1、专项突破（二） 金属及其化合物在化工流程中的转化,热点一 以含非金属元素的陌生物质为载体的化工流程题,近年来课标化工流程题中,频繁出现含非金属元素的陌生物质,如2 018课标,T27的Na2S2O5;2018课标,T27的KIO3、KH(IO3)2;2017课标 ,T26的H3BO3及T27的FePO4和LiFePO4;2017课标,T28的Na2S2O3;201 7课标,T28的As、As2S3、As2O3、H3AsO3、Na3AsO3;2016课标,T28 的NaClO2。主要考查物质的组成、结构、性质、制备、化学反应原 理、实验基础知识及操作技能,考查考生对所学知识的迁移应用能力。,典例
2、 (2018课标,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印 染、食品等方面应用广泛。回答下列问题: (1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该 过程的化学方程式 。 (2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为:,pH=4.1时,中为 溶液(写化学式)。 工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是 。 (3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸 收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为 。电解后, 室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进 行结晶脱水,可得到Na2S2O5。,
3、(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量 时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 molL-1的碘标准液滴定至终点,消 耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为,该样品中Na2S2O5的残留量为 gL-1(以SO2计)。,答案 (1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O (2)NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 (3)2H2O-4e- O2+4H+ a (4)S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+ 0.128,解析 本题考查工艺流程、电解原理的应用、氧化还原滴定与计算。 (1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为
4、+4价,根据观察法配平反应方 程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。 (2)中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故中为 NaHSO3溶液。 过程是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程利用SO2与 Na2SO3反应生成NaHSO3:Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的 NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。,(3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的 OH-,电极反应式为2H2O-4e- O2+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向 右侧移动,则a室中S +H+ HS ,NaHSO3浓度增大。
5、 (4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2 2S ,I2 2I-,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒 可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。 根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式:,已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。 溶解度:Ca5(PO4)3(OH)CaSO40.5H2O。 (1)上述流程中能加快反应速率的措施有 。,(2018北京理综,26,13分)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下: 磷精矿 磷精矿粉,该反应体现出酸性关系:H3PO4 H2SO4(填
6、“”或“”)。 结合元素周期律解释中结论:P和S电子层数相同, 。 (3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除 去。写出生成HF的化学方程式: 。,(2)磷精矿粉酸浸时发生反应: 2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4 10CaSO40.5H2O+6H3PO4,(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。 相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。 80 后脱除率变化的原因: 。,(5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S 残留,原因是 ;加 入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子
