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2023届高考化学二轮复习专题三物质转化与应用—无机选择题突破五无机物性质、转化与应用学案
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这是一份2023届高考化学二轮复习专题三物质转化与应用—无机选择题突破五无机物性质、转化与应用学案，共41页。
选择题突破五 无机物性质、转化与应用
常见无机物的性质与转化
1.(2022·广东卷,5)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a～d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( B )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
解析:铜和浓硫酸反应过程中,生成CuSO4体现浓硫酸的酸性,生成SO2体现浓硫酸的强氧化性,故A错误;a处的紫色石蕊溶液变红,其原因是SO2溶于水生成了亚硫酸,可说明SO2是酸性氧化物,故B正确;b处品红溶液褪色,其原因是SO2具有漂白性,而c处酸性KMnO4溶液褪色,其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应,体现SO2的还原性,故C错误;实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸具有吸水性,将反应生成的H2O吸收,故D错误。
2.(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( C )
A.a可与e反应生成b
B.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
解析:由题图可知,a为Fe,b中含有Fe2+,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e中含有Fe3+。Fe+2Fe3+3Fe2+,a可与e反应生成b,A推断合理;Fe2+既可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe,B推断合理;可将饱和的含Fe3+的盐溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体,而不是加入浓碱液中,C推断不合理;可存在Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3+Fe2+的循环转化关系,D推断合理。
物质的性质与应用
1.(2022·广东卷,12)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是( A )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
B
利用海水制取溴和镁单质
Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C
石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色
石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D
FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体
FeCl3可用作净水剂
解析:焦炭具有还原性,工业上常利用焦炭与石英砂(SiO2)在高温条件下制备粗硅,这与SiO2可制作光导纤维无因果关系,故A符合题意;海水中存在溴离子,可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质,再经过萃取、蒸馏等物理操作分离提纯溴单质,另外,通过富集海水中的镁离子,经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁,随后电解熔融氯化镁可得到镁单质,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,B不符合题意;石油在催化剂、加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃,从而使溴的CCl4溶液褪色,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,C不符合题意;FeCl3溶液中铁离子可发生水解,生成具有吸附性的氢氧化铁胶体,从而可用作净水剂,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,D不符合题意。
2.(2022·海南卷,1)化学与日常生活息息相关。下列说法错误的是( B )
A.使用含氟牙膏能预防龋齿
B.小苏打的主要成分是Na2CO3
C.可用食醋除去水垢中的碳酸钙
D.使用食品添加剂不应降低食品本身营养价值
解析:人体缺氟会导致龋齿,因此使用含氟牙膏可预防龋齿,A正确;小苏打的主要成分是NaHCO3,B错误;食醋的主要成分为CH3COOH,可与碳酸钙反应生成可溶的醋酸钙、二氧化碳和水,因此食醋可除去水垢中的碳酸钙,C正确;食品添加剂加入食品中的目的是改善食品的品质和色、香、味以及防腐、保鲜和加工工艺的需要,所以合理使用有助于改善食品品质,丰富食品营养成分,不应降低食品本身营养价值,D正确。
3.(2021·湖南卷,2)下列说法正确的是( B )
A.糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物
B.FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4
C.SO2可漂白纸浆,不可用于杀菌、消毒
D.镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀
解析:糖类中的单糖、二糖不属于高分子化合物,A错误;FeO不稳定,在空气中受热会被氧化为Fe3O4,B正确;工业上常用SO2漂白纸浆,且SO2还可用于杀菌、消毒,C错误;根据原电池原理,镀锌铁皮的镀层破损后形成原电池,锌作原电池的负极,保护铁不被腐蚀,D错误。
无机化工微流程分析
1.(2022·湖南卷,7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( C )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析:烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的Na2CO3,发生反应Na2CO3+HFNaF+NaHCO3,向合成槽中加入NaAlO2,发生反应6NaF+NaAlO2+4NaHCO3Na3AlF6↓+4Na2CO3+2H2O,过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷中含有SiO2,SiO2在高温下与Na2CO3发生反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,A正确;采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,B正确;由上述分析可知,C错误,D正确。
2.(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。
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
下列说法错误的是( D )
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.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3.2～4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
解析:硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取,CuS反应生成CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为Fe3+,然后加入NH3中和调节溶液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,过滤得到的固体X中含有S、Fe(OH)3,金属M为Zn,A正确;CuS难溶于硫酸,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),增大O2的压强(浓度),可以反应消耗S2-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动,从而可促进金属离子的浸出,B正确;根据流程图可知,用NH3调节溶液pH时,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的范围,可知中和时应该调节溶液pH的范围为 3.2～4.2,C正确;在用H2还原Cu2+变为Cu单质时,H2失去电子被氧化为H+,与溶液中OH-结合形成H2O,若还原时增大溶液的酸度,c(H+)增大,不利于H2失去电子将Cu2+还原为Cu单质,因此不利于Cu的生成,D错误。
3.(2020·山东卷,9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( B )
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
解析:结合工艺流程可知煅烧后得到的轻烧粉的成分为MgO和少量SiO2、Fe2O3、Al2O3,NH4Cl溶液呈酸性,浸出时使MgO及Fe2O3、Al2O3溶解,浸出后得到的废渣中含有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3,所得浸出液中含有Mg2+及过量的NH4Cl,加入氨水时Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,经煅烧得到高纯镁砂MgO。结合流程图和上述分析可知浸出镁的反应为MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O,A项正确;浸出可以在较高温度下进行,促进NH4Cl水解和NH3的逸出,但沉镁时应在低温下进行,以减弱NH3·H2O分解,B项错误;结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水,用于沉镁,滤液中含有过量的NH4Cl,可用于浸出时的反应液,故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用,C项正确;本流程中分离Mg2+时,Al3+、Fe3+转化为沉淀,是利用了它们氢氧化物Ksp的不同,D项正确。
“无机物性质、转化与应用”通常以元素化合物知识为载体考查无机物之间的转化关系、无机物具有的性质及应用,以及以微型化工流程题的形式考查物质的制备、分离与提纯。通过对学生用元素化合物知识来解决实际问题的能力的考查,体现了变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
熟知常见元素单质及其化合物的转化关系
1.金属及其化合物之间的转化
Ⅰ.活泼的金属——钠及其化合物
①2Na+O2 Na2O2;
②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑;
③2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2;
④CO2+2NaOHNa2CO3+H2O;
⑤CO2+NaOHNaHCO3;
⑥Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
Ⅱ.氧化物、氢氧化物显两性的金属——铝及其化合物
