2012 盐城二模)聚硅硫酸铁(PFSS)是新型无机高分子混凝剂,广泛应用于水的净化处理。 PFSS 化学组成可表示为:[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2(SiO2)x]m,由钢渣合成 PFSS 主要工艺流程如 下:

4

(1)酸浸时,采用100~140℃和2~3h,其目的是 (2)氧化时,需将溶液冷却到40℃以下,其目的是 (3)除Al 时,先调节pH值到
3+

。 。 Al3+ Fe3+ 。 ;检验透明橙红色 。 开始沉淀 pH 沉淀完全 pH 3.5 4.7 1.9 3.2

(参见右表) ,

得Fe(OH)3 沉淀,过滤除去滤液,再用硫酸溶解Fe(OH)3 得硫酸铁溶液。 (4)Na2SiO3 溶液可由SiO2 渣除杂后与35%的NaOH溶液反 应 制备,该反应的离子方程式为 (5)水解聚合时,强力搅拌的目的是 液体中,其分散质直径在l~l00nm的简单方法是 参考答案:

(1)提高铁元素的浸取率(或“提高反应速率”、“加速完全溶解”等) 。 (2)防止H2O2分解损失。 (3)3.2—3.5, (4) SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。 (5)使反应物充分接触,分散质均匀分散; 用激光笔照射液体,观察是否有丁达尔效应。

2.(2012 苏北四市二模)辉铜矿石主要含有硫化亚铜(Cu2S)及少量脉石(SiO2)。一种以辉铜 矿石为原料制备硝酸铜的工艺流程如下:
FeCl3 溶液 ①HNO3

辉铜矿石

Fe
过滤

HNO3
过滤

浸取


置换

过滤

②CuO

保温除铁

蒸发浓缩 冷却结晶

过滤

晶体

回收S
50~60℃

矿渣

滤液M

NOx

滤渣

⑴写出浸取过程中 Cu2S 溶解的离子方程式 ⑵回收 S 过程中温度控制在 50℃~60℃之间,不宜过高或过低的原因是 、 程式为 (填字母)物质,得到另一种可循环利用的物质。 a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 。



⑶气体 NOx 与氧气混合后通入水中能生成流程中可循环利用的一种物质,该反应的化学方 ;向滤液 M 中加入(或通入)下列

⑷保温除铁过程中加入 CuO 的目的是

; 蒸发浓缩

5

时,要用硝酸调节溶液的 pH,其理由是 参考答案: ⑴Cu2S+4Fe3+=2Cu2++4Fe2++S ⑵温度高苯容易挥发,温度低溶解速率小 ⑶4NOx +(5-2x)O2+2H2O=4HNO3
3+



b 抑制 Cu2+的水解(不带

⑷调节溶液的 pH,使铁元素(Fe )完全转化为 Fe(OH)3 沉淀 入其他杂质)

3.(2009 年上海高考)实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主 要杂质是氧化铁,以下是提纯大理石的实验步骤:

⑴溶解大理石时,用硝酸而不同硫酸的原因是_______________________________。 ⑵操作Ⅱ的目的是______________,溶液 A(溶质是共价化合物)是___________。 ⑶写出检验滤液中是否含铁离子的方法:_____________________________________ ______________________________________________________________________。 ⑷写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式:________________________________ 写出滤液 B 的一种用途:_________________________ ⑸CaO2 中一般含 CaO。试按下列提示完成 CaO2 含量分析的实验设计。 试剂:氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞 实验步骤: ①___________;②加入_________________;③加入酚酞,用氢氧化钠标准溶液滴定。 (6)若理论上滴定时耗用标准溶液 20.00mL 恰好完全反应,实际操作中过量半滴(1mL 溶 液为 25 滴) ,则相对误差为______________ 参考答案: ⑴硫酸钙微溶于水⑵除去溶液中 Fe3+ 氨水 仪器:电子天平、锥形瓶、滴定管

6

⑶取少量滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液不变红色,说明滤液中不含 Fe3+;或取少量 滤液,向其中加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,说明滤液中含 Fe3+ ⑷Ca2++CO32?=CaCO3↓ ⑸称量 作化肥(合理即给分)

过量的标准盐酸⑹0.1%

4. (2012 年天津理综)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。 某“变废为宝” 学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含 70%Cu、 25%Al、 4%Fe 及少量 Au、 Pt 等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:

