2013高考化学强化复习.doc

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2013高考化学强化复习一：无机综合应用一【例题】晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si3HClSiHCl3H2SiHCl3与过量H2在10001100反应制得纯硅已知SiHCl3，能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：（1）第步制备粗硅的化学反应方程式为 。（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0）中含有少量SiCl4（沸点57.6）和HCl（沸点84.7），提纯SiHCl3采用的方法为 。（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：A B C D装置B中的试剂是 。装置C中的烧瓶需要加热，其目的是 _。反应一段时间后，装置D中观察到的现象是 ，装置D不能采用普通玻璃管的原因是 ，装置D中发生反应的化学方程式为 。为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及 。为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是 。a碘水 b氯水 cNaOH溶液 dKSCN溶液 eNa2SO3溶液【分析】本题主要考查了：反应原理（方程式的书写）、物质的分离提纯、反应条件的控制、物质（Fe）的检验。要求考生具有从信息中提取实质性的内容与已有知识进行整合重组的能力。第（1）小题，高温下C参与的还原反应的产物是CO而非CO2，所以粗硅的制备原理是：SiO22CSi2CO第（2）小题，对沸点不同的液态混合物分离提纯的方法一般选择分馏（或蒸馏）第（3）小题，从装置的图和题目信息可知A装置是制备氢气，但因含有H2O(g)不能直接还原SiHCl3，所以必须进行洗气干燥，所以装置B中的试剂应该是浓硫酸；而SiHCl3与H2的反应制得纯硅SiHCl3H2Si3HCl，其温度高达10001100，只能在装置D石英管中进行，因为在此反应温度下，普通玻璃会软化。显然，装置C是使液态的SiHCl3气化，并与H2充分混合。由于硅在高温下易与空气中的氧气反应，所以，实验要取得成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气。第（4）小题，微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解后溶液中的Fe主要以Fe2+离子的形式存在，检验的方法一般是将其氧化成Fe3+用KSCN试液检验。该装置产生的尾气主要成分是什么？处理时应注意什么？（HCl、H2；应注意降温、防倒吸以及循环利用）答案：（1）SiO22CSi2CO（2）分馏（或蒸馏） （3）浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCI3 气化 有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3H2Si3HCl排尽装置中的空气bd【拓展】实验装置类试题背景主要是物质的制备，与无机工艺流程题类型相似，命题的主要框架都是：原料预处理（除杂、净化）主反应分离提纯产物；区别在于：装置类试题主要以实验装置图为情景信息，而工艺流程以文字为情景信息。2008年广东卷23题便可看成是上述例题（2006年天津卷28题）的变式。实验装置类试题主要考查以下四方面的问题：（1）对操作原理的认识（解决实验操作的理论依据问题）（2）对操作方法的认识（解决如何操作的问题）。（3）对操作目的的认识（解决为何要安排这样的操作问题）。（4）对错误操作造成后果的认识（解决为何要这样操作的问题）。（5）实验数据处理能力从考查的内容看，仍然会涉及基本仪器的使用、实验基本操作、物质的分离和提纯、物质的检验与鉴别、物质的制备、实验方案设计和实验安全问题等，更加突出对实验操作能力和实验设计能力的考查，而且经常以综合实验题的形式出现，同时会与元素化合物、化学概念和理论等知识有机地联系在一起。实验装置类试题通常是有气体参加反应的装置，在复习时要特别注意以下几个知识点的落实：（1）实验装置的安全原则（内外压平衡、气流通畅）；（2）如何检查装置的气密性；（3）倒吸形成的原因和防止倒吸的措施；（4）尾气处理的方法。例如：某试验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。思考：装置的每一部分是什么作用？（1）按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是 _ _。