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元素及其化合物之间的转化关系及综合推断【母题再现】题型介绍：元素及化合物综合应用型试题在高考中为必考题型，在考查形式上通常以工艺流程题，物质制备、性质探究类试题，综合推断试题（少数省市，逐渐淡化），还有结合物质结构进行推断等。元素及化合物知识，在考查中与基本概念、基本理论、实验等知识融入越来越深，这也就要求我们队元素及化合物知识不再是单纯的记和背了，而是从原理的角度进行掌握，进行整体分析，通过联系、对比、归纳等方法进行解决。高考选题：【2018新课标1卷】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。（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0.01000 molL1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_gL1（以SO2计）。【答案】 2NaHSO3Na2S2O5+H2O NaHSO3 得到NaHSO3过饱和溶液 2H2O4e4H+O2 a S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H 0.128详解：（1）亚硫酸氢钠过饱和溶液脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3Na2S2O5+H2O；（2）碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即中为NaHSO3；要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液；（3）阳极发生失去电子的氧化反应，阳极区是稀硫酸，氢氧根放电，则电极反应式为2H2O4e4H+O2。阳极区氢离子增大，通过阳离子交换膜进入a室与亚硫酸钠结合生成亚硫酸钠。阴极是氢离子放电，氢氧根浓度增大，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，所以电解后a室中亚硫酸氢钠的浓度增大。（4）单质碘具有氧化性，能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应的方程式为S2O52+2I2+3H2O2SO42+4I+6H；消耗碘的物质的量是0.0001mol，所以焦亚硫酸钠的残留量（以SO2计）是。点睛：本题以焦亚硫酸钠的制备、应用为载体考查学生对流程的分析、电解原理的应用以及定量分析等，题目难度中等。难点是电解池的分析与判断，注意结合电解原理、交换膜的作用、离子的移动方向分析电极反应、亚硫酸氢钠浓度的变化。易错点是最后一问，注意计算残留量时应该以二氧化硫计，而不是焦亚硫酸钠。 （3）根据流程，滤液1中含有铁元素和锂元素等杂质，滤液2中除去Li，则滤液1中加入NaClO3将Fe2氧化成Fe3，加入Na2CO3溶液，调节pH，使Fe3转化成Fe(OH)3沉淀；“钴渣”操作步骤中加入Na2S2O3是过量，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，同时滤液1中含有Co2，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色；（4）提高浸取率的采取措施有粉碎、搅拌、升高温度、适当提高硫酸的浓度等；Co3的氧化性强于Cl2，用盐酸浸取，LiCoO2将盐酸中Cl元素氧化成Cl2，Cl2有毒，污染环境；（5）根据题意，浓硫酸吸收产生H2O，即n(H2O)=0.54g/18gmol1=0.03mol，碱石灰的作用是吸收CO2，即n(CO2)=0.88g/44gmol1=0.02mol，因此有5.17g/MCoCO3 yCo(OH)2gmol1=0.02mol，解得y=3/2，即“钴沉淀”的化学式为2CoCO33Co(OH)2。【 名师揭秘】这类探究题以元素及化合物知识为基础，源与课本，但又高于课本；是在课本知识的基础上进行了合理的迁移和应用。在解题过程中，通过课本知识，结合基本理论进行分析，最后得出结论。试题中通常还会出现物质的检验与鉴别，实质上考查物质的性质。高频考点三：以物质制备考查元素及化合物知识【典例】【扬州市2019届高三上学期期末】以高钛渣(主要成分为Ti3O5，含少量SiO2、FeO、Fe2O3)为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下：已知：Na2TiO3难溶于碱性溶液；H2TiO3中的杂质Fe2比Fe3更易水洗除去。(1)熔盐:为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可采取的措施是_。NaOH固体与Ti3O5在空气中加热至500550 时生成Na2TiO3，该反应的化学方程式为_。(2)过滤:“滤液”中主要溶质为NaOH，还含有少量_(填化学式)。除杂后的滤液中获得的NaOH可循环利用，则“水浸”时，用水量不宜过大的主要原因是_。(3)水解:“酸溶”后获得的TiOSO4经加热煮沸，生成难溶于水的H2TiO3，该反应的化学方程式为_。(4)脱色:H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影响TiO2产品的颜色，“脱色”步骤中Ti2(SO4)3的作用是_。