2023 高考化学二轮专题复习 专题4　元素及其化合物 专题复习（答案）

　专题4　元素及其化合物　
课标要求 命题角度
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铁、铝及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。 2.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,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 3.结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 1.金属、非金属的单质、氧化物及其对应水化物的性质。 2.化学工艺流程也出现在选择题中,这类“微流程”一般步骤较少,选项问题设置简单,多以元素化合物的性质、化学实验操作与目的等内容进行考查。 3.常见非金属及其重要化合物的应用及环境污染、仪器或装置的选择和组装,物质的制备和性质探究等。
考点1　元素及其化合物的性质与应用
【研真题·明考向】
【角度1】元素及其化合物的性质
1.(2021·河北选择考)关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列说法正确的是 (　　)
A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化
B.NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强
C.加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI,说明H3PO4比HI酸性强
D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强
【真题变式·拓展考向】
关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列分析错误的是 (　　)
A.浓硫酸具有吸水性,故浓硫酸可以用作干燥剂
B.NaClO水溶液中存在ClO-+H2OHClO+OH-,pH减小,则酸性增强,平衡右移,生成氧化性更强的HClO
C.加热NaCl与浓硫酸混合物可制备HCl,说明HCl比浓硫酸更易挥发
D.浓硝酸与铝在常温下反应,会产生硝酸铝和NO2
2.(2022·江苏选择考)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)
A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
【角度2】元素及其化合物性质的应用
3.(2022·广东选择考)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是 (　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2可制作光导纤维
B 利用海水制取溴和镁单质 Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C 石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体 FeCl3可用作净水剂
4.(2021·浙江6月选考)下列说法不正确的是 (　　)
A.应避免铵态氮肥与草木灰混合施用
B.工业上可用离子交换法提高海带中碘的提取率
C.电解饱和食盐水可以得到金属钠和氯气
D.将生铁进一步炼制减少含碳量,能得到耐腐蚀的钢
【建模型·通方法】
(1)次氯酸盐性质的两个注意点:
①ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与S、I-、Fe2+均不能大量共存。
②ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O====
Fe(OH)3↓+3HClO。
(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强弱取决于该元素非金属性的强弱,如酸性:
HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3。
②证明酸性强弱,可利用复分解反应中“强酸制弱酸”的规律,如:
Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓
Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
③强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应,不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而金属和稀HNO3反应一般生成NO。
(3)常见无机酸的重要特性
①硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
②浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,产物会发生变化或反应停止。
③浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性。
④常温下,铁、铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
(1)等物质的量的金属钠被氧化成Na2O和Na2O2时转移的电子数相同。
(2)钠与盐的溶液反应:钠不能置换出溶液中的金属,钠先与水反应,生成的碱再与溶液中的其他物质反应。
(3) Fe2O3、Fe(OH)3与氢碘酸反应时,涉及Fe3+与I-的氧化还原反应,产物为Fe2+、I2和H2O。
(4)FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3+水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,灼烧后得到红棕色Fe2O3固体;而Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性的酸,最后得到的固体仍为Fe2(SO4)3。
(5)注意亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。
(6)Cu与稀硫酸不反应,而Cu2O能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4====
CuSO4+Cu+H2O(溶液为蓝色),利用此性质可以区分Cu和Cu2O。
【练新题·提素能】
【角度1】元素及其化合物的性质
1.下列关于物质性质的说法不合理的是 (　　)
A.FeCl3、Na2O2、Cu2S均可由相应单质直接化合生成
B.Cl2、SO2气体通入紫色石蕊试液中,均出现溶液先变红后褪色
C.金属Mg与稀硫酸和CO2均能反应,其反应类型相同
D.氢氧化铝、碳酸铵、碳酸氢钠都既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
2.(2022·沈阳二模)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是 (　　)
A.对甲基苯酚晶体在空气中由无色变成粉红色
B.将Na2O固体投入滴有酚酞溶液的水中,溶液变红
C.向Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸,溶液由浅绿色变成黄褐色
D.将酸性KMnO4溶液滴入H2C2O4溶液中,溶液紫色褪去
3.(2022·衡水二模)五育并举,劳动先行。下列劳动项目涉及的化学知识正确的是(　　)
选项 劳动项目 化学知识
A 小苏打用作蛋糕膨松剂 Na2CO3与酸反应产生气体
B 将新切土豆丝浸没在水里防止变色 土豆中的氧化性物质遇空气变色
C 煮豆浆点卤水制作豆腐 胶体聚沉
D 用铁质槽罐车运输浓硫酸 常温下,浓硫酸和铁不反应
【角度2】元素及其化合物性质的应用
4.(2022·日照模拟)化学与生活、生产、科技密切相关。下列叙述错误的是(　　)
A.制作降落伞的芳纶属于新型无机非金属材料
B.血液中含有的碳酸酐酶可清除人体内二氧化碳
C.将胶态氧化亚铜分散于玻璃中可制造红色玻璃
D.制作“冰墩墩”冰晶外壳的硅胶耐酸耐碱、不易燃烧
5.(2022·南京二模)氧化物在生产生活中有广泛应用。下列有关氧化物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.CO有还原性,可用于高炉炼铁
B.Fe2O3能与酸反应,可用作红色颜料
C.Al2O3具有两性,可用作耐火材料
D.ClO2易溶于水,可用于自来水消毒
6.(2022·聊城二模)下列物质应用正确的是 (　　)
A.纯碱用作治疗胃酸过多的药物
B.氯气和消石灰用作生产漂白液的原料
