高考化学二轮复习 典型的元素及其化合物.pdf
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1、典型的元素及其化合物1.过碳酸钠(2Na 2c033H2()2)广泛用于化工、造纸、纺织、食品等行 业,一种以芒硝(Na 2s10民0)、腹2等为原料制备过碳酸钠的工艺 流程如下:循环物质X j2H1 产阳 步1 n 产I步骤m I 精制卜|声晦二朝一 煨烧 步骤1V-Ca SOq30%H2O2 Na2SiO3 稳定剂、I|过碳酸钠-*-不痴-饱和Na 2fC)3溶液卜 15 步骤V95%乙醇已知2CrO7+2=2()厂+巴0,pH小于5时几乎均以Cr20厂形式 存在,pH大于8.5时几乎均以CrO:形式存在。回答下列问题:(l)Na 2Cr()4中Cr元素的化合价为。凡(Ca CrOD(填“
2、”或 V)p(Ca S04)o(3)流程中循环物质X为(填化学式)。步骤n中发生反应的化学方程式为(5)步骤Iin是为了制得纯碱,从环境保护的角度看,可能的不足之处是 o(6)步骤V合成时,加入95%的乙醇的目的是(7)测定产品活性氧的实验步骤如下:准确称取Rg产品,用硫酸溶 解后,用c mo lLT的KMiQ标准溶液滴定至终点,消耗KMiA标准 溶液rmLo滴定到终点时,溶液呈_(填“无色”或“浅红色”)o过氧化物的活性氧是指过氧化物单独用催化剂催化分解时放出氧 气的质量与样品的质量之比。该实验测得的产品中活性氧为(列出计算表达式)。答案+6(2)画0。7(4)2Na2Cr04+2C02+H
3、20=Na2Cr207+2Na HC03(5)六价铭有毒,易造成环境污染(6)减小过碳酸钠的溶解度,提高产率(7)浅红色4c4 m解析(2)分析过程可知步骤I加入Na zCrO,生成Ca S04,说明反应向 更难溶的方向进行,证明尼(Ca CrO)P(Ca S04)o 已知2CrOr+2H+Cr2Or+H2O,pH小于5时几乎均以Cr20厂形 式存在,pH大于8.5时几乎均以CrO形式存在,酸溶液中平衡向正 方向移动,流程中循环物质X为Na2Cr207o准确称取R g产品,用硫酸溶解后,用c mo l L-的KMn(X标 准溶液滴定至终点,消耗KM11O4标准溶液PmL,反应为:5H202+3
4、H2SO4+2KMn 04=K2S04+2Mn S04+8H20+502 t,/2(H202)=25cVX102mo l=2.5X10-3c Kmo l,2H202=2H20+02 t,分解生成氧气质量为 Z.SXKTc k mo l XBZ g-mo l X1=0.04c Kg,过氧化物的 2活性氧是指过氧化物单独用催化剂催化分解时放出氧气的质量与样品的质量之比=4c gx 100%=。m g m2.某矿渣的成分为Cu O、Al203 Fe203 Si02,工业上用该矿渣获取 铜和胆矶的操作流程如下:稀硫酸 Na Cl O Na OH固体混 沉淀B 沉淀C CuS O4-5H2O合物A 粗产
5、品已知:Cu20+2H+=Cu+Cu2+H20部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:沉淀物Cu(0H)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2开始沉淀 pH5.44.02.75.8沉淀完全pH6.75.23.78.8请回答下列问题:操作1主要包括:3o洗涤Cu S0-5H2()粗产品不能用大量水洗,而用冰水洗涤。原因是 o答案 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 冰水既可以洗去晶体表面的杂 质离子,又可以减少晶体的损失解析 从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体的操作1主要包括:蒸发浓 缩、冷却结晶、过滤。洗涤CUS0J5H2。粗产品不能用大量水洗,而 用冰水洗涤。原因是Cu S04晶体溶解于水,而
6、且温度越高,溶解度越 大。若用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子,又可以减少晶体的损 失。3.软镒矿中含血。2约70%,S2约20%,AI2O3约4%,其余为水分;闪锌矿中含Zn S约80%,FeS、Cu S、SiO2共约7%,其余为水分。科研 人员开发了综合利用这两种资源的同槽酸浸工艺,制取Zn、MiQ和 Na2S04O其工艺流程如下:NeS()4和Na2S04-10H20的溶解度曲线(g/100 g水)如图,则IV中得到NeSCX固体的操作是:将分离出MnC()3和Zn CA后的滤液升温结晶、用乙醇洗涤后干燥。用乙醇洗涤而不用水洗的原因是4答案趁热过滤防止形成Na2S04-10H20解析 读
7、图,硫酸钠的溶解度随温度的降低逐渐增大,而十水硫酸钠 的溶解度随温度的降低明显减小,由此说明从IV溶液中制取硫酸钠固 体的方法是蒸发浓缩、趁热过滤、洗涤、干燥;用乙醇洗涤硫酸钠固 体时,不会析出十水硫酸钠,用水洗涤硫酸钠固体时,随着温度的降 低,硫酸钠溶解度增大,容易析出十水硫酸钠固体。4.绿矶(FeSO4-7HzO)可用于色谱分析剂、净水、照相制版等方面。下面是以铁屑(含少量锡等杂质)生产绿矶的一种方法:稀硫酸稀硫酸滤渣I操作n酸化(pH=2)冷却T操作而通H2s至饱和滤渣 n FeSO4-7H2O已知:在H2s饱和溶液中,Sn S沉淀完全时的pH为1.6;FeS开始沉 淀时溶液的pH为3.
