专题十一 无机综合
【专题要点】
无机推断题是在化学学科的历次高考改革中始终保留的一种基本题型,是高考的热点题
型。它以无机物的结构、性质和相互转化为载体,不仅能全面检查学生对元素及其化合物、物质结构、元素周期律等基础知识的掌握情况,检查学生灵活运用知识的能力,而且能考查学生抽象、求异、发散、收敛,逻辑推理,知识迁移,信息处理等方面的能力,也能很好地与化学实验、计算、基本化学用语,化学基础理论、元素及化合物,有机知识等学科内综合考查,对考生有很好的区分度,预计在今后的理科综合能力考查中,它将依然是化学学科的一种重要题型。常出现的题型有:1、连续变化关系推断。 2、物质转化框图推断。3、物质结构理论推断。4、离子鉴定与离子共存的推断。5、化工流程推断化。6、综合型推断题。
【考纲要求】
1. 掌握无机元素化合物基础知识和基本理论、基本概念
2. 掌握元素化合物间相互转化关系
3. 培养学生的思维能力和综合解题能力
【教法指引】
读题(了解大意)→审题(寻找明显条件、挖掘隐含条件与所求)→解题(抓突破口)→推断(紧扣特征与特殊)→得出结论→正向求证检验
读题:读题的主要任务是先了解题目大意,寻找关键词、句,获取表象信息。切勿看到一点熟悉的背景资料就匆匆答题,轻易下结论,这样很容易落入高考试题中所设的陷阱。
审题:对读题所获信息提炼、加工,寻找明显的或潜在的突破口,更要注意挖掘隐含信息-“题眼”。“题眼”常是一些特殊的结构、状态、颜色,特殊的反应、反应现象、反应条件和用途等等。审题最关键的就是找出”题眼”
解题:找到“题眼”后,就是选择合适的解题方法。解无机推断题常用的方法有:顺推法、逆推法、综合推理法、假设法、计算法、实验法等。通常的思维模式是根据信息,大胆猜想,然后通过试探,验证猜想;试探受阻,重新阔整思路,作出新的假设,进行验证。一般来说,先考虑常见的规律性的知识,再考虑不常见的特殊性的知识,二者缺一不可。
验证:不论用哪种方法推出结论,都应把推出的物质代入验证。如果与题设完全吻合,则说明我们的结论是正确的。最后得到正确结论时还要注意按题目要求规范书写,如要求写名称就不要写化学式
【知识网络】
解答无机推断题需要一定的背景知识为基础。下面以“考纲”为核心,以教材出发,结合对近几年高考试题的分析和对未来的预测,对常考的热点知识作如下归纳:
1.颜色状态
状态 常温下呈液态的特殊物质: H2O、H2O2、C6H6 、 C2H6O 、Br2、Hg、等
颜色 有色气体:NO2 (红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色);无色刺激性气体:SO2、NH3、HX(F、Cl、Br、I);无色无味气体:H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、C2H2、NO。 溶液中的有色离子:Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、MnO4-[紫(红)色]。Br2在水中显黄(橙)色,在有机溶剂中显橙(红)色,I2在水中显黄(褐)色,在有机溶剂中显紫(红)色。 有色固体:(淡)黄(棕)色固体:Na2O2、S、FeS2、FeCl3;黑色固体:MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4、CuS CuS2 ;紫(黑)色固体:KMnO4、I2;(紫)红色固体:Cu Fe2O3Cu2O e(OH)3 Cu;蓝(绿)色固体:Cu(OH)2CuSO4·5H2O。 有色沉淀:①白色沉淀:H2SiO3、AgCl、BaSO4(不溶于酸)、BaSO3、Mg(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3、BaCO3、CaCO3、CaSO3、MgCO3等;②(浅)黄色沉淀:AgBr、AgI、S;③红褐色沉淀:Fe(OH)3;④蓝色沉淀:Cu(OH)2;⑤黑色沉淀:CuS、FeS。
2.物质的特征结构
10电子微粒可能为 N3-、O2-、F-、OH-、NH2-、Ne、CH4、NH3、H2O、HF、Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+等。
18电子微粒可能为 K+、Ca2+、Ar、F2、SiH4、PH3、H2S、HCl、H2O2、N2H4 CH3CH3CH3F CH3OH HS-、S2-、Cl-、O22-等。
14电子微粒可能为 CO、N2 、C22-
常见的正四面体结构有 甲烷、CCl4、白磷、NH4+;三角锥形有NH3;直线型的多原子分子可能为CO2。
H的原子核内没有中子。
常见元素中半径最小的是H。
最外层电子数等于电子层数的元素有 H、Be、Al、Ge等。
最外层电子数是次外层电子数2倍或3倍的元素一定在第二周期
常见的原子晶体单质是 金刚石和晶体硅
3.特殊的反应现象
燃 烧 H2+Cl2(苍白色火焰),C2H2(C6H6)+O2(明亮火焰,浓烈黑烟)。
焰色反应 Na+(黄色)、K+(紫色)。
淀粉遇I2变蓝,蛋白质遇浓硝酸变黄。
使湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3
使品红溶液褪色 SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。
在空气中由无色变为红棕色的气体 NO
Fe3+遇OH-生成红褐色沉淀,遇苯酚显紫色,遇SCN-显红色。
Fe2+遇OH-生成白色沉淀,并迅速变成灰绿色,最后生成红褐色;Fe2+遇SCN-无明显变化,通入Cl2后溶液显红色。
与强碱溶液反应产生气体的溶液一般含NH4+
与酸反应产生气体的溶液一般可能含:CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-(S2-、HS-)等
4.特征反应(中学)
既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的物质 (1)金属单质:Al
(2)两性物质:两性氧化物如Al2O3,两性氢氧化物如Al(OH)3、氨基酸等。
(3)弱酸弱碱盐:如(NH4)2CO3、CH3COONH4等。
(4)弱酸的酸式盐:如NaHCO3、Ca(HCO3)2、AaHSO3等
固体加热后不留残渣的物质 I2、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3。
常温与水反应产生气体的物质 Na、K、F2、Na2O2、CaC2。
有MnO2参与的化学反应 (1)2H2O2 MnO2 2H2O+O2↑
(2)2KClO3 2KCl+3O2↑
(3)MnO2+4HCl(浓) △ MnCl2+2H2O+Cl2↑
一种物质反应生成三种物质 2KmnO4 △ K2MnO4+MnO2+O2↑
2NaHCO3 △ Na2CO3+H2O+CO2↑
Ca(HCO3)2 △ CaCO3+H2O+CO2↑
NH4HCO3 △ NH3↑+H2O↑+CO2↑
(NH4)2CO3 △ 2NH3↑+H2O↑+CO2↑
4HNO3 H2O+4NO2↑+O2↑
两种物质反应生成三种物质 铵盐与碱反应,如NH4Cl与Ca(OH)2
Cu、C等与浓H2SO4或硝酸的反应
Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3等与强酸反应。
电解饱和NaCl溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液等。
Cl2 与NaOH[Ca(OH)2]反应
5.置换反应的类型
置换反应的类型 1.金属→金属如 Fe +Cu2+ Fe2++Cu, 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
2.金属→非金属(1)固态金属气态非金属如:Zn+2H+ Zn2++H2↑,2Na+2 H2O 2NaOH+H2↑,3Fe+4H2O(g) △ Fe3O4+4H2 (2)固态金属→固态非金属如:2Mg+CO2 2MgO+C
3.非金属→非金属(1)固态非金属→固态非金属如:2C+SiO2 Si+2CO↑(2)固态非金属→气态非金属如:C+ H2O(g) CO+ H2(3)气态非金属→固态非金属如:Cl2+2KI 2KCl+I2, Cl2+H2S 2HCl+S↓O2+4HI 2I2+ H2O(4) 气态非金属→气态非金属如:2F2+2H2O 4HF+O2(5)气态非金属→液态非金属如:Cl2+2HBr 2HCl+Br2
4. 非金属→金属如:C+CuO Cu+CO↑,3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O
6.分步氧化的几种情况
分步氧化的几种情况 在中学化学中,常见的分步氧化如下:A B C