（2）反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是 _ _。（3）制备氮化钙的操作步骤是：打开活塞K并通入N2；点燃酒精灯，进行反应；反应结束后， _ ；拆除装置，取出产物。（4）数据记录如下：空瓷舟质量 m0 /g瓷舟与钙的质量 m1 /g 瓷舟与产物的质量 m2 /g148015081515计算得到实验式CaxN2,其中x= 。若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小：_。答案： （1）关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热，冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置的气密性良好。（2）防止反应过程中空气进入反应管；便于观察N2流速。（3）熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通N2并关闭活塞K。（4）2.8 x3【练习】1某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl36H2O晶体。（图中夹持及尾气处理装置均已略去） 装置B中发生反应的化学方程式是_。 装置E中的现象是_。 停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。 简述检验滤液中Fe3+的操作方法_ _。 该小组学生利用上述滤液制取FeCl36H2O晶体，设计流程如下： 步骤I中通入Cl2的作用是_。 步骤II从FeCl3稀溶液中得到FeCl36H2O晶体的主要操作包括： _。 该流程中需保持盐酸过量，主要原因是（结合离子方程式简要说明） _。2CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物。实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。完成下列填空：（1）用浓盐酸配制1:1（体积比）的稀盐酸（约6 molL-1），需要的玻璃仪器有 _。（2）上述装置中，A是 溶液，其作用是 。（3）上述装置中，B物质是 。（4）一次性饭盒中石蜡和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：剪碎、称重浸泡溶解过滤残渣烘干冷却、称重恒重从物质分类的角度分析，石蜡属于有机物中的 类，为了将石蜡从饭盒中溶出，应选用下列试剂中的 。a氯化钠溶液 b稀醋酸 c稀硫酸 d 正已烷饭盒中的碳酸钙常用稀醋酸将其溶出，试写出其反应的离子方程式 。3已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现和验证该反应。回答下列问题：（1）试写出氨与灼热的氧化铜反应的化学方程式 。（2）A中加入的物质是 ，B中加入的物质的作用是 。（3）实验时在C中观察到得现象是 。（4）实验时冰水的作用是 。检验实验后试管D中物质的方法和现象是_。试管E中收集到的气体是 。4工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是 。（2）另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中存在Fe2+，需要进行的实验操作、现象和结论是 _。乙同学认为气体Y中除含有SO2、H2外，还可能含有CO2气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。认为气体Y中还含有CO2的理由是 （用化学方程式表示）。装置A中试剂的作用是 。为确认CO2的存在，需在装置中添加M于 （选填序号）。aA之前 bA-B间 cB-C间 dC-D间能说明气体Y中含有H2的实验现象是 。5化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从下图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。（仪器可重复使用，固定装置不必画出）试管圆底烧瓶集气瓶烧杯普通漏斗量筒分液漏斗长颈漏斗导管橡胶塞胶皮管实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式： 。（2）硫酸溶液过稀会导致 。（3）采用水浴加热的优点是 。（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示） 。（5）溶液须趁热过滤的原因是 。 塞紧试管口的目的是 。（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是 。