高考化学备考 优生百日闯关系列 专题05 元素化合物知识的综合应用（含解析）

在学生就要走出校门的时候，班级工作仍要坚持德育先行，继续重视对学生进行爱国主义教育、集体主义教育、行为规范等的教育，认真落实学校、学工处的各项工作要求专题05 元素化合物知识的综合应用1【2015北京卷】研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。（1）溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO3-占95%，写出CO2溶于水产生HCO3-的方程式： 。（2）在海洋循环中，通过右图所示的途径固碳。写出钙化作用的离子方程式： 。同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O，用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整： + =(CH2O)x+x18O2+xH2O。（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机 碳，可采用如下方法：气提、吸收CO2，用N2从酸化后的还说中吹出CO2并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol/LHCl溶液滴定，消耗ymlHCl溶液，海水中溶解无机碳的浓度= mol/L。（4）利用右图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。结合方程式简述提取CO2的原理： 。用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 。【答案】（1）CO2+H2OH2CO3，H2CO3HCO3+H+ （2）Ca2+2HCO3=CaCO3+CO2+H2OxCO2 2xH218O （3）xy/z（4）a室：2H2O-4e=O2+4H+，H+通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO3+H+=CO2+H2O。c室的反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水调节至接近装置入口海水的pH 【考点定位】本题主要是考查盐类水解、方程式书写、化学实验、化学平衡移动、电解、化学计算等。【名师点晴】本题以CO2在海洋中的转移和归宿为素材，考查有关化学反应原理知识，难度不大，要求学生掌握弱电解质的电离、化学方程式的书写以及利用守恒观点配平方程式，第（3）小问责考查学生化学实验设计与计算能力，第（4）问利用电化学利用理论从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量，体现了化学与环境保护、理论与实际相结合的特点。2【2015上海卷】过氧化钙（CaO2）是一种白色、无毒、难溶于水的固体，能杀菌消毒，广泛用于果蔬保鲜、空气净化、污水处理等方面。工业生产过程如下：在NH4Cl溶液中加入Ca(OH)2；不断搅拌的同时加入30% H2O2，反应生成CaO28H2O沉淀；经过陈化、过滤，水洗得到CaO28H2O，再脱水干燥得到CaO2。完成下列填空（1）第步反应的化学方程式为。第步反应的化学方程式为。（2）可循环使用的物质是。工业上常采用Ca(OH)2过量而不是H2O2过量的方式来生产，这是因为。（3）检验CaO28H2O是否洗净的方法是。（4）CaO28H2O加热脱水的过程中，需不断通入不含二氧化碳的氧气，目的是。（5）已知CaO2在350迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置（夹持装置省略）。若所取产品质量是m g，测得气体体积为V mL（已换算成标准状况），则产品中CaO2的质量分数为用字母表示）。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有。