【答案】搅拌 12NaOH2Ti3O5O26Na2TiO36H2O Na2SiO3 用水量过大，导致滤液浓度过低，蒸发浓缩时能耗增加(或蒸发浓缩时间过长) TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4 将溶液中的Fe3还原为Fe2，以便除去杂质铁，提高H2TiO3的纯度 【解析】(1)为加快反应速率，在维持反应物颗粒大小、反应温度一定的条件下，可适当搅拌，因为搅拌可使反应物混合均匀,增加反应物的接触机会,从而达到加快反应速率的目的，故答案为：搅拌；(2) 熔盐时加入的氢氧化钠会与少量杂质SiO2反应，其化学方程式为：2NaOHSiO2 = Na2SiO3H2O，生成的硅酸钠易溶于水，则“滤液”中含有少量Na2SiO3，故答案为：Na2SiO3；“水浸”时，用水量过大，导致滤液浓度过低，蒸发浓缩时能耗增加(或蒸发浓缩时间过长)，故答案为：用水量过大，导致滤液浓度过低，蒸发浓缩时能耗增加(或蒸发浓缩时间过长)；(3)“酸溶”后获得的TiOSO4会发生水解，经加热煮沸生成难溶于水的H2TiO3，其化学方程式为：TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4，故答案为：TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4；（4）根据给定信息易知，“脱色”步骤中加入还原性的Ti2(SO4)3，是为了将溶液中的Fe3还原为Fe2，以便除去杂质铁，提高H2TiO3的纯度，且不引入新的杂质，故答案为：将溶液中的Fe3还原为Fe2，以便除去杂质铁，提高H2TiO3的纯度。【 名师揭秘】这类试题以元素及化合物转化为基础。在解题过程中要抓住题眼（突破口），使用发散思维，从不同的多个角度去思考问题。在高考题，这类试题的开发度越来越高。【直击高考】1【2018新课标2卷】我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿（ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子c0(Mn+)=0.1 molL-1形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：金属离子Fe3+Fe2+Zn2+Cd2+开始沉淀的pH1.56.36.27.4沉淀完全的pH2.88.38.29.4回答下列问题：（1）焙烧过程中主要反应的化学方程式为_。（2）滤渣1的主要成分除SiO2外还有_；氧化除杂工序中ZnO的作用是_，若不通入氧气，其后果是_。（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为_。（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为_；沉积锌后的电解液可返回_工序继续使用。【答案】 ZnS+O2ZnO+SO2 PbSO4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe2+ Zn+Cd2+Zn2+Cd Zn2+2eZn 溶浸详解：（1）由于闪锌矿的主要成分是ZnS，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS+3O22ZnO+2SO2。（2）由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO2外还有PbSO4；要测定铁离子，需要调节溶液的pH，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH，即氧化除杂工序中ZnO的作用是调节溶液的pH。根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe2+。（3）溶液中的Cd2+可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn+Cd2+Zn2+Cd。（4）电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn2+2eZn；阳极是氢氧根放电，破坏水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。点睛：无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题为指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。解决本类题目的关键是分析流程中的每一步骤，可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。即抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务的。另外本题中呈现的内容展示了中华优秀科技成果对人类发展和社会进步的贡献，可以引导学生自觉传承我国科学文化，弘扬科学精神。2【2018新课标3卷】KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：（1）KIO3的化学名称是_。（2）利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示：“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_。“滤液”中的溶质主要是_。“调pH”中发生反应的化学方程式为_。（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有_（写出一点）。【答案】 碘酸钾 加热 KCl KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O或（HIO3+KOHKIO3+H2O） 2H2O+2e2OH+H2 K+ a到b 产生Cl2易污染环境等【解析】分析：本题考查的是化学工业以及电化学的相关知识。应该从题目的化工流程入手，判断每步流程操作的目的，就可以顺利解决问题。（3）由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O + 2e- = 2OH- + H2。电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。