1、掌握一些特别的连续变化关系(1)①②③④(2)A— A为弱酸的铵盐:(NH4)2CO3或NH4HCO3 ;(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2SO3、NH4HSO3
2. NH3 NO NO2
3. N2 NO NO2
4.C CO CO2
5. Na Na2O Na2O2
6.RCH2OH RCHO RCOOH
7.特殊的反应条件
放电 N2+O2 2NO;3O2 2O3
光照 H2+Cl 2HCl; 2HClO 2HCl+O2↑ ;4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
催化剂 2H2O2 2H2O+O2↑2KClO3 2KCl+3O2↑;2SO2+O2 2SO3;N2+3H2 2NH3;2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O2CH3CH2OH +O2 2CH3COOH CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O
8.与碱反应产生气体
⑴
⑵铵盐:
9.化合价变化
变价元素结合氧化还原反应是推断题的命题角度之一,常考到的元素有:Cl、S、N、C、Fe等
10.物质组成的特殊配比
能形成原子个数比为2:1或1:1的特殊化合物有:Na2O、Na2O2类,H2O、H2O2类,CaC2、C2H4、C2H2、C6H6类
11.物质间的一些特殊转化关系
物质间的转化关系是解无机推断题的精髓,除了熟记一般的转化网络如“铝三角”、“铁三角”等外,还要了解一些特殊的转化关系,例如:
H2 HCl HNO3H2O H2O H2OO2 Na2O NaOH
Na Na2O NaOH NaCl NaCl NaClCl2 HCl MgCl2
Mg MgO MgSO4 MgCl2 MgCl2 MgCl2(或把Mg换成Cu)Cl2 HCl BaCl2
12.与工业生产相关的主要反应
工业制漂白粉 2Cl2+2Ca(OH)2 CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
工业合成氨 N2+3H2 2NH3
氨的催化氧化 4NH3+5O2 4NO+6H2O
电解饱和食盐水 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
电解制镁、铝 MgCl2 Mg+Cl2↑;2Al2O3 4Al+3O2↑
工业制玻璃 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
工业制硫酸 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2(或S+O2 SO2);2SO2+O2 2SO3;SO3+H2O H2SO4
工业制粗硅 SiO2+2C Si+2CO↑
【学法导航】
1. 有一种白色粉末由等质量的两种物质混合而成,分别取适量该白色粉末置于三支试管中进行实验。
(1)逐滴加入6 mol·L-1盐酸,同时不断振荡试管,有气泡产生,反应结束后得到无色透明溶液。
(2)加热试管中的白色粉末,试管口有水滴凝结。
(3)逐滴加入6 mol·L-1硫酸,同时不断振荡试管,有气泡产生,反应结束后试管中还有白色不溶物。
下列混合物中符合以上实验现象的是( )
A. NaHCO3、AgNO3 B. BaCl2、MgCO3
C. NH4HCO3、MgCl2 D. CaCl2·6H2O、Na2CO3
【答案】D
【方法要领】根据实验(1)可排除A组。根据实验(2)可排除B组。根据(3)分析C和D组,只有D组中的氯化钙可以跟硫酸反应留下的白色不溶物硫酸钙(硫酸钙微溶)。所以选D。要注意,作为选择型推断题,也可以从选择项入手进行验证,逐项判断跟题干中各个条件是否吻合。
2. 甲、乙、丙是三种常见的单质;A、B、C均是由两种元素组成中学化学中常见的无机物;上述物质间存在如下图所示转化关系(反应条件未注明)。回答下列问题:
(1)若反应①中甲是常见金属,乙是常见非金属固态单质,则A的结构式是 ,B的电子式是 ,C在日常生活中的用途是 。
(2)若反应①中甲是常见非金属气态单质,丙是常见金属,甲由短周期元素组成,乙与甲同主族、与丙同周期,且反应①、②、⑤通常在溶液中进行。请写出下列化学反应的离子方程式: 反应①: ; 反应②: ;反应⑤: 。
【答案】(1)O=C=O;;用作燃气
(2)① 2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-;
② 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-;⑤Fe+2Fe3+=3Fe2+
【方法要领】(1)根据金属单质和化合物反应产生单质,为Mg和CO2反应生成;(2)根据溶液中反应的特点和非金属单质之间的置换主要考虑卤素之间。
3. 下图表示各物质之间的转化关系,其中A、B、C、G为单质。②为工业生产中常见反应,E是一种具有漂白作用的盐,Y易潮解,M是一种两性化合物,L是一种白色沉淀。
( http: / / www. / )
试回答下列有关问题:
(1)M的化学式 ,Y在实验室中的用途 (列举一例)。
(2)X的熔点为801℃,实际工业冶炼中常常加入一定量的Y共熔,猜想工业上这样做的目的: 。工业生产中,还常常利用电解X和F的混合物制取 。
(3)反应②的化学方程式是___________。
(4)反应④的离子反应方程式是 。
【答案】(1)Al2O3;用作干燥剂
(2)降低X、Y熔化时的温度,节约能源;Cl2、H2和NaOH
(3)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓
【方法要领】根据E是一种具有漂白作用的盐,Y易潮解,判断E为Ca(ClO)2,Y为CaCl2,则A和D为氯气和氢氧化钙,F为水,M为氧化铝,L为氢氧化铝。
4. 江苏省东临大海,利用海水等可制得多种化工产品。下图是以海水、贝壳等为原料制取几种化工产品的转化关系图,其中E是一种化肥,N是一种常见的金属单质。试填写下列空白:
(1)N的化学式为:_________;E的电子式_________。
(2)写出反应①的化学方程式:______________。
(3)反应④的离子方程式_________________。
(4)由K溶液经如何处理才能制得N?_________。
【答案】(1)Mg ( http: / / www. / )
(2)NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
(3)MgO+2H+=H2O+Mg2+
(4)MgCl2溶液必须在氯化氢气体中进行蒸发结晶制得MgCl2晶体,熔融后电解才能制取金属镁
【方法要领】E为化肥,应为氮肥,贝壳煅烧得到的C为氧化钙,D为二氧化碳,固体B为氯化钠,反应(1)利用了侯氏制碱法。母液主要为氯化镁,生成H为氢氧化镁,G为氯化钙,煅烧得到的I应为氧化镁,N为镁,则K为氯化镁,J为盐酸,则M为氯气
5. 下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物,它们都是中学化学中常见的物质。其中A、C都是由两种元素组成的固态化合物,常温下甲是短周期元素的气体单质, E是过渡元素的单质。
(1)若A是黄色固体,反应①用于工业生产,则A的化学式为______,此时反应化学方程式为_____。
(2)若A、C都是黑色固体,A经反应①生成C时,固体质量不变,则A的化学式为____。
(3)反应③在工业生产中的条件是_______________。
【答案】(1)FeS2 4 FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)Cu2S
(3)催化剂、400℃一500℃
【方法要领】过渡元素中重点考察铁,所以E为铁,(2)为铝热反应,C为氧化铁,根据(1)提示A为二硫化亚铁,B为二氧化硫,甲为氧气,D为三氧化硫,F为硫酸。固体质量不变,表示该原子到A中非金属原子的质量和氧原子成倍数关系。
7. 如图,各物质有下列转化关系:请回答以下问题:
① 若C是可用作自来水消毒的气体,D、E是氧化物,D转化为E时,增加氧的质量约是D物质总质量的25.8%,则A是________。
② 若B为常见金属或非金属单质,E是酸酐,且为易挥发的晶体,则A是_____;D转化为E的一定条件是______。
③ 若C是水,B是有机化合物,且是同系物中相对分子质量最小的物质,E能使紫色石蕊试液变红色。则A是____。
【答案】① NaCl;② H2S,高温、催化剂;③ CH3CH2OH