6高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：I、制备MnSO4溶液：在烧瓶中（装置见右图）加入一定量MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，反应3h。停止通入SO2，继续反应片刻，过滤。（1）烧瓶中进行反应的化学方程式为 （2）烧杯中石灰乳的作用是 。（3）反应过程中，为使SO2尽可能转化完全，可采取的合理措施有 _（写2条即可）。（4）若实验中将N2换成空气，可能出现的问题是 。II、制备高纯MnCO3固体：往制得的MnSO4溶液边搅拌边加入Na2CO3，并控制溶液PH7.7，充分反应后过滤，用少量水洗涤23次，再用少量C2H5OH洗涤后，低于100干燥即得高纯MnCO3固体。（5）检验MnCO3固体是否洗涤干净的操作、可能的现象和结论是： （6）MnCO3固体需要在低于100干燥的原因可能是 。2013高考化学强化复习二无机综合应用二【例题】碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原料制备Li2CO3的工艺流程如下：已知：Fe3、Al3、Fe2和Mg2以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分别为34.2 g、12.7 g和1.3 g。步骤I前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_。步骤I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li、SO，另含有Al3、Fe3、Fe2、Mg2、Ca2、Na等杂质，需在搅拌下加入_（填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6065，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。步骤II中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有 。步骤III中，生成沉淀的离子方程式为_。从母液中可回收的主要物质是_。【分析】本题是一个工艺生产背景，目的是用锂、铝硅酸盐制备Li2CO3。大致浏览流程图知道第段是把锂元素转移到溶液中，第段是除去杂质，第段是反应生成产品。第（1）小题，固体粉碎后接着进行酸浸，要发生化学反应，故其直接目的是增大固体与硫酸的接触面积，增大了反应速率，间接目的是使单位时间内锂元素的浸出率更高。第（2）小题，要求用调节pH的方法使杂质离子沉淀除去，显然需要用到题干中几种阳离子的沉淀pH信息，调节前是酸浸得到的溶液，硫酸必然是过量的故酸性较强，调节的目的应该是使pH升高，故应加入可以中和酸的物质。第（3）小题，隐含的信息更多了，这时需要把物质的转化流程梳理一下：调节pH到6.5只能除去H、Al3、Fe3，而且还引入了Ca2，说明还存在的杂质离子是Fe2、Mg2、Ca2、Na，H2O2溶液是氧化剂可将Fe2氧化为Fe3，石灰乳可接着将Mg2和Fe3沉淀，而Na2CO3溶液可将Ca2沉淀，而Na仍然在溶液中。第（4）小题，溶液中主要是Li2SO4，结合题干中的溶解度信息，生成的沉淀应该是Li2CO3。第（5）小题，沉淀反应发生前，溶液中含大量的Li2SO4和少量Na，沉淀反应后溶液中留下大量Na2SO4和可能过量的少量Na2CO3，题目问主要物质，答Na2SO4即可。【反思】（1）解答一道工艺（实验）流程图试题的程序是什么？（参考：此类试题的题干通常包括文字说明、工艺（实验）流程以及供参考的数据（以表格、图像等呈现）。首先要通过阅读文字说明，清楚试题背景是工业生产还是实验室研究，准确抓住工艺（实验）的目的是什么，还提供了哪些信息（原料成分？含量？产品成分？从用途能看出什么性质？）；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；接下来可以先看看设问，使下一步的深入分析重点更明确；然后再带着质与量的意识具体分析各个化学过程（必要时才使用参考数据），组织语言回答设问。）（2）工艺（实验）流程图试题常常在哪些地方设问？（可在后续课时进行）（参考：反应速率理论的运用；氧化还原反应的判断、书写；利用控制pH分离除杂；利用溶解度分离；常用的分离方法、实验操作；流程中的物质转化和循环；绿色化学评价；）【拓展】 （一）反应速率理论在实际生产中的运用将反应速率理论运用于实际生产中工艺条件的选择在近年试题中出现过多次，应从反应物接触面积、接触机会、温度、反应物浓度、催化剂等方面思考，思考时应充分结合试题的实际情景和物质的性质。若为不同相之间的反应都会有接触面积的问题，而增大接触面积的具体措施有不同，如固体可以用粉碎的方法，液体可以用喷洒的方法，气体可以用多孔分散器等。接触机会一般受混合是否充分影响，如搅拌、混溶等措施。温度、浓度等措施在运用时须确保反应物或生成物的性质保持稳定。