【答案】（1）2NH4Cl+ Ca(OH)2=CaCl2+2NH3H2O。CaCl2+ H2O2+ 8H2O+2 NH3=CaO28H2O+2NH4Cl；（2）NH4Cl；溶液显碱性，就可以抑制CaO28H2O的溶解，从而提高产品的产率。H2O2是弱酸性，会促进CaO28H2O的溶解，对物质的制取不利。（3）取最后一次洗涤溶液，向其中加入AgNO3溶液，再滴加几滴稀硝酸，若无白色沉淀产生，就证明洗涤干净，否则没有洗涤干净。（4）抑制CaO28H2O分解，防止过氧化钙与二氧化碳反应。（5）；样品质量、完全分解后剩余固体的质量。【考点定位】本题主要是考查CaO2 的制取原理、操作、及物质洗涤、纯度的测量的知识。 【名师点睛】物质反应时反应条件不同，发生的反应不同，要结合反应条件及物质的性质书写相应的反应方程式。在物质制取时，要从平衡移动角度分析反应条件的控制的意义，应用物质的量的有关关系、元素在反应中的守恒关系进行物质纯度计算。金属元素及其化合物常以实际情景为依托，以元素化合物知识为载体，融元素化合物、化学基本理论、化学实验、化学计算、图像分析等知识于一体，既考查考生对知识的整合能力，又考查新课标的三种能力，并提高从化学视角分析和解决实际问题的能力。题型有选择题和填空题；以选择题形式考查Na、Mg、Al、Fe、Cu单质及其化合物的性质和应用，在卷中与化学反应原理结合考查综合推断，实验探究和无机化工流程图，以填空题形式考查。预计2016年高考在注重对非金属元素单质及其化合物性质及转化关系考查的同时，将会更加突出对物质组成、性质和反应原理的探究，考查学生分析解决问题的能力和对知识的应用能力，并同时强化化学知识与生活、社会实际问题的联系，特别要重视以SO2、NO2尾气的处理与吸收为背景的试题，此类题设问新颖，与生活、社会实际问题结合紧密，且赋分值较高，应引起重视。元素及其化合物知识综合应用涉及的知识多，考查学生的推理等能力，因此熟练掌握相关物质的性质知识是答题的关键，也是避免错误的重要保证。元素及其化合物知识是中学化学的核心和基础，它几乎贯穿在中学化学的各部分内容之中。元素化合物推断题是一类综合性很强的试题，其中不仅包含元素及化合物性质和社会生活、环境保护、化学计算等知识，有时还可引入学科间综合。它不仅可考查学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。 1、传统题型是考查元素化合物的重要题型 元素化合物知识跟化学基本理论、基本概念、化学实验和化学计算是无法割离的一个整体。学习化学基本理论是为了更好地理解元素化合物知识，学习化学实验和化学计算也是为了更好地研究元素化合物知识。分析高考试题，单独考查某一部分知识的试题并不多，大多数试题都是几大块内容中多个知识点的综合体。历年高考试题中都会出现离子方程式正误判断题、离子能否共存判断题、氧化还原反应规律的应用题等传统试题，这类试题是考查元素化合物知识的重要题型。 （1）用“离子能否共存判断题”考查元素化合物知识；（2）用“离子方程式正误判断题”考查元素化合物知识；（3）用计算型选择题考查元素化合物知识 2、检验题成为综合考查元素化合物的主力题型 各省市的高考试题中，几乎都出现了物质检验题。物质检验过程实质是元素化合物知识的综合应用过程。要正确解答一道物质检验试题，解题者必须熟悉有关各种物质的物理性质、化学性质，还会正确预测实验操作过程可能产生的颜色、状态和气味等各种实验现象的变化特征。若是一道物质检验的选择题，就可考查多种（甚至是十多种）物质。所以，物质检验题是综合考查元素化合物、化学实验等最佳题型之一。 （1）用指定试剂检验；（2）限定一种试剂检验；（3）不用任何试剂检别物质； （4）从非常规角度寻找检别物质的方法；3、物质推断题仍为考查推理能力保留题型 推理能力是高考测试的五项能力之一。从近几年的高考试题看，物质推断题成了每年高考中考查推理能力的保留题型。