专题 元素及其化合物的性质与应用（共39张PPT）

(共39张PPT)
专题 元素及其化合物的性质与应用
2024
考情分析
高考命题分析
命 题 情 境 (1)日常生活情境:从明矾净水、含氯消毒剂、中和胃酸、糖尿病检测等情境选材,要求考生利用基本概念和原理阐释生活中的化学现象。
(2)生产环保情境:从酸雨、雾霾、有毒气体泄漏的处理、水体污染及防治、废物回收利用等情境选材,考查考生解决问题的能力。
(3)实验探究情境:结合氯、氮、硫及其化合物,Mn、Ni、Cu等金属及其化合物的制备及性质探究等,要求考生在实验中寻求思维创新和能力提升。
素 养 能 力 (1)实践探索:从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,运用化学实验、理论模型等方法进行探索,提升解决实际问题的能力。
(2)分析与推测能力:基于物质的组成和结构推测物质的性质,预测实验现象并推断反应结果。
(3)探究与创新能力:根据实验目的,设计合理的实验方案,描述实验操作及现象,分析实验数据,评价实验方案。
考题统计
无机物的性质与用途:
湖北卷(2023),广东卷(2022、2021),山东卷(2022、2021),江苏卷(2022、2021),河北卷(2022、2021),浙江卷(2023、2022、2021、2020),海南卷(2022、2021)
聚焦核心要点
要点1常见金属及其化合物的性质与应用
课标指引:1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铁及其重要化合物的主要性质。　2.了解钠、铁及其重要化合物在生产、生活中的应用。
常见金属及其化合物的性质与用途的对应关系
序号 重要性质 主要用途
(1) 钠具有较强的还原性 用于冶炼钛、锆、铌等金属
(2) NaHCO3受热分解生成CO2,能与盐酸发生反应 用于焙制糕点的膨松剂、胃酸中和剂
(3) Na2CO3水解使溶液显碱性 用热的纯碱溶液洗去油污
(4) Na2O2与CO2、H2O(g)反应生成O2 用作呼吸面具或潜航器的供氧剂
(5) 铝具有较强的还原性,能发生铝热反应 用于焊接钢轨、冶炼不活泼的金属
(6) Al(OH)3是两性氢氧化物 用作胃酸中和剂
序号 重要性质 主要用途
(7) 镁铝合金的密度小、强度大 用于制造高铁车厢、航空航天器等
(8) 铁粉具有还原性 用作食品包装袋内的抗氧化剂(或双吸剂)
(9) FeCl3溶液可氧化Cu生成CuCl2 用FeCl3溶液蚀刻印刷铜质电路板
(10) Fe2O3是红棕色粉末,俗称铁红 常用作油漆、涂料、油墨等红色颜料
(11) K2FeO4具有强氧化性,其被还原生成的Fe3+易水解得到Fe(OH)3胶体 常用作杀菌消毒剂和净水剂
(12) BaSO4难溶于水和酸,X射线不能透过 在医疗上用作“钡餐”
易错辨析
1.铜与氯气反应生成氯化铜,则铜与硫粉反应时生成硫化铜。(　　)
2.Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,则Na2O2与SO2应可生成Na2SO3和O2。
(　　)
×
Cl2具有强氧化性,可将金属氧化为高价,而S的氧化性较弱,只能将金属氧化为低价,即Cu与S反应生成Cu2S。
×
SO2具有还原性,则Na2O2与SO2反应生成Na2SO4。
3.向盛有Cu片的试管中加入NaNO3溶液,无明显现象,再加入稀硫酸,溶液逐渐变蓝,试管上方出现红棕色气体,说明NaNO3在酸性环境中具有氧化性。
(　　)
√
常温下Cu与NaNO3溶液不反应,加入稀硫酸,NaNO3电离出的 与H2SO4电离出的H+共存时相当于有HNO3存在,具有强氧化性,能与Cu反应生成NO气体,NO遇到氧气生成NO2。
要点2常见非金属及其化合物的性质与应用
课标指引:1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质。　2.认识氯、氮、硫及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.常见非金属及其化合物的性质与用途的对应关系
序号 重要性质 主要用途
(1) 硅是常用半导体材料 可用于制造芯片、硅太阳能电池等
(2) SiO2导光性能强、抗干扰性能好 用于生产光导纤维
(3) 二氧化硫与O2反应 用作葡萄酒中的杀菌剂和抗氧化剂
(4) 二氧化硫具有漂白性 常用于漂白纸浆、毛、丝等
(5) 浓硫酸具有吸水性 常用作干燥剂(干燥中性、酸性气体)
(6) 液氨、固态CO2(干冰)汽化时吸收大量的热 常用作制冷剂