也有一些反应因为过快而要适当降低速率，常常从温度和浓度角度采取措施。加压一般是提高气体反应物浓度的措施，但在气体和固体、液体反应的体系中并不适宜。一般情况下，水溶液中发生的常见的离子反应除了控制合适的pH外较少考虑催化剂的条件，而在有机反应、混合气体反应的情况下，催化剂常常是十分重要的影响因素。此外，在实际生产中反应速率问题往往放在生产效益的大背景下考虑，因此通过加快反应速率来提高原料转化率和产品产量是很普遍的，这一点与化学平衡中转化率的讨论不应混淆。1、传统合成氨工业中，提高化学反应速率的措施有_。2、科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0105 Pa、反应时间3 h)：TK303313323353NH3生成量(106 mol)4.85.96.02.0相应的热化学方程式如下： N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+ O2(g) H1=+765.2 kJmol-1与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议： _ 。3、钡盐行业生产中排出大量的钡泥主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某化工厂利用钡泥制取Ba(NO3)2，其部分工艺流程如下：酸溶时通常控制反应温度不超过70，且不使用浓硝酸，原因是_、（二）陌生氧化还原反应方程式的书写步骤结合物质的类别、化合价情况确认反应发生的本质；确定最关键的反应物和生成物；配平关键反应物和生成物；再根据守恒配平或补充其他辅助反应物和产物；依据题目信息写好反应条件；结合反应条件和反应体系所处的环境对各物质的存在形式、状态进行修正。 1、氯气与Na2S2O3溶液：_；2、酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液：_；3、NaClO与尿素反应，生成物除盐外，都是能参与大气循环的物质： 。（三）物质转化分析中注意量的意识根据问题提示分析以下工艺流程，体会关注量的重要性。氯化钠硫酸铵混合溶解蒸发浓缩趁热过滤Na2SO4滤液冷却结晶过滤滤液NH4Cl洗涤干燥NH4Cl产品以氯化钠（混有少量KCl）和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：203040506070802030405060708090100氯化铵溶解度/g硫酸钠温度/氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。思考：欲制备107g NH4Cl，理论上需多少克NaCl？混合溶解后溶液中含有什么离子？含量大不大？蒸发浓缩为什么会析出硫酸钠？溶液中离子的种类和含量有什么变化？蒸发浓缩到什么程度为宜？为什么要趁热过滤？滤液成分是什么？冷却为什么会析出氯化铵？会不会析出硫酸钠？为什么？冷却到什么程度合适？最后得到的溶液成分是什么？洗涤什么？KCl是如何除去的？【练习】1聚合氯化铝是一种新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态的碱式氯化铝Al2（OH）nCl6-n。本实验采用铝盐溶液水解絮凝法制备碱式氯化铝。其制备原料为分布广、价格廉的高岭土，化学组成为：Al2O3（25%34%）、SiO2（40%50%）、Fe2O3（05%30%）以及少量杂质和水分。已知氧化铝有多种不同的结构，化学性质也有差异，且一定条件下可相互转化；高岭土中的氧化铝难溶于酸。制备碱式氯化铝的实验流程如下：煅烧浸出搅拌，调节溶液pH在4.24.5，过滤蒸发浓缩90100Al2(OH)nCl6-n高岭土A酸适量CaCO3已知：Fe3、Al3以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2。根据流程图回答下列问题：（1）“煅烧”的目的是_。（2）“浸出”过程中发生反应的离子方程式为_。（3）“浸出”选用的酸为_。配制质量分数15的A酸需要200mL30的A酸（密度约为1.15g/cm3）和_g蒸馏水，配制用到的仪器有烧杯、玻璃棒、_。（4）为提高铝的浸出率，可采取的措施有 _ （要求写出三条）。（5）“调节溶液pH在4245”的过程中，除添加必要的试剂，还需借助的实验用品是_；“蒸发浓缩”需保持温度在90100，控制温度的实验方法是_。（6）实验中制备碱式氯化铝反应的化学方程式为_2废旧锂离子电池的正极材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收钴、锂，实验方法如下：（1）在上述溶解过程中，被氧化成，在溶解过程中反应的化学方程式为 ，氧化剂是_。（2）在上述除杂过程中，通入空气的作用是_。废渣的主要成分是_。（3）“沉淀钴”和“沉淀锂”的离子方程式分别