请回答下列问题: ⑴第①步 Cu 与酸反应的离子方程式为________________________________________; 得到滤渣 1 的主要成分为___________________。 ⑵第②步加 H2O2 的作用是_________________,使用 H2O2 的优点是________________;调 溶液 pH 的目的是使________________________________________生成沉淀。 ⑶用第③步所得 CuSO4· 2O 制备无水 CuSO4 的方法是____________________________。 5H ⑷由滤渣 2 制取 Al2(SO4)3· 2O ,探究小组设计了三种方案: 18H

上述三种方案中, _________________方案不可行, 原因是_____________________________: 从原子利用率角度考虑,___________方案更合理。

7

⑸探究小组用滴定法测定 CuSO4· 2O(Mr=250)含量。取 a g 试样配成 100 mL 溶液,每 5H 次取 20.00 mL,消除干扰离子后,用 c mol? L-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平 均消耗 EDTA 溶液 6 mL。滴定反应如下:Cu2++H2Y2-=CuY2-+2H+ 写出计算 CuSO4· 2O 质量分数的表达式 ω= _____________________________ ; 5H 下列操作会导致 CuSO4· 2O 含量的测定结果偏高的是_____________。 5H a.未干燥锥形瓶 b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡 c.未除净可与 EDTA 反应的干扰离子 参考答案: ⑴Cu+4H++2NO3? =Cu2++2NO2↑+2H2OPt 和 Au⑵把 Fe2+氧化为 Fe3+ 环境物污染。 使 Fe3+和 Al3+形成沉淀⑶在坩埚中加热脱水⑷甲 不引入杂质,产物对 在滤渣中只加硫酸会 乙

生成硫酸铁和硫酸铝,冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质。 ⑸cmol? L? 1×b×10? 3L×250g? mol? 1×5/ag×100% c

5.(2012 年广东理综)难溶性杂卤石(K2SO4· MgSO4· 2CaSO4· 2O)属于“呆矿”,在水中存在如 2H 下平衡:K2SO4? MgSO4? 2CaSO4? 2H2O(s) 2Ca2++2K++Mg2++4SO42? +2H2O。为能充分利

用钾资源,用饱和 Ca(OH)2 溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾,工艺流程如下:

⑴滤渣主要成分有



以及未溶杂卤石。 。

⑵用化学平衡移动原理解释 Ca(OH)2 溶液能溶解杂卤石浸出 K+的原因: ⑶“除杂”环节中,先加入 再加入 溶液,经搅拌等操作后,过滤,

溶液调滤液 PH 至中性。

8

⑷不同 温度下, K+ 的浸出浓度 与溶浸时间的 关系如图 ,由图可得, 随着温度 升高, ① ② 。 ,

⑸有人以可溶性碳酸盐为溶浸剂,则溶浸过程中会发生: CaSO4(s)+CO32? CaCO3(s)+SO42?

已知 298K 时,Ksp(CaCO3)=2.80× ? 9,Ksp(CaSO4)=4.90× ? 5,求此温度下该反应的平衡常 10 10 数 K(计算结果保留三位有效数字)。 参考答案: ⑴Ca(OH)2、Mg(OH)2 ⑵氢氧根离子与镁离子结合,使平衡向右移动,K+变多。 ⑶K2CO3 H2SO4

⑷①在同一时间 K+的浸出浓度大。②反应的速率加快,平衡时溶浸时间短。 ⑸K=1.75× 4 10

6.四氧化三铁在生产和生活中有着广泛的应用,人们工作中常用的打印机、复印机使用的 墨粉主要成分就是 Fe3O4,下图是某企业用氧化沉淀法生产 Fe3O4 的工艺流程:

已知:① 工业绿矾中 FeSO4 的含量为 52.5%,其中的杂质不参与反应; ② Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4· 2O 4H

请回答下列问题: ⑴铁的常见氧化物有 ⑵Fe3O4 与稀硝酸反应的离子方程式是 ; ,检验
9

反应后的溶液中含 Fe3+的方法 ⑶在工艺流程中,通入适量空气“氧化”时的化学方程式是: ⑷流程图中所示的副产品是 作依次是 a.过滤 (填写序号) b.加热浓缩 c.冷却 d.结晶 e.洗涤

; ; ,提取该副产品还需要的操

⑸在生产过程中,若工业绿矾的投料速率是 12.16 kg/h,为使产品较纯,鼓入空气的速率应 为 参考答案: ⑴FeO、Fe2O3、Fe3O4 ⑵3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O 取待测液少许于试管中,加入适量的 KSCN 溶液,若溶液显血红色,则证明含 Fe3+ ⑶4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 ⑷Na2SO4· 2O(或芒硝,写 Na2SO4 也可) 10H ⑸0.784 bcdae m3/h(假设反应在标准状态下进行,空气中 O2 占 20%)。

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