KClO3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。点睛：题目的电解过程，可以理解为：阳极区的单质碘和氢氧化钾反应：3I2 + 6KOH = KIO3 + 5KI + 3H2O，生成的碘离子在阳极失电子再转化为单质碘，单质碘再与氢氧化钾反应，以上反应反复循环最终将所有的碘都转化为碘酸钾。阴极区得到的氢氧化钾可以循环使用。3【2018北京卷】磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下：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)”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：_。（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SO42残留，原因是_；加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，其离子方程式是_。（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 molL1NaOH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 gmol1）【答案】 研磨、加热 核电荷数PS，原子半径PS，得电子能力PS，非金属性PS 2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF 80 后，H2O2分解速率大，浓度显著降低 CaSO4微溶 BaCO3+2H3PO4BaSO4+CO2+H2O+2 用元素周期律解释，P和S电子层数相同，核电荷数PS，原子半径PS，得电子能力PS，非金属性PS。（3）根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，Ca5（PO4）3F与H2SO4反应生成HF、磷石膏和磷酸。（4）图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率，80前温度升高反应速率加快，相同时间内有机碳脱除率增大；80后温度升高，H2O2分解速率大，H2O2浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减小。（5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO42-残留，原因是：CaSO4微溶于水。加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，因为BaSO4难溶于水，反应的离子方程式为BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2+2H2PO4-+H2O。（6）根据题意关系式为H3PO42NaOH，由消耗的NaOH计算H3PO4。（3）根据“强酸制弱酸”的复分解反应规律，Ca5（PO4）3F与H2SO4反应生成HF、磷石膏和磷酸，生成HF的化学方程式为2Ca5（PO4）3F+10H2SO4+5H2O10CaSO40.5H2O+6H3PO4+2HF。（4）图示是相同投料比、相同反应时间，不同温度下的有机碳脱除率，80前温度升高反应速率加快，相同时间内有机碳脱除率增大；80后温度升高，H2O2分解速率大，H2O2浓度显著降低，反应速率减慢，相同条件下有机碳脱除率减小。（5）脱硫时，CaCO3稍过量，充分反应后仍有SO42-残留，原因是：CaSO4微溶于水。加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率，因为BaSO4难溶于水，其中SO42-与BaCO3生成更难溶的BaSO4和CO32-，H3PO4的酸性强于H2CO3，在粗磷酸中CO32-转化成H2O和CO2，反应的离子方程式为BaCO3+SO42-+2H3PO4=BaSO4+CO2+2H2PO4-+H2O。（6）滴定终点生成Na2HPO4，则消耗的H3PO4与NaOH物质的量之比为1：2，n（H3PO4）=n（NaOH）=bmol/Lc10-3L=mol，m（H3PO4）=mol98g/mol=g=0.049bcg，精制磷酸中H3PO4的质量分数为。点睛：本题以磷精矿湿法制备磷酸的工艺流程为载体，考查影响化学反应速率的因素、“强酸制弱酸”的复分解反应规律、元素周期律、指定情境下方程式的书写、物质含量的计算等。解题时必须利用所学知识结合流程分析，如第（5）问注意脱硫的反应是在粗磷酸中进行的，BaCO3或CaCO3中碳元素最终变为CO2；第（6）问中H3PO4与NaOH物质的量之比的确定等。 9【2017江苏卷】(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。（1）“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_。 （2）向“过滤”所得滤液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH_ (填“增大”、“不变”或“减小”)。（3）“电解”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是_。 （4）“电解”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_，阴极产生的物质A的化学式为_。（5）铝粉在1000时可与N2反应制备AlN。在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，其主要原因是_。 