专题11 元素化合物综合应用
1．了解在生活和生产中常见的无机化合物的性质 和用途。 2．掌握金属、非金属元素单质及其化合物等各部 分知识的综合应用。 3．具备将化学信息(含实际事物、实验现象、数据 和各种信息、提示、暗示)按题设情境抽象归纳，进行 推理的创造能力。
1．(2011· 天津，5)下列说法正确的是(
[例 1]下图是中学化学一些常见元素的单质及化 合物的转化关系，已知：A 是金属单质，B 是淡黄色 固体，G 是无色气体，I 是红棕色气体，反应②是工业 上的重要反应。请按要求完成下列各题：
(1)写出 B 的电子式________； D 的结构式是 ________。 (2)反应③的实验现象为____________________。 (3) 反 应 ① 的 离 子 方 程 式 为 _______________ _____________________________________________。 (4)反应②的化学方程式为__________________。
－ － ＋ － ＋ － －
4．歧化型转化 A、B、C 中含有同种元素，该元素的化 合价 B>A>C(或 C>A>B)，则 A 可能为 Cl2、S、Br2、 I2 等非金属单质(在强碱溶液中发生歧化反应)或 NO2 等。如 S 在 NaOH 溶液中加热发生反应的化学方程式 为： △ 3S＋6NaOH=====2Na2S＋Na2SO3＋3H2O。
解析：水的离子积常数只与温度有关，K w 随温度 的升高而增大， 与溶质没有关系， A 项 25℃时 NH4Cl 故 溶液的 K w 小于 100℃时 NaCl 溶液的 K w； 项应该发 B 生 氧 化 还 原 反 应 ， 离 子 方 程 式 为 SO2 ＋ I2 ＋
2 2H2O===SO4 ＋2I ＋4H ，B 错误；加入铝粉能产生
淡绿色溶液 蓝色溶液
Fe2＋ Cu2
＋
紫红色溶液 MnO4 棕黄色溶液 Fe3
＋
－
红棕色粉末 黑色粉 末，晶体 红褐色沉淀 白色沉淀 蓝色沉淀
Fe2O3、红磷 MnO2、Fe3O4、 CuS、CuO、C Fe(OH)3 BaSO4、BaCO3、 CaCO3、AgCl Cu(OH)2
血红色溶液 橙色溶液 蓝色晶体 红棕色气体 黄绿色气体
设计合理实验验证 H2SO3 酸性强于 H2CO3(简要 说明实验步骤、现象和结论)：____________________ ____________________________________。 (仪器自选) 供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、 Na2SO3、 NaHSO3、 蒸馏水、 饱和石灰水、 酸性 KMnO4 溶液、品红溶液、pH 试纸。
解析：本题从 B 是淡黄色固体，I 是红棕色气体，以 及反应②是工业生产中重要反应入手。 是淡黄色固体可 B 能是 Na2O2，G 是无色气体 O2，I 是红棕色气体 NO2。C 催化剂 为无色气体 NO。反应②为 4NH3 ＋5O2 ===== 4NO＋ △ 6H2O， D 为 H2O,3NO2 ＋ H2O===2HNO3 ＋ NO， J 为 HNO3，B 一定是 Na2O2，F 是 NaOH；常见的金属 A 单 质与硝酸反应生成 NO、H2O 和硝酸盐 E，该硝酸盐和 NaOH 反应生成氢氧化物，该氢氧化物与 O2 反应，由此
(4)常温下，H2SO3 的电离常数 Ka1＝1.2×10 2， Ka2＝6.3×10 Ka2＝4.7×10
－3
－
，H2CO3 的电离常数 Ka1＝4.5×10 7， 。某同学设计实验验证 H2SO3 酸性强
－
－11
于 H2CO3：将 SO2 和 CO2 气体分别通入水中至饱和， 立即用酸度计测两溶液的 pH， 若前者的 pH 小于后者， 则 H2SO3 酸性强于 H2CO3。该实验设计不正确，错误 在于________。
以选择题、填空题以及推断题的形式考查元素化合 物的基础知识，着重考查学生的阅读能力、逻辑思维能 力、分析判断能力、发散思维能力及运用化学语言解答 化学问题的能力。
考点 1
无机框图推断
无机推断“题眼”的寻找 1．从物质结构方面去寻找 熟悉常见的分子或单质、化合物的结构(水、氨气、 二氧化碳、金刚石、二氧化硅的结构特点)。
－ － ＋
H2 的溶液可能是强酸性溶液，也可能是强碱性溶液， 在强酸性溶液中不可能存在 AlO－和 NO－， 2 3 在强碱性溶 液中，C 中离子互不反应，可以大量共存，C 正确；D
项所给温度为 100℃，水的离子积增大，K w＝1×10
12
＋ － －
－
，pH＝2 的盐酸中 c(H )＝1×10 2mol· 1，pH＝12 L
(3)装置的选择，应从发生装置，除杂装置和收集装 置三个方面分析。a 中收集方法不对；c 中的长颈漏斗应 插在液面以下；b、d 是合理的。 (4)要通过测 pH 判断两种酸的酸性强弱，两种酸的 浓度必须是相等的，而 SO2 的溶解度远大于 CO2 的，两 饱和溶液的浓度不相等，故该实验的设计是错误的。 验证酸性强弱，最常用的原理是强酸置换弱酸，故