C.二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂
D.二氧化硅用作北斗芯片中的半导体材料
加固训练
1.(2022·韶关二模)下列“类比”结果正确的是 (　　)
A.H2S的热稳定性比H2O的弱,则PH3的热稳定性比NH3的弱
B.Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2,则Na2O2与SO2反应生成Na2SO3与O2
C.Ca(HCO3)2的溶解度比CaCO3的大,则NaHCO3的溶解度比Na2CO3的大
D.CO2与硅酸钠反应生成硅酸,说明非金属性:C>Si,则盐酸与碳酸钠反应生成CO2,说明非金属性:Cl>C
2.高氯酸铵可用于制造火箭燃料,其受热发生分解反应NH4ClO4N2↑+Cl2↑+
O2↑+H2O(未配平)。下列说法错误的是 (　　)
A.反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比为2∶3
B.产生1.12 L O2(标准状况)时,反应中转移0.35 mol 电子
C.可用热NaOH溶液吸收Cl2制备漂白液
D.可用无水硫酸铜检验产物中的H2O
考点2　元素及其化合物之间的转化
【研真题·明考向】
【角度1】以“微流程”为载体的元素及其化合物之间的转化
1.(2022·山东等级考) 高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是 (　　)
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
C.中和调pH的范围为3.2~4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
【真题变式·拓展考向】
结合上题有关信息,分析下列说法不正确的是 (　　)
A.根据工艺流程图可知,硫化铜精矿在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取的过程中一定涉及氧化还原反应
B.加入NH3调节溶液pH,主要目的是使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀
C.根据上题中的表格可知,Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,过滤得到的滤渣中只含有Fe(OH)3
D.在流程中,用高压H2还原,主要是将Cu2+变为Cu单质
2.(2022·河北选择考)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr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+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
【角度2】物质之间的转化
3.(2021·广东选择考)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b
B.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
【自主总结】解答流程图式元素及化合物的转化的具体思路——“三审”
【角度3】以实验为载体的元素化合物之间的转化
4.(2021·山东等级考)下列由实验现象所得结论错误的是 (　　)
A.向NaHSO3溶液中滴加氢硫酸,产生淡黄色沉淀,证明HS具有氧化性
B.向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫色褪去,证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
C.向浓HNO3中插入红热的炭,产生红棕色气体,证明炭可与浓HNO3反应生成NO2
D.向NaClO溶液中滴加酚酞试剂,先变红后褪色,证明NaClO在溶液中发生了水解反应
【真题拆解·还原考向】
(1)NaHSO3中S的化合价为+4价,处于中间价态,既具有
性,又具有
性。
(2)Fe3O4中既含有Fe(Ⅱ),也含有Fe(Ⅲ),Fe(Ⅱ)既具有
性也具有
性,可以使酸性高锰酸钾溶液
。
(3)NO在空气中会与氧气反应产生红棕色的
。
【角度4】物质转化循环图
5.(2022·湖南选择考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的N转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是 (　　)
A.过程Ⅰ中N发生氧化反应
B.a和b中转移的e-数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(N)=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N+N====N2↑+2H2O
【建模型·通方法】
(1)钠及其化合物
(2)铝及其化合物
(3)铁及其化合物
(4)铜及其化合物
(5)碳、硅及其化合物
(6)卤素及其化合物
(7)硫及其化合物
(8)氮及其化合物
(1)“线”性转化关系
ABC
X为O2
Na→Na2O→Na2O2
N2→NO→NO2或NH3→NO→NO2
S→SO2→SO3或H2S→SO2→SO3
C→CO→CO2或CH4→CO→CO2
醇→醛→羧酸
②X为CO2
NaOHNa2CO3NaHCO3
③X为强酸,如盐酸
NaAlO2Al(OH)3AlCl3
Na2CO3NaHCO3CO2
④X为强碱,如NaOH
AlCl3Al(OH)3NaAlO2
(2)“三角”转化关系
(3)交叉型转化
对于“环式”反应过程图像可表示为
(1)位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦、⑧。
(2)“入环”的物质为反应物,如①和④。
(3)“出环”的物质为生成物,如②和③。
(4)依据判断出的反应物和生成物,即可快速写出反应的化学方程式。
【练新题·提素能】
【角度1】
以“微流程”为载体的元素及其化合物之间的转化
1.(2022·淄博二模)一种利用有机胺(TBA)联合生产碳酸氢钠和二氯乙烷的工艺流程如图所示。
下列说法错误的是 (　　)
A.“制碱过程”后通过加热蒸发结晶得到NaHCO3
B.该工艺原子利用率100%
C.“氯化过程”每生成1 mol C2H4Cl2,总反应中消耗0.5 mol O2
D.“胺再生过程”反应为4CuCl+O2+4TBA·HCl====4CuCl2+4TBA+2H2O
2.(2022·广州二模)部分含N及Cl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.可以通过化合反应生成c
B.工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C.浓的a'溶液和浓的c'溶液反应可以得到b'
D.加热d'的固态钾盐可以产生O2
a→c→d→e
【角度2】元素及其化合物之间的转化
3.(2022·苏州模拟)含硫矿物如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿、芒硝在工业上有着重要的用途。收集黄铜矿炼铜过程中产生的SO2制备SO3,其反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1。指定条件下,下列物质转化不能实现的是 (　　)
A.SO2H2SO4
B.FeS2SO3
C.SO2NH4HSO3
D.NH4HSO3(NH4)2SO4
4.已知某物质X能发生如下转化:
下列有关叙述错误的是 (　　)
A.若X为N2,则A为硝酸
B.若X为S,则A为硫酸
C.反应①和②一定为氧化还原反应,反应③一定为非氧化还原反应
D.若X为非金属单质或非金属氢化物,则A不一定能与金属铜反应生成Y
【角度3】以实验为载体的元素化合物之间的转化
5.(2022·柳州二模)化学是以实验为基础的科学。下列实验设计正确的是 (　　)
选项 实验目的 实验设计
A 除去乙酸乙酯中的乙酸 加入NaOH溶液,振荡后分液
B 验证非金属性:O>S 向H2S溶液中通入O2,观察溶液变浑浊
C 由FeCl3溶液制备无水 FeCl3 将 FeCl3溶液加热蒸干
D 配制100 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液 准确称取NaOH固体,放入100 mL的容量瓶中,加水溶解,振荡摇匀,定容
6.(2022·北京西城区二模)某小组探究NH3的催化氧化,实验装置图如图。③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后产生白烟。
下列分析不正确的是 (　　)
A.若②中只有NH4Cl不能制备NH3
B.③、④中现象说明③中的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
C.④中白烟的主要成分是NH4Cl
D.一段时间后,⑤中溶液可能变蓝
【角度4】物质转化循环图
7.
硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,再经如图历程实现N的催化还原,进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是 (　　)
A.Fe3O4参与了该循环历程
B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂
C.在反应历程中生成的H+起到调节体系pH的作用
D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol N
加固训练
1.(2022·龙岩三模)磷化氢(PH3)是一种在空气中能自燃的剧毒气体,可通过以下流程制取:
下列说法错误的是 (　　)
A.NaH2PO2既能与酸反应又能与碱反应
B.流程中有两处涉及氧化还原反应
C.该过程需要在无氧条件下进行
D.分解反应生成H3PO4和PH3的物质的量之比为1∶1
2.(2022·聊城二模)下列由实验现象所得结论正确的是 (　　)
A.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔,在酒精灯上加热,铝箔熔化但不滴落,证明铝的熔点很高
B.用pH试纸测得CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8,证明HNO2酸性大于醋酸
C.向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,溶液由浅绿色变为棕黄色,证明H2O2的氧化性强于Fe3+
D.取三支试管各加入等量的己烷、苯、甲苯,再分别加入几滴等量的酸性KMnO4溶液,微热,仅盛有甲苯的试管中溶液褪色,证明苯环能使甲基更易被氧化
3.利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除汽车尾气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.反应中H+是催化剂
B.X是N2和H2O
C.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O
D.汽车尾气中的氮氧化物是汽油不完全燃烧产生的　专题4　元素及其化合物　
课标要求 命题角度
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铁、铝及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。 2.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,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。 3.结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化,认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。 1.金属、非金属的单质、氧化物及其对应水化物的性质。 2.化学工艺流程也出现在选择题中,这类“微流程”一般步骤较少,选项问题设置简单,多以元素化合物的性质、化学实验操作与目的等内容进行考查。 3.常见非金属及其重要化合物的应用及环境污染、仪器或装置的选择和组装,物质的制备和性质探究等。
考点1　元素及其化合物的性质与应用
【研真题·明考向】
【角度1】元素及其化合物的性质
1.(2021·河北选择考)关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列说法正确的是 (　　)
A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化
B.NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强
C.加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI,说明H3PO4比HI酸性强
D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强
解析:选B。浓硫酸能使糖类炭化,体现浓硫酸的脱水性,A错误;NaClO在水溶液中会发生水解,离子方程式为ClO-+H2OHClO+OH-,pH减小,则酸性增强,会促使平衡向正反应方向移动,生成氧化性更强的HClO,Cl在酸性条件下可生成具有强氧化性的氯气、二氧化氯等气体,增强氧化能力,B正确;HI的沸点低,加热NaI与浓H3PO4混合物发生反应生成HI,利用的是高沸点酸制备低沸点酸的原理,C错误;相同条件下根据铜与浓硝酸、稀硝酸反应的剧烈程度知,浓硝酸的氧化性大于稀硝酸的氧化性,D错误。
【真题变式·拓展考向】
关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列分析错误的是 (　　)
A.浓硫酸具有吸水性,故浓硫酸可以用作干燥剂
B.NaClO水溶液中存在ClO-+H2OHClO+OH-,pH减小,则酸性增强,平衡右移,生成氧化性更强的HClO
C.加热NaCl与浓硫酸混合物可制备HCl,说明HCl比浓硫酸更易挥发
D.浓硝酸与铝在常温下反应,会产生硝酸铝和NO2
解析:选D。浓硫酸具有吸水性,故可用作干燥剂,A正确;NaClO水溶液中存在ClO-+H2OHClO+OH-,pH减小,则酸性增强,平衡右移,生成氧化性更强的HClO,B正确;浓硫酸是高沸点酸,所以浓硫酸可以制备挥发性的HCl,C正确;浓硝酸在常温下和铝发生钝化,D错误。
2.(2022·江苏选择考)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是(　　)
A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
解析:选A。自然固氮是将N2转化为含氮化合物,不一定是转化为NH3,A错误;侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl,反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl,B正确;工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3,相关的化学反应方程式为4NH3+5O24NO+6H2O、2NO+O2====2NO2、3NO2+H2O====2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O====4HNO3,C正确;氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”,D正确。
【角度2】元素及其化合物性质的应用
3.(2022·广东选择考)陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系的是 (　　)
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用焦炭和石英砂制取粗硅 SiO2可制作光导纤维
B 利用海水制取溴和镁单质 Br-可被氧化,Mg2+可被还原
C 石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色 石油裂解可得到乙烯等不饱和烃
D FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体 FeCl3可用作净水剂
解析:选A。石英砂的主要成分为SiO2,用焦炭和石英砂制取粗硅:2C+SiO22CO+Si,是因为SiO2具有氧化性,SiO2能制作光导纤维的原因是SiO2折射率合适,能发生全反射,陈述Ⅰ和Ⅱ均正确但不具有因果关系,故A符合题意;海水制取溴和镁,Br-为溴元素的最低价,易被氧化生成Br2;Mg2+为镁元素的最高价,可被还原生成Mg,所以利用海水制取溴和镁单质,陈述Ⅰ和Ⅱ均正确,具有因果关系,故B不符合题意;不饱和烃能使溴的CCl4溶液褪色,石油裂解气能使溴的CCl4溶液褪色,因为石油裂解可得到乙烯等不饱和烃,陈述Ⅰ和Ⅱ均正确,具有因果关系,故C不符合题意;FeCl3水解可生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体能沉淀水中的悬浮物而净水,所以FeCl3可用作净水剂,陈述Ⅰ和Ⅱ均正确,具有因果关系,故D不符合题意。
4.(2021·浙江6月选考)下列说法不正确的是 (　　)
A.应避免铵态氮肥与草木灰混合施用
B.工业上可用离子交换法提高海带中碘的提取率
C.电解饱和食盐水可以得到金属钠和氯气
D.将生铁进一步炼制减少含碳量,能得到耐腐蚀的钢
解析:选C。铵态氮肥含有铵根离子,草木灰的主要成分碳酸钾显碱性,二者混合施用可以发生反应生成氨气,降低肥效,不能混合施用,A正确;离子交换法可以很大程度提取海带中的I-,还可以起到富集低浓度I-的作用,可以提高海带中碘的提取率,B正确;电解饱和食盐水可以得到NaOH、H2、Cl2,不能得到钠单质,C错误;将生铁进一步炼制可以减少含碳量,在使用这种钢材时可以减少电化学腐蚀过程,这样的钢材更耐腐蚀,D正确。
【建模型·通方法】
1.非金属及其化合物的几个注意点
(1)次氯酸盐性质的两个注意点:
①ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与S、I-、Fe2+均不能大量共存。
②ClO-体现水解性,因HClO酸性很弱,ClO-水解显碱性,如Fe3++3ClO-+3H2O====
Fe(OH)3↓+3HClO。
(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强弱取决于该元素非金属性的强弱,如酸性:
HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3>H2SiO3。
②证明酸性强弱,可利用复分解反应中“强酸制弱酸”的规律,如:
Na2SiO3+CO2+H2O====Na2CO3+H2SiO3↓
Ca(ClO)2+CO2+H2O====CaCO3↓+2HClO
③强氧化性酸(如HNO3、浓H2SO4)与金属反应,不生成H2;金属和浓HNO3反应一般生成NO2,而金属和稀HNO3反应一般生成NO。
(3)常见无机酸的重要特性
①硝酸、浓H2SO4、次氯酸具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO3、HClO见光或受热易分解。
②浓HNO3和Cu(足量)、浓H2SO4和Cu(足量)、浓盐酸和MnO2(足量)在反应时,随反应进行,产物会发生变化或反应停止。
③浓H2SO4具有吸水性、脱水性和强氧化性。
④常温下,铁、铝遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
2.金属及其化合物的“六个”注意点
(1)等物质的量的金属钠被氧化成Na2O和Na2O2时转移的电子数相同。
(2)钠与盐的溶液反应:钠不能置换出溶液中的金属,钠先与水反应,生成的碱再与溶液中的其他物质反应。
(3) Fe2O3、Fe(OH)3与氢碘酸反应时,涉及Fe3+与I-的氧化还原反应,产物为Fe2+、I2和H2O。
(4)FeCl3溶液加热浓缩时,因Fe3+水解和HCl的挥发,得到的固体为Fe(OH)3,灼烧后得到红棕色Fe2O3固体;而Fe2(SO4)3溶液蒸干时,因硫酸是难挥发性的酸,最后得到的固体仍为Fe2(SO4)3。
(5)注意亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。
(6)Cu与稀硫酸不反应,而Cu2O能与稀硫酸反应:Cu2O+H2SO4====
CuSO4+Cu+H2O(溶液为蓝色),利用此性质可以区分Cu和Cu2O。
【练新题·提素能】
【角度1】元素及其化合物的性质
1.下列关于物质性质的说法不合理的是 (　　)
A.FeCl3、Na2O2、Cu2S均可由相应单质直接化合生成
B.Cl2、SO2气体通入紫色石蕊试液中,均出现溶液先变红后褪色
C.金属Mg与稀硫酸和CO2均能反应,其反应类型相同
D.氢氧化铝、碳酸铵、碳酸氢钠都既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
解析:选B。Fe与氯气反应生成氯化铁、钠与氧气反应生成过氧化钠,Cu与S反应生成Cu2S,均可由相应单质直接化合生成,故A正确;SO2为酸性氧化物,通入紫色石蕊试液中,溶液变红但不褪色,故B错误; Mg与硫酸反应生成硫酸镁和氢气,Mg与二氧化碳反应生成MgO和C,均为置换反应,故C正确;两性氢氧化物、弱酸的铵盐、弱酸的酸式盐均与盐酸、NaOH反应,氢氧化铝、碳酸铵、碳酸氢钠都既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应,故D正确。
2.(2022·沈阳二模)下列颜色变化与氧化还原反应无关的是 (　　)
A.对甲基苯酚晶体在空气中由无色变成粉红色
B.将Na2O固体投入滴有酚酞溶液的水中,溶液变红
C.向Fe(NO3)2溶液中滴入稀硫酸,溶液由浅绿色变成黄褐色
D.将酸性KMnO4溶液滴入H2C2O4溶液中,溶液紫色褪去
解析:选B。对甲基苯酚分子结构中含酚羟基,被空气中氧气氧化,颜色发生改变,A不符合题意;Na2O遇水发生反应Na2O+H2O====2NaOH,溶液呈碱性,使酚酞溶液变红,没有发生氧化还原反应,B符合题意;Fe2+具有还原性,在酸性溶液中被N氧化为Fe3+,溶液颜色发生改变,C不符合题意;H2C2O4具有还原性,在酸性溶液中Mn被还原为Mn2+,溶液紫色褪去,D不符合题意。
3.(2022·衡水二模)五育并举,劳动先行。下列劳动项目涉及的化学知识正确的是(　　)
选项 劳动项目 化学知识
A 小苏打用作蛋糕膨松剂 Na2CO3与酸反应产生气体
B 将新切土豆丝浸没在水里防止变色 土豆中的氧化性物质遇空气变色
C 煮豆浆点卤水制作豆腐 胶体聚沉
D 用铁质槽罐车运输浓硫酸 常温下,浓硫酸和铁不反应
解析:选C。小苏打即碳酸氢钠,性质不稳定,受热分解产生二氧化碳,常用作焙制糕点的膨松剂,与碳酸钠无关,选项A错误;将新切土豆丝浸没在水里,使之与空气隔绝,以防止植物细胞中酚类物质的氧化,故是土豆中的还原性物质遇空气变色,选项B错误;煮豆浆点卤水制作豆腐是利用胶体遇电解质溶液发生聚沉的性质,选项C正确;用铁质槽罐车运输浓硫酸,因为常温下铁与浓硫酸发生钝化反应,阻止反应进一步进行,选项D错误。
【角度2】元素及其化合物性质的应用
4.(2022·日照模拟)化学与生活、生产、科技密切相关。下列叙述错误的是(　　)
A.制作降落伞的芳纶属于新型无机非金属材料
B.血液中含有的碳酸酐酶可清除人体内二氧化碳
C.将胶态氧化亚铜分散于玻璃中可制造红色玻璃
