高考化学三轮冲刺复习专题09元素化合物知识(含解析)

第九部分   元素化合物知识

元素化合物知识是高考化学的重要内容，这部分知识渗透于许多考点中，其中钠、铝、铁、氯、硫、氮几种元素对应的化合物的性质是高考的重要考点。

1.常见金属元素及其化合物的性质

重要的金属反应：金属：钠、铝和铁三种元素的有关的单质和化合物的反应。

①了解合金的概念及其重要应用，理解常见金属的活动顺序；

②钠及其重要化合物(NaCl、NaOH、Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaH)的性质，其它碱金属及其化合物的性质；

③铝及其重要化合物(AlCl3、KAl(SO4)2、Al2O3、 Al(OH)3、NaAlO2)的性质, Al2O3、 Al(OH)3的制备方法。

④铁及其重要化合物（三价铁、二价铁、高铁酸盐）的性质，重点把握三价铁的化合物的性质，三价铁和二价铁检验（利用硫氰化钾、铁氰化钾）,三价铁和二价铁的转化，氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体的制备；

⑤Mg和Cu及其重要化合物的性质；

⑥其它重要化合物：高锰酸钾、重铬酸钾。

2.常见非金属元素及其化合物的性质

重要的非金属反应：氯、硫、氮和碳四种元素的有关的单质和化合物的反应。

①H和O元素的单质及化合物的性质，H2和O2实验室制法，H2O2和O3的性质；

②C、CO、CO2、碳酸盐的性质和制法，碳酸根离子检验；

③Si、SiO2及硅酸盐的性质；

④Cl2的制法和性质，盐酸的性质及Cl-检验方法，HClO、NaClO、HClO4、KIO3、NaClO2(亚氯酸钠)、ClO2等化合物的性质；

⑤S、SO2、H2SO3、H2SO4、硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸钠等的性质，SO2的制法，SO42-、SO32-的检验；

⑥N2、NH3、N2H4、NO、NO2、HNO2、HNO3及硝酸盐的性质。N2和NH3的制法，NH4+、NO3-检验。

3.必需重点掌握的重要物质：

碳：CO、CO2、H2C2O4、碳酸钠、碳酸氢钠；

氮：NO、NO2、NH3、HNO3、铵盐、硝酸盐；

硫：SO2、亚硫酸盐、硫酸盐、Na2S2O3、H2O2;

氯：HCl、NaClO2、NaClO、ClO2、KClO3；

钠：NaOH、Na2O2、 NaH等;

铝：Al(OH) 3、AlCl3、NaAlO2、KAl(SO4)2;

铁：三氯化铁、四氧化三铁、;

其它重要化合物：KMnO4、K2Cr2O7、K2FeO4、N2H4、ClO2

4.特殊性质或现象：

（1）Na2O2是淡黄色固体。

（2）焰色反应：钠元素黄光；钾元素紫光（透过蓝色钴玻璃）。

（3）向三氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，先产生白色沉淀，后沉淀溶解；向氢氧化钠溶液中逐滴加入三氯化铝溶液，先不产生白色沉淀，后产生白色沉淀，沉淀不溶解。

（4）Fe2＋的溶液中滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变血红色。

Fe2＋的溶液中加入NaOH溶液，生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。

（5）Fe3＋的溶液中滴加KSCN溶液，溶液立即变血红色；Fe3＋的溶液中滴加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀。Fe3＋的溶液中滴加入苯酚溶液，溶液变为紫色。

（6）氨气具有碱性，可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。

（7）浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，可以与铝和铁钝化。

（8）浓硝酸与金属反应后一般产生二氧化氮，稀硝酸与金属反应后一般产生一氧化氮。

5.重要的无机化学反应：

（1）钠：

2Na+2H2O=2NaOH+H2↑             NaH+H2O=NaOH+H2↑

（2）Na2O2：

2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑         2Na2O2+2CO2=Na2CO3+O2↑ 

（3）候德榜制碱法：

NH3＋CO2＋H2O==NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl；

2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。(注意：先通NH3，后通CO2)

（4）Al：

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

（5）AlOH3：

AlOH3＋NaOH＝NaAlO2＋2H2O    Al(OH)3＋OH－===AlO2-＋2H2O

Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓        Al3＋＋4OH－=== AlO2-＋2H2O