①4Al+3O22Al2O3;
②2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑;
③AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O;
④NaAlO2+4HClNaCl+AlCl3+2H2O;
⑤NaAlO2+2H2O+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3;
⑥AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl;
⑦2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
Ⅲ.变价金属——铁及其化合物
①2Fe+3Cl22FeCl3;
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
或Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;
③Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2;
④2FeCl2+Cl22FeCl3;
⑤4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
Ⅳ.变价金属——铜及其化合物
①2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3;
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑;
③CuO+H2Cu+H2O
或CuO+COCu+CO2
2.非金属及其化合物之间的转化
Ⅰ.“储能元素”——硅及其化合物
①SiO2+2CSi+2CO↑;
②SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;
③Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓;
④H2SiO3H2O+SiO2
Ⅱ.多价态的非金属元素——氯及其化合物
①Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl;
②Cu+Cl2CuCl2;
③Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;
④2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;
⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
⑥2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
Ⅲ.多价态的非金属元素——硫及其化合物
①2SO2+O22SO3;
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;
③C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;
④2Na2SO3+O22Na2SO4
Ⅳ.多价态的非金属元素——氮及其化合物
①Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;
②4NH3+5O24NO+6H2O;
③3NO2+H2O2HNO3+NO;
④C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
常见无机物的性质和用途
1.熟记生活中的下列物质
(1)无机盐净水剂:氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、明矾。
其原理是无机盐电离出的金属阳离子水解形成氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来。
注意:K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,是新型净水剂。
(2)常见的消毒剂。
①含氯消毒剂:是指溶于水产生具有杀灭微生物活性的次氯酸的消毒剂,其有效成分常以有效氯表示。包括氯气、漂白粉(氯化钙与次氯酸钙的混合物)、次氯酸钠(“84”消毒液)、次氯酸钙(漂粉精)。
②过氧化物:过氧化氢(H2O2)、过氧乙酸(CH3COOOH)。
③其他:二氧化氯、臭氧、SO2、KMnO4、75%的酒精、苯酚等。
(3)漂白剂:漂白粉、次氯酸钠、SO2、过氧化氢、过氧化钠、臭氧、活性炭。
(4)干燥剂:浓硫酸(不能干燥NH3、H2S、HI)、生石灰(可作食品干燥剂)、无水氯化钙(不能干燥氨气)、硅胶(可作袋装食品干燥剂)、P2O5(不能作食品干燥剂)。
2.常考无机物的性质与用途对应关系归纳
序号
性质
用途
①
硅是常用的半导体材料
可作太阳能电池板
②
二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
③
4HF+SiO22H2O+SiF4↑
用氢氟酸雕刻玻璃
④
2C+SiO2 Si+2CO↑
碳还原二氧化硅制备粗硅
⑤
硅胶能吸收水分
可作袋装食品干燥剂
⑥
氮气的化学性质稳定
作保护气
⑦
浓氨水具有挥发性、还原性
用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
⑧
草木灰和硫酸铵反应生成氨气,使肥效降低
两者都可作为肥料,但草木灰和硫酸铵不能混合施用
⑨
二氧化硫具有还原性、漂白性
可用作葡萄酒添加剂;漂白纸浆等
⑩
氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
钠具有较强的还原性
可用于冶炼钛、锆、铌等金属
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
水玻璃(Na2SiO3水溶液)粘结力强、耐热性好
可用作耐火材料;玻璃塞试剂瓶不能盛放碱液
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
铝具有良好的延展性、抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
铝有还原性,能发生铝热反应,放出大量热
可用于焊接铁轨、冶炼难熔金属
MgO、Al2O3的熔点很高
作耐高温材料
小苏打与硫酸铝溶液发生双水解反应
可以作泡沫灭火器中的药剂
镁铝合金质量轻、强度大
可用作高铁车厢材料
Fe2O3是红棕色粉末
可用作红色颜料
Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2
FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
CuSO4使蛋白质变性
误服CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒
BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上用作“钡餐”透视
无机化工流程微型化
1.解化工流程题的一般思路
2.规律:主线产品,分支副产品,回头为循环。
3.读流程图
(1)箭头:箭头进入的是投料(反应物),出去的是主产物或副产物(生成物)。
(2)三线:出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环。
4.解题要点
(1)审题要点。
①了解生产目的、原料及产品。
②了解题目提供的信息。
③分析各步的反应条件、原理及物质成分。
④理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
(2)答题切入点。
①原料及产品的分离、提纯。
②生产目的及反应原理。
③生产要求及反应条件。
④有关产率、产量及组成的计算。
⑤绿色化学。
常见无机物的性质与转化
1.(2022·山东聊城二模)CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是( C )
A.Y可以是甲酸乙酯
B.利用途径①制备24 g硫酸铜,消耗的硝酸至少为0.1 mol
C.Cu元素参与了3个氧化还原反应
D.途径⑤中若n(O2)∶n(Cu2O)=3∶2,则X为SO2
解析:甲酸乙酯中含有醛基,可以与新制的氢氧化铜反应得到Cu2O,A正确;铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O,当有硫酸存在时,硫酸提供大量的氢离子,这时消耗的硝酸的量最少,途径①制备 24 g 硫酸铜,硫酸铜的物质的量为0.15 mol,根据离子方程式可知硝酸的物质的量为0.1 mol,B正确;Cu元素参与了①、②、④、⑤ 4个氧化还原反应,C错误;途径⑤中若n(O2)∶n(Cu2O)=3∶2,根据元素守恒、得失电子守恒可配平化学方程式,4CuSO43O2↑+4SO2↑+2Cu2O,故X为SO2,D正确。
2.(2022·广东深圳二模)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质转化及其定量关系。如图中的字母分别代表硫及其常见化合物,相关推断不合理的是( D )
A.b既具有氧化性又具有还原性
B.硫酸型酸雨的形成过程涉及b到c的转化
C.a溶液与b溶液反应过程中有淡黄色沉淀生成
D.d在加热下与强碱溶液反应生成e和f,且n(e)∶n(f)=1∶2
解析:由题图分析可知,b为H2SO3,其中S的化合价为+4,处于中间价态,故其既具有氧化性又具有还原性,A正确;硫酸型酸雨的形成过程为SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4,即涉及b到c的转化,B正确;由题图分析可知,a溶液即H2S溶液,b溶液即H2SO3溶液,两者反应的化学方程式为2H2S+H2SO33S↓+3H2O,故该过程中有淡黄色硫单质沉淀生成,C正确;由题图分析可知,d(S)在加热下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-+SO32-+3H2O,则n(e)∶n(f)=2∶1,D错误。
物质转化题的解题流程
物质的性质与应用
1.(2022·山东威海二模)下列物质应用和对应性质匹配的是( A )
选项
应用
性质
A
大型舰船的底部常镶嵌锌块,防止船底腐蚀
锌比铁活泼性强
B
用焦炭和二氧化硅在电炉中制备粗硅
非金属性:C>Si
C
SO2可用于漂白织物等
SO2具有氧化性
D
聚合硫酸铁用作净水剂
聚合硫酸铁易溶于水
解析:大型舰船的底部常镶嵌锌块,锌活泼性大于铁,锌作负极,防止船底腐蚀,故A正确;高温下焦炭将二氧化硅还原成粗品的硅单质的反应中C充当还原剂,其还原性大于还原产物Si的还原性,不能证明碳元素的非金属性强于硅元素的,故B错误;SO2具有漂白性,可用于漂白织物,故C错误;聚合硫酸铁中的铁为+3价,能水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物而净水,故D错误。
2.(2022·湖南娄底二模)下列物质的性质与用途有对应关系的是( A )
A.维生素C具有还原性,可用作抗氧化剂
B.酒精具有强氧化性,可用于消毒、杀菌
C.碳酸钠能与酸反应,可用于洗涤油污
D.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥氯气
解析:维生素C具有还原性,在生活中可用作抗氧化剂,A正确;酒精具有很好的渗透性,能够使细菌、病毒蛋白因脱水而发生变性,故可用于消毒、杀菌,B错误;碳酸钠水解使溶液显碱性,油脂能够在碱性条件下水解产生可溶性物质,故可去油污,与其能够与酸反应无关,C错误;浓硫酸具有吸水性,因此可用于干燥氯气,D错误。
3.下列有关物质的性质与用途不相符合的是( A )
A.SiO2导电能力强,可用于制造光导纤维
B.ClO2具有强氧化性,可用于自来水的杀菌、消毒