D.制作“冰墩墩”冰晶外壳的硅胶耐酸耐碱、不易燃烧
解析:选A。芳纶属于有机高分子材料,故A说法错误;碳酸酐酶是红细胞的主要蛋白质成分之一,其作用是帮助体内组织排除二氧化碳,故B说法正确;氧化亚铜为砖红色,常将胶态氧化亚铜分散于玻璃中制造红色玻璃,故C说法正确;硅胶主要成分是二氧化硅,化学性质稳定,不易燃烧,故D说法正确。
5.(2022·南京二模)氧化物在生产生活中有广泛应用。下列有关氧化物的性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.CO有还原性,可用于高炉炼铁
B.Fe2O3能与酸反应,可用作红色颜料
C.Al2O3具有两性,可用作耐火材料
D.ClO2易溶于水,可用于自来水消毒
解析:选A。高炉炼铁的反应为FexOy+yCOxFe+yCO2,反应中CO是还原剂,体现还原性,A符合题意;Fe2O3为红棕色固体,可用作红色颜料,与其能与酸反应的性质无关,B不符合题意;Al2O3具有两性,可用作耐火材料,但二者没有因果关系,Al2O3用作耐火材料是由于其具有很高的熔点,C不符合题意;ClO2用于自来水消毒与ClO2易溶于水无关,而是利用ClO2的强氧化性,D不符合题意。
6.(2022·聊城二模)下列物质应用正确的是 (　　)
A.纯碱用作治疗胃酸过多的药物
B.氯气和消石灰用作生产漂白液的原料
C.二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂
D.二氧化硅用作北斗芯片中的半导体材料
解析:选C。治疗胃酸过多的药物常用氢氧化铝或碳酸氢钠,故A错误;氯气和消石灰用作生产漂白粉的原料,漂白液的原料是氯气和氢氧化钠溶液,故B错误;二氧化硫用作葡萄酒生产过程中的添加剂,常作抗氧剂,故C正确;北斗芯片中的半导体材料是硅单质,故D错误。
加固训练
1.(2022·韶关二模)下列“类比”结果正确的是 (　　)
A.H2S的热稳定性比H2O的弱,则PH3的热稳定性比NH3的弱
B.Na2O2与CO2反应生成Na2CO3与O2,则Na2O2与SO2反应生成Na2SO3与O2
C.Ca(HCO3)2的溶解度比CaCO3的大,则NaHCO3的溶解度比Na2CO3的大
D.CO2与硅酸钠反应生成硅酸,说明非金属性:C>Si,则盐酸与碳酸钠反应生成CO2,说明非金属性:Cl>C
解析:选A。非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,非金属性:O>S,N>P,因此H2S的热稳定性比H2O的弱,PH3的热稳定性比NH3的弱,A正确;Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2,Na2O2具有强氧化性、SO2具有还原性,所以Na2O2和SO2发生氧化还原反应生成Na2SO4,B错误;Ca(HCO3)2能溶于水、CaCO3难溶于水,Ca(HCO3)2的溶解度比CaCO3的大,NaHCO3和Na2CO3均易溶于水,但碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠,C错误;在碳酸钠溶液中滴入稀盐酸,生成CO2,说明盐酸的酸性强于碳酸,但是由于盐酸不是最高价含氧酸,因此不能说明Cl元素的非金属性强于C元素,D错误。
2.高氯酸铵可用于制造火箭燃料,其受热发生分解反应NH4ClO4N2↑+Cl2↑+
O2↑+H2O(未配平)。下列说法错误的是 (　　)
A.反应中氧化剂和氧化产物的物质的量之比为2∶3
B.产生1.12 L O2(标准状况)时,反应中转移0.35 mol 电子
C.可用热NaOH溶液吸收Cl2制备漂白液
D.可用无水硫酸铜检验产物中的H2O
解析:选C。配平化学方程式为2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,反应中氧化剂为NH4ClO4,氧化产物为氮气和氧气,物质的量之比为2∶3,故A说法正确;产生1.12 L O2(标准状况)时,生成0.025 mol氯气,反应中转移0.35 mol电子,故B说法正确;热的NaOH溶液吸收氯气,会生成氯酸钠,应该使用冷的氢氧化钠溶液,故C说法错误;白色无水硫酸铜吸水后变蓝,可用无水硫酸铜检验产物中的H2O,故D说法正确。
考点2　元素及其化合物之间的转化
【研真题·明考向】
【角度1】以“微流程”为载体的元素及其化合物之间的转化
1.(2022·山东等级考) 高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿(含Zn、Fe元素的杂质)为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下,可能用到的数据见下表。
物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀pH 1.9 4.2 6.2
沉淀完全pH 3.2 6.7 8.2
下列说法错误的是 (　　)
A.固体X主要成分是Fe(OH)3和S;金属M为Zn
B.浸取时,增大O2压强可促进金属离子浸出
C.中和调pH的范围为3.2~4.2
D.还原时,增大溶液酸度有利于Cu的生成
解析:选D。CuS精矿(含有Zn、Fe元素的杂质)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取,CuS反应生成CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为Fe3+,然后加入NH3调节溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3;滤液中含有Cu2+、Zn2+;然后向滤液中通入高压H2,根据元素活动性:Zn>H>Cu,Cu2+被还原为Cu单质,通过过滤分离出来;而Zn2+仍然以离子形式存在于溶液中,再经一系列处理可得到Zn单质。经过上述分析可知,固体X主要成分是S、Fe(OH)3,金属M为Zn,故A正确;CuS难溶于硫酸,在溶液中存在沉淀溶解平衡CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),增大O2压强即增大O2的浓度,可以反应消耗S2-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动,从而可促进金属离子的浸出,故B正确;根据流程图可知:用NH3调节溶液pH时,要使Fe3+转化为沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,结合离子沉淀的pH范围,可知中和时应该调节溶液pH范围为3.2~4.2,故C正确;在用H2还原Cu2+变为Cu单质时,H2失去电子被氧化为H+,若还原时增大溶液的酸度,c(H+)增大,反应逆向移动,不利于H2失去电子还原Cu2+,因此不利于Cu的生成,故D错误。
【真题变式·拓展考向】
结合上题有关信息,分析下列说法不正确的是 (　　)
A.根据工艺流程图可知,硫化铜精矿在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取的过程中一定涉及氧化还原反应
B.加入NH3调节溶液pH,主要目的是使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀
C.根据上题中的表格可知,Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,过滤得到的滤渣中只含有Fe(OH)3
