新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习专题5元素及其化合物课件

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考点一　常见金属及其重要化合物
考点二　常见非金属及其重要化合物
【考情分析•定向备考】
【要点归纳•夯基提能】
1.钠及其化合物(1)钠及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。　钠能够置换出金属性比其弱的金属①钠与盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。②Na与O2反应的产物与反应条件有关,常温下生成Na2O,加热条件下生成Na2O2,与氧气用量无关。③Na与足量O2反应无论生成Na2O还是Na2O2,只要参与反应的Na的质量相等,转移电子的物质的量就一定相等,但得到Na2O2的质量大于Na2O的质量。④Na分别与H2O和乙醇发生反应均能生成H2,但反应的剧烈程度不同,前者反应剧烈,后者反应缓慢。
⑤ 1 ml Na2O2参与反应转移电子的物质的量不一定为2 ml,如1 ml Na2O2与足量CO2的反应转移电子应为1 ml。⑥除去CO2中的HCl气体,应选用饱和NaHCO3溶液;向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2,有NaHCO3晶体析出。⑦焰色试验体现的是元素的性质,无论元素是游离态还是化合态,同一元素均具有相同的焰色,焰色试验发生的不是化学变化。在观察钾元素的焰色时,应透过蓝色的钴玻璃片观察。焰色呈黄色时,一定含有钠元素,但还可能含有钾元素。　　　
过氧化钠可只作氧化剂,也可既作氧化剂又作还原剂
2.铝及其化合物(1)铝及其化合物的“价类二维”转化。
①2Al+6HCl === 2AlCl3+3H2↑。②2Al+2NaOH+2H2O === 2NaAlO2+3H2↑。③AlCl3+4NaOHNa === AlO2+3NaCl+2H2O。④NaAlO2+4HCl === NaCl+AlCl3+2H2O。⑤NaAlO2+2H2O+CO2 === Al(OH)3↓+NaHCO3。⑥AlCl3+3NH3·H2O === Al(OH)3↓+3NH4Cl。
(2)扫除易忘知识盲点。①铝是活泼金属,但铝的抗腐蚀性强,因为铝的表面有一层致密的氧化物薄膜。由于Al2O3的熔点高于Al的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,熔化的铝并不滴落。　　 高熔点的氧化铝薄膜兜住了液态的铝②铝热反应不仅指铝与Fe2O3反应,铝热反应置换的金属为金属活动性比铝弱的难熔金属。　　　　　 铝热剂是混合物
③Al、Al2O3、Al(OH)3都既能与盐酸反应,也能与NaOH溶液反应。Al(OH)3不溶于氨水和碳酸,所以实验室常利用铝盐与氨水反应制备Al(OH)3,偏铝酸盐与CO2反应制备Al(OH)3。④Al(OH)3可用作抗酸药;明矾常用于净水。⑤泡沫灭火器所用试剂为Al2(SO4)3溶液和NaHCO3溶液,反应的离子方程式为
　两者水解彻底,产生的CO2吹出混有难溶Al(OH)3的泡沫
KAl(SO4)2·12H2O
3.铁及其化合物(1)铁及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。 因氧化剂的氧化性差异,会产生不同价态铁的产物①Fe与O2(点燃)、H2O(g)(高温)反应的固体产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。Fe与Cl2反应时生成FeCl3,与S反应时生成FeS,说明Cl2的氧化性强于S的氧化性。②常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后能继续反应。　　 是化学变化③向含Fe2+的溶液中加入硝酸、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。
水解得到的酸是否有挥发性,导致蒸干盐溶液后的产物不同
④将FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得固体不同:将FeCl3溶液加热蒸干得Fe(OH)3,灼烧Fe(OH)3可得Fe2O3;将Fe2(SO4)3溶液蒸干得Fe2(SO4)3。⑤在用强氧化剂(H2O2或氯水)和KSCN溶液联合检验Fe2+的存在时,要特别注意加入试剂的先后顺序,先加KSCN溶液无明显变化,说明溶液中无Fe3+;再加强氧化剂(H2O2或氯水)后溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+。 顺序不可颠倒⑥除去ZnCl2溶液中的FeCl2,应先通入Cl2或加入H2O2,再加入ZnO、Zn(OH)2、ZnCO3等,使Fe3+水解生成沉淀后过滤除去。消耗H+,促进Fe3+水解,又不引入新杂质
【明确考向•真题演练】