【答案】（1）Al2O3+2OH=2AlO2+H2O （2）减小（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化（4）4CO32+2H2O4e=4HCO3+O2 H2（5）NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜（1）氧化铝为两性氧化物，可溶于强碱溶液生成偏铝酸钠和水，离子方程式为Al2O3+2OH=2AlO2+H2O。（2）为了提高铝土矿的浸取率，氢氧化钠溶液必须过量，所以过滤I所得滤液中含有氢氧化钠，加入碳酸氢钠溶液后，氢氧化钠与碳酸氢钠发生反应生成碳酸钠和水，所以溶液的pH减小。（3）电解I过程中，石墨阳极上氧离子被氧化为氧气，在高温下，氧气与石墨发生反应生成气体，所以，石墨电极易消耗的原因是被阳极上产生的氧气氧化。【名师点睛】本题通过化工流程考查了课本上学过的从铝土矿提取铝的元素化合物的知识，在问题中又结合原料的循环利用考查了电解原理。制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要先看框内，后看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。而且还要看清问题，不能答非所问。要求用理论回答的试题应采用“四段论法”：本题改变了什么条件(或是什么条件)根据什么理论或性质所以有什么变化结论，如本题最后一个问题，只要注意了铝表面易生成氧化膜和氯化铵受热易分解这两条性质，即可想到分解产物对氧化膜的作用，所以备考时，要多看课本上元素化合物方面内容，知道学了哪些，大多数的试题的根都在课本上。10【2017江苏卷】(15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水：AgCl+2NH3H2O Ag(NH3) 2+ Cl +2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+：4Ag(NH3) 2+N2H4H2O4Ag+N2+4NH4+4NH3+H2O（1）“氧化”阶段需在80条件下进行，适宜的加热方式为_。（2）NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2，该反应的化学方程式为_。 HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是_。（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤”的滤渣进行洗涤，并_。（4）若省略“过滤”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O不反应)，还因为_。（5）请设计从“过滤”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：_(实验中须使用的试剂有：2 molL1水合肼溶液，1 molL1H2SO4)。【答案】（1）水浴加热 （2）4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2会释放出氮氧化物(或 NO、NO2 )，造成环境污染 （3）将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中 （4）未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl，不利于AgCl与氨水反应 （5）向滤液中滴加2 molL1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 molL1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。 （1）“氧化”阶段需在 80条件下进行，由于加热温度低于水的沸点，所以适宜的加热方式为水浴加热。（2）因为已知NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2 ，用化合价升降法即可配平，该反应的化学方程式为4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2。 HNO3也能氧化Ag，硝酸做氧化剂时通常被还原为有毒的氮的氧化物而污染环境，所以以HNO3代替NaClO的缺点是会释放出氮氧化物(或 NO、NO2 )，造成环境污染。（3）为提高Ag的回收率，需对“过滤”的滤渣进行洗涤，洗涤的目的是为了把滤渣表面残存的银氨配离子洗涤下来，并将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中。 （4）若省略“过滤”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3H2O反应外，还因为未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，氨水的浓度变小，且其中含有一定浓度的Cl，不利于AgCl与氨水发生AgCl+2NH3H2OAg(NH3) 2+ Cl +2H2O反应 ，使得银的回收率变小。 （5）“过滤”后的滤液含有银氨配离子，根据题中信息常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 Ag(NH3) 2+ ：4 Ag(NH3) 2+N2H4H2O4Ag+ N2+ 4NH4+ 4NH3+H2O ，所以首先向该滤液中加入水合肼把银氨配离子充分还原，由于该反应产生所气体中含有氨气，氨气有强烈的刺激性气味会污染空气，所以要设计尾气处理措施，可以用题中提供的、要求必须使用的硫酸作尾气吸收剂把氨气吸收。最后把反应混合物静置、过滤、洗涤、干燥即可得到回收的银。具体方案如下：向滤液中滴加2molL1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1 molL1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3 ，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤、洗涤，干燥。 