2023新高考化学总复习优化设计_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_专项复习_2023新高考化学总复习优化设计

专题一 物质的组成与分类 传统文化 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.物质的组成与分类:[2021湖南 考向1.命题可能向环境保护与环境治理、生活中的 1.物质的组成与分 卷,1][2020全国Ⅰ卷,7] 化学等方面拓展 类、性质与应用 考向2.物质的性质与应用:[2021湖南 考向2.命题可能从物质性质及应用向传统制备方法 卷,2] 方面转移 考向.古代典籍中的化学:[2019全国Ⅰ 命题点可能有:物质的成分、类别、物质的变化与性 2.传统文化 卷,7][2017全国Ⅰ卷,8] 质、物质的用途、化学实验基本操作等 考点一 物质的组成与分类、性质与应用 要点归纳·再提升 1.元素、微粒及物质间的转化关系 2.依据“标准”对物质进行分类 3.物质变化过程中的“三馏”“四色”“五解”“十八化” 变化物理变化 化学变化 分馏、蒸 三馏 干馏 馏 四色焰色反应 显色反应、颜色反应、指示剂变色反应 续 表 变化物理变化 化学变化 五解潮解 分解、电解、水解、裂解 十八 熔化、汽化、液化 氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、煤的气化、煤的液化、皂化、歧化、卤化、 化 (煤的液化除外)、 硝化、酯化、裂化 (华) 升华 4.物理变化和化学变化的判断方法 5.胶体的性质及应用 (1)胶体与其他分散系的本质区别是分散质粒子直径的 1 nm=10-9 m 大小(1~100 nm 之间),胶体的特性是丁达尔效应;用渗析法可将胶体粒子和溶液中的溶质粒子进行分 离,利用丁达尔效应可以区分胶体和溶液。 (2)胶体不带有电荷,但是某些胶体中的粒子带有电荷。 部分有机高分子形成的胶体中, 分散质粒子不带电荷,如淀粉溶液 (3)Fe(OH) 胶体粒子为多个“Fe(OH) 分子”的集合体,因此1 mol Fe3+完全水解得到的Fe(OH) 3 3 3 胶体粒子少于1 mol。 (4)部分铝盐、铁盐如KAl(SO )·12HO、FeCl ·6HO等溶于水电离出的Al3+、Fe3+水解生成 4 2 2 3 2 Al(OH) 胶体、Fe(OH) 胶体,这些胶体能吸附悬浮固体或色素形成沉淀而除杂,因此常用作净水剂。 3 3 (5)常见的胶体有云、烟、雾、蛋白质溶液、豆浆、牛奶、血浆、土壤胶体、淀粉溶液、有色 玻璃等。 经典对练·得高分 考向1 物质的组成与分类真题示例 1-1.(2021湖南卷,1)下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中,没有涉及化学变化的是( ) A.定期清淤,疏通河道 B.化工企业“三废”处理后,达标排放 C.利用微生物降解水域中的有毒有害物质 D.河道中的垃圾回收分类后,进行无害化处理 1-2.(2019全国Ⅱ卷,7)“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”是唐代诗人李商隐的著名诗句,下列关于 该诗句中所涉及物质的说法错误的是( ) A.蚕丝的主要成分是蛋白质 B.蚕丝属于天然高分子材料 C.“蜡炬成灰”过程中发生了氧化反应 D.古代的蜡是高级脂肪酸酯,属于高分子聚合物 思路点拨 对点演练 1-1.(2021北京43中月考)近年来,我国航空航天事业成果显著。下列成果所涉及的材料为金属材料 的是( ) A.“天宫二号”航天器使用的密度小、强度高的材料——钛合金 B.“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料——砷化镓 C.“长征五号”运载火箭使用的高效燃料——液氢 D.“C919”飞机的机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂 1-2.(2021湖南常德一模)化学与生活息息相关,下列说法错误的是( ) A.“煤改气”“燃煤脱硫”等有利于改善环境 B.二氧化氯泡腾片遇水产生的ClO 用于杀菌消毒 2 C.“嫦娥五号”使用的氧化铝陶瓷属于金属材料 D.“凡铁分生熟……既炒则熟”指的是除碳过程考向2 物质的性质与应用 真题示例 2-1.(2021湖南卷,2)下列说法正确的是( ) A.糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物 B.FeO粉末在空气中受热,迅速被氧化成Fe O 3 4 C.SO 可漂白纸浆,不可用于杀菌、消毒 2 D.镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀 思路点拨 2-2.(2020全国Ⅰ卷,7)国家卫健委公布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案指出,乙醚、75%的乙醇、含氯 消毒剂、过氧乙酸(CHCOOOH)、氯仿等均可有效灭活该病毒。对于上述化学药品,下列说法错误 3 的是( ) A.CHCHOH能与水互溶 3 2 B.NaClO通过氧化灭活病毒 C.过氧乙酸相对分子质量为76 D.氯仿的化学名称是四氯化碳 思路点拨 对点演练 2-1.(2020浙江卷,9)下列说法不正确的是( ) A.高压钠灯可用于道路照明 B.SiO 可用来制造光导纤维 2C.工业上可采用高温冶炼黄铜矿的方法获得粗铜 D.BaCO 不溶于水,可用作医疗上检查肠胃的钡餐 3 2-2.(2021湖南衡阳一模)下列应对新型冠状病毒疫情的措施正确的是( ) A.将一次性医用口罩用75%的酒精消毒后重复使用 B.免洗洗手液中的胶质银离子能将新型冠状病毒灭活 C.可通过“基因剪刀”的方法将新型冠状病毒水解成小分子来解除其危害 D.使用氯水和酒精的混合液对公共场所的设施进行双重杀菌消毒 方法点拨 物质的性质与变化常结合物质的用途来考查,解答此类试题的方法是:结合物质的应用目的或过 程中所起的作用分析物质表现出的性质,并利用过程中是否有新物质生成判断是否发生化学变化。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)同种元素组成的物质一定是纯净物。 ( ) (2)强碱一定是离子化合物,盐也一定是离子化合物。 ( ) (3)BaSO 的水溶液不易导电,故BaSO 是弱电解质。 ( ) 4 4 (4)烧碱、冰醋酸、四氯化碳均为电解质。 ( ) (5)能导电的物质一定是电解质,不导电的物质一定是非电解质。 ( ) (6)强电解质溶液的导电性一定大于弱电解质溶液的导电性。 ( ) (7)碱性氧化物一定是金属氧化物,金属氧化物不一定是碱性氧化物。( ) (8)酸性氧化物不一定是非金属氧化物,非金属氧化物也不一定是酸性氧化物。 ( ) 考点二 传统文化 要点归纳·再提升 1.传统文化中涉及“物质”的判断 古文 解释 《汉书》中“高奴县有洧水可燃” “洧水”指的是石油 《黄白第十六》中“曾青涂铁,铁赤如铜” “曾青”是可溶性铜盐 《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣” “碱”是KCO 2 3 《天工开物》中“凡石灰,经火焚炼为用” “石灰”指的是CaCO 3 《神农本草经》中“水银……钅容化(加热)还复为丹” “丹”是HgO 《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折” “剂钢”是指铁的合金 《本草图经》中“绿矾形似朴消(NaSO·10HO)而绿色,取此物置于铁板上, 绿矾的成分是FeSO·7HO,此句描 2 4 2 4 2 聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也” 述了绿矾受热分解的现象 “矾”通常指某些硫酸盐的结晶水合物。如:明矾、胆矾等 2.传统文化中涉及“分离”方法的判断古文 方法 《本草纲目》中“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气上……其清如水,味极浓烈, 盖酒露也” 蒸馏 乙醇易挥发 蒸发、结 《开宝本草》中“……所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成” 晶 3.化学与古代文明 烧 制 陶瓷釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同 陶 颜色的物质 器 冶 炼 把选好的矿石加入熔剂,放入炼炉,点燃木炭熔炼,等火候成熟,弃去炼渣得初铜。初铜经提炼得红铜,红铜加 青 锡、铅熔成合金,即是青铜 铜 续 表 造 《天工开物》记载,竹纸制造分为六个步骤:①斩竹漂塘、②煮徨足火、③舂臼、④荡料入帘、⑤覆帘压纸、 纸 ⑥透火焙干 主要成分:硝酸钾、木炭和硫黄。反应原理: 黑 2KNO+S+3C KS+N ↑ +3CO ↑ 火 3 2 2 2 药 一硫二硝三木炭 酿 先用米曲霉、黄曲霉等将淀粉水解为葡萄糖,称为糖化;再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精,发酵后的混合料 酒 经过蒸馏,得到白酒和酒糟 经典对练·得高分 考向 古代典籍中的化学 真题示例 1.(2021河北卷,1)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经 集注》中提到“钢铁是杂炼生钅柔作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混 合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是( ) A.钢是以铁为主的含碳合金 B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大 C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高 D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe O 2 32.(2020全国Ⅲ卷,7)宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色,历经千年色彩依然,其中绿色来 自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH) ·CuCO],青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH) ·2CuCO]。下 2 3 2 3 列说法错误的是 ( ) A.保存《千里江山图》需控制温度和湿度 B.孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化 C.孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱 D.Cu(OH) ·CuCO 中铜的质量分数高于Cu(OH) ·2CuCO 2 3 2 3 思路点拨 对点演练 1.(2020天津卷,2)晋朝葛洪的《肘后备急方》中记载:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之……”, 受此启发为人类做出巨大贡献的科学家是( ) A.屠呦呦 B.钟南山 C.侯德榜 D.张青莲 2.(2021湖南长郡十五校联考)明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内, 然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷淀,毁罐取出……即倭铅也”(注:炉甘石的主要成 分为碳酸锌,泥罐中掺有煤炭)。下列说法不正确的是( ) A.倭铅是指金属锌和铅的混合物 B.煤炭中起作用的主要成分是碳 C.该方法中冶炼锌的化学方程式为ZnCO +2C Zn+3CO↑ 3 D.该冶炼锌的方法属于热还原法3.(2021广东新高考适应性模拟演练)书法是中华文化之瑰宝,“无色而具画图的灿烂,无声而有音乐的 和谐”,书法之美尽在笔墨纸砚之间(如图所示的王羲之的《平安贴》)。下列关于传统文房四宝的相 关说法正确的是( ) A.墨汁是一种水溶液 B.宣纸是合成高分子材料 C.砚石的成分与水晶相同 D.制笔用的狼毫主要成分是蛋白质 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)《天工开物》中记载:“世间丝、麻、裘、褐皆具素质”,其中“丝、麻、裘”的主要成分都 是蛋白质。 ( ) (2)《本草图经》在绿矾项载:“盖此矾色绿,味酸,烧之则赤……”,因为绿矾能电离出H+,所以 “味酸”。 ( ) (3)“以曾青涂铁,铁赤色如铜”说明我国古代就掌握了“湿法冶金”技术。 ( ) (4)“墙塌压糖,去土而糖白”中的脱色过程发生了化学变化。 ( ) 专项模块 素养培优 (一) 化学与 STSE 热点专攻 化学与科学、技术、社会、环境简称化学与STSE。这类题目一般是选择最新科技成果、与社 会生活联系密切的物质(药物、食品、新型材料等)作为载体,问题设计依据课程标准,知识源于教材, 要求用化学知识解决问题。这类题目通常起点高、落点低,与生活、科技、环境等相关。题型多以 选择题-或简答题出现。在选择题-中,一般通过新材料、新信息的介绍,以某点信息源辐射相关知识, 以判断正误来考查识记性知识。简答题一般要求根据化学知识和原理分析并解释相关现象,对逻辑 思维、文字表达能力有较高要求。随着社会的发展,预计这类题目仍是高考考查的热点。 (一)审题关注什么 1.审题关键点 (1)掌握重要概念:绿色化学、新能源、材料分类等。 (2)记住典型物质的重要用途。 (3)找关键字词,对于涉及古文的试题要从关键词入手。 2.防范失分点 (1)绿色化学:污染处理≠污染物零排放;(2)食品添加剂≠无毒;(3)水的净化≠水体消毒;(4)重要物 质用途,如硅、二氧化硅、硅酸钠的用途不能混淆;(5)古化学及诗文关键字词多为颜色变化(如铜色、 色赤等)、操作方式(如熬、蒸、渍、强烧等)、现象(紫青烟起、五金八石皆能穿滴等)。(二)题目考什么 1.高考中有关“化学与社会和谐发展”试题的选材热点总结 (1)常见的化学与环境问题 环境 污 主要污染物及形成原理 防治措施 染类 型 大气中含硫氧化物、含氮氧化物过多,与化石燃料的燃烧、工业废气 使用清洁燃料;化石燃料在燃烧之前脱 酸雨 的排放(如硫酸、硝酸的生产、冶金)等有关。主要反应:2SO 2 +O 2 硫,如向煤中添加石灰石作为脱硫剂 (pH< 5.6) 2SO 3 ,SO 3 +H 2 O H 2 SO 4 ;SO 2 +H 2 O H 2 SO 3 ,2H 2 SO 3 +O (2CaCO 3 +O 2 +2SO 2 2CaSO 4 +2CO 2 ) 等 2HSO;2NO+O 2NO,3NO+HO 2HNO+NO 2 2 4 2 2 2 2 3 大气中可吸入颗粒物(PM )、细颗粒物(PM )过多,产生的主要原因 10 2.5 有汽车尾气、化石燃料的燃烧、工业排放的废气(如冶金、窑炉与 减少煤、石油等化石燃料的直接燃烧, 雾霾 锅炉、机电制造业等)、建筑工地和道路交通产生的扬尘。雾霾主 使用绿色能源 要是SO、氮氧化物和PM 、PM 等与雾气结合后的混合物 2 10 2.5 续 表 环境 污 主要污染物及形成原理 防治措施 染类 型 光化 机动车尾气和工业废气中的氮氧化物(NO、NO 等)和碳氢化合物等在光 控制城市汽车数量、开发新能 学 2 照条件下生成了复杂的污染物 源、为机动车安装尾气净化器等 烟雾 臭氧臭氧层能吸收太阳光中的紫外线,保护地球上的生物免遭紫外线辐射的伤 层 害。人类活动排入大气中的氮氧化物、氟氯代烷等与臭氧发生作用,导致 禁止使用氟氯代烷作为制冷剂等 空洞了臭氧的损耗 控制工业废水、废渣和生活污水 水体化肥、农药的过度使用,工业废水、废渣和生活污水的随意排放等。水体 的排放,对排放的污水进行无害化 污染富营养化可引起“水华”或“赤潮” 处理等 (2)常见生产、生活中的化学知识 应用原理解释 明矾 明矾溶于水电离出的Al3+水解生成Al(OH) 胶体,Al(OH) 胶体可吸附水中的悬浮物形成沉淀 净水 3 3 漂白 漂白粉、漂白液(有效成分为NaClO)、HO、NaO、O 等的漂白原理为氧化漂白 剂 2 2 2 2 3 制豆腐、江河入海口三角洲的形成原理是胶体聚沉;胶体的丁达尔效应可解释树林中的晨曦、 胶体 舞台上的光柱 灭火 干粉灭火器内装的一般是磷酸铵盐干粉灭火剂;泡沫灭火器是利用盐类的水解原理 器 钡餐硫酸钡难溶于盐酸,可用作消化系统X-射线造影检查时的药剂 (3)常用材料的成分或性质 材料 成分或性质 棉、麻富含纤维素,纤维素属于多糖,只含有C、H、O三种元素 蚕丝、 主要成分为蛋白质,蛋白质在蛋白酶的作用下可以水解 毛发人造 由天然高分子化合物经过化学加工处理后而制得的纤维 纤维 合成 以石油、天然气、煤和农副产品做原料加工制得单体,单体经聚合反应制成的高分子, 纤维 如六大纶等 硅 晶体硅是重要的半导体材料,光导纤维的主要成分是二氧化硅 材料 合金 合金是一种金属跟其他金属(或非金属)熔合而成的具有金属特性的物质 2.绿色化学的特点 研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。它包括: (1)开发绿色反应,将原子利用率提高到100%。 (2)使用无毒无害的原料。 (3)选用无毒无害的催化剂。 (4)使用无毒无害的溶剂。 (5)发展“绿色工艺”。 (6)开发和生产绿色产品。 (三)答题注意什么 题型突破 (2021全国甲卷,7)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是( ) A.食品加工时不可添加任何防腐剂 B.掩埋废旧电池不会造成环境污染 C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体 D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染 思路点拨食品中适当添加防腐剂,可以延长食品保质期,但要控制食品中防腐剂的添加量符合国 家制定的标准,A项说法错误;掩埋废旧电池,废旧电池中的重金属离子会污染土壤和地下水,B项说法 错误;天然气不完全燃烧会产生CO,CO是一种有毒的气体,C项说法正确;使用含磷洗涤剂会使水体 富营养化,造成水华、赤潮现象,破坏水体生态平衡,造成水体污染,D项说法错误。 答案C 应考训练 1.(2021湖南长郡十五校第二次联考)“液态阳光”是指由阳光、二氧化碳和水通过人工光合作用得 到的绿色液态燃料。下列有关“液态阳光”的说法错误的是( ) A.“液态阳光”行动有利于可持续发展并应对气候变化 B.煤气化得到的水煤气合成的甲醇不属于“液态阳光”C.CO 和HO转化为“液态阳光”过程中同时释放能量 2 2 D.“液态阳光”有望解决全球化石燃料不断枯竭的问题 2.新型冠状病毒正威胁着人们的身体健康,各种防护防控措施中,化学知识起到了重要作用。下列有 关说法错误的是 ( ) A.冷链运输和冷藏储存抗病毒疫苗,目的是避免蛋白质变性 B.体积分数为75%的医用酒精,与“84”消毒液混合使用消毒效果更好 C.新冠病毒可能通过气溶胶传播,加快扩散速率,气溶胶能产生丁达尔效应 D.医用防护服的核心材料是微孔聚四氟乙烯薄膜,其单体四氟乙烯所有原子共平面 3.(2021湖南新高考适应性模拟演练)化学与生活、环境和能源密切相关,下列过程没有涉及化学变化 的是( ) A.焚烧垃圾发电,废物利用 B.风力发电,发展新能源 C.环境消毒杀菌,阻断病毒传播 D.稻草发酵肥田,发展绿色农业 请完成 专题突破练一 专题二 常用化学计量及应用 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 有关N 的正误判断作为多年的高考热点题型已比较成 A 1.阿伏加德 考向.阿伏加德罗常数及其应用、阿伏加德 熟,多数题目的每个选项都会单独考查一个命题角度, 罗常数的 罗定律及其推论:[2021湖南卷,5][2018全国 基本会围绕着有关陷阱进行设置,如物质所含粒子数 应用 Ⅰ卷,10] 目、化学键数目、电子转移数目等方面,涉及氧化还原 反应、水解、电离、可逆反应等知识 2.物质的量 考向.一定物质的量浓度的溶液配制及物质 命题多以滴定计算为主,往往同时考查电子守恒规律的 浓度、物 的量的相关计算:[2020全国Ⅰ卷,13][2020全 应用、多步计算,有时也会联系实验操作考查一定物质 质的量的 国Ⅰ卷,27(1)][2020全国Ⅰ卷,35(4)][2018全 的量浓度溶液的配制等知识 相关计算 国Ⅰ卷,27(4)][2017全国Ⅰ卷,26(5)] 考点一 阿伏加德罗常数的应用 要点归纳·再提升 阿伏加德罗常数的“六大”考查角度 22.4 ①非标准状况下(特殊情况除外)的气体、标准状况下的非气体均不适用22.4 L·mol-1进行物质的量 L·mol-1的适 的计算。 用条件 ②标准状况下,常见的非气态物质:HO、苯、CCl、CHCl、CHCl、CHOH、CHCHOH、 2 4 2 2 3 3 3 2CHCOOH、溴单质、HF、NO、SO 及碳原子数大于4的烃等 3 2 3 ①稀有气体、臭氧(O)、白磷(P)分子中的原子数目。 3 4 ②一定质量含某核素的物质中的质子、中子、电子或原子的数目。 ③NaO、KO、NaHSO 中的阴、阳离子个数比;注意物质的存在形态不同,离子的种类、数目可 2 2 2 4 能不同。 ④等物质的量的羟基与氢氧根离子所含质子、电子或原子数目。 ⑤HO、DO、TO的中子数。 2 2 2 ⑥有机化合物中共价键的数目(苯环中无碳碳双键),如CH、CHOH、CH 等。 物质的组成 3 8 3 n 2n+2 ⑦一定物质的量的SiO 中含Si—O键、1 mol C(金刚石或石墨)中含C—C键、1 mol P 中含P—P 与结构 2 4 键、1 mol HO 中共价键的数目。 2 2 1 mol C(金刚石)中含2 mol C— C键;1 mol C(石墨)中含1.5 mol C— C键 ⑧含N 个Fe(OH) 的氢氧化铁胶粒数小于N A 3 A Fe(OH) 胶粒是多个“Fe(OH) 分子”的集合体 3 3 续 表 具有特殊关 等质量的最简式相同的有机化合物(如分子中含有一个双键的烯烃)、同素异形体、N 与CO、NO 2 2 系的物质 与NO 等具有的原子、分子数目 2 4 ①可逆反应:N+3H 2NH、2NO NO、2SO+O 2SO、Cl+HO 2 2 3 2 2 4 2 2 3 2 2 可逆过程 HCl+HClO、H 2 +I 2 2HI生成的分子数、反应中转移的电子数等。 ②弱电解质溶液中各微粒的数目和浓度,如CHCOOH、NH·HO溶液中的分子和离子数目。 3 3 2 ③能水解的盐溶液中各微粒的数目和浓度,如一定体积、一定浓度的CHCOONa、NHCl、FeCl 溶 3 4 3 液中各微粒的数目 歧化反应指“中间价→高价+低价”的氧化还原反应 氧化还 ①歧化反应:NO 2 与水、Na 2 O 2 与CO 2 、Na 2 O 2 与H 2 O、Cl 2 与水、Cl 2 与NaOH等。 原反应 ②强弱:变价金属(Fe、Cu)与强、弱氧化剂(Cl 2 /Br 2 、S/I 2 )反应。 ③与量有关:Fe(足量/不足量)与稀硝酸。 ④与浓度有关:MnO 与浓盐酸反应,Cu与浓硫酸反应,Cu与浓硝酸反应,均需要考虑浓度的降低对反 2 应的影响,从而判断对转移电子数目的影响 ①缺少体积,如常温下,pH=2的HSO 溶液中含有的H+数目不一定为0.01N 。 2 4 A 缺少条件 ②缺少温度、压强,如由HO 制得2.24 L O,转移的电子数目不一定为0.2N 。 2 2 2 A ③没有具体反应,如1 mol Cl 参加反应,转移的电子数不一定为2N 2 A 经典对练·得高分 考向 阿伏加德罗常数及其应用、 阿伏加德罗定律及其推论 真题示例 1.(2021湖南卷,5)设N 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A A.18 g H 18 O含有的中子数为10N 2 A B.0.1 mol·L-1 HClO 溶液中含有的H+数为0.1N 4 A C.2 mol NO与1 mol O 在密闭容器中充分反应后的分子数为2N 2 A D.11.2 L CH 和22.4 L Cl (均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5N 4 2 A思路点拨 2.(2020全国Ⅲ卷,9)设N 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A A.22.4 L(标准状况)氮气中含有7N 个中子 A B.1 mol重水比1 mol水多N 个质子 A C.12 g石墨烯和12 g金刚石均含有N 个碳原子 A D.1 L 1 mol·L-1的NaCl溶液中含有28N 个电子 A 思路点拨 对点演练1.(2021湖北高考模拟演练改编)设N 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( ) A A.1 mol H S分子中,含有共价键的数目为2N 2 A B.标准状况下,2.24 L环己烷的分子数为0.1N A C.1 L 0.01 mol·L-1的 溶液中, 和 的数目之和为0.01N A D.电极反应LiFePO -xe- xLi++Li FePO ,每转移1 mol电子释放2N 个Li+ 4 1-x 4 A 2.(双选)(2021湖南湘豫名校3月联考,改编)设N 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( ) A A.高温下,0.2 mol Fe与足量水蒸气反应,生成的H 分子数为0.3N 2 A B.将2.24 L(标准状况)SO 完全溶于水,所得溶液中SO2- 的数目为0.1N 3 4 A C.常温下1 L pH=13的NaOH溶液中,水电离出的OH-的数目为10-13N A D.28 g晶体硅中所含共价键的数目为2N A 考点二 物质的量浓度、物质的量的相关计算 要点归纳·再提升 1.一定物质的量浓度溶液的配制 (1)所需仪器及配制步骤 (2)仪器使用 ①容量瓶使用的第一步操作是“查漏”,回答容量瓶时应指明规格,并选择合适的容量瓶,如配制 480 mL溶液,应选用500 mL容量瓶。容量瓶不能用于溶解、稀释和存放液体,也不能作为反应容器。 ②玻璃棒的作用是搅拌和引流。 n (3)抓住表达式c = B进行误差分析 B V NaOH固体吸水潮解,附着在滤纸上 ①导致c 偏低的错误操作: 垫滤纸称量 NaOH 固体 ;左码右物(用游码);称量时间过长(潮解);洗涤 B 或转移时溶液溅出;未洗涤烧杯及玻璃棒;超过刻度线时用滴管吸出液体;定容时仰视;定容摇匀后发 现液面低于刻度线再加水。 ②导致c 偏高的错误操作:砝码生锈;定容时俯视;未等溶液冷却至室温就定容。 B 砝码生锈,质量增大 2.有关溶液的计算 (1)熟练推导两种换算关系①气体溶质物质的量浓度的计算 标准状况下,1 L水中溶解某气体V L,所得溶液的密度为ρ g·cm-3,气体的摩尔质量为M g·mol-1,则 1 000ρV c= mol·L-1。 22 400+MV ②物质的量浓度与溶质质量分数之间的换算 1 000ρw c= (c为溶质的物质的量浓度,单位为mol·L-1,ρ为溶液的密度,单位为g·cm-3,w为溶质 M 的质量分数,M为溶质的摩尔质量,单位为g·mol-1)。 (2)理解两条规律 ①稀释定律 a.如用V、V、c、c 分别表示稀释前后溶液的体积和溶质的物质的量浓度,有cV=cV。 1 2 1 2 1 1 2 2 b.如用m、m、w 、w 分别表示稀释前后溶液的质量和质量分数,有mw =mw 。 1 2 1 2 1 1 2 2 ②混合规律 同一溶质不同浓度的溶液混合后溶质质量分数的判断方法:设溶质质量分数分别为w 和w 的两 1 2 溶液混合后所得溶液中溶质的质量分数为w。 1 a.两溶液等质量混合:w= (w +w )。 2 1 2 b.两溶液等体积混合 1 (a)若溶液密度大于1 g·cm-3,则w> (w +w ),如HSO 溶液。 2 1 2 2 4 1 (b)若溶液密度小于1 g·cm-3,则w< (w +w ),如氨水、酒精溶液。 2 1 2 经典对练·得高分 考向 一定物质的量浓度的溶液的 配制及物质的量的相关计算 真题示例 1.(2020全国Ⅰ卷,27节选)由FeSO ·7HO固体配制0.10 mol·L-1的FeSO 溶液,需要的仪器有药匙、玻 4 2 4 璃棒、 (从下列图中选择,写出名称)。 2.(高考题组合)下列操作或装置能达到实验目的的是 (填字母)。 A.为准确配制一定物质的量浓度的溶液,定容过程中向容量瓶内加蒸馏水至接近刻度线时,改用胶头 滴管滴加蒸馏水至刻度线B.若要称取2.0 g NaOH固体,先在托盘天平的托盘上各放1张滤纸,然后在右盘上添加2 g砝码,左盘 上添加NaOH固体 C.配制一定浓度的NaCl溶液(如图1) D.配制一定物质的量浓度的NaNO 溶液(如图2) 3 E.用容量瓶配溶液时,若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余的液体 F.配制0.100 0 mol·L-1的氯化钠溶液时,将液体转移到容量瓶中需用玻璃棒引流 对点演练 1.(2021湖北潜江质检)下列有关叙述正确的是( ) A.质量分数分别为5%和15%的硫酸溶液等体积混合后,所得溶液的质量分数等于10% B.NaO 和NaO各0.1 mol分别放入100 g水中,所得溶液的物质的量浓度不同 2 2 2 C.配制一定物质的量浓度的溶液,若定容时仰视刻度线,导致所配溶液浓度偏低 D.向容量瓶中转移液体时,引流用的玻璃棒不可以接触容量瓶内壁 2.(2021四川绵阳质检)用密度为ρ g·cm-3、质量分数为w的浓盐酸与水配制成体积比为1∶4的稀盐 1 酸,其密度为ρ g·cm-3,则所配制稀盐酸的物质的量浓度为( ) 2 1 000ρ ρ w 1 000ρ ρ w A. 1 2 mol·L-1 B. 1 2 mol·L-1 182.5 ρ +4 1 1 000ρ ρ w 1 000ρ w C. 1 2 mol·L-1 D. 1 mol·L-1 36.5(ρ +4) 182.5 1 专项模块 素养培优 (二) 化学计算的常用方法 热点专攻 化学计算在高考中的考查(一)审题关注什么 1.明确一个中心:必须以“物质的量”为中心——“见量化摩,遇问设摩” 2.掌握四种方法 (二)题目考查什么 近几年的高考计算主要体现在以下几个方面: 题型突破 (2020山东卷,20节选)某FeC O·2HO样品中可能含有的杂质为Fe (C O)、HC O·2HO,采用 2 4 2 2 2 4 3 2 2 4 2 KMnO 滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下: 4 Ⅰ.称取m g样品于锥形瓶中,加入稀硫酸溶解,水浴加热至75 ℃。用c mol·L-1的KMnO 溶液趁 4 热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,消耗KMnO 溶液V mL。 4 1Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀硫酸酸化后,在75 ℃继续用 KMnO 溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,又消耗KMnO 溶液V mL。 4 4 2 样品中所含HC O·2HO(M=126 g·mol-1)的质量分数表达式为 。 2 2 4 2 下列关于样品组成分析的说法,正确的是 (填字母)。 V A. 1 =3时,样品中一定不含杂质 V 2 V B. 1越大,样品中HC O·2HO含量一定越高 V 2 2 4 2 2 C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO 溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低 4 D.若所用KMnO 溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高 4 思路点拨 0.315c(V -3V ) 答案 1 2 ×100% BD m 应考训练1.(2021湖南株洲月考)将m g铜粉和锌粉的混合物分成两等份,将其中一份加入200 mL的稀硝酸中 并加热,固体和硝酸恰好完全反应,并产生标准状况下的2.24 L NO;将另一份在空气中充分加热,得到 n g固体,将所得固体溶于上述的稀硝酸中,固体完全溶解时消耗硝酸的体积为V mL。下列说法不正 确的是( ) A.V=150 B.硝酸的浓度为2 mol·L-1 C.m g铜粉和锌粉的物质的量之和为0.3 mol D.n=m+2.4 2.(2021陕西西安调研)工业纯碱中常含有NaCl、NaSO 等杂质。某研究小组设计了如下实验装置, 2 4 通过纯碱与酸反应生成的m(CO)测定质量为m g的某工业纯碱的纯度,下列叙述正确的是( ) 2 A.通过称量反应前后装置B的质量,获取m(CO) 2 B.通过称量反应前后装置C的质量,获取m(CO) 2 C.通过称量反应前后装置B和D的质量,获取m(CO) 2 D.通过称量反应前后装置D的质量,获取m(CO) 2 3.ZnSO·7HO在不同的温度下分解产物不同,取28.70 g ZnSO·7HO加热至不同温度,剩余固体的质 4 2 4 2 量变化如图所示。分析数据,在680 ℃时所得固体的化学式为( ) A.ZnO B.ZnO(SO ) 3 4 2 C.ZnSO D.ZnSO·HO 4 4 2 4.(2021江苏新高考适应性训练节选)通过下列方法测定CuSO ·5HO样品的纯度:准确称取0.500 0 g 4 2 CuSO ·5HO样品,加适量水溶解,转移至碘量瓶中,加过量KI溶液并用稀硫酸酸化,以淀粉溶液为指示 4 2 剂,用0.100 0 mol·L-1的NaSO 标准溶液滴定至终点,消耗NaSO 标准溶液19.80 mL。测定过程中 2 2 3 2 2 3 发生下列反应:2Cu2++4I- 2CuI↓+I 、2SO2- +I SO2- +2I-。计算CuSO ·5HO样品的纯度(写出 2 2 3 2 4 6 4 2 计算过程): 。 5.(2021陕西咸阳调研)烟气中SO 的大量排放给人类的生存环境造成了严重破坏,工业上通常采用以 2 下方法实现烟气中硫的回收。CO还原法:SO(g)+2CO(g) S(l)+2CO (g) 2 2 已知CO(g)、S(l)的燃烧热分别为ΔH=-283 kJ·mol-1、ΔH=-529 kJ·mol-1,则反应SO (g)+2CO(g) 1 2 2 S(l)+2CO (g)的ΔH= 。 2 6.(2021广东“六校联盟”三模)磷化铝(AlP)常用作粮食熏蒸杀虫剂,吸水后会强烈水解产生高毒性 气体(18电子结构,沸点为-87.7 ℃,还原性强)。在熏蒸处理虫粮过程中,粮食颗粒对该气体具有一定的 吸附作用。某化学兴趣小组用下述方法测定粮食中残留的磷含量,实验装置如图所示。 在C中加入10 g原粮,E中加入20.00 mL 1.50×10-3 mol·L-1的KMnO 溶液(H SO 酸化),往C中加入足 4 2 4 量的水,充分反应后,用亚硫酸钠标准溶液滴定E中过量的KMnO 溶液。回答下列问题: 4 (1)仪器C的名称是 。 (2)AlP与水反应的化学方程式为 ,高毒性气体产物的电子式为 。 (3)装置A中盛装酸性KMnO 溶液的作用是除去空气中的还原性气体,装置B中盛有焦性没食子酸 4 的碱性溶液,其作用是 。 (4)反应完成后,继续通入空气的作用是 。 (5)装置E中PH 被氧化成磷酸,则装置E中发生反应的离子方程式为 3 。 (6)收集装置E中的吸收液,加水稀释至250 mL,取25.00 mL置于锥形瓶中,用4.0×10-4 mol·L-1的 NaSO 标准溶液滴定剩余的KMnO 溶液,消耗NaSO 标准溶液15.00 mL,到达滴定终点时的现象为 2 3 4 2 3 。我国粮油卫生标准中规定磷化物允许量为0.05 mg·kg-1,则该原粮为 (填“合格”或 “不合格”)产品。 7.(2021安徽合肥高三一模)亚硝酸钠(NaNO )是重要的防腐剂。 2 Ⅰ.实验室制备亚硝酸钠 某化学兴趣小组设计如下实验装置(略去夹持仪器)制备亚硝酸钠。 已知:①2NO+Na O 2NaNO ,②酸性条件下,NO、NO 或NO- 都能与MnO- 反应生成NO- 和 2 2 2 2 2 4 3 Mn2+。 回答下列问题:(1)装置C的名称是 ,试剂X的名称是 。 (2)为制得少量亚硝酸钠,上述装置按气流方向连接顺序为A→( )→( )→( )→( )→D(装置可重复使用)。 (3)加入浓硝酸前,需先向装置内通一段时间N,目的是 2 。 (4)D中主要反应的离子方程式为 。 Ⅱ.市售亚硝酸钠含量的测定 (5)已知市售亚硝酸钠主要成分是NaNO (含NaNO 、水等杂质),可以采用KMnO 测定含量(其中杂 2 3 4 质不跟酸性KMnO 溶液反应)。称取5.0 g市售亚硝酸钠样品溶于水配制成250 mL的样品溶液。取 4 25.00 mL样品溶液置于锥形瓶中,用稀硫酸酸化后,再用0.100 0 mol·L-1的KMnO 标准液进行滴定,消 4 耗KMnO 标准液的体积为28.00 mL。判断滴定终点的现象是 4 , 该市售亚硝酸钠中NaNO 的质量分数是 。 2 请完成 专题突破练二 专题三 离子反应 五年高考 命题研究 高频考 五年考向 命题角度再思考 点 考向1.可能单纯考查给定离子方程式的正误判断, 1.离子反 考向1.离子方程式的正误判断:[2021湖南卷,12] 也可能延续2021年的考查方式,即离子方程式正 应及离 考向2.离子方程式的书写:[2021湖南卷,17(5)][2020 误判断与离子共存融合考查 子方程 全国Ⅰ卷,26(2)][2019全国Ⅰ卷,26(4)][2018全国Ⅰ 考向2.结合实验综合题或工艺流程图题考查新情 式 卷,26(2)、27(4)][2017全国Ⅰ卷,26(4)、27(2)] 景下的陌生离子方程式的书写 考向1.可能延续2021年的考查方式,即离子共存 与离子方程式正误判断融合考查,也可能回归常规 2.离子共 考向1.离子共存判断[2021湖南卷,12] 考查,即各选项给定限定条件单独考查某一方面的 存 考向2.离子推断[2021湖南卷,3] 离子共存问题 考向2.主要还是会以某一离子的考查为重点,也会 结合某物质的考查综合命题 考点一 离子反应及离子方程式 要点归纳·再提升 离子方程式正误判断审题要点微点拨氨水作为反应物写NH ·HO;作为生成物,若在加热条件下或浓度很大时,写NH (标 3 2 3 “↑”)+H O,若是稀溶液且不加热,则写NH ·HO。 2 3 2 经典对练·得高分 考向1 离子方程式的正误判断 真题示例 1-1.(2021全国乙卷,9)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是( ) A.用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙:CO2- +CaSO CaCO +SO2- 3 4 3 4 B.过量铁粉加入稀硝酸中:Fe+4H++NO- Fe3++NO↑+2H O 3 2 C.硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液:Al3++4OH- AlO- +2H O 2 2 D.氯化铜溶液中通入硫化氢:Cu2++S2- CuS↓ 1-2.(2020全国Ⅲ卷,11)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是( ) A.用NaSO 溶液吸收少量Cl:3SO2- +Cl+H O 2HSO- +2Cl-+SO2- 2 3 2 3 2 2 3 4 B.向CaCl 溶液中通入CO:Ca2++H O+CO CaCO ↓+2H+ 2 2 2 2 3 C.向HO 溶液中滴加少量FeCl 溶液: 2Fe3++H O O↑+2H++2Fe2+ 2 2 3 2 2 2 D.同浓度同体积的NH HSO 溶液与NaOH溶液混合:NH+ +OH- NH ·HO 4 4 4 3 2 思路点拨对点演练 1-1.(2021浙江卷,13)下列反应的离子方程式不正确的是 ( ) A.石灰石与醋酸反应:CO2- +2CH COOH 2CHCOO-+CO ↑+H O 3 3 3 2 2 B.铜片上电镀银的总反应(银作阳极,硝酸银溶液作电镀液):Ag(阳极) Ag(阴极) C.铜与稀硝酸反应:3Cu+2NO- +8H+ 3Cu2++2NO↑+4H O 3 2 D.明矾溶液中加入少量氢氧化钡溶液:2Al3++3SO2- +3Ba2++6OH- 2Al(OH) ↓+3BaSO ↓ 4 3 4 1-2.(双选)(2021湖南长郡十五校联考,改编)下列反应的离子方程式书写正确的是( ) A.将少量氯气通入FeI 溶液中:Cl +2Fe2+ 2Cl-+2Fe3+ 2 2 B.向稀硝酸银溶液中滴加稀氨水至过量:Ag++NH·HO AgOH↓+NH+ 3 2 4 C.往2.0 mL 1.0 mol·L-1的AlCl 溶液中加入7.0 mL 1.0 mol·L-1的NaOH溶液充分反应:7OH-+2Al3+ 3 AlO- +Al(OH) ↓+2H O 2 3 2 D.将等浓度的NaHCO 溶液和Ba(OH) 溶液等体积充分混合:HCO- +OH-+Ba2+ BaCO ↓+H O 3 2 3 3 2 技法点拨 与“量”有关的离子方程式的书写——“少定多变”法 “少定”就是把相对量较少的物质定为“1 mol”,若少量物质有两种或两种以上离子参加反应, 则参加反应的离子的物质的量之比与组成比相符。 “多变”就是过量反应物离子的化学计量数根据反应实际需求量来确定,不受化学式中的比例 制约,是可变的。 考向2 离子方程式的书写 真题示例 2-1.(2020天津卷节选)Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题:Fe、Co、Ni能与Cl 反应,其中Co和Ni均生成二氯化物,由此推断FeCl 、CoCl 和Cl 的氧化性由强 2 3 3 2 到弱的顺序为 ,Co(OH) 与盐酸反应有黄绿色气体生成,写出反应的离子方程 3 式: 。 2-2.(2020江苏卷节选)吸收工厂烟气中的SO ,能有效减少SO 对空气的污染。氨水、ZnO水悬浊液 2 2 吸收烟气中SO 后经O 催化氧化,可得到硫酸盐。 2 2 已知:室温下,ZnSO 微溶于水,Zn(HSO) 易溶于水;溶液中HSO 、HSO- 、SO2- 的物质的量分数随 3 3 2 2 3 3 3 pH的分布如图所示。 氨水吸收SO 。向氨水中通入少量SO ,主要反应的离子方程式为 ; 2 2 当通入SO 至溶液pH=6时,溶液中浓度最大的阴离子是 (填化学式)。 2 对点演练 2.(2020湖南长沙模拟)黄铜矿(CuFeS)是冶炼铜及制备铁的氧化物的重要矿藏,常含有微量金、银等。 2 如图是以黄铜矿为主要原料生产铜、铁红(氧化铁)颜料的工艺流程图: (1)CuCl难溶于水,但可与过量Cl-反应生成可溶于水的[CuCl ]-,该反应的离子方程式为 2 。 (2)有大量Cl-存在时,Na SO 可将CuCl 还原成[CuCl ]-,反应的离子方程式为 2 3 2 2 。 (3)反应Ⅰ~Ⅴ中,属于非氧化还原反应的是反应 。 (4)已知Cu+能发生自身氧化还原反应,歧化为Cu2+和Cu,此反应的离子方程式为 。 (5)在酸性、有氧条件下,一种细菌能将黄铜矿都转化成硫酸盐,该过程中发生反应的离子方程式为 。 技法点拨 新情境下离子方程式的书写步骤 (1)根据题干信息和反应原理,确定反应物和生成物,并写出相应的离子符号或化学式。 (2)配平:①复分解型要考虑离子电荷守恒;②氧化还原型还要考虑得失电子数相等。(3)检查:①电荷、电子得失和原子是否守恒;②各物质的拆分是否正确;③物质的书写形式是否 符合溶液的性质。酸性条件下的反应,一般不出现OH-;碱性条件下的反应,一般不出现H+。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)向0.1 mol·L-1 pH=1的NaHA溶液中加入NaOH溶液:HA-+OH- A2-+H O。 ( ) 2 (2)将Na块投入水中,产生气体:Na+2H O Na++2OH-+H ↑。 ( ) 2 2 (3)向明矾溶液中加入氢氧化钡使硫酸根完全沉淀:Ba2++SO2- BaSO↓。 ( ) 4 4 (4)次氯酸钠与浓盐酸反应产生Cl:ClO-+Cl-+H O Cl↑+2OH-。 ( ) 2 2 2 (5)向Ca(ClO) 溶液中通入过量的SO :ClO-+SO+H O HClO+HSO- 。 ( ) 2 2 2 2 3 考点二 离子共存 要点归纳·再提升 1.溶液中离子不能大量共存的四种反应类型 (1)复分解反应型(包括水解反应) ①生成难溶物或微溶物的离子不能大量共存。 阳离子 不能大量共存的阴离子 Ba2+、Ca2+、 CO 3 2- 、SO 3 2- 、SO2 4 - 、SiO 3 2- Pb2+ 、PO3- 等 4 Fe3+、Cu2+、 OH-等 Fe2+、Al3+ H+ SiO2- 、AlO- 等 3 2 ②生成气体及挥发性物质的离子不能大量共存。 离子不能大量共存的离子 SO2- 、CO2- 、SO2- 、HCO- 、HSO- 、 H+ 2 3 3 3 3 3 S2-、HS-等 OH- NH+ (浓溶液并加热) 4 微点拨Al3+、Fe3+存在于酸性溶液中,中性溶液中不能大量存在;HCO- 在强酸性和强碱性溶液中不能 3 大量存在,只能大量存在于弱碱性溶液中。 包括:水、弱酸、一水合氨、弱酸的酸式酸根离子(如HCO- )等 3 ③生成难电离物质。H+与CHCOO-、CO2- 、S2-、SO2- 、ClO-等生成弱酸不能大量共存;OH-与NH+ (稀溶液)生成弱 3 3 3 4 碱不能大量共存;H+与OH-生成水不能大量共存。 (2)氧化还原反应型 会发生氧化还原反应的离子不能大量共存。 氧化性离子 还原性离子 ClO-、MnO- 、NO- (H + ) 、Fe3+(可与Fe2+共存)、Cr Fe2+、S2-、I-、SO2- 、HS-、 4 3 2 3 O2- 、FeO2- HSO- 7 4 3 NO- 在酸性条件下氧化性较强,中性和碱性条件下不考虑其氧化性 3 (3)水解相互促进型 常见的因发生相互促进的水解反应而不能大量共存的离子如下: ①Al3+与CO2- 、HCO- 、S2-、HS-、AlO- 、SiO2- ; 3 3 2 3 ②Fe3+与CO2- 、HCO- 、AlO- 、SiO2- 。 3 3 2 3 微点拨互相促进水解的离子不一定不能大量共存,如CHCOONH 溶液中CHCOO-、NH+ 互相 3 4 3 4 促进水解,但可以大量共存。 (4)络合反应型 离子间因发生络合反应而不能大量共存,常见的反应有如下两种: ①Fe3+与SCN-因生成Fe(SCN) 而不能大量共存。 3 ②Ag+与NH ·HO因生成[Ag(NH)]+而不能大量共存。 3 2 3 2 2.解答粒子共存题目的步骤 3.警惕离子共存题目中的常见“陷阱” 条 件 常见表述 误点点拨 类 型 “无色” 常 Cu2+、Fe2+、Fe3+、MnO- 等有色离子不能大量存在 见 4 的 “透明”也可以“有色” 限 常温时“pH=1”或“pH=13” 溶液显酸性或碱性 制 “因发生氧化还原反应而不能大 注意是能发生氧化还原反应的离子不能大量共存,并不是其他离子反应, 条 量共存” 同时要注意溶液酸碱性的影响 件 “与Al反应放出H” 溶液既可能显酸性也可能显碱性 2“由水电离出的c(H+)=1×10-12 溶液既可能显酸性也可能显碱性 mol·L-1”的溶液 “通入足量的NH” 与NH·HO反应的离子不能大量存在 3 3 2 含有大量Fe3+的溶液 应是酸性溶液并具有强氧化性 含有大量AlO- 、S2-的溶液 应是碱性溶液 2 含有大量NO- 的溶液 H+与还原性离子不能同时大量存在 3 题 “一定大量共存” 干 “可能大量共存” 审清关键字词,仔细分析判断 要 “不能大量共存” 求 经典对练·得高分 考向1 离子共存判断 真题示例 1.(2021湖南卷,12)对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是( ) 选项粒子组 判断和分析 Na+、Al3+、Cl-、 不能大量共存,因发生反应:Al3++4NH 3 ·H 2 O AlO 2 - +4N A NH 3 ·H 2 O H+ +2HO 4 2 续 表 选项粒子组 判断和分析 B H+、K+、S 2 O 3 2- 、S 不能大量共存,因发生反应:2H++S 2 O 3 2- O2- S↓+SO↑+HO 4 2 2 Na+、Fe3+、 C SO2- 、HO 能大量共存,粒子间不反应 4 2 2 H+、Na+、Cl-、Mn D O- 能大量共存,粒子间不反应 4 思路点拨 对点演练1-1.(2021湖南岳阳二模)下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且滴入X试剂后发生反应的离子方程 式书写正确的是( ) 选 离子组 X试剂 离子方程式 项 NH+ 、Fe3+、SO2- 过量 A 4 4 2Fe3++HS 2Fe2++S↓+2H+ HS 2 、Br- 2 B Fe2+、K+、NO- 、Cl- 少量HI 4H++3Fe2++NO 3 - 3Fe3+ 3 +NO↑+2HO 2 NH+ 、Fe3+、AlO- 过量铜 C 4 2 2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ 、Na+ 粉 AlO- 、Na+、K+、 D 2 少量 H++AlO- +HO Al(OH)↓ HCO- HCl 2 2 3 3 1-2.(2021河北邯郸模拟)在下列条件下,能大量共存的微粒组是( ) 化学式电离常数(25 ℃) HClO K=3.0×10-8 K=4.4×10-7 K=4.7×10- HCO 1 2 2 3 11 A.c(H+)=1×10-14 mol·L-1的溶液:K+、Na+、AlO- 、SO2- 2 2 3 B.上表提供的数据下:HClO、HCO- 、ClO-、CO2- 3 3 C.能与Al反应生成H 的溶液:NH+ 、Ca2+、NO- 、I- 2 4 3 D.中性溶液中:CO2- 、Na+、SO2- 、AlO- 3 4 2 考向2 离子推断 真题示例 2.(2020全国Ⅱ卷,8)某白色固体混合物由NaCl、KCl、MgSO 、CaCO 中的两种组成,进行如下实验: 4 3 ①混合物溶于水,得到澄清透明溶液;②做焰色反应,通过钴玻璃可观察到紫色;③向溶液中加碱,产生 白色沉淀。根据实验现象可判断其组成为( ) A.KCl、NaCl B.KCl、MgSO 4 C.KCl、CaCO D.MgSO 、NaCl 3 4 对点演练 2-1.(2021四川雅安模拟)甲、乙、丙、丁是四种易溶于水的物质,分别由NH+ 、Ba2+、Mg2+、H+、 4 OH-、Cl-、HCO- 、SO2- 中的不同阳离子和阴离子各一种组成。已知:①将甲的溶液分别与其他三种 3 4 物质的溶液混合,均有白色沉淀生成;②0.1 mol·L-1的乙的溶液中c(H+)>0.1 mol·L-1;③向丙的溶液中滴 入AgNO 溶液有不溶于稀硝酸的白色沉淀生成。下列结论不正确的是( ) 3 A.甲的溶液中含有Ba2+ B.乙的溶液中含有SO2- 4 C.丙的溶液中含有Cl- D.丁的溶液中含有Mg2+2-2.(2021安徽淮北模拟)一瓶无色澄清的溶液,其中可能含有H+、NH+ 、Na+、Al3+、Fe3+、I-、NO- 4 3 、CO2- 、SO2- 、AlO- 。取该溶液进行以下实验: 3 4 2 ①用pH试纸检验,溶液呈强酸性 ②取溶液适量,加入少量CCl 和数滴新制氯水,振荡,CCl 层呈紫红 4 4 色 ③该溶液的焰色反应没有黄色;根据以上实验结果,下列推断正确的是( ) A.向该溶液中加入BaCl 不一定能观察到白色沉淀 2 B.可以确定没有Na+、Fe3+、CO2- 、AlO- ,不能确定是否有NO- 3 2 3 C.该溶液可能是NH NO 与HI的混合 4 3 D.一定没有Al3+、CO2- 和NO- 3 3 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)常温下,pH=0的溶液中:Na+、CO2- 、MnO- 、SO2- 一定能大量共存。 ( ) 2 4 4 4 (2)由水电离出的c(H+)=1.0×10-12 mol·L-1的溶液中:Cl-、CO2- 、NO- 、SO2- 一定能大量共存。 3 3 3 ( ) (3)加入铝粉产生氢气的溶液中:Cu2+、NH+ 、HCO- 、Br-一定能大量共存。( ) 4 3 (4)由水电离出的c(H+)=√K 的溶液中:Na+、SO2- 、Cl-、K+一定能大量共存。 ( ) W 4 专项模块 素养培优 (三) 离子检验与推断 热点专攻 离子检验与推断是高考中常见的一种题型,也是必考的知识点。以选择题-的形式考查溶液中所 含离子的检验及物质的鉴别,以填空题的形式考查检验离子的实验方案设计及溶液中所含离子的推 断。命题侧重于离子检验时排除其他离子可能造成的干扰及简答题的答题规范。平时复习过程中 要熟记常见离子的检验方法及现象,做题时要仔细分析每一步发生的反应,并注意思维的严密性。 (一)读题干 抓信息 该考点会以选择题-及填空题的形式出现,离子推断可以把实验操作、离子共存、离子检验、电 荷守恒等知识综合起来考查,是综合性较强的题目。解决离子推断题的一般流程是: 根据反应操作及反应现象判断一定含有的离子→根据能否共存判断一定不含有的离子→根据 电荷守恒判断还含有的离子→可能含有的离子 (二)审要点 析考向 该类试题解题的关键是仔细审题,依据物质的特征检验现象来寻找突破口,顺藤摸瓜,进而完成全 部未知离子的推断。 1.常见阳离子的检验2.常见阴离子的检验 (三)规范答 思拓展 1.离子推断时必须注意两点 (1)所加试剂引入的离子对后续实验的影响。 (2)用电荷守恒判断溶液中还可能含有的离子时要将定性和定量相结合。具体方法为:如果多种 离子共存,且只有一种离子的物质的量未知,可以用电荷守恒来确定最后一种离子是否存在,即阳离子 所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数。 2.阳离子检验的注意事项 NaOH溶液可以同时鉴别出若干种阳离子,包括Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH+ 、Mg2+等多种离 4 子,在阳离子鉴别中,NaOH溶液是一种应用较广的试剂。若先使用NaOH溶液(必要时可加热)检验出 几种离子,再用其他方法鉴别用NaOH溶液鉴别不出来的离子,整个问题可以较快解决。 3.阴离子检验的注意事项 (1)AgNO 溶液与稀硝酸、BaCl 溶液与稀盐酸这两组试剂,可以鉴别出若干种阴离子,是阴离子 3 2 鉴别最常用的试剂组合。一般说来,若待检的若干种离子中有SO2- ,最好先用BaCl 溶液和盐酸这组 4 2 试剂,检出包括SO2- 在内的一些离子,其他离子再用AgNO 溶液与稀硝酸等去鉴别。 4 3 (2)为了检验某盐中含SO2- 或CO2- ,可以直接加酸(非氧化性酸,如盐酸),根据放出气体的气味等 3 3 特征现象判断气体是CO 或SO ,进而确定物质中含CO2- 或SO2- 。 2 2 3 3 (3)灵活运用阴离子检验的知识,有时可以解决某些阳离子的鉴别问题。例如,在一定条件下,可考 虑用卤素离子(如Cl-)检出Ag+,用SO2- 检出Ba2+。 44.