C.Na2O2与CO2反应产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
D.铁粉具有还原性,可用作食品袋内的抗氧化剂
解析:SiO2作光导纤维,是因为其导光能力强,而不是导电能力,A错误;ClO2具有强氧化性,可以将细菌、病毒的蛋白质外壳氧化,使细菌、病毒失去生命基础而死亡,B正确;Na2O2与CO2反应能产生O2,故可用作供氧剂,C正确;Fe粉具有还原性,可以与空气中的氧气反应,从而防止食品被氧化,故可用作抗氧化剂,D正确。
无机化工微流程分析
(每小题有一个或两个选项符合题意)
1.(2022·山东临沂二模)一种以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量FeO、Fe2O3、Al2O3等)为原料生产硼酸(H3BO3)的工艺流程如下。
已知:H3BO3与足量NaOH溶液反应生成 Na[B(OH)4]。
下列说法错误的是( C )
A.H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2OH++B(OH)4-
B.“热过滤”的目的是防止H3BO3从溶液中结晶析出
C.“除杂”过程中加入的试剂X依次为MgO、H2O2
D.“母液”经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥可得到硫酸镁晶体
解析:由题干信息可知,H3BO3与足量NaOH溶液反应生成Na[B(OH)4],H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2OH++B(OH)4-,A正确;“热过滤”的目的是防止H3BO3从溶液中结晶析出,B正确;“除杂”过程中加入的试剂X依次为H2O2、MgO,先加H2O2溶液,将亚铁离子转化为铁离子,再加入MgO调节溶液的pH,使铁离子、铝离子均转化为沉淀,C错误;“母液”中主要含有硫酸镁和硼酸,则经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥可得到硫酸镁晶体,D正确。
2.(2022·福建漳州二模)高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,是一种环保、高效、多功能的饮用水处理剂,可以用如图流程进行制备。下列说法正确的是( A )
A.“酸溶”前,可用热的Na2CO3溶液处理铁屑表面的油污
B.“氧化”过程的离子方程式为2Fe2++O2+4H+2Fe3++2H2O
C.“制备Na2FeO4”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
D.“转化”中析出K2FeO4晶体的原因可能是相同条件下其溶解度大于Na2FeO4
解析:碳酸钠水解使溶液呈碱性,可用来去油污,升高温度,可使其去油污能力增强,故A正确;“氧化”过程为过量空气将溶液中的氯化亚铁转化为氯化铁,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故B错误;制备高铁酸钠的反应中,氯化铁是反应的还原剂,次氯酸钠是反应的氧化剂,由得失电子守恒可知,氧化剂次氯酸钠和还原剂氯化铁的物质的量之比为3∶2,故C错误;“转化”过程为向得到的高铁酸钠溶液中加入饱和氢氧化钾溶液,将高铁酸钠转化为溶解度小的高铁酸钾,故D错误。
3.(2022·山东济宁二模)一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的过程可表示为
“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,下列说法错误的是( B )
A.氧化性:Fe3+>Ni2+
B.除杂过程仅为过滤操作
C.氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗 2 mol OH-
D.工业上也可电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,加入一定量的KCl有助于提高生产效率
解析:“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,则发生反应Ni+2Fe3+2Fe2++Ni2+,则氧化性Fe3+>Ni2+,A项正确;除杂过程包括调节pH,将Al3+和Fe2+转化为沉淀,再过滤除去不溶性杂质,B项错误;Ni2+经过KClO的氧化,得到NiOOH,离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O,则氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗 2 mol OH-,C项正确;电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,阳极反应为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,若加入一定量的KCl,氯离子在阳极上失电子变为氯气,氯气在碱性条件下生成ClO-,ClO-将Ni(OH)2氧化为NiOOH,有助于提高生产效率,D项正确。
化工流程题的解题步骤
专项训练1 常见无机物的性质与转化
1.(2022·山东济宁一模)已知甲、乙为单质,丙为化合物。不能实现下述转化关系的是( C )
甲+乙丙溶液丙甲
A.若溶液丙中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则甲可能为Cu
B.若溶液丙遇Na2CO3放出气体CO2,则甲可能是H2
C.若溶液丙中滴加KSCN溶液显红色,则甲可能为Fe
D.若丙溶于水后得到强碱溶液,则甲可能是O2
解析:若溶液丙中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则丙为铜盐,电解时盐中铜离子、阴离子放电,则该铜盐可以是CuCl2,电解氯化铜溶液生成Cu与氯气,Cu在氯气中燃烧生成氯化铜,符合转化关系,即甲可能为Cu,A正确;若溶液丙遇Na2CO3放出气体CO2,丙可以为HCl,电解盐酸生成氢气与氯气,氢气在氯气中燃烧生成HCl,符合转化关系,即甲可能为H2,B正确;若溶液丙中滴加KSCN溶液显红色,则丙中含有Fe3+,电解铁盐溶液不能生成Fe,不符合转化关系,C错误;若丙溶于水后得到强碱溶液,溶液丙可以为NaOH溶液,丙可以为过氧化钠,电解NaOH溶液实质是电解水,生成氢气与氧气,钠在氧气中燃烧生成过氧化钠,符合转化关系,D正确。
2.(2022·湖南长沙一模)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是( B )
A.常温下,可用R材质容器储运浓硫酸
B.M可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
C.若Q为金属阳离子,可通过Fe2O3与稀HI溶液反应生成
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-
解析:由图可知R为Fe,常温下,铁在浓硫酸中会发生钝化,故A不符合题意;Fe2+和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀,M不是Fe2+,所以M不能用 K3[Fe(CN)6] 溶液检验,故B符合题意;Fe2O3与稀HI溶液发生氧化还原反应,Fe2O3中的Fe3+被I-还原为Fe2+,故C不符合题意;从图中可以看出,在碱性溶液中可以生成FeO42-,FeO42-中铁为+6价,所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-,故D不符合题意。
3.(2022·山东泰安三模)中学化学常见物质之间,在一定条件下可以发生如图所示的转化关系(部分反应中的H2O没有标明),其中A、B、C中均含有同一种元素。下列说法错误的是( D )
A.若A、B、C、D都是中学化学常见气体,则D可能是氧气
B.若A是气体,D是常见金属,则反应①、②、③都是化合反应
C.若B物质具有两性,A、B、C、D都是化合物,则C溶液可能呈酸性,也可能呈碱性
D.若①、②、③反应都是氧化还原反应,则A、B、C中含有的同一种元素一定呈现三种不同化合价
解析:若A为NH3,B为N2,C为NO,则D为O2,A正确。若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,反应①、②、③都是化合反应,B正确。常见的两性物质是Al2O3和Al(OH)3,若A为AlCl3,D为NaOH,则B为Al(OH)3,C为NaAlO2,NaAlO2溶液呈碱性;若A为NaAlO2,D为HCl,则B为Al(OH)3,C为AlCl3,AlCl3溶液呈酸性,C正确。若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,①、②、③都是氧化还原反应,氯元素只呈现0和-1两种价态,D错误。
4.(2022·河北三河质检)如图是氮元素形成物质的价类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是( C )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤将f转化为d必须选用合适的还原剂才能实现
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.②③④
C.①③⑥ D.①④⑤
解析:根据物质类别及与N元素化合价的关系可知,a是NH3,b是N2,c是NO,d是NO2,e是N2O5,f是HNO3,g是HNO2,h是NH3·H2O,i是NH4NO3。①在雷电作用下N2与O2反应产生NO,从而实现了N元素的单质向化合物的转化,这是一种固氮方式,正确;②e是N2O5,f是HNO3,N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,不需要加入氧化剂就可以实现,错误;③在a→c→d→f这几个反应中,N元素化合价升高,失去电子,被氧化,因此均发生了N元素被氧化的反应,正确;④g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,介于最高价和最低价之间,因此既具有氧化性又具有还原性,错误;⑤f是HNO3,光照条件下自身分解即可生成NO2(d),可以不用其他还原剂,错误;⑥HNO3与NH3·H2O发生中和反应产生NH4NO3和水,正确。综上所述,故选C。
5.(2022·山东青岛模拟)硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是( C )
A.a与c、d、e都有可能反应生成b
B.d溶液久置于空气中会生成e,溶液的pH减小
C.盐g与盐f之间也可能发生反应
D.铜与e的浓溶液共热产生的气体通入BaCl2溶液中,无明显现象
解析:a为H2S,可以分别和SO2、H2SO3、H2SO4发生归中反应生成硫单质(b),A正确;H2SO3具有较强的还原性,在空气中久置会被氧气氧化成硫酸,硫酸酸性更强,溶液pH减小,B正确;g为硫酸盐,f为亚硫酸盐,硫元素化合价相邻,两者不反应,C错误;铜与浓硫酸共热产生的气体SO2通入BaCl2溶液中,不能发生弱酸制强酸的反应,所以无明显现象,D正确。
6.(2022·湖南衡阳模拟)硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法错误的是( C )
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用铁氰化钾溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.(NH4)2Fe(SO4)2溶解度受温度的影响较大
