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專題3.17 以物質(zhì)的性質(zhì)為線索的理論綜合題 元素及化合物綜合應(yīng)用型試題在高考中為必考題型，在各省市及全國卷中均有出現(xiàn)。在考查形式上通常以工藝流程題，物質(zhì)制備、性質(zhì)探究類試題，綜合推斷試題（少數(shù)省市，逐漸淡化），還有結(jié)合物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推斷等。元素及化合物知識(shí)，在考查中與基本概念、基本理論、實(shí)驗(yàn)等知識(shí)融入越來越深，這也就要求我們隊(duì)元素及化合物知識(shí)不再是單純的記和背了，而是從原理的角度進(jìn)行掌握，進(jìn)行整體分析，通過聯(lián)系、對(duì)比、歸納等方法進(jìn)行解決。 （3）長頸漏斗的作用是平衡氣壓，避免裝置C中壓強(qiáng)過大； （4）當(dāng)C中紅棕色完全消失時(shí)，不再存在NO2氣體； （5）D中干燥管的作用是防止水蒸氣進(jìn)入三頸瓶中與ClNO反應(yīng)； （6）①用玻璃棒蘸取NaNO2溶液點(diǎn)在紅色石蕊試紙上，若試紙變藍(lán)，則說明HNO2是弱酸； ②首先要使ClNO與水反應(yīng)；因?yàn)榈饣y為沉淀，而酸性高錳酸鉀能將氯離子氧化，所以需要先驗(yàn)證氯離子的存在；由于引入了足量的銀離子，所以僅能使用酸性高錳酸鉀驗(yàn)證亞硝酸。 【詳解】 （5）因?yàn)閬喯貂Ｂ?ClNO)易于水反應(yīng)水解，所以必須防止有水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶中與ClNO反應(yīng)，所以D中干燥管的作用是防止水蒸氣進(jìn)入三頸瓶中與ClNO反應(yīng)，故答案為：防止水蒸氣進(jìn)入三頸瓶中與ClNO反應(yīng)。 （6）①若亞硝酸為弱酸，則亞硝酸鹽水解呈弱堿性，即用玻璃棒蘸取NaNO2溶液點(diǎn)在紅色石蕊試紙上，若試紙變藍(lán)，則說明HNO2是弱酸，故答案為：使用玻璃棒蘸取NaNO2溶液點(diǎn)在紅色石蕊試紙上，若試紙變藍(lán)，則說明HNO2是弱酸。 ②首先要使ClNO與水反應(yīng)，選擇b；因?yàn)榈饣y為沉淀，而酸性高錳酸鉀能將氯離子氧化，所以需要先驗(yàn)證氯離子的存在，選擇d；由于引入了足量的銀離子，所以僅能使用酸性高錳酸鉀驗(yàn)證亞硝酸，選擇c；所以正確的順序是bdc，故答案為：bdc。 【例題2】氰化鈉是一種重要的基本化工原料，同時(shí)也是一種劇毒物質(zhì)，嚴(yán)重危害人類健康。一旦泄露需要及時(shí)處理，一般可以通過噴灑雙氧水或硫代硫酸鈉溶液來處理，以減輕環(huán)境污染。 Ⅰ.已知：氰化鈉化學(xué)式為NaCN，氰化鈉是一種白色結(jié)晶顆粒，劇毒，易溶于水，水溶液呈堿性，易水解生成氰化氫。 （1）CN-中C元素顯+2價(jià)，N元素顯-3價(jià)，則非金屬性N____________C （填“＞”“＜”或“=”），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：____________________________________。 （2）NaCN用雙氧水處理后，產(chǎn)生一種酸式鹽和一種能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該反應(yīng)的離子方程式是____________________________________。 Ⅱ.硫代硫酸鈉的工業(yè)制備的反應(yīng)原理為2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2。某化學(xué)興趣小組用上述原理實(shí)驗(yàn)室制備硫代硫酸鈉，并檢測(cè)用硫代硫酸鈉溶液處理后的氰化鈉廢水能否達(dá)標(biāo)排放。 （實(shí)驗(yàn)一）實(shí)驗(yàn)室通過如下圖所示裝置制備Na2S2O3。 （3）b裝置的作用是________________________。c裝置中的產(chǎn)物有Na2S2O3和CO2等，d裝置中的溶質(zhì)有NaOH、Na2CO3，還可能有__________________________________________________________。 （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，在e處最好連接盛____________（填“NaOH溶液”、“水”、“CCl4”中一種）的注射器，再關(guān)閉K2打開K1，防止拆除裝置時(shí)污染空氣。 （實(shí)驗(yàn)二）測(cè)定用硫代硫酸鈉溶液處理后的廢水中氰化鈉的含量。 已知：①廢水中氰化鈉的最高排放標(biāo)準(zhǔn)為0.50mg/L； ②Ag++2CN-=[Ag（CN）2]-，Ag++I-=AgI↓，AgI 呈黃色，且 CN-優(yōu)先與 Ag+反應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)如下：取20.00mL處理后的氰化鈉廢水于錐形瓶中，并滴加幾滴KI溶液作指 示劑，用1.0010-4mol/L的標(biāo)準(zhǔn)AgNO3溶液滴定，消耗AgNO3溶液的體積為1.50mL。 （5）滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象：________________________________________________。 （6）處理后的廢水是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)：____________________________________ （填“是”或“否”）。 【答案】＞ 取少量碳酸氫鈉于試管中，加入稀硝酸，有無色氣泡產(chǎn)生，說明酸性硝酸大于碳酸，則非金屬性N＞C CN-+H2O2+H2O═HCO3-+NH3↑ 安全瓶，防止倒吸 Na2SO3 NaOH溶液 滴入最后一滴硝酸銀溶液，出現(xiàn)淡黃色沉淀 否 【解析】 【分析】 （1）在化合物中非金屬性強(qiáng)的元素顯負(fù)價(jià)，非金屬性弱的元素顯正價(jià)，元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)； （2）NaCN用雙氧水處理產(chǎn)生一種酸式鹽和一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，說明二者反應(yīng)生成氨氣和碳酸氫鈉； （3）由儀器結(jié)構(gòu)特征，b裝置為安全瓶，防止溶液倒吸；d裝置吸收二氧化硫，d中溶質(zhì)有NaOH、Na2CO3，堿過量，還有亞硫酸鈉生成； （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置b中還有殘留的二氧化硫，為防止污染空氣，應(yīng)用氫氧化鈉溶液吸收；關(guān)閉K2打開K1拆除裝置，防止污染空氣； （5）Ag+與CN-反應(yīng)生成[Ag（CN）2]-，當(dāng)CN-反應(yīng)結(jié)束時(shí)，Ag+與I-生成AgI黃色沉淀，說明反應(yīng)到達(dá)滴定終點(diǎn)； （6）計(jì)算消耗硝酸銀物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式Ag++2CN-=[Ag（CN）2]-計(jì)算出氰化鈉的含量與廢水中氰化鈉的最高排放標(biāo)準(zhǔn)為0.50mg/L比較判斷是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 【詳解】 （2）用雙氧水處理氰化鈉，產(chǎn)生一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體為氨氣，根據(jù)原子守恒一種酸式鹽為碳酸氫鈉，所以反應(yīng)為：NaCN+H2O2+H2O═NaHCO3+NH3↑，離子反應(yīng)為：CN-+H2O2+H2O═HCO3-+NH3↑， 故答案為：CN-+H2O2+H2O═HCO3-+NH3↑。 【實(shí)驗(yàn)一】 a裝置制備二氧化硫，c裝置中制備Na2S2O3，反應(yīng)導(dǎo)致裝置內(nèi)氣壓減小，裝置b為安全瓶作用，防止溶液倒吸，d裝置吸收多余的二氧化硫，防止污染空氣。 （3）由儀器結(jié)構(gòu)特征，可知b裝置為安全瓶，防止倒吸，d裝置吸收二氧化硫，d中溶質(zhì)有NaOH、Na2CO3，堿過量，還有亞硫酸鈉生成， 故答案為：安全瓶，防止倒吸；Na2SO3。 （4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置b中還有殘留的二氧化硫，為防止污染空氣，應(yīng)用氫氧化鈉溶液吸收，氫氧化鈉和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，再關(guān)閉K2打開K1，防止拆除裝置時(shí)污染空氣， 故答案為：NaOH溶液。 金屬 堿性氧化物 堿→鹽 非金屬 酸性氧化物 酸→ 鹽 ②交叉型轉(zhuǎn)化： ③三角形轉(zhuǎn)化： 　　　 ④無機(jī)框圖中常用到催化劑的反應(yīng)：制取氧氣、工業(yè)制硫酸、合成氨、制硝酸等。 ⑤重要置換反應(yīng)： 金屬→金屬 金屬→非金屬 非金屬→非金屬 非金屬→金屬 （4）應(yīng)用數(shù)據(jù)：物質(zhì)轉(zhuǎn)化時(shí)式量的變化、各元素含量、相對(duì)密度等數(shù)據(jù)都是解題的關(guān)鍵點(diǎn)，可綜合物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行推斷，如CO→CO2，NO→NO2，SO2→SO3，轉(zhuǎn)化時(shí)分子中都增加１個(gè)氧，式量變化均為16。 （5）把握信息：題目給予的新信息可與舊知識(shí)形成一個(gè)新的知識(shí)體系，題干中的“常見”“過量”等字眼為推斷限定了范圍；而反應(yīng)條件、某些物質(zhì)的頻繁出現(xiàn)等隱含信息即是解題的重要突破口。 挖掘、篩選信息 審題 析題 解題 根據(jù)題目中提供的文字、圖像、數(shù)據(jù)等提煉出重要信息，然后分析每小題的考查方向，明確應(yīng)該用哪塊知識(shí)來解答 分析考點(diǎn)，準(zhǔn)確作答 （1）正確調(diào)用已有知識(shí)，與題給信息建立聯(lián)系 （2）關(guān)注陌生信息的應(yīng)用 驗(yàn)證，得出結(jié)果 將初步的結(jié)論代入題中進(jìn)行驗(yàn)證。 1．亞硝酸鈉(NaNO2)被稱為工業(yè)鹽，在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛。以木炭、濃硝酸、水和銅為原料制備亞硝酸鈉的裝置如圖所示(A中加熱裝置省略)。 已知：室溫下，①2NO+Na2O2=2NaNO2； ②3NaNO2+3HCl=3NaCl＋HNO3+2NO↑+H2O； ③酸性條件下，NO或NO2-都能與MnO4-反應(yīng)生成NO3-和Mn2+。 請(qǐng)按要求回答下列問題： (1)A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________。 (2)B裝置中主要的現(xiàn)象是______________________________。 (3)檢驗(yàn)C裝置產(chǎn)物中有亞硝酸鈉的方法是_____________________________。 (4)D裝置中反應(yīng)的離子方程式為_________________________________。 (5)預(yù)測(cè)C中反應(yīng)開始階段，固體產(chǎn)物除NaNO2外，還含有的副產(chǎn)物有Na2CO3和________。為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應(yīng)在B、C裝置間增加裝置E，則E中盛放的試劑名稱為________。 (6)檢查裝置氣密性并裝入藥品后，以下實(shí)驗(yàn)操作步驟正確的順序?yàn)開___________(填序號(hào))。 a.打開彈簧夾，向裝置中通入N2 b.點(diǎn)燃酒精燈 c.向三頸燒瓶中滴加濃硝酸 d.熄滅酒精燈 e.關(guān)閉分液漏斗歐旋塞 f.停止通入N2 (7)利用改進(jìn)后的裝置，將7.8gNa2O2完全轉(zhuǎn)化為亞硝酸鈉，理論上需要木炭______g。 【答案】C+4HNO3(濃) CO2↑+4NO2↑+2H2O 紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍(lán)，導(dǎo)管口有無色氣泡冒出 取C中固體少量于試管中，加入鹽酸，產(chǎn)生無色氣體，遇空氣變?yōu)榧t棕色 3MnO4-+5NO+4H+=3Mn2++5NO3-+2H2O NaOH 堿石灰 a→c→e→b→d→f 1.8g 【解析】 【詳解】 (1)A裝置為C與濃HNO3在加熱時(shí)反應(yīng)生成二氧化碳與二氧化氮和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C+4HNO3(濃) CO2↑+4NO2↑+2H2O； (2)A反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入B裝置，NO2在B中與水反應(yīng)是硝酸，硝酸具有強(qiáng)氧化性，與Cu反應(yīng)生成硝酸銅、NO、水，所以會(huì)看到B中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：紅棕色氣體消失，銅片溶解，溶液變藍(lán)，導(dǎo)管口有無色氣泡冒出； (5)C與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中除含有NO2外，還有CO2氣體，NO2在B中反應(yīng)變?yōu)镹O，因此從B中逸出的氣體有NO、CO2、H2O蒸氣，NO、CO2、H2O蒸氣與過氧化鈉反應(yīng)產(chǎn)生亞硝酸鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉，所以預(yù)測(cè)C中反應(yīng)開始階段，固體產(chǎn)物除NaNO2外，還含有的副產(chǎn)物有Na2CO3和氫氧化鈉；為避免產(chǎn)生這些副產(chǎn)物，應(yīng)在B、C裝置間增加裝置E，則E中盛放的試劑堿石灰，可以吸收CO2和H2O蒸氣； （5）該實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷是沒有尾氣處理裝置會(huì)造成環(huán)境污染； 正確答案：沒有尾氣處理裝置 （6）根據(jù)題干可知疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，乙醚洗滌疊氮化鈉可減少疊氮化鈉的損失； 正確答案：NaN3不溶于乙醚。 （7）根據(jù)已知可知Ce4+～NaN3 和Ce4+～Fe2+，Ce4+得電子數(shù)等于NaN3與Fe2+失電子數(shù)列等式計(jì)算，設(shè)產(chǎn)品NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，則 25.000.101010-3=+0.050014.8010-3計(jì)算得x=92.8% 正確答案：92.8%。 3．根據(jù)氨氣還原氧化銅的反應(yīng)，可設(shè)計(jì)測(cè)定銅元素相對(duì)原子質(zhì)量Ar(Cu)（近似值）的實(shí)驗(yàn)。先稱量反應(yīng)物氧化銅的質(zhì)量m(CuO)，反應(yīng)完全后測(cè)定生成物水的質(zhì)量m(H2O)，由此計(jì)算Ar(Cu)。為此，提供的實(shí)驗(yàn)儀器及試劑如下（根據(jù)需要可重復(fù)選用，加入的NH4Cl與Ca(OH)2的量足以產(chǎn)生使CuO完全還原的氨氣）： 請(qǐng)回答下列問題： （1）氨氣還原熾熱氧化銅的化學(xué)方程式為________________________。 （2）從所提供的儀器及試劑中選擇并組裝本實(shí)驗(yàn)的一套合理、簡單的裝置，按氣流方向的連接順序?yàn)椋ㄓ脠D中標(biāo)注的字母表示）A→________________________。 （3）在本實(shí)驗(yàn)中，使測(cè)定結(jié)果Ar(Cu)偏大的是________________________（填序號(hào)）。 ①CuO未完全反應(yīng) ②CuO不干燥 ③CuO中混有不反應(yīng)的雜質(zhì) ④NH4Cl與Ca(OH)2混合物不干燥 【答案】2NH3+3CuO3Cu+3H2O+ N2↑ ADBDC ①③ 【解析】 【分析】 （1）氨氣具有弱還原性，在加熱條件下可以被氧化銅氧化，生成氮?dú)?、銅和水； （2）根據(jù)題干可知需測(cè)定生成水的質(zhì)量，生成的氨氣需先通過堿石灰干燥、再與氧化銅反應(yīng)，最后用堿石灰吸收生成的水，以測(cè)得生成水的質(zhì)量； （3）由反應(yīng)方程式可知氧化銅和水的物質(zhì)的量相等，列出關(guān)系式計(jì)算即可； （4）根據(jù)Ar（Cu）=- ﹣16，從是否影響a或b來分析誤差。 【詳解】 （2）因?yàn)樾枰獪y(cè)定反應(yīng)后生成物水的質(zhì)量，所以必需保證通入的氨氣是純凈干燥的，由于濃硫酸可以與氨氣反應(yīng)，因此只能通過堿石灰進(jìn)行干燥，再通入氧化銅進(jìn)行反應(yīng)，最后在通入堿石灰吸收反應(yīng)生成的水，以測(cè)得生成水的質(zhì)量，所以正確的順序?yàn)锳DBDC， 故答案為：ADBDC； 所以選項(xiàng)①③正確，故答案為：①③。 