回答离子检验题的答题模板 题型突破 (2020天津卷,6)检验下列物质所选用的试剂正确的是 ( ) 选 待检验物质 所用试剂 项 海水中的碘元 A 淀粉溶液 素 B SO 气体 澄清石灰水 2 C 溶液中的Cu2+氨水 溶液中的N NaOH溶液,湿润 D H+ 的 4 蓝色石蕊试纸 思路点拨A项,淀粉遇单质碘变蓝色,海水中的碘元素不是以单质的形式存在,故不能使淀粉变蓝;B 项,SO、CO 都能使澄清石灰水变浑浊,所以不能用澄清石灰水检验SO ,可用品红溶液检验SO ;C项, 2 2 2 2 向含Cu2+的溶液中滴加氨水,产生蓝色沉淀,继续滴加,沉淀溶解,可以用氨水检验Cu2+;D项,检验NH 3 用湿润的红色石蕊试纸。 答案C 应考训练 1.某固体混合物X含有Al (SO )、FeCl 、NaCO 和CuSO 中的几种,进行如下实验: 2 4 3 3 2 3 4 ①X与水作用有气泡冒出,得到有色沉淀Y和弱碱性溶液Z; ②沉淀Y与NaOH溶液作用,无变化。 下列说法不正确的是( ) A.混合物X中必定含有NaCO,不含Al (SO ) 2 3 2 4 3 B.溶液Z中溶质主要是钠盐,且必含NaHCO 3 C.灼烧沉淀Y,可能得到黑色物质 D.往溶液Z中加入Cu粉,若不溶解,说明X中不含FeCl 3 2.(2021福建三明模拟)水溶液X中只可能溶有Na+、Mg2+、Al3+、AlO- 、SiO2- 、SO2- 、CO2- 、N 2 3 3 3 O-中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验: 3 下列判断正确的是( )A.气体甲一定是纯净物 B.沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物 C.Na+、AlO- 和SiO2- 一定存在于溶液X中 2 3 D.CO2-和NO- 一定不存在于溶液X中 3 3 (四) 氧化还原型离子方程式的书写 热点专攻 氧化还原型离子方程式的书写,能较好地考查学生对氧化还原反应和离子反应有关理论的理解 和应用,这也是近几年高考的热点题型。氧化还原型离子方程式最能体现学科核心素养:电子得失和 电荷守恒→变化观念与平衡思想,离子方程式配平→模型认知,氧化性、还原性→宏观辨识与微观探 析。氧化还原反应、离子反应是中学化学基础知识体系的核心,所有涉及氧化还原反应、离子反应 的考点都是结合具体的化学物质进行命题的。 (一)审题关注什么 1.审题的关键点 (1)根据所学知识和题目所给信息(包括图像、工艺流程图等),找出氧化还原反应中的氧化剂、 还原剂、氧化产物、还原产物。 (2)使化合价升降的总数目相等(得失电子总数相等),确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产 物的化学计量数。 (3)观察方程式两边离子所带电荷数是否相等,若不等,则要使电荷守恒,根据反应是在何种环境 (酸性或碱性)中进行补充H+或OH-。若在酸性环境中,一边加a个H+(电荷守恒),另一边加b个 HO(原子守恒);若在碱性环境中,一边加m个OH-(电荷守恒),另一边加n个HO(原子守恒)。 2 2 2.防范失分点 (1)理解并记忆常见氧化剂或还原剂对应的反应产物。 (2)运用“有升必有降”找出隐含反应物或生成物。 (3)运用电子得失守恒时要看清化学式中变价元素的原子个数(特别是同种物质中的同种元素有 不同化合价的升降变化)。 (4)运用电荷守恒时,要准确把握H+与OH-的使用符合题中反应环境。 (二)题目考什么 【示例分析】 反应生成Mn2+和CO,该反应的离子方程式是 2 。解题流程 规范解答 答题模板 第一步: 通过元素价态 第1步—根据题干 找出反 的变化,找出发 信息或流程图,判 应物、 生氧化还原反 断氧化剂、还原 生成物 应的物质 剂、氧化产物、还 应用最小公倍 [解析]①依题意,锰元素的化合价降低,故KMnO 是氧化剂,Mn2+是 原产物 4 第二步: 数法确定得失 还原产物;碳元素的化合价升高,故NaCO(碳元素的化合价为+3 2 2 4 配平变 电子的数目,配 价)是还原剂,CO 是氧化产物。 价微粒 平含变价元素 ②按“氧化剂+还 2 原剂——还原产物+氧化产物”把离子方程式初 第2步—按“氧化 的相关物质 步写成:MnO- +CO2- ——Mn2++CO↑。由MnO- →Mn2+,锰元素 剂+还原剂——还 第三步: 根据溶液呈酸 4 2 4 2 4 原产物+氧化产 确定缺 性,确定H+在左 降了5价;由CO2- →CO,碳元素升了1价,1 mol CO2- 共失去2 物”写出方程式, 2 4 2 2 4 项物质 边,H 2 O在右边 mol e-,故在CO2- 前配5,在氧化产物CO 前配10;在MnO- 前配2, 根据得失电子守恒 2 4 2 4 配平上述四种物质 在还原产物Mn2+前配2,即2MnO- +5CO2- ——2Mn2++10CO↑。 4 2 4 2 ③反应在硫酸环境中进行,故在左边补充H+,右边补充HO,2MnO- 第3步—根据电荷 2 4 +5CO2- + H+——2Mn2++10CO↑+ HO。 守恒和反应物的酸 第四步: 通过观察法确 2 4 2 2 碱性环境,在方程 整体元 定所有物质的 ④依据电荷守恒及H、O原子守恒配平。 式左边或右边补充 素配平 化学计量数 [答案]2Mn O- 4+5C 2 O2 4 - +16H+ 2Mn2++10CO 2 ↑+8H 2 O H+、OH-或H 2 O等 第4步—根据质量 守恒配平反应的方 程式 题型突破 (2020全国Ⅰ卷,26节选)钒具有广泛的用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5价的化合物存在,还 包括钾、镁的铝硅酸盐,以及SiO、Fe O。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH VO 。 2 3 4 4 3 该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子 Fe3+Fe2+Al3+Mn2+ 开始沉淀时的 1.9 7.0 3.0 8.1 pH 完全沉淀时的 3.2 9.0 4.7 10.1 pH 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是 。 (2)“酸浸氧化”中,VO+和VO2+被氧化成VO+ ,同时还有 离子被氧化。写出VO+转化为 2 VO+反应的离子方程式 。 2思路点拨(1)初处理阶段的操作是“酸浸氧化”,此操作需要加热,其原因主要是加热能加快酸浸 和氧化反应速率,提高原料的利用率。 (2)①分析物质的变化。“酸浸氧化”中,Fe O 与硫酸反应生成FeSO 、Fe (SO ) 和水,MnO 具 3 4 4 2 4 3 2 有氧化性,Fe2+具有还原性,因此VO+和VO2+被氧化成VO+ 时,Fe2+也被氧化。 2 ②陌生氧化还原反应离子方程式的书写 第一步,初步确定反应物和生成物:显性的,直接从题给信息中确定;隐性的,根据氧化还原反应等 反应原理分析确定。 第二步,写出氧化还原反应关系式:根据电子得失守恒配平已知参加氧化还原反应的微粒。 VO++MnO VO+ +Mn2+ 2 2 第三步,补充缺失微粒,并配平:根据溶液的酸碱性环境和原子个数守恒补充。从电荷守恒的角度 分析:反应物中缺少带正电荷的微粒,因为该操作中加入硫酸,因此可补充H+;从原子个数守恒的角度 分析:生成物中的氧原子数小于反应物中的氧原子数,结合反应物中的H+,生成物中还应有HO;由此 2 可写出该反应的离子方程式为VO++MnO+2H+ VO+ +Mn2++H O 2 2 2 答案(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (2)Fe2+ VO++MnO+2H+ VO+ +Mn2++H O 2 2 2 失分剖析一是没有注意Fe O 溶于酸时引入的Fe2+;二是没有从题给的表格中得出氧化还原反应 3 4 生成Mn2+的信息,无法确定离子反应的产物;三是不关注原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒,致使离 子方程式不正确。 应考训练 1.(2021陕西西安模拟)某强酸性溶液X中含有Ba2+、Al3+、NH+ 、Fe2+、Fe3+、CO2- 、SO2- 、SO2- 4 3 3 4 、Cl-、NO- 中的一种或几种,取该溶液进行连续实验,实验过程如下:(已知:气体D在常温常压下呈红 3 棕色) (1)上述离子中,溶液X中除H+外还肯定含有的离子是 ,不能确定是否含有的离子(Q) 是 ,若要确定该离子Q(若不止一种,可任选一种)不存在,最可靠的化学方法是 。 (2)沉淀G的化学式为 。 (3)写出生成气体A的离子方程式:。 (4)写出气体D与水、足量氧气反应生成E的化学方程式: 。 2.(2021山东威海模拟)某学习小组欲检测一失去标签的试剂瓶中固体物质的成分,将固体溶于水,形 成的溶液中含有Na+、NH+ 、Mg2+、Fe2+、SO2- 、MnO- 、CO2- 、SO2- 中的若干种,取一定量待测 4 3 4 3 4 液进行如下实验: 回答下列问题: (1)该待测液中一定含有的离子是 ;无法确定是否含有的离子是 (若都 能确定存在或不存在可填“无”)。 (2)沉淀B的成分及物质的量为 (物质写化学式)。 (3)生成沉淀C时的离子反应方程式为 。 (4)在催化剂、加热条件下气体X与气体Y可以反应转化为对环境无害的物质,该反应的化学方程式 为 ,所得氧化产物与还原产物的质量之比为 。 请完成 专题突破练三 专题四 元素及其化合物 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.钠及其重要化合物:[2021湖南卷,15] 考向1.命题可能从钠及其化合物在生产、生活 考向2.铝及其重要化合物:[2021湖南卷,12][2020 中的应用的角度考查 1.常见金属 全国Ⅰ卷,26] 考向2.命题可能从制备铝的化合物的角度考查 及其重要化 合物 考向3.铁、铜及其重要化合物 金属的冶炼:[2021 工艺流程、分离提纯等 湖南卷,2、3][2020全国Ⅰ卷,26、27][2019全国Ⅰ 考向3.命题可能从物质的制备、分离提纯的角 卷,26、27] 度考查相关的工艺流程 考向1.碳、硅及其化合物 无机非金属材料:[2019 考向1.命题可能从碳、硅及其化合物的性质角 全国Ⅰ卷,7、26] 度考查转向考查无机非金属材料的应用 考向2.富集在海水中的元素——卤素:[2021湖南 考向2.命题可能从考查卤素及其化合物的性质 2.常见非金 卷,3、8][2020全国Ⅰ卷,7、9][2017全国Ⅰ卷,10] 转向考查卤素及其化合物在生产、生活中的应 用,制备的工艺流程等 属及其重要 考向3.硫及其重要化合物:[2021湖南卷,2、12] 考向3.命题可能从考查硫及其化合物性质的角 化合物 [2020全国Ⅰ卷,9][2019全国Ⅰ卷,27][2018全国Ⅰ 度转向考查硫的化合物对环境的危害及处理方 卷,27] 案等 考向4.氮及其重要化合物:[2021湖南卷,5][2020全 考向4.命题可能从考查氨、铵盐、硝酸的性质 国Ⅰ卷,9][2018全国Ⅰ卷,28] 转向考查工业合成氨的流程分析等考点一 常见金属及其重要化合物 要点归纳·再提升 1.钠及其重要化合物 (1)梳理知识主线 Na NaO NaO NaOH NaCO NaHCO 2 2 2 2 3 3 (2)扫除易忘知识盲点 ①钠和盐溶液反应,不能置换出盐中的金属,钠与熔融的盐反应才可能置换出盐中的金属。 ②Na与足量O 反应无论生成NaO还是NaO,只要参与反应的Na的质量相等,则转移电子的 2 2 2 2 物质的量一定相等。 ③Na分别与HO和乙醇发生反应均能生成H,但反应的剧烈程度不同,前者反应更剧烈。 2 2 ④1 mol Na O 参与反应转移电子的物质的量不一定为1 mol,如1 mol Na O 与足量SO 的反应 2 2 2 2 2 转移电子应为2 mol,生成物为NaSO 。 2 4 ⑤除去CO 中的HCl气体,应选用饱和NaHCO 溶液; 向饱和 N aCO 溶液中通入过量 CO , 有 2 3 2 3 2 NaHCO 晶体析出。 3 NaHCO 溶解度小于NaCO 3 2 3 ⑥焰色反应不是化学变化。 ⑦Li和O 反应只生成LiO;NaH是离子化合物,是一种强还原剂;Na O、NaO 中阴、阳离子个 2 2 2 2 2 数比均为1∶2。 ⑧把NaO 投入品红溶液中,因溶液中有强氧化性物质,因而可使品红溶液褪色。把NaO 投入 2 2 2 2 无色酚酞溶液中,酚酞溶液先变红后褪色。 2.铝及其重要化合物 (1)梳理知识主线 NaAlO { 2 AlCl 3 Al Al O Al(OH) 2 3 3 Al (SO ) 2 4 3 KAl(SO ) ·12H O 4 2 2 (2)扫除易忘知识盲点 ①铝是活泼金属,但铝抗腐蚀性相当强,因为在空气中铝的表面会生成一层致密的氧化物薄膜。 由于Al O 的熔点高于Al的熔点,故在酒精灯上加热铝箔直至熔化,熔化的铝并不滴落。 2 3 ②铝热反应不仅仅是单质铝与Fe O 的反应,还包括制取其他难熔金属的反应。铝热反应是中学 2 3 化学中唯一一类金属单质与金属氧化物在高温条件下的置换反应。 ③引发铝热反应的具体操作是先在铝热剂表面铺一层KClO,然后插上镁条,最后点燃镁条。 3④并不是Al与所有金属氧化物均能组成铝热剂,能组成铝热剂的金属氧化物对应的金属活泼性 应比铝弱。 ⑤Al O、Al(OH) 与NaOH溶液的反应常用于物质的分离和提纯。Al(OH) 不溶于氨水,所以实 2 3 3 3 验室常利用铝盐和氨水反应制备Al(OH) 。 3 ⑥Al(OH) 可用作抗酸药;明矾常用于净水。 3 ⑦泡沫灭火器所用试剂为Al (SO ) 溶液和NaHCO 溶液。 2 4 3 3 3.铁及其重要化合物 (1)梳理知识主线 { FeO } {Fe(OH) {FeSO ·7H O Fe Fe O 2 4 2 2 3 Fe(OH) FeCl Fe O 3 3 3 4 (2)扫除易忘知识盲点 ①Fe与O(点燃)、HO(g)(高温)反应的固体产物都是Fe O 而不是Fe O。Fe与Cl 反应时生成 2 2 3 4 2 3 2 FeCl ,Fe与S反应时生成FeS,说明Cl 的氧化性强于S。Fe在Cl 中燃烧,无论Cl 过量还是不足均生 3 2 2 2 成FeCl 。常温下,Fe、Al在冷的浓硫酸和浓硝酸中发生钝化,但加热后能继续反应。 3 ②向含Fe2+的溶液中加入硝酸、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜 色变化,该现象可用于Fe2+的检验。 水解得到的酸是否具有挥发性,导致盐溶液蒸干后的产物不同 ③FeCl 、 F e (SO ) 的水溶液蒸干所得固体不同:FeCl 溶液加热蒸干得Fe(OH) ,灼烧Fe(OH) 可得 3 2 4 3 3 3 3 Fe O;Fe (SO ) 溶液蒸干可得Fe (SO )。 2 3 2 4 3 2 4 3 ④在用强氧化剂(H O 或氯水)和KSCN溶液联合检验Fe2+的存在时,要特别注意加入试剂的先后 2 2 顺序,先加KSCN溶液无明显变化,说明溶液中无Fe3+,再加强氧化剂(H O 溶液或氯水)后溶液变红色, 2 2 说明原溶液中含有Fe2+。 ⑤配制FeCl 溶液既要防氧化(加入Fe粉),又要抑制水解(加入盐酸);配制FeCl 溶液时要加入浓 2 3 盐酸抑制水解。 ⑥除去ZnCl 溶液中的FeCl ,应先通入Cl 或加入HO 溶液使Fe2+转化为Fe3+,再加入ZnO,使 2 2 2 2 2 Fe3+水解生成沉淀过滤除去。 4.铜及其重要化合物 (1)梳理知识主线 { CuCl {Cu O 2 Cu 2 Cu(OH) CuSO CuO 2 4 Cu (OH) CO 2 2 3 (2)扫除易忘知识盲点 ①新制Cu(OH) 悬浊液常用来检验醛基。 2 ②Cu和一定量的浓硝酸反应,产生的是NO 和NO的混合气体,当Cu有剩余时,再加入稀硫 2 酸,Cu可继续溶解。③常见含Cu物质的颜色:Cu是紫红色;CuO是黑色;Cu S是黑色;CuS是黑色;Cu O是砖红色。 2 2 ④冶炼铜的方法有:热还原法;湿法炼铜;电解精炼铜。 5.熟记常见转化 (1)铝土矿提铝 方式一:Al O AlCl Al(OH) Al O 2 3 3 3 2 3 方式二:Al O NaAlO Al(OH) Al O 2 3 2 3 2 3 (2)工业提镁 方式一:MgCl Mg(OH) MgCl MgCl ·6HO 2 2 2 2 2 方式二:MgCO MgCl MgCl ·6HO 3 2 2 2 (3)侯氏制碱 NaCl(饱和溶液) NaHCO (固体) NaCO 3 2 3 经典对练·得高分 考向1 钠及其重要化合物 真题示例 1-1.(2021福建新高考适应卷,10)钠在液氨中溶剂化速度极快,生成蓝色的溶剂合电子,下图为钠投入 液氨中的溶剂化图。钠沉入液氨中,快速得到深蓝色溶液,并慢慢产生气泡。下列说法错误的是( ) A.钠的密度比液氨大 B.溶液的导电性增强 C.0.1 mol钠投入液氨中生成0.01 mol H 时,Na共失去0.02 mol电子 2 D.钠和液氨可发生以下反应:2NH+2Na 2NaNH +H ↑ 3 2 2 思路点拨1-2.(2020江苏卷,10)下列选项所示的物质间转化均能实现的是( ) A.NaCl(aq) Cl(g) 漂白粉(s) 2 B.NaCl(aq) NaHCO (s) NaCO(s) 3 2 3 C.NaBr(aq) Br (aq) I(aq) 2 2 D.Mg(OH) (s) MgCl (aq) Mg(s) 2 2 对点演练 1-1.(2021陕西西安中学二模)将1 mol过氧化钠与2 mol碳酸氢钠固体混合,在密闭容器中,在120 ℃ 时充分反应后,排出气体,冷却,有固体残留。下列分析正确的是 ( ) A.残留固体是2 mol Na CO 2 3 B.残留固体是NaCO 和NaOH的混合物 2 3 C.反应中转移2 mol电子 D.排出的气体是1.5 mol氧气 1-2.将一定物质的量的NaCO、NaHCO 组成的混合物溶于水,配成1 L溶液,取出50 mL溶液,然后 2 3 3 滴加一定物质的量浓度的盐酸进行反应,得到的图像如图所示,下列说法正确的是( ) A.标注NaCl的直线代表产生的CO 的物质的量 2 B.原混合物中NaCO 与NaHCO 的物质的量之比为1∶1 2 3 3 C.盐酸的浓度是0.025 mol·L-1 D.盐酸加到150 mL时,放出CO 气体2.24 L(标准状况下) 2 考向2 铝及其重要化合物真题示例 2-1.(2021江苏新高考适应卷,8)由制铝工业废渣(主要含Fe、Ca、Si、Al等的氧化物)制取聚合硫酸 铁铝净水剂的流程如下: 下列有关说法不正确的是( ) A.控制适当反应温度并不断搅拌,有利于提高铁、铝浸取率 B.Al O 与稀硫酸反应的离子方程式:Al O+6H+ 2Al3++3H O 2 3 2 3 2 C.滤液中主要存在的阳离子有:H+、Fe2+、Ca2+、Al3+ D.聚合硫酸铁铝水解形成的胶体具有吸附作用 思路点拨 2-2.(2020江苏卷,3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( ) A.铝的金属活动性强,可用于制作铝金属制品 B.氧化铝熔点高,可用作电解冶炼铝的原料 C.氢氧化铝受热分解,可用于中和过多的胃酸 D.明矾溶于水并水解形成胶体,可用于净水 对点演练 2-1.(2021湖北武汉武昌区质检)铝氢化钠(NaAlH )是有机合成中的一种重要还原剂。以铝土矿(主要 4 成分为Al O,含SiO 和Fe O 等杂质)为原料制备铝氢化钠的一种工艺流程如图: 2 3 2 2 3 下列说法中错误的是( ) A.为了提高“碱溶”效率,在“碱溶”前对铝土矿进行粉碎 B.反应Ⅰ的部分化学原理与泡沫灭火器的原理相同 C.过滤Ⅰ对应滤渣的主要成分为氧化铁 D.反应Ⅲ的化学方程式为4NaH+AlCl NaAlH +3NaCl 3 42-2.铝热反应是铝的一个重要性质,该性质用途十分广泛。对Al和Fe O 发生“铝热反应”的现象有 2 3 这样的描述:“反应放出大量的热,并发出耀眼的光芒”“纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中”。 已知:Al、Al O、Fe、Fe O 的熔点、沸点数据如下: 2 3 2 3 物质 Al AlO Fe FeO 2 3 2 3 熔 1 660 2 054 1 565 点/℃ 538 沸 2 2 2 980 - 点/℃ 327 750 (1)某同学推测,该铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是:该反应放出的热量使铁熔化,而铝 的熔点比铁低,此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的解释是否合理? (填 “合理”或“不合理”)。 (2)设计一个简单的实验方案,证明上述所得的熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是 , 反应的离子方程式为 。 (3)实验室溶解该铝热反应熔融物冷却后的固体,在下列试剂中最适宜的试剂是 (填字母)。 A.浓硫酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.氢氧化钠溶液 考向3 铁、铜及其重要化合物 金属的冶炼 真题示例 3-1.(2020浙江卷,12)下列说法正确的是( ) A.NaO在空气中加热可得固体NaO 2 2 2 B.Mg加入到过量FeCl 溶液中可得Fe 3 C.FeS 在沸腾炉中与O 反应主要生成SO 2 2 3 D.HO 溶液中加入少量MnO 粉末生成H 和O 2 2 2 2 2 3-2.(2020全国Ⅱ卷,7)北宋沈括的《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山有苦泉,流以为涧。挹其水熬之则 成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是( ) A.胆矾的化学式为CuSO 4 B.胆矾可作为湿法冶铜的原料 C.“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程 D.“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”是发生了置换反应 思路点拨对点演练 3-1.用黄色的FeCl 溶液分别进行下列实验,其中解释或结论不正确的是( ) 3 选 实验 现象 解释或结论 项 FeCl 的水解程度变 A 加入FeCl 固体 溶液变成红褐色 3 3 大 加入等体积的 B 溶液颜色变浅 Fe3+的浓度变小 水 加入足量的Fe 溶液颜色变成浅 C 2Fe3++Fe 3Fe2+ 粉 绿色 将FeCl 溶液微 D 3 溶液变成红褐色 水解反应吸热 热 3-2.(2021辽宁百师联盟联考)现将KI、FeSO 、CuCl 、Fe (SO )、漂白粉中的几种或全部固体混合 4 2 2 4 3 物加入到足量的水中,一段时间后生成深棕色固体混合物和pH>7的无色溶液。下列推断不合理的是 ( ) A.原固体混合物中一定含有KI和漂白粉 B.原固体混合物中一定含CuCl ,可能含有FeSO 和Fe (SO ) 中的一种或两种 2 4 2 4 3 C.深棕色固体混合物的成分是Fe(OH) 和Cu(OH) 3 2 D.得到的pH>7的无色溶液具有强氧化性,能够漂白棉、麻、丝织品 3-3.(2021湖南怀化一模)铜在自然界中多以硫化物存在,氧化亚铜(Cu O)是一种用途广泛的光电材料, 2 某工厂以黄铜矿(主要成分为CuFeS)为原料制取Cu O的一种工艺流程如图: 2 2 常温下几种金属阳离子开始沉淀与完全沉淀时的pH如表: 离子 Fe2+Fe3+Cu2+ 开始沉 7.5 2.6 4.8 淀 完全沉 9.5 3.3 6.4 淀(1)预处理时把矿石粉碎的目的是 ;为了减少炉气污染,可用炉气生 产 (写化学式),再用于上述工艺。 (2)试剂a可选 (填序号);“调pH”应调控的pH范围为 。 A.Cu B.CuO C.CuCO 3 D.Cu(OH) E.Cu (OH) CO 2 2 2 3 (3)“焙烧”后,若Cu、Fe分别呈+2价、+3价,写出CuFeS 与O 反应的化学方程式: 2 2 。 (4)“还原(90 ℃)”过程发生反应的离子方程式为 ;“操作 A”包括 、洗涤、隔绝空气烘干。 (5)若用10.00吨含30.00%CuFeS 的矿石生产Cu O,假设其他杂质不含铜元素,最后得到Cu O 0.950 4 2 2 2 吨,则其产率为 (保留四位有效数字)。 易错防范·不失分 1.钠及其重要化合物 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)室温下Na与空气中的O 反应制取NaO。( ) 2 2 2 (2)盐碱地(含较多NaCO 等)不利于作物生长,可施加熟石灰进行改良。 ( ) 2 3 (3)NaHCO 受热易分解,因此可用于制胃酸中和剂。 ( ) 3 (4)Na O 吸收CO 产生O,所以可用作呼吸面具供氧剂。 ( ) 2 2 2 2 (5)灼烧某白色粉末,火焰呈黄色,证明该粉末中有Na+,无K+。 ( ) 2.铝及其重要化合物 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)铝中添加适量锂,制得低密度、高强度的铝合金,可用于航空工业。 ( ) (2)AlO 熔点高,可用作耐高温材料。 ( ) 2 3 (3)氢氧化铝可用于中和过多的胃酸。 ( ) (4)根据Al (SO ) 与小苏打的反应,在实际应用中可用作泡沫灭火器灭火。 ( ) 2 4 3 (5)用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热,熔化后的液态铝滴落下来,是 因为铝的熔点较低。 ( ) 3.铁、铜及其重要化合物 金属的冶炼 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)Fe在稀硝酸中发生钝化。 ( ) (2)将废铁屑加入FeCl 溶液中,可用于除去工业废气中的Cl。 ( ) 2 2 (3)根据铁比铜金属性强,在实际应用中可用FeCl 腐蚀Cu刻制印刷电路板。 ( ) 3 (4)配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释。 ( ) (5)将铁屑放入稀硝酸中证明Fe比H 活泼。 ( ) 2 考点二 常见非金属及其重要化合物要点归纳·再提升 1.碳、硅及其化合物,无机非金属材料 (1)梳理知识主线 -4 0 +2 +4 H O O C 4 CC C 2 -4 0 +4 +4 H O(H O) Si 4 SiSi 2 2Si 3 (2)扫除易忘知识盲点 ①Si的还原性强于C,但C能在高温下从SiO 中还原出Si:SiO +2C Si+2CO↑。 2 2 ②酸性氧化物一般能与水反应生成相应的酸,但SiO 不溶于水;酸性氧化物一般不与酸作用,但 2 SiO 能与氢氟酸反应。 2 生成的SiF 是气体 4 ③氢氟酸不能用玻璃容器盛放;NaOH溶液能用玻璃试剂瓶盛放,但不能用玻璃塞。 ④硅酸盐大多难溶于水,常见可溶性硅酸盐有硅酸钠(俗称泡花碱),其水溶液称为水玻璃。 ⑤HCO 的酸性强于HSiO,所以有NaSiO+CO +H O HSiO↓+Na CO,但高温下可发生反 2 3 2 3 2 3 2 2 2 3 2 3 应NaCO+SiO NaSiO+CO ↑,原因可以从两方面解释:a.硅酸盐比碳酸盐稳定;b.由高沸点难挥发 2 3 2 2 3 2 固体SiO 制得低沸点易挥发的CO。 2 2 ⑥SiO 不导电,SiO 是制作光导纤维的材料;Si是半导体,Si是制作芯片及光电池的材料。 2 2 ⑦水泥、玻璃和陶瓷是三大传统无机非金属材料;碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。 2.富集在海水中的元素——卤素 (1)梳理知识主线 -1 0 +1 HClCl H Cl O 2 (2)扫除易忘知识盲点 ①液氯密封在钢瓶中,而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。 ②酸化KMnO 溶液时应用硫酸酸化而不是盐酸。 4 ③ClO-不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性,如ClO-与SO2- 、I-、Fe2+均不能 3 大量共存;ClO-能水解,因HClO酸性很弱,ClO-水解使溶液显碱性,如Fe3++3ClO-+3H O 2 Fe(OH) ↓+3HClO,所以ClO-与Fe3+、Al3+均不能大量共存。 3 ④向Ca(ClO) 溶液中通入SO 气体生成CaSO 而不是CaSO,该反应的离子方程式为Ca2++3ClO- 2 2 4 3 +SO+H O CaSO↓+Cl-+2HClO(少量SO ),Ca2++2ClO-+2SO+2H O CaSO↓+2Cl-+SO2- +4H+(过 2 2 4 2 2 2 4 4 量SO )。 2⑤当Fe和Cl 在点燃条件下反应时,不论Fe过量还是不足,由于Cl 的强氧化性,产物一定是 2 2 FeCl 。 3 ⑥由于电离常数K (H CO)>K(HClO)>K (H CO),所以向NaClO溶液通入CO,不论CO 过量还 1 2 3 2 2 3 2 2 是少量,均发生反应CO+H O+ClO- HClO+HCO- ,但是与Ca(ClO) 反应时应为CO(少量) 2 2 3 2 2 +Ca(ClO) +H O CaCO ↓+2HClO。 2 2 3 溴在水中的溶解度小,液溴可用水液封 ⑦保存液溴需要用水液封,溴蒸气呈红棕色,液溴呈深红棕色,溴水一般呈橙色,溴的CCl 溶液一般呈 4 橙红色。 (3)有关卤素的几个重要反应 ①MnO +4HCl(浓) MnCl +2H O+Cl ↑ 2 2 2 2 ②Cl+H O HCl+HClO 2 2 ③Cl+2NaOH NaCl+NaClO+H O 2 2 ④2Cl+2Ca(OH) CaCl +Ca(ClO) +2H O 2 2 2 2 2 ⑤Cl+2NaBr 2NaCl+Br 2 2 ⑥X+SO+2H O 2HX+H SO (X:Cl、Br、I) 2 2 2 2 4 ⑦3Br +3Na CO 5NaBr+NaBrO +3CO (工业上吸收尾气中的溴) 2 2 3 3 2 3.硫及其重要化合物 (1)梳理知识主线 -20+4 +6 +6 H O O(H O) 2SS S 2 S 3 2S 4 (2)扫除易忘知识盲点 ①除去附着在试管内壁上的硫,除了用热的NaOH溶液,还可以用CS,但不能用酒精。 2 ②SO 使含有酚酞的NaOH溶液褪色,表现SO 酸性氧化物的性质;使品红溶液褪色,表现SO 的 2 2 2 漂白性;使溴水、酸性KMnO 溶液褪色,表现SO 的还原性;SO 与HS反应,表现SO 的氧化性;SO 和 4 2 2 2 2 2 Cl 等体积混合通入溶液中,漂白性不但不增强,反而消失。 2 ③把SO 气体通入BaCl 溶液中,没有沉淀生成,但若通入NH 或加入NaOH溶液,或把BaCl 溶液 2 2 3 2 改成Ba(NO ) 溶液,均有白色沉淀生成,通入NH 或加入NaOH溶液生成BaSO 沉淀,把SO 气体通入 3 2 3 3 2 Ba(NO ) 溶液生成BaSO 沉淀。 3 2 4 ④浓硝酸和Cu(足量)、浓硫酸和Cu(足量)、浓盐酸和MnO (足量)在反应时,随反应的进行,产物 2 会发生变化或反应停止。 ⑤C与浓硫酸反应时,反应产物的检验应按以下流程进行:无水CuSO 检验水→品红溶液检验 4 SO →酸性KMnO 溶液除去SO →品红溶液检验SO 是否除净→澄清石灰水检验CO。 2 4 2 2 2 4.氮及其重要化合物 (1)梳理知识主线(2)扫除易忘知识盲点 ①NO只能用排水法或气囊法收集。 ②在NO 或NO与O 通入水的计算中常用到两个化学方程式:4NO+3O+2H O 4HNO、 2 2 2 2 3 4NO +O +2H O 4HNO。 2 2 2 3 ③浓硝酸显黄色是因为溶有NO ,而工业上制备的盐酸显黄色,是因为溶有Fe3+。 2 ④硝酸、浓硫酸、次氯酸均具有强氧化性,属于氧化性酸,其中HNO、HClO见光或受热易分解。 3 ⑤实验室制备NH ,除了用Ca(OH) 和NH Cl反应外,还可用浓氨水的分解(加NaOH固体或加 3 2 4 CaO或加热)制取。而检验NH+ 需用NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,以 4 确定NH+ 的存在。 4 ⑥收集NH 时,把一团干燥的棉花放在试管口,以防止氨气与空气对流;收集完毕,处理尾气时,应 3 在试管口放一团用稀硫酸浸湿的棉花,以吸收NH 防止污染空气。 3 经典对练·得高分 考向1 碳、硅及其化合物 无机非金属材料 真题示例 1-1.(2019全国Ⅰ卷,7)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的 关系。下列说法错误的是( ) A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁 B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成 C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐 D.陶瓷化学性质稳定,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 思路点拨 1-2.(2020浙江卷,24)Ca SiO 是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是( ) 3 5A.可发生反应:Ca SiO+4NHCl CaSiO +2CaCl +4NH↑+2H O 3 5 4 3 2 3 2 B.具有吸水性,需要密封保存 C.能与SO 反应生成新盐 2 D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO 2 对点演练 1-1.(2021湖北孝感一模)下列有关硅及硅酸盐材料的说法正确的是( ) A.硅酸钠属于盐,不属于碱,所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B.反应①NaSiO+H O+CO NaCO+H SiO↓,反应②NaCO+SiO NaSiO+CO ↑,两反应是相 2 3 2 2 2 3 2 3 2 3 2 2 3 2 互矛盾的,不可能都能发生 C.普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D.祖母绿的主要成分为Be Al Si O ,用氧化物形式表示为3BeO·Al O·6SiO 3 2 6 18 2 3 2 1-2.(2021湖北新高考适应卷)某种水泥的主要成分为硅酸三钙(3CaO·SiO)。将其与适量的水反应,形 2 成相互交联的结构,反应式如下:2(3CaO·SiO)+6H O 3CaO·2SiO·3HO+3Ca(OH) ,该反应放出热 2 2 2 2 2 量。但是,需要避免交联过程热膨胀及产生的水蒸气在建筑结构中造成空隙。我国三峡大坝的建设 者在全世界首创了以冰代水的浇灌方法,有效解决了这一问题,保证了大坝建筑质量。下列说法错误 的是( ) A.水泥由黏土和石灰石等研磨、煅烧制得 B.水泥生产过程中加入石膏,可以调节水泥的硬化速率 C.水的作用是提供结晶水以稳定交联结构 D.以冰代水的优点是减少了热膨胀及水蒸气的产生 考向2 富集在海水中的元素——卤素 真题示例 2-1.(2021湖南新高考适应卷,8)已知反应:2NaClO +4HCl 2ClO ↑+Cl↑+2NaCl+2HO,下列关于该 3 2 2 2 反应说法错误的是( ) A.氧化性:NaClO >Cl 3 2 B.当反应中有2 mol e-转移时,被氧化的HCl为4 mol C.氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2 D.产物ClO 和Cl 都可以用于自来水消毒杀菌 2 2 思路点拨2-2.(2021湖南卷,8)KIO 常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反应为 3 6I+11KClO +3H O 6KH(IO)+5KCl+3Cl ↑。下列说法错误的是( ) 2 3 2 3 2 2 A.产生22.4 L(标准状况)Cl 时,反应中转移10 mol e- 2 B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为11∶6 C.可用石灰乳吸收反应产生的Cl 制备漂白粉 2 D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中IO- 的存在 3 对点演练 2-1.(2021江苏盐城二模)氯及其化合物在生产、生活中有广泛应用。下列物质的性质与用途具有对 应关系的是 ( ) A.Cl 能溶于水,可用于工业制盐酸 2 B.ClO 有强氧化性,可用于自来水消毒 2 C.HClO不稳定,可用作棉、麻的漂白剂 D.FeCl 溶液呈酸性,可用于蚀刻印刷电路板 3 2-2.(2021吉林长春调研)下列有关含氯物质的说法不正确的是( ) A.向新制氯水中加入少量碳酸钙粉末能增强溶液的漂白能力 B.向NaClO溶液中通入少量的CO 的离子方程式:CO +2ClO-+H O 2HClO+CO2- (已知酸 2 2 2 3 性:H CO>HClO>HCO- ) 2 3 3 C.向NaCO 溶液中通入足量的Cl 的离子方程式:2Cl +CO2- +H O CO+2Cl-+2HClO 2 3 2 2 3 2 2 D.室温下,向NaOH溶液中通入Cl 至溶液呈中性时,相关粒子浓度满足:c(Na+)=2c(ClO-)+c(HClO) 2 2-3.(2021河北新高考适应卷)碘是人体必需的微量元素,也可用于工业、医药等领域。大量的碘富集 于海藻灰(主要成分是NaI)中,因此从海藻灰中提取碘,可有效利用海洋资源。 (1)某兴趣小组以海藻灰为原料进行I 的制备实验。具体步骤如下:将海藻灰加热浸泡后,得到了NaI 2 溶液,将适量NaSO 固体溶于NaI溶液,再将饱和CuSO 溶液滴入上述溶液中,生成白色CuI沉淀,该 2 3 4 反应的离子方程式为 。 (2)待I-沉淀完全后,过滤,将沉淀物置于小烧杯中,在搅拌下逐滴加入适量浓硝酸,观察到有 (颜色)气体放出,有 (颜色)晶体析出。出于安全和环保考虑,该实验操作需在 条件下 进行。该反应的化学方程式为 。 (3)用倾析法弃去上层清液,固体物质用少量水洗涤后得到粗I,进一步精制时,选择必需的仪器搭建装 2 置,并按次序排列: (夹持装置略)。(4)将精制得到的I 配成浓度为c mol·L-1的标准溶液,用来测定某样品中维生素C(相对分子质量为M 2 r 的含量。具体操作如下:准确称量a g样品,溶于新煮沸过并冷却至室温的蒸馏水中,煮沸蒸馏水的目 的是 。 用250 mL容量瓶定容,使用 (仪器)量取25.00 mL 样品溶液置于锥形瓶中,再加入10 mL 1∶1醋酸溶液和适量的 指示剂,立即用I 标准溶液滴定,溶液显稳定的 (颜色)即为 2 滴定终点,消耗I 标准溶液V mL,则样品中维生素C的质量分数是 (写出表 2 达式)。已知滴定反应方程式: 考向3 硫及其重要化合物 真题示例 3-1.(2021重庆新高考适应卷,12)连二亚硫酸钠(Na SO)俗称保险粉,有强还原性,在空气中极易被氧 2 2 4 化。用NaHSO 还原法制备保险粉的流程如下: 3 下列说法错误的是( ) A.反应1说明酸性:H SO >H CO 2 3 2 3 B.反应1结束后,可用盐酸酸化的BaCl 溶液检验NaHSO 是否被氧化 2 3 C.反应2中消耗的氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2 D.反应2最好在无氧条件下进行 思路点拨3-2.(高考题组合)下列有关说法正确的是( ) A.向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸制备少量二氧化硫气体 B.二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色的离子方程式:3SO+2MnO- +4H+ 2Mn2++3SO2- +2H O 2 4 4 2 C.SO 具有氧化性,所以可用于漂白纸浆 2 D.在给定的条件下,能实现下列转化:S(s) SO (g) HSO (aq) 3 2 4 特别提醒 (1)体现S弱氧化性的两个反应:2Cu+S Cu S,Fe+S FeS。 2 (2)酸的氧化性和氧化性酸。酸的氧化性是指H+的弱氧化性,而氧化性酸是指酸分子中中心原子 具有的强氧化性,如HClO、浓硫酸、稀硝酸、浓硝酸中的Cl、S、N在反应中体现的强氧化性。 (3)SO 和CO 作为酸性氧化物,其性质极其相似,不能从酸性氧化物的角度区分。通常利用SO 2 2 2 的漂白性和强还原性鉴别SO 和CO,或除去CO 中混有的SO 杂质。 2 2 2 2 对点演练 3-1.(2021湖南长沙调研)将SO 和Cl 的混合气体通入品红溶液中,振荡后溶液褪色,将此无色溶液分 2 2 成三份,依次进行如图实验: 序 ① ② ③ 号 实 验 操 作 实 验 溶液不变红,试纸不 溶液不变红,试纸 生成白色沉 现 变蓝 褪色 淀 象 下列实验分析中,正确的是( ) A.①中现象说明混合气体中一定有n(Cl )=n(SO ) 2 2B.①②中溶液加热不变红,说明品红溶液不是被SO 漂白的 2 C.③中产生的白色沉淀为BaSO 3 D.将混合气体通入品红溶液中只发生了1个氧化还原反应 3-2.(2021湖北八市一模)二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂,可用于食物的增白、防腐等, 但必须严格遵守国家有关使用标准。某学习小组设计了如图装置用于制取SO 并验证其性质。 2 (1)仪器a的名称为 。 (2)烧杯F中的试剂可以是 (填字母)。 a.饱和NaSO 溶液 b.饱和NaCO 溶液 c.NaOH溶液 d.饱和NaCl溶液 2 3 2 3 (3)实验时装置E中溶液的现象为 。 (4)实验时观察到装置B无明显现象,装置C红色褪去,则使品红的水溶液褪色的微粒一定不是 (填化学式)。 (5)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生,但随着反应的进行,发现装置D中产生了少量白色沉淀。 为进一步探究产生沉淀的原因,分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制Ba(NO ) 溶液,用煮沸过的蒸馏 3 2 水配制BaCl 溶液,进行如下实验: 2 实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如表: 烧杯实验现象 无白色沉淀产生,pH传感器测得的溶液 G pH=5.3 H 有白色沉淀产生 有白色沉淀产生,I中出现白色沉淀比H中 I 快很多 ①根据G中现象得出的结论是 。 ②H中白色沉淀的化学式为 ,其产生的原因是 (用离子方程式表示)。 ③I中出现白色沉淀的速率比H中快很多的原因可能是。 考向4 氮及其重要化合物 真题示例 4-1.(2020全国Ⅰ卷,9)下列气体去除杂质的方法中,不能实现目的的是( ) 选 气体(杂 方法 项 质) 通过酸性高锰酸钾 A SO(HS) 2 2 溶液 B Cl(HCl) 通过饱和的食盐水 2 C N(O) 通过灼热的铜丝网 2 2 D NO(NO) 通过氢氧化钠溶液 2 思路点拨 4-2.(2021河北卷,4)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成 的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是( ) A.NO 和SO 均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因 2 2 B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO 和PM 2 2.5 C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO 作为肥料,实现氮的固定 2 D.工业废气中的SO 可采用石灰法进行脱除 2 对点演练 4-1.(2021北京43中月考)某同学进行如下实验: 序 实验步骤 实验现象 号 将NHCl固体加入试管中,并将湿润的pH试纸置于试管口, 试纸颜色变化:黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色 Ⅰ 4 将试管口略向下倾斜,对试管底部进行加热 (pH≈2);试管中部有白色固体附着 Ⅱ 将饱和NHCl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化:黄色→橙黄色(pH≈5) 4 下列说法不正确的是( ) A.根据Ⅰ中试纸变蓝,说明NH Cl发生了分解反应 4 B.根据Ⅰ中试纸颜色变化,说明氨气比氯化氢气体扩散速率快 C.Ⅰ中试纸变成红色,是由于NH Cl水解造成的 4D.根据试管中部有白色固体附着,说明不宜用加热NH Cl的方法制备NH 4 3 4-2.(2021河北衡水中学期中)如图是某元素的价-类二维图,其中A为正盐,X是一种强碱,通常条件下 Z是无色液体,E的相对分子质量比D大16,各物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( ) A.A作肥料时不适合与草木灰混合使用 B.同主族元素的氢化物中B的沸点最低 C.C一般用排水法收集 D.D→E的反应可用于检验D 易错防范·不失分 1.碳、硅及其化合物 无机非金属材料 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)SiO 熔点高、硬度大,所以可用于制光导纤维。( ) 2 (2)石英砂可用于生产单晶硅。 ( ) (3)因为HF能与SiO 反应,所以可用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。( ) 2 (4)Mg在CO 中燃烧生成MgO和C。在该反应中,Mg的还原性强于C的还原性。 ( ) 2 (5)硅胶可用作食品干燥剂。 ( ) 2.富集在海水中的元素——卤素 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)MnO 和稀盐酸反应制取Cl。( ) 2 2 (2)将Cl 与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl。 ( ) 2 2 (3)因为次氯酸盐具有强氧化性,所以可用漂白粉漂白织物。 ( ) (4)浓盐酸与MnO 共热反应制备纯净的Cl,可以将气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水。 2 2 ( ) (5)利用CCl 萃取碘水中的I,应先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层。( ) 4 2 3.硫及其重要化合物 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)SO 与过量氨水反应生成(NH )SO 。 ( ) 2 4 2 3 (2)将SO 通入溴水中证明SO 具有漂白性。 ( ) 2 2 (3)配制稀硫酸时,可以先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水。 ( ) (4)SO 具有氧化性,所以可用于漂白纸浆。 ( ) 2 (5)SO 使溴水褪色与乙烯使酸性KMnO 溶液褪色的原理相同。 ( ) 2 4 4.氮及其重要化合物判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)由于NH 易溶于水,可用作制冷剂。 ( ) 3 (2)NH HCO 受热易分解,可用作氮肥。 ( ) 4 3 (3)将过量铁粉加入稀硝酸中,充分反应后滴加KSCN溶液,现象为有气体生成,溶液呈红色,可以 得出稀硝酸将Fe氧化成Fe3+。 ( ) (4)氯化钙可用作食品干燥剂,CaCl 也可干燥NH 。 ( ) 2 3 (5)常温下,将浓硝酸滴入用砂纸打磨过的铝条中,则产生红棕色气体。 ( ) 专项模块 素养培优 (五) 化学工艺流程题解题策略 热点专攻 工艺流程题是近几年高考的热点题型,工艺流程题的结构分题头、题干和题尾三部分。题头一 般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的(包括副产品)。题干主要用流程图形式将原料 到产品的主要生产工艺流程表示出来。题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设计成一系列 问题,构成一道完整的化学试题。此类试题集综合性、真实性、开放性于一体,包含必要的操作名称、 化工术语或文字说明。题型包括选择题-和非选择题-,选择题-主要考查元素化合物知识和工艺流程 中的基本操作。非选择题-考查的知识面广、综合性强、思维容量大。题干的呈现形式多为流程图、 表格和图像;设问角度一般为操作措施、物质成分、化学反应、条件控制的原因和产率计算等。能 力考查侧重于获取信息的能力、分析问题的能力、语言表达能力和计算能力。涉及的化学知识有 基本理论、元素化合物及实验基础知识等。 (一)审题关注什么 1.审题的关键点 (1)明确原始物质及目标物质。 (2)明确化工生产流程:原料→对原料的预处理→核心化学反应→产品的提纯分离→目标产物。 (3)掌握主要的化工生产原理等。 (4)掌握常见与化工生产有关的操作方法及作用。 ①对原料进行预处理的常用方法及其作用: ②常用的控制反应条件的方法:2.防范失分点 (1)明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到产物的物理或化 学性质→结合基本理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。 (2)抓住流程图中“每步转化的物质变化”与总过程目的的关系,分析某步转化试剂的选择及流 程中加入某试剂的原因,得出转化后生成的所有物质,从问题中获取信息,帮助解题。 (二)题目考什么 1.化学工艺流程题模型 2.化工术语 关键词释义 研磨、将块状或颗粒状的物质研磨成粉末或将液体分散成微小液滴,增大反应物接触面积,以加快反应速率或 雾化 使反应更充分 灼烧 使固体在高温下分解或改变结构、使杂质在高温下氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土、硫铁矿等 (煅烧) 浸取 向固体中加入适当溶剂或溶液,使其中可溶性的物质溶解,包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等 浸出率固体溶解后,要提取的物质被浸出的程度 过滤 固体与液体的分离 滴定 定量测定,可用于某种未知浓度物质的物质的量浓度的测定 蒸发、 蒸发溶剂,使溶液由不饱和变为饱和,继续蒸发,直到溶质以晶体形式析出 结晶 蒸发 蒸发除去部分溶剂,提高溶液的浓度 浓缩 水洗 用水洗去可溶性杂质,类似的还有酸洗、醇洗等 酸作用溶解、去氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解、除去杂质离子等 碱作用去油污、去铝片氧化膜、溶解铝和二氧化硅、调节pH、促进水解(形成沉淀)等 3.常见操作的答题角度常见的操作 答题的角度 过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等常规操作。从溶液中得到晶体的方法:蒸发浓缩→冷却结晶→ 分离、提纯 过滤→洗涤、干燥 提高原子利用 绿色化学(物质的循环利用、废物处理、原子利用率、能量的充分利用) 率 在空气中或在 其他气体中进 要考虑O、HO、CO 或其他气体是否参与反应或能否达到隔绝空气、防氧化、防水解、防潮解 2 2 2 行的反应或操 等目的 作 判断沉淀是否 取最后一次洗涤液少量,检验其中是否还有某种离子存在等 洗涤干净 ①调节溶液的酸、碱性,抑制水解(或使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀)。②“酸作用”还可 控制溶液的 除去氧化物(膜)。③“碱作用”还可除去油污,除去铝片表面的氧化膜,溶解铝、二氧化硅等。④特 pH 定的氧化还原反应需要的酸性条件(或碱性条件) ①防止副反应的发生。②使化学平衡移动,控制化学反应的方向。③控制固体的溶解与结晶。④ 控制温度(常 控制反应速率,使催化剂达到最大活性。⑤升温促进溶液中的气体逸出,使某物质达到沸点而挥 用水浴、冰浴 发。⑥加热煮沸可促进水解,聚沉后利于过滤分离。⑦趁热过滤能减少因降温而析出的溶质的 或油浴) 量。⑧降温可防止物质高温分解或挥发,降温(或减压)还可以减少能源成本,也可降低对设备的要求 ①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质。②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,且 防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗。③用特定的有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶 洗涤晶体 体的溶解度有利于析出、减少损耗等。④洗涤方法:往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流 出后,重复以上操作2~3次 题型突破 (2020全国Ⅲ卷,27)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe及其氧化物,还有 少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO ·7HO ): 4 2 溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示: 金属离子 Ni2+Al3+Fe3+Fe2+ 开始沉淀(c=0.01 mol·L-1)的 7.2 3.7 2.2 7.5 pH 沉淀完全(c=1.0×10-5 mol·L-1) 8.7 4.7 3.2 9.0 的pH 回答下列问题: (1)“碱浸”中NaOH的两个作用分别是 。为回收 金属,用稀硫酸将“滤液①”调为中性,生成沉淀。写出该反应的离子方程式 。 (2)“滤液②”中含有的金属离子是 。(3)“转化” 中可替代HO 的物质是 。若工艺流程改为先“调pH”后“转化”, 2 2 即 ,“滤液③”中可能含有的杂质离子为 。 (4)利用上述表格数据,计算Ni(OH) 的K = (列出计算式) 。如果“转化” 2 sp 后的溶液中Ni2+ 浓度为1.0 mol·L-1,则“调pH”应控制的pH范围是 。 (5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该 反应的离子方程式: 。 (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用,其意义是 。 思路点拨 第一阶段,初处理阶段。 (1)初处理阶段的操作是“碱浸”,要判断加入NaOH溶液的作用,首先要确定废镍催化剂中的相 关成分。根据题给信息可确定其成分包括四类: 此四类物质中能与NaOH反应的有三类:油脂、铝单质、铝的氧化物。由此可知,NaOH的作用 是除去油脂、溶解铝及其氧化物。 滤液①中含有金属元素的物质为偏铝酸钠,与酸反应生成的沉淀应为氢氧化铝,该反应的离子方 程式为AlO- +H++H O Al(OH) ↓。 2 2 3 第二阶段,除杂提纯阶段。 (2)工艺流程各步骤元素转化分析。 