解析:铁离子能水解生成氢氧化铁胶体,胶体能吸附水中的悬浮物达到净水的目的,A正确;NH4HCO3受热易分解产生氨气、水和二氧化碳,为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,B正确;铁氰化钾溶液可以和Fe2+反应生成蓝色沉淀,不和Fe3+反应,而检验硫酸亚铁铵是否被氧化需要检验是否含有Fe3+,铁氰化钾溶液无法检验Fe3+,C错误;FeSO4与(NH4)2SO4的混合溶液冷却结晶可以得到硫酸亚铁铵,说明其溶解度随温度降低会大幅度减小,即溶解度受温度的影响较大,D正确。
专项训练2 物质的性质与应用
1.(2022·山东聊城二模)下列物质应用正确的是( C )
A.纯碱用作治疗胃酸过多的药物
B.氯气和消石灰用作生产漂白液的原料
C.二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂
D.二氧化硅用作北斗芯片中的半导体材料
解析:治疗胃酸过多的药物常用氢氧化铝或碳酸氢钠,故A错误;氯气和消石灰用作生产漂白粉的原料,漂白液的原料是氯气和氢氧化钠溶液,故B错误;二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂,起到杀菌、抗氧化作用,故C正确;北斗芯片中的半导体材料是硅单质,故D错误。
2.(2022·湖南衡阳三模)结构决定性质、性质决定用途是重要的化学学科思维。下列有关材料的结构或性质与用途不具有对应关系的是( B )
A.硅橡胶具有无毒、无味、耐高温的性质,用作压力锅的密封圈
B.分子筛(铝硅酸盐)具有微孔结构,用作计算机芯片
C.TiFe合金储氢量大、吸放氢速率快,用于氢燃料汽车
D.高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀的特性,用于制造发
动机
解析:分子筛(铝硅酸盐)具有微孔结构,主要用作吸附剂和催化剂等,硅是计算机芯片的原料,故B符合题意。
3.(2022·广东深圳二模)科技强国,化学功不可没。下列陈述Ⅱ正确,且与陈述Ⅰ有因果关系的是( D )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
“墨子”传信——用光导纤维传输量子光信号
SiO2的导电能力强
B
“天问”飞天——用液氧、液氢作推进剂
液氧、液氢均为纯净物
C
“天眼”探空——用钢索建成索网
合金钢比纯铁熔点高、硬度小
D
“蛟龙”入海——用蓄电池组提供能量
蓄电池组工作时可将化学能转化为电能
解析:光导纤维的主要成分是SiO2,用光导纤维传输量子光信号是由于光能够在SiO2晶体内发生全反射,A不符合题意;液氧、液氢均为纯净物,但用液氧、液氢作推进剂并不是因为它们都是纯净物,而是因为它们燃烧放出大量的热,且产物不污染环境,B不符合题意;合金钢比纯铁熔点低、硬度大,C不符合题意;蓄电池组工作时可将化学能转化为电能,用蓄电池组能够为“蛟龙”入海提供能量,D符合题意。
4.(2022·广东汕头二模)化学创造更美好的生活。下列物质的应用与原理解释错误的是( C )
选项
应用
化学原理
A
NH3用作制冷剂
氨气极易液化
B
干冰用于人工降雨
干冰升华吸热使水蒸气凝结
C
金属镁在军事上用作信号弹
镁燃烧放出大量的热
D
免洗手消毒液(含乙醇)杀菌消毒
乙醇能使新型冠状病毒中的蛋白质变性
解析:氨气易液化,液氨汽化吸收大量的热,所以氨气可用作制冷剂,故A正确;干冰升华吸收大量的热,能使水蒸气凝结,所以干冰可用于人工降雨,故B正确;镁燃烧发出耀眼的白光,金属镁在军事上用作信号弹,故C错误;乙醇能够使蛋白质变性,具有杀菌消毒作用,故D正确。
5.(2022·广东茂名二模)生活因化学更美好,以下生活用途和化学原理都正确的是( A )
选项
生活用途
化学原理
A
电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀
牺牲阳极的阴极保护法
B
过氧化钠用作呼吸面具或潜水艇中的供氧剂
过氧化钠具有氧化性
C
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
D
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
解析:电热水器内胆连接一根镁棒,形成原电池,其中Mg棒作负极失电子,从而对正极的热水器内胆(多为不锈钢或铜制)起到保护作用,这种保护方法为牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;Na2O2与呼出的CO2反应生成碳酸钠和氧气,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,故B错误;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,故C错误;铁粉作食品的抗氧化剂,生石灰作食品的干燥剂,故D错误。
6.化学与生产、生活密切相关,下列叙述错误的是( C )
A.“84”消毒液具有腐蚀性,不能用于金属制品的消毒
B.用浸泡酸性高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果涉及到氧化还原反应
C.聚乙烯塑料老化是因为发生加成反应
D.SO2漂白过的草编制品颜色不会保持太久
解析:“84”消毒液中的ClO-具有强氧化性,可以将具有还原性的金属腐蚀,A项不符合题意;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,可以与水果挥发出来的乙烯发生氧化还原反应,B项不符合题意;聚乙烯中没有碳碳双键,不会发生加成反应,C项符合题意;二氧化硫具有漂白性,但是是暂时的、不稳定的,所以颜色不会保持太久,D项不符合题意。
专项训练3 无机化工微流程分析
1.(2022·山东潍坊二模)一种以黑钨矿(主要成分是FeWO4和MnWO4,还含有Si、As等元素的杂质)为原料制备钨酸(H2WO4)的工业流程如图所示。
已知:“水浸”后滤液中主要阴离子为WO42-、AsO43-、AsO33-和SiO32-。
下列说法错误的是( D )
A.滤渣的成分是H2SiO3
B.“焙烧”过程中,Fe、Mn元素被氧化
C.“氧化”过程发生反应的离子方程式是AsO33-+ClO-AsO43-+Cl-
D.“沉钨”过程,用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液效果更好
解析:“水浸”后滤液中含有SiO32-,加入盐酸调节pH时会产生滤渣H2SiO3,A正确;根据后续中Fe、Mn的化合价,“焙烧”过程中,Fe、Mn元素的化合价分别由+2升高为+3、+83,被氧化,B正确;“氧化”过程中次氯酸钠将AsO33-氧化为AsO43-,发生反应的离子方程式是AsO33-+ClO-AsO43-+Cl-,C正确;“沉钨”过程,若用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液,则后续酸解时会消耗更多的盐酸,效果不好,D错误。
2.(2022·湖南永州模拟)MnCO3可用作脱硫的催化剂以及生产金属锰的原料,由含Mn2+的废液(有少量的Fe2+、Fe3+)制备MnCO3的一种工艺流程如下:
下列说法错误的是( A )
A.“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为Mn2++HCO3-MnCO3↓+H+
B.“氧化”时加入酸化的H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
C.“纯化”过程中发生了水解反应,生成Fe(OH)3沉淀
D.工艺流程中“一系列操作”为过滤、洗涤、干燥
解析:“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为Mn2++
2HCO3-MnCO3↓+H2O+CO2↑,故A错误;“氧化”时加入酸化的H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,故B正确;Fe3+在酸性条件下会发生水解反应,生成Fe(OH)3沉淀,故C正确;“沉锰”时得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到固体MnCO3,故D正确。
3.(2022·湖南衡阳二模)钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+、微量Sc3+)中富集钪,并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。
下列说法不正确的是( C )
A.酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
B.“操作1”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
C.“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3
D.草酸钪焙烧时反应的化学方程式:2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
解析:“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+,酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,有利于后面沉淀除去,A正确;由流程可知,“操作1”是过滤,过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,B正确;“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3,C错误;草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2,化学方程式为2Sc2(C2O4)3+
3O22Sc2O3+12CO2,D正确。
4.(2022·福建福州二模)在我国,粉煤灰排放量是仅次于尼矿的工业固废。粉煤灰的主要组成为Al2O3、SiO2,含少量Fe2O3、CaO等,可利用酸碱联合法回收粉煤灰中Al2O3和SiO2,回收流程如图所示。
已知:低温拜耳法反应原理之一为NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaOH、2Al(OH)3Al2O3+3H2O。下列说法错误的是( D )
A.水浸后,溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到粗硫酸铝晶体
B.滤渣的主要成分为SiO2
C.还原焙烧的主要反应为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑
D.低温拜耳法所得滤液不可循环利用
解析:水浸后,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到含有硫酸铁晶体的粗硫酸铝晶体,故A正确;滤渣中含有二氧化硅、少量的硫酸钙,主要成分为二氧化硅,故B正确;还原焙烧发生的主要反应为硫酸铝与碳在高温下反应生成氧化铝、二氧化碳和二氧化硫,反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑,故C正确;偏铝酸钠溶液发生低温拜耳法反应后,过滤得到含有氢氧化钠的滤液和冶金级氧化铝,滤液可以重新溶解粗氧化铝而循环使用,故D错误。
5.(2022·山东菏泽二模)目前碘酸钾被广泛应用于食盐加碘。一种由含碘的酸性废水制取碘酸钾的工艺如下,其中“制KI(aq)”时,Fe2+会水解形成胶状物吸附KI,造成I-的损失。下列说法正确的是( C )
A.滤渣1能够完全溶解于稀硫酸中
B.该流程涉及的化学反应均为氧化还原反应
C.制备KI时要控制溶液的pH不宜过大
D.制备CuI过程中,理论上消耗的SO2与I2的物质的量之比为1∶1
解析:滤渣1为Cu和Fe,Cu不与稀硫酸反应,Fe与稀硫酸反应,滤渣1不能完全溶解,故A错误;制备KI溶液,发生的反应为FeI2+K2CO3FeCO3↓+2KI,该反应为复分解反应,不属于氧化还原反应,故B错误;制备KI时,pH过大,促进Fe2+水解,Fe2+水解形成胶状物吸附KI,造成I-损失,因此需要控制溶液的pH不宜过大,故C正确;制备CuI发生反应的离子方程式为2SO2+I2+2Cu2++4H2O2CuI↓+2SO42-+8H+,消耗的SO2和I2的物质的量之比为2∶1,故D错误。
