高考化学二轮复习 专题13 化学流程、无机物的推断及综合应用（讲）（含解析）

专题13 化学流程、无机物的推断及综合应用（讲）考向一 无机推断（1） 考纲要求无机推断题经常考查6条线，硫、氮、氯、钠、铝、铁及其化合物的转化；无机推断题的形式通常有文字描述推断、文字描述与反应式结合推断和框图题等。（2） 命题规律无机推断题，集元素化合物知识、基本概念和基本理论知识于一体，考查面广，综合性强，思维容量大。无机推断题层次分明，区分度高。由于此类题目具有较强的学科特色，考查知识点较多，是高考命题中一种重要的命题形式。该题有四种命题类型：一是以阴、阳离子判断为中心的物质推断，二是以原子结构、元素周期律为中心的元素推断，三是以元素化合物知识为基础的无机框图推断，四是实验探究无机化合物成分类。【例1】【2016年高考浙江卷】（6分）化合物Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作环保型阻燃材料，受热时按如下化学方程式分解：2Mg5Al3（OH）19（H2O）4 27H2O+10MgO+3Al2O3 （1）写出该化合物作阻燃剂的两条依据_。（2）用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3 的原理_。（3）已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液，用化学方程式表示其原理_。（12分）磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：请回答：（1）A的组成元素为_（用元素符号表示），化学式为_。（2）溶液C可溶解铜片，例举该反应的一个实际应用_。（3）已知化合物A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体（标况下的密度为1.518 gL-1），该气体分子的电子式为_。写出该反应的离子方程式_。（4）写出FG反应的化学方程式_。设计实验方案探究溶液G中的主要微粒（不考虑H2O、H+、K+、I-）_。【答案】.（1）反应吸热降低温度，固体氧化物隔绝空气，水蒸气稀释空气。（2）Al2O3 +2OH2AlO2+H2O（3）NH4Cl+H2O NH3H2O+HCl，MgO+2 HCl MgCl2+H2O（1）S、Fe Fe3S4（2）制印刷电路板（3）Fe3S4+6H+3H2S+3Fe2+S（4）H2SO3+I2+H2O H2SO4+2HI取溶液G，加入过量BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO42，过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若产生白色沉淀，则有H2SO3。【例2】【2016年高考上海卷】（本题共12分）半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O（g）。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。完成下列填空：（1）半水煤气含有少量硫化氢。将半水煤气样品通入_溶液中（填写试剂名称），出现_，可以证明有硫化氢存在。（2）半水煤气在铜催化下实现CO变换：CO+H2OCO2+H2若半水煤气中V(H2):V(CO):V(N2)=38：28：22，经CO变换后的气体中：V(H2):V(N2)=_。（3）碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知：Na2CO3K2CO320碱液最高浓度（mol/L）2.08.0碱的价格（元/kg）1.259.80若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是_；缺点是_。如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？_写出这种方法涉及的化学反应方程式。_（4）以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。取一定体积（标准状况）的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。选用合适的无机试剂分别填入、方框中。该实验方案中，步骤、的目的是： 。该实验方案中，步骤_（选填“”或“”）可以确定半水煤气中H2的体积分数。【答案】（1）硝酸铅（或硫酸铜）；黑色沉淀 （4）3:1 （3）价廉；吸收CO2能力差碱液循环使用；2KHCO3K2CO3+CO2+H2O（4）除去半水煤气中的CO2（包括H2S）和H2O IV框图题重点考察元素及化合物的基础知识，立足于中学阶段常见物质与反应，故要熟练掌握一些代表性物质的基本性质：如色、态、味、化学性质等。夯实基础是求解推断题的前提。及时的进行一些总结和记忆是非常有必要的。无机推断的“题眼”1、特殊结构（1）分子为正四面体结构的物质有CH4、CCl4等；分子为三角锥形结构的物质有NH3；(2)不含金属元素的离子化合物为铵盐；(3)原子个数之比为11的化合物可能为H2O2、Na2O2等。2、常见物质的状态（1）常温下为液体的有：H2O、H2O2、溴；（2）常温下为气体的单质有：H2、N2、O2、F2、Cl2。3、常见物质的特殊颜色（1）有色固体红色：Cu、Cu2O、Fe2O3；红褐色：Fe(OH)3；黄色：AgI、Ag3PO4；浅黄色：S、Na2O2或AgBr；蓝色：Cu(OH)2；黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS；紫黑色：KMnO4、I2；白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。（2）有色溶液：Fe2(浅绿色)、Fe3(黄色)、Cu2(蓝色)、MnO(紫红色)、Fe3与苯酚(紫色)、Fe3与SCN(红色)、I2与淀粉(蓝色)等。