2022届高中化学新课标2轮总复习（福建专版）专题2元素及其化合物（2课时）

-1-专题二元素及其化合物第13课时金属元素及其化合物-1-侯氏制碱法NaHCO3

Na2CO3蒸馏淡水晒盐粗盐除杂精盐Cl2Br2、I2海水（Na、Mg2+、Cl-、Br-、I-）Mg熔融电解Na电解食盐水NaOHH2Cl2一、海水的综合利用-1-

(1)氯碱工业：注：-1-(2)海水提镁：煅烧水Mg熔融电解HCl△MgCl2-1-二、从矿物质到基础物质-1-三、典型题型分析

【例1】

氯化铜晶体中常含FeCl2杂质，为制得纯净氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)，首先将其溶于稀盐酸中，然后按下面所示操作步骤进行提纯。Cu2+

、Fe2+、

Cl-Cu2+

、Fe3+、

Cl-加入氧化剂X沉淀Z滤液蒸发结晶CuCl2·H2O(晶体)加入物质Y过滤-1-已知：氢氧化物开始沉淀时的pH氢氧化物沉淀完全时的pHFe3+1.93.2Cu2+4.76.7

①下列物质中，最适合作为氧化剂X的是________(填序号)。A．H2O2B．KMnO4C．NaC1OD．浓硫酸写出加入X后发生反应的离子方程式：_______________________________________。-1-②加入的物质Y可以是__________，目的是________________________________。③从CuCl2稀溶液中得到CuCl2·2H2O晶体，在蒸发结晶的过程中，为了防止Cu2+的水解，应采取的措施是______________________________________________________________。-1-

解析：除杂的要求：①不引入新杂质②不减少主要成分浓度③简便易行。在四个氧化剂中，双氧水是一种清洁的除杂试剂，无污染，且还原产物为水不引入新的杂质。加入物质Y的目的是消耗溶液中的H+，调节溶液的pH在3.2～4.7之间，使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，而不使Cu2+形成Cu(OH)2沉淀。答案:①A

2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O

②CuO或Cu(OH)2或CuCO3

调节溶液的pH，只生成Fe(OH)3沉淀

③加入适量稀盐酸防止水解-1-变式题1.(2011·广东)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：(注：NaCl熔点为801℃；AlCl3在181℃升华)-1-(2)将Cl2连续通入坩埚中的粗铝熔体，杂质随气泡上浮除去。气泡的主要成分除Cl2外还含有

；固态杂质粘附于气泡上，在熔体表面形成浮渣，浮渣中肯定存在

。2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe高温4Al＋3SiO23Si＋2Al2O3高温(1)精炼前，需清除坩埚表面的氧化铁和石英砂，防止精炼时它们分别与铝发生置换反应产生新的杂质，相关的化学方程式为：①和②

HCl，氯化铝NaCl-1-(3)在用废碱液处理气体A的过程中，所发生反应的离子方程式为(4)镀铝电解池中，金属铝为

极，熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为

。(5)钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，其原因是

Cl2＋2OH—===Cl—＋ClO—＋H2O

H＋＋OH－==H2O

阳Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl致密的氧化铝膜能隔绝钢材与空气中的O2、CO2和H2O等接触，使电化学腐蚀和化学腐蚀不能发生

-1-解析：(1)结合题意，即是Fe2O3、SiO2和金属Al在高温下发生置换反应。(2)杂质中还存在H2，与Cl2结合形成HCl，高温下Cl2也能与Na和Al反应生成NaCl和AlCl3(700℃时升华形成气体)。(3)冷凝后的气体Cl2和HCl均能与碱液反应。(4)电镀时，镀层金属作阳极，失电子形成阳离子，即Al失电子形成Al3＋，Al3＋再与

结合形成。(5)防止腐蚀的原理包括隔绝金属与空气中的O2、CO2和H2O等接触、改变金属内部的结构等。-1-

【例2】某实验小组利用两种方法制备Fe(OH)2。

方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入__________________。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用____________________________________的方法。③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是____________________________。-1-方法二：如图，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。①在试管Ⅰ里加入的试剂是_______________。②在试管Ⅱ里加入的试剂_________________。③为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是________________________________。④这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_______________________________。-1-

解析：制备Fe(OH)2实验的关键是防止空气中氧气将其氧化为Fe(OH)3。

方法一：FeSO4配制时为防止水解和氧化，应加入稀H2SO4和铁屑。

方法二：利用硫酸与铁屑反应制备FeSO4，同时由于生成氢气，在氢气气氛的保护下保证实验不会受到空气的干扰。将氢气充满整个装置后，关闭止水夹，利用装置Ⅰ中气压的变化将FeSO4压入装置Ⅱ中与NaOH反应制备较纯的Fe(OH)2。-1-