Al元素:由Al、氧化物 NaAlO (滤液①) 2 Fe元素:由Fe、氧化物(滤饼①) Fe2+、Fe3+(滤液②) Fe3+ Fe(OH) (滤渣③) 3 Ni元素:由Ni、氧化物(滤饼①) Ni2+(滤液②) NiSO 晶体 4 由此可知,滤液②中可能含有的金属离子为Fe3+、Fe2+、Ni2+。(3)工艺流程中各阶段元素成分的分析。 由题给离子沉淀时的pH可知,要使Fe元素生成氢氧化物沉淀且Ni元素保留在溶液中,必须将滤 液②中的Fe2+氧化为Fe3+,要不引入其他杂质,除HO 可作氧化剂外,还可以采用向滤液中通氧气或空 2 2 气的方法使Fe2+氧化为Fe3+;如果先“调pH”后“转化”,为防止Ni2+沉淀,调pH时pH不能大于7.2, 此时Fe2+不会生成沉淀,再加HO 转化后,则滤液③中会含有转化生成的Fe3+。 2 2 (4)围绕K 的计算——利用定义表达式的计算。 sp 由题给信息可知,Fe3+完全沉淀的pH为3.2,因此“调节pH”应控制的pH范围是3.2~6.2。 (5)陌生氧化还原反应离子方程式的书写。 第三阶段:得到产品阶段。 (6)分离出硫酸镍晶体后的母液中还含有Ni2+,可将其收集、循环使用,从而提高镍的回收率。 答案(1)除去油脂、溶解铝及其氧化物 AlO- +H++H O Al(OH) ↓ 2 2 3 (2)Ni2+、Fe2+、Fe3+ (3)O 或空气 Fe3+ 2 (4)0.01×(107.2-14)2[或10-5×(108.7-14)2] 3.2~6.2(5)2Ni2++ClO-+4OH- 2NiOOH↓+Cl-+H O 2 (6)提高镍回收率 失分剖析一是分析“碱浸”中NaOH作用时,易忽视油脂和铝的氧化物;二是计算Ni(OH) 的K 2 sp 时,因没有认真审题而无法确定Ni2+的物质的量浓度;三是判断“调pH”应控制的pH范围时,只回答 最小pH或最大pH。 应考训练 1.(2021河北卷,6)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图: 下列说法错误的是( ) A.酸浸工序中分次加入稀硝酸可降低反应剧烈程度 B.转化工序中加入稀盐酸可抑制生成BiONO 3 C.水解工序中加入少量CHCOONa(s)可提高Bi3+水解程度 3 D.水解工序中加入少量NH NO (s)有利于BiOCl的生成 4 3 2.(2021湖南郴州质量监测)实验室分离Fe3+和Al3+的流程如图: 已知Fe3+在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl ]- ,该配离子在乙醚(Et O,沸点34.6 ℃)中生成缔合物 4 2 EtO·H+·[FeCl ]-。下列说法错误的是( ) 2 4 A.酸化后,铁元素在溶液中主要以[FeCl ]- 形式存在 4 B.萃取分液时,有机层从分液漏斗上口倒出 C.反萃取后,铁元素在溶液中主要以Fe3+形式存在 D.蒸馏时,用酒精灯直接加热蒸馏烧瓶以加快蒸馏速度 3.(2021江西九江质检)某科研小组以平板液晶显示屏生产过程中产生的废玻璃粉末(含CeO、 2 SiO、Fe O 等)为原料回收Ce的流程如图所示: 2 2 3 已知:CeO 具有强氧化性,通常情况下不与常见的无机酸反应。 2 回答下列问题: (1)为了加快废玻璃粉末的酸浸速率,通常采用的方法有 (写两种)。 (2)操作①和②均为 。 (3)写出加入HO 溶液只作为还原剂时发生反应的离子方程式: 2 2 。操作③在加热的条件下加入浓盐酸的作用是 。 (4)当加入碱调节溶液的pH=9时,Ce(OH) 悬浊液中c(Ce3+)= mol·L-1。[已知:25 ℃ 3 时,Ce(OH) 的K =8×10-21] 3 sp(5)对CeCl 样品的纯度进行测定的方法:准确称量样品12.5 g,配成200 mL溶液,取50.00 mL上述溶 3 液置于锥形瓶中,加入稍过量的过二硫酸铵[(NH )SO]溶液使Ce3+被氧化为Ce4+,然后用萃取剂萃取 4 2 2 8 Ce4+,再用1 mol·L-1FeSO 标准溶液滴定至终点,重复2~3次,平均消耗10.00 mL标准液。 4 ①写出滴定过程中发生反应的离子方程式: 。 ②CeCl 样品的纯度为 %。 3 4.(2021湖南永州二模)明代《天工开物》记载了“火法”炼锌方法:“炉甘石(碳酸锌)十斤,装载入一 泥罐内,然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红……冷淀,毁罐取出……即倭铅也”。现代工业 开发了用NH —NH Cl水溶液浸出氧化锌烟灰(主要成分为ZnO、Pb、CuO和As O)制取高纯锌的 3 4 2 3 工艺流程如图所示。 已知浸出液中含[Zn(NH )]2+、[Cu(NH )]2+、AsCl2- 。 3 4 3 4 5 (1)《天工开物》记载的炼锌方法要求罐体用泥封严,目的是 。 (2)滤渣1的主要成分是 (填化学式)。一段时间内锌浸出率与温度的关系如图所示,分析出现该 现象的原因: 。 (3)已知“氧化除杂”的目的是将AsCl2- 转化为As O 胶体,再经吸附聚沉除去,溶液始终接近中性,该 5 2 5 反应的离子方程式是 。 (4)“电解”含[Zn(NH )]2+的溶液,阴极电极反应式是 。阳极区产生 3 4 一种无色无味的气体,将其通入滴有KSCN的FeCl 溶液中,无明显现象,该气体是 (填化学式)。 2 (5)ZnCl 溶液在T ℃水解可得某碱式盐,取11.38 g该碱式盐,T ℃完全水解后对所得固体进行煅烧, 2 1 2 可得纯氧化锌8.1 g。则该碱式盐的化学式为 。 5.(2021河北卷,15)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐 液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠、水和空气以外的其他原料, 不产生废弃物,实现了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如下:回答下列问题: (1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是 (填元素符号)。 (2)工序①的名称为 。 (3)滤渣Ⅰ的主要成分是 (填化学式)。 (4)工序③中发生反应的离子方程式为 。 (5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为 ,可代替NaOH的化学试剂还有 (填化学式)。 (6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序 (填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。 (7)工序④溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为 。(通常认为溶液中离子浓度 小于10-5 mol·L-1为沉淀完全:Al(OH) +OH- Al(OH)- K=100.63;K =10-14;K [Al(OH) ]=10-33) 3 4 W sp 3 6.(2021全国乙卷,26)磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有TiO 、SiO、Al O、MgO、CaO以及少量 2 2 2 3 的Fe O。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。 2 3 该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表。 金属离子 Fe3+Al3+Mg2+Ca2+ 开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全(c=1.0×10-5 mol·L-1) 3.2 4.7 11.1 13.8 的pH 回答下列问题: (1)“焙烧”中,TiO、SiO 几乎不发生反应,AlO、MgO、CaO、Fe O 转化为相应的硫酸盐。写出 2 2 2 3 2 3 Al O 转化为NH Al(SO ) 的化学方程式 2 3 4 4 2。 (2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6,依次析出的金属 离子是 。 (3)“母液①”中Mg2+浓度为 mol·L-1。 (4)“水浸渣”在160 ℃“酸溶”,最适合的酸是 。“酸溶渣”的成分是 、 。 (5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,TiO2+水解析出TiO ·xHO沉淀,该反应的离子方程式是 2 2 。 (6)将“母液①”和“母液②”混合,吸收尾气,经处理得 ,循环利用。 7.(2021全国甲卷,26)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问 题。 (1)I 的一种制备方法如下图所示: 2 ①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为 ,生成的沉淀与硝酸反应, 生成 后可循环使用。 ②通入Cl 的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为 ;若反应物 2 用量比n(Cl )/n(FeI )=1.5时,氧化产物为 ;当n(Cl )/n(FeI )>1.5后,单质碘的收率会降低,原 2 2 2 2 因是 。 (2)以NaIO 为原料制备I 的方法是:先向NaIO 溶液中加入过量的NaHSO,生成碘化物;再向混合溶 3 2 3 3 液中加入NaIO 溶液,反应得到I。上述制备I 的总反应的离子方程式为 。 3 2 2 (3)KI溶液和CuSO 溶液混合可生成CuI沉淀和I,若生成1 mol I ,消耗的KI至少为 mol。I 4 2 2 2 在KI溶液中可发生反应:I +I- I- 。实验室中使用过量的KI与CuSO 溶液反应后,过滤,滤液经水 2 3 4 蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是 。 8.(2021湖南卷,15)碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸 钠,并测定产品中少量碳酸氢钠的含量。过程如下: 步骤Ⅰ.NaCO 的制备 2 3 步骤Ⅱ.产品中NaHCO 含量测定 3 ①称取产品2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于250 mL容量瓶中; ②移取25.00 mL上述溶液于锥形瓶,加入2滴指示剂M,用0.100 0 mol·L-1 的盐酸标准溶液滴定,溶液 由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸V mL; 1 ③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N,继续用0.100 0 mol·L-1 的盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴 定终点),又消耗盐酸V mL; 2 ④平行测定三次,V 平均值为22.45,V 平均值为23.51。 1 2已知:(ⅰ)当温度超过35 ℃时,NHHCO 开始分解。 4 3 (ⅱ)相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g HO) 2 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 35. 35. 36. 36. 36. 37. 37. NaCl 7 8 0 3 6 0 3 NHHCO11. 15. 21. 27. 4 — — — 9 8 0 0 3 11. 12. 14. 16. NaHCO 6.9 8.2 9.6 3 1 7 5 4 29. 33. 37. 41. 45. 50. 55. NHCl 4 4 3 2 4 8 4 2 回答下列问题: (1)步骤Ⅰ中晶体A的化学式为 ,晶体A能够析出的原因是 。 (2)步骤Ⅰ中“300 ℃加热”所选用的仪器是 (填标号)。 (3)指示剂N为 ,描述第二滴定终点前后颜色变化 。 (4)产品中NaHCO 的质量分数为 (保留三位有效数字)。 3 (5)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则NaHCO 质量分数的计算结果 3 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 9.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)钪(Sc)是一种三价金属元素,主要用于生产合金。 “赤泥”是铝土矿加工过程中的废料,赤泥中各成分的含量如下表所示: 成 SiO AlO FeO TiO NaOCaOScO 其他 分 2 2 3 2 3 2 2 2 3 含 量/9.2022.6231.847.912.16 8.580.01 17.68 % 一种从该废料中获得氧化钪和钛白粉(TiO )的生产工艺流程如下图所示: 2 (1)加快“浸取”时浸取速率的措施有 (任写一种),滤渣的主要成分是 、 。 (2)钪的萃取率(E%)与O/A值[萃取剂体积(O)和酸液体积(A)之比]的关系如图,应选择的合适O/A值为 。(3)反萃取时,Sc3+完全沉淀(浓度为1.0×10-6 mol·L-1)时,反萃取液的pH为 。(已知: K [Sc(OH) ]=8.00×10-30,lg2=0.30,结果保留小数点后2位有效数字) sp 3 (4)写出Sc (C O) 在空气中高温分解的化学方程式: 2 2 4 3 。 (5)在Ti2+水解过程中,加水稀释的目的是 。 (6)设计“萃取”和“反萃取”操作的目的是 。 请完成 专题突 破练四 专题五 物质结构 元素周期律 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.原子结构与微粒间的关系:[2020全国Ⅰ 考向1.命题可能从核反应的角度综合考查原 卷,11] 子中各微粒之间的关系 1.原子结构 考向2.核外电子排布的规律及应用:[2021湖南 考向2.命题可能结合元素周期表考查综合推 卷,7] 断题 考向1.元素周期表的结构:[2017全国Ⅰ卷,12] 考向1.命题可能结合核外电子排布规律推断 考向2.元素周期律及其应用:[2018全国Ⅰ卷,12] 元素和物质的性质 2.元素周期表 考向2.命题可能结合物质的性质和化学键综 元素周期律 考向3.元素“位—构—性”关系的综合推断: 合考查 [2021湖南卷,7][2019全国Ⅰ卷,13] 考向3.命题可能将元素推断和物质转化的框 图推断结合起来考查 考向1.离子键、共价键和物质的性质:[2021湖南 考向1.命题可能对化学键、元素推断和物质 3.化学键 化学 卷,7][2018全国Ⅰ卷,12] 的性质进行综合考查 用语 考向2.命题可能对化学用语、化学反应和微 考向2.化学用语:[2020全国Ⅰ卷,11] 观粒子的结构进行综合考查 考点一 原子结构 要点归纳·再提升 1.原子构成 (1)构成原子的微粒及作用{ { 质子(Z个)——决定元素的种类 原子 原子核 中子[(A—Z)个]——在质子数确定后决定原 (AX) 子种类 Z 核外电子(Z个)——最外层电子数决定元素的化学性质 (2)微粒之间的关系 ①原子中:质子数(Z)=核电荷数=核外电子数; ②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N); ③阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带的电荷数; ④阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。 (3)微粒符号周围数字的含义 微点拨(1)原子不一定都有中子,如 1 H。 1 (2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。 (3)现行元素周期表已发现的元素有118种,由于同位素的存在,故核素的种数远大于118种。 2.元素 核素 同位素 (1)元素、核素、同位素的概念及相互关系 (2)同位素的特点 ①同一元素的各种核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质差异较大; ②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。 原子百分数=(某种核素的原子数÷该元素原子总数)×100% (3)几种重要核素的用途 核 235 14 2 3 18 U C H H O 素 92 6 1 1 8 用 核燃 用于考 示踪原 制氢弹 途 料 古 子 微点拨(1)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。 (2)同位素是指同一元素的不同原子间的关系,同素异形体是指同一元素的不同单质间的关系。 经典对练·得高分考向1 原子结构与微粒间的关系 真题示例 1-1.(2020全国Ⅰ卷,11)1934年约里奥·居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核4 He)轰击金属原子W X, 2 Z 30 得到核素 Y,开创了人造放射性核素的先河: Z+2 W X+4 He Y+1 n Z 2 0 其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是( ) A.W X的相对原子质量为26 Z B.X、Y均可形成三氯化物 C.X的原子半径小于Y的 D.Y仅有一种含氧酸 思路点拨 1-2.(2021河北卷,5)用中子轰击N X原子产生α粒子(即氦核4 He)的核反应为NX+1n→7 Y+❑ 4 He。已 Z 2 Z 0 P 2 知元素Y在化合物中显+1价。下列说法正确的是( ) A.HXO 可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液 3 3 B.Y单质在空气中燃烧的产物是YO 2 2 C.X和氢元素形成离子化合物 D.6Y和7Y互为同素异形体 1-3.(2021湖北新高考适应卷,改编)14 C的衰变反应为14 C X+ 0 e,其半衰期(反应物的量被消耗到 6 6 -1 其初始量的一半需要的时间)为5 730年。下列说法正确的是 ( ) A. 14 C与14 X互为同位素 6 Z B.14 C与14 X的中子数相同 6 Z C.12 C和14 C互为同素异形体 6 6 1 D.某考古样品中14 C的量应为其11 460年前的 6 4 对点演练1-1.(2021吉林省吉林市高三模拟)W、X、Y、Z是四种常见的短周期主族元素,其原子半径随原子序 数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X元素的原子和Ne原子的核外电 子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的非金属性在同周期元素中最强。下列说法正确 的是( ) A.对应简单离子半径:WZ C.化合物XZW既含离子键,又含极性共价键 D.Z的氢化物和X的最高价氧化物对应水化物的溶液均能与Y的氧化物反应 1-2.(2021湖南长郡十五校联考)近年来我国政府强化了对稀土元素原料的出口管制。所谓“稀土元 素”是指镧系元素、第四周期第ⅢB族的钪( Sc)及第五周期第ⅢB族的钇( Y),它们被称为“工业 21 39 味精”。它们在军工生产、高科技领域中有极为重要的作用,下列有关“稀土元素”的说法正确的 是( ) A.它们的原子核外均有4个或5个电子层 B.它们的原子最外层均含有3个电子 C.它们均是金属元素 D.76Y、80Y中子数不同,化学性质不同 考向2 核外电子排布的规律及应用 真题示例 2-1.(2019全国Ⅲ卷,9)X、Y、Z均为短周期主族元素,它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同 族,Y最外层电子数等于X次外层电子数,且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( ) A.熔点:X的氧化物比Y的氧化物高 B.热稳定性:X的氢化物大于Z的氢化物 C.X与Z可形成离子化合物ZX D.Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸 思路点拨失分剖析易受SiH 的熔点高于CH 的影响,而错判为SiH 的稳定性大于CH。 4 4 4 4 2-2.(2021全国甲卷,11)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是 W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列 叙述正确的是( ) A.原子半径:Z>Y>X>W B.W与X只能形成一种化合物 C.Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应 D.W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物 2-3.(2021广东新高考适应卷,4)“原子”原意是“不可再分”的意思。20世纪初,人们才认识到原子 不是最小的粒子。从电子层模型分析,Ca原子核外N层中运动的电子数为 ( ) A.8 B.2 C.18 D.10 对点演练 2-1.(2021湖北广水质检)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X、Y、Z位于同一周 期,且Z最外层电子数是其电子层数的3倍,由这四种元素形成的一种分子的球棍模型如图所示。下 列说法正确的是( ) A.四种元素原子半径最大的是Z B.四种元素非金属性最强的是W C.W和Z形成的化合物一定不含非极性共价键 D.该模型表示的有机化合物能发生酯化反应 2-2.(2021浙江平湖4月调研)W、X、Y、Z、M为原子序数依次递增的短周期元素,其最外层电子数 可用如图表示。已知W元素的某种同位素无中子。下列说法不正确的是( )A.氢化物的沸点:YH>XH 3 4 B.原子半径:M>Z>W C.Y和M的最高价氧化物对应的水化物均为强酸 D.Z的单质可与X的最高价氧化物发生置换反应 方法技巧 巧记10e-、18e-微粒 10e-和18e-微粒是某些元素推断题的重要突破口。 以Ne为中心记忆10e-微粒: 以Ar为中心记忆18e-微粒: 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。( ) (2)核聚变如2H+3 H He+1 n,因为有新微粒生成,所以该变化是化学变化。 ( ) 1 1 0 (3)35 Cl与37 Cl的得电子能力几乎相同。 ( ) 17 17 (4)一种核素只有一种质量数。 ( ) (5)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子。 ( ) (6)2H+核外电子数为2。 ( ) (7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。 ( ) (8)元素原子的多样性是由构成原子的质子和中子数目引起的。 ( ) 考点二 元素周期表 元素周期律 要点归纳·再提升 1.原子序数与元素位置的“序数差值”规律(1)同周期相邻主族元素的“序数差值”规律 ①除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相邻主族元素原子序数差为1。 ②同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素,其原子序数差分别是:第二、三周期相差1,第四、五周期相 差11,第六、七周期相差25。 (2)同族相邻元素的“序数差值”规律 ①第二、三周期的同族元素原子序数相差8。 ②第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:第ⅠA族、第ⅡA族相差8,其他族相差 18。 ③第四、五周期的同族元素原子序数相差18。 ④第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系之后的相差32。 ⑤第六、七周期的同族元素原子序数相差32。 2.通过“三看”比较微粒半径大小 在中学化学要求的范围内,可按“三看”规律来比较粒子半径的大小: 3.元素金属性、非金属性的多方面比较 本 原子越易失电子,金属性越强 质 ①一般来说,在金属活动性顺序中位置越靠前,金属性越 金 强 属 性 判 ②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强 断 比 ③单质还原性越强或离子氧化性越弱,金属性越强 依 较 据 ④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强 ⑤若存在反应Xn++Y X+Ym+,则Y元素的金属性比 X的强 本 原子越易得电子,非金属性越强 非质 金 ①与H 化合越容易,气态氢化物越稳定,非金属性越强 2 属判 ②单质氧化性越强,阴离子还原性越弱,非金属性越强 性断 比依 ③最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强 较据 ④若存在反应An-+B Bm-+A,则B元素的非金属性比 A的强 经典对练·得高分考向1 元素周期表的结构 真题示例 1-1.(2019全国Ⅱ卷,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、 X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( ) W XYZ A.原子半径:WZ>W 1-2.下列有关元素周期表的说法正确的是( ) A.原子序数之差为2的两种元素不可能位于同一主族 B.若D-核外有36个电子,则元素D位于第四周期第ⅦA族 C.第三、四周期同主族元素的原子序数一定相差8 D.位于同一周期的甲、乙两种元素,甲位于第ⅠA族,原子序数为x,乙位于第ⅢA族,乙的原子序数一 定为x+2 考向2 元素周期律及其应用 真题示例 2-1.(2020全国Ⅲ卷,13)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数 满足X+Y=W+Z;化合物XW 与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是( ) 3 A.非金属性:W>X>Y>Z B.原子半径:Z>Y>X>W C.元素X的含氧酸均为强酸 D.Y的氧化物的水化物为强碱 思路点拨 失分剖析一是易将原子半径大小混同于原子序数大小而错判B项;二是易把含氧酸当作最高价 含氧酸而错判C项。 2-2.(2021全国乙卷,11)我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg 的月球土壤,经分析发现其构成与地球 土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z,原子序数依次增大,最外层电子数之和为15。 X、Y、Z为同周期相邻元素,且均不与W同族。下列结论正确的是 ( ) A.原子半径大小顺序为W>X>Y>Z B.化合物XW中的化学键为离子键 C.Y单质的导电性能弱于Z单质的 D.Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸 对点演练2-1.(2021重庆新高考适应卷)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的核外电子数 等于其主族序数,X的单质在空气中含量最多,Y的最高价氧化物的水化物是两性化合物,Z的最高正 价与最低负价的代数和为4。下列说法错误的是( ) A.W与X形成的最简单化合物极易溶于水 B.Y和Z可形成化合物YZ 2 3 C.最外层电子数Z>X>Y>W D.Y和Z的简单离子的电子层结构相同 2-2.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”联考)南开大学化学学院针对“水系锌离子”电池设计 出全新正极材料和电解液,该电解液的阴离子结构如图所示,其中W、X、Y、Z为原子半径依次增大 的短周期元素,X的氢化物常温下是液体,该液体与W的单质反应可以生成X的单质,Z的原子序数是 X的两倍,下列说法正确的是( ) A.Y的最高氧化物对应的水化物是强酸 B.对应氢化物的沸点:Z>X C.非金属性:YX>Y B.W与Y能形成含有非极性键的化合物 C.X和Y的最简单氢化物的沸点:X>Y D.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性 对点演练 3-1.(2021广东佛山顺德质检)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X、Z同主族,由四 种元素形成的一种化合物的结构式如图。下列说法正确的是( ) A.非金属性:X>Y>Z>W B.Y、Z分别与钠元素形成的化合物的水溶液均显碱性 C.X分别与W、Y、Z形成化合物时,X的化合价相同 D.图示化合物分子中的四种原子均满足8电子稳定结构 3-2.(2021湖南岳阳二模)一种用于合成治疗免疫疾病药的物质,其结构如图所示,其中X、Y、Z、Q、 W为1~20号元素且原子序数依次增大,Z与Q同主族,Q和W的简单离子具有相同的电子层结构。 下列叙述不正确的是( )W+ A.Y的氢化物的熔点一定低于Z的氢化物的熔点 B.Z元素能形成两种氢化物 C.WZX与WXQ化学键类型相同 D.WQZ 溶液与Q的最高价氧化物对应的水化物反应有黄色浑浊和无色气体产生 2 2 3 方法技巧 “两步”快速突破元素推断题 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)原子的最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素。 ( ) (2)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素。( ) (3)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。 ( ) (4)同周期主族元素,从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小。 ( ) (5)第二周期主族元素从左到右,最高正价从+1递增到+7。 ( ) (6)元素的原子得电子越多,非金属性越强;失电子越多,金属性越强。 ( ) (7)元素的氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。 ( ) (8)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其水溶液的酸性越强,还原性越弱。 ( ) 考点三 化学键 化学用语 要点归纳·再提升 1.化学键与物质类别的关系(1)从以上可以看出,离子化合物一定含有离子键,离子键只能存在于离子化合物中。 (2)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质分子中。 单原子分子(如稀有气体),分子内不存在化学键 (3)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,如NaCl。熔融状态下不能导电的化合物是共价化 合物,如HCl。 2.化学用语 (1)规范化学用语中的“1图”“8式”“2模型” ◝◝◝ ◝◝ 1 结构示 S2-: ○+162 8 8 Al3+: ○+132 8 图意图 ◞◞◞ ◞◞ 核素表 锂:6 Li 碳:14 C 示式 3 6 [ ·· ·· ] 2- NaO:Na+ · O · O · Na+ 2 2 · · · 电子式 ·· ·· ·· HO:H· O · H 2 · · 8 ·· 式 CO:O C O HClO:H—O— 结构式 2 Cl 结构简 乙烯:CH CH 乙 2 2 式 酸:CHCOOH 3 分子 式、 臭氧:O 明矾:KAl(SO)·12HO 3 42 2 化学式 续 表 最简式 乙烯:CH 乙酸:CHO (实验式) 2 2 丙烯: 8 式 键线式 ;1-丙醇: 球棍模型 丙烷: 2 比例模型 模 型 乙烯: 最能反映分子结构特点的 模型 (2)“三步法”判断化学用语的正误3.书写电子式的一般思路 经典对练·得高分 考向1 离子键、共价键和物质的性质 真题示例 1.(2018全国Ⅲ卷,13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW 与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确 的是( ) A.原子半径大小为WW B.Y和Z形成的化合物中只存在离子键 C.Z、W的简单离子半径:ZY>Z D.Y、Z的简单离子均可促进水的电离 思路点拨短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子的最外层电子数与核外电 子总数之比为3∶4,由于最外层电子数不超过8,原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,故X为O 元素;Z的周期序数等于族序数,其原子序数大于氧,只能处于第三周期,故Z为Al;W、X(氧)位于不同 周期,且W的原子半径小于氧原子的半径,可推知W为H元素;根据图示可知,四种元素组成的分子簇 化学式为YAl OH,结合化合价代数和为0可知,Y的化合价为+2价,其原子半径大于Al,则Y为Mg 2 2 6 2 元素。由图可知,该分子的化学式为YZXW,A说法正确;工业上常用电解熔融MgCl 制备Mg单质, 2 2 6 2 2 B说法错误;O2-、Mg2+、Al3+的核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子的半 径:O2->Mg2+>Al3+,C说法正确;Mg2+、Al3+均可发生水解,均可促进水的电离,D说法正确。 答案B 应考训练 1.(2021湖南长郡十五校联考)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。A是元素W的 单质。常温下,甲的浓溶液使A发生钝化,但在加热条件下能与一定量的A发生反应且有如图所示物 质的转化关系(丙、丁、戊是由这些元素组成的二元化合物,丙、戊为气体)。下列说法正确的是( ) A.简单离子半径大小:ZYC.乙的水溶液显酸性 D.丙和戊中所含元素种类相同,均可用NaOH溶液吸收 2.(2021湖南长沙明德中学三模)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。A是元素Y 的单质。常温下,甲的浓溶液具有脱水性,能使A发生钝化。丙、丁、戊是由这些元素组成的二元化 合物,且丙是无色刺激性气味的气体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.丁和戊中所含元素种类相同 B.简单离子半径大小:XZ D.Y的简单离子与Z的简单离子在水溶液中可大量共存 请完成 专题突破练五 专题六 氧化还原反应与电化学 五年高考 命题研究 高频考 五年考向 命题角度再思考 点 考向1.氧化还原反应的概念及相互关系:[2021湖南卷,2、14][2020全国Ⅰ卷,7] 考向2.氧化还原反应化学方程式、离子方程式的书写和配平:[2021全国甲卷,26] 考向1.氧化还原反应 1.氧化 [2020全国Ⅰ卷,26][2020全国Ⅱ卷,26][2020全国Ⅲ卷,26][2019全国Ⅱ卷,26] 概念的判断 还原反 [2019全国Ⅱ卷,27][2019全国Ⅲ卷,26][2018全国Ⅰ卷,26][2018全国Ⅰ卷,27] 考向2.考查氧化还原 应 [2018全国Ⅱ卷,26][2018全国Ⅲ卷,27][2017全国Ⅰ卷,27][2017全国Ⅲ卷,26] 反应的规律及其应用 考向3.氧化还原反应的规律及其应用:[2021湖南卷,8] 考向1.以最新的二次 电池为命题素材,考查 原电池的原理 2.原电 考向2.燃料电池在污 考向1.可充电电池:[2021湖南卷,10][2020全国Ⅰ卷,27] 池 新 水处理、物质转化中 考向2.燃料电池:[2019全国Ⅰ卷,12] 型化学 得以广泛应用,成为命 考向3.新型化学电源:[2021湖南卷,10][2020全国Ⅰ卷,12][2019全国Ⅰ卷,12] 电源 题的热点 考向3.以离子交换膜 电池为载体,考查原电 池原理和电解池原理 考向1.结合信息,考查 电解装置的构造和原 理,以及电极方程式的 书写和相关计算 3.电解 考向1.电解池的工作原理及应用:[2021湖南卷,6、16][2020全国Ⅱ卷,28(3)] 考向2.多室交换膜电 原理及 考向2.离子交换膜在电解池中的应用:[2018全国Ⅰ卷,13、27(3)] 解装置的分析 其应用 考向3.金属的腐蚀与防护:[2021湖南卷,2][2017全国Ⅰ卷,11] 考向3.通过金属的腐 蚀和防护,在真实情境 中,考查电化学原理的 灵活应用考点一 氧化还原反应 要点归纳·再提升 1.两条概念线索 特别提醒 氧化还原反应的几个误区 (1)误认为有单质参与或生成的反应一定是氧化还原反应。如O 与O 的转化为非氧化还原反应。 2 3 (2)误认为元素由化合态变为游离态一定被还原,其实不一定。如HCl→Cl,氯元素被氧 2 化,CuO→Cu,铜元素被还原。 (3)误认为氧化还原反应中有一种元素被氧化,则一定有另一种元素被还原,其实不一定。如 Cl+H O HCl+HClO中,被氧化和被还原的都是氯元素。 2 2 (4)误认为具有氧化性的物质和具有还原性的物质一定都能发生化学反应,其实不一定。如SO 2 具有还原性,浓硫酸具有氧化性,但二者不发生氧化还原反应。 (5)误认为同种元素的高价态的物质一定比低价态物质的氧化性强,其实不一定。如HClO的氧 化性高于HClO。 4 2.氧化还原反应中的“四大规律” 3.新情境下氧化还原反应方程式的书写与配平根据题目所给信息提炼反应物、生成物,进而分析反应中电子的得失情况,其流程为: 4.应用电子守恒解题的三步骤 一找各物 找出氧化剂、还原剂及相应的还原产物和氧化产物 质 确定一个原子或离子得失电子数 二定得失 数 注意化学式中的原子个数 根据题中物质的物质的量和得失电子守恒列出关系式:n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值=n(还原 三列关系 剂)×变价原子个数×化合价变化值 式 高价-低价 5.三步解答氧化还原反应的题目 经典对练·得高分 考向1 氧化还原反应的概念及相互关系 真题示例 1-1.(2020浙江卷,10)反应MnO +4HCl(浓) MnCl +Cl↑+2H O中,氧化产物与还原产物的物质的量 2 2 2 2 之比是( )A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1 1-2.(2020北京卷,3)水与下列物质反应时,水表现出氧化性的是( ) A.Na B.Cl 2 C.NO D.NaO 2 2 对点演练 1.(2021湖南永州重点中学联考)下列水环境修复过程中未发生氧化还原反应的是( ) A.用NaS处理含Hg2+的废水 2 B.用NaClO处理氨氮废水 C.用漂白粉处理含NaCN的提金废水 D.用纳米零价铁处理含CrO2- 、Cu2+等的酸性废水 2 7 考向2 氧化还原反应化学方程式、 离子方程式的书写和配平 真题示例 2.(2019江苏卷,16节选)N O、NO和NO 等氮氧化物是空气污染物,含有氮氧化物的尾气需处理后才 2 2 能排放。 (1)N O的处理。NO是硝酸生产中氨催化氧化的副产物,用特种催化剂能使NO分解。NH 与O 在 2 2 2 3 2 加热和催化剂作用下生成NO的化学方程式为 2 。 (2)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气,可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同,NO 转化为NO- 的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 3 ①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl-和NO- ,其离子方程式为 。 3 ②NaClO溶液的初始pH越小,NO转化率越高。其原因是 。 对点演练 2-1.(2021江苏徐州模拟)NaNO 是一种食品添加剂,它能致癌。酸性KMnO 溶液与NaNO 反应的离 2 4 2 子方程式是MnO- +NO- + Mn2++NO- +H O。下列叙述中正确的是( ) 4 2 3 2 A.该反应中NO- 被还原 2 B.反应过程中溶液的pH减小C.生成1 mol NaNO 需消耗0.4 mol KMnO 3 4 D. 中的粒子是OH- 2-2.(2021湖南长沙明德中学三模)用酸性KMnO 溶液处理硫化亚铜(Cu S)和二硫化亚铁(FeS )的混 4 2 2 合物时,发生反应Ⅰ:MnO- +Cu S+H+ Cu2++SO2- +Mn2++H O(未配平)和反应Ⅱ:MnO- +FeS +H+ 4 2 4 2 4 2 Fe3++SO2- +Mn2++H O(未配平)。下列说法错误的是( ) 4 2 A.反应Ⅰ中Cu S只是还原剂 2 B.反应Ⅰ中每生成1 mol SO2- ,转移电子的物质的量为10 mol 4 C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶1 D.若反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗KMnO 的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ中消耗还原剂的物质的量之 4 比为2∶3 技法点拨 氧化还原反应方程式的配平方法 考向3 氧化还原反应的规律及其应用 真题示例 3.(2019浙江卷,24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO ] 能用作净水剂(絮凝剂),可由绿矾(FeSO ·7HO)和KClO 4 n 4 2 3 在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( ) 6 A.KClO 作氧化剂,每生成1 mol [Fe(OH)SO ] 消耗 mol KClO 3 4 n n 3 B.生成聚合硫酸铁后,水溶液的pH增大 C.聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水 D.在相同条件下,Fe3+比[Fe(OH)]2+的水解能力更强 对点演练 3-1.(2021湖南郴州质量监测)将浓盐酸滴入KMnO 溶液中,产生黄绿色气体,溶液的紫红色褪去,向反 4 应后的溶液中加入NaBiO,溶液又变为紫红色,BiO- 反应后变为无色的Bi3+。下列说法错误的是( 3 3 ) A.滴加盐酸时,KMnO 是氧化剂,Cl 是氧化产物 4 2 B.此实验条件下,还原性:Cl->Mn2+>Bi3+ C.若有0.2 mol NaBiO 参加了反应,则整个过程转移电子为0.8N 3 AD.已知Bi为第ⅤA族元素,上述实验说明Bi具有较强的非金属性 3-2.(2021山东聊城模拟)工业上从含硒的废液中提取硒的方法之一是用硫酸和硝酸处理废料,获得亚 硒酸和少量硒酸,再与盐酸共热,硒酸转化为亚硒酸(2HCl+H SeO HSeO+Cl↑+H O),在亚硒酸溶 2 4 2 3 2 2 液中通入SO ,有单质硒析出。下列说法错误的是( ) 2 A.氧化性:H SeO>Cl>H SO 2 4 2 2 3 B.酸性:H SO >H SeO 2 4 2 4 C.析出1 mol硒需要消耗标准状况下22.4 L SO 2 D.亚硒酸理论上既有氧化性,又有还原性,但还原性不及亚硫酸 技法点拨 根据影响因素判断氧化性、还原性强弱的方法 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)若不同的氧化剂与同一还原剂发生反应时,所需温度高低不同,则温度低的氧化性弱。 ( ) (2)含最高价元素的化合物,一定具有强氧化性。 ( ) (3)有单质参加或生成的化学反应一定是氧化还原反应。 ( ) 考点二 原电池 新型化学电源 要点归纳·再提升 1.构建原电池思维模型 2.把握可充电电池题目的解答思路微点拨可充电电池原理示意图 3.燃料电池题目的解答 (1)解答燃料电池题目的思维模型 (2)燃料电池电极反应式的书写步骤 ①“6”步突破燃料电池负极反应式的书写 ②熟记常见氧气在正极反应电极反应式 负极电极反应式=总反应的方程式-正极电极反应式。 4.新型化学电源中电极反应式的书写方法(1)书写步骤 (2)不同介质在电极反应式中的“去留” 中性溶 反应物若是H+得电子或OH-失电子,则H+或OH-均来自水 液 的电离 酸性溶 反应物或生成物中均没有OH- 液 碱性溶 反应物或生成物中均没有H+ 液 水溶液 不能出现O2- 5.离子交换膜的功能、类型与作用 经典对练·得高分 考向1 可充电电池 真题示例 1-1.(2021湖南卷,10)锌—溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智 能电网的备用电源等。三单体串联锌—溴液流电池工作原理如图所示:下列说法错误的是( ) A.放电时,N极为正极 B.放电时,左侧贮液器中ZnBr 的浓度不断减小 2 C.充电时,M极的电极反应式为Zn2++2e- Zn D.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过 1-2.(2020全国Ⅰ卷,12)科学家近年发明了一种新型Zn-CO 水介质电池。电池示意图如图,电极为金 2 属锌和选择性催化材料。放电时,温室气体CO 被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提 2 供了一种新途径。 下列说法错误的是( ) A.放电时,负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH)2- 4 B.放电时,1 mol CO 转化为HCOOH,转移的电子数为2 mol 2 C.充电时,电池总反应为2Zn(OH)2- 2Zn+O ↑+4OH-+2H O 4 2 2 D.充电时,正极溶液中OH-浓度升高 思路点拨对点演练 1-1.(双选)(2021湖南郴州质量监测)2019年诺贝尔化学奖颁给了为锂离子电池发展作出突出贡献的 三位科学家,他们创造了一个可充电的世界。Garnet型固态电解质被认为是锂电池最佳性能固态电 解质。某Garnet型可充电锂电池放电时工作原理如图所示,下列说法正确的是( ) (电池总反应为LiC +Li LaZrTaO LiLaZrTaO+6C) x 6 1-x A.放电时,b极为负极 B.充电时,固态电解质中Li+移向a极 C.放电时,a极反应为LiLaZrTaO-xe- xLi++Li LaZrTaO 1-x D.充电时,若转移0.01 mol电子,b极质量减少0.07 g 1-2.(2021河南开封模拟)某课题组以纳米Fe O 作为电极材料制备锂离子电池(另一极为金属锂和石 2 3 墨的复合材料),通过在室温条件下对锂离子电池进行循环充放电,成功地实现了对磁性的可逆调控 (如图)。下列说法错误的是( ) A.放电时,负极的电极反应式为Li-e- Li+B.放电时,电子通过电解质从Li流向Fe O 2 3 C.充电时,Fe作阳极,电池逐渐摆脱磁铁吸引 D.充电时,阳极的电极反应式为2Fe+3Li O-6e- Fe O+6Li+ 2 2 3 技法点拨 充电电池的电极反应式的书写 先判断电池放电时的正、负极,根据电池充电时阳极接电源正极,阴极接电源负极的原理,将电池 放电时负极反应反着写,则为充电时阴极的反应式,而正极反应式反着写为充电时的阳极反应式。 考向2 燃料电池 真题示例 2-1.(2020全国Ⅲ卷,12)一种高性能的碱性硼化钒(VB )-空气电池如图所示,其中在VB 电极发生反 2 2 应:VB +16OH--11e- VO3- +2B(OH)- +4H O。该电池工作时,下列说法错误的是( ) 2 4 4 2 A.负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O 参与反应 2 B.正极区溶液的pH降低,负极区溶液的pH升高 C.电池总反应为4VB +11O +20OH-+6H O 8B(OH)- +4VO3- 2 2 2 4 4 D.电流由复合碳电极经负载、VB 电极、KOH溶液回到复合碳电极 2 思路点拨 第一步,根据图示判断电化学装置的类型。该装置为原电池装置。 第二步,根据微粒变化,判断电池的正负极。由题给VB 电极反应可知,该电极上发生失电子的氧 2 化反应,故该电极为负极,复合碳电极为正极。 第三步,根据电极反应原理确定各电极上发生的反应。负极反应为VB +16OH--11e- VO3- 2 4 +2B(OH)- +4H O;正极的电极反应式为O+4e-+2H O 4OH-。 4 2 2 2 第四步,逐项分析判断。点睛本题考查的关键能力侧重两个方面:一是理解与辨析能力,能够从题给电化学装置中提取有 效信息,根据物质变化过程判断正负极、离子浓度变化、电子移动方向等;二是分析与推测能力,能够 根据原电池的工作原理,利用题干提供的信息分析正负极反应及微粒的变化、判断电池总反应的正 误等。 2-2.(2019江苏卷,11)氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( ) A.一定温度下,反应2H(g)+O(g) 2HO(g)能自发进行,该反应的ΔH<0 2 2 2 B.氢氧燃料电池的负极反应为O+2H O+4e- 4OH- 2 2 C.常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H,转移电子的数目为6.02×1023 2 D.反应2H(g)+O(g) 2HO(g)的ΔH可通过下式估算:ΔH=反应中形成新共价键的键能之和-反应 2 2 2 中断裂旧共价键的键能之和 对点演练 2-1.(2021湖南名校3月联考)HCOOH燃料电池的装置如下图,两电极间用允许K+和H+通过的半透膜 隔开。下列说法错误的是( ) A.电池工作时,电子由a电极经外电路流向b电极 B.负极的电极反应式为HCOO-+2OH--2e- HCO- +H O 3 2 C.理论上每消耗标准状况下22.4 L O,有2 mol K+通过半透膜 2 D.通入O 发生的反应为4Fe2++4H++O 4Fe3++2H O 2 2 22-2.(2020山东济南模拟)锂—铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一 种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,其中放电过程为2Li+Cu O+HO 2Cu+2Li++2OH-。下列说法 2 2 不正确的是( ) A.放电时,正极的电极反应式为Cu O+HO+2e- 2OH-+2Cu 2 2 B.放电时,电子透过固体电解质向Li极移动 C.通空气时,铜电极被腐蚀,表面产生Cu O 2 D.整个反应过程中,氧化剂为O 2 考向3 新型化学电源 真题示例 3-1.(2019全国Ⅰ卷,12)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与 酶之间传递电子,示意图如下所示。下列说法错误的是( ) A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能 B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H+2MV2+ 2H++2MV+ 2 C.正极区,固氮酶为催化剂,N 发生还原反应生成NH 2 3 D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 思路点拨 第一步:根据图示判断电化学装置的类型。该装置为化学能转化为电能的装置,所以为原电池。 第二步:根据物质变化,判断得失电子情况,确定电极名称。根据题给示意图,左室电极上MV+失 电子发生氧化反应生成MV2+,所以左室为负极区,右室为正极区。 第三步:根据电极反应原理确定各电极上发生的反应。负极失电子,电极反应式为MV+-e- MV2+;正极得电子,电极反应式为MV2++e- MV+。 第四步:逐项分析判断。3-2.(2021河北卷,9)K-O 电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说 2 法错误的是( ) A.隔膜允许K+通过,不允许O 通过 2 B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极 C.产生1 Ah电量时,生成KO 的质量与消耗O 的质量比值约为2.22 2 2 D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水 对点演练 3-1.(2021湖南永州三模)“太阳水”电池装置如图所示,该电池由三个电极组成,其中a为TiO 电极,b 2 为Pt电极,c为WO 电极,电解质溶液为pH=3的LiSO -H SO 溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B 3 2 4 2 4 两个区,A区与大气相通,B区为封闭体系并有N 保护。下列关于该电池的说法错误的是( ) 2 A.若用导线连接a、c,则a为负极,该电极附近pH减小 B.若用导线连接a、c,则c电极的电极反应式为HWO-xe- WO+xH+ x 3 3 C.若用导线连接b、c,b电极的电极反应式为O+4H++4e- 2HO 2 2 D.利用该装置,可实现太阳能向电能转化 3-2.(2021河北邢台模拟)一种新型太阳光电化学电池贮能时电解质溶液中离子在两极发生如图所示 的转化。下列说法正确的是( )A.贮能时,电能转变为化学能和光能 B.贮能和放电时,电子在导线中流向相同 C.贮能时,氢离子由a极区迁移至b极区 D.放电时,b极发生:VO+ +2H++e- VO2++H O 2 2 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)原电池工作时,正极表面一定有气泡产生。 ( ) (2)Mg、Al形成的原电池,Mg一定是负极。 ( ) (3)铁、铜及稀硫酸构成的原电池中,负极的电极反应式为Fe-3e- Fe3+。 ( ) (4)用稀硫酸和锌粒制取H 时,加入几滴CuSO 溶液可以加快反应速率。 ( ) 2 4 (5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动。( ) 易错警示 规避原电池工作原理的3个失分点 考点三 电解原理及其应用 要点归纳·再提升 1.图解电解池工作原理(阳极为惰性电极) 微点拨电解是在电解质电离的基础上完成的。电解需要外加直流电源,是化学过程,电离一般在 水溶液或熔融状态下完成,为物理过程。 2.明确电解池的电极反应及其放电顺序3.