考向1　常见金属及其化合物的性质与应用真题示例1- 1.(2023浙江1月选考)物质的性质决定用途。下列两者对应关系不正确的是(　　)。A.SO2能使某些色素褪色,可用作漂白剂B.金属钠导热性好,可用作传热介质C.NaClO溶液呈碱性,可用作消毒剂D.Fe2O3呈红色,可用作颜料
解析 SO2具有漂白性,能使某些色素褪色,A项正确。钠的导热性好,液态钠可用作核反应堆的传热介质,B项正确。NaClO溶液可用于杀菌消毒,并不是由于其具有碱性,而是因为其具有强氧化性,C项不正确。Fe2O3的颜色是红色,可用作红色颜料,D项正确。
1- 2.(2021广东卷)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(　　)。A.a可与e反应生成bB.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
对点演练1- 1.(2023广东广州高三联考)化学在生活、生产中应用广泛。下列有关叙述正确的是(　　)。A.钢水注入干燥的模具,是为了防止铁与水蒸气高温下产生H2和Fe2O3B.利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”制作覆铜板电路时发生了置换反应C.硬铝常用于制造飞机的外壳,利用了合金熔点比任一组成金属低的特点D.过氧化钠可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源
解析 铁与水蒸气高温下生成氢气和四氧化三铁,A项错误。该过程中发生的反应为2FeCl3+Cu═2FeCl2+CuCl2,不属于置换反应,B项错误。硬铝常用于制造飞机的外壳,是因为其硬度大、密度小,与熔点无关,C项错误。过氧化钠与水或二氧化碳反应均可以生成氧气,可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源,D项正确。
1- 2. 已知A、B、D、E均为中学化学中的常见物质,它们之间的转化关系如图所示(部分产物略去),则下列有关物质的推断不正确的是(　　)。A.若A是铁,则E可能为稀硝酸B.若A是CuO,E是碳,则B为COC.若A是NaOH溶液,E是CO2,则B为NaHCO3D.若A是AlCl3溶液,E可能是氨水
方法技巧金属元素及其化合物的性质与用途的对应关系归纳:
考向2　金属矿物的利用真题示例2- 1.(2023湖南卷)处理某铜冶金污水(含Cu2+、Fe3+、Zn2+、Al3+)的部分流程如下。
已知:①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
②Ksp(CuS)=6.4×10-36,Ksp(ZnS)=1.6×10-24。
2- 2.(2022湖南卷)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(　　)。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CO2D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
解析 HF能与陶瓷中的SiO2反应,故吸收塔不宜用陶瓷作内衬材料,A项正确;溶液喷淋可以使烟气与溶液充分接触,提高吸收效率,B项正确;烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生的反应为Na2CO3+HF═NaF+ NaHCO3,合成槽中的反应为NaAlO2+6NaF+4NaHCO3═Na3AlF6+4Na2CO3 +2H2O,C项错误;滤液中主要成分为Na2CO3,可以进入吸收塔回收利用,D项正确。
2- 3.(2022河北卷)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr的工艺流程如下:
下列说法错误的是(　　)。A.还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液直接返回还原工序B.除杂工序中产生的滤渣可用煤油进行组分分离C.中和工序中的化学反应为Li2CO3+2HBr═CO2↑+2LiBr+H2OD.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
解析 由流程可知,氢溴酸中含有少量的溴,加入硫化钡将溴还原生成溴化钡和硫,再加入硫酸除杂,得到的滤渣为硫酸钡和硫;加入碳酸锂进行中和,得到的溴化锂溶液经浓缩等操作后得到产品溴化锂。还原工序逸出的Br2用NaOH溶液吸收,吸收液中含有溴化钠和次溴酸钠等物质,若直接返回还原工序,则产品中会有一定量的溴化钠,导致产品的纯度降低,A项错误;除杂工序中产生的滤渣为硫酸钡和硫,硫属于非极性分子形成的分子晶体,而硫酸钡属于离子晶体,根据相似相溶原理可知,硫可溶于煤油,而硫酸钡不溶于煤油,因此可用煤油进行组分分离,B项正确;中和工序中,碳酸锂和氢溴酸发生反应生成溴化锂、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为Li2CO3+2HBr═CO2↑+2LiBr+H2O,C项正确;根据得失电子守恒可知,溴和硫化钡反应时物质的量之比为1∶1,根据硫酸钡的化学组成及钡元素守恒可知,n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1,因此,参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1,D项正确。