【方法要领】① 可用作自来水消毒的气体C是Cl2,由氧化物D转化为氧化物E时,增加氧的质量约是D物质总质量的25.8%,可知D是Na2O,E是Na2O2,则B是Na,A是NaCl。其转化过程为:NaCl NaNa2ONa2O2
Cl2
② 由酸酐E为易挥发的晶体,可知E是SO3,则D是SO2,B是S,A是H2S。
③ 由B是有机化合物,C是水,可知A可能发生脱水反应生成烯烃B,烯烃的燃烧产物CO2与水反应生成H2CO3,能使紫色石蕊试液变红色。又因B是同系物中相对分子质量最小的物质,则B是C2H4,故A是CH3CH2OH。其转化过程为:
8. 有A、B、C三种常见的短周期元素,它们的原子序数逐渐增大,B元素原子最外层电子数是C元素原子最外层电子数的一半,A元素最外层电子数比B多一个。甲、乙、丙是3种含氧酸的钠盐,甲中含B元素,乙中含C元素,丙中含A元素,甲、丙溶液pH>7,乙溶液pH<7;丁为气体,戊为淡黄色固体。甲、乙、丙、丁、戊、己六种物质之间的相互反应关系如图:请回答:
(1)写出C元素的原子结构示意图_____,写出丁和戊的电子式_____、_____;
(2)用有关化学用语解释:乙溶液呈酸性的原因_________;丙溶液呈碱性的原因________;
(3)写出有关反应的离子方程式:①乙溶液+丙溶液→丁_________;② 己溶液+丙溶液→丁_________。
【答案】 (1) ;::C::;Na+[:::]2-Na+
(2)HSO4-= H++SO42-, CO32-+H2O=HCO3-+OH-
(3)① 2H++CO32-= CO2↑+H2O;② 2Al3++3CO32-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑
【方法要领】气体丁能与淡黄色固体戊反应,生成的丙是含氧酸的钠盐,可知丁是CO2,戊是Na2O2,丙是Na2CO3。乙是含氧酸的钠盐,其溶液pH<7显酸性,且能与Na2CO3溶液反应放出CO2,可知乙应是强酸的酸式钠盐,则乙是NaHSO4。甲也是含氧酸的钠盐,其溶液pH>7显碱性,甲应是强碱弱酸盐,且含有的元素B满足:原子序数介于碳和硫之间,原子最外层电子数是硫原子的一半、比碳原子少一个,可知B是Al元素,则甲是Na AlO2,己是Al2(SO4)3,己与丙生成的白色沉淀是Al(OH)3。
【典例精析】
一、连续变化关系推断
例1. 下列关系图中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去),当X是强碱时,B跟Cl2反应除生成C外,另一产物是盐酸盐。
用化学式号填写下列空格:
(1)A是__________。
(2)当X是强酸时,A、B、C、D、E、F均含同一种元素,F是__________。
(3)当X是强碱时,A、B、C、D、E、F均含同一种元素,F是__________。
(4)B跟Cl2反应的化学方程式是_______。
【解析】正盐A能与强酸反应生成气态氢化物,则A中含无氧酸根即非金属阴离子。该非金属单质可被O2连续两次氧化,分别生成两种氧化物,故A中含S2-。其转化过程是:
S2-H2SSSO2SO3H2SO4
又因为正盐A能与强碱反应生成气态氢化物,则A中含NH4+。气态氢化物NH3中氮被Cl2置换后生成的HCl又与NH3化合成NH4Cl。其转化过程是:
NH4+NH3N2NONO2HNO3
【答案】(1)(NH4)2S (2)H2SO4 (3)HNO3
(4)H2S+Cl2=2HCl+S↓;8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl
例2:如下图所示的转化关系
已知A为单质,试判断A、B、C、D、E各是什么物质,写出分子式。
A B C D E
A为气体时
A为固体时
【解析】根据归纳出的“特征网络”:(1)ABCD(酸或碱),结合题目中“EC”,能与Cu反应的是酸,且只有HNO3和浓H2SO4,即可推断出结果。
【答案】N2、NH3、NO、NO2、HNO3;S、H2S、SO2、SO3、H2SO4;
例3.下图是无机物A~M在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中,I是由第三周期元素组成的单质中熔点最高的金属,K是一种红棕色气体。
请填写下列空白:
(1)在周期表中,组成单质G的元素位于第__________周期_________族。
(2)在反应⑦中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________________。
(3)在反应②、③、⑥、⑨中,既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是_________
(填写序号)。
(4)反应④ 的离子方程式是:_______________________________________
( 5 )将化合物D 与KNO3、KOH 共融,可制得一种“绿色”环保高效净水剂K2FeO4 (高铁酸钾).同时还生成KNO2和H2O 。该反应的化学方程式是:____________________________。
解析:解推断题的关键是找“题眼”。K是一种可由氧气与L反应得到的红棕色气体,可推知K是NO2,再推出J溶液为硝酸溶液。由可推知A为SO2,B为SO3,C为H2SO4,由FeS2的煅烧可知D为铁的氧化物,由反应⑤⑥可推出:E为Fe(OH)3,
D为Fe2O3,结合I是由第三周期元素组成的单质中熔点最高的金属,可得I为Al,根据铝热反应及题中信息G为单质得G为Fe,H为Al2O3,,则M为Fe(NO3)2或Fe(NO3)3,又M能与C溶液反应(H2SO4)反应,则M只能是Fe(NO3)2。
答案:(1)四(或4);Ⅷ (2)1:2 (3)③ (4)3Fe2++NO3- +4H+ = 3Fe3++NO↑+2H2O
(5)Fe2O3+3KNO3+4KOH2K2FeO4+3KNO2+2H2O。
二、物质转化框图推断题
例4.下列物质间在一定条件下可实现图中所示的一系列变化。其中固体W的焰色反应呈紫色,A是一切生物都不能缺少的气体。请回答:
(1)判断X、Y各是什么物质 X_______Y_______。
(2)写出有关反应的化学方程式:
① Z+H2SO4 (浓)→C
② W+H2SO4 (浓)→D+T
【解析】一切生物都不能缺少的气体是O2,固体Y在加热制取O2后未发生变化,则Y是MnO2。焰色反应呈紫色的固体W中含钾元素,来自于固体X,则X是KClO3,W是KCl。气体A和气体B都是固体T的水溶液的电解产物,因A是O2,则B不可能是Cl2,应是H2。KCl和MnO2的混合物与浓H2SO4混合加热,生成的气体C是Cl2,则D是HCl。T和E是MnCl2和K2SO4中的各一种。
【答案】(1)KClO3、MnO2
(2)① 4KCl+MnO2+2H2SO4(浓)====Cl2↑+MnCl2+2K2SO4
② 2KCl+H2SO4(浓)====2HCl↑+K2SO4
例5.(2009年浙江卷)各物质之间的转换关系如下图,部分生成物省略。C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物,X、Y、Z的原子序数依次增大,在周期表中X的原子半径最小,Y、Z原子量外层电子数之和为10。D为无色非可燃性气体,G为黄绿色单质气体,J、M为金属,l有漂白作用,反应①常用于制作印刷电路板。
请回答下列问题:
(1)写出A的化学式 , C的电子式 。
(2)比较Y与Z的原子半径大小 > (填写元素符号)。
(3)写出反应②的化学方程式(有机物用结构简式表示) ,举出该反应的一个应用实例 。
(4)已知F溶于稀硝酸,溶液变成蓝色,并放出无色气体。请写出该反应的化学方程式 。
(5)研究表明:气体D在一定条件下可被还原为晶莹透明的晶体N,其结构中原子的排列为正四面体,请写出N及其2种同素异形体的名称 、 、 。
【解析】从反应图中寻找突破口,E与葡葡糖生成红色沉淀F,则E应为Cu(OH)2,而B为Cu2+,反应①为印刷电路板,L为棕黄色溶液,由此可推出:M应为Cu,L为FeCl3 。G为黄绿色气体,则为Cl2,K为浅绿色,则为Fe2+溶液。X的原子半径最小,则为H,D为非可燃性气体,可推为CO2,C和O的最外层电子之和刚好为10。C为H、C、O中的两种组成的化合物,且可以与Cl2反应,故应为H2O,生成H为HCl,I为HClO(具有漂白性),HCl与J(Fe)可生成FeCl2溶液。(1)A + HClCu2+ + H2O + CO2,由元素守恒可知,A可以CuCO3或碱式碳酸铜均可。(2)Y为C,Z为N,两者位于同一周期,前者的半径大,即C>N。(3)葡萄糖含有醛基,可以与Cu(OH)2生成砖红色沉淀。(4)F为Cu2O,与HNO3反应,生成Cu(NO3)2,且生成无色气体,应为NO,然后根据得失电子守恒配平即可。(5)CO2可以还原成正四面体结构的晶体N,即化合价降低,显然生成C,应为金刚石。它的同素异形体必须为含碳的单质。