(7) 次氯酸盐(如NaClO等)具有强氧化性 用于漂白棉、麻、纸张等,或用作杀菌消毒剂
(8) 氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应 用氢氟酸刻蚀玻璃
2.常见非金属及其化合物的重要特性与规律
(1)常见无机酸的重要特性
①HClO、HNO3、浓硫酸都具有强氧化性,都是氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
②浓硝酸与足量Cu反应时,随着反应进行,c(HNO3)逐渐减小,气体产物由NO2变为NO;浓硫酸与足量铜、浓盐酸与足量MnO2在加热条件下反应时,随着反应进行,c(H2SO4)、c(HCl)逐渐减小,反应会停止。
③常温下,铁、铝在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化,表面生成致密的氧化膜,属于化学变化。
(2)常见无机酸的重要规律
①最高价氧化物对应水化物的酸性与元素的非金属性有关,如非金属性:S>P>C>Si,则酸性:H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3。
②利用复分解反应中“强酸制取弱酸”的规律比较酸性的强弱,如:Na2SiO3+CO2+H2O ══ H2SiO3↓+Na2CO3,则酸性:H2CO3>H2SiO3。
③强氧化性酸(如HNO3、浓硫酸等)与金属反应时不生成H2;金属与浓硝酸反应一般生成NO2,与稀硝酸反应一般生成NO。
易错辨析
1.SiO2可以与NaOH溶液和HF溶液反应,所以SiO2是两性氧化物。(　　)
2.将CO2气体通入BaCl2溶液中,不生成白色沉淀,则将SO2气体通入BaCl2溶液中,也不生成白色沉淀。(　　)
3.在胆矾中加入浓硫酸后,胆矾由蓝色变为白色,说明浓硫酸具有脱水性。
(　　)
×
SiO2是酸性氧化物,与HF溶液反应是其特殊性。
√
CO2和SO2对应的酸均为弱酸,均不能与BaCl2溶液反应产生沉淀。
×
浓硫酸表现为吸水性。
4.测定NaClO溶液的pH的方法:用洁净的玻璃棒蘸取少许NaClO溶液滴在紫色石蕊试纸上。(　　)
5.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3。(　　)
6.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl。
(　　)
×
NaClO溶液具有漂白性,不能使用试纸测定其pH。
×
√
精研核心命题
命题点1元素及其化合物的性质
典例1　(2023·北京卷)蔗糖与浓硫酸发生作用的过程如图所示。
下列关于该过程的分析不正确的是(　　)
A.过程①白色固体变黑,主要体现了浓硫酸的脱水性
B.过程②固体体积膨胀,与产生的大量气体有关
C.过程中产生能使品红溶液褪色的气体,体现了浓硫酸的酸性
D.过程中蔗糖分子发生了化学键的断裂
C
解析 浓硫酸具有脱水性,能将有机物中的H原子和O原子按2∶1的比例脱除,蔗糖中加入浓硫酸,白色固体变黑,体现浓硫酸的脱水性,A正确;浓硫酸脱水过程中释放大量热,发生反应C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,产生大量气体,使固体体积膨胀,B正确;浓硫酸脱水过程中生成的SO2能使品红溶液褪色,体现浓硫酸的强氧化性,C错误;该过程中蔗糖发生了化学反应,发生了化学键的断裂,D正确。
典例2　(2022·广东卷)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是(　　)
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
B
解析 铜与浓硫酸反应生成CuSO4体现了浓硫酸的酸性,生成SO2体现了浓硫酸的强氧化性,A错误。a处的紫色石蕊溶液变红,其原因是SO2溶于水生成了酸,可说明SO2是酸性氧化物,B正确。b处品红溶液褪色,其原因是SO2具有漂白性;c处酸性高锰酸钾溶液褪色,其原因是SO2和KMnO4发生氧化还原反应,SO2体现出还原性,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,其原因是浓硫酸体现出吸水性,将反应生成的H2O吸收,D错误。
变式演练(2023·广东广州一模)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H2