电化学计算的基本方法 根据电子 用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子 守恒 数相等 根据总反 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算 应式 根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。常见微粒间的计算量关系式 为(n为对应金属离子的电荷数): 4 根据关系 ⏟2Cl (Br 、I )~O ~2H ~2Cu~4Ag~ M 式 4e-~ 2 2 2 2 ⏟2 n 阳极产物 阴极产物 4.电解池中电极反应式的书写方法 (1)书写步骤 ①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。 ②分析确定溶液中所有的阴阳离子并明确放电顺序。 ③根据放电顺序分析放电产物。 ④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H+、OH-或HO参与;最后配平电极反应 2 式。 (2)介质对电极反应式的影响 ①在电解池电极反应式中,如果是H+或OH-放电,则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。 ②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH-。 ③碱性溶液反应物或生成物中均没有H+。 微点拨做到“三看”,正确书写电极反应式: (1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,则金属一定被电解(注意Fe生成Fe2+)。 (2)二看介质,分析介质是否参与电极反应。 (3)三看电解质状态,若是熔融状态,一般是金属的电冶炼。 5.金属的腐蚀与防护 (1)两种腐蚀:析氢腐蚀、吸氧腐蚀(主要区别在于电解质溶液的pH)。(2)金属电化学防护的两种方法 (3)金属腐蚀的快慢比较 经典对练·得高分 考向1 电解池的工作原理及应用 真题示例 1-1.(2020全国Ⅱ卷,12)电致变色器件可智能调控太阳光透过率,从而实现节能。下图是某电致变色器 件的示意图。当通电时,Ag+注入到无色WO 薄膜中,生成AgWO,器件呈现蓝色。对于该变化过程, 3 x 3 下列叙述错误的是( ) A.Ag为阳极 B.Ag+由银电极向变色层迁移 C.W元素的化合价升高 D.总反应为WO+xAg AgWO 3 x 3 思路点拨 第一步,根据图示判断电化学装置的类型。该装置为电解装置。 第二步,根据微粒变化,判断阴、阳极。由通电产生Ag+可知,通电时Ag极失电子,作阳极;透明导 电层作阴极。 第三步,根据电极反应原理确定各电极上发生的反应。阳极反应为Ag-e- Ag+;阴极反应为 xAg++WO +xe- AgWO 3 x 3 第四步,逐项分析判断。1-2.(2021全国乙卷,12)沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排 放并降低冷却效率。为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。 下列叙述错误的是( ) A.阳极发生将海水中的Cl-氧化生成Cl 的反应 2 B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO C.阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气 2 D.阳极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理 2 对点演练 1-1.(2021广东湛江模拟)金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解 法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:氧化性Fe2+-57.3 kJ·mol-1。 ( ) (9)已知H+(aq)+OH-(aq) HO(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1,则Ca(OH) 和HCl反应的反应热 2 2 ΔH=2×(-57.3) kJ·mol-1。 ( ) (10)表示乙醇燃烧热的热化学方程式为C HOH(l)+3O (g) 2CO(g)+3HO(g) ΔH=-1 367.0 2 5 2 2 2 kJ·mol-1。 ( ) 易错警示燃烧热和中和热应用中的注意事项 (1)有关燃烧热的判断,一看是否以1 mol可燃物为标准,二看是否生成稳定的化合物。特别注 意:C→CO不是完全燃烧;而S→SO ,SO 不是S燃烧的产物;生成的水应为液态,不能是气态。 3 3 (2)有关中和热的判断,一看是否以生成1 mol HO为标准,二看酸碱的强弱和浓度,应充分考虑弱 2 酸、弱碱电离吸热,浓的酸碱溶液稀释放热等因素。 考点二 盖斯定律的应用要点归纳·再提升 1.书写热化学方程式时的注意事项 2.反应热计算的四种方法 (1)根据燃烧热数据,求算反应放出的热量。 利用公式:Q=|燃烧热|×n(可燃物) 如已知H 的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1,若H 的物质的量为2 mol,则2 mol H 燃烧放出的热量为 2 2 2 2 mol×285.8 kJ·mol-1=571.6 kJ。 (2)依据反应物与生成物的总能量计算。 ΔH=E -E 。 生成物 反应物 (3)根据键能数据(E)计算。 ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和。 (4)根据盖斯定律计算反应热。 若一个热化学方程式可由另外几个热化学方程式相加减而得到,则该反应的反应热也可通过另 外几个化学反应的反应热相加减而得到。 3.盖斯定律及其应用 (1)理论依据:反应热只与反应体系的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应的途 径无关。 (2)计算模式 ΔH=ΔH+ΔH 1 2 (3)主要应用:计算某些难以直接测量的化学反应的反应热。 (4)注意事项:应用盖斯定律进行简单计算,关键在于设计反应途径。 ①当反应式乘以或除以某数时,ΔH也应乘以或除以某数。②进行热化学方程式加减运算以及比较反应热的大小时,ΔH都要带“+”“-”号计算、比较,即把 ΔH看作一个整体进行分析判断。 ③在设计的反应途径中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化,状态由固→液→气变化 时,会吸热;反之会放热。 ④当设计的反应逆向进行时,注意ΔH要进行相应的变化。 经典对练·得高分 考向1 热化学方程式的书写与反应热的计算 真题示例 1-1.(2021湖南卷,16节选)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过氨 热分解法制氢气。 相关化学键的键能数据 化学键 N NH—HN—H 键能E/ (kJ·mol-1) 94≡6.0436.0390.8 在一定温度下,利用催化剂将NH 分解为N 和H。回答下列问题: 3 2 2 反应2NH (g) N(g)+3H(g) ΔH= kJ·mol-1 3 2 2 1-2.(2020浙江卷,27节选)100 mL 0.200 mol·L-1 CuSO 溶液与1.95 g锌粉在量热计中充分反应。测得 4 反应前温度为20.1 ℃,反应后最高温度为30.1 ℃。 已知:反应前后,溶液的比热容均近似为4.18 J·g-1·℃-1、溶液的密度均近似为1.00 g·cm-3,忽略溶液体 积、质量变化和金属吸收的热量。请计算: (1)反应放出的热量Q= J。 (2)反应Zn(s)+CuSO(aq) ZnSO(aq)+Cu(s)的ΔH= kJ·mol-1(列式计算)。 4 4 对点演练 1.按要求回答下列问题。 (1)已知拆开1 mol H—H键、1 mol N—H键、1 mol N N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ,则N 与H 反应生成NH 的热化学方程式为 2 2 3 ≡ 。 (2)已知碳的燃烧热ΔH=a kJ·mol-1,S(s)+2K(s) KS(s) ΔH=b kJ·mol-1, 1 2 2 2K(s)+N (g)+3O(g) 2KNO(s) ΔH=c kJ·mol-1,则S(s)+2KNO (s)+3C(s) KS(s)+N (g)+3CO (g) 2 2 3 3 3 2 2 2 ΔH= 。 1 (3)已知:C(s)+O (g) CO(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1,H (g)+ O(g) HO(g) ΔH=-241.8 2 2 2 2 2 2 1 kJ·mol-1,CO(g)+ O(g) CO(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1,写出煤气化(碳和水蒸气反应生成一氧化碳和 2 2 2氢气)的热化学方程式: 。计算10 m3(标准状 况)水煤气完全燃烧放出的热量为 kJ(结果保留到小数点后一位)。 误区警示 热化学方程式正误判断的易错点 考向2 盖斯定律的应用 真题示例 2-1.(2020全国Ⅰ卷,28节选)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是 1 SO 的催化氧化:SO(g)+ O(g) SO (g) ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题: 2 2 2 2 3 钒催化剂参与反应的能量变化如图所示,V O(s)与SO (g)反应生成VOSO(s)和VO(s)的热化学方程 2 5 2 4 2 4 式为 。 2-2.(2020山东卷,18节选)探究CHOH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CHOH的产率。 3 3 以CO、H 为原料合成CHOH涉及的主要反应如下: 2 2 3 Ⅰ.CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1 2 2 3 2 1 Ⅱ.CO(g)+2H(g) CHOH(g) ΔH=-90.4 kJ·mol-1 2 3 2 Ⅲ.CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH 2 2 2 3 回答下列问题: ΔH= kJ·mol-1。 3 2-3.(2021全国甲卷,28节选) 二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题: 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g) 2 2 3 2 该反应一般认为通过如下步骤来实现: ①CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH=+41 kJ·mol-1 2 2 2 1 ②CO(g)+2H(g) CHOH(g) ΔH=-90 kJ·mol-1 2 3 2 总反应的ΔH= kJ·mol-1;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 (填标号),判断的理由是 。 对点演练 2-1.(2021湖南岳阳二模节选)氮元素的化合物种类繁多,研究氮氧化物的反应机理对于消除污染有重 要指导作用。 (1)NO 有较强的氧化性,能将SO 氧化成SO ,自身被还原为NO。 2 2 3 已知:2SO(g)+O(g) 2SO (g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1 2 2 3 1 2NO(g)+O (g) 2NO (g) ΔH=-113.0 kJ·mol-1 2 2 2 则NO 氧化SO 的热化学方程式为 。 2 2 2-2.(2021湖北武汉四月检测节选)CH—CO 重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO 利用技术, 4 2 2 具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义。该过程中涉及的反应如下。 主反应:CH (g)+CO (g) 2CO(g)+2H(g) ΔH 4 2 2 1 副反应:CO (g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH=+41.0 kJ·mol-1 2 2 2 2 回答下列问题: 已知CH、CO和H 的燃烧热ΔH分别为-890.3 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-285.8 kJ·mol-1,该催化重 4 2 整主反应的ΔH= kJ·mol-1。有利于提高CO 平衡转化率的条件是 (填标号)。 1 2 A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压 技法点拨 运用盖斯定律的技巧——“三调一加”易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)表示甲烷燃烧热的热化学方程式:CH (g)+2O(g) CO(g)+2HO(g) ΔH=-890.3 kJ。 ( 4 2 2 2 ) (2)表示中和热的热化学方程式:NaOH(aq)+HCl(aq) NaCl(aq)+H O ΔH=+57.3 kJ·mol-1。( 2 ) (3)硫燃烧的热化学方程式:S(s)+O(g) SO (g) ΔH=+296.8 kJ·mol-1。 ( ) 2 2 (4)已知相同条件下2SO (g)+O(g) 2SO (g) ΔH,反应2SO (s)+O(g) 2SO (g) ΔH,则 2 2 3 1 2 2 3 2 ΔH>ΔH。 ( ) 1 2 (5)已知:500 ℃、30 MPa下,N (g)+3H(g) 2NH (g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1;将1.5 mol H 和过量的 2 2 3 2 N 在此条件下充分反应,放出热量46.2 kJ。 ( ) 2 (6)C(石墨,s) C(金刚石,s) ΔH>0,说明石墨比金刚石稳定。 ( ) (7)一个反应一步完成与分几步完成相比,经过的步骤越多,放出的热量越多。 ( ) 1 (8)由H(g)+ O(g) HO(g) ΔH=-a kJ·mol-1可知,1 g H 燃烧生成HO(g)放出的热量为a kJ。 2 2 2 2 2 2 ( ) 专项模块 素养培优 (八) 化学反应机理与能量变化模型图 热点专攻 化学反应机理与能量变化模型图是近几年高考中出现的一种新题型,主要考查学生的宏观辨识 与微观探析、证据推理与模型认知等化学核心素养。主要以选择题-的形式考查化学反应机理、反 应过程中的能量变化、化学键的断裂与形成、热化学方程式的书写等知识点。复习时要注意寻找 分析此类问题的切入点,掌握解题的一般思路和方法。 (一)审题关注什么 1.化学反应的本质与热效应2.根据能量图像书写热化学方程式的一般思路 (二)题目考查什么 近几年高考主要考查了以下两类题型,一是机理图和分子模型结合题,二是能量变化与反应历程 图结合题,相关的题型和解题策略如下: 1.机理图和分子模型结合题解题策略 【示例分析1】 我国在CO 催化加氢制取汽油方面取得突破性进展,CO 转化过程示意图如下。 2 2 反应步 信息解读 骤 反应① 实质为CO 和H 反应生成CO,根据原子守恒产物中还有 2 2 反应② 从化学键角度分析,不仅有碳碳键形成,还有 形成 反应③ 汽油主要是 的烃类混合物;图中a的名称是2.能量变化与反应历程图结合题解题策略 (1)正确理解催化剂 ①一般不特殊指出均指正催化剂,催化剂改变化学反应速率,是由于改变了反应途径,降低了反应 的活化能; ②催化剂不能改变平衡转化率与反应的反应热; ③催化剂需要合适的温度:温度过低,活性低;温度过高,催化剂可能失活。 (2)反应历程图的信息理解 ①反应历程图中,从低能态“爬坡”到高能态均为一次能垒,这个能垒就是活化能,通过两者相对 能量可计算活化能; ②一般而言,活化能低,反应速率快(类似加入催化剂,降低活化能,反应速率加快),为快反应,反之 为慢反应;整个反应的反应速率由慢反应决定,反应历程图中的最高能垒步骤,即反应过程中活化能最 高步骤,决定了整个反应过程的反应速率。 【示例分析2】 2019年9月,我国科研人员研制出Ti-H-Fe双温区催化剂,其中Ti-H区域和Fe区域的温度差可 超过100 ℃。Ti-H-Fe 双温区催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用* 标注。 反应 信息解读 过程 高温 ①为催化剂吸附N 的过程,②为形成过渡态的过程,③为*N 解离为*N的过程,以上都需要在高温时进行,目 区 2 2 的是 过程 低温 区 ④为氮原子的转移,⑤为化学键的生成,需要低温条件,目的是增大氨的 过程 该历程中能量变化最大值是 eV;过程④完成了N原子由 区域向 区域传递;使用 其他 Ti-H-Fe双温区催化合成氨, 改变合成氨反应的反应热 题型突破 (2019全国Ⅰ卷,28节选)水煤气变换[CO(g)+H O(g) CO(g)+H(g)]是重要的化工过程,主要用 2 2 2 于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题: (1)某科研人员曾做过下列实验:①使纯H 缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化 2 钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H 的物质的量分数为0.025 0。 2 ②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H(填“大于”或“小 2 于”)。 (2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和HO(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则 2 平衡时体系中H 的物质的量分数为 (填标号)。 2 A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50 D.0.50 E.>0.50 (3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图 所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 可知水煤气变换的ΔH 0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E = eV,写出该步骤的化学方程式: 。 正 思路点拨化整为零、逐题解答。 (1)根据721 ℃时生成物物质的量分数判断。 (2)“多重平衡规则”的应用,定义表达式及“三段式”的计算方法。 定义表达式法和“三段式法”。 设起始CO、HO(g)物质的量浓度均为1 mol·L-1,达平衡时转化的CO、HO(g)浓度均为x。 2 2除上述定量计算法外,还可以根据选项为数据范围的特点采用“半定量”的方法进行推断,具体 过程如下: (3)分析图示得出结论。 答案(1)大于 (2)C (3)小于 2.02 COOH*+H*+H O* COOH*+2H*+OH*(或HO* H*+OH*) 2 2 应考训练 1.(2021湖南永州重点中学5月联考)反应(CH)CBr+H O (CH)COH+H++Br- ΔH<0分两步进行, 3 3 2 3 3 反应如下: 第一步(CH)CBr (CH)C++Br-(慢反应) 3 3 3 3ΔH>0 第二步(CH)C++H O (CH)COH+H+(快反应) 3 3 2 3 3 该反应的能量与反应历程图像正确的是( ) 2.(2021吉林三模)我国科研人员研究了在Cu-ZnO-ZrO 催化剂上CO 加氢制甲醇过程中水的作用机 2 2 理,其主反应历程如图所示(H →*H+*H)。下列说法错误的是 ( ) 2 A.CO、HO、CHOH均是共价化合物 2 2 3 B.第④步的反应式为*HO+*H HO 2 C.CO 加氢制甲醇过程中原子利用率小于100% 2 D.增大催化剂的比表面积可提高反应速率及CO 的转化率 2 3.(2021江西重点中学一模)研究表明CO与NO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图 2 所示,两步反应分别为①NO+Fe+ N+FeO+(慢)、②FeO++CO CO+Fe+(快)。下列说法正确的 2 2 2 是( ) A.Fe+使反应的活化能减小,FeO+是中间产物 B.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定 C.反应①是氧化还原反应,N 是氧化产物 2 D.若转移1 mol电子,则生成的CO 中含C O键数目为2N (设N 为阿伏加德罗常数的值) 2 A A 4.(2021广东佛山顺德二模)M和N转化为P的催化反应历程及相对能量如图。下列说法错误的是( )A.生活中常用P除水垢 B.催化剂能改变反应速率同时也能改变反应的焓变 C.M和N转化为P是一个放热反应 D.该反应有利于治理温室效应 5.(2021广西南宁一模节选)硫及其化合物的综合利用是化学研究的热点领域。回答下列问题: (1)已知:H S的燃烧热ΔH=-586 kJ·mol-1;硫的燃烧热ΔH=-297 kJ·mol-1。25 ℃、101 kPa时,1 mol 2 1 2 HS 不完全燃烧生成固态S和液态HO的反应热ΔH= kJ·mol-1。 2 2 3 (2)SO 催化氧化制SO 是重要的化工反应。该反应用VO 作为催化剂,催化反应过程如下图所示。 2 3 2 5 该反应加入催化剂后正反应的活化能为 。加入催化剂能提高该反应的化学反应速率的原 因是 。 6.(2021湖北武汉3月质量检测节选)甲醇是重要的化工原料,可用于制备甲醛、醋酸等产品。利用 CH 与O 在催化剂的作用下合成甲醇。 4 2 1 主反应:CH (g)+ O OH(g) ΔH 4 2 2 1 副反应:CH (g)+2O(g) CO(g)+2HO(g) ΔH 4 2 2 2 2 回答下列问题: (1)已知:CH OH(l) CHOH(g) ΔH=+138 kJ·mol-1,CH 和CHOH的燃烧热ΔH分别为-890 3 3 3 4 3 kJ·mol-1、-726 kJ·mol-1,则主反应的ΔH= kJ·mol-1。 1 (2)科技工作者结合实验与计算机模拟结果,研究了CH、O 和HO(g)(H O的作用是活化催化剂)按 4 2 2 2 照一定体积比在催化剂表面合成甲醇的反应,部分历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标 注,TS代表过渡态)。①在催化剂表面上更容易被吸附的是 (填“HO”或“O”)。 2 2 ②该历程中正反应最大的活化能为 kJ·mol-1,写出该步骤的化学方程式: 。 (3)在恒温的刚性密闭容器中,分别按照CH、O 的体积比为2∶1以及CH、O、HO(g)的体积比为 4 2 4 2 2 n(CH OH) 3 2∶1∶8反应相同的时间,所得产物的选择性[如甲醇的选择性= ]如下图所 n(CH OH)+n(CO ) 3 2 示: 向反应体系中加入HO(g)能够显著提高甲醇选择性的原因: 2 。 请完成 专题突破练七 专题八 化学反应速率与化学平衡 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.化学反应速率的影响因素:[2021湖南 考向1.化学反应速率的影响因素可能结合电化学 卷,11、14] 因素进一步深入考查 1.外界条件对 考向2.化学反应速率的计算:[2021湖南卷,16] 考向2.化学反应速率的计算可能结合速率常数等 化学反应速率 [2019全国Ⅰ卷,28] 新信息进一步考查计算 的影响 考向3.“控制变量”思想在探究影响化学反应速率 考向3.“控制变量”思想在探究影响化学反应 因素中的应用可能结合探究型化学实验题进一步 速率因素中的应用:[2020全国Ⅰ卷,28] 综合考查 考向1.化学平衡状态的判断:[2021湖南卷,11] 考向1.化学平衡状态的判断可能结合反应历程题 考向2.外界条件对化学平衡的影响:[2021湖南 综合考查 2.化学平衡 卷,11、16][2018全国Ⅰ卷,28][2017全国Ⅰ 考向2.外界条件对化学平衡的影响可能结合生产 化学平衡常数 卷,28] 中的具体反应判断化学反应进行的方向和某一具 及有关计算 考向3.化学平衡常数的计算与应用:[2021湖南 体化学反应应用于工业生产的可行性等 卷,11、16][2020全国Ⅰ卷,28][2018全国Ⅰ 考向3.化学平衡常数的计算与应用可能结合生产 卷,28][2017全国Ⅰ卷,28] 中的具体反应考查化学反应物的转化率或产物的产率等 3.化学反应速 考向.利用图像综合考查反应速率和化学平衡: 考向.利用图像综合考查反应速率和化学平衡,可能 率与化学平衡 [2021湖南卷,11、16][2020全国Ⅰ卷,28] 设置三维立体图像综合考查分析问题的能力 的有关图像 考点一 外界条件对化学反应速率的影响 要点归纳·再提升 一、化学反应速率的计算及速率常数 1.化学反应速率的计算 计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把Δn当作Δc代入 公式进行计算,同时还要注意单位及规范书写,还要根据要求注意计算值的处理。 2.速率常数 (1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),其速率可表示为 v=k·ca(A)·cb(B),式中的k称为反应速率常数或速率常数,它表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无 关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。不同 反应有不同的速率常数。 (2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),v =k ·ca(A)·cb(B),v =k ·cc(C)·cd(D),平衡常数K= 正 正 逆 逆 cc(C)·cd(D) k ·v k = 正 逆 ,反应达到平衡时v =v ,故K= 正。 ca(A)·cb(B) k ·v 正 逆 k 逆 正 逆 二、正确理解化学反应速率的影响因素 影响反应速率的主要因素 1.内因——活化能 相同条件下,不同化学反应的速率不同,主要是内因——活化能大小不同所致,活化能小的化学反 应速率快,活化能大的化学反应速率慢。 注意:反应热为正、逆反应活化能的差值。 2.外因 化学反应确定后,只能通过改变外因改变反应速率 相同的化学反应,在不同条件下,化学反应速率不同,主要原因是外因——浓度、压强、温度、催 化剂、光照、接触面积等因素。(1)浓度(c):增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少),活化分子百分数不变 →有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。 (2)压强(p):对于气相反应来说,增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小) 反应物的浓度→化学反应速率加快(减慢)。 微点拨“ 惰性气体”对反应速率的影响 ①恒容:充入“ 惰性气体” 总压增大 参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变) 反应速率不变。 ②恒压:充入“ 惰性气体” 体积增大 参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小) 反应速率减小。 (3)温度(T):升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应 速率加快(减慢)。 (4)催化剂 ①添加催化剂能改变反应的路径,降低反应的活化能,所以化学反应速率加快。 ②催化剂的选择性:对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂 还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。 ③酶作催化剂的特点:高效性、专一性(高选择性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,如蛋白 酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和,温度升高,酶发生变性失去催化活性)。 经典对练·得高分 考向1 化学反应速率的影响因素 真题示例 1-1.(2021福建新高考适应卷,5)有研究认为,强碱性溶液中反应I-+ClO- IO-+Cl-分三步进行,其中两 步如下: 第一步 ClO-+H O HOCl+OH- K =3.3×10-10 2 1 第三步 HOI+OH- IO-+H O K =2.3×103 2 3 下列说法错误的是( ) A.反应第二步为HOCl+I- HOI+Cl- B.由K可判断反应第三步比第一步快 C.升高温度可以加快ClO-的水解 D.HOCl和HOI都是弱酸 思路点拨1-2.(2021湖北新高考适应卷,18节选)甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应: ①CH(g)+HO(g) CO(g)+3H(g) 4 2 2 ΔH=+206 kJ·mol-1 ②CO(g)+HO(g) CO(g)+H(g) 2 2 2 ΔH=-41 kJ·mol-1 恒定压强为100 kPa时,将n(CH)∶n(H O)=1∶3的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的 4 2 量分数与温度的关系如图所示。 回答下列问题: (1)写出CH 与CO 生成H 和CO的热化学方程式: 。 4 2 2 (2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应,下列叙述正确的是 (填标号)。 A.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,反应速率加快 B.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率加快 C.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快 D.加入合适的催化剂,降低反应温度也能实现单位时间内转化率不变 对点演练 1-1.(2021河北石家庄模拟)为了研究碳酸钙粉末与稀盐酸反应的反应速率,某同学利用图1所示装置 通过实验测定反应中生成的CO 的体积随反应时间变化的情况,绘制出图2所示的曲线。已知该反 2 应是放热反应,下列说法正确的是( )A.t~t 段反应速率大于O~t 段的主要原因是此阶段盐酸的浓度较大 1 2 1 B.t~t 段反应速率小于t~t 段的主要原因是此阶段反应体系的温度降低 2 3 1 2 C.t 时刻不再产生气体,表明碳酸钙已经完全消耗 4 D.微热锥形瓶时活塞向右移动,停止加热后活塞恢复至原位置,则装置气密性良好 1-2.资料显示:自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的作用。用稀硫酸酸化的KMnO 进 4 行下列三组实验,一段时间后溶液均褪色(0.01 mol·L-1可以记做0.01M)。 实 验 ① ② 编 号 装 置 现 褪色 比实验①褪色快 象 实 验 ③ 编 号 装 置 现 比实验①褪色快 象 下列说法不正确的是( ) A.实验①中发生氧化还原反应,H C O 是还原剂,产物MnSO 能起自催化作用 2 2 4 4 B.实验②褪色比①快,是因为MnSO 的催化作用加快了反应速率 4 C.实验③褪色比①快,是因为Cl-的催化作用加快了反应速率 D.若用1 mL 0.2 M的HC O 溶液做实验①,推测比实验①褪色快 2 2 4 考向2 化学反应速率的计算真题示例 2-1.(2019全国Ⅰ卷,28节选)水煤气变换[CO(g)+H O(g) CO(g)+H(g)]是重要的化工过程,主要用 2 2 2 于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。 某科研人员研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H 的分压随时间变化的关系(如下图所示), 2 催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的p 和p 相等、p 和p 相等。 H O CO CO H 2 2 2 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率v(a)= kPa·min-1。 思路点拨 根据定义式计算反应速率 2-2.(2021河北卷,13)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应: ①M+N X+Y;②M+N X+Z。反应①的速率可表示为v=kc2(M),反应②的速率可表示为 1 1 v=kc2(M)(k、k 为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误 2 2 1 2 的是( ) A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 对点演练 2-1.(双选)(2021江西宜春模拟,改编)反应4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)经过2 min,B的浓度减少0.6 mol·L-1。下列有关说法正确的有( ) A.在2 min末时,反应物B的反应速率是0.3 mol·L-1·min-1 B.在这2 min内用C表示的平均反应速率为0.2 mol·L-1·min-1 C.在2 min时,B、C、D的浓度比一定为3∶2∶1 D.若D的起始浓度为0.1 mol·L-1,则2 min时D的浓度为0.3 mol·L-1 2-2.(2021浙江卷)取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I-存在下分解:2HO 2HO+O↑。在一定温度 2 2 2 2 下,测得O 的放出量,转换成HO 的浓度(c)如下表: 2 2 2 t/min 0 20 40 60 80 c/ 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 (mol·L-1 0 0 0 0 0 ) 下列说法不正确的是( ) A.反应20 min时,测得O 体积为224 mL(标准状况) 2 B.20~40 min,消耗HO 的平均速率为0.010 mol·L-1·min-1 2 2 C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率 D.HO 分解酶或Fe O 代替I-也可以催化HO 分解 2 2 2 3 2 2 考向3 “控制变量”思想在探究影响化学 反应速率因素中的应用 真题示例 3.(双选)(2021河北新高考适应卷,15)一定条件下,反应H(g)+Br (g) 2HBr(g)的速率方程为 2 2 v=kcα(H )cβ(Br)cγ(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下: 2 2 c(H)/ c(Br)/ c(HBr)/ 2 2 反应速 (mol·L-1(mol·L-1(mol·L-1 率 ) ) ) 0.1 0.1 2 v 0.1 0.4 2 8v 0.2 0.4 2 16v 0.4 0.1 4 2v 0.2 0.1 c 4v 根据表中的测定结果,下列结论错误的是( )A.表中c的值为4 B.α、β、γ的值分别为1、2、-1 C.反应体系的三种物质中,Br (g)的浓度对反应速率影响最大 2 D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低 思路点拨 对点演练 3-1.(2021河北石家庄二十七中月考)碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.20 mol·L-1 KI 溶液、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 (NH)SO 溶液、0.10 mol·L-1 Na SO 溶液等试剂,探究反应条件 4 2 2 8 2 2 3 对化学反应速率的影响。 已知:SO2- +2I- 2SO2- +I (慢) 2 8 4 2 2SO2- +I SO2- (无色)+2I-(快) 2 3 2 4 6 实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 0.20 mol·L-1 10.05.0 2.5 10.010.0 (NH)SO 42 2 8 试剂 0.20 mol·L-1 KI 10.010.010.05.0 2.5 用量/0.10 mol·L-1 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 (mL)NaSO 2 2 3 0.2%淀粉溶液 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 蒸馏水 0.0 a 7.5 b 7.5 显色时间Δt/s 35 21 12356 107 结合表中数据判断下列说法错误的是( ) A.a=5,b=5 0.1 B.实验Ⅰ中,用NaSO 表示的反应速率为v(SO2- )= mol·L-1·s-1 2 2 3 2 3 35 C.反应溶液初始浓度越大,反应时间越短,平均反应速率越大D.为确保能观察到蓝色,需满足的关系为n(SO2- )∶n(SO2- )<2 2 3 2 8 3-2.(2021浙江宁波模拟)已知酸性KMnO 溶液与HC O 溶液发生如下反 4 2 2 4 应:2KMnO +5H C O+3H SO 2MnSO +K SO +10CO ↑+8H O。探究该反应反应速率的影响因素, 4 2 2 4 2 4 4 2 4 2 2 有关实验数据如表所示。下列说法不正确的是( ) 催 酸性KMnO 实 化 溶液 4 H 2 C 2 O 4 溶液 KMnO 4 验 温度 剂 溶液褪色 编 ℃ 用 体积浓度 体积浓度 平均时间 号 量/ mL(mol·Lm-L1()mol·L-m1)in g 1 25 0.5 4 0.1 8 0.2 12.7 2 80 0.5 4 0.1 8 0.2 a 3 25 0.5 4 0.01 8 0.2 5 4 25 0 4 0.01 8 0.2 b A.用KMnO 表示该反应的速率,v(实验3)约为2×10-3 mol·L-1·min-1 4 B.表中数据a<12.7,b>5 C.实验1、2探究温度对反应的影响,实验3、4探究催化剂对反应的影响 D.可通过比较收集相同体积的CO 所消耗的时间来判断反应速率快慢 2 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。 ( ) (2)化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1。 ( ) Δc (3)由v= 计算平均速率,用反应物表示时为正值,用生成物表示时为负值。 ( ) Δt (4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同。 ( ) (5)对于反应:2H O 2HO+O↑,加入MnO 或降低温度都能加快O 的生成速率。 ( ) 2 2 2 2 2 2 (6)由于固体浓度为一常数,所以块状CaCO 与粉末状CaCO 与等浓度的盐酸反应速率一样快。 3 3 ( ) (7)100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变。 ( ) (8)FeCl 和MnO 均可加快HO 分解,同等条件下二者对HO 分解速率的改变相同。 ( 3 2 2 2 2 2 ) 考点二 化学平衡 化学平衡常数及有关计算 要点归纳·再提升 1.化学平衡状态的标志 (1)绝对标志|—同一物质:v =v 正 逆 本质上— v (X) —不同物质: 正 = X的化学计量数 v (Y ) 逆 Y的化学计量数 —各组分的浓度不变 | —各组分的物质的量(质量分数)不变 现象上— —无热交换时体系温度不变 —各气体组分的体积分数不变 —反应物的转化率不变 (2)相对标志 ①有气体参加的反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,如果是等体积反应时,不一定 达到平衡;如果是不等体积反应时,一定达到平衡。 气体的总质量 气体的总质量 ②气体的密度( )、气体的平均相对分子质量( )不变时,要 气体的总体积 气体的总物质的量 具体分析各表达式中的分子或分母的变化情况,判断是否平衡。 ③如果反应体系中的物质有颜色,则反应体系的颜色不变时,一定达到平衡。 2.“惰性气体(对反应无关的气体)”对化学平衡的影响 (1)恒温恒容时:充入惰性气体,体系的总压强增大,但各反应成分的浓度不变,即各反应气体的分 压不变,平衡不移动。 (2)恒温恒压时:充入惰性气体,容器容积增大,各反应气体的浓度降低,相当于减压,化学平衡向着 气体体积增大的方向移动。 实质是压强的改变导致气体的浓度改变 3.分析化学平衡移动的一般思路 4.化学平衡计算的基本模式——“三段式” 根据反应进行(或平衡移动)的方向,设出某反应物消耗的量,然后列式求解。 例如: mA + nB pC + qD 起始量: a b 0 0 变化量: mx nx px qx 平衡量: a-mx b-nx px qx其中:①各物质的变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 ②这里a、b可指物质的量、浓度、气体体积等。 注意:(1)弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。反应起始时,反应物和生成物 可能同时存在。 (2)由于起始浓度是人为控制的,故不同的物质起始浓度比不一定等于化学计量数之比。若反应 物起始浓度之比等于化学计量数之比,则隐含着各反应物转化率相等,且平衡时各反应物的浓度之比 等于化学计量数之比。 (3)起始浓度之比、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数之比 反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。在计算平衡常 数时,要注意反应物或生成物的状态。 经典对练·得高分 考向1 化学平衡状态的判断 真题示例 1.(2020浙江卷,29节选)研究NO 之间的转化具有重要意义。 x 已知:N O(g) 2NO (g) ΔH>0将一定量NO 气体充入恒容的密闭容器中,控制反应温度为T。下 2 4 2 2 4 1 列可以作为反应达到平衡的判据是 。 A.气体的压强不变 B.v (N O)=2v (NO ) 正 2 4 逆 2 C.K不变 D.容器内气体的密度不变 E.容器内颜色不变 思路点拨 对点演练 1-1.(2021广东佛山质检节选)向体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol CH 和2 mol H S,发生如下 4 2 反应:CH (g)+2HS(g) CS(g)+4H(g),测得不同温度下,CH 的平衡转化率与温度的关系如图所示: 4 2 2 2 4(1)1 200 ℃时,该反应的平衡常数K= (列出计算式即可); (2)下列情况能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。 A.4v(CH)=v(H ) 4 2 B.混合气体的压强保持不变 C.混合气体的平均摩尔质量保持不变 D.n(CH)∶n(H S)∶n(CS)∶n(H )=1∶2∶1∶4 4 2 2 2 1-2.(2021福建龙岩一模节选)利用CO 可合成烷烃、烯烃、醇等一系列重要化工原料。回答下列有 2 关问题: 制备甲烷:CO (g)+4H(g) CH(g)+2HO(g) ΔH=-252.9 kJ·mol-1 2 2 4 2 该反应的ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)与温度的关系如图所示。 (1)要使该反应能顺利发生,理论上温度不高于 。 (2)在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是 。 A.CO 和H 的转化率之比不再变化 2 2 B.混合气体的平均摩尔质量不再变化 C.容器内的压强不再变化 D.v (H )=4v (CH) 正 2 正 4 考向2 外界条件对化学平衡的影响 真题示例 2-1.(2021辽宁新高考适应,7)某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡: ①2X(g)+Y(g) Z(s)+2Q(g) ΔH<0 1 ②M(g)+N(g) R(g)+Q(g) ΔH>0 2 下列叙述错误的是( ) A.加入适量Z,①和②平衡均不移动 B.通入稀有气体Ar,①平衡正向移动 C.降温时无法判断Q浓度的增减 D.通入Y,则N的浓度增大思路点拨 2-2.(双选)(2021湖南卷,11)已知:A(g)+2B(g) 3C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应,t 时达到平衡状态Ⅰ,在t 时改变某一条件,t 时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速 1 2 3 率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( ) A.容器内压强不变,表明反应达到平衡 B.t 时改变的条件:向容器中加入C 2 C.平衡时A的体积分数φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ) D.平衡常数K:K(Ⅱ)0,T>T 2 1 B.达到平衡时,T 温度对应反应放出的热量为m kJ 1 C.平衡时,通入氩气平衡正向移动 D.平衡常数Kp >p 。 3 1 2 3 ③特殊点的分析: 随着温度升高,反应Ⅰ和Ⅱ化学平衡逆向移动,反应Ⅲ化学平衡正向移动,所以T 温度时,三条曲 1 线交于一点的原因为:T 时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响。 1 (3)外界条件对化学平衡的影响。 根据图甲、图乙可知,温度越低,CO 的平衡转化率越大,CH OH的平衡产率越大;压强越大,CO 2 3 2 的平衡转化率越大,CH OH的平衡产率越大。因此选择低温和高压,A项正确。 3 3-2.(2020全国Ⅲ卷,28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 的热点研究领域。回答下列问题: 2 (1)CO 催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C H)∶n(H O)= 。当反应达 2 2 4 2 到平衡时,若增大压强,则n(C H) (填 “变大”“变小”或“不变”)。 2 4 (2)理论计算表明,原料初始组成n(CO)∶n(H )=1∶3,在体系压强为0.1 MPa,反应达到平衡时,四种组 2 2 分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中,表示C H、CO 变化的曲线分别是 、 。CO 催化加氢合成C H 反应的ΔH 2 4 2 2 2 4 (填“大于”或“小于”)0。 (3)根据图中点A(440 K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数K = p (MPa)-3(列出计算式。 以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。 (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C H、C H、C H 等低碳烃。一定温度和 3 6 3 8 4 8 压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当 。 思路点拨 (1)①陌生化学方程式的书写 2CO+6H CH CH+4H O 2 2 2 2 2 根据化学方程式可知,该反应中产物的物质的量之比n(C H)∶n(H O)=1∶4。 2 4 2 ②外界条件对平衡的影响 第一步,分析化学反应的特点。 该反应的反应物和生成物均为气态,且反应物的化学计量数之和大于生成物的化学计量数之和。 第二步,得出增大压强导致n(C H)的变化。 2 4 增大压强,化学平衡向正反应方向移动,n(C H)变大。 2 4 (2)①化学平衡图像的分析 390 ℃时,a、c曲线所表示物质的物质的量比约为3∶1;b、d曲线所表示的物质的物质的量比约 为4∶1,由此可知,a、b、c、d曲线所表示的物质分别为H、HO、CO、C H。 2 2 2 2 4 ②外界条件对平衡的影响 由题给图像可知,随着温度的升高,a、c所表示的H 和CO 物质的量逐渐增大,说明平衡逆向移 2 2 动,因此该反应是放热反应,即ΔH小于0。 (3)K 的计算——利用定义表达式的计算 p 第一步,写出定义表达式[x(H O)·p]4·[x(C H )·p] 2 2 4 K = p [x(CO )·p]2·[x(H )·p]6 2 2 第二步,找数据 第三步,代数计算 [x(H O)·p]4·[x(C H )·p] 2 2 4 K = = p [x(CO )·p]2·[x(H )·p]6 2 2 0.39 0.39 (0.39×0.1)4×( ×0.1) 0.394× 4 4 1 9 1 (MPa)-3= × (MPa)-3= × ( 0.39 ×0.1)2×(0.39×0.1)6 0.396×( 0.39 )2 0.13 4 0.0393 3 3 (MPa)-3。 (4)反应条件的选择 结论:为了同时提高反应速率和乙烯的选择性,应当选择合适的催化剂。 对点演练 3-1.(2021广东六校三模)H S分解反应:2H S(g) 2H(g)+S (g)在无催化剂及Al O 催化下,恒容密闭 2 2 2 2 2 3 容器中只充入HS,在反应器中不同温度时反应,每间隔相同时间测定一次HS的转化率,其转化率与 2 2 温度的关系如图所示:下列说法错误的是( ) A.该反应的ΔH>0 B.由图可知,1 100 ℃时Al O 几乎失去催化活性 2 3 C.不加催化剂时,温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短 D.A点达到平衡时,若此时气体总压强为p,则平衡常数K =0.25p p 3-2.(2021河南六市二模节选)H S广泛存在于天然气等燃气及废水中,热分解或氧化HS有利于环境 2 2 保护并回收硫资源。回答下列问题: (1)用氯气除去废水中HS的反应为Cl(aq)+H S(aq) S(s)+2HCl(aq),该反应的正、逆反应速率表达 2 2 2 式分别为v =k ×c(Cl )×c(H S),v =k ×c2(HCl),(k 、k 分别为正、逆反应的反应速率常数,只与温 正 正 2 2 逆 逆 正 逆 度有关),化学平衡常数K与k 、k 的关系是 。 正 逆 (2)H S可用于高效制取氢气,发生的反应为2HS(g) S(g)+2H(g)。若起始时容器中只有HS,平衡 2 2 2 2 2 时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1所示: ①A、B两点化学平衡常数较大的是 (填“K ”或“K ”)。 A B ②A点时S 的体积分数是 。 2 ③若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0 mol H S、1.0 mol H S,测得不同温度下HS的平衡转 2 2 2 化率如图2所示。代表1.0 mol H S分解的曲线是 (填“甲”或“乙”);M、N两点容器内 2 的压强:p(N) 2p(M)(填“大于”或“小于”)。 (3)某科研团队进行了HS热分解实验:2H S(g) 2H(g)+S (g),开始时,当1 mol H S与23.75 mol Ar 2 2 2 2 2 混合,在101 kPa及不同温度下反应达平衡时H、HS及S(g)的体积分数如图3所示, 2 2 2 该反应在Q点对应温度下的平衡常数K = kPa(K 为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物 p p 质的量分数,结果保留小数点后两位)。方法技巧 已知可逆反应的反应速率常数k 、k 等,利用平衡点时正、逆反应速率相等可求算平衡常数。 正 逆 对于某些反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),通常有v =k ·ca(A)·cb(B),v =k ·cc(C)·cd(D),平衡点时v 正 正 逆 逆 正 k cc(C)·cd(D) =v ,则k ·ca(A)·cb(B)=k ·cc(C)·cd(D),该式变形得 正= =K。 逆 正 逆 k ca(A)·cb(B) 逆 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)2H O 2H↑+O ↑为可逆反应。 ( ) 2 2 2 (2)对于反应A(g)+B(g) C(g)+D(g),压强不随时间而变,说明反应已达平衡状态。 ( ) (3)恒温恒容下进行的可逆反应:2SO(g)+O(g) 2SO (g),当SO 的生成速率与SO 的消耗速率 2 2 3 3 2 相等时,反应达到平衡状态。 ( ) (4)化学平衡状态指的是反应静止了,不再发生反应了。 ( ) (5)对于反应A(g)+B(g) 2C(g)+D(g),当密度保持不变,在恒温恒容或恒温恒压条件下,均不能作 为达到化学平衡状态的标志。 ( ) (6)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。 ( ) (7)二氧化氮与四氧化二氮的平衡体系,加压后颜色加深。 ( ) (8)平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动。 ( ) (9)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。 ( ) (10)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。 ( ) 考点三 化学反应速率与化学平衡的有关图像 要点归纳·再提升 1.常见基本图像[以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例,已知该反应ΔH>0,m+n>p+q] (1)速率曲线图 (2)转化率曲线图2.