水(溶剂)苯(溶剂)CCl4(溶剂)Br2黄橙黄红棕I2深黄褐淡紫紫红紫深紫（3）有色气体：Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等。（4）火焰颜色：焰色反应：Na(黄色)、K(紫色)、Ca2(砖红色)等；蓝色：CO在空气中燃烧；淡蓝色：S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧；苍白色：H2在Cl2中燃烧。4、常见特征反应现象（1）焰色反应：钠元素(黄色)、钾元素(紫色，透过蓝色钴玻璃观察)；(2)使品红溶液褪色的气体：SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)；(3)Fe(OH)2在空气中转变为红褐色Fe(OH)3(由白色灰绿红褐色)；(4)在空气中变为红棕色的气体：NO；(5)气体燃烧火焰呈苍白色：H2在Cl2中燃烧；(6)在空气中点燃火焰呈蓝色：CO、H2、CH4；(7)使湿润的红色石蕊试纸变蓝：NH3；(8)使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝：Cl2、Br2、FeCl3、碘水等；(9)加强碱并加热能放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：原溶液中含铵盐；(10)氨气遇到挥发性酸生成白烟。5、一些特殊条件（1）反应时用到催化剂的反应：实验室制氧气、合成氨、氨的催化氧化等；（2）反应条件是高温的反应：铝热反应，煅烧石灰石的反应，铁和水蒸气的反应，C、H2还原金属氧化物的反应等；（3）反应条件是电解的反应：电解饱和食盐水、CuSO4溶液等。6、特征数据物质转化时相对分子质量的变化、各元素含量、相对密度等数据都是解题的关键，如COCO2、NONO2、SO2SO3，转化后分子中都增加1个氧原子，相对分子质量变化均为16。7、特征转化（1）连续转化NH3NONO2HNO3H2S(S)SO2SO3H2SO4；CCOCO2H2CO3；NaNa2ONa2O2NaOH。（2）三角转化8、与工业生产相关的重要反应工业制漂白粉2Ca(OH)22Cl2=Ca(ClO)2CaCl22H2O工业制纯碱NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3CO2H2O合成氨工业N23H22NH3工业制盐酸H2Cl22HCl硫酸工业4FeS211O22Fe2O38SO2、2SO2O22SO3、SO3H2O=H2SO4硝酸工业4NH35O24NO6H2O、2NOO2=2NO2、3NO2H2O=2HNO3NO氯碱工业2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2工业制玻璃Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2、CaCO3SiO2CaSiO3CO2高炉炼铁Fe2O33CO2Fe3CO2【例1】【百强校2016届安庆一中热身考】下列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如图所示变化的是 （ ）选项甲乙丙丁AN2NH3NONO2来BNaNa2ONaOHNa2O2CSiO2SiF4H2SiO3Na2SiO3DAlAlCl3Al2O3NaAlO2【答案】D考点：考查元素及其化合物转化的正误判断 【趁热打铁】【百强校2016届泰州中学上学期第二次质量检测】甲、乙、丙、丁、戊的相互转化关系如图所示（反应条件略去，箭头表示一步转化）。下列各组物质中，满足图示转化关系的是 （ ）物质选项甲乙丙戊丁ACuHNO3Cu(NO3)2FeNOBH2OFeH2O2Fe2O3CAlNaOHH2Al2O3NaAlO2DCH3CHOO2CH3COOHH2H2O【答案】A【解析】试题分析：ACu与稀硝酸发生反应产生Cu(NO3)2、NO和水，Fe与稀硝酸发生反应产生Fe(NO3)2、NO和水，由于Fe的活动性比Cu强，所以Fe与Cu(NO3)2溶液发生置换反应产生Cu与Fe(NO3)2，正确；B水与炽热的Fe发生反应产生Fe3O4和氢气，不是反应产生Fe2O3，错误；CAl与NaOH溶液发生反应产生NaAlO2和H2；H2与Al2O3不能发生反应，错误；D CH3CHO与O2在催化剂存在时被氧化产生CH3COOH，但是没有水产生，错误。考点：考查物质的性质及相互转化关系正误判断的知识。【例2】【百强校2016届中卫市第一中学上学期第五次月考】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）M中存在的化学键类型为_；（2）一定条件下，Z与H2反应转化为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)的热效应为akJ，则该反应的热化学方程式为_；（4）A与过量D的稀溶液反应生成G的离子方程式为_；（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，请在坐标系图乙中画出n(X2+)随n(X)变化的示意图，并标出n(X2+)的最大值。【答案】（1）离子键和共价键（2） （3）8Al(s)+3Fe3O4(s)=9Fe(s)+4Al2O3(s)H=-8a kJ/mol（4）3Fe3O4+28H+NO3-=9Fe3+NO+14H2O（5）考点：考查无机物推断 【趁热打铁】【百强校2016届长春外国语学校期末】A、B、C、D都是中学化学常见的物质，其中A、B、C均含有同一种元素。在一定条件下相互的转化关系如下图所示。请回答下列问题：（1）若A、B、C的溶液均显碱性，C为焙制糕点的发酵粉的主要成分之一A中所含化学键类型为_，D的电子式为_；25时，0.1molL-1 B、C溶液，pH较大的是_溶液(填溶质的化学式)，写出B溶液中显电中性的原因_，已知，B溶液里的pH=10，则其水电离出来的H+的浓度为_。