【答案】(1)Cu2(OH)2CO3 [Cu(OH)2·CuCO3]或CuCO3
(2) C>O
(3)CH2OH(CHOH)4CHO + 2Cu(OH)2 CH2OH(CHOH)4COOH + Cu2O↓+ 2H2O
医学上可用这个反应检验尿液中的葡萄糖。
(4)3Cu2O + 14HNO3 6Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 7H2O
(5)金刚石、石墨、富勒烯(C60)或碳纳米管等。
三、物质结构理论推断题
例6:由短周期元素组成的A、B、C、D、E、F六种粒子,其中只有C、D是分子,其余四种均是离子,且每个微粒中都含有10个电子。已知A、E是由非金属元素组成的阳离子,六种粒子间有下列关系:
①A、B两种离子在加热条件下可生成C、D两种分子;
②通常状况下C的聚集状态为气态,且可使湿润的红色石蕊试纸变蓝;
③1 mol B离子与1 mol E离子作用可生成2 mol D分子;
④向含F离子的溶液中加入C的溶液,可生成白色沉淀W,C溶液过量沉淀也不消失,若加入含大量B离子或大量E离子的溶液,沉淀W都会溶解。
(1)微粒B的电子式是_____________;粒子E的名称是____________;粒子F对应的元素在周期表中的位置是_________________________________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
F+过量C的溶液:___________________________________________________
W+含大量B离子的溶液:
(3)六种微粒中的两种可与硫酸根形成一种复盐,向该复盐的浓溶液中滴加浓苛性钠溶液,依次产生的现象有:a.溶液中出现白色沉淀b. 沉淀逐渐增多c. 有刺激性气味气体放出 d. 沉淀逐渐减少 e.沉淀完全消失
该复盐的化学式为 ,在水溶液中的电离方程式是___________。
【解析】由②可知C为NH3,根据A、E是非金属元素组成的阳离子,可知A、E分别是NH4+和H3O+中的一种。由①和③可确定A为NH4+,B为OH-,D为H2O,E为H3O+。白色沉淀W不溶于过量的氨水,却既溶于“酸”又溶于“碱”,那么F离子只能是Al3+
【答案】(1)[H]-;水合氢离子;第三周期ⅢA族
(2)Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3NH4+;Al(OH)3+ OH- AlO2-+2H2O
(3)NH4Al(SO4)2; NH4Al(SO4)2 NH4++Al3++2SO42-
例7.(2009年福建卷)短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如右图所示,期中T所处的周期序数与主族序数相等,请回答下列问题:
(1)T的原子结构示意图为_______.
(2)元素的非金属性为(原子的得电子能力):Q______W(填“强于”或“弱于”)。
(3) W的单质与其最高价氧化物的水化物浓溶液共热能发生反应,生成两种物质,其中一种是气体,反应的化学方程式为_____.
(4)原子序数比R多1的元素是一种氢化物能分解为它的另一种氢化物,此分解反应的化学方程式是__________.
(5)R有多种氧化物,其中甲的相对分子质量最小。在一定条件下,2L的甲气体与0.5L的氯气相混合,若该混合气体被足量的NaOH溶液完全吸收后没有气体残留,所生成的R的含氧酸盐的化学式是__________.
(6)在298K下,Q、T的单质各1mol完全燃烧,分别放出热量aKJ和bKJ。又知一定条
件下,T的单质能将Q从它的最高价氧化物中置换出来,若此置换反应生成3molQ的单质,则该反应在298K下的=________(注:题中所设单质均为最稳定单质)
【解析】本题考查无机物的性质,涉及化学用语、方程式书写、氧化还原反应以及热化学的知识。从给出的表,结合T在周期表的位置与族数相等这一条件 ,不难得出T为Al,Q为C,R为N,W为S。(1)T为Al,13号元素。(2)S、C最高价氧化物对应的酸为硫酸强于碳酸,则可得非金属性S强于C。(3)S与H2SO4发生归中反应,从元素守恒看,肯定有水生成,另外为一气体,从化合价看,只能是SO2。(4)比R质子数多1的元素为O,存在H2O2转化为H2O的反应。(5)N中相对分子质量最小的氧化物为NO,2NO + O2 = 2NO2,显然NO
过量1L,同时生成1L的NO2,再用NaOH吸收,从氧化还原角度看,+2价N的NO与+4价N的NO2,应归中生成+3N的化合物NaNO2。(6)C + O2 CO2 H= -a Kj/mol①,4Al +3 O2 =2Al2O3 H= -4bKj/mol②。Al与CO2的置换反应,写出反应方程式为:4Al + 3CO23C + 2Al2O3,此反应的 H为可由②-①×3得, H=-4b-(-3a)=(3a-4b)Kj/mol.
【答案】(1) (2)弱于
(3)S + 2H2SO4(浓) 3SO2↑+ 2H2O
(4)2H2O2 MnO22H2O + O2↑(或其他合理答案)
(5)NaNO2
(6)(3a – 4b)KJ/mol
例8.(2009年天津卷)下表为元素周期表的一部分,请参照元素①-⑧在表中的位置,用化学用语回答下列问题:
族周期 IA 0
1 ① ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ② ③ ④
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
(1)④、⑤、⑥的原子半径由大到小的顺序为_________________________。
(2)②、③、⑦的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_________________________。
(3)①、④、⑤、⑧中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物,写出其中一种化合物的电子式:____________________。
(4)由表中两种元素的原子按1:1组成的常见液态化合物的稀液易被催化分解,可使用的催化剂为(填序号)_________________。
a.MnO2 b.FeCl3 c.Na2SO3 d.KMnO4
(5)由表中元素形成的常见物质X、Y、Z、M、N可发生以下反应:
X溶液与Y溶液反应的离子方程式为_____________________,
N→⑥的单质的化学方程式为________________。
常温下,为使0.1 mol/L M 溶液中由M电离的阴、阳离子浓度相等,应向溶液中加入一定量的Y溶液至_________________。
【解析】本题以周期表为题材,考查原子半径比较,酸性强弱,电子式,离子方程式以及盐类水解等知识。(1)⑤⑥位于同一周期,且⑤排在⑥的前面,原子半径大,而④在上一周期,比⑤、⑥少一个电子层,故半径最小。(2)②⑦位于同一主族,上面的非金属性强,最高价含氧酸酸性强,②③位于同一周期,且③在后,非金属性强,对应的酸性强。(3)四种元素分别为氢、氧、钠和氯,离子键显然必须是钠盐,极性共价键则应有两种非金属组成。(4)液态H2O2可以在MnO2、FeCl3等催化剂作用下发生分解反应。(5)⑥为Al,可推断Z为Al(OH)3,受热分解可产物Al2O3,再电解即可得单质铝。M仅含非金属的盐,显然铵盐,所以X与Y应为AlCl3与NH3·H2O的反应,生成NH4Cl。由于NH4+ 水解,故要使其浓度与Cl-相等,则要补充NH3·H2O。由电荷守恒知:C(NH4+ )+ C(H+)C(Cl-)+C(OH-),若C(NH4+ ) C(Cl-),则C(H+)= C(OH-),即pH=7。
答案:
四、离子鉴定与离子共存的推断
例9. (2009年全国二卷)现有A、B、C、D、E、F六种化合物,已知它们的阳离子有,阴离子有,现将它们分别配成的溶液,进行如下实验:
1 测得溶液A、C、E呈碱性,且碱性为A>E>C;
2 向B溶液中滴加稀氨水,先出现沉淀,继续滴加氨水,沉淀消失;
3 向D溶液中滴加溶液,无明显现象;
4 向F溶液中滴加氨水,生成白色絮状沉淀,沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
根据上述实验现象,回答下列问题:
(1) 实验②中反应的化学方程式是
;
(2)E溶液是 ,判断依据是
;
(3)写出下列四种化合物的化学式:A 、C 、
D 、F .