6.用“H2SO4浸出—萃取”法从铅烟灰(主要含有In2O3,还含有PbO和SiO2杂质)中回收单质铟(In)的生产工艺流程如图所示。
已知Ⅰ.“萃取”反应:In2(SO4)3+6(HA)2(有机液)2In(HA2)3(有机液)+3H2SO4
Ⅱ.“反萃”反应:In(HA2)3(有机液)+4HCl3(HA)2(有机液)+HInCl4
下列说法正确的是( C )
A.“高温酸浸”时,用浓盐酸代替稀硫酸可提高酸浸速率
B.“萃取”时,等量的萃取剂一次萃取和分多次萃取的效率相同
C.“反萃”时,适当增加盐酸的浓度可提高铟的反萃取率
D.“置换”时,得到海绵铟的化学方程式为Zn+2HInCl4ZnCl2+H2↑+
2InCl3
解析:二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气,且高温会造成大量的HCl挥发造成损失,不能提高酸浸速率,A错误;每一次萃取都是按照一定比例进行的溶质分配,所以多次萃取的效率更高,B错误;“反萃”时,适当增加盐酸的浓度,平衡In(HA2)3(有机液)+4HCl3(HA)2(有机液)+
HInCl4正向移动,可提高铟的反萃取率,C正确;“置换”时锌与HInCl4反应产生In单质而不是氢气,发生反应的化学方程式为3Zn+
2HInCl42In+3ZnCl2+2HCl,D错误。
选择题突破五 无机物性质、转化与应用
常见无机物的性质与转化
1.(2022·广东卷,5)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a～d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( B )
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
解析:铜和浓硫酸反应过程中,生成CuSO4体现浓硫酸的酸性,生成SO2体现浓硫酸的强氧化性,故A错误;a处的紫色石蕊溶液变红,其原因是SO2溶于水生成了亚硫酸,可说明SO2是酸性氧化物,故B正确;b处品红溶液褪色,其原因是SO2具有漂白性,而c处酸性KMnO4溶液褪色,其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应,体现SO2的还原性,故C错误;实验过程中试管底部出现白色固体,根据元素守恒可知,其成分为无水CuSO4,而非蓝色的CuSO4·5H2O,其原因是浓硫酸具有吸水性,将反应生成的H2O吸收,故D错误。
2.(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( C )
A.a可与e反应生成b
B.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
解析:由题图可知,a为Fe,b中含有Fe2+,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,e中含有Fe3+。Fe+2Fe3+3Fe2+,a可与e反应生成b,A推断合理;Fe2+既可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe,B推断合理;可将饱和的含Fe3+的盐溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体,而不是加入浓碱液中,C推断不合理;可存在Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3+Fe2+的循环转化关系,D推断合理。
物质的性质与应用
1.(2022·广东卷,12)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是( A )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
B
利用海水制取溴和镁单质
Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C
石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色
石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D
FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体
FeCl3可用作净水剂
解析:焦炭具有还原性,工业上常利用焦炭与石英砂(SiO2)在高温条件下制备粗硅,这与SiO2可制作光导纤维无因果关系,故A符合题意;海水中存在溴离子,可向其中通入氯气等氧化剂将其氧化为溴单质,再经过萃取、蒸馏等物理操作分离提纯溴单质,另外,通过富集海水中的镁离子,经过沉淀、溶解等操作得到无水氯化镁,随后电解熔融氯化镁可得到镁单质,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,B不符合题意;石油在催化剂、加热条件下进行裂解可得到乙烯等不饱和烃,从而使溴的CCl4溶液褪色,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,C不符合题意;FeCl3溶液中铁离子可发生水解,生成具有吸附性的氢氧化铁胶体,从而可用作净水剂,陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系,D不符合题意。
2.(2022·海南卷,1)化学与日常生活息息相关。下列说法错误的是( B )
A.使用含氟牙膏能预防龋齿
B.小苏打的主要成分是Na2CO3
C.可用食醋除去水垢中的碳酸钙
D.使用食品添加剂不应降低食品本身营养价值
解析:人体缺氟会导致龋齿,因此使用含氟牙膏可预防龋齿,A正确;小苏打的主要成分是NaHCO3,B错误;食醋的主要成分为CH3COOH,可与碳酸钙反应生成可溶的醋酸钙、二氧化碳和水,因此食醋可除去水垢中的碳酸钙,C正确;食品添加剂加入食品中的目的是改善食品的品质和色、香、味以及防腐、保鲜和加工工艺的需要,所以合理使用有助于改善食品品质,丰富食品营养成分,不应降低食品本身营养价值,D正确。
3.(2021·湖南卷,2)下列说法正确的是( B )
A.糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物
B.FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe3O4
C.SO2可漂白纸浆,不可用于杀菌、消毒
D.镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀
解析:糖类中的单糖、二糖不属于高分子化合物,A错误;FeO不稳定,在空气中受热会被氧化为Fe3O4,B正确;工业上常用SO2漂白纸浆,且SO2还可用于杀菌、消毒,C错误;根据原电池原理,镀锌铁皮的镀层破损后形成原电池,锌作原电池的负极,保护铁不被腐蚀,D错误。
无机化工微流程分析
1.(2022·湖南卷,7)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( C )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析:烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的Na2CO3,发生反应Na2CO3+HFNaF+NaHCO3,向合成槽中加入NaAlO2,发生反应6NaF+NaAlO2+4NaHCO3Na3AlF6↓+4Na2CO3+2H2O,过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。陶瓷中含有SiO2,SiO2在高温下与Na2CO3发生反应Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,A正确;采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,B正确;由上述分析可知,C错误,D正确。
2.(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。
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀pH
1.9
4.2
6.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
8.2
下列说法错误的是( D )
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.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3.2～4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
解析:硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取,CuS反应生成CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为Fe3+,然后加入NH3中和调节溶液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,过滤得到的固体X中含有S、Fe(OH)3,金属M为Zn,A正确;CuS难溶于硫酸,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),增大O2的压强(浓度),可以反应消耗S2-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动,从而可促进金属离子的浸出,B正确;根据流程图可知,用NH3调节溶液pH时,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的范围,可知中和时应该调节溶液pH的范围为 3.2～4.2,C正确;在用H2还原Cu2+变为Cu单质时,H2失去电子被氧化为H+,与溶液中OH-结合形成H2O,若还原时增大溶液的酸度,c(H+)增大,不利于H2失去电子将Cu2+还原为Cu单质,因此不利于Cu的生成,D错误。
3.(2020·山东卷,9)以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3)为原料制备高纯镁砂的工艺流程如下:
已知浸出时产生的废渣中有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3。下列说法错误的是( B )
A.浸出镁的反应为MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O
B.浸出和沉镁的操作均应在较高温度下进行
C.流程中可循环使用的物质有NH3、NH4Cl
D.分离Mg2+与Al3+、Fe3+是利用了它们氢氧化物Ksp的不同
解析:结合工艺流程可知煅烧后得到的轻烧粉的成分为MgO和少量SiO2、Fe2O3、Al2O3,NH4Cl溶液呈酸性,浸出时使MgO及Fe2O3、Al2O3溶解,浸出后得到的废渣中含有SiO2、Fe(OH)3和Al(OH)3,所得浸出液中含有Mg2+及过量的NH4Cl,加入氨水时Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀,经煅烧得到高纯镁砂MgO。结合流程图和上述分析可知浸出镁的反应为MgO+2NH4ClMgCl2+2NH3↑+H2O,A项正确;浸出可以在较高温度下进行,促进NH4Cl水解和NH3的逸出,但沉镁时应在低温下进行,以减弱NH3·H2O分解,B项错误;结合流程图可知浸出得到的NH3可转化为氨水,用于沉镁,滤液中含有过量的NH4Cl,可用于浸出时的反应液,故该流程中NH3和NH4Cl可循环使用,C项正确;本流程中分离Mg2+时,Al3+、Fe3+转化为沉淀,是利用了它们氢氧化物Ksp的不同,D项正确。