8、0,沉淀完全时溶液的pH为5.5。操作IV的顺序依次为:、冷却结晶、操作IV得到的绿矶晶体用少量冰水洗涤,其目的是:除去晶体表面附着的硫酸等杂质;_O答案(1)蒸发浓缩 过滤(2)降低绿矶的溶解度,减少绿研的损失5解析FeS。,溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到 FeS04-7H20 晶体。5.二草酸合铜(II)酸钾晶体K2 Cu(C204)2 2H20)制备流程如下:(已知:H2C204=C0 t+c o21+h2o)制备Cu O:CUSO4溶液中滴入Na OH溶液,加热煮沸、冷却、双层滤纸 过滤、洗涤。用双层滤纸过滤的原因是用蒸储水洗涤氧化铜时,如何证明氧化铜已洗涤干净?答案
9、(1)防止Cu O颗粒穿过滤纸或防止滤纸破损(2)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加Ba CL溶液,若无白色沉 淀产生,说明洗涤干净解析(1)过滤的目的是为了除尽不溶的固体,从过滤时滤纸易破损,用双层滤纸的可能原因是防止滤纸破损、防止Cu O颗粒穿过滤纸。(2)可以检验是否存在硫酸根离子来检验是否洗涤干净,具体方法是:取 少量最后一次洗涤液于试管中,滴加Ba CL溶液,若无白色沉淀生成,说明已洗涤干净。6.工业上利用铝铁矿(FeO-COOs)冶炼铝的工艺流程如下:6纯碱、空气浸出液操作I遮厘 Na2CrO4操作I包括过滤与洗涤,简述实验室中洗涤沉淀的操作:(2)(011)3和人1(011)3类
10、似,也是两性氢氧化物,写出Cr(0H)3溶于 浓氢氧化钠溶液的离子方程式:答案(1)将蒸播水沿玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉淀,待水流尽后,再重复操作23次(2)Cr(OH)3+OH-=CrO;+2H20解析(1)过滤后得到的沉淀进行洗涤必须在过滤器中完成,所以实 验室中洗涤沉淀的操作为:将蒸储水沿玻璃棒慢慢倒入漏斗中浸没沉 淀,待水流尽后,再重复操作23次。(2)Cr(0H)3和Al(0H)3类似,也是两性氢氧化物。氢氧化铝与氢氧化 钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,因此Cr(0H)3溶于浓氢氧化钠溶液反 应生成的是Na CrOz和水,反应的离子方程式为Cr(OH)3+OH-=CrO;+2H20o7.
11、某混合物A含有KAI(SO)2、ALO3和Fe2()3,在一定条件下可实现 下图所示的物质之间的变化:7NaOH 沉淀d|N沉淀c曹卢田 适量小溶液Ki-匕沉淀传T固体b|它就过普水nT溶液e|据此回答下列问题:I、n、m、w四步中对于溶液和沉淀的分离采取的方法是 _9获得沉淀后,要对沉淀进行洗涤,请简述洗涤沉淀的操作是答案 过滤(沿玻璃棒)向漏斗中注入蒸馈水,至浸没沉淀后,待水 自然流下,重复操作23次解析 由流程可知,ALO3和FezOs不溶于水,则沉淀C为ALO3和Fe203,氧化铁与碱不反应,则沉淀D为Fe2(V反应中生成的沉淀为 A1(OH)3,氢氧化铝受热分解生成氧化铝,则B为AU
12、)3,反应为 KAI(SOD 2与氨水的反应,则溶液E为(SO4、(阳)25。4和阻1120。根 据以上分析可知I、II、m、IV四步中对于溶液和沉淀的分离采取的 方法是过滤;获得沉淀后,要对沉淀进行洗涤,洗涤在过滤器中进行,则洗涤沉淀的操作是(沿玻璃棒)向漏斗中注入蒸储水,至浸没沉淀后,待水自然流下,重复操作23次。8.某工厂的电镀污泥中含有铜、铁等金属化合物。为实现资源的回 收利用并有效防止环境污染,设计如下工艺流程:电镀污泥调pH一Fe(OH)3 一 铁红 过滤煮沸,Cu SO4 溶液一 Cu Cl8沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2开始沉淀pH2.37.64.4沉淀完全p
13、H3.29.76.4过滤后的沉淀表面通常附着有一些杂质离子,为得到纯净产物,需要 进行洗涤,确定沉淀洗涤干净的操作及现象是答案 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入Ba c k溶液,若出现白 色沉淀,则未洗涤干净,反之则洗涤干净9.KC1、KIO3的溶解度曲线如图所示。由KIO3溶液得到KIO3晶体的 方法为 O0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 温度代答案 蒸发浓缩,降温结晶解析 由溶解度曲线可知KIO3在常温下的溶解度较小,故由KIO3溶 液得到kio3晶体的方法为蒸发浓缩,降温结晶。92.硫酸镒在不同温度下结晶可分别得到Mn S04-7H2O、Mn S04-5H20