对点演练2- 1. 2Na2CO3·3H2O2(过碳酸钠)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂。某兴趣小组制备过碳酸钠的实验方案如下:
已知:2Na2CO3(aq)+3H2O2(aq) 2Na2CO3·3H2O2(s)　ΔH<0,50 ℃时2Na2CO3·3H2O2(s)开始分解。下列说法错误的是(　　)。A.过碳酸钠是由碳酸钠、过氧化氢利用氢键所形成的不稳定的复合物B.滤液X可以循环使用C.步骤③洗涤时选用无水乙醇,可除去水分、利于干燥D.利用过碳酸钠净化水的原理与明矾净化水的原理类似
解析 过碳酸钠具有强氧化性,可以杀菌消毒,但不能吸附水中悬浮的杂质,与明矾净水原理不同,D项错误。
2- 2.(2023广东江门模拟)柠檬酸铁铵是一种常见的补铁剂,其制备流程如下:
下列说法错误的是(　　)。A.基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2B.可用铁氰化钾检验Fe2+是否完全转化为Fe3+C.碳酸根离子和硫酸根离子的空间结构均为正四面体形D.步骤⑤一系列操作包括蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤,干燥
解析 Fe原子序数为26,核外电子排布为[Ar]3d64s2,价层电子排布式为3d64s2, A项正确。检验Fe2+是否完全转化为Fe3+,需要检验亚铁离子是否剩余,可在待测溶液中加入铁氰化钾观察是否有蓝色沉淀生成,B项正确。碳酸根离子的空间结构为平面三角形,C项错误。步骤⑤是从柠檬酸铁铵中得到晶体的操作,应进行蒸发浓缩,再冷却结晶,然后过滤晶体,洗涤晶体后干燥,D项正确。
方法技巧1.制备工艺中常用的分离方法:
2.制备工艺中提纯实例:
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)在酒精灯加热条件下,Na2CO3、NaHCO3固体都能发生分解。(　　)(2)金属钠着火时使用泡沫灭火器灭火。(　　)(3)在过氧化钠与水的反应中,每生成0.1 ml氧气,转移电子为数0.4 ml。(　　)(4)将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液会观察到有气体生成,溶液呈红色,说明稀硝酸将Fe氧化为Fe3+。(　　)
【易错易混•防范失分】
(6)可利用如图装置观察Fe(OH)2的生成。(　　)
易错警示(1)钠及其氧化物的化学性质活泼,极易与水反应,它们与盐溶液的反应,首先与水反应,产生的NaOH可能会与盐溶液中的离子反应产生沉淀等。(2)铁及含二价铁的物质与强氧化性物质反应生成的是Fe3+,铁粉过量则会将Fe3+还原为Fe2+。
1.硅及其化合物(1)硅及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。①Si的还原性强于C的还原性,但C能在高温下从SiO2中还原出Si:②酸性氧化物一般能与水反应生成相应的酸,但SiO2不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与氢氟酸反应。Si元素具有很强的亲氧性和亲氟性,故Si和SiO2能够与氢氟酸反应③氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放,但不能用玻璃塞。④硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐有硅酸钠(俗称泡花碱),其水溶液称为水玻璃。
光的全反射⑥SiO2不导电,是制作光导纤维的材料;Si是半导体,是制作芯片及光电池的材料。⑦水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
2.氯及其化合物(1)氯及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。①液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。②酸性KMnO4溶液应用硫酸酸化。 酸化KMnO4溶液不能用盐酸,也不能用硝酸
3.硫及其化合物(1)硫及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。①要除去附着在试管内壁上的硫,除了用热的NaOH溶液,还可以用CS2,但不能用酒精。溶液的褪色不一定是漂白②SO2使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO2酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO2的漂白性;使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,表现SO2的还原性;SO2与H2S反应,表现SO2的氧化性;SO2和Cl2等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。