“无机物性质、转化与应用”通常以元素化合物知识为载体考查无机物之间的转化关系、无机物具有的性质及应用,以及以微型化工流程题的形式考查物质的制备、分离与提纯。通过对学生用元素化合物知识来解决实际问题的能力的考查,体现了变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任的化学学科核心素养。
熟知常见元素单质及其化合物的转化关系
1.金属及其化合物之间的转化
Ⅰ.活泼的金属——钠及其化合物
①2Na+O2 Na2O2;
②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑;
③2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2;
④CO2+2NaOHNa2CO3+H2O;
⑤CO2+NaOHNaHCO3;
⑥Na2CO3+H2O+CO22NaHCO3
Ⅱ.氧化物、氢氧化物显两性的金属——铝及其化合物
①4Al+3O22Al2O3;
②2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑;
③AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O;
④NaAlO2+4HClNaCl+AlCl3+2H2O;
⑤NaAlO2+2H2O+CO2Al(OH)3↓+NaHCO3;
⑥AlCl3+3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NH4Cl;
⑦2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑
Ⅲ.变价金属——铁及其化合物
①2Fe+3Cl22FeCl3;
②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
或Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;
③Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2;
④2FeCl2+Cl22FeCl3;
⑤4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
Ⅳ.变价金属——铜及其化合物
①2Cu+O2+CO2+H2OCu2(OH)2CO3;
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+2H2O+SO2↑;
③CuO+H2Cu+H2O
或CuO+COCu+CO2
2.非金属及其化合物之间的转化
Ⅰ.“储能元素”——硅及其化合物
①SiO2+2CSi+2CO↑;
②SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O;
③Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓;
④H2SiO3H2O+SiO2
Ⅱ.多价态的非金属元素——氯及其化合物
①Cl2+SO2+2H2OH2SO4+2HCl;
②Cu+Cl2CuCl2;
③Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O;
④2Cl2+2Ca(OH)2Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O;
⑤MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
⑥2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑
Ⅲ.多价态的非金属元素——硫及其化合物
①2SO2+O22SO3;
②Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;
③C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;
④2Na2SO3+O22Na2SO4
Ⅳ.多价态的非金属元素——氮及其化合物
①Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O;
②4NH3+5O24NO+6H2O;
③3NO2+H2O2HNO3+NO;
④C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O
常见无机物的性质和用途
1.熟记生活中的下列物质
(1)无机盐净水剂:氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、明矾。
其原理是无机盐电离出的金属阳离子水解形成氢氧化铁胶体、氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来。
注意:K2FeO4是强氧化剂,还原产物铁离子水解生成氢氧化铁胶体,是新型净水剂。
(2)常见的消毒剂。
①含氯消毒剂:是指溶于水产生具有杀灭微生物活性的次氯酸的消毒剂,其有效成分常以有效氯表示。包括氯气、漂白粉(氯化钙与次氯酸钙的混合物)、次氯酸钠(“84”消毒液)、次氯酸钙(漂粉精)。
②过氧化物:过氧化氢(H2O2)、过氧乙酸(CH3COOOH)。
③其他:二氧化氯、臭氧、SO2、KMnO4、75%的酒精、苯酚等。
(3)漂白剂:漂白粉、次氯酸钠、SO2、过氧化氢、过氧化钠、臭氧、活性炭。
(4)干燥剂:浓硫酸(不能干燥NH3、H2S、HI)、生石灰(可作食品干燥剂)、无水氯化钙(不能干燥氨气)、硅胶(可作袋装食品干燥剂)、P2O5(不能作食品干燥剂)。
2.常考无机物的性质与用途对应关系归纳
序号
性质
用途
①
硅是常用的半导体材料
可作太阳能电池板
②
二氧化硅导光能力强,并且有硬度和柔韧度
可作光导纤维
③
4HF+SiO22H2O+SiF4↑
用氢氟酸雕刻玻璃
④
2C+SiO2 Si+2CO↑
碳还原二氧化硅制备粗硅
⑤
硅胶能吸收水分
可作袋装食品干燥剂
⑥
氮气的化学性质稳定
作保护气
⑦
浓氨水具有挥发性、还原性
用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
⑧
草木灰和硫酸铵反应生成氨气,使肥效降低
两者都可作为肥料,但草木灰和硫酸铵不能混合施用
⑨
二氧化硫具有还原性、漂白性
可用作葡萄酒添加剂;漂白纸浆等
⑩
氦气化学性质稳定、密度小
可用于填充飞艇、气球
钠具有较强的还原性
可用于冶炼钛、锆、铌等金属
Na2CO3水解使溶液显碱性
用热的纯碱溶液洗去油污
Na2O2与H2O、CO2反应均生成O2
作供氧剂
肥皂水显碱性
肥皂水作蚊虫叮咬处的清洗剂
水玻璃(Na2SiO3水溶液)粘结力强、耐热性好
可用作耐火材料;玻璃塞试剂瓶不能盛放碱液
锂质量轻、比能量大
可用作电池负极材料
铝具有良好的延展性、抗腐蚀性
常用铝箔包装物品
铝有还原性,能发生铝热反应,放出大量热
可用于焊接铁轨、冶炼难熔金属
MgO、Al2O3的熔点很高
作耐高温材料
小苏打与硫酸铝溶液发生双水解反应
可以作泡沫灭火器中的药剂
镁铝合金质量轻、强度大
可用作高铁车厢材料
Fe2O3是红棕色粉末
可用作红色颜料
Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2
FeCl3溶液腐蚀Cu刻制印刷电路板
CuSO4使蛋白质变性
误服CuSO4溶液,喝蛋清或豆浆解毒
BaSO4不溶于水,不与胃酸反应
在医疗上用作“钡餐”透视
无机化工流程微型化
1.解化工流程题的一般思路
2.规律:主线产品,分支副产品,回头为循环。
3.读流程图
(1)箭头:箭头进入的是投料(反应物),出去的是主产物或副产物(生成物)。
(2)三线:出线和进线均表示物料流向或操作流程,可逆线表示物质循环。
4.解题要点
(1)审题要点。
①了解生产目的、原料及产品。
②了解题目提供的信息。
③分析各步的反应条件、原理及物质成分。
④理解物质分离、提纯、条件控制等操作的目的及要点。
(2)答题切入点。
①原料及产品的分离、提纯。
②生产目的及反应原理。
③生产要求及反应条件。
④有关产率、产量及组成的计算。
⑤绿色化学。
常见无机物的性质与转化
1.(2022·山东聊城二模)CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是( C )
A.Y可以是甲酸乙酯
B.利用途径①制备24 g硫酸铜,消耗的硝酸至少为0.1 mol
C.Cu元素参与了3个氧化还原反应
D.途径⑤中若n(O2)∶n(Cu2O)=3∶2,则X为SO2
解析:甲酸乙酯中含有醛基,可以与新制的氢氧化铜反应得到Cu2O,A正确;铜与稀硝酸反应的离子方程式为3Cu+2NO3-+8H+3Cu2++2NO↑+4H2O,当有硫酸存在时,硫酸提供大量的氢离子,这时消耗的硝酸的量最少,途径①制备 24 g 硫酸铜,硫酸铜的物质的量为0.15 mol,根据离子方程式可知硝酸的物质的量为0.1 mol,B正确;Cu元素参与了①、②、④、⑤ 4个氧化还原反应,C错误;途径⑤中若n(O2)∶n(Cu2O)=3∶2,根据元素守恒、得失电子守恒可配平化学方程式,4CuSO43O2↑+4SO2↑+2Cu2O,故X为SO2,D正确。
2.(2022·广东深圳二模)在“价—类”二维图中融入“杠杆模型”,可直观辨析部分物质转化及其定量关系。如图中的字母分别代表硫及其常见化合物,相关推断不合理的是( D )
A.b既具有氧化性又具有还原性
B.硫酸型酸雨的形成过程涉及b到c的转化
C.a溶液与b溶液反应过程中有淡黄色沉淀生成
D.d在加热下与强碱溶液反应生成e和f,且n(e)∶n(f)=1∶2
解析:由题图分析可知,b为H2SO3,其中S的化合价为+4,处于中间价态,故其既具有氧化性又具有还原性,A正确;硫酸型酸雨的形成过程为SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4,即涉及b到c的转化,B正确;由题图分析可知,a溶液即H2S溶液,b溶液即H2SO3溶液,两者反应的化学方程式为2H2S+H2SO33S↓+3H2O,故该过程中有淡黄色硫单质沉淀生成,C正确;由题图分析可知,d(S)在加热下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-+SO32-+3H2O,则n(e)∶n(f)=2∶1,D错误。
物质转化题的解题流程
物质的性质与应用
1.(2022·山东威海二模)下列物质应用和对应性质匹配的是( A )
选项
应用
性质
A
大型舰船的底部常镶嵌锌块,防止船底腐蚀
锌比铁活泼性强
B
用焦炭和二氧化硅在电炉中制备粗硅
非金属性:C>Si
C
SO2可用于漂白织物等
SO2具有氧化性
D
聚合硫酸铁用作净水剂
聚合硫酸铁易溶于水
解析:大型舰船的底部常镶嵌锌块,锌活泼性大于铁,锌作负极,防止船底腐蚀,故A正确;高温下焦炭将二氧化硅还原成粗品的硅单质的反应中C充当还原剂,其还原性大于还原产物Si的还原性,不能证明碳元素的非金属性强于硅元素的,故B错误;SO2具有漂白性,可用于漂白织物,故C错误;聚合硫酸铁中的铁为+3价,能水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体能吸附水中的悬浮物而净水,故D错误。
2.(2022·湖南娄底二模)下列物质的性质与用途有对应关系的是( A )
A.维生素C具有还原性,可用作抗氧化剂
B.酒精具有强氧化性,可用于消毒、杀菌
C.碳酸钠能与酸反应,可用于洗涤油污
D.浓硫酸具有脱水性,可用于干燥氯气
解析:维生素C具有还原性,在生活中可用作抗氧化剂,A正确;酒精具有很好的渗透性,能够使细菌、病毒蛋白因脱水而发生变性,故可用于消毒、杀菌,B错误;碳酸钠水解使溶液显碱性,油脂能够在碱性条件下水解产生可溶性物质,故可去油污,与其能够与酸反应无关,C错误;浓硫酸具有吸水性,因此可用于干燥氯气,D错误。
3.下列有关物质的性质与用途不相符合的是( A )
A.SiO2导电能力强,可用于制造光导纤维
B.ClO2具有强氧化性,可用于自来水的杀菌、消毒
