三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题14 元素及其化合物知识的综合应用(解析版)

2025/5/25 8:00:23

(2)Mg2Si 熔融,电解 NH3,NH4Cl (3)SiC

(4)2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O (5)CH3CH2CHO,CH3CHO

【解析】根据反应的流程过程,先判断出A2B的化学式,带入框图,结合学习过的相关知识进行分析即可。 (1)MgCl2·6NH3所含元素的简单离子为Mg2+、Cl-、N3-、H+,比较离子半径应该先看电子层,电子层多半径大,电子层相同时看核电荷数,核电荷数越大离子半径越小,所以这几种离子半径由小到大的顺序为:r(H+)

和2个OH-,所以电子式为:。

(2)根据元素守恒,A2B中就一定有Mg和Si,考虑到各自化合价Mg为+2,Si为-4,所以化学式为Mg2Si。反应②是MgCl2熔融电解得到单质Mg,所以必备条件为:熔融、电解。反应①需要的是Mg2Si、NH3和NH4Cl,而后续过程又得到了NH3和NH4Cl,所以可以循环的是NH3和NH4Cl。

(3)在一定条件下,由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料,该耐磨材料一定有Si和C,考虑到课本中介绍了碳化硅的高硬度,所以该物质为SiC。

(4)为实现燃煤脱硫,向煤中加入浆状Mg(OH)2,使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物,二氧化硫是酸性氧化物与氢氧化镁这样的碱应该反应得到盐(亚硫酸镁),考虑到题目要求写出得到稳定化合物的方程式,所以产物应该为硫酸镁(亚硫酸镁被空气中的氧气氧化得到),所以反应为:2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O。

(5)利用格氏试剂可以制备,现在要求制备,所以可以选择R为CH3CH2,R’为

CH3;或者选择R为CH3,R’为CH3CH2,所以对应的醛R’CHO可以是CH3CH2CHO或CH3CHO。 点睛:本题是一道比较基本的元素综合问题,比较新颖的是在题目的最后一问中加入了一个有机小题,这样的无机有机综合题目是比较少见的,当然难度并不大。第(4)小题中的反应,可以参考必修1的课后练习中涉及的钙基固硫问题。方程式中按道理应该加上反应的条件,例如:加热。

7.[2018江苏]碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉

末,反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液,反应方程式为(2?x)Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O

2[(1?x)

Al2(SO4)3·xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑生成物(1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。

(1)制备碱式硫酸铝溶液时,维持反应温度和反应时间不变,提高x值的方法有___________________。 (2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2过程中,溶液的pH___________(填“增大”、“减小”、“不变”)。 (3)通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值,测定方法如下:

①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL,加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应,静置后过滤、洗涤,干燥至恒重,得固体2.3300 g。

②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL,稀释至25 mL,加入0.1000 mol·L?1EDTA标准溶液25.00 mL,调节溶液pH约为4.2,煮沸,冷却后用0.08000 mol·L?1CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点,消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。 计算(1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。 【答案】(1)适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率 (2)减小

(3)25mL溶液中:n(SO42?)= n(BaSO4)=2.5 mL溶液中:

n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000 mol·L?1×25.00 mL×10?3L·mL?1?0.08000 mol·L?1×20.00 mL×10?3 L·mL?1=9.000×10?4 mol

25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10?3 mol 1 mol (1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中 n(Al3+)=(2?x)mol;n(SO42?)=3(1?x)mol (nAl3?)9.000?10?3mol2?x == x=0.41 ?(nSO2)0.0100mol(31?x)42.3300g=0.0100 mol

233g?mol?1【解析】分析:(1)提高x的值,即促进Al3+的水解和CaSO4的生成。 (2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2,溶液碱性减弱,pH减小。

(3)根据加入过量BaCl2溶液产生的固体计算n(SO42-);由消耗的CuSO4计算过量的EDTA,由Al3+消耗的EDTA计算n(Al3+);根据n(Al3+)与n(SO42-)之比计算x的值。

详解:(1)制备碱式硫酸铝溶液,维持反应温度和反应时间不变,提高x的值,即促进Al3+的水解和CaSO4的生成,可以采取的方法是:适当增加CaCO3的量、加快搅拌速率。 (2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2,溶液碱性减弱,pH减小。 (3)25mL溶液中:n(SO42-)= n(BaSO4)=

2.3300g =0.0100 mol

233g?mol?12.5 mL溶液中:n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000 mol·L?1×25.00 mL×10?3L·mL?1?0.08000 mol·L?1×20.00

mL×10?3 L·mL?1=9.000×10?4 mol

25 mL溶液中:n(Al3+)=9.000×10?3 mol

1 mol (1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中n(Al3+)=(2-x)mol;n(SO42-)=3(1-x)mol (nAl3?)9.000?10?3mol2?x ==,解得x=0.41。 ?(nSO2)0.0100mol(31?x)4点睛:本题以碱式硫酸铝溶液的制备原理为背景,考查反应原理的理解、反应条件的控制和有关化学式的计算。解题的关键有:①向硫酸铝溶液中加入CaCO3生成碱式硫酸铝溶液,CaCO3的作用是调节pH促进Al3+水解,同时将SO42-转化为CaSO4沉淀;②理解溶液中的离子反应与实验滴定方法的定量计算,理清物质间的计量关系。

8.[2018新课标Ⅲ]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。 ①写出电解时阴极的电极反应式______。

②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_____________。 ③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________(写出一点)。

【答案】(1)碘酸钾

(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH

2KIO3+H2O或(HIO3+KOH

KIO3+H2O)

(3)2H2O+2e-2OH-+H2↑ K+ a到b 产生Cl2易污染环境等

【解析】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。

(1)根据氯酸钾(KClO3)可以推测KIO3为碘酸钾。

(2)将溶解在溶液中的气体排出的一般方法是将溶液加热,原因是气体的溶解度是随温度上升而下减小。第一步反应得到的产品中氯气在“逐Cl2”时除去,根据图示,碘酸钾在最后得到,所以过滤时KH(IO3)2应该在滤渣中,所以滤液中主要为KCl。“调pH”的主要目的是将KH(IO3)2转化为KIO3,所以方程式为:KH(IO3)2+KOH=2KIO3+H2O。

(3)①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↑。②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。

③KClO3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。

9.[2017江苏]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Ⅰ”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Ⅰ”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Ⅱ”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____________。


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