答案：方法一：①稀H2SO4、铁屑

②煮沸

③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2

方法二：①稀H2SO4、铁屑

②NaOH溶液

③检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹

④试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入-1-变式题2.(2011·天津)图中X、Y、Z为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中，A俗称磁性氧化铁；E是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。回答下列问题：(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是

；M中存在的化学键类型为

；R的化学式是

第ⅥA族离子键、共价键H2SiO3(H4SiO4)第二周期-1-(2)一定条件下，Z与H2反应生成ZH4，ZH4的电子式为。(3)已知A与1molAl反应转化为X时(所有物质均为固体)放出akJ热量。写出该反应的热化学方程式：

。8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s)

ΔH＝－8akJ/mol

-1-(4)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式：

3Fe3O4＋28H＋＋NO===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O

(5)向含4molD的稀溶液中，逐渐加入X粉末至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系中画出n(X2＋)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2＋)的最大值。-1-提示：从磁性氧化铁推出A为Fe3O4，从E是不溶于水的酸性氧化物且能与氢氟酸反应推出E为SiO2，则单质X为Fe，Y为O2，Z为Si。

-1-B．稀硝酸和铁反应的化学方程式是：Fe+6HNO3(稀)Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2OC．Cr含量大于13%时，因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大，所以对Fe­Cr合金的腐蚀性最强D．随着Cr含量增加，稀硝酸对Fe­Cr合金的腐蚀性减弱

【例3】右图是三种稀酸对Fe­Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果，下列有关说法正确的是(

)A．稀硝酸对Fe­Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱-1-

解析：A选项应该说铬的含量大于13%，稀硝酸对合金的腐蚀速率比盐酸、硫酸弱；B应生成NO；

C中5%为质量分数，稀酸密度近似等于水的密度，可推知三种酸中氢离子浓度大小为HCl＞H2SO4＞HNO3。答案：D-1-

【变式练习3】某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。有人设计了如图所示的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。-1-

填写下面空白：(1)图中标号处需加入的相应物质分别是①________、②________、③________、④________、⑤________；(2)写出①处发生反应的离子方程式：______

___________________________________________

_________________________________________；写出③处发生反应的化学方程式：____________

_________________________________________；铁屑稀硫酸稀硝酸氢氧化钠氢氧化钠-1-(3)铁红的化学式为________；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红____________；氧化铜_____________________。Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐的原料

提示：首先用过量铁屑将H+、Fe3+、Cu2+、Au3+等离子还原成H2、Fe2+、Cu、Au，发生4个反应，E中应为Fe2+，因为后面生成铁红，故⑤为碱液氢氧化钠，试剂②是将y过量铁屑溶解，试剂③是将Cu、Au分离应为稀硝酸，从C中的Cu2+到氧化铜，也应为碱液氢氧化钠。-1--1-高温高温高温-1-电解电解-1-30第14课时非金属元素及其化合物-1-31一、常见气体的实验室制法

1．氯气的实验室制法和主要性质-1-322．氨气的实验室制法①Ca(OH)2+2NH4Cl

CaCl2+2NH3↑+2H2O

③氨水中有下列平衡：NH3+H2ONH3·H2O

+OH-，NaOH固体溶于水放热，使得氨气的溶解度减小，同时增大了溶液中的c(OH-)，促使化学平衡逆向移动。△-1-33二、合成氨工业与硫酸工业

1．合成氨与硝酸工业反应原理：合成氨：硝酸工业：4NH3+5O2

4NO+6H2O2NO+O2

2NO2

3NO2+H2

2HNO3+NO生产硝酸铵：NH3+HNO3

NH4NO3-1-34

2．硫酸工业：尾气处理：SO2+2NH3+H2O

(NH4)2SO3或SO2+2NH3·H2O

(NH4)2SO3+H2O-1-35

三、氮、硫知识网络图-1-36

四、典型题型分析

【例1】(2010·山东)聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeS·7H2O)，流程如下：-1-37

(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有

SO2的方法是__________。

(2)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→______→______→______→f；装置D的作用是____________，装置E中NaOH溶液的作用是______。-1-38

(3)制备绿矾时，向溶液X中加入过量__________，充分反应后，经__________操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。

(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为__________。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏________。

解析：(1)检验SO2的方法用品红溶液。(2)收集干燥的SO2，应先干燥，再收集(SO2密度比空气的大，要从c口进气)，最后进行尾气处理；因为SO2易与NaOH反应，故D的作用是安全瓶，防止倒吸。-1-39