7、方程式是 。 (6)取a g所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用b mol L-1 NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液c mL。精制 磷酸中H3PO4的质量分数是 。(已知:H3PO4摩尔质量为98 gmol-1),答案 (1)研磨、加热 (2)S,得电子能力PS,非金属性PS (3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF (4)80 后,H2O2分解速率大,浓度显著降低 (5)CaSO4微溶 BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2+H2O+2H2P (6),解析 (1)将矿物研磨
8、粉碎可增加反应物的接触面积,使化学反应速率 加快;加热提高了活化分子百分数,加快了化学反应速率。 (2)根据强酸制取弱酸原理,可知H2SO4的酸性大于H3PO4。 (4)H2O2在磷精矿湿法制备磷酸工艺中作为氧化剂来处理有机碳,但H2O 2易分解生成O2和H2O,温度较高时H2O2分解加速,故有机碳的脱除率减 小。 (5)CaSO4微溶于水,故会有S 残留;加入BaCO3,可以提高S 的脱除 率,发生反应的离子方程式为BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2+,H2O +2H2P 。 (6)H3PO4与NaOH反应生成Na2HPO4的化学方程式为H3PO4+2NaOH Na2HPO4
9、+2H2O,故n(H3PO4)=n(OH-) ,所以精制磷酸中H3PO4的质量分 数是 100%= 。,热点二 无机物的转化与推断,无机推断题作为一种高考题型,它有明显的学科特点,题目重点考 查学生对元素及其化合物主干知识的掌握情况,题目结构紧凑,文字表 述少,但转化关系中包含信息多,综合性强,难度较大。 解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定突破口,顺 藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。,类型一 直线转化型 1.如图所示甲丁四种物质中均含有同一种元素,甲可以是单质也可以 是气态氢化物,丁是该元素最高价氧化物对应的水化物,则甲、乙、 丙、丁四种物质中共同含有的元素可能是 ( D
10、) A.Ca B.Na C.C D.N,解析 根据题给信息及转化关系可知丁是一种强酸,排除A、B选 项(最高价氧化物对应的水化物是碱)、C选项(最高价氧化物对应的水 化物是弱酸);N2或NH3可与O2反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2与 H2O反应生成HNO3,HNO3与Cu反应可生成NO,符合题意,D正确。,2.甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们 之间具有如下转化关系: 甲 乙 丙 下列有关物质的推断中不正确的是 ( A ) A.若甲为Fe,则丁可能是Cl2 B.若甲为焦炭,则丁可能是O2 C.若甲为SO2,则丁可能是氨水 D.若甲为NaOH 溶液,则
11、丁可能是CO2,解析 A项,若甲为Fe,丁为氯气,铁和氯气反应生成氯化铁,而氯化 铁与氯气不反应,错误;B项,若甲为C,丁为O2,物质转化关系为C COCO2,正确;C项,若甲为SO2,丁为氨水,物质转化关系为SO2 NH4 HSO3 (NH4)2SO3,正确;D项,若甲为NaOH 溶液,丁为CO2,物质转化关 系为NaOH Na2CO3 NaHCO3,正确。,3.如图所示转化关系中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强 酸。无论X是强酸还是强碱,都有如下转化关系(其他反应产物及反应 条件均已略去),当X是强碱时,过量的B与Cl2反应除生成C外,还生成一 种盐酸盐。 A B C D
12、E F 下列说法中不正确的是 ( ) A.当X是强酸时,若A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,则F可能是 H2SO4,B.当X是强碱时,若A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,则F可能是 HNO3 C.B和Cl2的反应是氧化还原反应 D.当X是强酸时,C在常温下呈气态答案 D,解析 无论X是强酸还是强碱,都有题中转化关系,结合C为单质,F 为强酸,可知A为(NH4)2S。当X是强酸如HCl时,B是H2S,C是S,D是SO2,E 是SO3,F是H2SO4,A项正确;当X是强碱如NaOH时,B是NH3,C是N2,D是 NO,E是NO2,F是HNO3,B项正确;B和Cl2的反应可能是H2S+C
13、l2 S+2 HCl或8NH3+3Cl2 N2+6NH4Cl,均为氧化还原反应,C项正确;当X是强 酸时,C为S,S在常温下呈固态,D项错误。,题后悟道 常见的连续氧化反应:A B C D(酸或碱) NH3(g) N2 NO NO2 HNO3 H2S(g) S SO2 SO3 H2SO4 C CO CO2 H2CO3 Na(s) Na2O Na2O2 NaOH,类型二 三角转化型 4.下表各物质中,A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素,其中A是 单质,B在常温下是气态的氢化物,C、D是氧化物,E是D和水反应的产 物。则各物质之间通过一步反应就能实现表中所示转化的是 ( B ),A. B.