考试大纲中对推理能力是这样界定的：“通常根据已知的知识和题目给定的事实和条件，抽象、归纳相关信息，对自然科学问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或做出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来”。以下知识点如不能熟练掌握，往往不能顺利解推断题，从而导致出错;1、既能与酸反应又能与碱反应（两性）的物质常常是解答框图推断题的“题眼”或切入点；这类物质通常有：Al、Al2O3、Al(OH)3的两性；弱酸的铵盐，如碳酸铵、碳酸氢铵、硫化铵、亚硫酸铵等；除硫酸以外的多元弱酸的酸式盐，如碳酸氢钠、亚硫酸氢钠等；氨基酸的两性；酯的水解等。2、受热分解的物质或反应通常有：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O22KClO32KCl+3O2难溶性碳酸盐，如：CaCO3CaO+CO2、Cu2(OH)2CO32CuO+CO2+H2O 酸式碳酸盐，如：2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O 硝酸或硝酸盐，如：4HNO34NO2+O2+2H2、2NaNO32NaNO2+O2、2Cu(NO3)22CuO+4NO2+O2、2AgNO32Ag+2NO2+O2 铵盐，如：NH4HCO3NH3+CO2+H2O、(NH4)2CO32NH3+CO2+H2O、NH4ClNH3+HCl等 难溶性碱，如：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O等 2H2O22H2O+O23、与水反应或溶于水时，既有沉淀又有气体产生的物质或反应通常有：Al2S3+6H2O2Al(OH)3+3H2S Mg3N2+6H2O3Mg(OH)2+2NH3 CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2等。4、与酸反应，生成物中既有沉淀又有气体产生的反应通常有：Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+S+SO2+H2O、3Na2S+8HNO36NaNO3+2NO+3S+4H2O5、常见的电解反应有：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2或2NaCl(熔融) 2Na+Cl22CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O22H2O2H2+O2 2Al2O3(熔融) 4Al+3O26、两种化合物相互反应生成单质的通常有：SO2+2H2S3S+2H2O；6NO+4NH35N2+6H2O或6NO2+8NH37N2+12H2O；2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O；H2O2+H2SS+2H2O2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 2Na2O2+2H2O4NaOH+O2 2FeCl3+H2S2FeCl2+S+2HClCO+H2OCO2+H2等。7、常见的化学工业：氯碱工业；硅酸盐工业；合成氨工业；硫酸工业；硝酸工业；生石灰的制取；炼钢、炼铁工业；金属镁、铝的工业制取等。8、常见的连续与氧气反应（ABC）的物质转化有：NaNa2ONa2O2；N2或NH3NONO2；S或H2SSO2SO3；CCOCO2；伯醇醛酸等。9、常见离子或物质的特征反应或特殊性质：物质的颜色特征。如红棕色气体可能是NO2或溴蒸气，纯Br2是深红色液体，红褐色粉末通常是Fe2O3，亮红色或紫红色粉末可能是铜，红褐色沉淀是Fe(OH)3，黄绿色气体是Cl2，血红色溶液是Fe(SCN)2+，Fe3呈黄色或红棕色，Cu2通常呈蓝色，单质碘和固体高锰酸钾呈紫黑色，单质碘的四氯化碳溶液或苯溶液呈紫红色，碘水通常呈黄色或褐色，溴水通常呈红色或橙色，MnO4呈紫色，浅黄色的固体通常是FeS2、S、AgBr、Na2O2等，红色沉淀通常是Cu2O；物质燃烧的火焰的焰色。