解析：(1)通入氯气后 Cl2＋2Br ===2Cl ＋Br2。 故操作Ⅰ是萃取，用的仪器是分液漏斗，又因下层得 到的是溴，故使用的萃取剂是四氯化碳。 (2)因为加入 CaO 的目的是除去 Mg2 ，故加入 W
2 的目的是除去 SO4 ；为了不使 Ca2 沉淀，pH 的理论
－ ＋ ＋
－
－
值为 11.0≤pH<12.2； 酸化时， 为不引入新的杂质离子， 应选用盐酸。
)
A．25℃时，NH4Cl 溶液的 Kw 大于 100℃时 NaCl 溶液的 Kw B．SO2 通入碘水中，反应的离子方程式为 SO2＋
2 I2＋2H2O===SO3 ＋2I ＋4H
－ － ＋
C．加入铝粉能产生 H2 的溶液中，可能存在大量 的 Na 、Ba2 、AlO2 、NO3
＋ ＋ － －
D． 100℃时， pH＝2 的盐酸与 pH＝12 的 NaOH 将 溶液等体积混合，溶液显中性
＋
开始沉淀时的 pH Mg2 Ca2
＋
沉淀完全时的 pH 11.0 c(OH )＝1.8mol· L
－ －1
9.6 12.2
＋
(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集 CO2 气 体，下列装置中合理的是________________________ _____________________________________________。
－ － －
的 NaOH 溶液 c(OH )>1×10 2mol· 1，故二者等体 L 积混合，溶液显碱性，D 项错误。
答案：C
2．(2011· 江苏，9)NaCl 是一种化工原料，可以制 备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是( )
A．25℃，NaHCO3 在水中的溶解度比 Na2CO3 的大 B．石灰乳与 Cl2 的反应中，Cl2 既是氧化剂，又是还 原剂 C．常温下干燥的 Cl2 能用钢瓶贮存，所以 Cl2 不与 铁反应 D．上图所示转化反应都是氧化还原反应
(1)具有正四面体结构的有甲烷、白磷、NH4 等； (2)不含金属元素的离子化合物为铵盐； (3)组成为 A2B2 型的化合物可能为 H2O2、C2H2、 Na2O2 等。 2．从“物质的特有颜色”去寻找 常见的有颜色的物质
＋
淡黄色固体 红色固体 黑色块状固体 紫黑色固体
S、Na2O2、AgBr Cu、Cu2O FeS KMnO4、I2
实验步骤：将 SO2 通入 NaHCO3 溶液中，生成的 气体再通过酸性高锰酸钾除去过量的 SO2，再用品红 溶液检验 SO2 是否除尽，最后通入饱和石灰水中。 实验现象：品红不褪色，饱和石灰水变浑浊。 实验结论：H2SO3 的酸性比 H2CO3 强。
答案：(1)四氯化碳 (2)除去溶液中的 SO2 4 (3)b、d
Fe(SCN)3 Br2(水) CuSO4· 2O 5H 溴蒸气、NO2 Cl2
3.从“特殊反应条件”去寻找 (1)高温：铝热反应，制水煤气，制粗硅，水蒸气 与 Fe 反应等。 (2)高温高压、催化剂 高温、高压 N2＋3H2 2NH3 催化剂
(3)加热、催化剂 MnO2 2KClO3=====2KCl＋3O2↑ △ 催化剂 2SO2＋O2 3 2SO △ 催化剂 4NH3＋5O2 ===== 4NO＋6H2O △ (4)放电 放电 3O2=====2O3 放电 N2＋O2=====2NO
3．归中型转化 C A、B、C 中含有同一元素，C 为单质。 则 C(及对应的 A、B)可能为 S(H2S、SO2 或 S2 、SO2 3
＋ － － －
/H )、Cl2[KClO3、HCl 或 Ca(ClO)2、HCl]、I2(IO3 、 I /H )等非金属单质。如 I 和 IO3 在酸性条件下反应 的离子反应方程式为： 3 ＋5I ＋6H ===3I2＋3H2O。 IO
解析：本题考查元素化合物知识综合内容。 NaHCO3 比 Na2CO3 的溶解度小，A 项错误； 石灰乳与 Cl2 的反应中氯发生歧化反应，Cl2 既是氧化剂，又是 还原剂，B 项正确；常温下干燥的 Cl2 能用钢瓶贮存仅 代表常温 Cl2 不与铁反应，加热、高温则不然，C 项错 误；图中转化生成 NaHCO3 以及 NaHCO3 的分解反应 都是非氧化还原反应，D 项错误。
答案：B
3．(2011· 山东，30)实验室以含有 Ca2＋、Mg2＋ 、Cl－、 SO2 、 等离子的卤水为主要原料制备无水 CaCl2 和 Br2， Br 4 流程如下：
－ －
(1)操作Ⅰ使用的试剂是________，所用主要仪器 的名称是________。 (2)加入溶液 W 的目的是________。用 CaO 调节 溶液 Y 的 pH，可以除去 Mg2 。由表中数据可知，理 论上可选择的 pH 最大范围是________。酸化溶液 Z 时，使用的试剂为________。