【名师点睛】本题以回收一种光盘金属层中的少量Ag的实验流程为载体，将实验原理的理解、实验试剂和仪器的选用、实验条件的控制、实验操作规范、实验方案的设计等融为一体，重点考查学生对实验流程的理解、实验装置的观察、信息的加工、实验原理和方法运用、实验方案的设计和评价等能力，也考查学生运用比较、分析等科学方法解决实际问题的能力和逻辑思维的严密性。解题的关键是能读懂实验流程，分析实验各步骤的原理、目的、实验条件等。设计实验方案时，根据限定必须使用的试剂，结合题中所给信息，注意反应条件的控制以及实验试剂的量的控制，按照“核心转化尾气处理产品分离产品提纯”思路，对细节进行耐心的优化，直至得到完美方案。11【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/%2.22.92.83.122286065121以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：回答下列问题：（1）“酸浸”时V2O5转化为VO2+，反应的离子方程式为_，同时V2O4转成VO2+。“废渣1”的主要成分是_。（2）“氧化”中欲使3 mol的VO2+变为VO2+，则需要氧化剂KClO3至少为_mol。（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中。“废渣2”中含有_。（4）“离子交换”和“洗脱”可简单表示为：4ROH+ V4O124 R4V4O12+4OH（以ROH为强碱性阴离子交换树脂）。为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈_性（填“酸”“碱”“中”）。（5）“流出液”中阳离子最多的是_。（6）“沉钒”得到偏钒酸铵（NH4VO3）沉淀，写出“煅烧”中发生反应的化学方程式_。【答案】（1）V2O52H=2VO2H2O；SiO2；（2）0.5；（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；（4）碱；（5）K ；（6）2NH4VO3V2O5H2O2NH3。【解析】（3）“中和”作用之一是使钒以V4O124形式存在于溶液中，同时生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，则“废渣2”中含有Fe(OH)3、Al(OH)3。（4）根据方程式可知为了提高洗脱效率，反应应该向逆反应方向进行，因此淋洗液应该呈碱性。（5）由于前面加入了氯酸钾和氢氧化钾，则“流出液”中阳离子最多的是钾离子。（6）根据原子守恒可知偏钒酸铵（NH4VO3 “煅烧”生成七氧化二钒、氨气和水，发生反应的化学方程式为2NH4VO3V2O5H2O2NH3。【考点定位】考查物质制备工艺流程图分析【名师点睛】本题是工艺流程问题，涉及氧化还原反应方程式的书写、步骤的分析、氧化还原反应的计算、元素及其化合物的性质等知识，发挥理论对实践的指导作用，将其应用于实践来解决实际问题，达到学以致用的目的。充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的指导思想，在一定程度上考查了学生的知识的灵活运用能力和分析问题解决问题的能力。书写离子反应方程式，首先找出反应物和生成物，然后判断此反应是否属于氧化还原反应，最后根据原子守恒、反应前后电荷守恒配平其他；工艺流程中充分把握题目所给数据，如本题中SiO2的质量分数在60%65%，因此滤渣1的主要成分是SiO2，因为SiO2属于酸性氧化物，不与硫酸反应；氧化还原反应实质是电子的得失或偏移，即得失电子数目守恒，氧化还原反应的计算常常采用得失电子数目守恒进行计算，即氧化剂的物质的量变价原子个数化合价的变化值=还原剂的物质的量变价原子个数化合价的变化值，本题是311=n(KClO3)16，解得x=0.5mol；化学平衡原理适用于任何化学平衡，如果改变影响平衡的一个条件，化学平衡会向能够减弱这种改变的方向移动。本题难度适中。12【2016年高考新课标卷】（14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：（一）碳酸钙的制备（1）步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_。（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是_（填标号）。a 漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流c将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3滤液 白色晶体（3）步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_性（填“酸”、“碱”或“中”。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。（4）步骤中反应的化学方程式为_，该反应需要在冰浴下进行，原因是_。（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。（6）制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_，产品的缺点是_。【答案】（1）调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀；过滤分离；（2）ade ；（3）酸；除去溶液中溶解的CO2；（4）CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O；温度过高时过氧化氢分解；（5）去除结晶表面水分；（6）工艺简单、操作简单；纯度较低。（3）步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，溶液中有二氧化碳生成，因此溶液呈酸性。