H2、CH4、S在空气中燃烧的火焰是浅蓝色，CO燃烧的火焰是蓝色，H2在Cl2中燃烧的火焰是苍白色，S在纯氧中燃烧的火焰是明亮的蓝紫色；焰色反应的特征通常只需了解两种元素，钠元素的焰色反应为黄色，钾元素的焰色反应为紫色（隔蓝色钴玻璃）或浅紫色；显色反应通常有：酸碱指示剂遇酸或碱可显示不同的颜色；Fe3遇SCN或酚分别呈血红色和紫色；Br、I遇氧化剂或MnO4遇还原剂会发生颜色变化；Cu2、Fe3的增加或减少也有颜色变化等；特殊的气味，如有臭鸡蛋气味的气体是H2S，NH3、HCl、Cl2、SO2等均是有刺激性气味的气体；物质的某些特征反应，如Fe2、Fe3、H、OH、S2、I、Cl、Ag、SO42等离子的检验、鉴定；碘的升华等；特征反应条件，如闪电、光照、电解、高温、高压、催化剂等；特征现象，如颜色变化、状态变化和沉淀的产生与消失，气体的产生与消失等。10、条件不同，反应产物不同的有：浓度不同，产物（或现象）不同的反应有：金属与硝酸的反应；浓硫酸与稀硫酸的性质差异；铁与氧气的反应；MnO2与HCl的反应等。反应物的相对量不同，其反应产物不同的有：P与Cl2的反应；Al3+与OH的反应；AlO2与H的反应；CO32与H的反应；Fe(OH)3胶体与H的反应；AgNO3溶液与NH3H2O的反应；FeBr2、FeI2与Cl2的反应；多元酸与碱的反应；NH3与Cl2、O2的反应；C与O2的反应等。反应温度不同，其反应产物不同的有：钠与氧气的反应；铁与氧气的反应；P2O5与H2O的反应；Cl2与NaOH等碱的反应；乙醇与浓硫酸的反应等。11、有关元素或物质的“化学之最”，如元素在自然界中的含量，物质的密度、硬度和熔点、沸点，物质的导电性、延展性等，尤其是短周期元素的一些“化学之最”，如原子半径、得失电子的能力、最高价氧化物的水化物的酸碱性及气态氢化物的稳定性等。12、有关元素的化合价，尤其是涉及到可变价元素时，应能及时联想到铁、碳、硫等元素及其相应的化合物。13、常见物质的实验室制取及其原理，如实验室制取H2、O2、Cl2、NH3、C2H4、C2H2的有关反应原理、试剂和反应条件等，并能根据相应的反应条件或物质进行联想与迁移。14、其它一些特殊反应，如：铝热反应(2Al+Fe2O32Fe+Al2O3)，镁在二氧化碳中的燃烧(2Mg+CO22MgO+C)，碳与浓硝酸的反应(C+4HNO3(浓)CO2+4NO2+2H2O)等。 15、10电子粒子通常有：Ne、N3-、O2、F、Na、Mg2、Al3+、OH、NH4、H3O+、CH4、NH3、H2O、HF等；18电子的粒子通常有：Ar、S2、Cl、K+、Ca2、H2S、HCl，还有可以是以下基团两两结合而得：-CH3、-NH2、-OH、-F，如CH3OH、H2O2、CH3CH3、F2等。16、在短周期元素中，相互之间可以原子个数比2:1和1:1形成化合物的元素有多种，常见的原子个数比为2:1的有：Na2O、Na2S、H2O、H2S、N2O、MgCl2、CO2、NO2、SO2、SiO2等；原子个数比为1:1的通常有：Na2O2、H2O2、CO、NO、MgO、NaCl等。1、考查钠、铁、镁、铝、铜以及硫、氯、氮、硅等元素的单质及其化合物。2、以元素及其化合物综合推断题为主，联系基本概念、基本理论命题，也可以通过无机化工流程图考查元素化合物知识。3、可以从社会、科技、环境等角度联系元素化合物知识，还可以将实验、化学反应原理等结合起来进行综合考查。审题根据题目提供的文字、图像、数据等提炼出重要信息，然后分析考查方向；根据题目提供重要“题眼”（重要的反应、现象等），确定考查的元素及化合物；明确用什么样的原理俩解决相关问题。析题1、正确调用已有的知识与题目给信息建立联系；2、关注陌生信息、隐含信息等的应用；答题规范合理作答，注意细节。如离子方程式与化学方程式；化学式与名称等1某新型无机非金属材料K由两种非金属元素组成，它是一种超硬物质，具有耐磨、耐腐蚀、抗冷热冲击、抗氧化的特性。