【解析】本题考查离子共存、盐类水解综合运用。根据溶液的性质,确定CO32—只能与K+形成显碱性的溶液,另外可能形成的碱性溶液为碱Ba(OH)2 。由于醋酸的酸性大于碳酸,所以醋酸盐水解的碱性小于碳酸盐,因此A为Ba(OH)2,E为K2CO3,C为醋酸盐,由②可得B中阳离子为Ag+,则肯定为AgNO3,由③可得D中无SO42—,则F中的阴离子为SO42—,D中的阴离子为Cl—。由④可得F中的阳离子为Fe2+,即F为FeSO4,而CH3COO—若与Al3+形成溶液时,Al3+也发生水解,所以C为醋酸钙,而D为AlCl3。
【答案】
五、根据特征数据推断
知识准备:近两年计算型推断题成为高考热点之一,解这类题时要善于抓住物质转化时相对分子质量的变化(例CO→CO2,NO → NO2,SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子,相对分子质量变化均为16 );放出气体的体积或生成沉淀的量;化合物中各元素的含量;气体的相对密度;相对分子质量;离子化合物中离子个数比;反应物之间的物质的量比;电子总数;质子总数等重要数据。
例10. 已知甲、乙、丙为常见单质,A、B、C、D、E、F、G、X均为常见的化合物;B和X的摩尔质量相同,E的相对分子质量比D的相对分子质量大16,在一定条件下,各物质相互转化关系如下图所示:
(1)写出X的电子式和G的化学式:X__________,G__________;
(2)写出有关变化的化学方程式:
B+H2O:____________;
D+丙:_____________。
【解析】单质甲、乙均能分别与单质丙连续两次反应,可能是单质甲、乙分别被O2连续两次氧化,生成不同的氧化物,则丙是O2。氧化物B与水反应能放出O2,则B是Na2O2,那么C是NaOH,A是Na2O,甲是Na。又因B和X的摩尔质量相同,则X是Na2S,那么乙是S,F是SO2,G是SO3。进一步推出D是Na2SO3,E是Na2SO4,而Na2SO4的相对分子质量比Na2SO3的相对分子质量大16,符合题意。
【答案】(1) Na+[::]2-Na+;SO3(2)2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2;2Na2SO3+O2=2Na2SO4
例11. A~J是中学化学教材中常见的物质,A~J有如下转化关系,J是不溶于水的白色固体,且其相对分子质量为100。则(1)A的化学式是____,J的化学式是_____。(2)B和E反应的化学方程式是_______。
解析:J是不溶于水的白色固体,且其相对分子质量为100,可知J是CaCO3。D与K反应生成I和J,可知D与CaCO3含有相同的离子或元素。C能与Na2O2反应生成H,还有和D与K反应相同的产物I,可知C是CO2或H2O,I不可能是O2,H应是O2。因G和H反应生成B,则B可能是一种氧化物。A受热分解生成B、C和D,结合以上对B、C和D的分析,可知A是NaHCO3,则B是CO2,C是H2O,D是Na2CO3。进一步推出E是Mg,F是MgO,G是单质碳,I是NaOH。
答案(1)NaHCO3,CaCO3 (2)2Mg+CO2======2MgO+C
例12.已知A是一种有机溶剂,F 是一种黄色晶体,N带有磁性,B、F、L、O、P是中学化学常见单质,J的相对分子质量比D大16,A和B反应前后气体体积(常温常压)保持不变,在试管中灼烧固体I,试管底部无固体残留,反应①②③均是化工生产中的重要反应。
⑴A的结构式___________。
⑵写出反应①的化学方程式_________________________________。
⑶高温下反应⑤⑥互为可逆反应,写出反应⑥的化学方程式
_________________________________,该反应的平衡常数表达式K=_______。
⑷请设计一个实验方案,完成反应④,并在答题卡指定位置绘出实验装置图。
⑴ S=C=S;⑵ NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl;⑶ 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 K=;⑷
六、化工流程推断
例12.聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态的碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。
本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土,化学组成为:Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%~50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构,化学性质也有差异,且一定条件下可相互转化;高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下:
根据流程图回答下列问题:
⑴“煅烧”的目的是___________________________________________________________。
⑵配制质量分数15%的盐酸需要200 mL 30%的浓盐酸(密度约为1.15 g·cm-3)和_______ g蒸馏水,配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、______________。
⑶“溶解”过程中发生反应的离子方程式为____________________________________________。
⑷加少量铝粉的主要作用是_____________________________________。
⑸“调节溶液pH在4.2~4.5”的过程中,除添加必要的试剂,还需借助的实验用品是_________________;“蒸发浓缩”需保持温度在90~100℃,控制温度的实验方法是_________________。
【解析】对比原料与产品可知,该生产的主要工序:一是除去原料高岭土中的杂质,二是将Al2O3利用水解絮凝法转化为产品。再进一步分析,除铁用铝置换后过滤,高岭土中的Al2O3不溶于酸,必须经煅烧改变结构。该题经这样分析,题设的所有问题的答案就在分析之中。
【答案】⑴改变高岭土的结构,使其能溶于酸;⑵230;量筒;⑶Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;⑷除去溶液中的铁离子;⑸pH计(或精密pH试纸);水浴加热
例13.某化工厂的生产流程如右图:
⑴L、M的名称分别是___________、___________。
⑵G→H过程中为什么通入过量空气_________________________________。
⑶用电子式表示J_______________。
⑷写出饱和食盐水、E、F生成J和K(此条件下K为沉淀)的化学方程式:
_________________________________,要实现该反应,你认为应该如何操作______________________________。
【解析】根据流程示意图分析可知,用空气、焦炭和水为原材料,最终生产L和J、M的产品,首先必须生产中间产品E。这样,主要生产流水线至少有两条(液态空气—E—M;焦炭—E—L)。为了弄清该化工生产的生产工艺,须将这两条生产流水线交叉综合分析,最终解答题设的有关问题。
【答案】⑴硝酸铵;碳酸钠;
⑵提高NO的转化率使NO充分反应NO2的同时,还有氧气剩余,还可再与NO2与水反应的产物NO反应即 4NO+3O2+2H2O=4HNO3;
⑶;
⑷ NaCl(饱和)+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 在饱和食盐水溶液中通入足量的氨气后,再通入足量的二氧化碳气体,并将反应的装置放在冰水中冷却,即可获得碳酸氢钠结晶。
七、综合型推断
无机推断题涉及到的知识面很广,涉及到的知识包括元素化合物、物质结构、计算、实验以及与生活环境、工业生产等,是一种综合性很强的题目,解决这类题目最好的办法是立足于酸、碱、盐、单质、氧化物间的基本转化关系,有意识地跨越中学各知识板块云展开思考。所幸的是一般涉及的物质基本都是教材中常见的物质,这也是一条思考的线索。
例14.下图中各方框中的字母表示有关的一种反应物或生成物(某些物质略去)其中常温下B、D、G、I、J为气体,其中B可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A~N的所有物质中只有G为单质,其余为化合物。N为不溶于水的无机酸。
回答下列问题:
(1)A的名称为 ,F的化学式是 ;
H的化学式是 ,L的化学式是
(2)写出实验室制取I的离子方程式:
(3)写出G的一种同素异形体的化学式: 该物质与G在化学性质上的共同点是 。
(4)已知工业上生产0.1molB放出4.62kj热量,写出该反应的热化学方程式:
(5)在反应C+E→G+F中,每生成1molG转移 mol电子。
【解析】B为可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,故B为NH3;N为不溶于水的无机酸,应为H2SiO3(或H2SiO4);根据B+GI, I +G J,G为气体单质,B为NH3,可以判断G应为O2,I为NO,J为NO2;化合物E与C、D反应都能产生O2,则E为Na2O2;C、D分别为CO2和H2O,F、H分别为NaOH、Na2CO3;由J(NO2)+C K,故C应为H2O,K为HNO3;M可由NaOH或Na2与L反应得到,M与K(HNO3)反应生成HSiO3(或H4SiO4),故M为H2SiO3,L为SiO2由L+H M可确定H为Na2CO3,因此F为NaOH,C为H2O,D为CO2。最后由A NH3+H2O+ CO2,可以确定A为NH4HCO3或(NH4)2CO3.