4．釩是人體必需的微量元素，能預(yù)防突發(fā)性心臟病等疾病，常見化合價(jià)有+2、+3、+4和+5。實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)制備V2(CO3)3的步驟如下： ①取18.20gV2O5放入水中攪拌形成懸濁液，通入二氧化硫充分反應(yīng)可得V2(SO4)3溶液。 ②將V2(SO4)3溶液與足量的碳酸鈉溶液混合，充分反應(yīng)后過濾洗滌、干燥，得V2(CO3)3固體22.56g。 已知：+5價(jià)Ⅴ具有氧化性，+3價(jià)V具有還原性，易被氧氣氧化。 回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)室用Na2SO3固體和H2SO4(濃)制取SO2，可選用的發(fā)生裝置是___________(填A(yù)或B)，若利用下述裝置制取并收集干燥的SO2，連接順序?yàn)閍→___________→___________→___________→___________→f。 (2)步驟①實(shí)驗(yàn)裝置如下： ①圖中利用水浴處理的優(yōu)點(diǎn)是___________，裝置C中長頸漏斗的作用是___________。 ②通入二氧化硫前和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后都要通入N2，目的是___________。 ③寫出儀器D中反應(yīng)的離子方程式___________。 (3)步驟②中洗滌操作后，證明已經(jīng)洗凈的操作是___________，本實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)率為___________。 【答案】B d e c b 便于控制溫度、受熱均勻 維持氣壓，防止裝置堵塞 通入二氧化硫前通入氮?dú)饽康氖勤s盡裝置內(nèi)的空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通入氮?dú)馐菫榱粟s走裝置內(nèi)的二氧化硫，防止污染 2SO2＋V2O5＋2H＋=2SO42－＋2V3＋＋H2O 取最后一次洗滌液，向其中滴加稀鹽酸和氯化鋇溶液，若沒有白色沉淀生，則已經(jīng)洗凈 80.00% 【解析】 【分析】 (1)制取二氧化硫，為典型的固液不加熱裝置，選擇B；按制取、干燥、收集、處理尾氣的順序連接裝置； (2)①圖中利用水浴處理的優(yōu)點(diǎn)是：便于控制溫度、受熱均勻；裝置C中長頸漏斗的作用是：維持氣壓，防止裝置堵塞。 ②通入二氧化硫前通入氮?dú)饽康氖勤s盡裝置內(nèi)的空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后通入氮?dú)馐菫榱粟s走裝置內(nèi)的二氧化硫，防止污染。 (4)在G中濃硫酸與Na2SO3發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生SO2氣體，將SO2氣體通入到收集器的三氯化鐵溶液中，發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3+SO2+2H2O=2FeCl2+H2SO4+2HCl，離子方程式是：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++ SO42-+4H+；由于BaSO4既不溶于水也不溶于酸，所以向反應(yīng)后的酸性溶液中加入BaCl2溶液，若出現(xiàn)了白色沉淀，就說明產(chǎn)生了BaSO4沉淀，證明溶液中含有SO42-離子； 取少量二氧化硫與三氯化鐵反應(yīng)后的溶液，用一束光照射液體，有一條光亮的通路，說明有膠體產(chǎn)生，這是由于FeCl3是強(qiáng)酸弱堿鹽，在溶液中Fe3+發(fā)生水解反應(yīng)：Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+，產(chǎn)生了Fe(OH)3膠體，使光線發(fā)生散射作用； 【點(diǎn)睛】 本題考查物質(zhì)制備的知識(shí)。涉及氯氣的制取、凈化、性質(zhì)及溶液的配制、膠體性質(zhì)、離子檢驗(yàn)等。掌握元素及化合物的知識(shí)和膠體的性質(zhì)是本題解答的關(guān)鍵。