C.Na2O2与CO2反应产生O2,可用作呼吸面具供氧剂
D.铁粉具有还原性,可用作食品袋内的抗氧化剂
解析:SiO2作光导纤维,是因为其导光能力强,而不是导电能力,A错误;ClO2具有强氧化性,可以将细菌、病毒的蛋白质外壳氧化,使细菌、病毒失去生命基础而死亡,B正确;Na2O2与CO2反应能产生O2,故可用作供氧剂,C正确;Fe粉具有还原性,可以与空气中的氧气反应,从而防止食品被氧化,故可用作抗氧化剂,D正确。
无机化工微流程分析
(每小题有一个或两个选项符合题意)
1.(2022·山东临沂二模)一种以硼镁矿(含2MgO·B2O3·H2O、SiO2及少量FeO、Fe2O3、Al2O3等)为原料生产硼酸(H3BO3)的工艺流程如下。
已知:H3BO3与足量NaOH溶液反应生成 Na[B(OH)4]。
下列说法错误的是( C )
A.H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2OH++B(OH)4-
B.“热过滤”的目的是防止H3BO3从溶液中结晶析出
C.“除杂”过程中加入的试剂X依次为MgO、H2O2
D.“母液”经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥可得到硫酸镁晶体
解析:由题干信息可知,H3BO3与足量NaOH溶液反应生成Na[B(OH)4],H3BO3的电离方程式为H3BO3+H2OH++B(OH)4-,A正确;“热过滤”的目的是防止H3BO3从溶液中结晶析出,B正确;“除杂”过程中加入的试剂X依次为H2O2、MgO,先加H2O2溶液,将亚铁离子转化为铁离子,再加入MgO调节溶液的pH,使铁离子、铝离子均转化为沉淀,C错误;“母液”中主要含有硫酸镁和硼酸,则经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥可得到硫酸镁晶体,D正确。
2.(2022·福建漳州二模)高铁酸钾(K2FeO4)具有强氧化性,是一种环保、高效、多功能的饮用水处理剂,可以用如图流程进行制备。下列说法正确的是( A )
A.“酸溶”前,可用热的Na2CO3溶液处理铁屑表面的油污
B.“氧化”过程的离子方程式为2Fe2++O2+4H+2Fe3++2H2O
C.“制备Na2FeO4”中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
D.“转化”中析出K2FeO4晶体的原因可能是相同条件下其溶解度大于Na2FeO4
解析:碳酸钠水解使溶液呈碱性,可用来去油污,升高温度,可使其去油污能力增强,故A正确;“氧化”过程为过量空气将溶液中的氯化亚铁转化为氯化铁,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故B错误;制备高铁酸钠的反应中,氯化铁是反应的还原剂,次氯酸钠是反应的氧化剂,由得失电子守恒可知,氧化剂次氯酸钠和还原剂氯化铁的物质的量之比为3∶2,故C错误;“转化”过程为向得到的高铁酸钠溶液中加入饱和氢氧化钾溶液,将高铁酸钠转化为溶解度小的高铁酸钾,故D错误。
3.(2022·山东济宁二模)一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的过程可表示为
“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,下列说法错误的是( B )
A.氧化性:Fe3+>Ni2+
B.除杂过程仅为过滤操作
C.氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗 2 mol OH-
D.工业上也可电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,加入一定量的KCl有助于提高生产效率
解析:“酸浸”后溶液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,则发生反应Ni+2Fe3+2Fe2++Ni2+,则氧化性Fe3+>Ni2+,A项正确;除杂过程包括调节pH,将Al3+和Fe2+转化为沉淀,再过滤除去不溶性杂质,B项错误;Ni2+经过KClO的氧化,得到NiOOH,离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH-2NiOOH↓+Cl-+H2O,则氧化过程中每生成1 mol NiOOH消耗 2 mol OH-,C项正确;电解碱性Ni(OH)2悬浊液制备NiOOH,阳极反应为Ni(OH)2-e-+OH-NiOOH+H2O,若加入一定量的KCl,氯离子在阳极上失电子变为氯气,氯气在碱性条件下生成ClO-,ClO-将Ni(OH)2氧化为NiOOH,有助于提高生产效率,D项正确。
化工流程题的解题步骤
专项训练1 常见无机物的性质与转化
1.(2022·山东济宁一模)已知甲、乙为单质,丙为化合物。不能实现下述转化关系的是( C )
甲+乙丙溶液丙甲
A.若溶液丙中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则甲可能为Cu
B.若溶液丙遇Na2CO3放出气体CO2,则甲可能是H2
C.若溶液丙中滴加KSCN溶液显红色,则甲可能为Fe
D.若丙溶于水后得到强碱溶液,则甲可能是O2
解析:若溶液丙中滴加NaOH溶液有蓝色沉淀生成,则丙为铜盐,电解时盐中铜离子、阴离子放电,则该铜盐可以是CuCl2,电解氯化铜溶液生成Cu与氯气,Cu在氯气中燃烧生成氯化铜,符合转化关系,即甲可能为Cu,A正确;若溶液丙遇Na2CO3放出气体CO2,丙可以为HCl,电解盐酸生成氢气与氯气,氢气在氯气中燃烧生成HCl,符合转化关系,即甲可能为H2,B正确;若溶液丙中滴加KSCN溶液显红色,则丙中含有Fe3+,电解铁盐溶液不能生成Fe,不符合转化关系,C错误;若丙溶于水后得到强碱溶液,溶液丙可以为NaOH溶液,丙可以为过氧化钠,电解NaOH溶液实质是电解水,生成氢气与氧气,钠在氧气中燃烧生成过氧化钠,符合转化关系,D正确。
2.(2022·湖南长沙一模)部分含铁微粒所带的电荷数与其中铁元素化合价的关系如图所示,由该图可预测含铁微粒间相互转化时所需试剂。下列推断不合理的是( B )
A.常温下,可用R材质容器储运浓硫酸
B.M可用K3[Fe(CN)6]溶液检验
C.若Q为金属阳离子,可通过Fe2O3与稀HI溶液反应生成
D.Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-
解析:由图可知R为Fe,常温下,铁在浓硫酸中会发生钝化,故A不符合题意;Fe2+和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀,M不是Fe2+,所以M不能用 K3[Fe(CN)6] 溶液检验,故B符合题意;Fe2O3与稀HI溶液发生氧化还原反应,Fe2O3中的Fe3+被I-还原为Fe2+,故C不符合题意;从图中可以看出,在碱性溶液中可以生成FeO42-,FeO42-中铁为+6价,所以Fe3+与氧化剂在碱性条件下反应可生成FeO42-,故D不符合题意。
3.(2022·山东泰安三模)中学化学常见物质之间,在一定条件下可以发生如图所示的转化关系(部分反应中的H2O没有标明),其中A、B、C中均含有同一种元素。下列说法错误的是( D )
A.若A、B、C、D都是中学化学常见气体,则D可能是氧气
B.若A是气体,D是常见金属,则反应①、②、③都是化合反应
C.若B物质具有两性,A、B、C、D都是化合物,则C溶液可能呈酸性,也可能呈碱性
D.若①、②、③反应都是氧化还原反应,则A、B、C中含有的同一种元素一定呈现三种不同化合价
解析:若A为NH3,B为N2,C为NO,则D为O2,A正确。若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,反应①、②、③都是化合反应,B正确。常见的两性物质是Al2O3和Al(OH)3,若A为AlCl3,D为NaOH,则B为Al(OH)3,C为NaAlO2,NaAlO2溶液呈碱性;若A为NaAlO2,D为HCl,则B为Al(OH)3,C为AlCl3,AlCl3溶液呈酸性,C正确。若A为Cl2,D为Fe,B为FeCl3,C为FeCl2,①、②、③都是氧化还原反应,氯元素只呈现0和-1两种价态,D错误。
4.(2022·河北三河质检)如图是氮元素形成物质的价类二维图及氮循环的部分信息:
下列说法正确的是( C )
①可通过雷电作用将b转化为c,这是一种固氮方式
②可通过加氧化剂将e转化为f
③a→c→d→f这几个反应中,均发生了N元素被氧化的反应
④g只具有氧化性,还可能与碱发生反应
⑤将f转化为d必须选用合适的还原剂才能实现
⑥h可与f反应生成i
A.①③⑤⑥ B.②③④
C.①③⑥ D.①④⑤
解析:根据物质类别及与N元素化合价的关系可知,a是NH3,b是N2,c是NO,d是NO2,e是N2O5,f是HNO3,g是HNO2,h是NH3·H2O,i是NH4NO3。①在雷电作用下N2与O2反应产生NO,从而实现了N元素的单质向化合物的转化,这是一种固氮方式,正确;②e是N2O5,f是HNO3,N2O5与水反应产生HNO3,反应过程中元素化合价不变,不需要加入氧化剂就可以实现,错误;③在a→c→d→f这几个反应中,N元素化合价升高,失去电子,被氧化,因此均发生了N元素被氧化的反应,正确;④g是HNO2,属于酸,N元素化合价是+3价,介于最高价和最低价之间,因此既具有氧化性又具有还原性,错误;⑤f是HNO3,光照条件下自身分解即可生成NO2(d),可以不用其他还原剂,错误;⑥HNO3与NH3·H2O发生中和反应产生NH4NO3和水,正确。综上所述,故选C。
5.(2022·山东青岛模拟)硫元素的价类二维图如图所示。下列说法错误的是( C )
A.a与c、d、e都有可能反应生成b
B.d溶液久置于空气中会生成e,溶液的pH减小
C.盐g与盐f之间也可能发生反应
D.铜与e的浓溶液共热产生的气体通入BaCl2溶液中,无明显现象
解析:a为H2S,可以分别和SO2、H2SO3、H2SO4发生归中反应生成硫单质(b),A正确;H2SO3具有较强的还原性,在空气中久置会被氧气氧化成硫酸,硫酸酸性更强,溶液pH减小,B正确;g为硫酸盐,f为亚硫酸盐,硫元素化合价相邻,两者不反应,C错误;铜与浓硫酸共热产生的气体SO2通入BaCl2溶液中,不能发生弱酸制强酸的反应,所以无明显现象,D正确。
6.(2022·湖南衡阳模拟)硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示),下列说法错误的是( C )
A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用铁氰化钾溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.(NH4)2Fe(SO4)2溶解度受温度的影响较大
解析:铁离子能水解生成氢氧化铁胶体,胶体能吸附水中的悬浮物达到净水的目的,A正确;NH4HCO3受热易分解产生氨气、水和二氧化碳,为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,B正确;铁氰化钾溶液可以和Fe2+反应生成蓝色沉淀,不和Fe3+反应,而检验硫酸亚铁铵是否被氧化需要检验是否含有Fe3+,铁氰化钾溶液无法检验Fe3+,C错误;FeSO4与(NH4)2SO4的混合溶液冷却结晶可以得到硫酸亚铁铵,说明其溶解度随温度降低会大幅度减小,即溶解度受温度的影响较大,D正确。
专项训练2 物质的性质与应用
1.(2022·山东聊城二模)下列物质应用正确的是( C )
A.纯碱用作治疗胃酸过多的药物
B.氯气和消石灰用作生产漂白液的原料
C.二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂
D.二氧化硅用作北斗芯片中的半导体材料
解析:治疗胃酸过多的药物常用氢氧化铝或碳酸氢钠,故A错误;氯气和消石灰用作生产漂白粉的原料,漂白液的原料是氯气和氢氧化钠溶液,故B错误;二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂,起到杀菌、抗氧化作用,故C正确;北斗芯片中的半导体材料是硅单质,故D错误。