【答案】(1)碳酸铵或碳酸氢铵;NaOH;Na2CO3;SiO2
(2)3Cu+8H++2NO3- 3Cu2++2NO↑+4H2O
(3)O3; 具有氧化性
(4)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g); △H=-92.4k J·mol-1
(5)2
例15.利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下:
依据上述流程,完成下列填空:
⑴图中CH4的第一次转化过程中的化学方程式是__________________。
⑵脱硫过程中,若有n mol Fe2O3·H2O转化,则生成S的物质的量为 mol(用含n的代数式表示)。
⑶整个流程有三个循环:一是K2CO3(aq)循环,二是N2和H2循环,第三个循环中被循环物质是____________。
⑷改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢,以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫,其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为____________________,该方法的优点是____________。
【解析】该生产工艺属于多处循环生产工艺,因此分析工艺流程示意图时,分析的主线是弄清基本原材料CH4转化为合成氨的基本原料N2和H2的工艺生产原理。但还要回头分析循环生产的理由和循环生产的工艺生产段。通过这样既考虑产品的合成,又考虑原料的充分利用,该题所涉及到的问题也就可以解答了。
【答案】(1)CH4+H2OCO+3H2;(2)n ;(3)Fe2O3·H2O;(4)Na2S+2H2O2NaOH+S+H2↑,NaOH可以循环利用,同时获得副产品氢气。(优点答到“NaOH可以循环利用”即可)
例16.(2009年全国一卷)已知周期表中,元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题:
(1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构,W的氧化物的晶体类型是 ;
(2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是 ;
(3)R和Y形成的二元化合物中,R呈现最高化合价的化合物的化学式是 ;
(4)这5个元素的氢化物分子中,①立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式) ,其原因是
;
②电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是
;
(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下:W的氯化物与Q的氢化物加热反应,生成化合物W(QH2)4和HCL气体;W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是 。
【解析】本题可结合问题作答。W的氯化物为正四体型,则应为SiCl4或CCl4,又W与Q形成高温陶瓷,故可推断W为Si。(1)SiO2为原子晶体。(2)高温陶瓷可联想到Si3N4,Q为N,则有NO2与N2O4之间的相互转化关系。(3)Y的最高价氧化的的水化物为强酸,且与Si、N等相邻,则只能是S。R为As,所以R的最高价化合物应为As2S5。(4)显然x为P元素。①氢化物沸点顺序为NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键后两者构型相同,分子间作用力不同。②SiH4、PH3和H2S的电子数均为18。,结构分别为正四面体,三角锥和V形。(5)由题中所给出的含字母的化学式可以写出具体的物质,然后配平即可。
【答案】(1)原子晶体。(2)NO2和N2O4(3)As2S5。(4)①NH3> AsH3 > PH3,因为前者中含有氢键,后两者构型相同,分子间作用力不同;②电子数相同的有SiH4、PH3和H2S结构分别为正四面体,三角锥和V形。(5)SiCl4 + 4NH3 = Si(NH2)4 + 4HCl,3Si(NH2)4 = 8NH3 + Si3N4
【专题突破】
1. 有A、B、C、D四种短周期的非金属元素(其单质也可分别用A、B、C、D表示),四种元素的原子序数按B、D、C、A顺序增大,D、C元素在周期表中位置相邻。在一定条件下,B可以分别和A、C、D化合生成甲、乙、丙化合物,C和D化合可得丁。已知乙、丙两个分子中各含有10个电子,并且甲、乙、丙、丁、戊有如下的变化关系:
请填写下列空格:
(1)甲的浓溶液与一种黑色粉末共热可得A,工业上保存A的方法为:_____。
(2)写出下列化学用语:
用电子式表示乙分子的形成过程_____________,
戊分子的结构式是____________,
甲和丙反应产物的电子式 _______________。
(3)写出下列反应的化学方程式:
丙+丁→D + 乙:_______________
A+丙→D + 甲:________________
【答案】(1)干燥后加压液化贮存于钢瓶中
(2) H-O-Cl
(3)4NH3+6NO5N2+6H2O;2NH3+3Cl2=6HCl+N2
2.已知A为常见金属,X、Y为常见非金属,X、E、F、G常温下为气体,C为液体,B是一种盐,受热极易分解,在工农业生产中用途较广(如被用作某些电池的电解质)。现用A与石墨作电极,B的浓溶液作电解质,构成原电池。有关物质之间的转化关系如下图:(注意:其中有些反应的条件及部分生成物被略去)请填写下列空白:
(1)反应④为A在某种气体中燃烧,生成单质Y和A的氧化物,其反应方程式为: 。
(2)从D溶液制备D的无水晶体的“操作a”为 。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)反应⑤的化学方程式为_____________。
(5)原电池反应①中正极的电极反应式为 。
答案:(1)2Mg+CO22MgO+C;(2)将D溶液在HCl气流中蒸干;
(3)② 4NH3+5O24NO+6H2O;(4)⑤ C+4HNO3(浓)CO2+4NO2↑+2H2O
(5)2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑
3.下图表示各物质之间的转化关系。已知:A、D、F、H均为单质,X常温下为无色液体,B为淡黄色固体,J溶于酸得到黄色溶液。请按要求填空:
(1)写出B的电子式:_________。
(2)写出生成E的电极反应式:_________,反应⑤的现象是_______。
(3)反应①的化学方程式是______,在实验室中引发反应④的操作是_____。
(4)反应⑥的离子方程式是__________。
【答案】(1)Na+[]2-Na+ ;(2)Fe+2OH――2e-=Fe(OH)2;白色物质迅速转变为灰绿色最终变为红褐色;(3)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;加少量KClO3,插上镁条并将其点燃;(4)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【解析】考察各元素性质的综合推断。
4.有一固体X它由两种常见元素组成,其中金属元素与另一元素的质量比为14:1。在一定条件下X可发生下列转化,有的反应标出全部产物,有的反应标出部分产物。P为混合物气体,R是无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体。C为红褐色物质,M为常见金属单质。试填空:
(1)X的化学式为 。(2)N应选择下列物质中的_____(填序号)
a. KMnO4 b. HNO3 c. H2O2 d. C12
(3)写出反应的离子方程式:
D→G ;
H→C 。
(4)B+M反应的化学方程式: 。
答案:(1)Fe3C;(2)c d;(3)Fe3O4十8H+==Fe2++2Fe3++4H2O;
Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓++3NH4+
5.下图表示各物质之间的转化关系。已知:常温下D、E、F、I、J为气体,且D、I是水煤气的主要成分;B是无色液体,M为红褐色固体,C的焰色反应为黄色。
(1)基于反应①原理的化学工业称为 ,写出该反应的化学方程式 。
(2)写出K和E反应的离子方程式_____。写出F溶液和H反应的离子方程式_______。
(3)已知:由G分解得到的H、I、J三者的物质的量之比为1∶1∶1,则G的化学式为____。
【答案】(1)氯碱工业;2NaCl+2H2OH2↑+C12↑+2NaOH;(2)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—;FeO+2H+=Fe2++H2O(3)FeC2O4
【解析】考察无机推断和定量计算相结合。
6. A~I分别表示中学化学中常见的一种物质,它们之间相互关系如下图所示(部分反应物、生成物没有列出),且已知G为主族元素的固态氧化物,A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素。
请填写下列空白:
(1)A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置______。
(2)写出C、G物质的化学式。C_____ G____
(3)写出①、④、⑥反应的化学方程式:
反应①:________反应④:__________反应⑥:__________
(4)从能量变化的角度看,①②③反应中属于△H<0的反应是____(填序号)
【答案】(1)第四周期、第Ⅷ族;(2)FeCl2 Al2O3;(3)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe;2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;(4)①②
【解析】考察电解知识和金属知识的整合。
7.一种白色晶体A极易溶于水,将A配成溶液进行如下框图所示的实验,实验现象及转化关系如下列框图所示。
其中A为正盐,气体D能使品红溶液褪色,气体F能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。试回答下列问题:
(1)写出下列物质化学式:A:______;C:____;
(2)写出下列反应的离子方程式:
① A和酸性KMnO4溶液:____________。
② A和新制氯水:________。
(3)通过本题的解答在检验SO时是使用HCl酸化的BaCl2溶液还是使用硝酸酸化的Ba(NO3)2,你得到的启示是:__________。
【答案】(1)(NH4)2SO3;BaSO4;
1、① 2MnO+5SO+6H+==2Mn2++5SO+3H2O;
② Cl2+H2O+SO==SO+2H++2Cl-
(3)在确定溶液中不含Ag+等干扰离子存在时可选用盐酸酸化的BaCl2溶液作试剂检验SO,在确定溶液中不含SO等干扰离子存在时可选用HNO3酸化的Ba(NO3)2溶液作试剂检验SO解析:考察离子的鉴定。
8.已知A—L所代表的物质(或溶液中的溶质)都是中学化学里常见的物质。通常状况下,A、B均是淡黄色固体,D是气体单质,E是无色无味气体,K是不溶于水的酸。反应①~③是化学工业生产重要产品的全部反应,反应④是工业生产普通玻璃的反应之一。一定条件下,各物质间的相互转化关系如下图所示(反应时加入或生成的水均没标出)。
请填写下列空白:
(1)写出下列物质的化学式:B____;D的同素异形体___。(均填化学式)
(2)画出A中金属元素的原子结构示意图_______;指出E分子中共价键的类型(填“极性键”或“非极性键”)_____。
(3)指出反应①②③是吸热反应,还是放热反应 _____。
(4)完成下列反应方程式:
① I+G→M+L的离子方程式:___________。
② 写出反应④的化学方程式:_________。
【答案】(1)FeS2;O3;(2)Na ;极性键;(3)放热反应;(4)①2Fe3+ + SO2 + 2H2O2Fe2+ + SO42- + 4H+;②Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2↑
9.(2009年海南卷)有关物质存在如图所示的转化关系(部分产物已省略)。通常C为气体单质,G为紫黑色固体单质。实验室中,常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H。
请回答下列问题:
(1)反应①的化学方程式为
(2)反应②的离子方程式为
(3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式
(4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀,此沉淀的Ksp=7.0×10—9。将等体积的D溶液与Pb(NO3)2溶液混合,若D的浓度为1×10—2mo1/L ,则生成沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为 。
【答案】
(1)(2分)
(2) (2分)
(3)或(其他合理答案也给分)(2分)
(4)(3分)
【专题综合】
1.将一定量的晶体A,隔绝空气加热到200℃时,A全部分解为等物质的量的四种气体。这四种物质与其他的相互转化关系如下图所示,J是一种常见的金属单质,C是一种非极性分子。图中部分反应条件及生成物没有列出。
请按要求填空:
⑴单质J的化学式_____________,E的分子式是______________。
⑵写出B和F反应的化学方程式___________________。
⑶写出K和I的稀溶液反应的离子方程式___________________________。
⑷A的化学式为______________________________
本题根据产物的颜色及有关反应条件及C物质与Na2O2的反应来推导。考查N与Fe的性质。
2,已知D、M、H是常见的非金属单质,其中M是无色气体,H是有色气体,J是位于元素周期表第六周期的一种金属元素的单质(其同族的某种元素是形成化合物种类最多的元素),A、C是金属氧化物,C和J均是某种常见电池的电极材料,J元素的+2价化合物比+4价化合物稳定,B与C反应时,每生成1molH同时消耗4 mol B和1 mol C,K只知含有CO 或CO2中的一种或两种。它们关系如图:
⑴写出下列物质的化学式:A__________ D_________。
⑵写出下列反应的化学方程式:
②__________________________________________________。
⑤__________________________________________________。
⑶由金属氧化物A和C得到其相应的金属,在冶金工业上一般可用________方法(填序号)
①热分解法 ②热还原法 ③电解法
其中从A得到其相应金属也可用铝热法,若反应中1 mol A参加反应,转移电子的物质的量为__________
⑷用C、J作电极,与硫酸构成如图所示电池,正极的电极反应为__________________________,当反应转移1mol电子时,负极质量增加_________ g。
3.重晶石(BaSO4)难溶于水,要转化成BaCO3再制备其他钡盐。工业上一般采用高温煅烧还原法;实验室可以采用沉淀转化法。
高温煅烧还原法
⑴煅烧还原的热化学方程式为:______________________________________。
有关的数据:Ba(s)+S(s)+2O2(g)=BaSO4(s);ΔH=-1473.2 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g);ΔH=-110.5 kJ·mol-1 Ba(s)+S(s)=BaS(g);ΔH=-460 kJ·mol-1
⑵经检验BaS的水溶液呈碱性,原因是(用离子方程式表示)____________________________。
沉淀转化法 向BaSO4沉淀中加入饱和Na2CO3溶液,充分搅拌,弃去上层清液。如此处理多次,直到BaSO4全部转化为BaCO3:BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)(平衡常数K=0.042)
⑶现有0.20 mol BaSO4,每次用1.00 L 2.0mol·L-1饱和Na2CO3溶液处理,假定BaSO4能全部转化,至少需要处理多少次?(写出计算过程)
⑷从“绿色化学”角度分析,用饱和Na2CO3溶液沉淀转化法的优点是_____________________。
4.高氯酸(HClO4)常用于塑料、电镀、人造金刚石工业,亚氯酸钠(NaClO2)是一种新型的优良漂白剂。高氯酸联产亚氯酸钠的工艺流程如下:
⑴反应器1中发生反应的化学方程式为____________________________________。
⑵通入反应器2的SO2作用是________;反应器2中发生反应的离子方程式为____________。
⑶循环1利用的物质是_______________。
通过物质的制备,考查方程式的书写。
答案
1.⑴Fe CO;⑵4NH3+5O24NO+6H2O;⑶3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O;⑷NH4HC2O4
2.⑴Fe3O4 C;⑵PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O 2HClO2HCl+O2↑;⑶② 8 mol;⑷PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 48
3.⑴BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g);ΔH=+571.2 kJ mol-1;⑵S2-+H2OHS-+OH-;⑶计算过程 :设每次用1.00 L 2.0 mol L-1饱和Na2CO3溶液能处理BaSO4物质的量为x
BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-
(2.0-x) mol L-1 x mol L-1 K===0.042 x=0.081(0.084也给分);处理次数==2.5(2.38也给分)。至少处理3次;⑷节能,环保
4.⑴3NaClO3+3H2SO4=2ClO2↑+HClO4+H2O+3NaHSO4或3NaClO3+2H2SO4=2ClO2↑+NaClO4+H2O+2NaHSO4 ;⑵二氧化硫作为还原剂把ClO2还原为NaClO2、2ClO2+SO2+4OH-=2ClO2-+SO42-+2H2O;(3)H2SO4
【专题考案】
1.(09年岳阳模拟)A、B、C和D分别是NaNO3、NaOH、HNO3和Ba(NO3)2四种溶液中的一种.现利用另一种溶液X,用如下图所示的方法,即可将它们一一确定.试确定A、B、C、D、X各代表何种溶液.