容易含有二氧化碳，而过氧化钙能与酸反应，因此将溶液煮沸的作用是除去溶液中溶解的CO2。（4）根据原子守恒可知反应中还有氯化铵和水生成，则步骤中反应的化学方程式为CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O；双氧水不稳定，受热易分解，因此该反应需要在冰浴下进行的原因是防止过氧化氢分解。【考点定位】考查物质制备实验设计【名师点睛】本试题考查物质的制备、实验基本操作、盐类水解、实验方案的设计与评价、元素及其化合物的性质等知识，这些问题属于基础知识的应用，考查考生的知识运用能力，同时注意信息的运用。制备碳酸钙，需要除去石灰石中的杂质，铁的氧化物和盐酸反应产生铁离子，然后利用过氧化氢，把Fe2氧化成Fe3，利用氢氧化铁在pH=2出现沉淀，当pH=3.7时沉淀完全，加入氨水调节pH，让Fe3转化成Fe(OH)3，然后进行过滤，除去杂质，做题过程中注意题目中信息，信息会告诉你解题的思路，“沉淀颗粒长大”，便于得到沉淀，便于过滤分离；实验操作中实验获得成功，一定要注意操作的规范性， 如过滤的注意事项：“一贴”“二低”“三靠”；物质的制备为了得到纯净的物质，一定要把杂质除去，但不能引入新的杂质，把有可能引入杂质的情况考虑进去，CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，但CO2能溶于水，会有一部分CO2溶解，加入氨水时会产生(NH4)2CO3，制备的过氧化钙不纯净，需要除去溶解CO2，加热煮沸，除去溶解CO2；在实验题目中往往以元素及其化合物的性质为基础进行考查，过氧化氢不稳定受热易分解，在冰浴中进行，为防止过氧化氢的分解；在物质的制备中也要注意题给信息，因为这往往解某题的关键，过氧化钙微溶于水，用蒸馏水洗涤中会有部分溶解，为了减少溶解，利用过氧化钙难溶于乙醇进行洗涤，本试题难度适中。 3【陕西省渭南中学2019届高三第五次质检】X、Y、Z、W四种物质有如下相互转化关系（其中X、W为单质，Y、Z为化合物，未列出反应条件）：X+Y=Z+W。（1）若W能使带火星的木条复燃，Z可用于雕刻玻璃的化学反应方程式为：_。（2）若W是一种常见的半导体材料且X、W同主族，则Z的名称为：_。（3）若X是工业上用量最大的金属单质，Z是一种具有磁性的黑色晶体，则该反应的化学方程式是：_。（4）若X位于周期表的第IIA族，Z可作为耐火材料，则Y的电子式为_，其属于含有_（填“极性”、“非极性”）共价键的分子。（5）若为铝热反应，下列能代替KClO3和镁带而引发铝热反应的是（_）A、直接用酒精灯加热 B、KMnO4、铝条 C、火柴头、浓盐酸 D、KMnO4、鞭炮引线【答案】2F2 + 2H2O =4HF + O2 一氧化碳 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 极性键 D (3)根据题中信息“X是工业上用量最大的金属单质，Z是一种具有磁性的黑色晶体”可知X为Fe，Z为Fe3O4，X+Y=Z+W的化学反应方程式为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。本小题答案为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2。(4)根据题干信息“X位于周期表的第IIA族，Z可作为耐火材料”Z为MgO，则X为Mg，W为C，发生的反应为：2Mg+CO22MgO+C，则Y为CO2，Y的电子式为：，属于含有极性共价键的分子。本小题答案为：；极性。(5)黑火药燃烧时约2200度与镁相当，则能代替KClO3和镁带引发铝热反应的可以是KMnO4、鞭炮引线，故答案选D。本小题答案为：D。能力拓展：4【江西九江市同文中学2019届高三上学期期中】A、B、C、X是中学化学常见物质，均由短周期元素组成，转化关系如图所示。请针对以下三种不同情况回答：(1)若A、B、C均为化合物且焰色反应均为黄色，水溶液均为碱性。则C物质的化学式是_。(2)若A、B、C中均含同一种常见金属元素，该元素在C中以阴离子形式存在，将A、C的水溶液混合可得B的白色胶状沉淀。A中含有的金属元素为_。(写元素符号)该金属元素的单质与某红棕色粉末在高温下反应，可用于焊接铁轨，反应的化学反应方程式为_。若A为固态非金属单质，A与X同周期，常温常压下C为白色固体，B分子中各原子最外层均为8e-结构。C与水剧烈反应，生成两种常见酸，反应的化学方程式为_。【答案】NaHCO3 Al 2A1+Fe2O3A12O3+2Fe PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl Al与氧化铁发生铝热反应可用于焊接铁轨及定向爆破，此反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe，本小题答案为：2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe。（3）若A为固态非金属单质，A与X为同周期，常温常压下C为白色固体，B分子中各原子最外层均为8e结构，由转化关系可知，A为磷，B为三氯化磷，C为五氯化磷，X为氯气。C与水剧烈反应，生成两种常见酸，则反应的化学方程式为PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl。本小题答案为：PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl。5【厦门市启悟中学2019届高三上学期期中】有一溶液，其中可能含有Fe3+、Al3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、NH4、K+、CO32、SO42、Br 等离子的几种，为分析其成分，取此溶液分别进行了四个实验，其操作和有关现象如图所示：请你根据上图推断：（1）实验、能确定原溶液中一定存在_和_(填离子符号）； （2）实验中所发生的氧化还原的离子方程式为_。 （3）实验中产生的刺激性气味的气体，工人常利用该物质的浓溶液检查氯气管道是否漏气，反应的化学方程式是_（4）写出实验中，由AB过程中所发生反应的离子方程式：_。【答案】K+ Br- 2Fe2+ +Cl2=2Fe3+2Cl- 8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2 Al(OH)3 + OH- =Al(OH)4- （3）实验中产生的刺激性气味的气体为氨气，工人常利用该物质的浓溶液即氨水，检查氯气管道是否漏气，若漏气，漏气位置产生大量氯化铵白烟，反应的化学方程式是8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2；（4）实验中，随着氢氧化钠的含量不断增加，沉淀开始部分溶解，说明沉淀中有氢氧化铝，由AB过程中所发生反应的离子方程式Al(OH)3 + OH- =Al(OH)4-或Al(OH)3 + OH- =AlO2-+2H2O。6【甘肃武威一中2019届高三上学期期末】高铁酸钾(K2FeO4)是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能处理剂，其生产工艺如图所示：已知K2FeO4具有下列性质：可溶于水、微溶于浓KOH溶液在05 、强碱性溶液中比较稳定在Fe3和Fe(OH)3催化作用下发生分解在酸性至碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2请完成下列填空：(1)已知Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，生产KClO应在温度_的情况下进行(填“较高”或“较低”)。(2)生产K2FeO4的反应原理是：Fe(NO3)3+KClO+KOHK2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平)，则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(3)K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe(OH)3和O2，则该反应的化学方程式为_。(4)在“反应液”中加KOH固体的目的是_。A为下一步反应提供反应物B与“反应液”中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClOCKOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率D使副产物KClO3转化为KCl(5)制备K2FeO4时，须将90%的Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌。采用这种混合方式的原因是_ (答出1条即可)。(6)从“反应液”中分离出K2FeO4晶体后，可以得到的副产品有_ (写化学式)。(7)工业上常用“间接碘量法”测定高铁酸钾样品中高铁酸钾的含量，其方法是：用碱性的碘化钾溶液(pH为1112)溶解3.96 g高铁酸钾样品，调节pH为1，避光放置40分钟至反应完全(高铁酸根离子全部被还原成铁离子)，再调节pH为34(弱酸性)。以1.0 mol/L的硫代硫酸钠标准溶液为滴定剂进行滴定(2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI)，当达到滴定终点时，用去硫代硫酸钠标准溶液15.00 mL，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为_。【答案】较低 32 4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe(OH)3+3O2 AB 减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解(或K2FeO4在低温、强碱性溶液中比较稳定) KNO3、KCl 25% (1)由工艺流程可知，利用Fe(OH)3与KClO制备K2FeO4，由信息可知温度较高KOH与Cl2反应生成的是KClO3，在低温下KOH与Cl2反应生成的是KClO，所以应选择低温较低；(2)生产K2FeO4的反应原理是：Fe(NO3)3+KClO+KOHK2FeO4+KNO3+KCl+H2O(未配平)，Fe(NO3)3为还原剂，KClO为氧化剂，根据得失电子守恒可知，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3：2；(3)K2FeO4在弱碱性条件下能与水反应生成Fe(OH)3和O2，反应的化学方程式为4K2FeO4+10H2O=8KOH+4 Fe(OH)3+3O2；(4)AFe(NO3)3与KClO反应时，要消耗KOH，A正确；B根据生产工艺流程图可知，第步Cl2过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，B正确；C因温度较高时KOH 与Cl2反应生成的是KClO3，而不是KClO，C错误；DKClO3转化为 KCl，化合价只降低不升高，不符合氧化还原反应原理，D错误；(5)信息可知，K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解，将90%的Fe(NO3)3溶液缓慢滴加到碱性的KClO浓溶液中，并且不断搅拌，可以减少K2FeO4在过量Fe3+作用下的分解；(6)根据生产工艺流程图，利用元素守恒可知，硝酸铁与次氯酸钾在碱性条件下反应得溶液II中含有高铁酸钾、硝酸钾和氯化钾，所以从溶液II中分离出K2FeO4后，同时得到副产品有KCl、KNO3；(7)用碱性的碘化钾溶液溶解高铁酸钾样品，调节pH为1，高铁酸根与碘离子发生氧化还原反应，高铁酸根离子全部被还原成铁离子，碘离子被氧化成碘，根据电子得失守恒有关系2FeO42-3I2，再根据反应2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI，得关系式2FeO42-3I26Na2S2O3，所以高铁酸钾的质量为1.0mol/L0.015L198g/mol=0.99g，则原高铁酸钾样品中高铁酸钾的质量分数为100%=25%。 