H2SO3的酸性比HCl的酸性弱③把SO2气体通入BaCl2溶液中,没有沉淀生成,但再通入NH3或加入NaOH溶液,或把BaCl2溶液改成Ba(NO3)2溶液,均有白色沉淀生成,前两者生成BaSO3沉淀,后者生成BaSO4沉淀。④浓硝酸与Cu(足量)、浓硫酸与Cu(足量)、浓盐酸与MnO2(足量)在反应时,随反应的进行,产物会发生变化或反应停止。⑤C与浓硫酸反应时,反应产物的检验应按以下流程进行:无水CuSO4检验水→品红溶液检验SO2→酸性KMnO4溶液除去SO2→品红溶液检验SO2是否除净→澄清石灰水检验CO2。证明CO2存在的实验现象应该是第二个品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊
4.氮及其化合物(1)氮及其化合物的“价类二维”转化。
(2)扫除易忘知识盲点。①NO只能用排水法或气囊法收集;NO2的收集采用向上排空气法。②在NO2或NO与O2通入水的计算中常用到两个化学方程式:4NO+3O2+2H2O === 4HNO3,4NO2+O2+2H2O === 4HNO3。　　　　 硝酸易分解产生NO2③浓硝酸显黄色是因为溶有NO2,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。④硝酸、浓硫酸、次氯酸均具有强氧化性,属于氧化性酸。
考向1　常见非金属及其化合物的性质与应用真题示例1- 1.(2023浙江1月选考)下列关于元素及其化合物的性质说法不正确的是(　　)。A.Na和乙醇反应可生成H2B.工业上煅烧黄铁矿(FeS2)生产SO2C.工业上用氨的催化氧化制备NOD.常温下铁与浓硝酸反应可制备NO2
解析 乙醇分子中含有羟基,可以和钠反应生成氢气,A项正确。黄铁矿(FeS2)在空气中煅烧生成二氧化硫和氧化铁,B项正确。工业上利用氨与氧气催化氧化生成一氧化氮和副产物水,C项正确。常温下铁与浓硝酸会发生钝化,不能制备二氧化氮,D项错误。
1- 2.(2021河北卷)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是(　　)。A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
对点演练1- 1. 下列说法不正确的是(　　)。A.Si具有半导体性,可制作光导纤维B.CO2可用于制备饮料,也可作蔬菜大棚中的“气体肥料”C.碳纳米管比表面积大、吸附性强,可用作新型储氢材料D.用氨水吸收废气中的 SO2,再将吸收液与硫酸反应,将富集后的 SO2循环使用
解析 硅可以用来做半导体材料,二氧化硅可以用于制作光导纤维,A项错误。碳酸饮料中含有CO2,蔬菜的光合作用离不开CO2,B项正确。碳纳米管比表面积大、吸附性强,可用作新型储氢材料,C项正确。用氨水吸收废气中的SO2,达到一定浓度后,再与硫酸反应放出SO2,SO2可循环利用,D项正确。
1- 2.(2023广东梅州模拟)下列化学方程式正确,且符合含硫物质的性质描述的是(　　)。
方法技巧1.非金属及其化合物性质与用途的对应关系归纳:
2.元素单质及其化合物间的线形转化:
b.若X为强酸,如HCl:
c.若X为强碱,如NaOH:
考向2　气体的制取与性质探究实验真题示例2- 1.(2021全国甲)实验室制备下列气体的方法可行的是(　　)。
解析 加热氯化铵固体时,氯化铵分解生成HCl和NH3,HCl和NH3冷却时又化合生成氯化铵,故不能利用加热氯化铵的方法制备NH3,A项制备方法不可行;常温下,铝被浓硝酸钝化,不能用铝片与冷的浓硝酸反应制备NO2,B项制备方法不可行;浓硫酸具有较强氧化性,能将硫化钠氧化而得不到硫化氢气体,C项制备方法不可行;实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制备氧气,D项符合题目要求。
2- 2.(2022广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)。
解析 浓盐酸易挥发,挥发出的HCl可以用饱和食盐水除去,可用浓硫酸干燥氯气,A项正确。氯气的密度比空气的密度大,可用向上排空气法收集氯气, B项正确。干燥的氯气不能使干燥的红布条褪色,干燥的氯气能使湿润的红布条褪色,可用于检验氯气的性质,C项正确。氯气有毒,且在水中的溶解度较小,因而不能选用水作尾气处理的试剂,应选用氢氧化钠溶液作尾气处理的试剂,D项错误。
对点演练2- 1.(2023广西南宁高三统考)在实验室使用下图所示装置制备并收集气体,合理的是(　　)。
解析 铜与稀硝酸常温即可反应,生成不溶于水的一氧化氮气体,可用排水法收集,A项正确。浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体,B项错误。氨气易溶于水,常用向下排空气法收集,C项错误。浓盐酸和二氧化锰的反应需加热,D项错误。
2- 2.(2023广东广州统考一模)将铜丝插入浓硝酸中进行如图所示的实验,下列说法正确的是(　　)。