D.装置c用NaOH溶液吸收尾气,说明NO和NO2均是酸性氧化物
B
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错误;一段时间后抽出铜丝,向装置b注入水,二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,b中气体红棕色变浅,B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错误;NO和NO2均不是酸性氧化物,D错误。
命题点2元素及其化合物的应用
典例3　(2023·浙江1月选考卷)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
C
解析 NaClO具有强氧化性,可使蛋白质变性,故常用作消毒剂,与其溶液呈碱性无关,C错误。
变式演练(2023·山东潍坊一模)下列物质的性质和用途之间的对应关系正确的是(　　)
A.NH3具有还原性,工业上常用液氨作制冷剂
B.HNO3有强氧化性,可用于溶解银
C.NaHCO3溶液显碱性,常作烘焙糕点的膨松剂
D.Na2S具有还原性,可用于除去废水中的Hg2+
B
解析 氨气易液化,液氨汽化会吸收大量的热,导致周围环境的温度降低,故液氨可用作制冷剂,与其还原性无关,A错误;HNO3具有强氧化性,可与Pt、Au除外的大多数金属发生氧化还原反应,可溶解银、铜等不活泼金属,B正确;NaHCO3受热分解放出CO2,常作烘焙糕点的膨松剂,与其溶液碱性无关,C错误;工业上常用硫化物处理废水中的重金属离子,其原理是S2-与重金属离子生成难溶于水的金属硫化物,与其还原性无关,D错误。
【思维建模】
解答元素及其化合物的性质与应用类题目的方法
训练分层落实
练真题·明考向
1.(2023·浙江6月选考卷)物质的性质决定用途,下列两者对应关系不正确的是(　　)
A.铝有强还原性,可用于制作门窗框架
B.氧化钙易吸水,可用作干燥剂
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.过氧化钠能与二氧化碳反应生成氧气,可作潜水艇中的供氧剂
A
解析 铝用于制作门窗框架,利用了铝的硬度大、密度小、抗腐蚀等性质,而不是利用它的还原性,A错误。
2.(2023·广东卷)下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确,且具有因果关系的是(　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 将浓硫酸加入蔗糖中形成多孔炭 浓硫酸具有氧化性和脱水性
B 装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅 NO2转化为N2O4的反应吸热
C 久置空气中的漂白粉遇盐酸产生CO2 漂白粉的有效成分是CaCO3
D 1 mol·L-1 NaCl溶液导电性比同浓度醋酸强 NaCl溶液的pH比醋酸的高
A
解析 浓硫酸具有脱水性,能使蔗糖脱水炭化;浓硫酸具有强氧化性,可与生成的炭反应生成SO2、CO2和H2O,形成多孔炭,A正确。装有NO2的密闭烧瓶冷却后颜色变浅,说明平衡向生成N2O4方向移动,故NO2转化为N2O4的反应放热,B错误。漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,Ca(ClO)2久置于空气中吸收CO2生成CaCO3而变质,盐酸可与CaCO3反应产生CO2,C错误。1 mol·L-1 NaCl溶液导电性比同浓度醋酸强,说明醋酸部分电离,与其溶液的pH无关,D错误。
3.(2023·广东卷)按图装置进行实验。将稀硫酸全部加入Ⅰ中的试管,关闭活塞。下列说法正确的是(　　)
A.Ⅰ中试管内的反应,体现H+的氧化性
B.Ⅱ中品红溶液褪色,体现SO2的还原性
C.在Ⅰ和Ⅲ的试管中,都出现了浑浊现象
D.撤掉水浴,重做实验,Ⅳ中红色更快褪去
C
解析 试管Ⅰ中发生反应:Na2S2O3+H2SO4 ══ Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,H元素化合价未变,体现了H+的酸性,A错误;Ⅱ中品红溶液褪色,体现了SO2的漂白性,B错误;Ⅲ中SO2与H2S反应生成S和H2O,故Ⅰ和Ⅲ中都出现淡黄色浑浊,C正确;撤掉水浴,重做实验,Ⅰ中生成SO2的速率减慢,故Ⅳ中红色褪去所需时间变长,D错误。
练易错·避陷阱
4.(2023·广东汕头一模)“封管实验”具有简便、节约、绿色等优点。下列四个“封管实验”在加热过程中未发生化学变化的是(　　)