D.在流程中,用高压H2还原,主要是将Cu2+变为Cu单质
解析:选C。CuS精矿(含有杂质Zn、Fe元素)在高压O2作用下,用硫酸溶液浸取,CuS反应产生CuSO4、S、H2O,Fe2+被氧化为Fe3+,然后加入NH3调节溶液pH,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀,而Cu2+、Zn2+仍以离子形式存在于溶液中,过滤得到的滤渣中含有S、Fe(OH)3;滤液中含有Cu2+、Zn2+;然后向滤液中通入高压H2,根据元素活动性:Zn>H>Cu,Cu2+被还原为Cu单质,通过过滤分离出来。
2.(2022·河北选择考)LiBr溶液可作为替代氟利昂的绿色制冷剂。合成LiBr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+H2O
D.参与反应的n(Br2)∶n(BaS)∶n(H2SO4)为1∶1∶1
解析:选A。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说法错误;除杂工序中产生的滤渣为硫酸钡和硫,硫属于分子晶体,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说法正确;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说法正确;根据电子转化守恒可知,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说法正确。
【角度2】物质之间的转化
3.(2021·广东选择考)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b
B.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
解析:选C。图中所示铁元素不同化合价的物质:a为Fe,b可以为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质,c为Fe(OH)2,e可以为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质,d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质,如Fe+2FeCl3====3FeCl2,合理,故A不选;Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态,既有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,合理,故B不选;Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,不合理,故C选;b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,合理,故D不选。
【自主总结】解答流程图式元素及化合物的转化的具体思路——“三审”
【角度3】以实验为载体的元素化合物之间的转化
4.(2021·山东等级考)下列由实验现象所得结论错误的是 (　　)
A.向NaHSO3溶液中滴加氢硫酸,产生淡黄色沉淀,证明HS具有氧化性
B.向酸性KMnO4溶液中加入Fe3O4粉末,紫色褪去,证明Fe3O4中含Fe(Ⅱ)
C.向浓HNO3中插入红热的炭,产生红棕色气体,证明炭可与浓HNO3反应生成NO2
D.向NaClO溶液中滴加酚酞试剂,先变红后褪色,证明NaClO在溶液中发生了水解反应
解析:选C。淡黄色沉淀是S,在反应过程中硫元素由NaHSO3中的+4价降低到0价,发生还原反应,体现氧化性,A项不符合题意;酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,与还原性物质反应紫色才会褪去,所以可以证明Fe3O4中有还原性物质,即Fe(Ⅱ),B项不符合题意;在该反应中浓硝酸体现氧化性,N元素化合价降低,生成的产物可能是NO或者NO2,NO暴露于空气中也会迅速产生红棕色气体,无法证明反应产物,C项符合题意;先变红说明溶液显碱性,证明NaClO在溶液中发生了水解,NaClO+H2ONaOH+HClO,后来褪色,是因为水解产生了漂白性物质HClO,D项不符合题意。
【真题拆解·还原考向】
(1)NaHSO3中S的化合价为+4价,处于中间价态,既具有氧化性,又具有还原性。
(2)Fe3O4中既含有Fe(Ⅱ),也含有Fe(Ⅲ),Fe(Ⅱ)既具有氧化性也具有还原性,可以使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(3)NO在空气中会与氧气反应产生红棕色的NO2。
【角度4】物质转化循环图
5.(2022·湖南选择考)科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的N转化为N2进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是 (　　)
A.过程Ⅰ中N发生氧化反应
B.a和b中转移的e-数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的n(NO)∶n(N)=1∶4
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N+N====N2↑+2H2O
解析:选D。由图示可知,过程Ⅰ中N转化为NO,氮元素化合价由+3降低到+2,N是氧化剂,被还原,发生还原反应,A错误;由图示可知,过程Ⅰ为N在酶1的作用下转化为NO和H2O,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应的离子方程式为N+2H++e-NO↑+H2O,生成1 mol NO,a过程转移1 mol e-,过程Ⅱ为NO和N在酶2的作用下发生氧化还原反应生成H2O和N2H4,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应的离子方程式为NO+N+3e-+2H+H2O+N2H4,消耗1 mol NO,b过程转移4 mol e-,转移电子数目不相等,B错误;由图示可知,过程Ⅱ中发生反应的离子方程式为NO+N+3e-+2H+H2O+N2H4,n(NO)∶n(N)=1∶1,C错误;由图示可知,过程Ⅲ中发生反应的离子方程式为N2H4N2↑+4H++4e-,过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为N+N====N2↑+2H2O,D正确。
【建模型·通方法】
1.元素及其化合物之间的“框图”转化模型
(1)钠及其化合物
(2)铝及其化合物
(3)铁及其化合物
(4)铜及其化合物
(5)碳、硅及其化合物
(6)卤素及其化合物
(7)硫及其化合物
(8)氮及其化合物
2.元素及其化合物之间的特征转化模型
(1)“线”性转化关系
ABC
X为O2
Na→Na2O→Na2O2
N2→NO→NO2或NH3→NO→NO2
S→SO2→SO3或H2S→SO2→SO3
C→CO→CO2或CH4→CO→CO2
醇→醛→羧酸
②X为CO2
NaOHNa2CO3NaHCO3
③X为强酸,如盐酸
NaAlO2Al(OH)3AlCl3
Na2CO3NaHCO3CO2
④X为强碱,如NaOH
AlCl3Al(OH)3NaAlO2
(2)“三角”转化关系
(3)交叉型转化
3.