（2）向反应体系中同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：ICH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H1=-802.6kJ/molIICH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)H2=-322.0kJ/molIIICH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H3=+206.2kJ/molCH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H4=+165.0kJ/mol请回答下列问题：CH4的燃烧热H_ H1(填“”、“”或“=”)；在反应初始阶段，反应II的反应速率大于反应III的反应速率比较反应II的活化能EII和反应III的活化能EIII的大小：EII _EIII(填“”、“”或“=”)。【答案】（1）离子键、共价键 Na2CO3 c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-) 10-4mol/L （2） 考点：考查无机物推断 1、无机框图推断题解题策略无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”，突破点由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推)，验证确认。解题的关键是仔细审题，依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。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下：推断题结论验证2、无机框图推断题的解题方法（1）顺推法：顺推是根据题设条件和转化关系方框图，从最初反应物入手，利用给定反应物的结构和性质特点，顺 着转化关系往后推，从而解决问题。（2）逆推法：有的推断题，最初条件意义并不明确，但某一结果有较明确的含义，求解时，从这一结果入手，采 用 逆推模式，逆向逐层推理，可顺利达到解决问题的目的。 （3）假想验证法：假设思维模式是由题设条件和转化关系图找出题目突破口，并对有关内容建立假设，然后将假设结果代入题中验证分析，由此可使问题得以解决。假设模式的思维途径可表示为：3、解答无机推断题五步骤一审：审清题意，从题干问题框图迅速浏览一遍，尽量在框图中把相关信息表示出来。二找：找“题眼”即找到解题的突破口。“题眼”主要有：物质的特殊颜色、特征反应现象、特殊反应条件、特征转化关系、特征数据等。三析：从题眼出发，联系新信息及所学的旧知识，大胆猜测，顺藤摸瓜，应用正逆向思维、横向纵向思维等多种思维方式进行综合分析、推理，初步得出结论。四验：验证确认，将结果放入原题检验，完全符合才算正确。五答：按题目要求写出答案。4、“框图”推断题的答题要领（1）思维要有整体性：解答时必须认真研究题目的总体要求，仔细推敲每一个环节，结合限制条件，弄清各个环节的相互联系，相互影响，串联整个过程，回答力求完整。（2）假设推断要合理：在框图推断中，抓住关键环节，进行合理假设是必须的，按照题目要求理顺后再确定，这样可以大大节省时间。（3）检验一遍很重要：通过一系列思维活动推断出结果后，将结果放入原题中进行检验，完全符合才正确，如有一处不符，可能是哪个环节出现了纰漏，则需再思考。（4）思维发散有必要：注意多解，有时符合题意的解可能不止一种或一组。【例】【百强校2016届江西师大附中期末】物质AG有下图所示转化关系（部分反应物、生成物没有列出）。其中A为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应，G为砖红色沉淀。请回答下列问题：（1）写出下列物质的化学式：B 、G ；（2）C与硫磺在加热条件下的生成物与足量浓硝酸反应的离子方程式为： 。（3）反应的化学方程式是 ；（4）将0.23molB和0.11mol氧气放入容积为1L的密闭容器中，发生反应，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12molD，则反应的平衡常数K= 。若温度不变，再加入0.50mol氧气后重新达到平衡，D的体积分数 （填“增大”、“不变”或“减小”）。【答案】（1）SO2；Cu2O（每空1分，共2分）（2）Cu2S+12H+10NO3-2Cu2+SO42-+10NO2+2H2O（2分）（3） Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2+2H2O（2分）（4）23.8 mol-1L（2分）；减小（2分）考点：本题主要结合无机框图推断误区警示：审题时要做到：迅速浏览全题找准突破口看准物质联系大胆假设认定全面进行分析最后验证确认。答题时要细心：看准要求，规范书写。考向二 化学流程（1）考纲要求能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已有知识整合，在分析评价的基础上应用新信息的能力。能将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力。（2）命题规律化工流程题主要考查考生运用化学反应原理及相关知识来解决化工生产中实际问题的能力，具有考查知识面广、综合性强、思维容量大的特点。这类题型不但综合考查考生在中学阶段所学的元素及其化合物知识以及物质结构、元素周期律、氧化还原反应、化学用语、电解质溶液、化学平衡、电化学、实验操作等知识，而且更重要的是能突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力，且这类试题陌生度高，文字量大，包含信息多，思维能力要求高，近年来已成为高考化学主观题中的必考题型。【例1】【2016年高考新课标卷】（14分）以硅藻土为载体的五氧化二钒（V2O5）是接触法生成硫酸的催化剂。