A.装置a中出现红棕色气体,只体现HNO3的酸性B.一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅C.注入水后装置b中铜片表面产生气泡,说明Cu与硝酸反应生成H2D.装置c用NaOH吸收尾气,说明NO和NO2均是酸性氧化物
解析 铜与浓硝酸反应生成红棕色二氧化氮气体和硝酸铜,体现了硝酸的强氧化性和酸性,A项错误。一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,b中气体红棕色变浅,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,B项正确。注入水后装置b中铜片表面产生气泡,Cu与稀硝酸反应生成NO气体,C项错误。酸性氧化物是指和水反应只能生成对应价态的酸、或和碱反应只能生成盐和水的氧化物,NO和NO2均不是酸性氧化物,D项错误。
2- 3.实验室制备SO2并探究其性质及应用的方案如下,回答下列问题。(1)制备SO2(部分固定装置略)。
①制备二氧化硫可以选择装置　　　(填大写字母),其反应的化学方程式为　 　 。 ②利用上图装置收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为发生装置→　　　　　　　　　　　　。(按气流方向,填小写字母) 
(2)制备大苏打(Na2S2O3·5H2O)。已知Na2S2O3·5H2O在35 ℃以上的干燥空气中容易失去结晶水,难溶于乙醇。其水溶液在弱酸性条件下易反应生成S和NaHSO3。
①将SO2通入装有Na2CO3、Na2S混合溶液的圆底烧瓶中,液体颜色变化依次为无色、黄色、无色,继续通入SO2气体,当液体中再次出现　　　　　　　　现象时,反应基本结束。 
②将①反应后的溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,　　　　,可得到Na2S2O3·5H2O固体。 ③为提高结晶效果,冷却结晶时可往溶液中加入　　　　。 
(3)测定大苏打纯度。现称取a g上述样品,用少量水溶解,滴入1~2滴酚酞溶液,再注入10 mL CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液,然后以淀粉为指示剂,用b ml·L-1的I2标准溶液滴定。已知该条件下:2Na2S2O3+I2 === Na2S4O6+2NaI。①加缓冲溶液的目的是   　 。 ②若滴定时平均消耗标准碘液x mL,产品纯度为　 。(列表达式) 
答案 (1)①A　Na2SO3+H2SO4 === Na2SO4+SO2↑+H2O②g→h→d→c→e(2)①黄色　②冷风吹干　③乙醇(3)①已知Na2S2O3·5H2O水溶液在弱酸性条件下易反应生成S和 NaHSO3,滴定过程中加入10 mL CH3COOH-CH3COONa 缓冲溶液,能使溶液的pH基本保持稳定,防止溶液呈酸性影响测定结果
解析 (1)①实验室通过亚硫酸钠固体和较浓硫酸反应制备二氧化硫,固、液混合不加热,则应选择装置A,发生反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4 === Na2SO4+SO2↑+H2O。②利用A装置制备的SO2气体,经浓硫酸干燥后,用向上排空气法收集二氧化硫,因二氧化硫有毒,需要用碱石灰进行尾气吸收,则利用题图装置收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为发生装置→g→h→d→c→e。(2)①将SO2通入装有Na2CO3、Na2S混合溶液的圆底烧瓶中,液体颜色变化依次为无色、黄色、无色的反应原理为SO2+Na2S+H2O === H2S+Na2SO3、2H2S+SO2 === 3S↓+2H2O,随着反应Na2SO3+S === Na2S2O3不断发生,硫不断消耗最终变无色,继续通入SO2气体,因亚硫酸溶液呈酸性,已知Na2S2O3水溶液在弱酸性条件下易反应生成S和 NaHSO3,故当液体中再次出现黄色现象时,反应基本结束。
②将①反应后的溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,进行干燥时,因Na2S2O3·5H2O在35 ℃以上的干燥空气中容易失去结晶水,故采用冷风吹干,可得到Na2S2O3·5H2O晶体。③已知Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,为提高结晶效果,冷却结晶时可往溶液中加入乙醇。(3)②已知2Na2S2O3+I2 === Na2S4O6+2NaI,可得n(Na2S2O3)=2n(I2),若滴定时平均消耗x mL b ml·L-1的I2标准溶液,则n(Na2S2O3)=2n(I2)=2×b ml·L-1×x×10-3L=2bx×10-3 ml,Na2S2O3·5H2O的摩尔质量为248 g·ml-1,产品的
方法技巧仪器组装类试题的解题技巧:
2- 4.(2023广东惠州三模)五氧化二氮(N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂。N2O5常温下为白色固体,可溶于CH2Cl2等氯代烃溶剂,微溶于水且与水反应生成强酸,高于室温时不稳定。(1)某化学兴趣小组设计臭氧(O3)氧化法制备N2O5,反应原理为N2O4+O3═N2O5+O2。实验装置如图,回答下列问题:
①装置C的名称是　　　　　,装置D的作用是　　　　　　　　　　 ,装置E的作用是　 　　　　　　　　　　　　　　。 ②写出装置A中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 ③实验时,将装置C浸入　　　　　(填“热水”或“冰水”)中,打开装置A中分液漏斗的活塞,一段时间后C中液体变为红棕色。关闭分液漏斗的活塞,打开活塞K,通过臭氧发生器向装置C中通入含有臭氧的氧气。 
(2)判断C中反应已结束的简单方法是　　　　　　　　　　。 (3)用滴定法测定N2O5粗产品中N2O4的含量。取2.0 g粗产品,加入20.00 mL 0.125 0 ml·L-1酸性高锰酸钾溶液。充分反应后,用0.100 0 ml·L-1 H2O2溶液滴定剩余的高锰酸钾,达到滴定终点时,消耗H2O2溶液17.50 mL。(已知: H2O2与HNO3不反应且不考虑其分解)①产品中N2O4与KMnO4发生反应的离子方程式为　　　　　　　　。 ②判断滴定终点的方法是　　　　　　　　　　。 ③产品中N2O4的质量分数为　　　　　。 
答案 (1)①三颈烧瓶　安全瓶,防止倒吸　防止空气中的水蒸气进入C中　②Cu+4HNO3(浓)═Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O　③冰水(2)红棕色褪去
②溶液的紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色　③20.7%
判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。(1)可用稀硝酸与FeS固体反应制取H2S。(　　)(2)向CaCl2溶液中通入CO2气体,溶液变浑浊,继续通入CO2至过量,浑浊消失。(　　)(3)非金属性:C>Si,则热稳定性:CH4>SiH4。(　　)(4)“84”消毒液的消毒原理与H2O2的消毒原理相同,都是利用其强氧化性。(　　)(5)用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中混有的HCl。(　　)(6)浓硫酸具有强氧化性,所以浓硫酸不可用于干燥H2和CO。(　　)(7)向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液,出现白色沉淀;再加入足量稀盐酸,部分沉淀溶解,则部分Na2SO3被氧化。(　　)
易错警示(1)浓硫酸具有强氧化性,但是不能氧化H2、CO和SO2。(2)硝酸为强氧化性酸,不能用于制取H2和强还原性气体H2S、SO2等。
五、化学工艺流程题解题策略
【热点专攻】1.化学工艺流程题题型分析工艺流程题是近几年高考的热点题型,工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品);题干主要用流程图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来;题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成一系列问题,构成一道完整的化学试题。
此类试题集综合性、真实性、开放性于一体,包含必要的操作名称、化工术语或文字说明。题型包括选择题和非选择题,选择题主要考查元素化合物知识和工艺流程中的基本操作。非选择题考查知识面广、综合性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、表格和图像;设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等;能力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力;涉及的化学知识有基本理论、元素化合物和实验基础知识等。
2.化学工艺流程题模型
3.原料预处理过程中的常用方法
4.常考的两种反应条件控制
5.防范失分点(1)明确整个流程及每一部分的目的,仔细分析每步反应发生的条件以及得到产物的物理性质或化学性质,结合基本理论与实际问题进行思考,注意答题的模式与要点。(2)抓住流程图中“每步转化的物质变化”与“总过程目的”的关系,分析某步转化试剂的选择及流程中加入某试剂的原因,得出转化后生成的所有物质,从问题中获取信息,帮助解题。
【题型突破】1.(2022全国乙)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过下图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
回答下列问题:(1)在“脱硫”中,PbSO4转化反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因:　　　　　　　　　　　。(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中的BaSO4完全转化,原因是　　　　　　　　　　　。 