自我提升：7【银川市长庆高级中学2019届高三第四次月考】已知A、E为金属单质，B是淡黄色粉末且常用于防毒面具中，回答下题。(1)实验室中A常常保存在盛放_的广口瓶中。(2)写出B转变成C的化学方程式_。0.1molB参与该反应，转移电子的个数为_ 。(3)用化学方程式表示沉淀G颜色发生变化的原因：_。(4)从A、B、C、D、E、G、H选出试剂可制备F，写出对应离子方程式：_。(5)直接向F溶液中加入B固体，写出可能出现的现象：_。(6)将H溶液滴加到淀粉碘化钾试液中观察到的现象是_，用离子方程式解释原因_ ；【答案】煤油 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 0.1NA 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe3+Fe=3Fe2+ 有无色气体生成，产生红褐色沉淀 溶液变蓝； 2Fe3+2I-= 2Fe2+I2。 （2）B转变成C的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2，根据方程式可知，每2molNa2O2参与反应，转移电子数为2mol，0.1mol Na2O2参与反应转移电子的个数为0.1NA,故答案为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；0.1NA。（3）沉淀G颜色发生变化的原因是：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，故答案为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。（4）Fe和FeCl3反应可以制备FeCl2，离子方程式为：2Fe3+Fe=3Fe2+,故答案为：2Fe3+Fe=3Fe2+。（5）直接向F溶液中加入B固体，会产生无色气体，产生红褐色沉淀，故答案为：有无色气体生成，产生红褐色沉淀。（6）H是FeCl3，滴加到淀粉碘化钾试液中观察到的现象是溶液变蓝，离子方程式为：2Fe3+2I-= 2Fe2+I2，故答案为：溶液变蓝；2Fe3+2I-= 2Fe2+I2。学科网8【西藏林芝市一中2019届高三第三次月考】回答下列问题： （1）若金属钠等活泼金属着火时，应该用_来灭火。将一小块钠投入盛有饱和石灰水的烧杯中，不可能观察到的现象是_。a有气体生成 b钠熔化成小球并在液面上游动c烧杯底部有银白色的金属钙生成 d溶液变浑浊（2）Na2CO3和NaHCO3是两种常见的钠盐。下列关于Na2CO3和NaHCO3性质的说法中，正确的是_。a常温下，Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3小b相同质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生CO2前者多c可用Ca(OH)2溶液鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液d NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质可通入足量CO2除杂（3）过氧化钠、过氧化镁都是重要的过氧化物。过氧化镁不溶于水，但易溶于稀酸，广泛用作胃药，治疗胃酸过多。试写出过氧化镁与胃酸反应的离子方程式：_。（4）某无色稀溶液X中，可能含有Al3、Cl、Fe3、Mg2、NH4中的某几种，向其中加入NaOH溶液时产生沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液体积(V)的关系如下图所示。则X中一定含有的阳离子是_，bc段反应的离子方程式为_。（5）在1L某酸性溶液中离子浓度的分析结果如下表离子Mg2Al3SO42Clc/（mol/L）0.51021.01020.51023.0102向该溶液中逐滴加入0.5 molL-1NaOH溶液至沉淀恰好不再溶解时，消耗NaOH体积为_mL。【答案】干沙土 c d 2MgO2+4H+=2Mg2+2H2O+O2 Al3、Mg2、NH4 Al(OH)3OH-=AlO2-2H2O 100 （2）a常温下，Na2CO3在水中的溶解度比NaHCO3大，故a错误；b相同质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量盐酸反应，相对分子质量NaHCO3小于Na2CO3，所以等质量的NaHCO3、Na2CO3的物质的量n (NaHCO3)n (Na2CO3)，即在相同条件下产生CO2的体积NaHCO3多，故b错误；c.Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液反应产生白色沉淀，Ca(OH)2溶液与和NaHCO3溶液反应也产生白色沉淀，故无法鉴别，c错误；d.CO2与Na2CO3和水反应生成NaHCO3，故NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质可通入足量CO2，d正确；综上，本题选d。（5）Mg2最终存在形式为Mg(OH) 2，Al3最终存在形式为AlO2-，1L溶液中含有Mg20.005mol，Al30.01mol。Mg2消耗OH- 0.01mol，Al3消耗OH- 0.04mol，共消耗NaOH溶液0.05mol，VNaOH(aq)=n/c=0.05mol/0.5 molL-1=0.1L=100mL，故消耗NaOH体积为100 mL。 9【山东荣成市六中2019届高三1
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