它是以中学化学中常见物质为原料来生产的，图中C、M、K均含A元素，M的分子式为A(NH2)4；E为不含A 元素的氢化物，在空气中易形成白雾；G、F均为难溶于水的白色沉淀，H为氧化物，J为气体；其余物质均为中学化学中常见物质。（提示：NH3和H2O的化学性质在某些方面相似）请回答下列问题：（1）写出指定物质的化学式：A ，C ，F 。（2）K的化学式为 。（3）写出图中下列序号的化学方程式： 反应 ； 反应 。（4）写出图中反应的离子方程式： 。【答案】（14分）（1）Si (2分) ；SiCl4 (2分) ； H2SiO3 (H4SiO4) (2分) ； （2）Si3N4 (2分) （3）Si2NaOH H2ONa2SiO32H2（2分） SiO22NaOHNa2SiO3H2O (2分) （4）SiO322CO22H2OH2SiO32HCO3 (2分)【考点定位】考查了物质转化关系和判断、物质化学式、化学方程式和离子方程式的书写的知识。【名师点睛】本题是无机元素及化合物的推断题，全面考查了元素及化合物的性质及应用，要掌握元素及化合物的结构、性质、应用，同时把反应现象和题干信息充分结合，与材料及制取方法结合，注意物质的量的多少对反应及产物的影响。本题考查的非金属元素N、Cl、Si元素及其化合物的性质和应用的知识。从物质之间的转化关系中找准突破口，问题就会各个击破，迎仍而解。2为了除去KCl溶液中少量的Mg2、SO42-，可选用Ba(OH)2、HCl和K2CO3三种试剂，按如下步骤操作： （1）上述试剂中， B是 ，C是 。 （2）操作的名称是 。 （3）加过量A时发生有关反应的离子方程式为 、 。一份溶液中可能含有K+、Al3+、H+、NH4+、Cl、Br、I、ClO-、AlO2-等离子中的若干种。为了确定溶液的组成，进行了如下操作：（1）往该溶液中逐滴加入NaOH溶液并适当加热，产生沉淀和气体的物质的量（n）与加入NaOH溶液的体积关系如图所示；则该溶液中一定存在的离子是，一定不存在的离子是。（2）经检测后，该溶液中含有大量的Cl、Br、I，若向1L该混合溶液中通入一定量的氯气，则溶液中Cl、Br、I与通入氯气的体积（标况下）关系如表所示，回答下列问题：Cl2的体积（标况下）2.8L5.6L11.2L n(Cl- ) 1.25mol 1.5 mol 2 mol n(Br- ) 1.5 mol 1.4mol 0.9 mol n(I- ) a mol 0 0则a为原溶液中Cl、Br、I的物质的量浓度之比为 【答案】 （1）K2CO3 ；HCl；（2）蒸发结晶（3）Mg2+2OH=Mg(OH)2；Ba2+SO42-=BaSO4 （1）Al3+、H+、NH4+ ClO-、AlO2- （2）0.15 10:15:4 【考点定位】考查物质的除杂，离子的推断和离子中的氧化还原反应的有关计算等知识。【名师点睛】本题主要考查物质的除杂，离子的推断和离子中的氧化还原反应的有关计算等知识，除杂问题是考查学生对单质、化合物物理性质和化学性质掌握程度和灵活运用能力的重要题型，该题型出题灵活，选择题、填空题、实验题中均可设计。是考查学生学以致用的最佳题型，也是高考出题的一个热点。而利用离子反应进行物质的推断是推断题中的一种重要题型，它既考查了常见离子的典型性质，、又考查了学生的推断能力。这类试题常将物质拆分为离子，通过实验并根据其现象或图像推断出相应的离子，在平时学习中要加强练习。3中学常见反应的化学方程式是A+BX+Y+H2O（未配平，反应条件略去），其中A、B的物质的量之比为了1：4。请回答：（1）若Y是黄绿色气体，则Y的电子式是 ，该反应的离子方程式是 。（2）若A为非金属单质，构成它的原子核外最外层电子数是次外层电子数的2倍，B的溶液为某浓酸，则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是 。（3）若A为金属单质，常温下A在B的浓溶液中“钝化”，且A可溶于X溶液中。A元素在周期表中的位置是 （填所在周期和族）；Y的化学式是 。含a mol X的溶液溶解了一定量A后，若溶液中两种金属阳离子的物质的量恰好相等，则被还原的X是 mol。（4）若A、B、X、Y均为化合物。