Al3＋＋3 AlO2-＋6H2O===4Al(OH)3↓

（6）Fe3+：

2FeCl3＋Cu＝CuCl2＋2FeCl2     Fe＋2FeCl3＝3FeCl2 

2FeCl3＋H2S＝2HCl＋2FeCl2＋S↓    2FeCl3＋2KI＝2FeCl2＋2KCl＋I2  

（7）高铁酸盐：

NaClO3+10NaOH+2Fe(NO3)3=2Na2FeO4+NaCl+6NaNO3+5H2O

2FeO42- + 3SO2 +4H＋=2Fe3＋＋3SO42- + 2H2O

（8）KMnO4：

2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4 +5O2+8H2O

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O

2KMnO4+5HOOC-COOH+3H2SO4=K2SO4+2 MnSO4 +10CO2+8H2O

（9）K2Cr2O7：

2Cr2O72- + 3CH3CH2OH +16H+ = 4Cr3+ +3CH3COOH +11H2O

（10）C12：

C12+H2O＝2HCl+HClO    C12＋2NaOH＝NaCI+NaClO+H2O

Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－    SO2 +Cl2+2H2O = H2SO4+ 2HCl

（11）H2SO4：

C+2H2SO4（浓）CO2 ↑+2SO2 ↑+2H2O

Cu+ 2H2SO4（浓）CuSO4 +SO2 ↑+ 2H2O

（12）HNO3：

3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO↑  

4NH3＋5O24NO＋6H2O

Cu＋4HNO3(浓) ＝ Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu＋8HNO3(稀) ＝ 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

C+4HNO3(浓)=CO2↑+NO2↑+2H2O

（13）CO2：

CO2＋Ca(ClO)2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO

CO2＋＋H2O―→＋NaHCO3

CO2(过量)＋NaAlO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3

CO2(少量)＋2NaAlO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋Na2CO3

（14）SiO2：

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓ 

6.重要的无机化学定性实验：

（1）与水反应：   2Na+2H2O=2NaOH+H2↑

（2）氢氧化铝的两性：氢氧化铝既能溶于酸，又能溶于强碱。

（3）铁离子和亚铁离子的转化及检验：

①苯酚；②KSCN溶液；③NaOH。

利用黄色的K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾）溶液检验亚铁离子：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2

现象：产生蓝色沉淀。

特别注意：Fe3+、Fe2+同时存在时，检验Fe2+的方法。

（4）氯气的实验室制法： MnO2+4HC1(浓)=MnC12+C12↑+2H2O

（5）卤素离子的检验： 由于AgC1、AgBr、AgI都不溶于稀HNO3，且颜色分别为白色、浅黄色、黄色，所以用HNO3酸化的AgNO3，溶液来检验卤素离子。

（6）硫酸根离子的检验：

先用盐酸酸化，若无沉淀生成加入BaCl2 (或Ba(OH)2)溶液，观察是否有沉淀生成。

若没有Ag+、SO32-干扰也可以先加检验试剂，后对沉淀酸化。

（7）检验SO2和CO2的一般流程：

由于SO2和CO2都可使澄清的石灰水变浑浊。所以先用品红溶液检验SO2，再用酸性高锰酸钾溶液除去SO2，并用品红溶液检验SO2是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。

（8）铵离子检验

样品加碱，然后加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，观察试纸是否变蓝。

（9）浓硫酸的特殊性：

浓硫酸具有吸水性、脱水性和强氧化性，能与金属和碳反应产生SO2，与金属反应还表现出酸性。

（10）硝酸的性质

硝酸都具有强氧化性，可以与金属和碳反应，浓硝酸和稀硝酸的表现不完全相同。

【链接高考】

1.2016-2-26．联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

 (1)　联氨分子的电子式为_____，其中氮的化合价为____　。

 (2)　实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为　_____________________。

 (4)　联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为__________　(已知：N2H4＋H+ ≒N2H5+的K＝8.7×107；Kw＝1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__________　。

(5)　联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是____________________。联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2　_____kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是___________________。