从废钒催化剂中回收V2O5既避免污染环境又有利于资源综合利用。废钒催化剂的主要成分为：物质V2O5V2O4K2SO4SiO2Fe2O3Al2O3质量分数/%2.22.92.83.122286065120Fe3+、Pb2+以氢氧化物形式开始沉淀时的PH值分别为1.9和7。（1）流程中加入盐酸可以控制溶液的pH1.9，主要目的是_。反应过程中可观察到淡黄色沉淀，则对应的离子方程式为_。（2）所得的滤液A蒸发浓缩后再用冰水浴的目的是_(请用平衡移动原理解释)（3）中对应反应的平衡常数表达式_。（4）上述流程中可循环利用的物质有_。（5）炼铅和用铅都会使水体因重金属铅的含量增大而造成严重污染。水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-。各形态的铅浓度分数x与溶液pH变化的关系如图所示：探究Pb2+的性质：向含Pb2+的溶液中逐滴滴加NaOH，溶液变浑浊，继续滴加NaOH溶液又变澄清；pH13时，溶液中发生的主要反应的离子方程式为_.。除去溶液中的Pb2+：科研小组用一种新型试剂可去除水中的痕量铅和其他杂质离子，实验结果记录如下：I由表可知该试剂去除Pb2+的效果最好，请结合表中有关数据说明去除Pb2+比Fe3+效果好的理由是_。若新型试剂(DH)在脱铅过程中主要发生的反应为：2DH(s)+Pb2+D2Pb(s)+2H+，则脱铅时最合适的pH约为_。【答案】（1）防止Fe3+的水解形成沉淀 ；（2）用冰水浴的目的是用冰水浴使反应逆向移动，使PbCl4-不断转化为PbCl2晶体而析出。（3）；（4）盐酸和氯化铁；（5） I 加入试剂Pb2+比Fe3+效果好的理由是加入试剂，二价铅离子浓度转化率为（0.1-0.004）/0.1*100%=96%，三价铁离子浓度转化率为（0.12-0.04）/0.12*100%=67%,所以去除二价铅离子比三价铁离子的效果好。 II 6。考点：化学与工艺流程，无机综合知识考查1、无机化工流程题的解题思路：无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展“绿色化学”；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：（1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。（2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。（3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。2、解答无机化工流程题的基本步骤（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。（4）从问题中获取信息，帮助解题。【例】【百强校2016届六安一中适应性考试】某工厂对工业生产钛白粉产生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁其生产工艺流程如下：已知：TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42-；TiOSO4水解的反应为：TiOSO4+(x+1)H2OTiO2xH2O+H2SO4请回答：（1）步骤所得滤渣的主要成分为_，（2）步骤硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为_，（3）步骤需控制反应温度低于35，其目的是_，（4）步骤的离子方程式是_，（5）已知：FeCO3(S)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，试用平衡移动原理解释步骤生成乳酸亚铁的原因_，（6）溶液B常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为_，（7）Fe3+对H2O2的分解具有催化作用利用图2(a)和(b)中的信息，按图2(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的深，其原因是_。【答案】（1）TiO2xH2O、Fe；（2）1:4；（3）防止NH4HCO3分解(或减少Fe3+水解)（4）Fe2+2HCO3-=FeCO3+H2O+CO2；（5）FeCO3(s)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，CO32-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液；（6）2SO42+2e-=S2O82-（7）H2O2分解放热，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移动；考点：考查了制备实验方案的设计；物质分离和提纯、化学平衡的移动的相关知识。误区警示：常见的解题误区有：（1）过度拘泥于流程图的细节，难以找到实验目的，不能明确有关图示信息。解题时应：快速浏览题干与转化过程，明确实验目的；关注箭头号：图1箭头表示的是反应物同时加入，图2表示反应物分步加入，图3表示循环反应；关注框内所列内容：根据实验目的，大致弄清从原料到产品的物质间的转化关系。（2）只局限于题干，没有从设问的问题中提炼解题信息。解题时应：根据设问提炼出对解决问题有用的信息。有些题干中不很明了的信息可能会在问题中有所涉及而得以完善。有些信息问题涉及不到，属于无效信息，所以对题干中和流程图中不懂的信息要大胆跳过，对于解决问题有用的信息要重新梳理。（3）不清楚化学工艺生产要解决的主要矛盾是什么。工艺生产主要解决的矛盾是：解决将原料转化为产品的生产原理；除去所有杂质并分离提纯产品；提高产量与产率；减少污染，考虑“绿色化学”生产；原料的来源既要考虑丰富，还要考虑成本问题；生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。