A: B: C: D: X:
2.(08年北京高考)X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成,其中X含有四种元素,X、Y、Z的焰色反应均为黄色,W为无色无味气体。这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产物及反应条件已略去)。
请回答:
(1)W的电子式是 。
(2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是 。
(3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物,选用其中某些化合物,利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验,装置Ⅲ中产生白色沉淀,装置Ⅴ中可收集到一种无色气体。
①装置Ⅰ中反应的化学方程式是
,
装置Ⅱ中物质的化学式是 。
②用X含有的四种元素中的两种
组成的某化合物,在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装置Ⅴ中气体,该化合物的化学式是 ,所需仪器装置是 (从上图中选择必要装置,填写编号)。
(4)向Z溶液中通入氯气,可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质,同时有X生成,该反应的化学方程式是 。
3.(08年永州模拟)一部分。表中所列的字母分别代表某一元素。
(1)1molA与D的氢化物完全反应产生的气体在标准状况下的体积为 。
(2)写出B的最高价氧化物的电子式 。
(3)表中的另一种金属元素(未标出)的单质G,可以发生如下图所示转化
其中化合物M是一种白色胶状沉淀,则M的化学式为 ;
K的溶液与B的某种氧化物反应的化学方程式为 ;L与氨水反应的离子方程式为 ; 一种新型无机非金属材料由G元素和C元素组成,其化学式为 。
4.(07年重庆高考理综)a、b、c、d、e是短周期元素,周期表中a与b、b与c相邻;a与c的最外层电子数之比为2:3,b的最外层电子数比c的最外层电子数少1个;常见化合物d2c2与水反应生成c的单质,且溶液使酚酞试液变红。
(1)e的元素符号是
(2)a、b、c的氢化物稳定性顺序为(用分子式表示) ;b的氢化物和b的最高价氧化物的水化物反应生成Z,则Z中的化学键类型为 ,Z的晶体类型为 ;ab- 离子的电子式为
(3)由a、c、d形成的化合物的水溶液显碱性,其原因是(用离子方程式表示)
(4)一定量的d2c2与ac2反应后的固体物质,恰好与0.8 mol稀盐酸溶液完全反应,并收集到0.25 mol 气体。则用物质的量表示该固体物质的组成为 、 .
5.已知X是一种盐,H是常见金属单质,F、I是常见非金属单质,E、G都是工业上重要的碱性物质,它们有右图所示的关系。
试回答下列问题:
(1)G的化学式为:_______________。
(2)写出下列反应的化学方程式
①__________________________________
②_________________________________。
(3)X在医药上用作解酸剂,与盐酸作用时,生
成B的物质的量与消耗盐酸的物质的量之比
为3∶8,则X的化学式为:_____________;
X与盐酸反应的化学方程式为:_____________________________________。
6.下图是中学化学中常见物质之间的一些反应关系,其中部分产物未写出。常温下X是固体,B和G是液体其余均为气体。根据图中关系推断:
(1)化学式X ;A ;B ;
(2)写出C→E的化学反应方程式 ;
(3)实验室收集气体D和F的方法依次是 法和 法。
7.(07年常州模拟) A、B、C、D、E、F六种中学常见的物质,皆由短周期元素组成,有转化关系:
(1)若A、C、E皆为氧化物,且常温下A为无色液体,E为有毒气。B、D、F皆为非金属单质,且D为气体。则A的结构式为 , 1molC中含有 个共价键。
(2)若A、C、E皆为氢化物,三者皆为极性分子,其中C的相对分子质量最小;D、E、F皆为氧化物, 其中D、F为有毒气体。则
①A、C、E沸点由高到低的顺序为 (填化学式)。
②A跟D常温下反应可生成一种单质,化学方程式为 。
8.(07年娄、邵八校联考)甲、乙、丙是三种常见的单质,X、Y、Z是它们的化合物,它们之间有如右图所示的转化关系:
(1)若甲是具有还原性的金属单质,X、Y、Z中
有一种是离子晶体,试推断:
①X、Y、Z中含有丙元素的是 ;
②写出Y的电子式 ;
③写出X与甲反应的化学方程式,并标出电子
转移的方向和数目:
。 (2)若甲是具有氧化性的黄绿色气体单质,丙通常是暗红色的液体,Y和Z具有相同的阳
离子,X与Z含有相同的离子。
①写出乙物质的化学试 ;
②写出X与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式: 。
参考答案
1.(07年岳阳模拟)A:NaOH B:NaNO3 C:Ba(NO3)2 D:HNO3 X:MgSO4
2.(08年北京)(1) (2)HCO3-+OH-=CO32-+H2O
(3)①Na2CO3+H2SO4= Na2CO4+ CO2↑+H2O 或2NaHCO3+H2SO4= Na2CO4+ 2CO2↑+2H2O
Na2O2 ②H2O2 I、IV、V
(4)2Na2CO3+Cl2+H2O=NaClO + NaCl + 2NaHCO3
3.(08年永州模拟)(1)11.2L
(2) O C O
(3)Al(OH)3
NaAlO2 +CO2+2H2O ====Al(OH)3↓+NaHCO3
3NH3·H2O+Al3+===Al(OH)3↓+3NH4+
AlN
4.(07年重庆高考理综)(1)S
(2)CH4<NH3<H2O;共价健和离子键;离子晶体;[ ∶CN∶]-
(3)CO32-+H2O=HCO3-+OH-或C2O42-+H2O=HC2O4-+OH-
(4)0.3 mol Na2O2、0.1 mol Na2CO3
5.(1)NaOH(1分)
(2)①2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2(2分) ②2Mg+CO22MgO+C (2分)
③3MgCO3·Mg(OH)2或Mg4(OH) 2(CO3)3等;(2分)
3MgCO3·Mg(OH)2+8HCl 4MgCl2+3CO2↑+4H2O(2分)
6.(1)NH4HCO3 NH3 H2O
(2)2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2 (3)排水 向上排空气
7. (07年常州模拟)(1)H-O-H , 4NA (每空2分)
(2) ① H2O>NH3>H2S (每空2分)
② SO2 + 2H2S===2H2O + 3S↓ (未写↓不扣分) (2分)
8.(07年娄、邵八校联考)(1)①X、Z ②电子式
③CO2+2Mg 2MgO+C(2)①Fe(1分) ②2Fe2++4Br—+3Cl2 2Fe3++2Br 2+6Cl
催化剂
△
催化剂
高温、高压
Cu
△
MnO2
△
催化剂
高温、高压
MnO2
△
MnO2
光照
光照
光照
放电
放电
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
O2
△
高温
高温
高温
点燃
高温
电解
电解
电解
高温
高温
点燃
高温
催化剂
△
高温
HYPERLINK "http://www./" EMBED ChemWindow.Document
I
A
C
K
D
F
J
N
M
G
H
B
L
E
+G
C
催化剂
高温
△
+G
X
Z
W
△
+Y
X
OH-
H+
A
B
C
B
Na2O2
D
E
F
G
Fe
微热
B
E
X
Y
丙
Z
+丙
+乙
+甲
‥
‥
‥
‥
Fe2+[∶S∶S∶]2-
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