14、C. D.,解析 SiO2不能一步反应生成H2SiO3,故不符合题意,均符 合题表中转化关系,故选B。,5.下列图示箭头方向表示与某种常见试剂在通常条件下(不含电解)发 生转化,其中6步转化均能一步实现的一组物质是 ( ),答案 D,解析 A项,N2与氧气反应只能生成NO,所以W不能通过一步反应 生成Z;B项,Na2CO3不能通过一步反应生成Na2O2;C项,Cu不能通过一步 反应生成Cu(OH)2;D项,Al与硫酸反应生成X,Al与盐酸反应生成Y,Al与 过量NaOH溶液反应生成Z,Z与过量硫酸反应生成X,X与BaCl2反应生成 Y,Y与过量NaOH溶液反应生成Z,反应均能一步实现。综上所述
15、,D项正 确。,6.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中不正确的是( D )A.若A是铁,则E可能为稀硝酸 B.若A是CuO,E是碳,则B为CO,C.若A是NaOH溶液,E是CO2,则B为NaHCO3 D.若A是AlCl3溶液,E可能是稀氨水,解析 铁与过量的硝酸反应生成硝酸铁,过量的铁与硝酸反应生成 硝酸亚铁,硝酸铁与硝酸亚铁在一定条件下可相互转化,故A正确;CuO 与碳反应,碳过量时生成CO、碳不足时生成CO2,CO与CO2可相互转化, 故B正确;二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,二氧化碳过量时生成碳酸氢 钠、二氧化碳不
16、足时生成碳酸钠,Na2CO3和NaHCO3可相互转化,故C正 确;AlCl3溶液与过量或少量稀氨水反应均生成氢氧化铝,故D错误。,反思归纳 常见的三角转化关系,类型三 综合推断 7.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。在如图所示的 物质转化关系中,p、q、m、n在常温下均为气体,分别是元 素Z、W、X、Y的单质,p和s均为有色气体,v的水溶液呈碱性。常温下, 0.1 mol/L t溶液与0.1 mol/L u溶液的pH 均为1。下列说法正确的是 ( ),A.原子半径:XYW C.v能分别与u、t反应生成离子化合物,D.Z的氧化物对应的水化物均为强酸,答案 C 解析 根据题给信息及题
17、图中各物质转化关系可知,p为Cl2,q为H2, m为N2,n为O2,u为HCl,v为NH3,r为NO,s为NO2,NO2与水反应生成HNO3和 NO,故W、X、Y、Z依次是H、N、O、Cl。A项,原子半径:ONH,错误;C项,NH3能分别与 HCl、HNO3反应生成NH4Cl、NH4NO3,二者均为离子化合物,正确;D项, 如Cl2O对应的水化物HClO为弱酸,错误。,8.A是常见的非金属固体单质,F是紫红色的金属单质,B、C是常见的强 酸,D、G、I是常见的气体,D与I的组成元素相同,且D的相对分子质量 比I的大16,E是最常见的无色液体。有关物质的转化关系如下图所示 (部分生成物与反应条件
18、已略去)。,请回答下列问题: (1)A中所含元素位于周期表中第 周期 族。 (2)D、G、I中属于酸性氧化物的是 (填化学式),写出其与过量 烧碱溶液反应的离子方程式: 。 (3)写出反应的化学方程式: ;写出反应的离子方程式: 。 (4)38.4 g F跟适量B的浓溶液反应,F完全反应,共收集到气体22.4 L(不考,虑2NO2 N2O4,气体体积已折算为标准状况),反应消耗B的物质的量 是 。,答案 (1)三 A (2)SO2 SO2+2OH- S +H2O (3)S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2+2H2O H2O+NO2+SO2 2H+S+NO (4)2.2 mol,解析 F是
19、紫红色金属单质,则F为Cu,单质A与B反应得到C,C为常见的 强酸且C能与Cu反应,可知A为S,B为HNO3,C为H2SO4,E为H2O,G为SO2,H 为CuSO4,而G、D、E反应得到I与C,D的相对分子质量比I的大16,则D为 NO2,I为NO。(1)A为S,位于周期表中第三周期A族。(2)D、G、I分别 为NO2、SO2、NO,其中是酸性氧化物的只有SO2,SO2与过量烧碱溶液反 应的离子方程式为SO2+2OH- S +H2O。(3)反应的化学方程式 为S+6HNO3(浓) H2SO4+6NO2+2H2O;反应的离子方程式为SO2+ NO2+H2O NO+2H+S 。(4)38.4 g
20、 Cu与适量的浓NHO3反应,硝酸,表现酸性和氧化性,故通过铜的物质的量可求出生成Cu(NO3)2消耗的 HNO3的物质的量是 2=1.2 mol,根据收集到标准状况下22.4 L 气体可求出被还原的HNO3的物质的量是1 mol(N原子守恒),则共消耗 的HNO3的物质的量是2.2 mol。,方法技巧,1.推断题解题思路,2.推断题常见突破口 (1)重要物质的物理性质 有色气体:NO2(红棕色)、Cl2(黄绿色)。无色、有刺激性气味的气体: SO2、NH3、HCl。 溶液中的有色物质:Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Mn (紫 红色)。 有色固体:淡黄色固体如Na2O
21、2、S;黑色固体如MnO2、C、CuO、 FeO、Fe3O4;紫黑色固体如KMnO4、I2;紫红色固体如Cu。,有色沉淀:白色沉淀如H2SiO3、AgCl、BaSO4、BaSO3、Mg(OH)2、Al (OH)3、BaCO3、CaCO3等;红褐色沉淀如Fe(OH)3;蓝色沉淀如Cu(OH)2; 黑色沉淀如CuS、FeS。 常温下呈液态的物质:H2O、H2O2、Br2、Hg等。 (2)既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的物质 金属单质:Al。 两性物质:两性氧化物如Al2O3,两性氢氧化物如Al(OH)3。 弱酸弱碱盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4等。,弱酸的酸式盐:NaHCO3、Ca(HCO3)2、NaHSO3等。 (3)特征反应 如NH3+HCl NH4Cl(出现白烟);2NO+O2 2NO2(无色变为红棕色);I 2遇淀粉溶液变蓝;4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3(白色灰绿色红 褐色)等。,