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。①能被H2O2氧化的离子是　　　　; ②H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为　　　　　　　　　　; ③H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是　　　　　　　　　　。(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是　　　　　　　　　　。(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有　　　　　　　　　　。 
【解题思路】 第一步:审题干(1)明确铅膏中的主要成分是PbSO4、PbO2、PbO和Pb,杂质成分是Ba、Fe、Al的盐或氧化物。(2)明确目的是回收铅。第二步:审流程(1)明确反应物、产物及其操作。(2)分析表格中的数据,明确各物质性质上的差异。
第三步:审设问(1)考查离子方程式和沉淀转化,PbCO3的Ksp远小于PbSO4的Ksp,易发生生成PbCO3的沉淀转化,且进行较为彻底。(2)考查除杂原理,BaCO3的Ksp大于BaSO4的Ksp,不易发生生成BaCO3的沉淀转化,即使发生,反应进行的程度也很小。(3)考查氧化还原反应,①Fe2+具有还原性,能被H2O2氧化;②H2O2能氧化Pb,使其转化成Pb2+,Pb2+再与Ac-结合生成Pb(Ac)2,依据氧化还原反应的规律,即可写出反应的化学方程式;③PbO2通过与H2O2、HAc反应转化为Pb(Ac)2,发生氧化还原反应,Pb化合价降低,H2O2作还原剂。
(4)考查除掉的Al3+、Fe3+的存在形式,根据题给信息,当pH=4.9时,Al3+、Fe3+完全转化为Al(OH)3、Fe(OH)3。(5)考查实验过程中离子的转化问题,加入NaOH溶液,发生沉铅的反应为Pb(Ac)2+2NaOH═Pb(OH)2↓+2NaAc,故滤液中含有的金属阳离子有Na+以及未沉淀的Ba2+。
2.锌白(ZnO)是一种重要的化工原料,广泛应用于橡胶、涂料、油漆等行业。一种由锌精矿(主要成分为ZnS、ZnCO3,少量的CuS、PbS、FeS等硫化物)湿法制取氧化锌的工艺流程如图所示。
已知:25 ℃时相关物质的Ksp见下表。
回答下列问题:(1)锌精矿中各成分在“焙烧脱硫”过程中化合价变化的元素为　　　　(写元素符号)。 (2)“调pH”时,滴加氨水需要调节pH的范围为　　　　　　　[通常认为残留在溶液中离子浓度≤10-5 ml·L-1时沉淀完全,溶液中c(Zn2+)=0.5 ml·L-1, lg 2≈0.3]。 (3)“净化”过程中发生反应的离子方程式为　　　　　　　。 
(4)“沉锌”过程中:①逐渐加入NH4HCO3和NH3·H2O,将溶液保持在40 ℃使之充分反应,温度不能过高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②“沉锌”过程中,过滤、洗涤得到ZnCO3,其反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,检验沉淀洗涤干净的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)该工艺中,可再生循环利用的物质有　　　　　　　　　　　　　(写化学式)。 
【解题思路】主元素转化线:ZnS→ZnO→ZnSO4→ZnCO3→ZnO
答案:(1)S、Fe　(2)3.3~5.5(3)Zn+Cu2+═Zn2++Cu(4)①NH3·H2O和NH4HCO3受热易分解,温度过高易分解为NH3和CO2逸出,物质的利用率降低　
取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀洗涤干净(5)H2SO4
应考训练1.(2023辽宁卷)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、C2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+)。实现镍、钴、镁元素的回收。
回答下列问题:(1)用硫酸浸取镍钴矿时,提高浸取速率的方法为　　　　　　　　　(答出一条即可)。 (2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),1 ml H2SO5中过氧键的数目为　　　。 (3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱);滤渣的成分为MnO2、　　　　　(填化学式)。 
(4)“氧化”中保持空气通入速率不变,Mn(Ⅱ)氧化率与时间的关系如下。SO2体积分数为　　　　　时,Mn(Ⅱ)氧化速率最大;继续增大SO2体积分数时,Mn(Ⅱ)氧化速率减小的原因是　　　　　　　　　　　。 