几种特殊的图像 (1)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如下图甲、乙,M点之前,表示从反应物开始,v 正 >v ;M点达到平衡;M点之后为平衡受温度的影响情况,即升温时A的百分含量增加、C的百分含量 逆 减少,平衡左移,故正反应的ΔH<0。 (2)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如上图丙,l曲线上所有的点都是平衡点。l曲线 的左上方(E点)A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以E点时v >v ;则l曲线的 正 逆 右下方(F点)v t 后,v逐渐下降。 m m m 原因是 。 思路点拨 (1)化学平衡图像的分析。(2)化学平衡的定量计算。 ①三段式法。 假设原气体的物质的量为100 mol,则SO 、O 和N 的物质的量分别为2m mol、m mol和q 2 2 2 mol,2m+m+q=3m+q=100,SO 的平衡转化率为α,则有下列关系: 2 1 SO (g) + O(g) SO (g) 2 2 2 3 起始量/mol 2m m 0 变化量/mol 2mα mα 2mα 平衡量/mol 2m(1-α) m(1-α) 2mα 平衡时气体的总物质的量为n(总)=[2m(1-α)+m(1-α)+2mα] mol+q mol,则SO 的物质的量分数为 3 n(SO ) 2mαmol 2mα 3 ×100%= ×100%= ×100%。 n(总) [2m(1-α)+m(1-α)+2mα]mol+qmol 100-mα ②利用K 定义表达式的计算。 p 第一步,写出定义表达式。 1 SO (g)+ O(g) SO (g)压强平衡常数的定义表达式为:K = 2 2 2 3 p n(SO ) p(总) 3 p(SO ) n(总) 3 = p(SO )×p0.5(O ) n(SO ) n(O ) 2 2 p(总) 2 ×[p(总) 2 ]0.5 n(总) n(总) 第二步,找数据第三步,代数计算。 2mαp 2m(1-α)p m(1-α)p 各物质的分压分别为:p(SO )= ,p(SO )= ,p(O )= , 3 100-mα 2 100-mα 2 100-mα p(SO ) 3 则K = = p p(SO )×p0.5(O ) 2 2 2mαp 100-mα α = 。 2m(1-α)p m(1-α)p mp ×[ ]0.5 (1-α)1.5( )0.5 100-mα 100-mα 100-mα (3)根据题给信息分析判断。 第一步,明确要求: 根据题给反应速率方程,分析不同温度范围温度的变化影响反应速率大小的原因。 第二步,分析反应速率方程。 第三步,结合题设要求分析判断。 分析反应速率方程式可知,此情况下,反应速率与二氧化硫平衡转化率和反应速率常数有关。 二氧化硫平衡转化率:由于该反应是放热反应,升高温度,α降低,因此升高温度有使反应速率减小 的倾向。 反应速率常数:随温度升高而增大,因此升高温度有使反应速率增大的倾向。 由此可知,当tt ,k增大对v的影响小于α降低 m m 引起的影响。 2.(2019全国Ⅱ卷,27节选)环戊二烯( )是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。 回答下列问题:(1)已知: (g) (g)+H(g) ΔH=100.3 kJ·mol-1 ① 2 1 H(g)+I (g) 2HI(g) ΔH=-11.0 kJ·mol-1② 2 2 2 对于反应: (g)+I (g) (g)+2HI(g) ③ ΔH= kJ·mol-1。 2 3 (2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯( )在刚性容器内发生反应③,起始总压为105 Pa,平衡时总 压增加了20%,环戊烯的转化率为 ,该反应的平衡常数K = Pa。达到平 p 衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有 (填标号)。 A.通入惰性气体 B.提高温度 C.增加环戊烯浓度 D.增加碘浓度 (3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应 时间的关系如图所示,下列说法正确的是 (填标号)。 A.T>T 1 2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1 思路点拨 (1)根据盖斯定律计算目标反应的ΔH。 第一步:找出相应物质。反应物为 (g)、I(g);生成物为 (g)、HI(g);中间物为H(g)。 2 2 第二步:消去中间物。①+②可得 (g)+I (g) (g)+2HI(g) 2 第三步:列式计算。ΔH=ΔH+ΔH=100.3 kJ·mol-1+(-11.0 kJ·mol-1)=89.3 kJ·mol-1。 3 1 2 (2)根据定义式计算转化率。 ①假设反应前碘单质与环戊烯的物质的量均为n mol,平衡时环戊烯反应了x mol,根据题意可知: (g)+I (g) (g)+2HI(g) 增加的 2 物质的量1 mol 1 mol 1 mol 2 mol 1 mol x mol 2n×20% mol 0.4n 得x=0.4n,转化率为 ×100%=40%。 n ②利用“三段式法”计算压强平衡常数。 (g) + I(g) (g)+2HI(g) 2 p(初)/Pa 0.5×105 0.5×105 0 0 Δp/Pa 0.5× 105×40% 0.5×105 ×40% 0.5×105 ×40% 1×105 ×40% p(平)/Pa 0.3×105 0.3×105 0.2×105 0.4×105 (0.4×105Pa)2×0.2×105Pa K = ≈3.56×104 Pa。 p 0.3×105Pa×0.3×105Pa ③根据平衡移动原理分析。 第一步:确定对象。该反应为气体物质的量增大的反应。 第二步:明确移动结果。环戊烯的平衡转化率增大。 第三步:确定外界条件的改变。逐项分析,根据环戊烯平衡转化率增大确定外界条件的改变。 (3)根据浓度与时间图像分析判断。对点演练 1.(双选)(2021湖南长郡十五校联考)利用液化石油气中的丙烷脱氢可制取丙烯:C H(g) C H(g) 3 8 3 6 +H (g) 2 ΔH。将1 mol丙烷充入某恒压密闭容器中,起始体积为2 L,在不同温度、压强下测得平衡时反应体 系中丙烷与丙烯的物质的量分数如图所示(已知p 为0.1 MPa)。 1 下列说法错误的是( ) A.反应的ΔH>0 B.压强p<0.1 MPa 2 1 C.556 ℃、压强为p 时,该反应的压强平衡常数为 1 12 D.556 ℃、压强为p 时,容器中通入1.2 mol C H、0.8 mol C H、0.6 mol H ,此时v >v 1 3 8 3 6 2 正 逆 2.(2021湖南常德3月一模)含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。回答下列问题: 已知: Ⅰ.2H(g)+O(g) 2HO(g) 2 2 2 ΔH=-483.6 kJ·mol-1 1 Ⅱ.N(g)+O(g) 2NO(g) 2 2 ΔH=+180.5 kJ·mol-1 2Ⅲ.2H(g)+2NO(g) N(g)+2HO(g) 2 2 2 (1)反应Ⅲ的正反应活化能为E kJ·mol-1,则逆反应活化能为 kJ·mol-1(用含E 的式子表示)。 a a n(H ) (2)我国学者在刚性容器中按投料比 2 =1发生反应Ⅲ,不同催化剂条件下,反应相同时间测得 n(NO) NO转化率与温度的关系如图。 ①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A.2v (NO)=v (N ) 逆 正 2 B.混合气体的密度不再变化 C.容器内总压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化 ②使用催化剂乙时,NO转化率随温度升高先增大后减小的可能原因是 。 ③研究表明该反应正反应速率v=kcm(H)c2(NO),其中k为速率常数,与温度、活化能有关。T ℃的初 2 1 v 始速率为v,当H 转化率为50%时,反应速率为 0 ,由此可知m= 。设此时反应的活化能 0 2 8 k E ' 1 1 为E',不同温度T、T 条件下对应的速率常数分别为k、k,存在关系:lg 2 =- a ( − )(R a 1 2 1 2 k 2.303R T T 1 2 1 为常数)。据此推测:活化能越大,升高温度,速率常数增大倍数 (填“越大”“越小”或“不 变”)。 (3)氨气可还原氮氧化物,工业上常利用反应N(g)+3H(g) 2NH (g) ΔH<0合成氨气。在30 2 2 3 MPa、不同物质的量分数(75%的H 和25%的N;67.5%的H、22.5%的N 和10%的惰性气体)条件下 2 2 2 2 进行实验,测得平衡时,NH 的体积分数与温度的关系如图。 3 ①物质的量分数为75%的H 和25%的N 对应的曲线是 (填“a”或“b”)。 2 2 ②M点,该反应的压强平衡常数K = (MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质 p 的量分数)。易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)平衡时,其他条件不变,分离出固体生成物,v 加快。 ( ) 正 (2)化学平衡发生移动,速率一定改变。速率改变,化学平衡一定发生移动。 ( ) (3)反应A(g)+3B(g) 2C(g)达平衡后,温度不变,增大压强,平衡正向移动,平衡常数K值增大。 ( ) (4)C(s)+CO (g) 2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(CO)和CO 的平衡转化 2 2 2 率均增大。 ( ) (5)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。 ( ) (6)其他条件不变,使用不同催化剂,反应的平衡常数不变。 ( ) (7)改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,该可逆反应的平衡常数一定增大。 ( ) 专项模块 素养培优 (九) 化学反应原理综合题解题策略 本题型一般取材于能源、环境问题、化工生产等情景,题目围绕一个主题,将热化学、化学反应 速率、电化学及化学平衡知识融合在一起进行考查,每个小题相对独立;题目中结合图像、表格、数 据、装置等信息,考查考生的阅读、读图、分析归纳能力,试题的难度增加。考点主要涉及盖斯定律 与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素的分析、平衡常数计算及其影响因素的分析、 化学平衡移动及其影响因素的分析、电极反应方程式书写等。另外速率常数的理解与应用也是近 几年高考考查的重点内容之一,应予以关注。 题型突破 题型1 化学图表、图像等信息的提取和加工 1.(2021广东新高考适应卷,19)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。 Ⅰ.CH 与CO 重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应: 4 2 反应①CH(g)+CO (g) 2CO(g)+2H(g) ΔH 4 2 2 1 反应②CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 2 2 2 2 1 反应③CH(g)+ O(g) CO(g)+2H(g) 4 2 2 2 ΔH=-35.6 kJ·mol-1 3 1 (1)已知: O(g)+H(g) HO(g) ΔH=-241.8 kJ·mol-1,则ΔH= kJ·mol-1。 2 2 2 2 1 (2)一定条件下,向体积为V L的密闭容器中通入CH、CO 各1.0 mol及少量O,测得不同温度下 4 2 2 反应平衡时各产物产量如图所示。①图中a和b分别代表产物 和 ,当温度高于900 K,H O的产量随温度升高而下 2 降的主要原因是 。 ②1 100 K时,CH 与CO 的转化率分别为95%和90%,反应①的平衡常数K= (写出 4 2 计算式)。 Ⅱ.Ni-CeO 催化CO 加H 形成CH 的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注), 2 2 2 4 含碳产物中CH 的物质的量百分数(Y)及CO 的转化率随温度的变化如图2所示。 4 2 (3)下列对CO 甲烷化反应体系的说法合理的有 。 2 A.含碳副产物的产率均低于CH 4 B.存在反应CO+4H CH+2H O 2 2 4 2 C.存在副反应CO+H CO+HO 2 2 2 D.CO 转化为CH 的过程中发生了能量转化 2 4 E.温度高于260 ℃后,升高温度,甲烷产率几乎不变 (4)CO 甲烷化的过程中,保持CO 与H 的体积比为1∶4,反应气的总流量控制在40 mL·min-1,320 2 2 2 ℃时测得CO 转化率为80%,则CO 反应速率为 mL·min-1。 2 2 1 解析Ⅰ.(1)将反应 O(g)+H(g) HO(g)标记为反应④,由盖斯定律可知,①=②+③-④,故 2 2 2 2 ΔH=ΔH+ΔH-ΔH=41.2 kJ·mol-1-35.6 kJ·mol-1+241.8 kJ·mol-1=+247.4 kJ·mol-1。 1 2 3(2)①由反应①②③可知,反应产物有CO、H 和HO,生成的H 会在反应②中与CO 反应生成 2 2 2 2 CO,CO的产量高于H,故a曲线表示产物H,b曲线表示产物CO; 2 2 1 反应②是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,H O的产量增大,但反应 O(g)+H(g) HO(g)为 2 2 2 2 2 放热反应,升高温度,平衡逆向移动,H O的产量减小,故当温度高于900 K,HO的产量随温度升高而下 2 2 1 降的主要原因是升高温度,使反应 O(g)+H(g) HO(g)的平衡逆向移动,H O的含量减小。 2 2 2 2 2 1.0-0.95 ②1 100 K时,CH 与CO 的转化率分别为95%、90%,则计算得平衡时c(CH)= 4 2 4 V 0.05 1.0-0.9 0.1 1.55 mol·L-1= mol·L-1,c(CO)= mol·L-1= mol·L-1,由图可知,c(H )= V 2 V V 2 V 1.90 mol·L-1,c(CO)= mol·L-1,则反应①的平衡常数K= V 1.90 1.55 ( )2×( )2 c2(CO)·c2(H ) V V 1.902×1.552 2 = = 。 c(CH )·c(CO ) 0.05 0.1 0.05×0.1V2 4 2 × V V Ⅱ.(3)由图可知,含碳产物中CH 的物质的量百分数Y≥70%,则含碳副产物的产率≤30%,故含碳 4 副产物的产率均低于CH,A正确;由Ni-CeO 催化CO 加H 形成CH 的反应历程图可知,存在反应 4 2 2 2 4 CO+4H CH+2H O,同时存在副反应CO+H CO+HO,B、C正确;化学反应均伴随着物质变 2 2 4 2 2 2 2 化和能量变化,D正确;由题图2可知,当温度高于260 ℃后,含碳产物中CH 的物质的量百分数几乎不 4 再变化,即甲烷产率几乎不变,E正确; 1 (4)由题意可知1 min内通入的反应气中CO 的体积为40× mL=8 mL,320 ℃时CO 转化率为 2 5 2 8 mL×0.8 80%,则CO 反应速率为v= =6.4 mL·min-1。 2 1min 答案(1)+247.4 1 (2)①H CO 反应 O(g)+H(g) HO(g)是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,H O的含量减 2 2 2 2 2 2 小 1.902×1.552 ② 0.05×0.1V2 (3)ABCDE (4)6.4 2.(2021湖南新高考适应卷,17)氨基甲酸铵(H NCOONH )为尿素生产过程的中间产物,易分解。 2 4 某小组对氨基甲酸铵的分解实验进行探究。 已知:Ⅰ.N(g)+3H(g) 2NH (g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 2 2 3 1 Ⅱ.C(s)+O(g) CO(g) ΔH=-393.8 kJ·mol-1 2 2 2 Ⅲ.N(g)+3H(g)+C(s)+O (g) HNCOONH (s) ΔH=-645.7 kJ·mol-1 2 2 2 2 4 3回答下列问题: (1)写出HNCOONH 分解生成NH 与CO 气体的热化学方程式: 2 4 3 2 。 (2)恒容条件下,实验测得数据如下表所示: T/K 293298 303 308 313 p/ 8.6 11.416.220.830.6 kPa 0 0 4 6 6 ①恒温恒容时,下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A.容器内总压强不再改变 B.2v (NH )=v (CO) 正 3 逆 2 C.c2(NH )·c(CO)的值不再改变 3 2 D.NH 的体积分数不再改变 3 ②某温度下,该反应平衡时容器内总压强为p,写出该反应的压强平衡常数的计算式K = p (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。 ③随着温度升高,K 逐渐 (填“增大”“减小”或“不变”),其主要原因是 p 。 ④某温度下,达到平衡后,欲增加NH 的平衡浓度,可釆取的措施有 (填标号)。 3 A.加HNCOONH 2 4 B.加催化剂 C.减小体积,增大压强 D.移走CO 2 ΔH (3)已知:RlnK =- +C(C为常数)。根据上表实验数据得到图像,则该反应的反应热ΔH= p T kJ·mol-1。 解析(1)已知:Ⅰ.N(g)+3H(g) 2NH (g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 2 2 3 1 Ⅱ.C(s)+O(g) CO(g) ΔH=-393.8 kJ·mol-1 2 2 2 Ⅲ.N(g)+3H(g)+C(s)+O (g) HNCOONH (s) ΔH=-645.7 kJ·mol-1,根据盖斯定律,Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ得: 2 2 2 2 4 3 HNCOONH (s) 2NH (g)+CO (g) ΔH=+159.5 kJ·mol-1。 2 4 3 2 (2)①恒温恒容条件下,随着氨基甲酸铵的分解,容器内总压强不断增大,若压强不变,则反应达到 平衡状态,故A正确;平衡时,NH 的正反应速率应该为CO 逆反应速率的2倍,即v (NH )=2v (CO), 3 2 正 3 逆 2故B错误;当反应达到平衡状态时,浓度商c2(NH )·c(CO)的值不再改变,故C正确;该反应生成的NH 3 2 3 和CO 的物质的量之比恒为2∶1,故NH 的体积分数一直不变,不能判断反应是否平衡,故D错误。 2 3 2 1 ②总压强为p,NH 和CO 的物质的量之比恒为2∶1,故各自分压p(NH )= p,p(CO)= p,代入公 3 2 3 3 2 3 2 1 式计算K =p2(NH )×p(CO)=( p)2×( p)。 p 3 2 3 3 ③根据表格中的数据,随着温度升高,p逐渐增大,则K 逐渐增大,其主要原因是:氨基甲酸铵的分 p 解是吸热反应,升高温度有利于反应正向进行,NH 和CO 的平衡分压均增大,压强平衡常数增大。 3 2 ④加入固体,不影响平衡移动,故A错误;加催化剂,不影响平衡移动,故B错误;减小体积,增大压强, 容器内各气体浓度瞬间增大,平衡逆向移动,但最终达到平衡后,由于K 不变,p(NH )与p(CO)之比仍 p 3 2 然满足2∶1,则各气体浓度不变,故C错误;移走CO,利于平衡正向移动,氨气的平衡浓度增大,故D正 2 确。 ΔH (3)图像上的点代入RlnK =- +C得:69.50 J·mol-1·K-1=-ΔH×3.19×10-3 K-1+C和53.64 p T J·mol-1·K-1=-ΔH×3.30×10-3 K-1+C,联立求解得,ΔH≈144.2 kJ·mol-1。 答案(1)H NCOONH (s) 2NH (g)+CO (g) ΔH=+159.5 kJ·mol-1 2 4 3 2 2 1 (2)①AC ②( p)2×( p) ③增大 氨基甲酸铵的分解是吸热反应,升高温度有利于反应正向进 3 3 行,NH 和CO 的平衡分压均增大,压强平衡常数增大 ④D 3 2 (3)144.2 解题策略 1.图表类分析 2.图像类分析 题型2 化学反应原理的语言表达3.(2021辽宁新高考适应卷,18)环氧乙烷是高效消毒剂,可用于口罩等医用品消毒,工业上常用乙 烯氧化法生产。 主反应:2CH CH(g)+O(g) 2 2 2 (g) ΔH=-209.8 kJ·mol-1 1 副反应:CH CH(g)+3O(g) 2CO(g)+2HO(g) ΔH=-1 323.0 kJ·mol-1 2 2 2 2 2 2 回答下列问题: (1)C H 的燃烧热ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1,则环氧乙烷(g)的燃烧热ΔH= 。 2 4 (2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有 (填标号)。 A.降低温度 B.向容器中充入N 使压强增大 2 C.采用改性的催化剂 D.用空气替代氧气 (3)已知: (g)+HCl(g) (l),合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关 系如图a,30 ℃下原料投料比与氯乙醇的平衡产率关系如图b。 反应随温度升高平衡产率降低的可能原因为 ;其他条件不变时,降低 环氧乙烷与HCl的投料比,环氧乙烷的平衡转化率将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。乙二醇易溶于水的原因为 ;写出乙二醇—氧气碱性燃料电池的负极电极反应式: 。解析(1)已知C H 的燃烧热ΔH=-1 411.0 kJ·mol-1,则有C H(g)+3O(g) 2CO(g)+2HO(l) 2 4 2 4 2 2 2 1 5 ΔH 3 =-1 411.0 kJ·mol-1,根据盖斯定律,该反应-2×主反应可得: (g)+2O 2 (g) 2CO 2 (g) 1 +2H O(l) ΔH=ΔH- ΔH=-1 306.1 kJ·mol-1; 2 3 2 1 (2)降低温度会使得反应速率降低,A不选;向容器中充入N 使压强增大,若该容器的体积恒定,则 2 该反应的反应速率不变且环氧乙烷的产率不变,B不选;改性催化剂可以增大反应速率,提高环氧乙烷 的产率,C选;用空气替代氧气,氧气的浓度降低,反应速率降低,D不选。 (3)已知: (g)+HCl(g) (l),可能因为该反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆 向移动,导致平衡产率降低,若其他条件不变时,降低环氧乙烷与HCl的投料比,则HCl的投料更多,环 氧乙烷的平衡转化率将增大。 (4)乙二醇分子中有2个—OH,可与水分子形成氢键,因此乙二醇易溶于水,在乙二醇—氧气的碱 性燃料电池中,乙二醇作负极失去电子发生氧化反应,在碱性条件下生成CO2- 和HO,则负极的电极 3 2 反应式为HOCH CHOH-10e-+14OH- 2CO2- +10H O。 2 2 3 2 答案(1)-1 306.1 kJ·mol-1 (2)C (3)反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,导致平衡产率降低 增大 (4)乙二醇分子中有2个—OH,与水分子形成氢键 HOCH CHOH-10e-+14OH- 2CO2- 2 2 3 +10H O 2 解题策略 应考训练 1.(2021全国甲卷,28节选)合成总反应在起始物n(H )/n(CO)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中 2 2 甲醇的物质的量分数为x(CHOH),在t=250 ℃下的x(CHOH)~p、在p =5×105 Pa下的x(CHOH)~t如 3 3 3 图所示。(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式K = ; p (2)图中对应等压过程的曲线是 ,判断的理由是 (3)当x(CHOH)=0.10时,CO 的平衡转化率α= ,反应条件可能为 或 3 2 。 2.(2021全国乙卷,28)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有 机合成中的碘化剂。回答下列问题: (1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过了一种新元 素的发现。该元素是 。 (2)氯铂酸钡(BaPtCl )固体加热时部分分解为BaCl 、Pt和Cl,376.8 ℃时平衡常数K '=1.0×104 Pa2。 6 2 2 p 在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl ,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 6 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶中压强为32.5 kPa,则p = kPa,反 ICl 应2ICl(g) Cl(g)+I (g)的平衡常数K= (列出计算式即可)。 2 2 (3)McMorris测定和计算了在136~180 ℃范围内下列反应的平衡常数K : p 2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl(g)+I(g) K 2 p1 2NOCl(g) 2NO(g)+Cl (g) K 2 p2 1 1 得到lg K ~ 和lg K ~ 均为线性关系,如下图所示: p1 T p2 T ①由图可知,NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH 0(填“大于”或“小于”)。 2②反应2ICl(g) Cl(g)+I (g)的K= (用K 、K 表示);该反应的ΔH 0(填“大于”或 2 2 p1 p2 “小于”),写出推理过程 。 (4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率(ν)光的照射下机理为: NOCl+hν NOCl* NOCl+NOCl* 2NO+Cl 2 其中hν表示一个光子能量,NOCl*表示NOCl的激发态。可知,分解1 mol的NOCl需要吸收 mol的光子。 3.(2021湖南永州二模)据统计,约有90%以上的工业过程中需要使用催化剂,因此,对催化剂的研究已 成为重要课题。 Ⅰ.结合实验与计算机模拟结果,研究了N 与H 在固体催化剂表面合成NH 的反应历程。图示为反 2 2 3 应历程中的势能图(部分数据省略),其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。 (1)氨气的脱附是 (填“吸热”或“放热”)过程,合成氨的热化学方程式为 。 p1.5(H ) p(N H ) (2)当使用铁催化剂时,合成氨的速率方程式为w=k·p(N ) 2 -k 3 ,其中w为反应的 1 2 p(N H ) 2p1.5(H ) 3 2 瞬时总速率,等于正反应速率和逆反应速率之差,k、k 是正、逆反应速率常数,则合成氨反应N+3H 1 2 2 2 2NH 的平衡常数K = (用k、k 表示)。 3 p 1 2 (3)在使用同一催化剂时,将2.0 mol N 和6.0 mol H 通入容积为1 L的密闭容器中,分别在T 和T 温度 2 2 1 2 下进行反应。曲线A表示T 时n(H )的变化,曲线B表示T 时n(NH )的变化,T 时反应到a点恰好达 2 2 1 3 2 到平衡。 ①T 温度下反应进行到某时刻,测得容器内气体的压强为起始时的80%,则此时v v (填 2 正 逆 “>”“<”或“=”)。 ②能否由图中数据得出温度T>T,试说明理由: 1 2。 Ⅱ.用催化剂Fe (CO) /ZSM-5催化CO 加氢合成乙烯的过程中,还会生成CH、C H、C H 等副产物, 3 12 2 4 3 6 4 8 若在催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性(选择性指的是转化 的CO 中生成C H 的百分比)。在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO 转化率 2 2 4 2 和各产物的物质的量分数如下表: CO 转 各产物在所有产物中的占 助 2 化率 比(%) 剂 (%) CH CH 其他 2 4 3 6 Na 42.5 35.9 39.6 24.5 K 27.2 75.6 22.8 1.6 Cu 9.8 80.7 12.5 6.8 (4)欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe (CO) /ZSM-5中添加 助剂效果最好;加入助剂 3 12 能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是 。 请完成 专题突破练八 专题九 水溶液中的离子平衡 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.大多设置选择题-的一个选项,考查图像中某个 考向1.溶液酸碱性的判断:[2021湖南 点对应溶液的酸碱性,涉及弱电解质的电离平衡、盐 1.溶液的酸碱 卷,3、9][2019全国Ⅰ卷,11] 类水解等 性及pH 考向2.pH的有关计算:[2019全国Ⅰ卷,11] 考向2.作为选择题-的选项,考查酸碱滴定过程中水的 电离程度的变化 考向1.弱电解质的电离及影响因素:[2017 考向1.近两年,高考题结合电解质溶液图像,考查电离 全国Ⅰ卷,28(1)] 平衡、水解平衡或沉淀溶解平衡及影响因素,判断溶 2.溶液中的 考向2.盐类水解的应用及影响因素:[2019 液的酸碱性、水的电离程度、离子浓度的大小等 “三大平衡” 全国Ⅰ卷,11] 考向2.在选择题-中结合沉淀溶解平衡图像,考查沉淀 与“四大常 考向3.难溶电解质溶解平衡的应用及影响 溶解平衡的影响因素、溶度积的计算等 数” 因素:[2017全国Ⅰ卷,27] 考向3.在选择题-中结合电解质溶液图像,考查电离常 考向4.四大常数的应用及有关计算:[2020 数或水解常数的计算;在化工流程题中考查溶度积常 全国Ⅰ卷,13][2019全国Ⅰ卷,11] 数(K )的应用等 sp 考向.溶液中粒子浓度大小比较:[2021湖南 3.溶液中粒子 考向.常在选择题-中,结合酸碱中和滴定曲线,考查某点 卷,9][2020全国Ⅰ卷,13][2019全国Ⅰ卷,11] 浓度大小比较 对应溶液中离子浓度的大小 [2017全国Ⅰ卷,13] 考向1.酸碱中和滴定及图像分析:[2021湖 考向1.以有机物(如苯甲酸)的制备为载体,考查酸碱中 南卷,9][2020全国Ⅰ卷,13][2019全国Ⅰ 和滴定操作、仪器及用途、产品纯度的测定等 4.酸碱中和滴 卷,11][2017全国Ⅰ卷,13] 考向2.大多出现在化学工艺流程题或综合实验题中,考 定及迁移应用 考向2.氧化还原反应滴定、沉淀滴定[2018 查产品纯度的测定等,以氧化还原滴定为主,侧重考查 全国Ⅰ卷,27] 实验数据的处理等考点一 溶液的酸碱性及 pH 要点归纳·再提升 1.根据水电离出的c(H+)和溶液中c(H+)判断溶液的性质 (1)室温下,纯水中水电离出的c(H+)=1×10-7 mol·L-1,若某溶液中水电离出的c(H+)<1×10-7 mol·L-1, 则可判断该溶液呈酸性或碱性;若某溶液中水电离出的c(H+)>1×10-7 mol·L-1,则可判断出该溶液中存 在能水解的盐,从而促进了水的电离。 (2)室温下,溶液中的c(H+)>1×10-7 mol·L-1,说明该溶液是酸溶液或酸式盐溶液或水解呈酸性的盐 溶液;溶液中的c(H+)<1×10-7 mol·L-1,说明该溶液是碱溶液或水解呈碱性的盐溶液等。 2.突破溶液酸、碱性判断的四种情况 (1)正盐溶液。 强酸强碱盐溶液显中性,强酸弱碱盐(如NH Cl)溶液显酸性,强碱弱酸盐(如CHCOONa)溶液显碱 4 3 性,弱酸弱碱盐CHCOONH 溶液显中性,而NH HCO 溶液略显碱性。 3 4 4 3 (2)酸式盐溶液。 ①强酸的酸式盐溶液显酸性,如NaHSO 的电离方程式为NaHSO Na++H++SO2- ; 4 4 4 ②NaHSO、NaHC O、NaH PO 水溶液显酸性(原因:酸式酸根离子的电离程度大于水解程度); 3 2 4 2 4 ③NaHCO 、NaHS、NaHPO 水溶液显碱性(酸式酸根离子的水解程度大于电离程度)。 3 2 4 (3)弱酸(或弱碱)及其盐1∶1混合的溶液。 ①CHCOOH和CHCOONa混合液呈酸性(CHCOOH的电离程度大于CHCOO-的水解程度)。 3 3 3 3 ②NH ·HO和NH Cl混合溶液呈碱性(NH ·HO的电离程度大于NH+ 的水解程度)。 3 2 4 3 2 4 (4)pH之和等于14 的酸、碱溶液等体积混合的溶液。 25 ℃时,-lg K =14,pH之和等于14的意义:酸溶液中氢离子的浓度等于碱溶液中氢氧根离子的浓 W 度 已知酸、碱溶液的pH之和为14,则等体积混合时: ①强酸、强碱,混合后溶液pH=7, ②强酸、弱碱,混合后溶液pH>7, ③弱酸、强碱,混合后溶液pH<7。 3.溶液中H+或OH-的来源分析 (1)溶液为酸或碱的溶液。 溶液中的OH-(酸)或H+(碱)全部来自水的电离,水电离产生的c(H+)=c(OH-)。如: ①室温下,pH=2的盐酸中,由水电离出的c(H+)= c(OH-)= 10 -12 mol·L-1。 等物质的量浓度的OH-和 H+对水的电离抑制作用相同 ②室温下,pH=12的NaOH溶液中,由水电离出的c(OH-)=c(H+)= 10 -12 mol·L-1。(2)水解呈酸性或碱性的盐溶液。 ①室温下,pH=5的NH Cl溶液中,H+全部来自水的电离,由水电离出的c(H+)=10-5 mol·L-1,因为部 4 分OH-与部分NH+ 结合,溶液中c(OH-)=10-9 mol·L-1。 4 ②室温下,pH=12的NaCO 溶液中,OH-全部来自水的电离,由水电离出的c(OH-)=10-2 mol·L-1。 2 3 4.有关pH计算的一般思维模型 经典对练·得高分 考向1 溶液酸碱性的判断 真题示例 1.(2019全国Ⅰ卷,11)NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(邻苯二甲酸HA的K =1.1×10-3,K =3.9×10-6) 2 a1 a2 溶液,混合溶液的相对导电能力变化曲线如图所示,其中b点为反应终点。下列叙述错误的是( ) A.混合溶液的导电能力与离子浓度和种类有关 B.Na+与A2-的导电能力之和大于HA-的 C.b点的混合溶液pH=7 D.c点的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH-) 思路点拨对点演练 1-1.(2021浙江卷)25 ℃时,下列说法正确的是( ) A.NaHA溶液呈酸性,可以推测HA为强酸 2 B.可溶性正盐BA溶液呈中性,可以推测BA为强酸强碱盐 C.0.010 mol·L-1、0.10 mol·L-1的醋酸溶液的电离度分别为α、α,则α<α 1 2 1 2 D.100 mL pH=10.00的NaCO 溶液中水电离出H+的物质的量为1.0×10-5 mol 2 3 1-2.(2021湖南怀化一模)下列说法正确的是( ) A.NaHCO 和NaHSO 都能促进水的电离 3 4 B.已知25 ℃时NH CN溶液显碱性,则25 ℃时的电离常数:K (NH ·HO)7 2-2.已知水在25 ℃和95 ℃时,其电离平衡曲线如图所示: (1)则25 ℃时水的电离平衡曲线应为 (填“A”或“B”),请说明理由: 。 (2)95 ℃时,若100体积pH=a的某强酸溶液与1体积pH=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合 1 2 前,该强酸溶液的pH 与强碱溶液的pH 之间应满足的关系是 。 1 2 (3)95 ℃时,向Ba(OH) 溶液中逐滴加入pH=a的盐酸,测得混合溶液的部分pH如下表所示。 2 实 Ba(OH) 溶 盐酸的 验 2 溶液的 液 体积/ 序 pH 的体积/mL mL 号 ① 22.00 0.00 8② 22.00 18.00 7 ③ 22.00 22.00 6 假设溶液混合前后的体积不变,则a= ,实验②所得溶液中由水电离产生的c(OH-)= mol·L-1。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)加水稀释两种pH相同的碱溶液,pH变化大的一定是强碱。 ( ) (2)室温下,pH相同的NaOH溶液与CHCOONa溶液,水的电离程度相同。 ( ) 3 (3)NaHSO 溶液、KF溶液、KAl(SO ) 溶液对水的电离平衡产生影响,且都促进水的电离。 ( 4 4 2 ) 易错警示 溶液酸碱性判断中的常见误区 (1)误认为溶液的酸碱性取决于pH。如pH=7的溶液在温度不同时,可能呈酸性或碱性,也可能呈 中性。 (2)误认为酸碱恰好中和时溶液一定显中性。如强酸和弱碱恰好中和时,溶液显酸性。 (3)误认为使用pH试纸测溶液酸碱性时,若先用蒸馏水润湿,测量结果一定偏小。碱性溶液所测 结果偏小;酸性溶液所测结果偏大;中性溶液所测结果无误差。 考点二 溶液中的“三大平衡”与“四大常数” 要点归纳·再提升 1.电解质溶液中的三大平衡 平衡类别 电离平衡(如CHCOOH) 水解平衡(如CHCOONa) 沉淀溶解平衡[如AgCl(s)] 3 3 弱电解质(包括弱酸、弱碱、 盐溶液(包括强酸弱碱盐、弱 难溶电解质(如难溶的酸、碱、盐 研究对象 水、多元弱酸的酸式酸根等) 酸强碱盐、弱酸弱碱盐) 等) K= K= a h c(CH COO-)·c(H+)c(CH COOH)·c(OH-) 平衡常数 3 3 K sp (AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-) c(CH COOH) c(CH COO-) 3 3 升高温 促进电离,离子浓度增大,K 增大 促进水解,K 增大 K 可能增大,也可能减小 度 a h sp 加水稀 促进电离,离子浓度(除OH-外)减 促进水解,离子浓度(除H+外)减 促进溶解,K 不变 释 小,K 不变 小,K 不变 sp a h 加入相 加入CHCOONa固体或盐酸,抑 加入CHCOOH或NaOH,抑制 加入AgNO 溶液或NaCl溶液抑 3 3 3 应离子 制电离,K 不变 水解,K 不变 制溶解,K 不变 a h sp 加入反 应的离 加入NaOH,促进电离,K 不变 加入盐酸,促进水解,K 不变 加入氨水,促进溶解,K 不变 a h sp 子 微点拨弱电解质平衡移动的注意点(1)稀醋酸加水稀释时,溶液中不是所有的离子浓度都减小。 (2)电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小,离子的浓度不一定增大,电离程度也不一定增大。 2.平衡常数的定量分析 (1)电离常数、水解常数及其关系。 电离:HA H++A- c(H+)·c(A-) K= a c(HA) 水解:A-+H O HA+OH- 2 c(HA)·c(OH-) K = h c(A-) K K a ·K h =10-14 } { K h = K W ↓ K·K =K =10-14 a a h W K pK +pK =14 K = W a h a K h 微点拨根据上述关系可以求出微粒的电离常数或水解常数,也可比较酸式酸根离子的电离和水 解程度的相对大小。 (2)对平衡浓度的理解。 示例:25 ℃时,将a mol·L-1的醋酸溶液与b mol·L-1氢氧化钠溶液等体积混合,反应后溶液恰好显 中性,此时c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,此时表达式中的c(H+)=10-7 mol·L-1,Na+不参与化学反应,只存在 b b a-b 稀释,c(Na+)= mol·L-1,根据电荷守恒和物料守恒:c(CHCOO-)=c(Na+)= mol·L-1,c(CHCOOH)= 2 3 2 3 2 c(CH COO-)·c(H+) b×10-7 mol·L-1,代入可得K= 3 = 。 a c(CH COOH) a-b 3 (3)弱电解质电离常数的两种计算方法。 ①由图形起点计算电离常数 示例:常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加一定浓度的盐酸,溶液中水电离出的氢离子浓度随 加入盐酸体积的变化如图所示。 分析:由图中a点可知,常温下0.1 mol·L-1的氨水中c(H+)=1.0×10-11 mol·L-1,c(OH-)=1.0×10-3 c(N H+)·c(OH-) 10-3×10-3 mol·L-1,所以K = 4 = =1×10-5。 b c(N H ·H O) 0.1 3 2②由图形交点计算电离常数 电离常数表达式中分子和分母中微粒浓度相等的点 示例:常温下,向某浓度的草酸溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的KOH溶液,所得溶液中 HC O、HCO- 、CO2- 三种微粒的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示: 2 2 4 2 4 2 4 分析:由图像可知, pH=1.2时,c(HCO- )=c(H C O),则K =c(H+)=10-1.2, 2 4 2 2 4 a1 pH=4.2时,c(HCO- )=c(CO2- ),K =c(H+)=10-4.2。 2 4 2 4 a2 经典对练·得高分 考向1 弱电解质的电离及影响因素 真题示例 1-1.(2020全国Ⅱ卷,9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响,其原理如下图所 示。下列叙述错误的是( ) A.海水酸化能引起HCO- 浓度增大、CO2- 浓度减小 3 3 B.海水酸化能促进CaCO 的溶解,导致珊瑚礁减少 3 C.CO 能引起海水酸化,其原理为HCO- H++CO2- 2 3 3 D.使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境 思路点拨1-2.(2019天津卷,5)某温度下,HNO 和CHCOOH的电离常数分别为5.0×10-4和1.7×10-5。将pH和体 2 3 积均相同的两种酸溶液分别稀释,其pH随加水体积的变化如图所示。下列叙述正确的是( ) A.曲线Ⅰ代表HNO 溶液 2 B.溶液中水的电离程度: b点>c点 c(HA)·c(OH-) C.从c点到d点,溶液中 保持不变(其中HA、A-分别代表相应的酸和酸根离子) c(A-) D.相同体积a点的两溶液分别与NaOH恰好中和后,溶液中n(Na+)相同 技法点拨 以一元强酸(HCl)与一元弱酸(CHCOOH)的比较为例 3 (1)相同物质的量浓度、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较 中 与足量活 开始与 酸 和 泼 金 的 碱 金属反应 c(H+)pH 属反应 种 的 产 的 类 能 生H 的 2 速率 力 量 盐 大 小 大 酸 相 醋 相同 同 酸 小 大 小 溶 液 (2)相同pH、相同体积的盐酸与醋酸溶液的比较 酸 c(H+)c(酸)中和 与足量活开始与泼 的 碱 金属反 金属反应 种 的能 应 产 类 力 的速率 生H 的量 2 盐 小 小 少 酸 醋 相同 相同 酸 大 大 多 溶 液 对点演练 1-1.(2021吉林白城模拟)下列有关电解质溶液的说法正确的是( ) A.向0.1 mol·L-1 CH COOH溶液中加入少量水,溶液中n(H+)减小 3 c(OH-) B.向0.1 mol·L-1的氨水中加入少量硫酸铵固体,则溶液中 减小 c(N H ·H O) 3 2 c(CH COOH) 3 C.将一定浓度的醋酸溶液加水稀释,则溶液中 增大 c(CH COO-)·c(H+) 3 c(OH-) D.40 ℃时,向氨水体系中不断通入CO,随着CO 的通入, 不断增大 2 2 c(N H ·H O) 3 2 1-2.(2021湖北三市联考)已知25 ℃时,H SO 的电离常数K =1.23×10-2,K =5.6×10-8,HClO的电离常数 2 3 a1 a2 K=2.98×10-8,下列说法错误的是( ) a A.常温下,相同浓度的HSO 比HClO酸性强 2 3 B.常温下,将NaHSO 溶液滴入NaClO溶液中发生反应:HSO- +ClO- SO2- +HClO 3 3 3 C.常温下,NaHSO 溶液中HSO- 的电离程度大于其水解程度,NaHSO 溶液呈酸性 3 3 3 D.将pH=5的HClO溶液加水稀释到pH=6时,溶液中部分离子浓度会升高 考向2 盐类水解的应用及影响因素 真题示例 2-1.(2021广东卷,8)鸟嘌呤(G)是一种有机弱碱,可与盐酸反应生成盐酸盐(用GHCl表示)。已知GHCl 水溶液呈酸性,下列叙述正确的是( ) A.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液的pH=3 B.0.001 mol·L-1 GHCl水溶液加水稀释,pH升高 C.GHCl在水中的电离方程式为GHCl G+HCl D.GHCl水溶液中:c(OH-)+c(Cl-)=c(GH+)+c(G) 思路点拨2-2.(2019北京卷,12)实验测得0.5 mol·L-1 CH COONa溶液、0.5 mol·L-1 CuSO 溶液以及HO的pH 3 4 2 随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A.随温度升高,纯水中c(H+)>c(OH-) B.随温度升高,CH COONa溶液的c(OH-)减小 3 C.随温度升高,CuSO 溶液的pH变化是K 改变与水解平衡移动共同作用的结果 4 W D.随水温升高,CH COONa溶液和CuSO 溶液的pH均降低,是因为CHCOO-、Cu2+水解平衡移动方 3 4 3 向不同 对点演练 2-1.(2020浙江卷)水溶液呈酸性的是( ) A.NaCl B.NaHSO C.HCOONa D.NaHCO 4 3 2-2.(2021湖南长郡模拟)常温下,钠盐(Na XO )溶液中微粒浓度的变化关系如图所示[pOH=- 2 3 lgc(OH-)]。下列说法正确的是( )c(H XO ) 2 3 A.曲线N表示lg 与pOH的变化关系 c(HXO-) 3 B.常温下,K (H XO )=10-10 a2 2 3 c(H XO ) 2 3 C.当pOH=2时,NaHXO 溶液中 =10-8 3 c(XO2-) 3 D.向NaXO 溶液中滴加稀盐酸至中性时,溶液中c(Na+)=2c(HXO- )+2c(XO2- ) 2 3 3 3 2-3.(2021湖北荆州中学月考)下列溶液中有关物质的量浓度关系正确的是( ) A.NaS溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H S) 2 2 B.NaCO 溶液中:c(Na+)=2c(CO2- )+2c(HCO- ) 2 3 3 3 C.室温下,pH=1的CHCOOH溶液和pH=13的NaOH溶液等体积混合,溶液中离子浓度的大小顺序 3 为:c(Na+)>c(CHCOO-)>c(OH-)>c(H+) 3 D.0.1 mol·L-1的NaHC O 溶液的pH=4,则c(HCO- )>c(H+)>c(H C O)>c(CO2- ) 2 4 2 4 2 2 4 2 4 考向3 难溶电解质溶解平衡的应用及影响因素 真题示例 3-1.(2019全国Ⅱ卷,12)绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS) 是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A.图中a和b分别为T、T 温度下CdS在水中的溶解度 1 2 B.图中各点对应的K 的关系为:K (m)=K (n)30 mL时,溶液中c(Fe2+)∶c(Cr2+)=4.0 技法点拨 运用K 进行多种沉淀共存时离子浓度关系的计算 sp (1)化学组成相同时:直接通过二者的K 进行两种离子浓度的互求,如在AgI和AgCl沉淀同时存 sp c(I-) K (AgI) 在的溶液中, = sp ; c(Cl-) K (AgCl) sp (2)化学组成不相同时:可以通过二者的K 和共同含有的离子浓度为中介,实现互求。如Fe(OH) sp 3 和Mg(OH) 同时存在的体系中,如果知道c(Fe3+),可通过K [Fe(OH) ]求出c(OH-),再根据K [Mg(OH) ] 2 sp 3 sp 2 求出c(Mg2+); (3)难溶电解质的Q 与K 的表达式相同,但Q 表达式中离子浓度为任意时刻的浓度,K 表达式 c sp c sp 中离子浓度为平衡时的浓度。可利用Q 与K 的相对大小来判断难溶电解质能否生成或溶解。 c sp 考向4 四大常数的应用及有关计算 真题示例 4-1.(2021全国乙卷,13)HA是一元弱酸,难溶盐MA的饱和溶液中c(M+)随c(H+)而变化,M+不发生水解。 实验发现,298 K时c2(M+)~c(H+)为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是( ) A.溶液pH=4时,c(M+)<3.0×10-4 mol·L-1 B.MA的溶度积K (MA)=5.0×10-8 sp C.溶液pH=7时,c(M+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-) D.HA的电离常数K(HA)≈2.0×10-4 a 4-2.(双选)(2020山东卷,15)25 ℃时,某混合溶液中c(CHCOOH)+c(CHCOO-)=0.1 3 3 mol·L-1,lgc(CHCOOH)、lgc(CHCOO-)、lgc(H+)和lgc(OH-)随pH变化的关系如下图所示。K 为 3 3 a CHCOOH的电离常数,下列说法正确的是( ) 3 A.O点时,c(CHCOOH)=c(CHCOO-) 3 3 B.N点时,pH=-lgK a 0.1c(H+) C.该体系中,c(CHCOOH)= mol·L-1 3 K +c(H+) a D.pH由7到14的变化过程中,CH COO-的水解程度始终增大 3 对点演练 4-1.(2021山东聊城模拟)常温下,某酸HA的电离常数K=1×10-5,下列说法正确的是( ) c(HA)·c(OH-) A.HA溶液中加入NaA固体后(忽略溶解过程的热量变化), 减小 c(A-) B.常温下,0.1 mol·L-1 HA溶液中水电离出的c(H+)为10-13 mol·L-1 C.NaA溶液中加入HCl溶液至恰好完全反应,存在关系:2c(Na+)=c(A-)+c(Cl-) D.常温下,0.1 mol·L-1的NaA溶液中A-的水解常数为10-9 4-2.(2020河南濮阳模拟)下表中是25 ℃时某些盐的溶度积常数和弱酸的电离平衡常数,下列说法正 确的是( ) 化 学 AgClAgCrO CHCOOHHClOHCO 2 4 3 2 3 式 K K = K = K= K= K = sp sp sp a a a14.1×10-7 或 1.8× 2.0× 1.8× 3.0× K = a2 K 10-10 10-12 10-5 10-8 5.6×10- a 11 A.相同浓度的CHCOONa和NaClO的混合液中,各离子浓度的大小关系是 3 c(Na+)>c(ClO-)>c(CHCOO-)>c(OH-)>c(H+) 3 B.向0.1 mol·L-1的CHCOOH溶液中滴加NaOH溶液至c(CHCOOH)∶c(CHCOO-)=9∶5,此时溶液 3 3 3 pH=5 C.碳酸钠溶液中滴加少量氯水的离子方程式是2CO2- +Cl+H O 2HCO- +Cl-+ClO- 3 2 2 3 D.向浓度均为1×10-5 mol·L-1的KCl和KCrO 混合液中滴加1×10-3 mol·L-1的AgNO 溶液,CrO2- 先形 2 4 3 4 成沉淀 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)向0.1 mol·L-1 CH COOH溶液通入HCl气体时会引起溶液中c(H+)减小。( ) 3 (2)电离平衡常数越大,表示电解质溶液中离子浓度越大。 ( ) (3)电离常数大的酸溶液中的c(H+)一定比电离常数小的酸溶液中的c(H+)大。 ( ) (4)Na CO 溶液中加入少量Ca(OH) 固体,CO2- 的水解程度减小,pH减小。 ( ) 2 3 2 3 c(N H+) (5)将氯化铵溶液加水稀释时, 4 的值增大。 ( ) c(Cl-) c(Fe3+) (6)加入适量的FeCl 固体使FeCl 溶液中 增大。 ( ) 3 3 c(Cl-) (7)为减少洗涤过程中固体的损耗,最好选用稀硫酸代替HO来洗涤BaSO 沉淀。 ( ) 2 4 (8)0.1 mol AgCl和0.1 mol AgI混合后加入水中,所得溶液c(Cl-)=c(I-)。 ( ) (9)溶解度较小的沉淀不可以转化成溶解度较大的沉淀。 ( ) 易错警示 认识盐类水解的三个误区 考点三 溶液中粒子浓度大小比较 要点归纳·再提升 1.依据“三大守恒”突破离子浓度的关系(1)电荷守恒。电解质溶液中所有阳离子所带的正电荷总数与所有阴离子所带的负电荷总数相 等。如在NaCO 溶液中存在着Na+、CO2- 、H+、OH-、HCO- ,它们存在如下关系: c (Na + ) 2 3 3 3 + c (H + )=2 c (C O2- )+ c (HC O- )+ c (OH - ) 。 3 3 离子浓度应该乘以离子所带电荷数 (2)物料守恒。电解质溶液中,由于某些离子能水解或电离,会使离子种类增多,但某些关键性的原 子总是守恒的。如在NaCO 溶液中: 2 3 微点拨根据化学式中的原子个数确定数量关系,如NaHCO 中N(Na)∶N(C)=1∶1,则溶液中 3 c(Na+)=c(CO2- )+c(HCO- )+c(H CO)。 3 3 2 3 可由电荷守恒和物料守恒进行加减运算得到 (3)质子守恒。在电离或水解过程中,会发生质子(H+)转移,但在质子转移过程中其数量保持不变, 如在NaCO 溶液中:c(OH-)=c(HCO- )+2c(H CO)+c(H+)。 2 3 3 2 3 2.常见几种类型微粒浓度大小的比较 (1)多元弱酸溶液,根据多步电离分析,如在HPO 的溶液中, c (H + ) >c(H PO- )>c(HPO2- )>c(PO3- )。 3 4 2 4 4 4 氢离子来自水及多元弱酸的各步电离,故浓度最大 (2)多元弱酸的正盐溶液,根据弱酸根的分步水解分析,如NaCO 的溶液中:c(Na+)>c(CO2- 2 3 3 )>c(OH-)>c(HCO- )。 3 (3)不同溶液中同一离子浓度的比较,要看溶液中其他离子对其影响的因素。如在相同的物质的 量浓度的下列各溶液中a.NH Cl b.CHCOONH c.NH HSO 。c(NH+ )由大到小的顺序是c>a>b。 4 3 4 4 4 4 微点拨若其他离子能促进该离子的水解,则该离子浓度减小,若抑制其水解,则该离子浓度增大。 (4)混合溶液中各离子浓度的比较,要进行综合分析,如电解因素、水解因素等。