D
解析 氯化铵固体受热分解为氨气和氯化氢,在上方遇冷又化合生成氯化铵,发生化学变化,A不符合题意;NH3·H2O受热分解,氨气逸出,溶液红色变浅,发生化学变化,B不符合题意;二氧化硫与品红生成的无色物质受热分解,溶液又变红色,发生化学变化,C不符合题意;固体碘单质受热易升华,发生物理变化,D符合题意。
5.(2023·安徽淮北一模)某校化学兴趣小组利用如图装置在实验室制备“84”消毒液,下列说法正确的是(　　)
A.装置Ⅰ中的KMnO4可以替换成MnO2
B.装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,长颈漏斗可以平衡压强
C.装置Ⅲ中消耗5.6 L Cl2(标准状况),转移0.5 mol电子
D.装置Ⅳ的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气
B
解析 图Ⅰ中没有加热装置,故不能将KMnO4替换成MnO2,A错误;装置Ⅱ可以除去Cl2中的HCl杂质,长颈漏斗可以平衡压强,B正确;装置Ⅲ中消耗5.6 L Cl2(标准状况),Cl2发生歧化反应生成NaCl和NaClO,转移0.25 mol电子,C错误;装置Ⅳ的作用是吸收未反应的Cl2,防止污染空气,D错误。
练预测·押考向
6.某实验小组设计如下实验探究Fe(OH)2的制备,下列有关分析不合理的是
(　　)
实验 操作 现象
Ⅰ 将一块FeSO4晶体浸入30 mL蒸馏水中 一分钟后,晶体表面仍为浅绿色,溶液呈更浅的绿色
Ⅱ 将另一块FeSO4晶体浸入30 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液中 一分钟后,晶体表面变白;捞出晶体露置在空气中,表面逐渐变为红褐色
Ⅲ 将10 mL 1.5 mol·L-1 FeSO4溶液与20 mL 1.5 mol·L-1 NaOH溶液混合 立即出现大量灰绿色浑浊,一分钟
后,液面附近出现红褐色浑浊
A.实验Ⅰ起对照作用,排除FeSO4晶体自身在水中的颜色变化
B.实验Ⅱ晶体表面长时间保持白色,与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关
C.捞出晶体后发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O ══ 4Fe(OH)3
D.实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ中
答案 D　
解析 实验Ⅰ中,晶体表面为浅绿色,起对照作用,目的是排除实验Ⅱ中晶体表面变白,不是因为FeSO4晶体自身在水中的颜色变化引起,A合理;Fe(OH)2具有较强的还原性,易被溶液中溶解的氧气氧化,实验Ⅱ晶体表面之所以能长时间保持白色,与Fe(OH)2难溶、未分散于水有关,B合理;Fe(OH)2具有较强的还原性,易被氧气氧化,捞出晶体后发生的反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O ══ 4Fe(OH)3,C合理;根据控制单一变量的原则,实验Ⅱ和Ⅲ反应条件不一样(实验Ⅱ为FeSO4晶体,而实验Ⅲ为FeSO4溶液),单从实验结果分析,无法得出实验Ⅲ溶液中氧气含量明显多于实验Ⅱ的结论,D不合理。
7.实验小组探究SO2与Na2O2的反应。向盛有SO2的烧瓶中加入Na2O2固体,测得反应体系中O2含量的变化如图。
下列说法不正确的是(　　)
A.根据有O2生成推测发生了反应:2Na2O2+2SO2 ══ 2Na2SO3+O2
B.bc段O2含量下降与反应O2+2Na2SO3 ══ 2Na2SO4有关
C.可用HNO3酸化的BaCl2溶液检验b点固体中是否含有Na2SO4
D.产物Na2SO4也可能是SO2与Na2O2直接化合生成
C
解析 向盛有SO2的烧瓶中加入Na2O2固体,由图像可知发生的反应可能有:2Na2O2+2SO2 ══ 2Na2SO3+O2,2Na2SO3+O2 ══ 2Na2SO4,无法判断反应Na2O2+SO2 ══ Na2SO4是否发生。根据有O2生成推测发生反应2Na2O2+2SO2 ══ 2Na2SO3+O2,A正确;bc段O2含量下降,可能是发生反应O2+2Na2SO3 ══ 2Na2SO4,B正确;HNO3具有强氧化性,能将 氧化为 ,不能用HNO3酸化的BaCl2溶液检验b点固体中是否含有Na2SO4,C错误;根据上述分析可知,产物Na2SO4也可能是SO2与Na2O2直接化合生成,D正确。