【解析】（1）     +2

（2）用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

(4)根据题意联氨的电离方程式为：

N2H4＋H2O ≒N2H5++OH-，K(N2H4)=c(N2H5+)•c(OH-)/c(N2H4)，

已知N2H4＋H+ ≒N2H5+的K＝c(N2H5+)/c(N2H4) •c(H+)=8.7×107；

K(N2H4)/k=c(H+)•c(OH-)=Kw=1.0×10-14，K=8.7×10-7。

联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为：N2H6(HSO4)2

（5）联氨与AgBr反应生成单质和氮气，所以现象为：固体逐渐变黑，并有气泡产生。

联氨和氧气发生的反应为N2H4+O2=N2+2H2O，理论上1 kg的联氨可除去的氧气为1 kg÷32 g·mol-1×32 g·mol-1=1 kg。

Na2SO3处理水中溶解的O2 ： 2Na2SO3+O2=2Na2SO4  

与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是N2H4的用量少,不产生其他杂质,而Na2SO3的氧化产物为Na2SO4,易生成硫酸盐沉淀,影响锅炉的安全使用。

2.2016-1-28．NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下：

回答下列问题：

(1)NaClO2中Cl的化合价为____。

(2)写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式___________。

(3)“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。       

(4)“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量ClO2。此吸收反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________，该反应中氧化产物是_________。

(5)“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧化能力相当于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量为____。(计算结果保留两位小数)

【解析】(1)在NaClO2中Na为+1价,O为-2价,根据正负化合价规律可得Cl的化合价为+3价。

 (2)由流程图可知NaClO3和SO2在H2SO4酸化条件下生成ClO2和NaHSO4,此反应的化学方程式为：2NaClO3+SO2+H2SO4=2NaHSO4+2ClO2。

(3)食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+,可利用过量NaOH溶液除去Mg2+,利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+。

根据流程图的信息可知：电解时，阳极产生氯气，阴极ClO2发生还原反应生成 ClO2-或NaClO2。

 (4)由图示可知利用含有过氧化氢的NaOH溶液吸收ClO2气体,此吸收反应中,氧化剂为ClO2,还原产物为NaClO2,还原剂为H2O2,该反应的氧化产物为O2。

可知1 mol ClO2得1 mol电子, 1 mol H2O2失去2 mol电子,根据电子守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1。

(5)每克NaClO2的物质的量为1/90.5 mol, 每一个NaClO2做氧化剂转化Cl-转移4个电子，每一个氯气分子做氧化剂转化Cl-转移2个电子,由此可知NaClO2相当于1/90.5x4÷2 mol≈0.0221mol氯气，质量为:0.0221x71 ≈1.57 g。

 3.2016-3-27.煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：

(1) NaClO2的化学名称为_______。

(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式______________。增加压强，NO的转化率______(填“提高”、“不变”或“降低”)。

②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐______（填“增大”“不变”或 “减小”）。

③由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是______。

【解析】(1) NaClO4叫高氯酸钠、NaClO3叫氯酸钠、NaClO叫次氯酸钠,则根据化合价NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。

①脱硝过程就是NaClO2和NO反应，产物是NaCl、NaNO2和NaNO3，从表中数据可知，主要产物是NaNO3，离子方程式：

4NO+3ClO2—+4OH—=4NO3—+3Cl—+2H2O。若增加压强，NO的转化率提高。

②由于反应过程消耗OH—，所以溶液pH减小。

③从浓度数据可知，脱硫反应速率大于脱硝反应速率。速率不同还有可能的原因是：NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高（只要合理即可）。

4.2016-2-28．某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题：

(1) 分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L¯的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_________。

(2) 甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________________。

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________。

(4) 丙组同学取10ml 0.1mol/L KI溶液，加入6mL0.1mol/LFeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是________ (填离子符号)；

实验①和③说明：在I¯过量的情况下，溶液中仍含有_____ (填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为__________。

 (5) 丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_______________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是______________，生成沉淀的原因是______________ (用平衡移动原理解释)。

【解析】（1）FeCl2溶液中容易被氧化，需加入少量铁屑，防止氧化。

（2） FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

（3）FeCl2溶液中容易被氧化Fe3+，使用煤油起到隔绝空气的作用。

（4）Fe2+     Fe3+                 可逆反应

（5）H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O     Fe3+催化H2O2分解产生O2

H2O2分解反应放热，促进Fe3+的水解平衡正向移动。