物质循环转化图的解题方法
对于“环式”反应过程图像可表示为
(1)位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤、⑥、⑦、⑧。
(2)“入环”的物质为反应物,如①和④。
(3)“出环”的物质为生成物,如②和③。
(4)依据判断出的反应物和生成物,即可快速写出反应的化学方程式。
【练新题·提素能】
【角度1】
以“微流程”为载体的元素及其化合物之间的转化
1.(2022·淄博二模)一种利用有机胺(TBA)联合生产碳酸氢钠和二氯乙烷的工艺流程如图所示。
下列说法错误的是 (　　)
A.“制碱过程”后通过加热蒸发结晶得到NaHCO3
B.该工艺原子利用率100%
C.“氯化过程”每生成1 mol C2H4Cl2,总反应中消耗0.5 mol O2
D.“胺再生过程”反应为4CuCl+O2+4TBA·HCl====4CuCl2+4TBA+2H2O
解析:选A。NaHCO3热稳定性差,加热易分解,应通过降温结晶得到NaHCO3,故A错误;从生产工艺流程图写出总反应为2H2O+4NaCl+4CO2+O2+2C2H4====
4NaHCO3+2C2H4Cl2,该工艺原子利用率100%,故B正确;“氯化过程”的化学方程式为C2H4+2CuCl2====C2H4Cl2+2CuCl,再结合“胺再生过程”的化学方程式4CuCl+O2+4TBA·HCl====4CuCl2+4TBA+2H2O,可得C2H4Cl2~2CuCl~0.5O2,所以每生成1 mol C2H4Cl2,总反应中消耗0.5 mol O2,故C正确;结合题图物质及转化关系,可得 “胺再生过程”反应为4CuCl+O2+4TBA·HCl====4CuCl2+
4TBA+2H2O,故D正确。
2.(2022·广州二模)部分含N及Cl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.可以通过化合反应生成c
B.工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C.浓的a'溶液和浓的c'溶液反应可以得到b'
D.加热d'的固态钾盐可以产生O2
解析:选B。由部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系图可得a为NH3,b为N2,c为NO,d为NO2,e为HNO3或硝酸盐,a'为HCl,b'为Cl2,c'为HClO或次氯酸盐,d'为HClO3或氯酸盐,e'为HClO4或高氯酸盐。氮气和氧气可以在高温或放电条件下通过化合反应生成NO,故A正确;工业上通过4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO,即a→c→d→e来制备HNO3,故B错误;可通过反应2HCl(浓)+NaClO====Cl2↑+H2O+NaCl得到氯气,故C正确;氯酸钾受热分解2KClO32KCl+3O2↑,可以产生O2,故D正确。
【角度2】元素及其化合物之间的转化
3.(2022·苏州模拟)含硫矿物如黄铁矿(FeS2)、黄铜矿、芒硝在工业上有着重要的用途。收集黄铜矿炼铜过程中产生的SO2制备SO3,其反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-197 kJ·mol-1。指定条件下,下列物质转化不能实现的是 (　　)
A.SO2H2SO4
B.FeS2SO3
C.SO2NH4HSO3
D.NH4HSO3(NH4)2SO4
解析:选B。SO2具有还原性,Cl2具有强氧化性,两者发生氧化还原反应生成HCl和H2SO4,可实现转化,故A不符合题意;FeS2和O2反应只能生成SO2,不可实现转化,故B符合题意;过量SO2通入氨水可得NH4HSO3,可实现转化,故C不符合题意;根据强酸制弱酸,NH4HSO3与H2SO4反应可生成(NH4)2SO4和H2SO3,可实现转化,故D不符合题意。
4.已知某物质X能发生如下转化:
下列有关叙述错误的是 (　　)
A.若X为N2,则A为硝酸
B.若X为S,则A为硫酸
C.反应①和②一定为氧化还原反应,反应③一定为非氧化还原反应
D.若X为非金属单质或非金属氢化物,则A不一定能与金属铜反应生成Y
解析:选C。若X为N2,N2与O2放电或高温下化合成的Y为NO,NO与O2化合成的Z为NO2,NO2与H2O反应生成HNO3和NO,则A为HNO3,A项正确;若X为S,S与O2点燃时反应生成的Y为SO2,SO2与O2化合成的Z为SO3,SO3与H2O化合成的A为H2SO4,B项正确;根据A项分析,若X为N2,则Y、Z依次为NO、NO2,NO2与H2O的反应为氧化还原反应;根据B项分析,若X为S,Y、Z依次为SO2、SO3,SO3与H2O的反应为非氧化还原反应,C项错误;若X为N2或NH3,Y为NO,Z为NO2,A为HNO3,Cu与稀硝酸反应生成NO;若X为S或H2S,Y为SO2,Z为SO3,A为H2SO4,Cu与浓硫酸共热反应生成SO2;若X为C或CH4,Y为CO,Z为CO2,A为H2CO3,Cu与H2CO3不反应,D项正确。
【角度3】以实验为载体的元素化合物之间的转化
5.(2022·柳州二模)化学是以实验为基础的科学。下列实验设计正确的是 (　　)
选项 实验目的 实验设计
A 除去乙酸乙酯中的乙酸 加入NaOH溶液,振荡后分液
B 验证非金属性:O>S 向H2S溶液中通入O2,观察溶液变浑浊
C 由FeCl3溶液制备无水 FeCl3 将 FeCl3溶液加热蒸干
D 配制100 mL一定物质的量浓度的NaOH溶液 准确称取NaOH固体,放入100 mL的容量瓶中,加水溶解,振荡摇匀,定容
解析:选B。NaOH溶液不仅能中和乙酸,还能与乙酸乙酯反应,故不能用NaOH溶液除去乙酸乙酯中的乙酸,应使用饱和Na2CO3溶液,A项错误;向H2S溶液中通入O2,观察到溶液变浑浊,说明发生了反应:O2+2H2S====2H2O+2S↓,则O2的氧化性强于S,进一步说明O的非金属性强于S,B项正确;在FeCl3溶液中存在水解平衡:FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,溶液加热时由于HCl的挥发,水解平衡正向移动,最终FeCl3水解成Fe(OH)3,不能制得无水FeCl3,C项错误;准确称取的NaOH固体不能直接放入容量瓶中加水溶解,应将准确称取的NaOH固体先在烧杯中加水溶解,冷却至室温后,再用玻璃棒引流移入100 mL的容量瓶中,D项错误。