如相同浓度的 NH Cl溶液和氨水等体积混合后,由于氨水的电离程度大于NH+ 的水解程度,所以溶液中离子浓度顺 4 4 序为c(NH+ )>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)。 4 3.分析溶液中微粒浓度关系的思维流程经典对练·得高分 考向 溶液中粒子浓度大小比较 真题示例 1.(2020全国Ⅰ卷,13)以酚酞为指示剂,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的二元 酸HA溶液。溶液中,pH、分布系数δ随滴加NaOH溶液体积V 的变化关系如下图所示。 2 NaOH c(A2-) [比如A2-的分布系数:δ(A2-)= ] c(H A)+c(H A-)+c(A2-) 2 下列叙述正确的是( ) A.曲线①代表δ(H A),曲线②代表δ(HA-) 2 B.HA溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1 2 C.HA-的电离常数K=1.0×10-2 a D.滴定终点时,溶液中c(Na+)<2c(A2-)+c(HA-) 思路点拨 第一步明确图像中纵、横坐标的含义。 该图像为二元酸与NaOH溶液反应过程中,NaOH溶液的体积与溶液的pH、微粒分布系数的相 对关系,横坐标为NaOH溶液的体积,纵坐标为溶液的pH和微粒的分布系数。第二步理解图像中线上的点、线外的点的含义。从图示可以看出,粒子分布系数δ随V 的变 NaOH 化曲线有两条,两条曲线只有一个交叉点且起点时pH约为1,据此可以推知HA第一步完全电离,第 2 二步部分电离,曲线①代表δ(HA-),曲线②代表δ(A2-);当加入40 mL NaOH溶液时,溶液的pH发生突 变且曲线②代表的δ(A2-)达到最大值且接近1,可以推知当加入40 mL NaOH溶液时,反应 2NaOH+H A NaA+2HO进行完全,反应产物为NaA。 2 2 2 2 第三步抓住酸碱反应过程的特点,结合选项综合分析。 2.(2021湖南卷,9)常温下,用0.100 0 mol·L-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 mol·L-1的三种 一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是( ) A.该NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+) B.三种一元弱酸的电离常数:K(HX)>K(HY)>K(HZ) a a a C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-) D.分别滴加20.00 mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-) 技法点拨 等式考虑守恒原理,不等式考虑平衡原理 电解质溶液中微粒浓度的大小关系的判断,若为 (1)等式:一般与电荷守恒、物料守恒相联系,如果给定的等式不是两个守恒式,可以把两个守恒式 变化形式后相互作差,加以推导即可。 (2)如果给定的是不等式,要先考虑等式,对等式的一边加入或减少某离子,即可变成不等式。对点演练 1.(双选)(2021湖南衡阳二模)已知CHNH 和NH OH水溶液都显碱性,与NH 类似。如CHNH 在水 3 2 2 3 3 2 中的电离方程式为CHNH +H O CHNH+ +OH-。常温下,浓度均为1 mol·L-1的CHNH 和NH OH 3 2 2 3 3 3 2 2 两种溶液,起始体积均为V mL。分别向两 0 溶液中加水稀释,所得曲线如图[V表示稀释后溶液的体积,pOH=-lgc(OH-)]。下列说法错误的是( ) A.常温下,CH NH+ 的水解常数约为9.9×10-11 3 3 B.常温下,用盐酸滴定NH OH时,最好选用酚酞作指示剂 2 C.CHNH Cl溶液中存在关系:2c(H+)-2c(OH-)=c(CHNH )+c(Cl-)-c(CHNH+ ) 3 3 3 2 3 3 D.等物质的量浓度的CHNH Cl和NH OHCl混合溶液中离子浓度的大小关系为c(NH OH+)>c(CHN 3 3 3 3 3 H+ ) 3 2.(2020山东一模)25 ℃时,向10 mL 0.10 mol·L-1的一元弱酸HA(K=1.0×10-3)溶液中逐滴加入0.10 a mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH随加入NaOH溶液体积的变化关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.a点时,c(HA)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+) B.溶液在a点和b点时水的电离程度不相同 C.b点时,c(Na+)=c(HA)+c(A-)+c(OH-) D.V=10时,c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA) 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)NaHCO 溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CO2- )+c(HCO- )。 ( ) 3 3 3 c(N H+) (2)向盐酸中加入氨水至中性,溶液中 4 >1。 ( ) c(Cl-) (3)pH=3的CHCOOH与pH=11的NaOH溶液等体积混合后的溶液中:c(H+)c(NH ·HO)>c(NH+ ) 3 2 4 1-2.(2021安徽安庆模拟)298 K时,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00 mL同浓度的甲酸溶液 过程中溶液pH与NaOH溶液体积的关系如图所示(已知:HCOOH的K=1.0×10-4)。 a 下列有关叙述正确的是( ) A.该滴定过程应该选择甲基橙作指示剂 B.图中a、b两点水的电离程度:b>a C.当加入10.00 mL NaOH溶液时,溶液中:c(HCOO-)>c(H+)>c(Na+)>c(OH-) D.当加入20.00 mL NaOH溶液时,溶液pH>8.0 考向2 氧化还原反应滴定、沉淀滴定 真题示例 2.(2019全国Ⅱ卷,26节选)立德粉ZnS·BaSO(也称锌钡白),是一种常用的白色颜料。回答下列问题: 4 成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂, 2 过量的I 用0.100 0 mol·L-1 Na SO 溶液滴定,反应式为I+2SO2- 2I-+SO2- 。测定时消耗NaSO 2 2 2 3 2 2 3 4 6 2 2 3 溶液体积V mL。终点颜色变化为 ,样品中S2-的含量为 (写出表达式)。 对点演练 2-1.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)- (绿色)、CrO2- (橙红色)、CrO2- (黄色)等形 4 2 7 4 式存在。Cr(OH) 为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题: 3 (1)Cr3+与Al3+的化学性质相似。在Cr (SO ) 溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是 2 4 3 。 (2)CrO2- 和CrO2- 在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 mol·L-1的NaCrO 溶液中c(CrO2- 4 2 7 2 4 2 7 )随c(H+)的变化如图所示。①用离子方程式表示NaCrO 溶液中的转化反应 。 2 4 ②由图可知,溶液酸性增强,CrO2- 的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。根据A 4 点数据,计算出该转化反应的平衡常数为 。 ③升高温度,溶液中CrO2- 的平衡转化率减小,则该反应的ΔH 0(填“大于”“小于”或“等 4 于”)。 (3)在化学分析中采用KCrO 为指示剂,以AgNO 标准溶液滴定溶液中Cl-,利用Ag+与CrO2- 生成砖 2 4 3 4 红色沉淀,指示到达滴定终点。当溶液中Cl-恰好沉淀完全(浓度等于1.0×10-5 mol·L-1)时,溶液中 c(Ag+)为 mol·L-1,此时溶液中c(CrO2- )等于 mol·L-1。(已知Ag CrO、AgCl的K 分 4 2 4 sp 别为2.0×10-12和2.0×10-10) (4)+6价铬的化合物毒性较大,常用NaHSO 将废液中的CrO2- 还原成Cr3+,该反应的离子方程式为 3 2 7 。 2-2.过氧化氢的水溶液适用于医用消毒、环境消毒和食品消毒。 Ⅰ.过氧化氢性质探究实验 (1)酸性条件下HO 可将Fe2+转化成Fe3+,由此说明HO 具有 性。 2 2 2 2 (2)已知HO 是一种二元弱酸,其中K =2.20×10-12、K =1.05×10-25,则HO 的电离方程式为 2 2 a1 a2 2 2 ,常温下,1 mol·L-1的HO 溶液的pH约为 。 2 2 Ⅱ.过氧化氢含量的测定实验 某兴趣小组同学用0.100 0 mol·L-1的酸性高锰酸钾标准溶液滴定试样中的过氧化氢,反应原理为2Mn O- +5H O+6H+ 2Mn2++8H O+5O↑。 4 2 2 2 2 (3)滴定达到终点的现象是 。 (4)用移液管移取25.00 mL试样置于锥形瓶中,重复滴定四次,每次消耗酸性高锰酸钾标准溶液的体积 如表所示: 第一 第二 第三 第四 滴定 次 次 次 次 V(KMnO 417.10 18.10 18.00 17.90 溶液)/mL 计算试样中过氧化氢的浓度为 mol·L-1。 (5)若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,则测定结果 (填“偏高”“偏低”或“不 变”)。易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)用碱式滴定管量取20.00 mL的高锰酸钾溶液。( ) (2)滴定终点就是酸碱恰好中和的点。 ( ) (3)滴定管和锥形瓶都应该用待装的溶液润洗2~3次。 ( ) (4)滴定到达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏小。 ( ) (5)CH COOH滴定NaOH溶液或HCl滴定氨水均可以用甲基橙作指示剂。 ( ) 3 专项模块 素养培优 (十) 水溶液中离子平衡的图像分析 热点专攻 常以酸碱中和反应和电离平衡、沉淀溶解平衡建立过程中离子浓度变化曲线、pH变化曲线等 为设计背景。主要命题点有电解质电离方程式的书写、水电离程度的比较、离子浓度的等量关系、 离子浓度大小的比较、电离常数的计算、pH的计算及溶度积的计算等,侧重考查考生分析问题的能 力。 主要以选择题-的形式考查,也以填空题的形式考查有关K 等平衡常数的计算、离子浓度的大 sp 小比较及计算、离子沉淀pH的选择、酸碱中和滴定及氧化还原反应滴定等。 (一)读题干 抓信息 分析解答水溶液中相关图像问题要注意几点: 1.读图,弄清图像含义。通过观察弄清横坐标、纵坐标的含义及单位;分析特殊点的意义,如坐标 轴的原点,曲线的起点、终点、交叉点、极值点、转折点等;分析物理量的变化趋势如变化快慢及变 大变小等。 2.识图,进行信息提取。挖掘隐含信息、排除干扰信息、提炼有用信息,在统摄信息的基础上进 行逻辑推理或运用数据计算。 (二)审要点 抓关键 常见的图像如下: 1.一强一弱溶液稀释的图像 (1)相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸 加水稀释到相同的体积,醋酸的 加水稀释到相同的pH,盐酸加入的 pH大 水多(2)相同体积、相同pH的盐酸、醋酸 加水稀释到相同的体积,盐酸的 加水稀释到相同的pH,醋酸加入的 pH大 水多 (3)pH与稀释后溶液体积变化的线性关系(V、V 为稀释前的体积,V为稀释后的体积) 1 2 (1)HY为强酸、HX为弱酸 (1)MOH为强碱、ROH为 (2)a、b两点的溶液 弱碱 中:c(X-)=c(Y-) (2)c(ROH)>c(MOH) (3)水的电离程度:d>c>a=b (3)水的电离程度:a>b 2.K 和K 图像 W sp (1)曲线型 不同温度下水溶液中c(H+)与c(OH-)的变化曲线 常温下,CaSO 在水中的沉淀溶解平衡曲线[K =9×10-6] 4 sp (1)A、C、B三点均为中性,温度依次升高,K 依次 (1)a、c点在曲线上,a→c的变化为增大c(SO2- ),如加入 W 4 增大 NaSO 固体,但K 不变 2 4 sp (2)D点为酸性溶液,E点为碱性溶液,K W =1×10-14 (2)b点在曲线的上方,Q>K ,将会有沉淀生成 c sp (3)AB直线的左上方均为碱性溶液,任意一点都有 (3)d点在曲线的下方,QCaCO >MnCO。 4 3 3 ③X点对CaCO 要析出沉淀,对CaSO 是不饱和溶液,能继续溶解CaSO。 3 4 4 ④Y点:c(SO2- )>c(Ca2+),二者的浓度积等于10-5;Z点:c(CO2- )7,强酸与弱碱反应 时,终点pH<7 (三)规范答 思拓展 1.用图:联想化学原理解答问题。 图像问题分析 2.巧抓“四点”,突破“粒子”浓度关系 a.抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。 b.抓“恰好”反应点,生成什么溶质,溶液呈什么性,是什么因素造成的。 c.抓溶液“中性”点,生成什么溶质,哪种反应物过量或不足。 d.抓反应“过量”点,溶质是什么,判断谁多、谁少还是等量。 3.两种类型图像的分析 (1)滴定曲线 室温下,向20 mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液pH的变化如图所 示: 起始点A—0.1 mol·L-1 HA溶液的pH>1,故HA为弱酸 n(NaA) 1 一半点B→溶质为NaA和HA且 = →pH<7→溶液中:c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) n(HA) 1 中性点C→溶质为NaA和HA(稍过量)→pH=7→溶液中:c(Na+)=c(A-)>c(H+)=c(OH-) 恰好反应点D→溶质为NaA→pH>7→溶液中,c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) 过量点E→溶质为NaA、NaOH→pH>7→溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+) (2)分布分数图 以二元酸(草酸HC O)为例:δ 为HC O 分布分数、δ 为HCO- 分布分数、δ 为CO2- 分布分数 2 2 4 0 2 2 4 1 2 4 2 2 4 ①第一步,寻找相等点,分析如下图:②第二步,根据第一步得到的平衡常数分析选项。 题型突破 (2020全国Ⅱ卷,26节选)化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是 重要化工原料,又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题: (1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料,可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜 只允许 离子通过,氯气的逸出口是 (填标号)。 (2)次氯酸为一元弱酸,具有漂白和杀菌作用,其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)= c(X) ,X为HClO或ClO-]与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数K 值为 c(HClO)+c(ClO-) a 。 图(a) 图(b) 思路点拨 (1)利用电解池原理解题(2)利用K 定义表达式计算 a 答案(1)Na+ a (2)10-7.5 应考训练 1.(2021湖南长沙模拟)常温下,在体积均为20 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的HX溶液、HY溶液中分别 滴加同浓度的NaOH溶液,反应后溶液中水电离出的c(H+)表示为pH =-lgc (H+)。pH 与滴加氢氧 水 水 水 化钠溶液体积的关系如图所示。 下列推断正确的是( ) A.HX的电离方程式为HX H++X- B.T点时c(Na+)=c(Y-)>c(H+)=c(OH-) C.常温下用蒸馏水分别稀释N、P点溶液,pH都降低 x D.常温下,HY的电离常数K= a (20-x)×107 2.(2020山东德州一模)常温下,向V mL 0.1 mol·L-1 HA溶液中滴入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,溶液中由水 电离出的氢离子浓度的负对数[-lgc (H+)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法不正确 水 的是( ) A.常温下,K(HA)约为10-5 aB.P点溶液对应的pH>7 C.M点溶液中存在:c(Na+)=c(A-)+c(HA) D.N点溶液中存在:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+) 3.(2021湖南湘潭模拟)某温度下,向10 mL 0.1 mol·L-1的CuCl 溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaS溶液,滴 2 2 加过程中溶液中-lgc(Cu2+)与NaS溶液体积(V)的关系如图所示,下列有关说法正确的是( ) 2 已知:lg2=0.3,K (ZnS)=3×10-25。 sp A.a、b、c三点中,水的电离程度最大的为b点 B.NaS溶液中:c(S2-)+c(HS-)+c(H S)=2c(Na+) 2 2 C.该温度下K (CuS)=4×10-36 sp D.向100 mL Zn2+、Cu2+浓度均为10-5 mol·L-1的混合溶液中逐滴加入10-4 mol·L-1的NaS溶液,Zn2+先 2 沉淀 c(H+) 4.(2021福建三明模拟)25 ℃时,往某酸的钠盐NaA溶液中通入HCl,溶液中-lg 和-lgc(HA-) 2 c(H A) 2 c(H+) 或-lg 和-lgc(A2-)的关系如图所示。下列说法正确的是( ) c(H A-) c(H+) A.直线L 表示-lg 和-lgc(HA-)的关系 2 c(H A) 2 B.通入HCl过程中,水电离出的c(OH-)与水电离出的c(H+)的乘积不断增大 C.K (H A)的数量级为10-7 a2 2 D.在NaHA溶液中c(Na+)>c(HA-)>c(H A)>c(A2-) 2 5.(2021湖南湘豫名校3月联考)常温下,将NaOH溶液滴加到某二元弱酸(H X)溶液中,混合溶液的pH 2 与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述正确的是( )A.由图可知HX的K 的数量级是10-2 2 a1 B.滴定过程中,当pH=4时,c(Na+)<3c(HX-) c(H X-) C.线L 表示pH与-lg 的变化关系 2 c(H X) 2 D.0.1 mol·L-1 NaHX溶液中,c(Na+)>c(HX-)>c(H+)>c(OH-)>c(X2-) 6.一种利用钢铁厂烟灰(含Fe、Mn、SiO,少量的Al O、CaO及MgO)制备MnCO 的工艺流程如下: 2 2 3 3 已知25 ℃时,下列难溶物的溶度积常数: 难溶 CaF MgF MnCO Mn(OH) 物 2 2 3 2 K 4.0×10-116.4×10-92.2×10-111.9×10-13 sp 回答下列问题: (1)步骤(Ⅰ)浸渣的主要成分是 (填化学式)。 (2)步骤(Ⅱ)加HO 溶液时反应的离子方程式为 ;加氨水 2 2 调节pH沉铁铝时,步骤(Ⅲ)应调节的pH适宜范围为 。(部分金属离子开始沉淀与 沉淀完全的pH范围如下) 金属 Fe2+Fe3+Al3+Mn2+Mg2+ 离子 沉淀 7.6~2.7~3.4~8.3~9.6~ pH 9.6 3.7 5.2 9.3 11.1 范围 (3)步骤(Ⅳ)用KF溶液沉钙镁时,要使c(Ca2+)、c(Mg2+)均小于1×10-6 mol·L-1,则应控制反应液中c(F-)> mol·L-1;反应MgF (s)+Ca2+ CaF (s)+Mg2+的平衡常数K= 。 2 2 n[(N H ) CO ] 4 2 3 (4)步骤(Ⅴ)沉锰时,在60 ℃按投料比 =2,溶液的pH对MnCO 产率的影响如图甲 n(Mn2+) 3 n[(N H ) CO ] 4 2 3 所示;pH=7时,按投料比 =2,反应温度对MnCO 产率的影响如图乙所示。 n(Mn2+) 3图甲 ①上图中,在pH<7.0时,pH越小,产率 (填“越高”或“越低”);在pH>7.0时,pH越大,产率 越低且纯度也降低,其原因是 。 图乙 ②上图中,温度高于60 ℃时,温度越高产率越低且纯度也越低,主要原因是 。 请完成 专题突破练九 专题十 化学实验 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.以实验基本操作的正误判断为载体,考 考向1.化学实验常识、常见仪器的使用与基本操作: 查药品保存、气体净化、仪器使用和实验安 [2021湖南卷,3、13、15][2020全国Ⅰ卷,27][2019全 全等内容 1.常见仪器 国Ⅰ卷,9、27] 考向2.以不同实验的装置图为载体,考查物质 及基本操作 考向2.化学实验装置分析及评判:[2018全国Ⅰ卷,9] 性质、实验操作、制备装置等内容 考向3.实验操作、现象与结论是否一致的判断: 考向3.以表格形式进行考查,具体内容包括实 [2021湖南卷,3] 验目的、实验操作、实验现象和实验结论中 的两项或三项 考向1.物质的分离与提纯:[2021湖南卷,3][2020全 考向1.以传统文化等为载体,考查物质的分离 2.物质的分 国Ⅰ卷,9][2018全国Ⅰ卷,7] 提纯 离、提纯及 考向2.常见物质的检验与鉴别:[2021湖南卷,3][2019 考向2.以新物质的制备反应和装置为载体,考 检验 全国Ⅰ卷,26] 查物质的分离提纯 考向1.气体及无机制备实验探究:[2019全国Ⅰ 考向1.以实验探究情境的形式呈现,外观上为 卷,27][2018全国Ⅰ卷,26] 文字+实验装置或流程图+设问等,综合涉及物 3.探究型综 考向2.物质组成实验探究:[2017全国Ⅰ卷,28] 质的制备和性质的探究 合实验 考向3.物质性质实验探究:[2020全国Ⅰ卷,27] 考向2.以新物质的制备及性质的探究为考查 考向4.有机制备实验:[2021湖南卷,13][2019全国Ⅰ 点,考查学生对新信息的应用能力 卷,9] 考向1.以测定化学式(组成元素)为实验目的的定量 4.定量测定 测定实验:[2019全国Ⅰ卷,27] 以固体失重图像为载体,考查物质的组成及含 型实验 考向2.以测定物质含量(纯度)为实验目的的定量测 量 定实验:[2021湖南卷,15][2017全国Ⅰ卷,28] 考点一 常见仪器及基本操作要点归纳·再提升 1.实验操作的“第一步” (1)检查装置的气密性——制取气体、验证气体的性质等与气体有关的实验操作。 (2)检查是否漏水——滴定管、容量瓶、分液漏斗等的使用。 (3)调“0”点——天平等的使用。 (4)验纯——点燃可燃性气体。 (5)润湿——用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、 检验碱性气体(NH )等 检验酸性气体 3 检验氧化性气体 碘化钾淀粉试纸检验或验证某些气体时。 2.熟记七大基本操作 (1) 测定溶液 pH 的操作。 不能润湿,不能用pH试纸直接蘸取待测液 将一小块pH试纸放在洁净的表面皿上,用清洁干燥的玻璃棒蘸取少量待测液点到pH试纸中央, 待试纸变色稳定后再与标准比色卡对照,读出对应的pH。 (2)沉淀剂是否过量的判断方法。 ①静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不 过量。 说明沉淀完全 ②静置,取上层清液适量置于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若 产生沉淀,证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。 (3)洗涤沉淀的操作。 将蒸馏水沿着玻璃棒注入过滤器中至浸没沉淀,静置,使蒸馏水自然流出,重复2~3次即可。 微点拨洗涤沉淀的操作的答题表述中,易出现“取沉淀于过滤器中”的错误表述,应是在原过滤 器中进行操作。 (4)判断沉淀是否洗净的操作。 取最后一次洗涤液,滴加……(试剂),若没有……(现象),证明沉淀已经洗净。 检验的离子为生成沉淀后溶液中的离子 (5)检查装置的气密性。 ①简易装置: 将导气管一端放入水中 ( 液封气体 ),用手焐热试管,观察现象。若导管口有气泡冒出, 冷却到室温后,导管内有一段稳定的水柱,表明装置气密性良好。 首先将容器中的气体密封起来②有长颈漏斗的装置如图: 用止水夹关闭烧瓶右侧的导气管 , 向长颈漏斗中加入适量水 ,长颈漏斗 中会形成一段液柱,停止加水,过一段时间后,若漏斗中的液柱无变化,则装置气密性良好。 (6)分液操作。 使上下压强相等,保证液体顺利流下 将分液漏斗静置分层,在漏斗下面放一个小烧杯,先打开上口塞子再打开分液漏斗活塞,使下层液 体从下口沿烧杯壁流下,流完后关闭活塞,上层液体从上口倒出。 (7)溶液中结晶的实验操作。 ①溶解度受温度影响较小的:蒸发→结晶→过滤。 ②溶解度受温度影响较大或带结晶水的:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤。 3.常见仪器的“一材多用” 应变换思维角度,注意常用仪器的非常规使用及“一材多用”。例如:干燥管除用于干燥气体外, 还可以用于组装防倒吸装置(如图①)、组装类似启普发生器装置(如图②);集气瓶除用于收集气体外, 还可用于贮存气体(如图③)、测量气体体积(如图④)、作洗气瓶(如图⑤)等用途,图⑥既可以收集密 度比空气大的气体(“长进短出”),也可以收集密度比空气小的气体(“短进长出”),还可以作为安全瓶 (“短进长出”)等。 经典对练·得高分 考向1 化学实验常识、常见仪器的使用与基本操作 真题示例 1-1.(2020山东卷,1)实验室中下列做法错误的是( ) A.用冷水贮存白磷 B.用浓硫酸干燥二氧化硫 C.用酒精灯直接加热蒸发皿 D.用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧 思路点拨1-2.(2021广东卷,7)测定浓硫酸试剂中硫酸含量的主要操作包括:①量取一定量的浓硫酸,稀释;②转 移定容得待测液;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要 用到的仪器为 ( ) 1-3.(2021河北卷,3)下列操作规范且能达到实验目的的是 ( ) 对点演练 1-1.(2021湖南永州三模)下列实验操作正确的是( ) A.将MgCl 溶液加热蒸干以制备无水MgCl 2 2 B.金属钠可保存在煤油、四氯化碳等有机溶剂中 C.常压蒸馏时,加入液体的体积不超过蒸馏烧瓶容积的三分之二 D.用标准HCl溶液滴定NaHCO 溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂 31-2.(2020浙江卷)下列有关实验说法,不正确的是( ) A.碱液不慎溅到手上,先用大量水冲洗,再用饱和硼酸溶液洗,最后用水冲洗 B.KCl和MnO 的混合物经溶解、过滤、洗涤、干燥,可分离出MnO 2 2 C.用容量瓶配制溶液,定容时若加水超过刻度线,立即用滴管吸出多余液体 D.火柴头的浸泡液中滴加AgNO 溶液、稀硝酸和NaNO 溶液,可检验火柴头是否含有氯元素 3 2 考向2 化学实验装置分析及评判 真题示例 2-1.(2020山东卷,5)利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是( ) A.用甲装置制备并收集CO 2 B.用乙装置制备溴苯并验证有HBr产生 C.用丙装置制备无水MgCl 2 D.用丁装置在铁上镀铜 思路点拨 2-2.(2021全国乙卷,8)在实验室采用如图装置制备气体,合理的是( ) 制备 选 化学试剂 的 项 气体 A Ca(OH)+NHClNH 2 4 3 B MnO+HCl(浓) Cl 2 2 C MnO+KClO O 2 3 2D NaCl+HSO(浓)HCl 2 4 对点演练 2-1.(2021湖南湘豫名校3月联考)用下列实验装置进行相应实验(部分夹持装置未画出),说法不正确 的是( ) A.图1装置检验出有CO生成,能证明焦炭与二氧化硅发生了反应 B.图2可用作少量氨气的尾气吸收装置 C.图3装置可以除去SO 中的少量HCl 2 D.图4关闭活塞K,从a处加水可检验装置气密性 2-2.(2021湖南长郡十五校联考)用下列装置能达到有关实验目的的是( ) A.用甲图装置比较NaHCO 和NaCO 的热稳定性 3 2 3 B.用乙图装置制取金属锰 C.用丙图装置可以除去淀粉溶液中的少量NaCl D.用丁图装置从氯化钠溶液中获得氯化钠晶体 考向3 实验操作、现象与结论是否一致的判断 真题示例 3-1.(2021湖南卷,3)下列实验设计不能达到实验目的的是 ( ) 选项实验目的 实验设计 检验溶液中FeSO 是否被 取少量待测液,滴加KSCN溶液,观察溶液颜色 A 4 氧化 变化 B 净化实验室制备的Cl 气体依次通过盛有饱和NaCl溶液、浓硫酸的 2洗气瓶 将待测液滴在湿润的pH试纸上,与标准比色卡 C 测定NaOH溶液的pH 对照 D 工业酒精制备无水乙醇 工业酒精中加生石灰,蒸馏 思路点拨 3-2.(2018全国Ⅱ卷,13)下列实验过程可以达到实验目的的是( ) 编号实验目的 实验过程 配制0.400 0 称取4.0 g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL容量瓶中定 A mol·L-1的NaOH溶液 容 B 探究维生素C的还原性 向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO 溶液 4 探究浓度对反应速率的 向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO 溶液的试管中同时加入2 mL 5% HO 溶液,观 D 3 2 2 影响 察实验现象 思路点拨 根据实验目的和操作过程分析判断:对点演练 3-1.(2021湖南怀化一模)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( ) 选 实验操作 现象 结论 项 产生白 A 蘸有浓氨水的玻璃棒靠近X X一定是浓盐酸 烟 向5 mL 0.1 mol·L-1 FeCl 溶液中滴入0.1 mol·L-1 KI溶液5~6滴,加2 mL CCl 振荡,溶液变 Fe3+与I-的反应有 B 3 4 静置后取上层清液滴加KSCN溶液 红 一定限度 品红溶 浓硫酸具有强氧化 C 将浓硫酸加入蔗糖中,将产生的气体通入品红溶液 液褪色 性 溴的四 氯 将石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片使其分解,再使得到的气体通入溴的四氯化碳溶 分解产物中一定含 D 化碳溶 液 有乙烯 液 褪色 3-2.(2021天津南开区二模)下列实验操作、现象和结论均正确的是( ) 选项实验操作 现象 结论 产生能使澄清石灰水变浑浊的 未知溶液中含有CO 3 2- 或 A 向少量未知溶液中加入稀盐酸 气体 HCO- 3 在空气中点燃氢气,将导管伸入盛有氯气的 B 集气瓶中产生白烟 生成HCl 集气瓶 续 表 选项实验操作 现象 结论 溶液中出现凝 非金属性: C 向NaSiO 溶液中滴入稀盐酸 2 3 胶 Cl>Si 向Ba(OH) 溶液中滴加少量稀硫酸,测电导 溶液中的离子浓度 D 2 电导率减小 率变化 减小 技法点拨 解答有关表格分析型实验题的思维模型易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)用湿润的蓝色石蕊试纸检验NH 。 ( ) 3 (2)蒸馏时温度计水银球可以插入液面以下。 ( ) (3)制取气体时,先检查装置气密性后装药品。 ( ) (4)点燃可燃性气体如H、C H 等时,先检验气体纯度后点燃。 ( ) 2 2 4 (5)使用容量瓶、分液漏斗、滴定管前,先洗涤干净后检查是否漏水。( ) 考点二 物质的分离、提纯及检验 要点归纳·再提升 1.分离提纯物质的化学方法和原理 方法 原理 杂质成分 沉淀 将杂质离子转化为沉淀 如Cl-、SO2- 、CO2- 及能形成沉淀的阳离子 法 4 3 气化 将杂质离子转化为气体 如CO2- 、HCO- 、SO2- 、HSO- 、S2-、NH+ 法 3 3 3 3 4 杂转 将杂质转化为需要提纯的 如杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式 纯法 物质 盐(用酸或碱) 续 表 方法 原理 杂质成分 注意不要引入新的杂质。如不能用酸性KMnO 溶液除去甲 4 烷中的乙烯,因为会引入新的杂质CO 氧化 2 如用酸性KMnO 溶液除去CO 中的SO、用 还原 4 2 2 热的铜粉除去N 中的O 法 2 2 用 氧化剂 ( 还原剂 )除去具有还原性(氧化性)的杂质 热分 加热使不稳定的物质分解除去 如除去NaCl中的NHCl 解法 4 酸碱 溶解 利用物质与酸或碱溶液混合后的差异进行分离 如用过量的NaOH溶液除去FeO 中的AlO 2 3 2 3 法 2.物质分离与提纯的四种类型 (1)“固+固”混合物的分离(提纯)(2)“固+液”混合物的分离(提纯) (3)“液+液”混合物的分离(提纯) (4)“气+气”混合物的分离(提纯) 3.物质检验的常用方法 检验方法适用范围 典型物质 观察 颜色、状态的差异 Cl 为黄绿色、NO 为红棕色 法 2 2 闻气 气味存在着差异 SO、HCl、NH 等有刺激性气味 味法 2 3 水溶 溶解性存在差异 如NaCO 与CaCO 法 2 3 3 焰色 常用于鉴别金属元素 如钾、钠等元素的单质、化合物 法 丁达 尔 胶体与非胶体 Fe(OH) 胶体与Fe(SCN) 溶液 3 3 效应 沉淀 SO2- 、Cl-、CO2- 、Fe2+、 将待检离子转化为沉淀 4 3 法 Fe3+、Cu2+ CO2- 、HCO- 、SO2- 、HSO- 气体 3 3 3 3 将某些离子转化为气体 法 、NH+ 4 显色 将待检成分转化为有特殊颜色 Fe3+、IO- 法 的成分 3 4.物质检验的技巧和要求 (1)先物理后化学,先利用物质的特殊颜色、状态、气味、焰色反应等进行检验,后利用化学反应 检验。 (2)先常温后加热,先鉴别出常温下反应的物质,后鉴别加热条件下反应的物质。(3)先分组后“逐一”,根据阴(阳)离子或官能团的性质分成若干组,然后再逐一鉴别。 (4)检验反应要求具有一定的选择性、典型性和明显的外部特征。如品红溶液检验SO ,KSCN 2 溶液检验Fe3+,湿润的红色石蕊试纸检验NH 等颜色的改变,或气体的生成,或沉淀的生成和溶解等特 3 征现象。 (5)检验反应时常需排除干扰,如检验SO2- 应排除CO2- 、SO2- 等干扰,检验Fe2+、Fe3+混合溶液 4 3 3 中的Fe2+和检验CO、SO 混合气体中的CO 等。 2 2 2 (6)通过①观察颜色;②反应现象;③共存关系;④电荷守恒;⑤来龙去脉,追踪推断物质组成成分中 一定含有、一定不含有、可能含有某物质(离子)。 经典对练·得高分 考向1 物质的分离与提纯 真题示例 1-1.(2020全国Ⅰ卷,9)下列气体去除杂质的方法中,不能实现目的的是( ) 选 气体(杂 方法 项 质) 通过酸性高锰酸钾 A SO(HS) 2 2 溶液 B Cl(HCl) 通过饱和的食盐水 2 C N(O) 通过灼热的铜丝网 2 2 D NO(NO) 通过氢氧化钠溶液 2 思路点拨 1-2.(2019全国Ⅱ卷,28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ℃,100 ℃以上开始升华),有 兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(K 约为10-6,易溶于水及乙醇)约 a 3%~10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。索氏提取装置如右图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝 后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧 瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题: (1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是 。圆 底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒 。 (2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是 。与常规的 萃取相比,采用索氏提取器的优点是 。 (3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是 。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有 (填标 号)。 A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.接收瓶 D.烧杯 (4)浓缩液加生石灰的作用是中和 和吸收 。 (5)可采用如右图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎 有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是 。 对点演练 1-1.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)为提纯下列物质(括号内的物质为杂质),所选用 的除杂试剂和分离方法都正确的是( ) 选项 A B C D 被提纯物溴苯(溴) SO(Cl)乙烷 酒精 2 2质 (乙烯) (水) 饱和 酸性 NaOH溶 除杂试剂 NaHSO KMnO 生石灰 液 4 4 溶液 溶液 分离方法分液 分液 洗气 渗析 1-2.(2021贵州贵阳模拟)下表中除去物质中杂质选用的试剂或操作方法正确的一组是( ) 序号物质 杂质 除去杂质选用的试剂或操作方法 KNO ① 3 KOH 加入适量FeCl 溶液,并过滤 溶液 3 FeSO ② 4 CuSO 加入过量铁粉,并过滤 溶液 4 通过盛有足量NaOH溶液的洗气瓶,再通过盛有浓硫酸 ③ H CO 2 2 的洗气瓶 ④ NaNO CaCO 溶解、过滤、蒸发 3 3 A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②④ 1-3.(2021河北邯郸模拟)超临界状态下的CO 流体溶解性与有机溶剂相似,可提取中药材的有效成分, 2 工艺流程如下。 下列说法中错误的是( ) A.浸泡时加入乙醇有利于中草药有效成分的浸出 B.高温条件下更有利于超临界CO 流体萃取 2 C.升温、减压的目的是实现CO 与产品分离 2 D.超临界CO 流体萃取中药材具有无溶剂残留、绿色环保等优点 2 技法点拨 除杂的“四原则”和“四注意” ①不增,不得引入新杂质; ②不减,尽量不减少被提纯和分离的物质; “四原 ③易分,应使被提纯或分离的物质与其他物质易 则” 分离; ④易复原,被提纯物质转化后要易被复原 ①除杂试剂要过量; “四注 ②过量试剂需除去; 意” ③选择的途径要最佳; ④除去多种杂质时要考虑加入试剂的先后顺序 考向2 常见物质的检验与鉴别 真题示例2-1.(2019全国Ⅱ卷,10)下列实验现象与实验操作不相匹配的是( ) 选项实验操作 实验现象 溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分 A 向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置 层 集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产 B 将镁条点燃后迅速伸入集满CO 的集气瓶 2 生 C 向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸 有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊 向盛有FeCl 溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴 黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色 D 3 KSCN溶液 不变 思路点拨 2-2.(2018天津卷,4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是( ) 选 实验 现象 结论 项 某溶液中滴加 产生蓝色沉 原溶液中有Fe2+,无 A K[Fe(CN)]溶液 淀 Fe3+ 3 6 B 向CHONa溶液中通入CO 溶液变浑浊 酸性:HCO>CHOH 6 5 2 2 3 6 5 向含有ZnS和NaS的悬浊液中滴加 生成黑色沉 C 2 K (CuS)HClO,其连接顺序为A→ 。能证明HSO 的酸性 2 3 2 3 强于HClO的实验现象为 。 4.(2021湖南常德3月一模)实验室制备合成农药、医药的重要中间体三氯乙醛(CCl CHO)的装置示 3 意图如图(加热装置略去): 已知: ①制备原理:C HOH+4Cl CCl CHO+5HCl。 2 5 2 3 ②CCl CHO易被HClO氧化生成CCl COOH。 3 3 (1)仪器D的名称是 ,A中发生反应的化学方程式为 。 (2)下列各装置能代替图中E的是 (填标号)。(3)制备装置中存在一处缺陷,该缺陷是 。 (4)测产品纯度:称取产品m g配成待测溶液,加入a mol·L-1碘标准溶液20.00 mL,加入指示剂,再加入 适量NaCO 溶液(CCl CHO+OH- CHCl +HCOO-、HCOO-+I H++2I-+CO ↑),反应完全后,加盐 2 3 3 3 2 2 酸调节溶液的pH,立即用b mol·L-1 Na SO 溶液滴定(I+2SO2- 2I-+SO2- )。进行三次平行实验, 2 2 3 2 2 3 4 6 所得滴定数据如表所示。 第一 第二 第三 实验序号 次 次 次 滴定前读 0.00 0.12 0.20 数/mL 滴定后读 19.98 21.52 20.22 数/mL ①指示剂为 。 ②产品的纯度为(写表达式) 。 5.丙炔酸甲酯(CH C—COOCH )是一种重要的有机化工原料,沸点为103~105 ℃。实验室制备少量 3 ≡ 丙炔酸甲酯的反应为CH C—COOH+CH OH 3 CH C—COOCH 3 +H 2 O ≡ 实验步骤如下: ≡ 步骤1:在反应瓶中,加入14 g丙炔酸、50 mL甲醇和2 mL 浓硫酸,搅拌,加热回流一段时间。 步骤2:蒸出过量的甲醇(装置如图)。 步骤3:反应液冷却后,依次用饱和NaCl溶液、5% Na CO 溶液、水洗涤。分离出有机相。 2 3 步骤4:有机相经无水NaSO 干燥、过滤、蒸馏,得丙炔酸甲酯。 2 4 (1)步骤1中,加入过量甲醇的目的是 。 (2)步骤2中,如图所示的装置中仪器A的名称是 ;蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是 。 (3)步骤3中,用5%Na CO 溶液洗涤,主要除去的物质是 ;分离出有机相的操作名称为 2 3 。(4)步骤4中,蒸馏时不能用水浴加热的原因是 。 请完成 专题突破练十 专题十一 常见有机物及其应用 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.基本营养物质:[2021湖南卷,2][2018 考向1.以选择题-的形式,考查糖类、油脂、蛋白质 1.简单有机物 全国Ⅰ卷,8] 的性质,常与生活实际相结合进行考查 的组成、结构 考向2.常见有机物的结构与性质:[2021湖 考向2.以新材料等有机化合物的应用为载体,考查有 与性质 南卷,4][2020全国Ⅰ卷,8][2019全国Ⅰ卷,8] 机化合物结构和性质的小综合 [2017全国Ⅰ卷,9] 考向1.同分异构体数目的判断:[2018全国 考向.以新材料等有机化合物的结构简式为载体,考 Ⅰ卷,11] 2.同分异构体 查有机化合物中原子共面、化学键的极性与断裂、 考向2.有机物分子中原子的共线、共面问 给定条件下同分异构体的数目判断 题:[2021湖南卷,4][2018全国Ⅰ卷,11] 考点一 简单有机物的组成、结构与性质 要点归纳·再提升 1.有机物的结构特点及主要化学性质 物质 结构特点 主要化学性质 甲烷 正四面体形分子 在光照条件下与卤素单质发生取代反应 平面形分子,官能团是 都需要催化剂 乙烯 烃 能与卤素单质、H 、 H O 、卤素氢化物 加成;能被 酸性 KMnO 2 2 4 乙烯被氧化为CO,不能用于 溶液或酸性 K CrO 溶液氧化;能发生加聚反应 2 2 2 7 除去气体中的乙烯 平面形分子,碳碳键性质完全 在催化剂存在下,与卤素单质、HNO 发生取代反应,与H 发生 苯 3 2 相同 加成反应 与活泼金属发生置换反应;被催化氧化生成醛;与羧酸发生酯化 乙醇 官能团为—OH 反应 官能团为 乙酸 具有酸的通性;能与醇发生酯化反应 —COOH 官能团是 具有醇的性质、能与银氨溶液反应得到银镜、与新制Cu(OH) 葡萄糖 2 —CHO、—OH 反应生成砖红色沉淀 纤维素与淀粉 — 均能水解,水解的最终产物为葡萄糖 两者不互为同 分异构体续 表 物质 结构特点 主要化学性质 油脂在碱性条件下发生水解称为皂化反应 官能团 油脂 为 —COOR 在酸 ( 或碱 ) 催化下水解生成丙三醇和高级脂肪酸 ( 或高级脂肪酸盐 );植物油与氢气发 生加成反应 蛋白 — 能水解(最终产物为氨基酸);遇浓硝酸变黄色;灼烧时有烧焦羽毛气味 质 微点拨高级脂肪酸记忆口诀:软十五、硬十七,油酸不饱(和)十七烯,另外均有一羧基。 2.有机反应中的几个定量关系 (1)在卤代反应中,1 mol卤素单质取代1 mol H,同时生成1 mol HX(X表示卤素原子,下同)。 (2)1 mol 加成需要1 mol H 或1 mol Br 。 2 2 (3)1 mol苯完全加成需要3 mol H 。 2 (4)1 mol —COOH与Na反应生成0.5 mol H ;1 mol —OH与Na反应生成0.5 mol H 。 2 2 (5)1 mol —COOH与NaHCO 反应生成1 mol CO 气体。 3 2 (6)1 mol —COOH与NaOH反应消耗1 mol NaOH,1 mol (R为链烃基)与NaOH反 应消耗1 mol NaOH。 3.重要的有机化学反应 反应类型 反应的原子或原子团、反应试剂或条件 与溴水(混合即可反应);碳碳双键与H、 HBr 、 H O, 与H 均需在 2 2 2 加成反应 一定条件下进行 与以双键为中心不对称的烯烃(如丙烯CH CHCH)反应,加成产物为两种 2 3 加聚反应 单体中有 或—C C—等不饱和键 饱和烃与 X 反应需光照 2 ≡ 烃与卤素单质 两种卤代反应的条件不同 苯环上的氢原子可与卤素单质(加催化剂)或HNO(浓硫酸催化)取代 3 酯水解 酯基水解成羧基和羟基 酯化 按照“酸失羟基、醇失氢”的原则,在浓硫酸催化下进行 与O 反应(加催化剂) 2 —OH(—CHOH氧化成醛基、 氧化成羰基) 2 酸性KMnO(或KCrO) 4 2 2 7 溶液 、苯环上的烃基、—OH、—CHO都可被氧化 银氨溶液、新制的 —CHO被氧化成—COOH Cu(OH) 2 少数有机物不能燃烧,如CCl 燃烧 4多数有机物能燃烧,烃类完全燃烧生成CO 和水 2 4.常见有机物在生产、生活中的应用 性质 应用 医用酒精中乙醇的体积分数为75%,使蛋白质 医用酒精用于消毒 变性 蛋白质受热变性 加热能杀死流感病毒 灼烧法可以区别蚕丝和人造 蚕丝灼烧有烧焦羽毛的气味 纤维 聚乙烯性质稳定,无毒 可作食品包装袋 不能用作食品包装袋 聚氯乙烯( )有毒 食用油反复加热会产生稠环芳香烃等有害物 食用油不能反复加热 质 鉴别淀粉与蛋白质、木纤维 淀粉遇碘水显蓝色 等 食醋可除水垢(主要成分为碳 食醋与碳酸钙反应生成可溶于水的醋酸钙 酸钙) 油脂在碱性条件下水解为高级脂肪酸盐和甘 制肥皂 油 经典对练·得高分 考向1 基本营养物质 真题示例 1-1.(2018全国Ⅰ卷,8)下列说法错误的是( ) A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖 B.酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质 C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br /CCl 褪色 2 4 D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖 思路点拨1-2.(2021河北卷,2)高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是( ) A.芦苇可用于制造黏胶纤维,其主要成分为纤维素 B.聚氯乙烯通过加聚反应制得,可用于制作不粘锅的耐热涂层 C.淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质 D.大豆蛋白纤维是一种可降解材料 对点演练 1-1.(2021天津河北区模拟)下列说法正确的是( ) A.粮食酿酒不涉及化学反应 B.葡萄糖和果糖分子中官能团种类完全相同 C.油脂的氢化可制得硬化油,作为肥皂、人造黄油的原料 D.棉花和蚕丝的主要成分是纤维素 1-2.(2021上海宝山区模拟)能区别地沟油(加工过的餐饮废弃油)与矿物油(汽油、煤油、柴油等)的方 法是( ) A.点燃,能燃烧的是矿物油 B.加入足量氢氧化钠溶液共热,不分层的是地沟油 C.加入水中,浮在水面上的是地沟油 D.测定沸点,有固定沸点的是矿物油 考向2 常见有机物的结构与性质 真题示例 2-1.(2021湖南卷,4)己二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有工业路线基础上,提出了一条“绿 色”合成路线: 下列说法正确的是( ) A.苯与溴水混合,充分振荡后静置,下层溶液呈橙红色 B.环己醇与乙醇互为同系物 C.己二酸与NaHCO 溶液反应有CO 生成 3 2 D.环己烷分子中所有碳原子共平面 思路点拨2-2.(2020全国Ⅰ卷,8)紫花前胡醇 ( )可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。下列有关该化合 物的叙述错误的是( ) A.分子式为C H O 14 14 4 B.不能使酸性重铬酸钾溶液变色 C.能够发生水解反应 D.能够发生消去反应生成双键 对点演练 2.(2021广东肇庆模拟)某有机物的结构简式如图所示。下列关于该有机物的说法错误的是( ) A.属于芳香烃 B.所有碳原子可能共平面 C.可发生取代反应、氧化反应、加聚反应 D.能使酸性KMnO 溶液和Br 的CCl 溶液褪色 4 2 4 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)由于苯中没有碳碳双键,因此苯不能使溴水褪色。 ( ) (2)乙烯能使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,两者褪色的原理相同。 ( ) (3)苯与液溴混合后加入FeBr 发生了加成反应。 ( ) 3 (4)1 mol CH 和4 mol Cl 发生取代反应生成的产物中物质的量最多的是CCl 。 ( ) 4 2 4 (5)淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物。 ( ) (6)糖类、油脂、蛋白质均可发生水解反应。 ( )(7)酯的碱性水解被称为皂化反应。 ( ) (8)蛋白质遇到盐产生沉淀是蛋白质发生了变性。 ( ) (9)乙醇、乙酸均能与Na以及NaOH反应。 ( ) (10)1 mol C HOH和1 mol CH COOH在浓硫酸作用下加热,可以完全反应生成1 mol 2 5 3 CHCOOC H。 ( ) 3 2 5 (11)用CHCH 18 OH与CHCOOH发生酯化反应,生成H 18 O。 ( ) 3 2 3 2 易错警示 (1)烷烃、烯烃、苯与卤素单质反应条件不同 烷烃 烯烃 苯 卤素单质蒸气、光 卤素单质水溶液或CCl 卤素单质、卤化铁作催 4 照 溶液 化剂 (2)糖类又叫碳水化合物,但是并不是所有糖类组成均符合C (H O) ,而符合该组成的也不一定为糖类。 m 2 n (3)高分子化合物之间不能互称同分异构体,因为分子组成并不确定。 (4)乙醇在不同条件下的氧化产物不同:燃烧产生CO 和HO、催化氧化产生乙醛、与强氧化剂 2 2 酸性高锰酸钾或重铬酸钾反应产生乙酸。 (5)酯化反应中生成的水,羟基来自羧酸、氢原子来自醇羟基,且酯化反应为可逆反应,无法彻底进 行。 考点二 同分异构体 要点归纳·再提升 1.判断同分异构体数目的常见方法和思路 将有机物看作由基团连接而成,由基团的异构体数目可推断有机物的异构体数目。如: 丁基有 4 种 ,CHCl、 4 9 CHOH、CHCOOH均有4种结构 4 9 4 9 甲基、乙基各1种,丙基2种,丁基4种,戊基8种 将有机物分子中的不同原子或基团换位进行思考。如乙烷分子中共有6个H,一氯乙烷只有一种结构,那么五氯 乙烷也只有一种。同理二氯乙烷和四氯乙烷均有2种,二氯苯和四氯苯均有3种 续 表 判断一取代物的方法 分子中等效氢原子有如下情况。分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效;同一个碳原子上所连接的甲基氢原 子等效;分子中处于对称位置上的氢原子等效分析二元取代产物的方法。如分析CHCl 的同分异构体数目,可先固定其中一个氯原子的位置,然后移动另一 3 6 2 个氯原子 饱和酯RCOOR,—R 有m种,—R 有n种,则对应的酯共有m×n种 1 2 1 2 2.同分异构体判断的失分防范 (1)总体顺序应该遵循:类别异构→碳架异构→位置异构,这样有序进行,既可防遗漏又可防重复。 (2)要有空间想象能力,看准碳架的对称性,避免重复。 (3)注意碳的“四价”原则,确定碳原子上有无氢原子以及氢原子的数目,这样可以确定该碳原子 有无一元及二元代物。 (4)二元代物要有序:先确定第一个取代基的位置,再引入第二个取代基。 (5)注意看清题目的限制条件:常见的限制条件有种类、性质、结构等方面。 微点拨判断二元代物的同分异构体时,应该利用“同、邻、间”确定两支链的相对位置,如: 、 、 。 3.