向A溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀；B的焰色为黄色。则A与B按物质的量之比14恰好反应后，溶液中离子浓度从大到小的顺序是 。【答案】（1） （2分） MnO24H+2Cl- Mn2+Cl22H2O（2分） （2）4:1（2分） （3）第4周期 族（2分） NO（2分） 0.4a （3分）（4）c(Na+)c(Cl)c(AlO)c(OH)c(H+)【考点定位】考查氧化还原反应、原子结构及元素周期表、电解质溶液等。【名师点晴】本题难度较大，考查知识点较多，学生应熟悉常见的氧化还原反应、常见物质的性质、对元素周期表及周期律的认识以及电解质溶液是所存在的电守恒和物料守恒是解答本题的关键，并要求学生能熟练利用离子方程式或化学反应方程式来分析解答问题、解决问题，对培养学生的解题能力有很大帮助。4钴及其化合物可作为一些化学合成的催化剂，亦用于油漆、颜料、玻璃、釉瓷及电极板等的制造。（1）粉红色、不溶于水的Co(OH)2具有两性，其溶于盐酸的离子方程式为 ，Co(OH)2在空气中慢慢被氧化为棕褐色的Co(OH)3，反应的化学方程式为_。（2）CoxNi(1-x)Fe2O4（其中Co、Ni均为+2价）可用作H2O2分解的催化剂，具有较高的活性。该催化剂中铁元素的化合价为_ 。两种不同方法制得的催化剂CoxNi(1-x)Fe2O4在10时催化分解6%的H2O2溶液的相对初始速率随x变化的曲线如图所示。由图中信息可知： 法制取得到的催化剂活性更高；Co2+、Ni2+两种离子中催化效果较好的是 。（3） CoCl2常用作多彩水泥的添加剂，可用钴的氧化物(其中Co的化合价为+2、+3)制备，用480 mL 5 molL-1盐酸恰好将其完全溶解，得到CoCl2溶液和6.72 L(标准状况下)黄绿色气体。则该钴的氧化物的化学式为_ 。= n(Cl) =(0.48 L5 mol/L0.3mol2)= 0.9mol，所以固体中的n(Co2)= 0.9mol0.6 mol=0.3 mol，根据化合价电荷守恒为O，氧化物中n(O)= （0.3 mol20.6 mol3）2=1.2 mol，故该钴氧化物中n(Co)：n(O)= 0.9mol：1.2 mol=3：4，故氧化物的化学式为Co2O4，故答案为：Co3O4。【考点定位】本题主要是考查浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响；化学方程式的书写；化学方程式的有关计算。【名师点晴】本题考查学生对实验原理理解、方案设计的评价、实验装置的理解、物质组成的测定等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与综合运用分析解决问题的能力。的理：4）5HNO2是一种弱酸，且不稳定，易分解生成NO和NO2；它能被常见的强氧化剂氧化；在酸性溶液中它也是一种氧化剂，如能把Fe2+氧化成Fe3+AgNO2是一种难溶于水、易溶于酸的化合物试回答下列问题：（1）人体正常的血红蛋白含有Fe2+若误食亚硝酸盐（如NaNO2），则导致血红蛋白中的Fe2+转化为 Fe3+而中毒，服用维生素C可解毒下列叙述不正确的是_（填序号）。A亚硝酸盐被还原B维生素C是还原剂C维生素C将Fe3+还原为Fe2+D亚硝酸盐是还原剂（2）下列方法中，不能用来区分NaNO2和NaCl的是_（填序号）。A测定这两种溶液的pHB分别在两种溶液中滴加甲基橙C在酸性条件下加入KI-淀粉溶液来区别D用AgNO3和HNO3两种试剂来区别（3）某同学把新制的氯水加到NaNO2溶液中，观察到氯水褪色，同时生成NaNO3和HCl，请写出反应的离子方程式:_。（4）Fe与过量稀硫酸反应可以制取FeSO4若用反应所得的酸性溶液，将Fe2+转化为Fe3+，要求产物纯净，可选用的最佳试剂是_（填序号）。aCl2bFecH2O2dHNO3（5）若FeSO4和O2的化学计量数比为2：1，试配平下列方程式： FeSO4+ K2O2 K2FeO4+ K2O+ K2SO4