2.(2022·湖南衡阳三模)结构决定性质、性质决定用途是重要的化学学科思维。下列有关材料的结构或性质与用途不具有对应关系的是( B )
A.硅橡胶具有无毒、无味、耐高温的性质,用作压力锅的密封圈
B.分子筛(铝硅酸盐)具有微孔结构,用作计算机芯片
C.TiFe合金储氢量大、吸放氢速率快,用于氢燃料汽车
D.高温结构陶瓷具有耐高温、耐氧化、耐磨蚀的特性,用于制造发
动机
解析:分子筛(铝硅酸盐)具有微孔结构,主要用作吸附剂和催化剂等,硅是计算机芯片的原料,故B符合题意。
3.(2022·广东深圳二模)科技强国,化学功不可没。下列陈述Ⅱ正确,且与陈述Ⅰ有因果关系的是( D )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
“墨子”传信——用光导纤维传输量子光信号
SiO2的导电能力强
B
“天问”飞天——用液氧、液氢作推进剂
液氧、液氢均为纯净物
C
“天眼”探空——用钢索建成索网
合金钢比纯铁熔点高、硬度小
D
“蛟龙”入海——用蓄电池组提供能量
蓄电池组工作时可将化学能转化为电能
解析:光导纤维的主要成分是SiO2,用光导纤维传输量子光信号是由于光能够在SiO2晶体内发生全反射,A不符合题意;液氧、液氢均为纯净物,但用液氧、液氢作推进剂并不是因为它们都是纯净物,而是因为它们燃烧放出大量的热,且产物不污染环境,B不符合题意;合金钢比纯铁熔点低、硬度大,C不符合题意;蓄电池组工作时可将化学能转化为电能,用蓄电池组能够为“蛟龙”入海提供能量,D符合题意。
4.(2022·广东汕头二模)化学创造更美好的生活。下列物质的应用与原理解释错误的是( C )
选项
应用
化学原理
A
NH3用作制冷剂
氨气极易液化
B
干冰用于人工降雨
干冰升华吸热使水蒸气凝结
C
金属镁在军事上用作信号弹
镁燃烧放出大量的热
D
免洗手消毒液(含乙醇)杀菌消毒
乙醇能使新型冠状病毒中的蛋白质变性
解析:氨气易液化,液氨汽化吸收大量的热,所以氨气可用作制冷剂,故A正确;干冰升华吸收大量的热,能使水蒸气凝结,所以干冰可用于人工降雨,故B正确;镁燃烧发出耀眼的白光,金属镁在军事上用作信号弹,故C错误;乙醇能够使蛋白质变性,具有杀菌消毒作用,故D正确。
5.(2022·广东茂名二模)生活因化学更美好,以下生活用途和化学原理都正确的是( A )
选项
生活用途
化学原理
A
电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀
牺牲阳极的阴极保护法
B
过氧化钠用作呼吸面具或潜水艇中的供氧剂
过氧化钠具有氧化性
C
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
D
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
解析:电热水器内胆连接一根镁棒,形成原电池,其中Mg棒作负极失电子,从而对正极的热水器内胆(多为不锈钢或铜制)起到保护作用,这种保护方法为牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;Na2O2与呼出的CO2反应生成碳酸钠和氧气,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,故B错误;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,故C错误;铁粉作食品的抗氧化剂,生石灰作食品的干燥剂,故D错误。
6.化学与生产、生活密切相关,下列叙述错误的是( C )
A.“84”消毒液具有腐蚀性,不能用于金属制品的消毒
B.用浸泡酸性高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果涉及到氧化还原反应
C.聚乙烯塑料老化是因为发生加成反应
D.SO2漂白过的草编制品颜色不会保持太久
解析:“84”消毒液中的ClO-具有强氧化性,可以将具有还原性的金属腐蚀,A项不符合题意;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,可以与水果挥发出来的乙烯发生氧化还原反应,B项不符合题意;聚乙烯中没有碳碳双键,不会发生加成反应,C项符合题意;二氧化硫具有漂白性,但是是暂时的、不稳定的,所以颜色不会保持太久,D项不符合题意。
专项训练3 无机化工微流程分析
1.(2022·山东潍坊二模)一种以黑钨矿(主要成分是FeWO4和MnWO4,还含有Si、As等元素的杂质)为原料制备钨酸(H2WO4)的工业流程如图所示。
已知:“水浸”后滤液中主要阴离子为WO42-、AsO43-、AsO33-和SiO32-。
下列说法错误的是( D )
A.滤渣的成分是H2SiO3
B.“焙烧”过程中,Fe、Mn元素被氧化
C.“氧化”过程发生反应的离子方程式是AsO33-+ClO-AsO43-+Cl-
D.“沉钨”过程,用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液效果更好
解析:“水浸”后滤液中含有SiO32-,加入盐酸调节pH时会产生滤渣H2SiO3,A正确;根据后续中Fe、Mn的化合价,“焙烧”过程中,Fe、Mn元素的化合价分别由+2升高为+3、+83,被氧化,B正确;“氧化”过程中次氯酸钠将AsO33-氧化为AsO43-,发生反应的离子方程式是AsO33-+ClO-AsO43-+Cl-,C正确;“沉钨”过程,若用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液,则后续酸解时会消耗更多的盐酸,效果不好,D错误。
2.(2022·湖南永州模拟)MnCO3可用作脱硫的催化剂以及生产金属锰的原料,由含Mn2+的废液(有少量的Fe2+、Fe3+)制备MnCO3的一种工艺流程如下:
下列说法错误的是( A )
A.“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为Mn2++HCO3-MnCO3↓+H+
B.“氧化”时加入酸化的H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
C.“纯化”过程中发生了水解反应,生成Fe(OH)3沉淀
D.工艺流程中“一系列操作”为过滤、洗涤、干燥
解析:“沉锰”时加过量NH4HCO3发生反应的离子方程式为Mn2++
2HCO3-MnCO3↓+H2O+CO2↑,故A错误;“氧化”时加入酸化的H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,故B正确;Fe3+在酸性条件下会发生水解反应,生成Fe(OH)3沉淀,故C正确;“沉锰”时得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到固体MnCO3,故D正确。
3.(2022·湖南衡阳二模)钪(Sc)是一种稀土金属。从钛白酸性废水(主要含Ti4+、Fe2+、微量Sc3+)中富集钪,并制备氧化钪(Sc2O3)的工艺流程如下。
下列说法不正确的是( C )
A.酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
B.“操作1”需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗
C.“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3
D.草酸钪焙烧时反应的化学方程式:2Sc2(C2O4)3+3O22Sc2O3+12CO2
解析:“有机相”中主要含有Ti4+、Fe2+、Sc3+,酸洗时加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+,有利于后面沉淀除去,A正确;由流程可知,“操作1”是过滤,过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗,B正确;“滤渣1”的主要成分是Ti(OH)4、Fe(OH)3、Sc(OH)3,C错误;草酸钪与氧气焙烧时反应生成Sc2O3和CO2,化学方程式为2Sc2(C2O4)3+
3O22Sc2O3+12CO2,D正确。
4.(2022·福建福州二模)在我国,粉煤灰排放量是仅次于尼矿的工业固废。粉煤灰的主要组成为Al2O3、SiO2,含少量Fe2O3、CaO等,可利用酸碱联合法回收粉煤灰中Al2O3和SiO2,回收流程如图所示。
已知:低温拜耳法反应原理之一为NaAlO2+2H2OAl(OH)3↓+NaOH、2Al(OH)3Al2O3+3H2O。下列说法错误的是( D )
A.水浸后,溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到粗硫酸铝晶体
B.滤渣的主要成分为SiO2
C.还原焙烧的主要反应为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑
D.低温拜耳法所得滤液不可循环利用
解析:水浸后,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤得到含有硫酸铁晶体的粗硫酸铝晶体,故A正确;滤渣中含有二氧化硅、少量的硫酸钙,主要成分为二氧化硅,故B正确;还原焙烧发生的主要反应为硫酸铝与碳在高温下反应生成氧化铝、二氧化碳和二氧化硫,反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3C2Al2O3+3CO2↑+6SO2↑,故C正确;偏铝酸钠溶液发生低温拜耳法反应后,过滤得到含有氢氧化钠的滤液和冶金级氧化铝,滤液可以重新溶解粗氧化铝而循环使用,故D错误。
5.(2022·山东菏泽二模)目前碘酸钾被广泛应用于食盐加碘。一种由含碘的酸性废水制取碘酸钾的工艺如下,其中“制KI(aq)”时,Fe2+会水解形成胶状物吸附KI,造成I-的损失。下列说法正确的是( C )
A.滤渣1能够完全溶解于稀硫酸中
B.该流程涉及的化学反应均为氧化还原反应
C.制备KI时要控制溶液的pH不宜过大
D.制备CuI过程中,理论上消耗的SO2与I2的物质的量之比为1∶1
解析:滤渣1为Cu和Fe,Cu不与稀硫酸反应,Fe与稀硫酸反应,滤渣1不能完全溶解,故A错误;制备KI溶液,发生的反应为FeI2+K2CO3FeCO3↓+2KI,该反应为复分解反应,不属于氧化还原反应,故B错误;制备KI时,pH过大,促进Fe2+水解,Fe2+水解形成胶状物吸附KI,造成I-损失,因此需要控制溶液的pH不宜过大,故C正确;制备CuI发生反应的离子方程式为2SO2+I2+2Cu2++4H2O2CuI↓+2SO42-+8H+,消耗的SO2和I2的物质的量之比为2∶1,故D错误。
6.用“H2SO4浸出—萃取”法从铅烟灰(主要含有In2O3,还含有PbO和SiO2杂质)中回收单质铟(In)的生产工艺流程如图所示。
已知Ⅰ.“萃取”反应:In2(SO4)3+6(HA)2(有机液)2In(HA2)3(有机液)+3H2SO4
Ⅱ.“反萃”反应:In(HA2)3(有机液)+4HCl3(HA)2(有机液)+HInCl4
下列说法正确的是( C )
A.“高温酸浸”时,用浓盐酸代替稀硫酸可提高酸浸速率
B.“萃取”时,等量的萃取剂一次萃取和分多次萃取的效率相同
C.“反萃”时,适当增加盐酸的浓度可提高铟的反萃取率
D.“置换”时,得到海绵铟的化学方程式为Zn+2HInCl4ZnCl2+H2↑+
2InCl3
解析:二氧化锰与浓盐酸加热生成氯气,且高温会造成大量的HCl挥发造成损失,不能提高酸浸速率,A错误;每一次萃取都是按照一定比例进行的溶质分配,所以多次萃取的效率更高,B错误;“反萃”时,适当增加盐酸的浓度,平衡In(HA2)3(有机液)+4HCl3(HA)2(有机液)+
HInCl4正向移动,可提高铟的反萃取率,C正确;“置换”时锌与HInCl4反应产生In单质而不是氢气,发生反应的化学方程式为3Zn+
2HInCl42In+3ZnCl2+2HCl,D错误。
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