有机物分子中原子共线、共面问题 (1)四种典型模型解读 甲烷分子中所有原子一定不共平面,最多有3个原子处在一个平面上,若用其他原子代替其中的 任何氢原子,所有原子也一定不能共平面,如CHCl分子中所有原子不在一个平面上 3 所有原子都在同一条直线上 乙烯分子中所有原子一定共平面,若用其他原子代替其中的任何氢原子,所得有机物中所有原子 仍然共平面,如CH CHCl分子中所有原子共平面 2 苯分子中所有原子一定共平面,若用其他原子代替其中的任何氢原子,所得有机物分子中的所有 原子也仍然共平面,如溴苯( )分子中所有原子共平面 (2)结构不同的基团连接后原子共面分析 ①直线与平面连接,则直线在这个平面上。 如苯乙炔: ,所有原子共平面。②平面与平面连接,如果两个平面结构通过单键相连,由于单键的旋转性,两个平面可以重合,但 不一定重合。 如苯乙烯: ,分子中共平面原子至少12个,最多16个。 ③平面与立体结构连接,如果甲基与平面结构通过单键相连,则由于单键的旋转性,甲基的一个氢 原子可能暂时处于这个平面上。 微点拨不共线的任意三点可确定一个平面;一条直线与某平面有两个交点时,则这条直线上的所 有点都在该相应的平面内;注意单键可以旋转,双键不能旋转这一特点,同时要注意问题中的限定性词 语(如最多、至少等)。 经典对练·得高分 考向1 同分异构体数目的判断 真题示例 1-1.(2020全国Ⅱ卷,10)吡啶( )是类似于苯的芳香化合物。2-乙烯基吡啶(VPy)是合成治疗硅肺 病药物的原料,可由如下路线合成。下列叙述正确的是( ) + A.MPy只有两种芳香同分异构体 B.EPy中所有原子共平面 C.VPy是乙烯的同系物 D.反应②的反应类型是消去反应 思路点拨 A项,限定条件下同分异构体的书写——残基法: B项,分子中原子共面问题的判断——母体法: C项,同系物的判断——分子结构和组成的比较:D项,反应类型的判断——根据结构简式的异同判断: 1-2.(2021全国乙卷,10)一种活性物质的结构简式为 ,下列有关该物质的叙述正确的是( ) A.能发生取代反应,不能发生加成反应 B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物 C.与 互为同分异构体 D.1 mol该物质与碳酸钠反应得44 g CO 2 对点演练 1-1.(2021湖南永州二模)分子式为C HO 的含苯环的有机化合物,能与NaHCO 溶液反应生成气体, 8 8 2 3 则符合上述条件的同分异构体有(不考虑立体异构)( ) A.2种 B.3种 C.4种 D.5种 1-2.(2021湖南常德3月一模)合成新型多靶向性的治疗肿瘤的药物索拉非尼的部分流程如图。 下列叙述错误的是( ) A.X结构中所有原子可能共面 B.上述转化过程均属于取代反应 C.X的环上二氯代物有6种 D.Z的分子式为C HNOCl 7 8 2 1-3.(2021辽宁辽阳模拟)化合物如图,下列说法不正确的是( ) A.a、b、c、d互为同分异构体B.除a外均可发生加成反应 C.a的三氯代物数目多于二氯代物 D.一氯代物同分异构体最多的是d 考向2 有机物分子中原子的共线、共面问题 真题示例 2-1.(2019全国Ⅲ卷,8)下列化合物的分子中,所有原子可能共平面的是( ) A.甲苯 B.乙烷 C.丙炔 D.1,3-丁二烯 思路点拨 判断有机化合物分子中各原子的空间相对位置——母体迁移法和拆分组合法。 母体迁移法:甲苯、乙烷、丙炔分子中都含有甲基,由甲烷分子结构特点可知,所有原子不可能共 平面,所以A、B、C三项错误。 拆分组合法: 第一步:拆分。写出D项所给分子的结构简式,并根据不同“母体”类型,将复杂的分子拆分为简 单的几部分, 拆分为两部分乙烯型结构。 第二步:判断。判断各部分原子空间相对位置关系,乙烯型结构中各原子处于同一平面。 第三步:组合。根据单键可以绕键轴旋转的原则,综合各部分的情况得出最终结论。1,3-丁二烯 分子中各原子可能处于同一平面上,D项符合题意。 2-2.(2021河北卷,8)苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体,结构简式如图。关于该化合物,下列 说法正确的是( ) A.是苯的同系物 B.分子中最多8个碳原子共平面 C.一氯代物有6种(不考虑立体异构) D.分子中含有4个碳碳双键 对点演练 2-1.(2021安徽合肥模拟)重排反应是指某种化合物在试剂、温度或其他因素的影响下,发生分子中某 些基团的转移或分子内碳原子骨架改变的反应。氢化偶氮苯(a)在一定条件下可重排为联苯胺(b),其 变化如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A.b分子中所有碳原子可能共平面B.a和b分子的一氯取代物种数相同 C.a和b均能发生氧化反应 D.1 mol a或b均能与6 mol H 完全加成 2 2-2.(2021宁夏石嘴山模拟)1,3-二异丙烯基苯是工业上常用的交联剂,可用于制备高性能超分子聚 合物,其结构如图所示。下列有关1,3-二异丙烯基苯的说法错误的是( ) A.能发生加聚反应 B.与液溴混合后加入FeBr 可发生取代反应 3 C.分子中所有碳原子可能处于同一平面 D.其一氯代物有6种 技法点拨 有机物分子中原子共面、共线的解题思路 (1)“等位代换不变”原则。基本结构上的氢原子,无论被什么原子替代,所处空间结构维持原状。 (2)单键可以沿键轴旋转,双键和三键不能沿键轴旋转。若平面间靠单键相连,所连平面可以绕键 轴旋转,可能旋转到同一平面上也可能旋转后不在同一平面上。 (3)若平面间被多个点固定,且不是单键相连,则不能旋转,一定共平面。 (4)分拆原则。可把复杂的构型,分拆为几个简单构型,再分析单键旋转时可能的界面。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)丙烷是直链烃,所以分子中3个碳原子在一条直线上。 ( ) (2)C H 和C H 一定互为同系物。 ( ) 2 6 3 8 (3)丙烯所有原子均在同一平面上。 ( ) (4)分子式为C H 的烯烃且双键在链端的同分异构体有7种。 ( ) 6 12 (5) 与CH—CH—CH—CH 属于碳架异构的同分异构体。 ( ) 3 2 2 3 (6) 分子中7个碳原子共面。 ( ) 请完成 专题突破练十一 专题十二 有机化学基础(选考) 五年高考 命题研究 高频考点 五年考向 命题角度再思考 考向1.陌生有机物的组成、结构和性质:[2021湖南 考向1.以社会生活中的热点问题为切入点,以新 1.有机物的 卷,4][2020全国Ⅰ卷,8] 应用的有机化合物的结构简式为载体,考查有机 结构、性 考向2.有机物的命名:[2020全国Ⅰ卷,36][2018全国 化合物的原子共面、手性碳原子判断、性质判 质与命名 Ⅰ卷,36][2017全国Ⅰ卷,36] 断考向2.考查醛、羧酸、多官能团有机化合物的 命名 2.有机反应 考向.有机物之间的转化及反应类型的判断:[2021 考向.在选择题-中,结合有机化合物的结构简式考 类型的判 湖南卷,19][2020全国Ⅰ卷,36][2019全国Ⅰ卷,36] 查有机反应类型的判断,在非选择题-中,考查有机 断 [2018全国Ⅰ卷,36][2017全国Ⅰ卷,36] 化合物之间转化时发生反应的类型 考向.特殊条件下有机物同分异构体数目的判断与 考向.大多在有机合成与推断题中,考查限制条件 3.同分异构 结构简式的书写:[2021湖南卷,19][2020全国Ⅰ 同分异构体的结构简式的书写,侧重考查分析与 体的书写 卷,36][2019全国Ⅰ卷,36][2018全国Ⅰ卷,36][2017 推测能力 全国Ⅰ卷,36] 考向1.分析合成路线中副产物的产生 考向1.合成有确定结构简式的有机化合物:[2021湖 考向2.在有机合成与推断题中,结合有机化合物 南卷,19][2019全国Ⅰ卷,36][2018全国Ⅰ卷,36] 的转化条件、部分有机化合物的结构简式,推断 4.有机化合 [2017全国Ⅰ卷,36] 未知有机化合物的结构简式,侧重考查理解与辨 物的合成 考向2.合成未知结构的有机化合物[2021湖南 析能力、分析与推测能力 与推断 卷,19] 考向3.大多在有机合成与推断题的最后一问,以 考向3.有机化合物合成路线的设计[2021湖南 指定有机原料设计合成目标有机化合物的合成 卷,19][2019全国Ⅰ卷,36][2018全国Ⅰ卷,36] 路线,侧重考查分析与推测能力,题目的难度较大 考点一 有机物的结构、性质与命名 要点归纳·再提升 1.官能团的结构与性质 有机物官能团 主要化学性质 烷烃 — ①在光照下发生卤代反应;②不能使酸性KMnO 溶液褪色;③高温分解 4 ①跟X、H、HX、HO等发生加成反应;②加聚;③易被氧化,可使酸性 2 2 2 KMnO 溶液褪色 4 ①跟X、H、HX、HO等发生加成反应;②易被氧化,可使酸性KMnO 溶液 —C C— 2 2 2 4 褪色;③加聚 ≡ ①取代——硝化反应、磺化反应、卤代反应; 苯 — 烷烃、苯及其同系物的卤代反应需要的是纯卤素单质 ②与H 发生加成反应 2 苯的 ①取代反应; — 同系物 ②使酸性KMnO 溶液褪色 4 续 表 有机 官能团 主要化学性质 物 卤代 —X ①与NaOH溶液共热发生取代反应;②与NaOH乙醇溶液共热发生消去反应 烃 ①跟活泼金属Na等反应产生H;②消去反应,加热时,分子内脱水生成烯烃;③催化氧化;④与羧 2 酸及无机含氧酸发生酯化反应 醇 —OH 羟基碳:2个(及以上)氢生成醛;1个氢生成酮;无氢不氧化 酚 —OH ①弱酸性;②遇浓溴水生成白色沉淀;③遇FeCl 溶液呈紫色 3 醛 ①与H 加成为醇;②被氧化剂(如O、Ag(NH)+ 、Cu(OH) 等)氧化为羧酸 2 2 3 2 2羧酸 ①酸的通性;②酯化反应 酯 发生水解反应,生成羧酸(盐)和醇 微点拨注意醇和卤代烃的消去反应条件: (1)结构条件:连有羟基(或— X)的碳原子的邻位碳原子连有氢原子。 (2)反应条件:醇—— 浓硫酸、加热;卤代烃—— NaOH乙醇溶液、加热。 2.常见重要官能团的检验方法 官能团种类 试剂 判断依据 碳碳双 溴的CCl 溶液 橙红色褪去 4 键或碳 酸性KMnO 溶液 紫红色褪去 碳三键 4 NaOH溶液、稀硝 卤素原子 酸、 有沉淀生成 AgNO 溶液 3 醇羟基 钠 有H 放出 2 FeCl 溶液 显紫色 酚羟基 3 浓溴水 有白色沉淀产生 醛基 银氨溶液 有银镜生成 有砖红色沉淀产 碱性条件下进 新制Cu(OH) 2 生 行 羧基 NaHCO 溶液 有CO 气体放出 3 2 3.提纯常见有机物(括号内为杂质)的方法 分离方 主要仪 混合物 试剂 法 器 甲烷(乙烯) 溴水 洗气 洗气瓶 酸性KMnO 溶 4 分液漏 苯(乙苯) 液, 分液 斗 NaOH溶液 溴乙烷(乙 分液漏 水 分液 醇) 斗 分液漏 苯(苯酚) NaOH溶液 分液 斗 蒸馏烧 硝基苯(苯) — 蒸馏 瓶 蒸馏烧 乙醇(HO) 新制生石灰 蒸馏 2 瓶 乙酸乙酯 饱和NaCO 溶 分液漏 (乙酸、乙 2 3 分液 液 斗 醇) 蒸馏烧 乙醇(乙酸) NaOH溶液 蒸馏 瓶 4.记准几个定量关系(1)1 mol醛基消耗2 mol Ag(NH )OH生成2 mol Ag单质、1 mol H O、3 mol NH ;1 mol甲醛消 3 2 2 3 耗4 mol Ag(NH )OH。 3 2 (2)1 mol醛基消耗2 mol Cu(OH) 生成1 mol Cu O沉淀、3 mol H O。 2 2 2 (3)和NaHCO 反应生成气体:1 mol —COOH生成1 mol CO 气体。 3 2 (4)和Na反应生成气体:1 mol —COOH生成0.5 mol H ,1 mol —OH生成0.5 mol H 。 2 2 (5)和NaOH反应:1 mol —COOH(—OH(酚)或—X)消耗1 mol NaOH,1 mol (R为链 烃基)消耗1 mol NaOH,1 mol 消耗2 mol NaOH。 微点拨(1)酚酯与普通酯的区别:1 mol酚酯(如HCOOC H)水解时消耗2 mol NaOH,1 mol普通酯 6 5 (如CHCOOC H)水解时消耗1 mol NaOH。 3 2 5 (2)能与NaCO 溶液发生反应的有羧酸、苯酚,但苯酚与NaCO 溶液反应生成NaHCO 而得不 2 3 2 3 3 到CO。 2 经典对练·得高分 考向1 陌生有机物的组成、结构和性质 真题示例 1.(2020全国Ⅲ卷,8)金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物,结构简式如 下: 下列关于金丝桃苷的叙述,错误的是( ) A.可与氢气发生加成反应 B.分子含21个碳原子 C.能与乙酸发生酯化反应 D.不能与金属钠反应 思路点拨 根据有机化合物分子结构推测性质:对点演练 1-1.(2021湖南湘豫名校3月联考)中医药在抗击新冠肺炎疫情中发挥了重要作用,有些中医药对其他 的病症也有着独特的疗效,以下成分(结构如图)对肿瘤细胞有独特的杀伤作用。下列有关该物质的叙 述不正确的是( ) A.该物质有4种官能团 B.分子中苯环上的一氯代物只有4种 C.可以发生取代反应、加成反应、氧化反应、还原反应 D.1 mol该物质与溴水反应,最多消耗1 mol Br 2 1-2.(2021河北唐山模拟)奥司他韦是一种高效、高选择性神经氨酸酶抑制剂,是目前治疗流感的最常 用药物,也是国家的战略储备药。其结构如图所示,关于奥司他韦的说法正确的是( ) A.分子中所有原子可以共平面 B.不可以使溴水褪色 C.1 mol分子最多可与3 mol H 发生反应 2 D.分子中的官能团种类有5种 技法点拨 同“性”异“类”有机物归纳 性质 物质类别烯烃、炔烃、苯的同系物(部分除外)、醇(部分除外)、酚、醛、葡萄 能使酸性KMnO 溶液褪色的有机物 4 糖、麦芽糖、油脂 能使溴水褪色的有机物 烯烃、炔烃、酚、氨基酸、葡萄糖 能与Na反应产生H 的有机物 醇、酚、羧酸、氨基酸、葡萄糖 2 具有酸性(能与NaOH、NaCO 反应)的 2 3 酚、羧酸、氨基酸 有机物 能发生银镜反应或与新制Cu(OH) 反应 2 醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖 的有机物 既有氧化性,又有还原性的有机物 醛、烯烃、炔烃 能发生水解反应的有机物 卤代烃、酯、多糖、蛋白质等 能发生显色反应的有机物 苯酚遇FeCl 显紫色、淀粉遇I 变蓝、(含苯环)蛋白质遇浓硝酸变黄 3 2 考向2 有机物的命名 真题示例 2.(1)(2020全国Ⅰ卷,36节选)A(C HCl )的化学名称为 。 2 3 (2)(2020全国Ⅱ卷,36节选)A( )的化学名称为 。 (3)(2020全国Ⅲ卷,36节选)A( )的化学名称是 。 思路点拨 有机物命名的解题思路: 对点演练 2-1.(2021贵州铜仁模拟)下列关于有机化合物的说法正确的是( ) A. 的名称为2-甲基-1-丙醇B.氯乙烯和聚乙烯均能发生加成反应 C.C HCl 有4种同分异构体 3 2 6 D.C H 和C H 一定是同系物 2 4 4 8 2-2.(2021山东模考)根据系统命名法,下列有机化合物的命名正确的是( ) A. 2,3,5,5-四甲基-4-乙基己烷 B. 3,3-二甲基-2-乙基-1-丁烯 C. 2-乙基-3-甲基戊醛 D. 1,2-二甲基-1-氯丙烷 2-3.(2021浙江温州模拟改编)下列叙述不正确的是 ( ) A. 的名称:邻甲基苯酚 B.乙醇的比例模型: C.CHCHOCH CH 的名称:乙醚 3 2 2 3 D.(CH)CHCH C(CH) 的名称:2,4,4-三甲基戊烷 3 2 2 3 3 技法点拨 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)2,2-二甲基丙醇和2-甲基-1-丁醇互为同分异构体。 ( ) (2) 命名为2-乙基丁烷。( ) (3)某烯烃的名称是2-甲基-4-乙基-2-戊烯。( ) (4)(CH )CH(CH )CH(C H)(CH )CH 的名称是2-甲基-5-乙基辛烷。( ) 3 2 2 2 2 5 2 2 3 (5)1 mol某醇类物质与足量Na反应能得到1 mol H ,则该醇类物质为二元醇。 ( ) 2 (6)醇发生催化氧化和消去反应时,对结构的要求相同。 ( )(7)分子式为C H 的芳香烃,不能使溴水褪色,但可使酸性KMnO 溶液褪色,分子结构中含一个 10 14 4 烷基,则此烷基的结构有4种。 ( ) (8)溴苯既可以发生水解反应,又可以发生消去反应。 ( ) (9)能发生银镜反应的有机物都属于醛类。 ( ) 易错警示 1.有机物系统命名中常见的错误 (1)主链选取不当(不包含官能团,不是主链最长、支链最多)。 (2)编号错(官能团的位次不是最小,取代基位次之和不是最小)。 (3)支链主次不分(不是先简后繁)。 (4)“-”“,”忘记或用错。 2.判断有机化合物性质时应注意的问题 (1)有些官能团的性质会出现交叉,如碳碳双键和醛基都能被酸性KMnO 溶液氧化,也能与H 发 4 2 生加成反应等。 (2)同一官能团连有的基团不同时,也有不同的化学性质,如—OH(羟基)直接连在苯环上和连在链 烃上的化学性质不同; 能与NaOH溶液反应而 、 则不能。再 如普通酯基与NaOH按物质的量之比为1∶1反应,但酚酯(如 )与NaOH则按物 质的量之比为1∶2反应。 (3)有些反应的发生对有机物的结构有要求,如醇羟基的催化氧化和消去反应、卤代烃的消去反 应等。 考点二 有机反应类型的判断 要点归纳·再提升 1.有机反应类型 有机反应基本类型 有机物类型 饱和烃、苯和苯的同系物等 卤代反应 光照时取代支链上氢原子,催化时取代苯环上氢原 取代反 子 应 酯化反应 醇、羧酸、纤维素等 水解反应 卤代烃、酯等 硝化反应 苯和苯的同系物等 磺化反应 加成反应 烯烃、炔烃、苯和苯的同系物、醛等 消去反应 卤代烃、醇等(要求邻碳有氢) 燃烧 绝大多数有机物烯烃、炔烃、苯的同系物、醇(要求同碳有氢)、 醛、酚等 酸性KMnO 4 溶液 与苯环直接相连的碳原子有氢原子才能被高锰酸 钾氧化 直接(或 醇、醛、葡萄糖等 催化)氧化 新制 Cu(OH)、 醛、甲酸、甲酸酯、葡萄糖等 2 银氨溶液 续 表 有机反应基本类型 有机物类型 还原反应 醛、酮、葡萄糖等 加聚反应 烯烃、炔烃等 苯酚与甲醛、多元醇与多元羧酸、氨 缩聚反应 基酸等 与FeCl 溶液的显色反 3 酚类 应 微点拨有关加成反应的注意事项: (1)只有与氢气的加成反应才是还原反应。 (2)只有醛、酮中的羰基能与H 发生加成反应,而羧基、酯基和肽键中的羰基不能与H 发生加 2 2 成反应。 2.依据反应条件判断有机反应类型 反应条件 反应类型 稀硫酸并加热 通常为酯类或糖类的水解反应 Cu或Ag作催化剂、加热并有O 参加 2 通常为醇的催化氧化 反应 催化剂并有H 参加反应 通常为碳碳双键、苯环的加成反应 2 通常为烷烃或苯环侧链烷烃基上的氢原子发生的取 光照且与卤素单质(Cl 或溴蒸气)反应 2 代反应 续 表 反应条件 反应类型 FeX 作催化剂且与X 反 通常为苯环上的氢原子被取代,发生取 3 2 应 代反应 NaOH的乙醇溶液、加 通常为卤代烃的消去反应 热 微点拨反应条件为浓硫酸、加热时发生的反应可为取代反应(如酯化反应、成醚反应)、消去反应 (如乙醇制乙烯)、多元醇与多元羧酸发生的缩聚反应。 经典对练·得高分考向 有机物之间的转化及反应类型的判断 真题示例 1.(2018江苏卷,11改编)化合物Y能用于高性能光学树脂的合成,可由化合物X与2-甲基丙烯酰氯在 一定条件下反应制得: 下列有关化合物X、Y的说法正确的是( ) A.X分子中所有原子一定在同一平面上 B.X、Y都只能与Br 发生取代反应 2 C.X、Y均不能使酸性KMnO 溶液褪色 4 D.X→Y的反应为取代反应 思路点拨 2.(2021广东卷,5)昆虫信息素是昆虫之间传递信号的化学物质。人工合成信息素可用于诱捕害虫、 测报虫情等。一种信息素的分子结构简式如图所示,关于该化合物说法不正确的是( ) A.属于烷烃 B.可发生水解反应 C.可发生加聚反应 D.具有一定的挥发性对点演练 1.(2021山东枣庄模拟改编)“鲁米诺”是一种化学发光试剂,一定条件下被氧化后能发出蓝光。“鲁 米诺”的合成原理如下图所示: 下列说法正确的是( ) A.X的分子中所有碳原子一定共面 B.一定条件下X可以和乙醇发生缩聚反应 C.上图反应①与反应②分别属于加成、还原反应 D.上图反应①与反应②理论上生成水的质量比为2∶1 2.(2020山东枣庄模拟)利用下图所示的有机物X可生产S—诱抗素Y。下列说法正确的是( ) A.X和Y都可以与FeCl 溶液发生显色反应 3 B.1 mol Y最多能加成3 mol H 2 C.1 mol X与足量NaOH溶液反应,最多消耗6 mol NaOH D.X到Y的反应是水解反应或取代反应 技法点拨 有机化学反应类型判断的基本思路 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)由CHCHCHOH制备 ,所发生的化学反应至少有消去反应、加聚反应。( 3 2 2 ) (2)CH CHO+2Cu(OH) +NaOH CHCOONa+Cu O↓+3H O为氧化反应。 ( ) 3 2 3 2 2 (3)2CH CH+O 2CHCHO为加成反应。( ) 2 2 2 3(4)结构为 的有机物可以通过不同的反应得到下列四种物质的反应类型分别 是: ① 酯化反应 ( ) ② 消去反应 ( ) ③ 还原反应 ( ) ④ 加成反应( ) 易错警示 根据反应条件判断反应类型的关注点 考点三 同分异构体的书写 要点归纳·再提升 1.常见限制条件与结构关系总结2.限定条件下同分异构体的书写步骤 第一步—依据限定条件,推测“碎片”(原子、基团)的结构 | 第二步—摘除“碎片”,构建碳骨架 | 第三步—“碎片”组装,完成书写 具体方法如下: (1)“碎片”推测:依据分子式(不饱和度)信息、特殊结构信息、类别信息、化合物性质等推知官 能团。 (2)碳架构建:除“碎片”以外的碳原子,按碳架异构搭建。 (3)“碎片”组装:先在苯环上进行基团定位→再考虑取代基的碳链异构→再考虑取代基在苯环上 的位置异构→最后考虑官能团类别异构。 主要包括卤素原子(— X)、硝基(— NO )、氨基(— NH )、羟基(— OH)、羧基(— COOH)、醛 2 2 基(— CHO)等 (4)方法选择:“端基碎片”的位置异构一般选择“等效氢”“定一移一”等方法;“非端基碎片” 的位置异构一般选择“插入法”。 3.芳香族化合物同分异构体数目的确定 (1)若取代基在苯环上的位置一定,但取代基种类不确定,同分异构体数目的多少是由取代基的种 数决定的,此时分析的重点是苯环上的取代基,如C H—C H,因为丁基有四种不同的结构,故该烃有 6 5 4 9 四种同分异构体。 (2)若取代基种类一定,但位置不确定时,可按下述方法处理:当苯环上只有两个取代基时,取代基 在苯环上的位置有邻、间、对三种;当有三个取代基时,这三个取代基有“连、偏、匀”三种位置关系(如 、 、 ,R表示取代基,可以相同或不同);若苯环上连有— X、—X、—Y 3个取代基,其结构有6种;若苯环上连有—X、—Y、—Z 3个不同的取代基,其结构有 10种。 经典对练·得高分 考向 特殊条件下有机物同分异构体数 目的判断与结构简式的书写 真题示例 (1)(2021湖南卷,19节选)叶酸拮抗剂Alimta(M)是一种多靶向性抗癌药物。中间产物B( )有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有 种(不考虑立 体异构); ①苯环上有2个取代基 ②能够发生银镜反应 ③与FeCl 溶液发生显色反应 3 其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为6∶2∶2∶1∶1的结构简式为 ; (2)(2021河北卷,18节选)丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺 血性脑卒中等疾病。中间产物D( )有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳 香族化合物的结构简式为 、 。 ①可发生银镜反应,也能与FeCl 溶液发生显色反应; 3 ②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。 (3)(2021广东卷,21节选)化合物Ⅵ( )的芳香族同分异构体中,同时满足如下条件的有 种,写出其中任意一种的结构简式: 。 条件:a)能与NaHCO 反应;b)最多能与2倍物质的量的NaOH反应;c)能与3倍物质的量的Na发生放 3 出H 的反应;d)核磁共振氢谱确定分子中有6个化学环境相同的氢原子;e)不含手性碳原子(手性碳原 2 子是指连有4个不同的原子或原子团的饱和碳原子)。 对点演练 1.(2021河北衡水模拟)水杨酸甲酯的制备反应如图所示。下列有关说法错误的是( )+CH OH +H O 3 2 A.该反应与甲烷和氯气的反应类型相同 B.加入过量的甲醇可以提高水杨酸的转化率 C.水杨酸分子中所有原子有可能共平面 D.与水杨酸甲酯具有相同官能团且羟基直接连在苯环上的同分异构体共有16种(不考虑立体异构) 2.(1) 的同分异构体中:①能发生水解反应;②能发生银镜反应;③能与氯化铁溶液 发生显色反应;④含氧官能团处在对位。满足上述条件的同分异构体共有 种(不考虑立 体异构),写出核磁共振氢谱图中有五组吸收峰的同分异构体的结构简式: 。 (2)化合物 有多种同分异构体,同时满足下列条件的有 种。 ①能发生水解反应和银镜反应;②能与FeCl 溶液发生显色反应;③苯环上有四个取代基,且苯环上一 3 卤代物只有一种。 (3)符合下列3个条件的 的同分异构体有 种。 ①与FeCl 溶液发生显色反应;②苯环上只有两个取代基;③1 mol该物质最多消耗3 mol NaOH,其中 3 氢原子共有五种不同环境的是 (写结构简式)。 (4)同时满足下列条件:①与FeCl 溶液发生显色反应;②苯环上有两个取代基、含C O键的 3 的同分异构体有 种(不包括立体异构);其中核磁共振氢谱为四组峰、 能水解的物质的结构简式为 。 技法点拨 含有一个苯环有机物的同分异构体的判断思路 ①根据题给信息确定取代基的结构和数目;②判断取代基在苯环上的位置。 方法:以取代基相同的二元、三元位置关系(如图)为基础,用换元法或等效氢法延伸拓展取代基 不同的位置种数。二元取代: 、 、 三元取代: 、 、 如当苯环上的三个取代基有两个相同(X、X)、一个不同(Y)时: 方法1:先写出两个相同取代基在苯环上的位置关系,再引入(Y)。即: 二元取代: 、 、 方法2:先写出三个相同取代基在苯环上的位置关系,再将其中一个取代基换成Y。即: 三元取代: ; ; 。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)符合分子式C HO的有机物只有乙醇。 ( ) 2 6 (2)已知丁基有四种,不必试写,立即可断定分子式为C H O的醛应有四种。( ) 5 10 (3)主链含5个碳原子,其中甲基、乙基2个支链的烷烃有3种。 ( ) (4) 的同分异构体只有 和 两种。 ( ) (5)分子式为C H O 的酯有8种。 ( ) 5 10 2 考点四 有机化合物的合成与推断 要点归纳·再提升 1.有机推断的解题技能2.有机推断题的解题技巧 (1)根据反应条件推断某一反应的反应物或生成物,如反应条件为“NaOH的乙醇溶液,加热”,则 反应物必是含卤原子的有机物,生成物中肯定含不饱和键。 (2)根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。 ①使溴水褪色,则表示有机物分子中可能含有碳碳双键、碳碳三键或醛基。 ②使酸性KMnO 溶液褪色,则该物质中可能含有碳碳双键、碳碳三键、醛基或苯的同系物。 4 ③遇FeCl 溶液显紫色或加入浓溴水出现白色沉淀,表示该物质分子中含有酚羟基。 3 ④加入新制的Cu(OH) 并加热,有红色沉淀生成(或加入银氨溶液并水浴加热有银镜出现),说明 2 该物质中含有—CHO。 ⑤加入金属钠,有H 产生,表示该物质分子中可能有—OH或—COOH。 2 ⑥加入NaHCO 溶液有气体放出,表示该物质分子中含有—COOH。 3 (3)以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。 ①醇的氧化产物与结构的关系 ②由消去反应的产物可确定“—OH”或“—X”的位置。 ③由取代产物的种数或氢原子环境可确定碳架结构。有机物取代产物越少或相同环境的氢原 子数越多,说明此有机物结构的对称性越高,因此可由取代产物的种数或氢原子环境联想到此有机物 碳架结构的对称性而快速进行解题。 两端碳原子上都至少有1个氢原子 ④由完全加氢后的碳架结构可确定碳碳双键或碳碳三键的位置。 两端碳原子上都至少有2个氢原子 ⑤由有机物发生酯化反应能生成环酯或高聚酯,可确定该有机物是含羟基的羧酸;根据酯的结构, 可确定—OH与—COOH的相对位置。 微点拨解有机推断题的关键点是寻找突破口 突破口一:特殊颜色,特殊状态,特殊气味等物理性质。突破口二:特殊反应类型和反应条件,特殊反应现象和官能团所特有的性质,特殊制法和特殊用途 等。 3.有机合成 (1)原则:基础原料要价廉、易得、低毒性、低污染;产品易于分离、产率较高;合成线路简捷,操 作简便,能耗低,易于实现。 (2)官能团的引入 引入官能团 有关反应 羟基(— 烯烃与水加成、醛(酮)加氢、卤代烃水解、酯的水解 OH) 卤素原子 烃与X 取代、不饱和烃与HX或X 加成、醇与HX取代 2 2 常采用加成反应固定卤素原子的位置和个数 碳碳双键 某些醇或卤代烃的消去、炔烃不完全加氢 醛基 某些醇(含有—CHOH)的氧化、烯烃的氧化 2 醛的氧化、酯的酸性水解、羧酸盐的酸化、苯的同系物(侧链上与苯环相连的碳原子上有氢原子)被 羧基 强氧化剂氧化 酯基 酯化反应 (3)官能团的消除及改变 ①通过加成消除不饱和键(碳碳双键、碳碳三键等) ②通过加成或氧化等消除醛基(—CHO) ③通过消去、氧化或酯化反应等消除羟基(—OH) ④通过水解反应消除酯基、肽键、卤素原子 ⑤通过官能团之间的衍变关系改变。如:醇 醛 羧酸 如:CHCHOH→CH CH 3 2 2 2 → ⑥通过某些化学方法改变官能团个 XCHCHX→HOCHCHOH, 2 2 2 2 数或位置 CHCHCH CH→ 3 2 2 CHCHCHXCH→ 3 2 3 CHCH CHCH 3 3 (4)官能团的保护 被保 护的 被保护官能团的性质 保护方法 官能 团 ①用NaOH溶液先转化为酚钠,后酸化重新转化为酚: 酚羟 易被氧气、臭氧、双氧水、酸性高锰酸 基 ②用碘甲烷先转化为苯甲醚,后用氢碘酸酸化重新转化为酚: 钾溶液氧化 氨基 先用盐酸转化为盐,后用NaOH溶液重新转化为氨基 碳碳 易与卤素单质加成,易被氧气、臭氧、 用氯化氢先通过加成转化为氯代物,后在NaOH的乙醇溶液中加 双键 HO 溶液、酸性高锰酸钾溶液氧化 热通过消去反应重新转化为碳碳双键 2 2 醛基 易被氧化 用乙醇(或乙二醇)加成保护:(5)增长碳链或缩短碳链的方法 ①增长碳链 a.2CH CH CH CH—C CH 2 ≡ ≡ b.2R—Cl R—R+2NaCl c.CHCHO 3 d.R—Cl R—CN R—COOH e.CHCHO 3 f.nCH CH 􀰷CH—CH􀰷 2 2 2 2 g.nCH CH—CH CH 2 2 􀰷CH—CH CH—CH􀰷 2 2 h.2CHCHO CH—CH CHCHO+H O 3 3 2 i. +R—Cl +HCl j. + +HCl k.n + ②缩短碳链a. +NaOH RH+Na CO 2 3 b.R —CH CH—R R CHO+R CHO 1 2 1 2 经典对练·得高分 考向1 合成有确定结构简式的有机化合物 真题示例 1-1.(2020全国Ⅲ卷,36节选)苯基环丁烯酮( PCBO)是一种十分活泼的反应物,可利用它 的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成 反应,合成了具有生物活性的多官能团化合物(E),部分合成路线如下: B (C H O Na) 9 9 3 (R=—CHCOOC H) 2 2 5 E 已知如下信息: 回答下列问题: (1)B的结构简式为 。 (2)由C生成D所用的试剂和反应条件为 ;该步反应中,若反应温度过高,C 易发生脱羧反应,生成分子式为C HO 的副产物,该副产物的结构简式为 。 8 8 2 (3)写出化合物E中含氧官能团的名称: ;E中手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基 团的碳原子)的个数为 。 (4)M为C的一种同分异构体。已知:1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化 碳;M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为 。(5)对于 ,选用不同的取代基R',在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]环加成反应进行深入 研究,R'对产率的影响见下表: R' —CH —CH —CHCHCH 3 2 5 2 2 6 5 产 率/ 91 80 63 % 请找出规律,并解释原因: 。 思路点拨 (1)根据有机反应合成路线书写B的结构简式。 第一步,确定反应物为 和CHCHO。 3 第二步,明确反应原理。 由题给信息 可知,该反应为碱性条件下苯环上—CHO与 CHCHO的加成反应。 3 反应原理如图: 第三步,确定生成物的结构简式。 该反应生成物的结构简式为 。 (2)①根据有机反应合成路线,确定反应C→D的试剂和反应条件。 第一步,根据反应物和生成物的结构简式,明确反应过程和反应类型: 第二步,判断反应试剂和反应条件由上述分析可知,该反应为酯化反应,反应试剂为乙醇,反应条件为浓硫酸、加热。 ②根据题给信息写出副产物的结构简式。 第一步,根据反应物 (分子式为C HO)和生成物的分子式(C HO),比较二者分 9 8 4 8 8 2 子组成上的差别:分子组成上相差“CO”。 2 第二步,由题给信息“该反应为脱羧反应”,写出生成物的结构简式: C发生脱羧反应的生成物的结构简式为 。 (3)①根据结构简式判断有机化合物E中含氧官能团名称。 第一步,明确物质E的结构简式: E的结构简式: 第二步,写出含氧官能团的名称: 有机物E中含氧官能团的名称为酯基和羟基。 ②手性碳原子的判断。 第一步,提取信息,明确要求:手性碳原子上连接四个不同的原子或基团; 第二步,根据结构简式判断:E分子中标“*”的碳原子为手性碳原子,手性碳原子个数为2。 (4)限定条件下同分异构体的书写——残基法。 第一步,确定官能团。 由“1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2 mol二氧化碳”可知,M分子中含有两个羧 基; 第二步,确定其他限定条件。 由“M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸”可知,M苯环上含有两个基团,且位于苯环的 对位; 第三步,书写符合要求的同分异构体。 C的分子式为C HO,减去2个—COOH、1个—C H—,剩余1个—CH—,由此可写出M的结 9 8 4 6 4 2 构简式为 。 (5)根据题给信息分析判断。由表格中数据分析可得出规律:随着取代基R'体积的增大,产物的产率降低。其原因是随R'体积 增大,反应位阻增大,导致产率降低。 1-2.(2021全国甲卷,36)近年来,以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优 良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下: 回答下列问题: (1)A的化学名称为 。 (2)1 mol D反应生成E至少需要 mol氢气。 (3)写出E中任意两种含氧官能团的名称: 。 (4)由E生成F的化学方程式为 。 (5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下,水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型 为 。 (6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有 (填字母)。 a.含苯环的醛、酮 b.不含过氧键(—O—O—) c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1 A.2个 B.3个 C.4个 D.5个 (7)根据上述路线中的相关知识,以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成:对点演练 1-1.(2021湖南长郡十五校联考)海南粗榧新碱具有抗肿瘤、抗炎等作用,其中间体G的合成路线如图: 已知:① +H O 2 ②R—COOH+R'—NH +H O 2 2 ③R—CN 回答下列问题: (1)写出X的结构简式 。 (2)D中的官能团名称为 。 (3)B→C的反应类型为 。 (4)B与新制的氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式为 。 (5)有机化合物Y是A的同分异构体,满足条件:①能与FeCl 溶液发生显色反应,②1 mol Y与足量金 3 属钠反应生成1 mol H ,③结构中含有“羰基”,Y共有 种,其中核磁共振氢谱显示有 2 4组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1的物质为 (任写一种即可)。 (6)设计以 为起始原料制备 的合成路线 。(无机试剂任选) 1-2.(2021湖南衡阳一模)有机化合物G可用来制备抗凝血药,可通过下列路线合成。 已知:酚羟基一般不易直接与羧酸发生酯化反应。 请回答: (1)A的名称为 。(2)B中含有的官能团名称为 。 (3)由C和E制得F的反应类型为 。 (4)1 mol D理论上最多消耗含 mol Na CO 的水溶液。 2 3 (5)化合物E的同分异构体很多,符合下列条件的结构共 种。 ①能与氯化铁溶液发生显色反应 ②能与NaHCO 溶液反应产生气泡,其中核磁共振氢谱为5组峰, 3 且峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为 。 (6)试写出以苯酚、乙醇为原料合成乙酸苯酚酯( )的流程图(无机原料任选)。 考向2 合成未知结构的有机化合物 真题示例 2-1.(2020全国Ⅱ卷,36节选)维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素,现已广泛应用于医药、营养 品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成,其中α-生育酚(化合物E)含量最高,生理活性也 最高。下面是化合物E的一种合成路线,其中部分反应略去。 已知以下信息: a) b) + c) 回答下列问题: (1)B的结构简式为 。 (2)反应物C含有三个甲基,其结构简式为 。 (3)反应⑤的反应类型为 。 (4)反应⑥的化学方程式为 。(5)化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有 个(不考虑立体异构体,填字母)。 (ⅰ)含有两个甲基;(ⅱ)含有酮羰基(但不含C C O);(ⅲ)不含有环状结构。 (a)4 (b)6 (c)8 (d)10 其中,含有手性碳原子(注:连有四个不同的原子或基团的碳原子)的化合物的结构简式为 。 思路点拨 (1)根据有机化学反应整体框架推断物质B的结构简式。 第一步,明确反应物和反应条件:反应物为酚类,反应条件为甲醇、Fe O 和加热; 2 3 第二步,分析化学反应:反应①的反应物以及反应条件类似题给信息a)的反应,即该反应是在酚羟 基邻位上引入甲基,且B分子比A分子多了2个碳原子,即引入了2个甲基。 第三步,确定生成物的结构简式:B的结构简式为 。 (2)根据有机化学反应整体框架推断物质C的结构简式。 第一步,明确反应物和反应条件:反应物为氯代烃和物质C,反应条件为碱性条件; 第二步,分析化学反应:反应④的反应物以及反应条件类似题给信息b)的反应,由图示可知,该反 应为氯原子取代了与羰基邻位不饱和碳原子上的一个氢原子,且碳碳双键发生位置上的变化; 第三步,确定反应物的结构简式:由上述分析和下列图示可知,“剪”开生成物后,加氢原子、双键 “复位”即可得C的结构简式为 。 (3)通过有机化学反应整体框架判断反应⑤的类型。 第一步,明确反应物和反应条件:反应物为 、HC CH,反应条件为1)(CH )COK和 3 3 2)H O; 2 ≡ 第二步,分析化学反应:根据观察可知,反应⑤类似题给信息c)的反应,反应原理为CH CH分子中 的H原子加在羰基的O原子上,乙炔基加在羰基C原子上; ≡ 第三步,确定反应类型:由上述分析可知,反应⑤为羰基上的加成反应。(4)根据有机化学反应整体框架书写目标反应的化学方程式。 第一步,明确反应物、反应条件和生成物:由题给路线图可知,反应物为D( )和H,生成 2 物为 ,反应条件为Pd-Ag/ ; 第二步,分析反应类型:该反应为△氢气与碳碳三键发生加成反应生成碳碳双键; 第三步,写出化学方程式: 。 (5)带有限定条件的同分异构体的书写——残基法、插入法。 第一步,C的结构简式为 ,目标物质含有酮羰基; 第二步,确定其他限定条件:一是含有两个甲基,二是不含环状结构; 第三步,书写符合要求的同分异构体:除去已知部分,还有三个碳原子,同时还含有一个碳碳双键, 由此可写出的碳链结构有 三种;将羰基插入三种结构中标“*” 处,分别可得 CHCOCH CHCH CH、CHCH CHCOCH CH、 3 2 3 3 2 3 CHCH CHCH COCH 、CH CHCOCH(CH )、 3 2 3 2 3 2 CH CHCH(CH )COCH 、CH C(C H)COCH 、 2 3 3 2 2 5 3 CH C(CH)COCH CH、CH C(CH)CHCOCH ;因此,符合题目要求的共有8种同分异构体。 2 3 2 3 2 3 2 3 其中含有手性碳原子的是CH CHCH(CH )COCH ( )。 2 3 3 2-2.(2021全国乙卷,36)卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下: 已知:(ⅰ) ++HCl (ⅱ) 回答下列问题: (1)A的化学名称是 。 (2)写出反应③的化学方程式: 。 (3)D具有的官能团名称是 。(不考虑苯环) (4)反应④中,Y的结构简式为 。 (5)反应⑤的反应类型是 。 (6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有 种。 (7)写出W的结构简式: 。 对点演练 2-1.(2021湖南怀化一模)高聚物I可用于光刻工艺中,作抗腐蚀涂层。下图为高聚物I的一种合成路 线: 已知:①RCHO+R CHCOOH +H O; 1 2 2 ②由B生成C的反应属于加聚反应; ③D属于高分子化合物。 请回答下列问题: (1)C中官能团的名称是 ; (2)由A生成B、D与H生成I的反应类型分别为 、 ; (3)由G生成H的化学方程式为 。 (4)I的结构简式为 ; (5)只有一种官能团且不含其他环状结构的芳香化合物W是H的同分异构体,则其可能的结构有 种。 (6)参照已知合成路线,设计由甲苯和乙酸为原料制备 的合成路线 (无机试剂任选)。2-2.(2021山东日照模拟)用两种不饱和烃A和D为原料可以合成一类新药有机物J,合成路线如下: 已知:① ②有机物J结构中含两个环。 回答下列问题: (1)C的名称是 。 (2)A→B试剂和反应条件为 。 (3)H→J的化学反应方程式为 。 (4)已知C M N ①符合下列条件的N的同分异构体有 种。 a.含有基团 ,环上有三个取代基 b.与NaHCO 反应产生气泡 3 c.可发生缩聚反应 ②M的所有同分异构体在下列表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同是 (填字母)。 a.质谱仪 b.红外光谱仪 c.元素分析仪 d.核磁共振仪(5)利用题中信息和所学知识,写出以A和甲烷为原料,合成 的路线流程图(其他试剂 自选): 。 考向3 有机化合物合成路线的设计 真题示例 3.(2020山东卷,19节选)化合物F是合成吲哚-2-酮类药物的一种中间体,其合成路线如下: A B C D E F(C HNO ) 10 9 2 已知:Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ.Ar—X+ Ar为芳基;X=Cl,Br;Z或Z'=COR,CONHR,COOR等。 Br 和 的反应与Br 和苯酚的反应类似,以 和 为原料合成 2 2 ,写出能获得更多目标产物的较优合成路线(其他试剂任选)。思路点拨 有机合成路线的设计——逆推法。 第一步,逆向分析。 在分析过程中,可充分参考题给反应关系,其分析过程如下图所示: — 第二步,正向书写。 以苯胺和 为原料制得目标产物,可将苯胺与溴反应生成2,4,6-三溴苯胺,再将2,4,6- 三溴苯胺与 发生已知条件Ⅱ的取代反应,再发生已知条件Ⅲ的成环反应即可得到目标 产物,反应的流程为 。 对点演练 3-1.(2021湖南高三模拟节选)化合物G是一种抗骨质疏松药,俗称依普黄酮。以甲苯为原料合成该化 合物的路线如下:已知:RCOOH+ +H O 2 根据上述信息,设计由 和 为原料,制备 的合成路线: (无机试剂任选)。 3-2.(2021山东泰安一模节选)环丙胺( )是合成新型抗菌素、除草剂等产品的中间体。以γ-丁 内酯( )为原料合成环丙胺的传统“五步合成法”工艺如图。 参照“五步合成法”工艺,以 为原料,设计合成 的路线。技法点拨 有机合成题的解题思路 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)消去反应可以引入双键,加成反应也可以引入双键。 ( ) (2)烯烃中既可以引入卤素原子也可以引入羧基或羰基。 ( ) (3)酯化反应可以形成链状酯,也可以形成环酯。 ( ) (4) 的反应试剂和反应条件分别是浓硝酸/浓硫酸、加热,该反应的类型是 加成反应。 ( ) (5)加聚反应可以使有机物碳链增长,取代反应不能。 ( ) 易错警示 (1)要按一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应事实。综合运用有机反应中 官能团的衍变规律及有关的提示信息,关注官能团转化时其他官能团是否发生改变。 (2)有机合成路线的设计应注意以下原则 ①起始原料要廉价、易得、低毒性、低污染; ②应尽量选择步骤最少的合成路线; ③原子经济性高,具有较高的产率; ④有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低、易于实现。 专项模块 素养培优(十二) 有机合成与推断 热点专攻 有机合成与推断的考查题型比较固定,通常是以陌生有机物的合成工艺流程为载体考查有机化 学的核心知识,涉及常见有机物官能团的结构、性质及相互转化关系,还涉及有机物结构简式的确定、 反应类型的判断、化学方程式的书写、同分异构体的判断和书写等知识的考查。它要求学生能够 通过题给情境适当迁移信息,运用所学知识分析、解决实际问题。它充分体现了高考命题“源于教 材又不拘泥于教材”的命题指导思想,在一定程度上考查了学生的思维和提取信息的能力。常见分 析方法如下: (一)读题干 抓信息 1.收集信息确定有机物结构 2.有机化学反应类型判断的基本思路 (二)审要点 抓关键 1.根据反应物、产物分子式特征推断有机物结构及反应类型 分析反应物、产物的分子式特征,根据其差异,联想已有有机化学知识,猜想可能的有机反应类型, 由此确定反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体的结构。例如: (1) F C HO G 6 6 C HNO :对比F与G的分子式,G比F的分子式少1个H,多1个NO ,可判断反应类型可能为取 6 5 3 2 代反应,F若为苯酚,则G可能为硝基苯酚。 (2) CC HOCl D 3 6 2 C HO :对比C与D的分子式,D比C的分子式少2个Cl,多2个OH,根据分子式可判断反应类型 3 8 3 可能为取代反应,是卤代烃碱性条件下的水解反应。 2.根据特定的反应条件进行推断 (1)“ ”是烷烃和烷基中的氢原子被取代的反应条件,如①烷烃的取代;②芳香烃及其他芳香族 化合物侧链烷基的取代;③不饱和烃中烷基的取代。 (2)“ ”为不饱和键加氢反应的条件,包括 、—C C—、 与H 的加成。 2 ≡ (3)“ ”是①醇分子内脱水生成烯烃或炔烃、②酯化反应、③醇分子间脱水生成醚的反应 条件。 (4)“ ”是卤代烃发生消去反应生成不饱和有机物的反应条件。 (5)“ ”是①卤代烃水解、②酯类水解的反应条件。 3.根据有机反应的特殊现象推断有机物的官能团。 4.以特征产物为突破口来推断碳架结构和官能团的位置。 5.巧妙利用题给新信息进行解题 常见的题给新信息有: (1)苯环侧链引入羧基 如 (R代表与苯环相连的碳上有氢的烃基)被酸性KMnO 溶液氧化生成 4 ,此反应可缩短碳链。 (2)卤代烃与氰化物反应再水解可以得到羧酸 如CHCHBr CHCHCN CHCHCOOH。卤代烃与氰化物发生取代反应后,再水解得 3 2 3 2 3 2 到羧酸,这是加长碳链的常用方法。 (3)烯烃通过臭氧氧化,再经过锌与水处理得到醛或酮 如 CHCHCHO+ 。 3 2 (4)双烯合成如1,3-丁二烯与乙烯发生环化加成反应得到环己烯: + ,这是 著名的双烯合成,是合成六元环的重要方法。 (5)羟醛缩合 如 CHCH CHCHO+H O 3 2 (三)规范答 思拓展 1.新信息通常指题目提示或已知的有机化学方程式,破解有机化学新信息题通常分三步: (1)读信息。题目给出教材以外的化学反应原理,需要审题时“阅读”新信息,即读懂新信息。 (2)挖信息。在阅读的基础上,分析新信息化学反应方程式中反应条件、反应物断裂化学键类型、 产物形成化学键类型、有机反应类型等,掌握反应的实质,并在实际解题中做到灵活运用。 (3)用信息。在上述两步的基础上,利用有机反应原理解决题目设置的问题,这一步是关键。一般 题目给出的“新信息”都会用到,根据框图中的“条件”提示,判断哪些需要用新信息。 2.解题模板 步骤1:寻找有机物的化学式、结构简式等分子组成与结构的信息。 步骤2:根据化学式或官能团推断有机物的类型和相关性质。 步骤3:认真阅读题中所给的有机物之间的转化关系。 步骤4:分析各步转化的化学反应及其反应类型。 步骤5:根据题目要求正确作答。 3.答题规范提示 (1)答题看清要求,是书写名称还是结构式、分子式。 (2)缩聚反应要注意端基原子和小分子水及数目。 (3)书写同分异构体要避免重复。 (4)书写化学方程式注意反应条件、小分子及个数。 (5)书写反应类型不要漏写“反应”两字。 题型突破 (2019全国Ⅰ卷,36)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:D F 回答下列问题: (1)A中的官能团名称是 。 (2)碳原子上连有4个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳原子。写出B的结构简式,用星号(*) 标出B中的手性碳原子: 。 (3)写出具有六元环结构并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式: 。 (不考虑立体异构,只需写出3个) (4)反应④所需的试剂和条件是 。 (5)⑤的反应类型是 。 (6)写出F到G的反应方程式: 。 (7)设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CHCOCH COOC H)制备 的合成路线: 3 2 2 5 (无机试剂任选)。 思路点拨 化整为零、逐题解答。 (1)官能团的名称。 根据A的结构简式可知A中官能团名称是羟基。 (2)确定手性碳原子。 由此可知,B分子中的手性碳原子可表示为 。 (3)带有限定条件同分异构体的书写——残基法。第一步 确定官能团。能发生银镜反应,说明含有醛基。 第二步 减已知部分。六元环上还剩余一个C原子。 第三步 按相应方法判断。 (4)判断反应试剂和反应条件。 (5)判断反应类型。 (6)书写有机反应方程式。 (7)合成路线的设计——逆推法。第一步,逆向分析。在分析的过程中,可充分参考题给反应信息,其分析过程如下图所示: 第二步,正向书写。由上述分析可知,该合成路线如下: ; CHCOCH COOC H 3 2 2 5 。 答案 (1)羟基 (2) (3) 、 、 、 、 (任写3个) (4)C HOH/浓硫酸、加热 (5)取代反应 2 5 (6) +C HOH, 2 5 (7)C HCH C HCHBr, 6 5 3 6 5 2 CHCOCH COOC H 3 2 2 5。 点睛本题易在四个方面出现失误:一是易将六元环误认为是苯环;二是书写F生成G的反应方程 式时,易将两个方程式写成一个;三是受“一字型”合成路线的影响而设计错误的合成路线;四是合成 路线漏写反应条件及辅助原料。 应考训练 1.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)曲美布汀是一种消化系统药物的有效成分,能缓解 各种原因引起的胃肠痉挛,可通过以下路线合成。 已知:R—CN R—COOH 回答下列问题: (1)曲美布汀分子中含氧官能团的名称是 ,①的反应条件是 。 (2)用星号(*)标出G分子中的手性碳原子 。 (3)反应③的反应类型是 。 (4)反应⑦的化学方程式为 。 (5)化合物M是E的同分异构体,已知:①M为苯的二元取代物,②M能发生水解反应且水解产物之一 能与FeCl 溶液发生显色反应,则M可能的结构有 种(不考虑立体异构);其中核磁共 3 振氢谱为五组峰且能发生银镜反应的结构简式为 。 (6)参照上述合成路线,以 和CH CH—CH CH 为原料,设计制备 的合成路线(无机 2 2 试剂任选)。2.(2021湖南永州三模)香豆素-3-羧酸丹皮酚酯具有多种生物活性,其结构简式为 ,用M表示,合成路线如图: 已知:丹皮酚的结构简式为 。 请回答下列问题: (1)A的化学名称是 ,反应Ⅰ的类型是 。 (2)M中除酯基外的含氧官能团的名称是 。 (3)反应Ⅱ为加成反应,D的结构简式是 。 (4)反应Ⅲ的化学方程式为 。 (5)N与丹皮酚互为同分异构体,满足下列条件的N有 种(不考虑立体异构)。 ①遇FeCl 溶液变色 3 ②1 mol N与足量NaOH溶液反应消耗3 mol NaOH ③苯环上有3个取代基 (6)已知: + +R OH。结合已学知识,请写出以CHOH和 2 3 为原料(其他试剂任选)合成 的路线。3.(2021福建三明二模)有机物H是一种合成中草药活性成分茅苍术醇的中间体,其合成路线如图: 已知:H CC C—E1+E2—CH CH 3 2 ≡ (E1、E2可以表示—COR或—COOR) 回答下列问题: (1)B中官能团的名称为 。 (2)C→D的反应类型为 。 (3)D→E的化学方程式为 。 (4)G的结构简式为 。 (5)化合物M只比F少2个氢原子,写出同时满足下列条件的M的结构简式: (写一种)。 ①能与FeCl 溶液发生显色反应 3 ②核磁共振氢谱有4组吸收峰且峰面积之比为1∶1∶2∶6 请完成 专题突破练十二 专题十三 物质结构与性质(选考) 五年高考 命题研究 高频考 五年考向 命题角度再思考 点 1.原子 考向1.基态原子的核外电子排布:[2021湖南卷,18][2020 考向1.命题可能把基态原子的核外电子排布 结构与 全国Ⅰ卷,35][2019全国Ⅰ卷,35][2018全国Ⅰ卷,35][2017 与元素周期律结合起来综合考查 性质 全国Ⅰ卷,35] 考向2.命题可能将元素的电离能、电负性与考向2.元素的电离能与电负性:[2020全国Ⅰ卷,35][2018 物质的性质、化学键知识综合起来考查 全国Ⅰ卷,35] 考向1.“两大理论”与粒子空间构型:[2021湖南卷,18] 考向1.命题可能进一步考查大π键、粒子的 2.分子 [2020全国Ⅰ卷,35][2018全国Ⅰ卷,35][2017全国Ⅰ卷,35] 空间构型与物质的性质的关系等 结构与 考向2.