6.(2022·北京西城区二模)某小组探究NH3的催化氧化,实验装置图如图。③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后产生白烟。
下列分析不正确的是 (　　)
A.若②中只有NH4Cl不能制备NH3
B.③、④中现象说明③中的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
C.④中白烟的主要成分是NH4Cl
D.一段时间后,⑤中溶液可能变蓝
解析:选C。由题图可知,①中高锰酸钾受热分解制备氧气,装置②中氯化铵与氢氧化钙共热反应制备氨气,装置③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮,装置④中反应生成的一氧化氮与过量的氧气反应生成二氧化氮,二氧化氮与水蒸气反应生成硝酸,硝酸与氨气反应生成硝酸铵,会有白烟产生,装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸,硝酸与铜反应生成蓝色的硝酸铜溶液。氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,无法制得氨气,故A正确;由分析可知,③中气体颜色无明显变化、④中收集到红棕色气体,一段时间后产生白烟说明③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮,反应的化学方程式为4NH3+5O24NO+6H2O,故B正确;由分析可知,④中白烟的主要成分是硝酸铵,故C错误;由分析可知,一段时间后,装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸,硝酸与铜反应生成蓝色的硝酸铜溶液,故D正确。
【角度4】物质转化循环图
7.
硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H2和CO2,再经如图历程实现N的催化还原,进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是 (　　)
A.Fe3O4参与了该循环历程
B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂
C.在反应历程中生成的H+起到调节体系pH的作用
D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol N
解析:选D。A项,该反应中,Fe价态随着N的氧化以及活性H2的还原不断循环,所以Fe3O4参与了循环过程,正确;B项,HCOOH分解产生CO2和活性H2,所以会发生碳氢键和氧氢键的断裂,正确;C项,N与N在氧化Fe(Ⅱ)的过程中需要消耗H+,pH增大,但活性H2还原Fe(Ⅲ)过程中生成H+,pH减小,所以生成的H+可以起到调节pH的作用,正确;D项,整个历程中,1 mol 活性 H2失电子形成2 mol H+转移2 mol e-,1 mol N最终得电子形成0.5 mol N2转移5 mol e-,所以1 mol 活性 H2可以还原0.4 mol N,错误。
加固训练
1.(2022·龙岩三模)磷化氢(PH3)是一种在空气中能自燃的剧毒气体,可通过以下流程制取:
下列说法错误的是 (　　)
A.NaH2PO2既能与酸反应又能与碱反应
B.流程中有两处涉及氧化还原反应
C.该过程需要在无氧条件下进行
D.分解反应生成H3PO4和PH3的物质的量之比为1∶1
解析:选A。白磷与过量氢氧化钠溶液发生氧化还原反应生成PH3和NaH2PO2溶液,NaH2PO2溶液与稀硫酸反应生成H3PO2,H3PO2为一元弱酸,发生分解反应生成PH3和H3PO4。H3PO2为一元弱酸,NaH2PO2为正盐,只能与酸反应,A错误;白磷与氢氧化钠溶液反应、H3PO2分解生成PH3和H3PO4,这两个反应中元素化合价发生变化,是氧化还原反应,B正确;PH3在空气中能自燃,整个过程中有PH3生成,故需要在无氧条件下进行,C正确;H3PO2中P元素为+1价,H3PO4和 PH3中P元素分别为+5和-3价,根据得失电子守恒规律,反应生成 H3PO4和 PH3的物质的量之比为1∶1,D正确。
2.(2022·聊城二模)下列由实验现象所得结论正确的是 (　　)
A.用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔,在酒精灯上加热,铝箔熔化但不滴落,证明铝的熔点很高
B.用pH试纸测得CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8,证明HNO2酸性大于醋酸
C.向Fe(NO3)2溶液中滴入硫酸酸化的H2O2溶液,溶液由浅绿色变为棕黄色,证明H2O2的氧化性强于Fe3+
D.取三支试管各加入等量的己烷、苯、甲苯,再分别加入几滴等量的酸性KMnO4溶液,微热,仅盛有甲苯的试管中溶液褪色,证明苯环能使甲基更易被氧化
解析:选D。打磨过的铝箔,在酒精灯上加热生成氧化铝,氧化铝熔点高于铝,故铝箔熔化但不滴落,A错误;两种盐溶液的浓度没有给出,故不能根据盐溶液的pH比较酸性,B错误;硝酸根在酸性溶液中具有强氧化性,能将亚铁离子氧化为铁离子,不一定是过氧化氢的作用,C错误;盛有甲苯的试管中溶液褪色,说明苯环对甲基产生了影响,能使甲基更易被氧化,D正确。
3.利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除汽车尾气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.反应中H+是催化剂
B.X是N2和H2O
C.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O
D.汽车尾气中的氮氧化物是汽油不完全燃烧产生的
解析:选D。由反应历程图可知,H+虽然参加反应,但其本身的质量及化学性质在反应前后都没有发生变化,故H+起催化作用,A项正确;由原子守恒可知X为N2和H2O,B项正确;分析反应历程图可知,反应物为NH3、NO、NO2,生成物是两种无毒物质N2和H2O,总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,C项正确;汽油的主要成分是碳氢化合物,汽车尾气中的氮氧化物是空气中的氮气和氧气发生反应产生的,D项错误。