14、和M11SO4-H20o硫酸镒在不同温度下的溶解度和该温度范围内析出晶 体的组成如下图所示。从过滤所得的滤液中获得较高纯度MnSCX-H20的操作是:控制温度在 8090 之间蒸发结晶,,使固体Mn SOjl W与溶液分 离,、真空干燥。答案 趁热过滤 用8090 的蒸储水洗涤23次 解析 据溶解度曲线图,要从过滤所得Mn S04溶液中获得较高纯度的 Mn S()4 晶体,应在8090 之间进行蒸发结晶、趁热过滤,再 用8090 的蒸播水洗涤Mn S04-H20晶体23次,最后真空干燥。10.以废旧铅蓄电池的含铅废料(主要含Pb、PbO、PbO2 PbSO)和稀H2s为原料制备高纯PbO,实现
15、铅的再生利用。其主要流程如下:FeSC)4、稀 H2so4 10%Na OH 溶液/一高纯PbOPb O溶解在Na OH溶液中,存在平衡:PbO(s)+Na OH(a q)Na HPbO2(a q),其溶解度曲线如图所示。结合图示溶解 度曲线,简述由粗品PbO得到高纯PbO的操作 o10o o o o o O 12108 6 4 2 Il、Kwgoqd答案 在35%Na OH溶液中,加热至110,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到高纯PbO固体解析根据图像可知35%Na OH溶液的溶解度受温度影响较大,超过 110 随温度升高而降低,因此由粗品PbO得到高纯PbO的操作为将
16、粗PbO溶解在一定量35%Na 0H溶液中,加热至110,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到高纯PbO固体。11.由工业级碳酸锂(含有少量碳酸镁等杂质)制备高纯碳酸锂。实验 过程如下:工碳锂浊业酸悬液CO2 Na OH溶液 CO2滤渣蒸发分解高纯 碳酸 锂已知在不同温度下蒸发分解碳酸锂的产率与溶解度关系如图:90 以下,随温度升高,碳酸锂产率升高的原因可能是答案碳酸氢锂随温度的升高分解产率增大,碳酸锂的溶解度随温度it升高而减小 解析由蒸发分解碳酸锂的产率与溶解度关系可知随温度升高碳酸 锂的溶解度下降,而温度升高碳酸氢锂也易分解生成碳酸锂,两个因 素共同促进了随温度升高,碳酸
17、锂产率的升高。12.Mg(C10,常用作催熟剂、除草剂等,下图为制备少量 Mg(C103)2 6H20 的方法:MgO Na C103H2O2 Ba Cl2调节pH=4饱和溶液卤块 反Al-Mg(C103)2-6H20滤渣已知:卤块的主要成分为MgC126H2。,含有Mgs。,、FeCL等杂质。几种化合物的溶解度(S随温度(7)的变化曲线如上图。加入Ba Ck的目的是除,如何判断该离子已除尽:加入Na Cl Os饱和溶液会发生反应:MgCl2+2Na C103=Mg(C103)2+2Na Cl I,请利用该反应,结合溶解度图,制取Mg(C103)2-6H2()的实 验步骤依次为:取样,加入Na
18、 Cl Os饱和溶液充分反应;蒸发浓缩;_;12冷却结晶;过滤、洗涤,获得Mg(CK)3)2-6H20晶体。答案(DSOT 静置,取上层清液加入Ba CL,若无白色沉淀,则S07 己沉淀完全(2)趁热过滤解析(。加入Ba CL的目的是除去S07,领离子与硫酸根离子结合 生成硫酸钢沉淀,过滤除去;检验SO7是否除尽的方法是静置,取 上层清液加入Ba CL,若无白色沉淀,则SO厂已沉淀完全。(2)Mg(CIO3)2的溶解度受温度变化影响大,温度高时溶解度较大,温 度低时溶解度较小,所以需要趁热过滤除去氯化钠。13.工业上制取氯酸钾的主要步骤为:I.将Ck通入石灰浆,在75 C左右充分反应,然后过滤
19、;II.向滤液中加入稍过量的KC1固体,进行适当操作可析出KC1O3固 体。下图是有关物质的溶解度曲线。40油OOOOOOOO 7 6 5 4 3 2 1OK。01&)瞄跳&步骤n中,若溶液中KC1()3的含量为147 g广1,则KC1()3的物质的量浓度为 o从该溶液中尽可能多地析出KC103固体的方法13是 o答案1.2 mo l-L-1蒸发浓缩、冷却结晶解析 若溶液中KC2的含量为147 gL,则1 L溶液中含有KC103 的物质的量是147 g4-122.5 g-mo rl.2 mo l,因此物质的量浓度 为1.2mo lL7。由于氯酸钾的溶解度随温度的升高而增大,所以从 该溶液中尽可
20、能多地析出KCIO3固体的操作应该是蒸发浓缩、冷却结 晶。14.以高氯冶炼烟灰(主要成分为铜锌的氯化物、氧化物、硫酸盐,少量铁元素和神元素)为原料,可回收制备Cu和Zn S04-H20,其主要 实验流程如下:烟 灰Zn S(X的溶解度曲线如下图所示。5 0 5 0 5 07 7 6 6 5 54540260 280 300 320 340 360 380温度/K“电解”后,从溶液中回收Zn S04 为0的实验操作为答案 在330 K以上(330380 K)蒸发结晶,趁热过滤,热水洗涤干14燥解析 根据Zn S04的溶解度曲线,“电解”后,从溶液中回收Zn S04-H20 的实验操作为:在330