(3)因为在烧渣中加入了硫酸和足量氧气，故溶液Y中含有Fe3+，故应先加入过量的铁粉，然后过滤除去剩余的铁粉。

(4)Fe(OH)3的含铁量比Fe2(SO4)3高，若溶液Z的pH偏小，则生成的聚铁中OH-的含量减少，的含量增多，使铁的含量减少。答案：(1)将气体通入品红溶液中，如品红褪色，加热后又变红，证明有SO2

(2)d

e

c

b；安全瓶，防止倒吸尾气处理，防止污染

(3)铁粉过滤

(4)将试纸放到表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液，点到试纸的中央，然后跟标准比色卡对比低-1-40

【变式题1】二氧化氯(ClO2)是一种在水处理等方面有广泛应用的高效安全消毒剂。与Cl2相比ClO2不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有潜在危害的有机氯代物。

(1)在ClO2的制备方法中，有下列两种制备方法：

方法一：

方法二：用方法二制备的ClO2更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是

。方法二制备的ClO2中不含Cl2-1-41

(2)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子(

)。2001年我国卫生部规定，饮用水

的含量应不超过0.2mg·L-1。饮用水中ClO2、

的含量可用连续碘量法进行测定。ClO2被I-还原为

、Cl-的转化率与溶液pH的关系如图所示。当pH≤2.0时，

也能被I-完全还原成Cl-。反应生成的I2用标准Na2S2O3溶液滴定：-1-42

①请写出pH≤2.0时，

与I-反应的离子方程式：________________________________________________________

。-1-43②请完成相应的实验步骤：步骤1：准确量取VmL水样加入到锥形瓶中。步骤2：调节水样的pH为7.0～8.0。步骤3：加入足量的KI晶体。步骤4：加少量淀粉溶液，用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V1mL。步骤5：________________________________。步骤6：再用cmol·L-1Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液V2mL。调节溶液的pH≤2.0-1-44③根据上述分析数据，测得该饮用水样中ClO的浓度为___________________mol·L-1。(用含字母的代数式表示)

④若饮用水中

的含量超标，可向其中加入适量的Fe2+将

还原成Cl-，该反应的氧化产物是

___________________________________

(填化学式)。Fe(OH)3、FeCl3提示：(1)方法一制得的ClO2中含有Cl2，而方法二制得的ClO2中不含有Cl2。

(2)①pH≤2.0时，溶液显酸性，所以与I-反应的离子方程式为：-1-45

②根据曲线图示在pH≤2.0时，ClO2被I-还原只生成Cl-，pH≥7.0时，ClO2被I-还原只生成；而用ClO2处理过的饮用水，其pH为5.5～6.5，所以其中既含有ClO2，又含有，若将溶液的pH调节为7.0～8.0，则第一阶段滴定时ClO2被I-还原只生成，溶液的

没有被I-还原，所以第二阶段滴定前应调节溶液的pH≤2.0，使

与I-反应，以测定样品水样中亚氯酸根离子的含量。④根据反应：，

所以氧化产物为Fe(OH)3、FeCl3。-1-46

【例2】下图表示某固态单质A及其化合物之间的转化关系(某些产物和反应条件已略去)。化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，化合物D是重要的工业原料。-1-47

(1)写出A在加热条件下与H2反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)写出E与A的氢化物反应生成A的化学方程式：________________________________________________________________________。

(3)写出一个由D生成B的化学方程式：________________________________________________________________________________。-1-48

(4)将5mL0.10mol·L-1的E溶液与10mL0.10mol·L-1

的NaOH溶液混合。①写出反应的离子方程式__________________________________________；②反应后溶液的pH________7(填“大于”、“小于”或“等于”)，理由是_________________________；③加热反应后的溶液，其pH________(填“增大”、“不变”或“减小”)，理由是_________________。

解析：此题为简单的元素推断题，可套入常见的关系ABCD中，由A为固态单质，B和C的相对分子质量之比为4∶5，判定A为硫。-1-49

答案：(1)H2+S

H2S(写成可逆反应也正确)(2)H2SO3+2H2S

3S↓+3H2O(3)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O或

Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O等(4)①H2SO3+2OH

+2H2O

②大于

Na2SO3溶液中

发生水解使溶液显碱性③增大升高温度促进Na2SO3溶液的水解△△△-1-50

【变式题2】(2011·上海)浓硫酸有许多重要的性质，在与含有水分的蔗糖作用过程中不能显示的性质是()A．酸性B．脱水性C．强氧化性D．吸水性提示：浓硫酸可以吸收蔗糖中的水表现出吸水性，同时可以将蔗糖变成“黑面包”表现出其具有脱水性，也可以与碳发生反应表现出强氧化性。

A-1-51

【例3】(2011·江苏)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下：回答下列问题：(1)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式为K＝______________________