(5)“沉钴镍”中得到的C(Ⅱ)在空气中可被氧化成CO(OH),该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 (6)“沉镁”中为使Mg2+沉淀完全(25 ℃),需控制pH不低于　　　　(精确至0.1)。 
答案 (1)将镍钴矿粉碎、充分搅拌、适当提高硫酸浓度、适当提高浸取温度等(2)NA
(4)9.0%　二氧化硫也具有较强的还原性,当二氧化硫体积分数增大,会使得其消耗一部分H2SO5,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小(5)4C(OH)2+O2 ══ 4CO(OH)+2H2O(6)11.1
解析 本题以镍钴矿中的元素进行分离作为命题背景,对提高反应速率的方法、物质的微观组成、结合已知信息的陌生方程式的书写以及图像分析、原因解释等内容进行考查。(1)提高反应速率的方法包含:增大反应物接触面积、充分搅拌、提高反应物浓度、升高反应温度等。(2)结合电荷守恒,氢为+1价,硫为+6价,可知1 ml该物质包含1 ml过氧键,因此过氧键数目为NA。
(4)由题图可知,二氧化硫体积分数为9.0%时,反应速率最大。二氧化硫也具有较强的还原性,当二氧化硫体积分数增大,会使得其消耗一部分H2SO5,导致Mn(Ⅱ)氧化速率减小。(5)“沉钴镍”得到的含钴物质为C(OH)2,可被空气氧化为CO(OH),因此反应的化学方程式为4C(OH)2+O2═4CO(OH)+2H2O。(6)结合氢氧化镁的Ksp可知,当镁离子完全沉淀时,其浓度为1×10-5 ml·L-1,代入Ksp计算可得此时氢氧根浓度为1×10-2.9 ml·L-1,则pH为11.1。
2.(2021湖南卷)Ce2(CO3)3可用于催化剂载体及功能材料的制备。天然独居石中,铈(Ce)主要以CePO4形式存在,还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaF2等物质。以独居石为原料制备Ce2(CO3)3·nH2O的工艺流程如下:
(6)滤渣Ⅱ的主要成分为FePO4,在高温条件下,Li2CO3、葡萄糖(C6H12O6)和FePO4可制备电极材料LiFePO4,同时生成CO和H2O,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)将“焙烧”所得固体粉碎、加热、搅拌等(合理即可)(3)Fe(OH)3和Al(OH)3(4)为了使沉淀更完全,得到澄清溶液
3.(2022广东卷)稀土(RE)包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素)中提取稀土的工艺如下:
已知:月桂酸(C11H23COOH)熔点为44 ℃;月桂酸和(C11H23COO)3RE均难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变;(C11H23COO)2Mg的Ksp=1.8×10-8;Al(OH)3开始溶解时的pH为8.8;有关金属离子沉淀的相关pH见下表。
(1)“氧化调pH”中,化合价有变化的金属离子是　　　　　　。 (2)“过滤1”前,用NaOH溶液调pH至　　　　的范围内,该过程中Al3+发生反应的离子方程式为　  　。 
(3)“过滤2”后,滤饼中检测不到Mg元素,滤液2中Mg2+浓度为2.7 g·L-1。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量,但应确保“过滤2”前的溶液中c(C11H23COO-)低于　　　　　　　 ml·L-1(保留两位有效数字)。 (4)①“加热搅拌”有利于加快RE3+溶出、提高产率,其原因是   　。 ②“操作X”的过程为:先　　　　　　　　,再固液分离。 (5)该工艺中,可再生循环利用的物质有 　　　　　(写化学式)。 (6)稀土元素钇(Y)可用于制备高活性的合金类催化剂Pt3Y。①还原YCl3和PtCl4熔融盐制备Pt3Y时,生成1 ml Pt3Y转移　　　　 ml 电子。 ②Pt3Y/C用作氢氧燃料电池电极材料时,能在碱性溶液中高效催化O2的还原,发生的电极反应为 　 。 
答案 (1)Fe2+(2)4.7~6.2　Al3++3OH- ══ Al(OH)3↓(3)4.0×10-4(4)①加热可以提高分子运动扩散速度,搅拌可以增大溶剂与溶质的接触面积,使溶出更彻底,提高溶出速度,提高产率　②冷却结晶(5)MgSO4(6)①15　②2H2O+O2+4e- ══ 4OH-
解析 (1)由题干信息可知,原料矿物中含铁、铝及稀土元素。浸取液中稀土离子保持+3价不变,Mg2+、Al3+无还原性。故氧化调pH中,Fe2+被氧化为Fe3+。(2)过滤1的目的是除掉溶液中的Al3+、Fe3+。故在过滤前,应使Al3+、Fe3+完全沉淀,又不能使稀土离子沉淀。由表格可知,pH为4.7~6.2时,Al3+、Fe3+沉淀完全,稀土离子尚未沉淀。Al3+发生沉淀反应的离子方程式为Al3++3OH- ══ Al(OH)3↓。(3)过滤2后,滤饼中检测不到镁元素,说明加入月桂酸钠后,月桂酸根离子未与Mg2+结合生成沉淀,而是与稀土离子结合生成沉淀。故为保证Mg2+恰好不沉淀,根据月桂酸镁的Ksp公式,有c(C11H23COO-)=4.0×10-4ml·L-1。