21、 K以上(330380 K)蒸发结晶,趁热过滤,热 水洗涤干燥。15.K3Fe(C2O4)313比0(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制 蓝图。回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用Rl FeCODs 3H2。作感光剂,以K3Fe(CN)61溶 液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3Fe(C204)32FeC204+3K2C204+2C02 t;显色反应的化学方程式为(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。通入 氮 气 的 目 的 是实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变 为红色,由此判断热分解产物中一定含有、O为防止倒吸,停止实验时应进
22、行的操作是15样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和FezOs,检验Fe2()3 存 在 的 方 法 是答案(1)3FeC2O4+2K3 Fe(CN)6=Fe3 Fe(CN)6 21+3K2C204(2)隔绝空气,使反应产生的气体全部进入后续装置CO?CO先 熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末 于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证 明含有Fe2O3解析Fe?+的检验方法是加入ia Fe(CN)溶液生成蓝色的 Fe31Fe(CN)6L 沉淀。空气中含有为防止Fe?+被。2氧化,应先通入即 隔绝空气,且使反应产生的气体全部进入后续装置。B中澄
23、清石灰水变浑浊,证明分解过程中产生CO?;F中澄清石灰水 变浑浊,E中固体变为红色,说明E中发生反应:Cu O+COCu+C02,所以分解产物中一定含有CO。实验结束时,为了防止倒吸,应先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却 后停止通入氮气。检验FezOs的方法是取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴 入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2(V16.氮的氧化物(NOJ是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂 16条件下用NH3将NO1还原生成N2O某同学在实验室中对NHs与NO2反应 进行了探究。回答下列问题:(D氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的,反应的化学方程式为欲收集一瓶干燥
24、的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生 装置一_(按气流方向,用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的附3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化 剂,充入刖2(两端用夹子K、&夹好)。在一定温度下按图示装置进 行实验。X Y是/Na OH溶液Z操作步骤实验现象解释原因打开K,推动注射器活 塞,使X中的气体缓慢Y管中反应的化学方程式17通入Y管中将注射器活塞退回原 处并固定,待装置恢复 到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开(答案A2NH4Cl+Ca(0H)2 Ca Cl2+2H20+2NH3 t(或 BNH3f+H20)nh3 h2o dcff ei(2)红棕色
25、气体颜色慢慢变浅6叫+8阳催颂7凡+12旦0 Z中Na OH溶液发生倒吸现象 反应后气体分子数减少,Y管中压强 小于外界压强解析(1)在实验室通常是用加热氯化钱和消石灰固体混合物制取 氨气,应选用发生装置A,其反应的化学方程式为2NH1+Ca(OH)2Ca Cl2+2H2O+2NH31,或选用发生装置B,直接加热浓 氨水生成氨气:NH3 H2ONH3 t+H20;氨气是碱性气体,可用 碱石灰干燥,密度小于空气,应短管进长管出进行收集,氨气极易溶 18于水,尾气处理时应防止倒吸,则要收集一瓶干燥的氨气,仪器的连 接顺序:发生装置f d f c f fei。(2)打开Ki,推动注射器活塞将氨气缓慢
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