粒子间的作用与分子性质:[2021湖南卷,18][2019 考向2.命题可能进一步考查运用粒子间的相 性质 全国Ⅰ卷,35] 互作用分析、判断物质的某些性质 3.晶体 考向.晶体结构与性质:[2021湖南卷,18][2020全国Ⅰ 考向.命题可能进一步考查晶体中各原子的分 结构与 卷,35][2019全国Ⅰ卷,35][2018全国Ⅰ卷,35][2017全国Ⅰ 数坐标、晶体类型的判断,运用晶格能解释晶 性质 卷,35] 体的某些性质等 考点一 原子结构与性质 要点归纳·再提升 1.表示基态原子核外电子排布的四方法 表示方法 举例 电子排布 Cr:1s22s22p63s23p63d54s1 式 简化表示 Cu:[Ar]3d104s1 式 价电子排 Fe:3d64s2 布式 电子排布 图 O: 2.第一电离能、电负性 (1)元素第一电离能的周期性变化规律 一 同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元 般 素的第一电离能最小;同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小 规 律 从上至下,电子层数增加,原子失电子能力增强,得电子能力减弱,故第一电离能减小 特 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上 殊 形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第 情 一电离能。如同周期主族元素,第ⅡA族最外层s能级全充满、第ⅤA族最外层p能级半充满,比较稳定,所以 况 其第一电离能大于同周期相邻的主族元素 (2)电离能的应用(3)电负性大小判断 规 在周期表中,同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,同主族元素从上往下逐渐减小 律 常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:①HClO中Cl为+1价、O为-2价,可 方 知O的电负性大于Cl;②Al 2 O 3 是离子化合物、 AlC l 3 是共价化合物,可知O的电负性大于Cl 法 通常两种元素的电负性差值>1.7,易形成离子键,电负性差值<1.7,易形成共价键 (4)电负性的应用 经典对练·得高分 考向1 基态原子的核外电子排布 真题示例 1-1.高考题组合 (1)(2020全国Ⅰ卷,35节选)基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为 。 (2)(2020全国Ⅱ卷,35节选)基态Ti原子的核外电子排布式为 。 思路点拨 (1)原子结构分析——核外电子排布式(2)基态原子核外电子排布式的书写 Ti原子的核电荷数为22,即基态Ti原子核外有22个电子,依据构造原理,基态Ti原子的核外电 子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。 1-2.高考题组合 (1)(2020天津卷,13节选)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为 ,基态Fe原子的电子排布式为 。 (2)(2018全国Ⅰ卷,35节选)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密 度大等优良性能,得到广泛应用。下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填字母)。 (3)(2019江苏卷,21节选)Cu2+基态核外电子排布式为 。 对点演练 1-1.(1)(2021安徽淮南二模)LiCoO 中基态Co原子的电子排布式为 ,其核外电子的空间 2 运动状态有 种。 (2)(2021广西南宁一模)基态镍原子的未成对电子与三价铁离子未成对电子数之比为 。 1-2.(2021江西红色七校调研)(1)铂的价电子排布式是5d96s1,用酒精把铂丝润湿后点燃,这时酒精燃烧 特别剧烈,能使铂丝温度达到炽热程度,发出很亮的光,上述现象可能的原因是 。 (2)(2021山西临汾二模)①第四周期元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有 (填元素符号)。 ②三醋酸锰[(CH COO) Mn]是一种很好的有机反应氧化剂。三醋酸锰[(CH COO) Mn]中阳离子的价 3 3 3 3 层电子排布式中电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。 方法技巧 核外电子排布的书写规律 (1)当出现d轨道时,虽然电子按ns,(n-1)d,np顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)d放在ns 前面,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,正确;Fe:1s22s22p63s23p64s23d6,错误。 (2)在书写简化的电子排布式时,并不是所有的都是[X]+外围电子排布式(注:X代表对应元素上一 周期稀有气体元素符号)。如Br:[Ar]3d104s24p5,正确;Br:[Ar]4s24p5,错误。(3)书写电子排布图时,空轨道不能省略。如C的电子排布图为 ,而不是 。 (4)在写基态原子的电子排布图时,常出现以下错误: ① (违反能量最低原理)。 ② (违反泡利原理)。 ③ (违反洪特规则)。 ④ (违反洪特规则)。 考向2 元素的电离能与电负性 真题示例 2-1.高考题组合 (1)(2020全国Ⅰ卷,35节选)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I)如表所示。I(Li)>I(Na),原因 1 1 1 是 。 I(Be)>I(B)>I(Li),原因是 1 1 1 。 I/ 1 (kJ·mol-1) Be Li B 90 520 801 0 Mg Na Al 73 496 578 8 (2)(2020全国Ⅱ卷,35节选)CaTiO 的组成元素的电负性大小顺序是 。 3 (3)(2020全国Ⅲ卷,35节选)NH BH 分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负 3 3 电性(Hδ-),电负性大小顺序是 。 思路点拨 (1)第一电离能大小分析 (2)电负性大小比较Ca、Ti同为第四周期的金属元素,Ca在Ti的左边,根据同一周期从左到右,元素的电负性依次增 大,可知电负性Ti>Ca。O为活泼非金属元素,其电负性最大。故三者电负性由大到小的顺序 是:O>Ti>Ca。 (3)电负性大小判断 2-2.高考题组合 (1)(2020江苏卷,21节选)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为 。 (2)(2019全国Ⅰ卷,35节选)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填 字母)。 (3)(2018全国Ⅲ卷,35节选)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能 I(Zn) I(Cu)(填“大于”或“小于”),原因是 。 1 1 思路点拨 (1)同周期,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA 族,因此C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。 (2)根据电子排布图判断电子能量的高低 (3)Zn的第一电离能应该大于Cu的第一电离能,原因是,Zn的核外电子排布已经达到了每个能级 都是全充满的稳定结构,所以失电子比较困难。同时也可以考虑到Zn最外层上是一对电子,而Cu的 最外层是一个电子,Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对,额外吸收能量。 对点演练 2-1.(1)(2021安徽淮南二模)LiFePO 与LiPF 中所含的非金属元素电负性由大到小的顺序为 4 6 。 (2)(2021广西南宁一模)基态氮原子比基态氧原子第一电离能大的原因是 。 2-2.(2021湖南卷)(1)P S 常用于制造火柴,P和S的第一电离能较大的是 。 4 3 (2)As S 俗称雄黄,其中基态As原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个未成对电子。 4 4(3)P、S、As电负性由大到小的顺序是 。 方法技巧 对元素性质的四点认识 (1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,故不能根据金属活动性顺序表判 断电离能的大小。 (2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。 (3)共价化合物中,两种元素电负性差值越大,它们形成共价键的极性就越强。 (4)同周期主族元素,从左到右,非金属性越来越强,电负性越来越大,第一电离能总体呈增大趋势。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云。 ( ) (2)p能级能量一定比s能级的能量高。 ( ) (3)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p62d1。 ( ) (4)基态磷原子的电子排布图为 。 ( ) (5)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。 ( ) (6)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。 ( ) (7)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等。 ( ) (8)第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多。 ( ) (9)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素。 ( ) (10)价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素。 ( ) (11)共价化合物中,成键元素电负性大的表现为负价。 ( ) (12)电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大。 ( ) 考点二 分子结构与性质 要点归纳·再提升 1.中心原子杂化轨道数与粒子的立体构型(空间构型) (1)中心原子杂化轨道数的判断 杂化轨道数=σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数 (2)中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子的立体构型 价层电 子对数 2 3 4 (杂化轨 道数) 轨道杂 sp sp2 sp3化类型 价层电 子 直线形 三角形 四面体形 对模型 粒子组 AB: 成形 AB: AB: AB: AB: 3 AB:(正) 2 2 3 2 三角 4 式与构 直线形 V形 三角形 V形 四面体形 锥形 型 当中心原子无孤电子对时,分子构型与价层电子对模型一致;当有孤电子对时,分子的构型为去掉孤电子 规律 对后剩余部分的立体构型,且孤电子对会对分子构型产生“挤压”效果 2.配位键与配位化合物的结构(以[Cu(NH )]SO 为例) 3 4 4 3.分子的性质 (1)键参数对分子性质的影响 (2)分子极性的判断 判断分子极性可类比物理中判断合力的方法判断,合力为0,分子为非极性分子;合力不为0,则分 子为极性分子。 (3)“相似相溶”规律 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,若溶质和溶剂分子间存在氢 键,则氢键作用力越大,溶解性越好。 (4)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成(HO) RO,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使R—O—H中 m n O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强。 4.三种作用力及对物质性质的影响 作用力 范德华力 氢键 共价键 作用微 分子 H与N、O、F 原子 粒强度比 共价键>氢键>范德华力 较 影响 组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范 形成氢键元素的电负性 原子半径 因素 德华力越大 对性质 分子间氢键使物质熔、沸点升高,溶 键能越大,稳定性 影响物质的熔、沸点,溶解度等物理性质 的影响 解度增大 越强 经典对练·得高分 考向1 “两大理论”与粒子空间构型 真题示例 1-1.高考题组合 (1)(2020山东卷,17节选)Sn为第ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl 反应生成SnCl 。常温常压下SnCl 2 4 4 为无色液体,SnCl 空间构型为 。 4 (2)(2020山东卷,17节选)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形 成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位 键有 mol,该螯合物中N的杂化方式有 种。 (3)(2020全国Ⅰ卷,35节选)磷酸根离子的空间构型为 ,其中P的价层电子对数为 、 杂化轨道类型为 。 1-2.新高考适应题组合 (1)(2021湖南卷)①白磷在氯气中燃烧可以得到PCl 和PCl ,其中气态PCl 分子的立体构型为 。 3 5 3 ②研究发现固态PCl 和PBr 均为离子晶体,但其结构分别为[PCl ]+[PCl ]-和[PBr ]+Br-,分析PCl 和 5 5 4 6 4 5 PBr 结构存在差异的原因是 。 5 (2)(2021重庆卷)氧化镁载体及镍催化反应中涉及CH、CO 和CHOH等物质。元素Mg、O和C的 4 2 3 第一电离能由小到大排序为 ﹔在上述三种物质的分子中碳原子杂化类型不同于其他 两种的是 ,立体构型为正四面体的分子是 ,三种物质中沸点最高的是 CHOH,其原因是 。 3 (3)(2021河北卷)①下列分子或离子与CO 具有相同类型化学键和立体构型的是 (填字母)。 2 A.SO B.OCN- 2 C.HF- D.NO+ 2 2②过渡金属与O形成羰基配合物时,每个CO分子向中心原子提供2个电子,最终使中心原子的电子 总数与同周期的稀有气体原子相同,称为有效原子序数规则。根据此规则推断,镍与CO形成的羰基 配合物Ni(CO) 中,x= 。 x 对点演练 1-1.(2021广西名校联盟一模节选)(1)硫和碲位于同主族,H S的分解温度高于HTe,其主要原因是 2 2 。在硫的化合物中,H S、CS 都是三原子分子,但它们的键角(立体构型)差别很大,用价层电子对互斥 2 2 理论解释: ;用杂化轨道理论解释: 。 (2)Cd2+与NH 等配体形成配离子。[Cd(NH )]2+中2个NH 被2个Cl-替代只得到1种结构, 3 3 4 3 [Cd(NH )]2+的立体构型是 。1 mol NH 含 mol σ键。 3 4 3 1-2.(2021黑龙江齐齐哈尔一模节选)铬能形成多种配合物。 (1)配合物a、b、c的化学式如下: a.[Cr(H O) Cl]Cl·2HO 2 4 2 2 b.[Cr(H O) Cl]Cl ·HO 2 5 2 2 c.[Cr(H O) ]Cl 2 6 3 相同物质的量的a、b、c分别与足量AgNO 溶液反应,生成AgCl的物质的量之比为 。 3 (2)Reinecke salt的结构如图所示: 其中配位原子为 (填元素符号);阳离子的空间构型为 ,NCS-中碳原子杂化方式 为 。 考向2 粒子间的作用与分子性质 真题示例 2-1.高考题组合 (1)(2020全国Ⅱ卷,35节选)Ti的四卤化物熔点如下表所示,TiF 熔点高于其他三种卤化物,自TiCl 至 4 4 TiI 熔点依次升高,原因是 。 4 化合 TiF TiCl TiBr TiI 物 4 4 4 4 熔 -24.1 377 38.3 155 点/℃ 2 (2)(2020全国Ⅲ卷,35节选)NH BH 分子中,N—B化学键称为 键,其电子对由 3 3 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NHBH+6H O 3NH+ +BO3- +9H 3 3 2 4 3 6 2 O3- 6 B 的结构为 。 在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。 3(3)(2020全国Ⅲ卷,35节选)NH BH 分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负 3 3 电性(Hδ-)。与NH BH 原子总数相等的等电子体是 (写分子式) ,其熔点比NH BH 3 3 3 3 (填“高” 或“低”),原因是在NH BH 分子之间,存在 ,也称“双氢键”。 3 3 思路点拨(1)晶体类型与熔点的关系 第一步,看晶体类型是否相同: 由题给四种卤化物的熔点可知,TiF 应为离子晶体,TiCl、TiBr 和TiI 均属于分子晶体; 4 4 4 4 第二步,同类型晶体看微粒间的作用力: TiCl 、TiBr 和TiI 均属于分子晶体,对于结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力 4 4 4 越大,熔点越高。 (2)化学键的分析判断 ①化学键类型的判断——根据核外电子排布分析判断: ②杂化类型的分析判断 (3)分子结构与性质 ①等电子体的书写——同周期元素迁移法 ②分子晶体熔点高低的比较 由题意知,NHBH 分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),因 3 3 此Hδ+和Hδ-之间可以产生静电作用力,也称“双氢键”。 2-2.新高考适应题组合 (1)(2021福建卷)H O、PH 、KH按熔点由高到低的顺序排列为 ,熔点差异的原因是 2 3 。(2)(2021广东卷)氢化物PH 、CH、NH 的沸点由高到低顺序为 。 3 4 3 (3)(2021重庆卷)Ni与CO在60~80 ℃时反应生成Ni(CO) 气体,在Ni(CO) 分子中与Ni形成配位键的 4 4 原子是 ,Ni(CO) 晶体类型是 。 4 对点演练 2-1.(2021江西红色七校二模节选)顺二氨环丁羧酸铂( )又名卡铂,是一种低毒性抗癌 药,遇光易分解。 (1)卡铂分子中非金属元素的电负性由大到小的顺序为 ,碳原子的杂化轨道类型有 。 (2)卡铂溶于水,不溶于乙醚的原因是 ,卡铂静脉注射时需要注意的事项是 。 (3)卡铂分子中存在的微粒间作用力有 (填字母)。 A.离子键 B.配位键 C.金属键 D.非极性键 2-2.(2021陕西西安中学月考节选)雷氏盐(Reinecke salt)的化学式为NH [Cr(NCS) (NH )]·HO是一种 4 4 3 2 2 易溶于水和乙醇的暗红色固体。 (1)雷氏盐中铬元素的化合价为 ,NH 与铬离子形成的化学键为 。 3 (2)NCS-的立体构型是 ,其中碳原子的杂化轨道类型为 。SO 、CO、BeCl 、SCl 2 2 2 2 四种分子中,与NCS-互为等电子体的是 。 (3)乙醇的沸点比溴乙烷高,其原因是 。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)共价键的成键原子只能是非金属原子。 ( ) (2)在任何情况下,都是σ键比π键强度大。 ( ) (3)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。 ( ) (4)σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转。 ( ) (5)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。 ( ) (6)键长等于成键两原子的半径之和。 ( ) (7)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。 ( ) (8)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。 ( ) (9)只要分子构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。 ( ) (10)中心原子是sp杂化的,其分子构型不一定为直线形。 ( ) (11)以极性键结合起来的分子不一定是极性分子。 ( )(12)非极性分子中,一定含有非极性共价键。 ( ) (13)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。 ( ) (14)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。 ( ) (15)H O比HS稳定是因为水分子间存在氢键。 ( ) 2 2 考点三 晶体结构与性质 要点归纳·再提升 1.物质熔、沸点高低比较规律 (1)一般情况下,不同类型晶体的熔、沸点高低规律:原子晶体(或共价晶体)>离子晶体>分子晶体, 如熔、沸点:金刚石>NaCl>Cl ;金属晶体>分子晶体,如熔、沸点:Na>Cl (金属晶体熔、沸点有的很高, 2 2 如钨、铂等,有的则很低,如汞等)。 (2)形成原子晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:金刚 石>石英>碳化硅>晶体硅。 (3)形成离子晶体的阴、阳离子所带的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔、沸点就越高, 如熔、沸点:MgO>NaCl>NaBr>NaI。 (4)金属晶体中金属离子半径越小,离子所带电荷数越多,其形成的金属键越强,金属单质的熔、沸 点就越高,如Al>Mg>Na。 (5)分子晶体的熔、沸点比较规律 ①组成和结构相似的分子, 相对分子质量越大 , 其熔、沸点就越高 ,如:HI>HBr>HCl。 NH 、HO、HF由于其分子间存在氢键,其沸点在同主族的氢化物中最高 3 2 ②相对分子质量相近的分子,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如:CO>N 。 2 ③同分异构体分子中,支链越少,其熔、沸点就越高,如:正戊烷>异戊烷>新戊烷。 ④同分异构体中的芳香烃及其衍生物,邻位取代物>间位取代物>对位取代物,如熔、沸点:邻二甲 苯>间二甲苯>对二甲苯。 2.判断晶体类型的方法 (1)主要是根据各类晶体的特征性质判断 如熔、沸点较低的化合物形成分子晶体;熔、沸点较高,且在水溶液中或熔融状态下能导电的化 合物形成离子晶体;熔、沸点很高,不导电,不溶于一般溶剂的物质形成原子(共价)晶体;能导电、传热、 具有延展性的晶体为金属晶体。 (2)根据物质的分类判断 金属氧化物(如KO、NaO 等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体;大多 2 2 2 数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、非金属氢化物、非金属氧化物(除SiO 外)、 2 酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子(共价)晶体中单质有金刚石、晶体硅、 晶体硼等;常见的原子(共价)晶体中化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(注:汞在常温下为液体) 与合金是金属晶体。 3.晶胞中微粒数目的计算方法——均摊法1 1 而对于六棱柱:粒子位于顶点,该粒子的 属于该晶胞;粒子位于侧棱,该粒子的 属于该晶胞;粒 6 3 1 子位于上下底棱,粒子的 属于该晶胞。 4 经典对练·得高分 考向 晶体结构与性质 真题示例 (2020全国Ⅰ卷,35节选)LiFePO 的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面 4 体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO 的单元数有 4 个。 电池充电时,LiFePO 脱出部分Li+,形成Li FePO ,结构示意图如(b)所示,则x= 4 1-x 4 ,n(Fe2+)∶n(Fe3+)= 。 思路点拨 晶胞结构分析对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知,晶胞(b)相比晶胞(a)缺失一个面心的Li+以及一个棱上的 1 1 3.25 3 Li+;故晶胞(b)中4x=1× +1× =0.75,则晶胞(b)的化学式为Li Fe PO ,所以有1-x= ,即x= 2 4 3.25 4 4 16 4 16 =0.187 5。 i (b)表示的Li FePO 为L 3FePO ;假设Fe2+和Fe3+数目分别为n和y,则根据原子数目守恒和各 1-x 4 1- 4 16 3 13 3 元素化合价代数和为零列方程组:n+y=1,1- +2n+3y+5=4×2,解得n= ,y= ,则Li FePO 中 16 16 16 1-x 4 n(Fe2+)∶n(Fe3+)=13∶3。 对点演练 1.(2021广西名校联盟一模节选)(1)锆晶胞如图1所示,1个晶胞含 个Zr原子;这种堆积 方式称为 。 图1 图2 (2)镉晶胞如图2所示。已知:N 是阿伏加德罗常数的值,晶体密度为d g·cm-3。在该晶胞中两个镉原 A 子最近核间距为 nm(用含N 、d的代数式表示,Cd相对原子质量为112),镉晶胞中原子空 A 间利用率为 (用含π的代数式表示)。2.(2021安徽淮南二模节选)Li TiO 中Ti元素的化合物TiO 是一种重要的瓷器釉料。研究表明,在 4 5 12 2 TiO 中通过氮掺杂反应可生成TiO N,能使TiO 对可见光具有活性,掺杂过程如图所示。 2 2-a b 2 则TiO N 晶体中a= ,b= 。 2-a b 易错警示 (1)尽管CO 和SiO 有相似的化学组成,但二者物理性质有较大差异,原因是二者的晶体类型不同, 2 2 CO 属于分子晶体,SiO 属于原子(共价)晶体,二者不能混淆。 2 2 (2)离子晶体中不一定都含有金属元素,如NH Cl是离子晶体;金属元素和非金属元素组成的晶体 4 不一定是离子晶体,如AlCl 是分子晶体;含有金属离子的晶体不一定是离子晶体,如金属晶体中含有 3 金属离子。 (3)含阴离子的晶体中一定含有阳离子,但含阳离子的晶体中不一定含阴离子,如金属晶体。 (4)误认为金属晶体的熔点一定比分子晶体的熔点高,其实不一定,如Na的熔点为97 ℃,尿素的熔 点为132.7 ℃。 易错防范·不失分 判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。 (1)具有规则几何外形的固体一定是晶体。 ( ) (2)冰和固体碘晶体中相互作用力相同。 ( ) (3)缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中会慢慢变为完美的立方体块。 ( ) (4)通过X-射线衍射实验的方法不能区分晶体和非晶体。 ( ) (5)晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列。 ( ) (6)立方晶胞中,顶点上的原子被4个晶胞共用。 ( ) (7)在NaCl晶体中,每个Na+周围与其距离最近的Na+有12个。 ( ) (8)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与其距离最近的Cl-有8个。 ( ) 专项模块 素养培优 (十三) 物质结构与性质综合题 热点专攻 物质结构与性质综合题,重点考查考生对基础知识的掌握情况,要求考生掌握原子的核外电子的 运动状态、排布原理及元素的某些性质,能从化学键角度认识分子的结构、性质,从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题;能运用价层电子对互斥理论和晶体模型解释和推测简单分子或离子 的空间构型及常见晶体的晶胞结构及类型,揭示现象的本质和规律。 (一)审题关注什么 1.审题的关键点 试题的“三种”呈现形式 (1)以一种已知的元素立题,选取与其相关的某些典型单质或化合物展开设问,综合考查原子结构、 分子结构和晶体结构。 (2)以几种已知的元素立题,依托不同元素的物质分别独立或侧重考查原子结构、分子结构和晶 体结构。 (3)以推断出的几种元素立题,依托它们之间组成的物质综合考查原子结构、分子结构和晶体结 构。 2.防范失分点 由于对物质结构与性质试题的作答,很多都需要用化学语言来完成,所以化学用语的规范使用成 为了得分的重要因素。对晶胞结构的分析是此类题目的难点,首先要对教材上出现的各种典型晶胞 的空间结构做到了然于胸,其次对晶胞的各种计算要明白其原理,如用分摊法确定化学式、密度的计 算、配位数的计算、微粒间距离的计算(基本属于立体几何)、原子坐标参数的确定等。只有清楚了 原理,解题时才能避免失分。 (二)题目考什么 1.基本化学用语。1~36号元素原子及简单离子的基态核外电子排布式(或外围电子排布)、电子 式或结构式的书写(有的需要找相似的等电子体结构去模仿)。 2.化学键及分子间作用力。σ键或π键的数目、键参数、氢键及范德华力。 3.分子结构与性质。分子的空间构型和分子极性的判断、分子的手性、无机含氧酸的酸性、分 子中中心原子的杂化类型的判断、等电子体的寻找和等电子体原理的应用。 4.配合物组成结构的考查。配合物化学式的书写、配合物结构示意图的表示及配合物中的各种 化学键。 5.元素周期表、元素周期律。主族元素的电负性和电离能的变化规律,特别注意一些元素性质 的反常。 6.晶体结构和性质的考查:晶体的各向异性、晶格能、晶胞中微粒数目的计算,晶体密度和阿伏 加德罗常数的相关计算。 题型突破 (2020山东卷,17节选)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作 原子的分数坐标。四方晶系CdSnAs 的晶胞结构如下图所示,晶胞棱边夹角均为90°,晶胞中部分原 2 子的分数坐标如下表所示。 原坐标 子x y z Cd0 0 0 Sn0 0 0.5 As0.2 0.2 0.1255 5 一个晶胞中有 个Sn,找出距离Cd(0,0,0)最近的Sn (用分数坐标表示)。 CdSnAs 晶体中与单个Sn键合的As有 个。 2 思路点拨 晶胞的分析 ①晶胞中微粒个数的分析 第一步,判断各原子在晶胞中的位置:由部分Cd原子的分数坐标为(0,0,0),可知8个Cd在晶胞的 顶点,4个Cd在晶胞的面上,1个Cd在晶胞的体内;由部分Sn原子的分数坐标为(0,0,0.5),可知4个Sn 在晶胞的棱上,6个Sn在晶胞的面上;由部分As原子的分数坐标为(0.25,0.25,0.125),可知8个As在晶 胞的体内。 1 1 第二步,判断Sn原子个数——均摊法:1个晶胞中Sn原子的个数为4× +6× =4。 4 2 ②分数坐标的确定 第一步,确定原子位置:距离Cd(0,0,0)最近的Sn位于与该Cd原子同在一个平面上的两个面心上。 第二步,确定分数坐标:两个Sn原子的分数坐标分别为(0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0)。 ③判断成键原子数 由晶胞结构图可知,CdSnAs 晶体中与单个Sn键合的As有4个。 2 答案4 (0.5,0,0.25)、(0.5,0.5,0) 4 应考训练 1.(2021湖南卷,18)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题: (1)基态硅原子最外层的电子排布图为 ,晶体硅和碳化硅熔点较高的是 (填化 学式); (2)硅和卤素单质反应可以得到SiX。 4 SiX 的熔沸点 4 物 SiF SiCl SiBr SiI 质 4 4 4 4 熔 点/ 183.0203.2278.6393.7 K 沸 点/ 187.2330.8427.2560.7 K①0 ℃时,SiF 、SiCl 、SiBr 、SiI 呈液态的是 (填化学式),沸点依次升高的原因是 4 4 4 4 ,气态SiX 分子的空间结构是 ; 4 ②SiCl 与N-甲基咪唑( )反应可以得到M2+,其结构如图所示: 4 N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为 ,H、C、N的电负性由大到小的顺序为 ,1个M2+中含有 个σ键; (3)下图是Mg、Ge、O三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。 ①已知化合物中Ge和O的原子个数比为1∶4,图中Z表示 原子(填元素符号),该化合物的 化学式为 ; ②已知该晶胞的晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm,α=β=γ=90°,则该晶体的密度ρ= g·cm-3(设阿伏加德罗常数的值为N ,用含a、b、c、N 的代数式表示)。 A A 2.(2021湖南长郡十五校联考)Al、Cr、Co、Ni的合金及其相关化合物用途非常广泛,如锂离子电池 的正极材料为LiCoO ,电解质溶液为LiBF 溶液。 2 4 (1)基态Co2+的核外电子排布式为 。 (2)钴元素可形成种类繁多的配合物。三氯五氨合钴的化学式为Co(NH )Cl,是一种典型的维尔纳配 3 5 3 合物,具有反磁性。0.01 mol Co(NH )Cl 与足量硝酸银溶液反应时生成2.87 g白色沉淀。 3 5 3 Co(NH )Cl 中Co3+的配位数为 ,该配合物中的配位原子为 。 3 5 3 (3)1951年Tsao最早报道了用LiAlH 还原腈: 。 4 ①LiAlH 中三种元素的电负性从大到小的顺序为 (用元素符号表示)。 4 ② 中碳原子的轨道杂化类型为 ,1 mol该分子中含σ键的物质的量为 。 (4)全惠斯勒合金CrCoAl 的晶胞结构如图甲所示,其化学式为 。 x y z(5)NiO的晶胞结构如图乙所示,其中离子坐标参数A为(0,0,0),则C的离子坐标参数为 。一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+填充 其中(如图丙),已知O2-的半径为a pm,设阿伏加德罗常数的值为N ,每平方米的面积上具有该晶体的 A 质量为 g(用含a、N 的代数式表示,Ni的相对原子质量为59)。 A 请完成 专题突破练十三 【 点中点聚焦】 高频考点再识记 1 一、牢记化学与生活中的N个名词 ◆空气质量日报:主要内容包括“空气质量指数”“空气质量级别”“首要污染物”等。目前 计入空气质量评价的主要污染物为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物(粒径小于等于 10微米的颗粒物,称PM )、细颗粒物(粒径小于等于2.5微米的颗粒物,称PM )和臭氧等。 10 2.5 ◆酸雨:指pH小于5.6的雨雾或其他形式的大气降水,绝大部分是硫酸型和硝酸型酸雨。 ◆温室效应:指排放到大气中的CO、CH 等气体的大量增加,致使地表温度上升的现象。 2 4 ◆臭氧空洞:家用电冰箱中使用的制冷剂“氟利昂”以及汽车排放的废气中的氮氧化物在臭氧 转化成氧气中起到催化作用,从而使大气中的臭氧层形成空洞。 ◆光化学烟雾:大气中的碳氢化合物和氮氧化合物等一次污染物,在阳光(紫外线)作用下会发生 光化学反应生成二次污染物。 ◆重金属污染:如钡、铜、银、铬、镉、镍、铅、铊、锡、汞等都属于重金属。重金属的化合 物(以及少数重金属单质)对环境的污染称为重金属污染。 ◆水体富营养化:生物所需的N、P等营养物质大量进入湖泊、河流、海湾等缓流水体,引起藻 类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧气量下降,水体恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。 ◆赤潮:海水中的红藻、褐藻由于吸收较多的营养物质(N、P等)而过度繁殖,引起海潮呈赤色的 现象。它会造成海水的严重缺氧。 ◆水华:人为向淡水中投入(或排入)生物需要的营养物质(N、P等)后,导致水面上的藻类疯长、 繁殖,并使水质恶化而产生腥臭味,造成鱼类及其他生物大量死亡的现象。◆雾霾:雾霾是雾和霾的组合词,硫氧化物、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾的主要组成, 前两者为气态污染物,最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。 ◆白色污染:指各种塑料垃圾对土壤所造成的污染。因为它们很难降解,会破坏土壤结构。 ◆绿色化学:指从根本上消灭污染,能彻底防止污染产生的科学,它包括“原料绿色化”“化学反 应绿色化”“产物绿色化”“原子利用率100%”等内容。 ◆一级能源:自然界以现成形式提供的能源称为一级能源,如煤、石油、天然气等为一级能源。 ◆二级能源:指需要依靠其他能源的能量间接制取的能源,如氢气、电力等为二级能源。 二、必须熟知的20种重要物质的俗名与成分 化学式 化学式 俗名 俗名 (或主要成分) (或主要成分) 熟石灰、消 双氧水 HO Ca(OH) 2 2 石灰 2 CaO、NaOH(混合 干冰 CO 碱石灰 2 物) NaClO、NaCl 纯碱、苏打 NaCO “84”消毒液 2 3 (混合溶液) 烧碱、火碱、苛 漂白粉(漂粉 Ca(ClO)、 NaOH 2 性钠 精) CaCl(混合物) 2 小苏打 NaHCO 绿矾 FeSO·7HO 3 4 2 铁红、赤铁 水玻璃、泡花碱 NaSiO FeO 2 3 矿 2 3 明矾 KAl(SO)·12HO 磁铁矿 FeO 42 2 3 4 生石膏 CaSO·2HO 胆矾、蓝矾 CuSO·5HO 4 2 4 2 铜绿、孔雀 石灰石、大理石 CaCO Cu(OH)CO 3 石 2 2 3 生石灰 CaO 水煤气 CO、H(混合物) 2 三、离子共存问题的N个知识归纳 1.熟记常考离子的性质 颜色 MnO- (紫)、Cu2+(蓝)、Fe2+(浅绿)、Fe3+(黄) 4 氧化 ClO-、MnO- 、NO- (H+)、Fe3+、CrO2- 性 4 3 2 7 还原 S2-(HS-)、SO2- (HSO- )、I-、Br-、Cl-、Fe2+ 性 3 3 水解 显 NH+ 、Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+ 4 酸性 水解 AlO- 、S2-、SO2- 、CO2- 、SiO2- 、 显 2 3 3 3 碱性 ClO-、CH 3 COO- 两性 HCO- 、HS-、HSO- 、HPO2- 、HPO- 离子 3 3 4 2 42.常见溶液酸、碱性的判断 项目 酸性溶液 碱性溶液 pH(常温) <7 >7 pH试纸 呈红色 呈蓝色 甲基橙 呈红色或橙色 黄色 石蕊 呈红色 呈蓝色 酚酞 — 呈红色 和Al反应放出 呈酸性(HNO 溶液除外)或碱性的 3 H 溶液 2 3.审准附加条件 (1)指定离子限制 (2)酸、碱 指定溶液的pH { 指定指示剂的颜色 c(H+) 指定溶液中 的比值 c(OH-) 性限制 加入铝粉后放出可燃性气体的溶液、由 水电离出的c(H+)[或c(OH-)] =1×10-10mol·L-1的溶液都有两种可 能:酸溶液或碱溶液 四、氧化还原反应的N个知识归纳 1.双线桥理解基本概念 2.多种方法判断强弱 (1)金属活动性顺序 (2)非金属活动性顺序 一般来说,元素非金属性越强,越易得到电子,对应单质的氧化性越强;其对应阴离子越难失电子, 还原性越弱。(3)依据元素周期律及周期表中元素性质变化规律来判断氧化性、还原性的强弱 同周期从左至右,核电荷数递增,非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱,对应单质氧化性逐渐增强, 还原性逐渐减弱; 同主族从上至下,核电荷数递增,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,对应单质氧化性逐渐减弱, 还原性逐渐增强。 (4)根据原电池的正负极来判断 在原电池中,在负极反应的物质的还原性一般比正极物质的还原性强。 五、物质结构与元素周期律常考点归纳 1.短周期元素原子的特殊结构 特点 元素 原子核中无中子的原子 H 最外层有1个电子的原子 H、Li、Na Be、Mg、 最外层有2个电子的原子 He 最外层电子数等于次外层电子数的 Be、Ar 原子 n=2:C 最外层电子数是次外层电子数n倍 n=3:O 的原子 n=4:Ne 电子层数与最外层电子数相等的原 H、Be、Al 子 电子总数为最外层电子数2倍的原 Be 子 次外层电子数是最外层电子数2倍 Li、Si 的原子 内层电子总数是最外层电子数2倍 Li、P 的原子 电子层数是最外层电子数2倍的原 Li 子 最外层电子数是电子层数2倍的原 He、C、S 子 最外层电子数是电子层数3倍的原 O 子 2.核外电子总数为10的微粒 分子(5种):Ne、HF、HO、NH 、CH 2 3 4 阳离子(5种):Na+、Mg2+、Al3+、NH+ 、HO+ 4 3 阴离子(5种):F-、O2-、N3-、OH-、NH- 2 3.核外电子总数为18的微粒 分子:Ar、HCl、HS、PH 、SiH、HO、NH、C H、F 2 3 4 2 2 2 4 2 6 2 阳离子:K+、Ca2+ 阴离子:Cl-、S2-、HS-、O2- 2 六、重要的化学方程式 (一)20个重要的无机化学方程式1.MnO +4HCl(浓) MnCl +Cl↑+2H O 2 2 2 2 2.Cl+2NaOH NaCl+NaClO+H O 2 2 3.C+2H SO (浓) CO↑+2SO↑+2H O 2 4 2 2 2 4.Cu+4HNO (浓) Cu(NO )+2NO↑+2H O 3 3 2 2 2 5.3Cu+8HNO (稀) 3Cu(NO )+2NO↑+4H O 3 3 2 2 6.3Fe+4H O(g) Fe O+4H 2 3 4 2 7.8Al+3Fe O 9Fe+4Al O 3 4 2 3 8.2Al+2NaOH+2H O 2NaAlO +3H ↑ 2 2 2 9.2Mg+CO 2MgO+C 2 10.2C+SiO Si+2CO↑ 2 11.2HO 2HO+O↑ 2 2 2 2 12.2NaCl+2H O 2NaOH+H ↑+Cl↑ 2 2 2 13.2FeCl +Cu 2FeCl +CuCl 3 2 2 14.2Cu+O +CO +H O Cu (OH) CO 2 2 2 2 2 3 15.FeCl +3H O Fe(OH) (胶体)+3HCl 3 2 3 16.4NH +5O 4NO+6H O 3 2 2 17.2NaO+2CO 2NaCO+O 2 2 2 2 3 2 18.4Fe(OH) +O +2H O 4Fe(OH) 2 2 2 3 19.2NaHCO NaCO+CO ↑+H O 3 2 3 2 2 20.6NaHCO +Al(SO ) 2Al(OH) ↓+6CO ↑+3Na SO 3 2 4 3 3 2 2 4 (二)常考的有机化学方程式 1.取代反应 (1)CH +Cl CHCl+HCl 4 2 3 (2) +Br +HBr 2(3) +HO—NO +H O 2 2 (4)CH COOH+CH CHOH 3 3 2 CHCOOCH CH+H O 3 2 3 2 2.加成反应 CH CH+Br CHBrCHBr 2 2 2 2 2 3.加聚反应 nCH CH 􀰷CH—CH􀰷 2 2 2 2 4.其他反应 (1)2CH CHOH+2Na 2CHCHONa+H ↑ 3 2 3 2 2 (2)2CH CHOH+O 2CHCHO+2H O 3 2 2 3 2 (3)CH COOH+NaHCO CHCOONa+H O+CO↑ 3 3 3 2 2 (三)常考电极反应式 1.原电池和化学电源 (1)Cu-H SO -Zn原电池 2 4 正极:2H++2e- H↑;负极:Zn-2e- Zn2+ 2 总反应式:Zn+2H+ Zn2++H ↑ 2 (2)Cu-FeCl -C原电池 3 正极:2Fe3++2e- 2Fe2+;负极:Cu-2e- Cu2+ 总反应式:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ (3)钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀 正极:O +2H O+4e- 4OH- 2 2 负极:2Fe-4e- 2Fe2+ 总反应式:2Fe+O +2H O 2Fe(OH) 2 2 2 (4)钢铁在潮湿的空气中发生析氢腐蚀 正极:2H++2e- H↑;负极:Fe-2e- Fe2+ 2 总反应式:Fe+2H+ Fe2++H ↑ 2 (5)氢氧燃料电池(中性介质) 正极:O +2H O+4e- 4OH-;负极:2H -4e- 4H+ 2 2 2 总反应式:2H +O 2HO 2 2 2 (6)氢氧燃料电池(酸性介质) 正极:O +4H++4e- 2HO;负极:2H -4e- 4H+ 2 2 2 总反应式:2H +O 2HO 2 2 2 (7)氢氧燃料电池(碱性介质) 正极:O +2H O+4e- 4OH- 2 2负极:2H -4e-+4OH- 4HO 2 2 总反应式:2H +O 2HO 2 2 2 (8)铅蓄电池(放电) 正极(PbO ):PbO+2e-+SO2- +4H+ PbSO +2H O 2 2 4 4 2 负极(Pb):Pb-2e-+SO2- PbSO 4 4 总反应式:Pb+PbO +2H SO 2PbSO +2H O 2 2 4 4 2 (9)CH 燃料电池(碱性介质) 4 正极:2O +4H O+8e- 8OH- 2 2 负极:CH -8e-+10OH- CO2- +7H O 4 3 2 总反应式:CH +2O +2OH- CO2- +3H O 4 2 3 2 (10)熔融碳酸盐燃料电池(Li CO 和NaCO 熔融盐作电解液,CO作燃料) 2 3 2 3 正极:O +2CO +4e- 2CO2- 2 2 3 负极:2CO+2CO2- -4e- 4CO 3 2 总反应式:2CO+O 2CO 2 2 2.电解池 (1)电解CuCl 溶液 2 阳极:2Cl--2e- Cl↑;阴极:Cu2++2e- Cu 2 总反应式:2Cl-+Cu2+ Cl↑+Cu 2 (2)电解精炼铜、电镀铜 精炼铜 电极反应式 电镀铜 阳极(粗 Cu-2e- 阳极(纯铜) 铜) Cu2+ 阴极(纯 Cu2++2e- 阴极(待镀金属,如 铜) Cu Fe) (3)电解饱和食盐水 阳极:2Cl--2e- Cl↑;阴极:2H++2e- H↑ 2 2 总反应式:2Cl-+2H O H↑+Cl↑+2OH- 2 2 2 (4)电解HCl溶液 阳极:2Cl--2e- Cl↑;阴极:2H++2e- H↑ 2 2 总反应式:2Cl-+2H+ Cl↑+H ↑ 2 2 (5)电解NaOH溶液 阳极:4OH--4e- O↑+2H O 2 2 阴极:4H O+4e- 2H↑+4OH- 2 2 总反应式:2H O 2H↑+O ↑ 2 2 2(6)电解HSO 溶液 2 4 阳极:2H O-4e- O↑+4H+ 2 2 阴极:4H++4e- 2H↑ 2 总反应式:2H O 2H↑+O ↑ 2 2 2 (7)电解KNO 溶液 3 阳极:2H O-4e- O↑+4H+ 2 2 阴极:4H O+4e- 2H↑+4OH- 2 2 总反应式:2H O 2H↑+O ↑ 2 2 2 (8)电解CuSO 溶液 4 阳极:2H O-4e- O↑+4H+ 2 2 阴极:2Cu2++4e- 2Cu 总反应式:2Cu2++2H O 2Cu+O ↑+4H+ 2 2 (9)电解AgNO 溶液 3 阳极:2H O-4e- O↑+4H+ 2 2 阴极:4Ag++4e- 4Ag 总反应式:4Ag++2H O 4Ag+O↑+4H+ 2 2 (10)铅蓄电池充电 阳极:PbSO -2e-+2H O PbO +SO2- +4H+ 4 2 2 4 阴极:PbSO +2e- Pb+SO2- 4 4 总反应式:2PbSO +2H O Pb+PbO+2H SO 4 2 2 2 4 关键问题再解读 2 一、化学平衡常数的意义和应用 化学平衡常数可表示反应进行的程度,K越大,反应进行的程度越大,当K>105时,可以认为该反应 已经进行完全。K的大小只与温度有关,而与反应物或生成物起始浓度的大小无关。 1.不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进化学平衡常数表达式中。如: CaCO (s) CaO(s)+CO (g) K=c(CO) 3 2 2 CrO2- (aq)+H O(l) 2CrO2- (aq)+2H+(aq) 2 7 2 4 c2(CrO2-)·c2(H+) 4 K= c(Cr O2-) 2 7 但在非水溶液中的反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进化学平衡常数 表达式中。如:C HOH(l)+CH COOH(l) CHCOOC H(l)+H O(l) K= 2 5 3 3 2 5 2 c(CH COOC H )·c(H O) 3 2 5 2 c(C H OH)·c(CH COOH) 2 5 3 2.同一化学反应,方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值也不同。如: c2(NO ) NO(g) 2NO (g) K= 2 2 4 2 c(N O ) 2 4 c(NO ) 1 2 NO(g) NO (g) K'= 1 K=K'2 2 2 4 2 c2(N O ) 2 4 c(N O ) 1 2NO (g) NO(g) K″= 2 4 = 2 2 4 c2(NO ) K 2 3.可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为 浓度商(Q)。则当Q=K时,说明反应达到平衡状态,当QK 时,说明反应在向逆反应方向进行。 二、电化学原理常考点归纳 1.原电池、电解池的区别 (1)由化学方程式设计原电池、电解池要从能量的角度分析。 原电池:化学能转变为电能的装置,能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池。 电解池:电能转变为化学能的装置,只要是氧化还原反应(不论吸热还是放热)理论上均可设计成 电解池。 (2)从装置图的角度分析。 原电池:若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定。 电解池:若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解池 溶液中的金属阳离子相同时则为电镀池,其余情况为电解池。 2.电极的判断 原电池和电解池电极的判断是解题的关键,为了方便记忆,我们可采取口诀的方法记忆: 原电池,正负极;电解池,阴阳极; 失去电子负(原电池)阳(电解池)极,发生氧化定无疑。 3.原电池、电解池的工作原理 4.电解原理的应用 (1)电镀:待镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属阳离子的溶液作电镀液。 (2)电解精炼铜:纯铜作阴极、粗铜作阳极、硫酸铜溶液作电解质溶液。 5.金属(以铁为例)的电化学腐蚀与防护 (1)吸氧腐蚀电极反应。负极:Fe-2e- Fe2+;正极:O +4e-+2H O 4OH-。 2 2(2)防护方法 ①原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法:与较活泼的金属相连,较活泼的金属作负极被腐蚀,被 保护的金属作正极; ②电解池原理——外加电流的阴极保护法:被保护的金属与电源负极相连,形成电解池,作阴极。 三、基本实验操作 1.顺序上的先后 (1)制取气体时:先检验装置气密性后装药品。 (2)点燃可燃性气体时:先验纯再点燃。 (3)用排水法收集气体时:先排净装置中的空气后再收集;实验结束后,先移出导管后撤酒精灯。 (4)用石蕊试纸、KI淀粉试纸检验气体性质时:先用蒸馏水润湿试纸(用pH试纸测溶液pH不能 先润湿)。 (5)中和滴定实验:洗净后的滴定管先用标准液或待测液润洗,再装入相应的溶液;观察锥形瓶内溶 液颜色的改变时,先等半分钟,颜色不变后判定终点;读数时,先等片刻,后读数。 (6)焰色反应实验:每做一次,铂丝或铁丝应先蘸上稀盐酸灼烧至无色,再做下一次实验。 (7)定容操作:先加蒸馏水至容量瓶刻度线下1~2 cm后,再用胶头滴管定容。 (8)主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气再加热,目的有的是防止爆炸,如氢气还原氧化铜; 有的是保证产品的纯度,如氮气与镁反应制氮化镁;有的是防止空气中的某些成分影响实验测量的准 确性,如用燃烧法测氨基酸的组成;用CO加热还原氧化铜时,实验结束后,先取出末端浸在液体中的导 管,待玻璃管冷却后才能停止通入CO。 (9)检验卤代烃水解产物中的X-时,先用HNO 酸化(中和碱),再加AgNO 溶液;检验蔗糖、淀粉、 3 3 纤维素是否水解时,先在水解后的溶液中加氢氧化钠溶液中和硫酸,再加银氨溶液或新制氢氧化铜悬 浊液。用I 检验淀粉时,溶液中不能有碱。 2 (10)检验SO2- 时,先向待检验溶液中加稀盐酸酸化,后加入BaCl 溶液、观察。 4 2 2.实验中上下有区别 (1)用排气法收集气体时,相对分子质量大于29的气体,用向上排空气法;相对分子质量小于29的 气体,用向下排空气法。 (2)分液操作时,下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出。 (3)用水冷凝气体时:冷凝管下口进水,上口出水。 (4)判断萃取后液体分层的位置:密度小的液体在上层,密度大的液体在下层。 3.实验操作中的“不能” (1)酸式滴定管不能装碱性溶液;碱式滴定管不能装酸性溶液或氧化性溶液(能腐蚀橡胶的溶液)。 (2)容量瓶:不能作反应容器;不能在容量瓶中溶解或稀释溶液;不能贮存溶液,配制好即转移到试 剂瓶中。 (3)量筒不能作反应容器;不能在量筒中溶解或稀释溶液。 (4)中和滴定的锥形瓶不能用待测液(或标准液)润洗。 (5)加热后的坩埚、蒸发皿不能直接用手拿,应用坩埚钳夹取。 (6)化学药品不能用手接触;不能用鼻子直接凑到容器口去闻气味;绝不能品尝药品。 四、高中化学教材常考实验总结(一)配制一定物质的量浓度的溶液 1.主要仪器 {固体溶解:托盘天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管 溶液稀释:量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管 2.注意事项 (1)容量瓶:只有一个刻度线,只能配制瓶上规定容积的溶液,如配制480 mL溶液应选用500 mL 容量瓶。(2)写所用仪器时,容量瓶必须注明规格。(3)容量瓶使用之前必须查漏。 n m 3.误差分析依据:c = B= B 。 B V M V B (二)焰色反应 1.步骤:洗—烧—蘸—烧—洗—烧。 2.用品:铂丝或光洁无锈的铁丝;稀盐酸;样品。 3.注意事项:焰色反应是物理变化;Na、K的焰色:黄色、紫色(透过蓝色的钴玻璃)。 (三)Fe(OH) 的制备 2 1.实验现象:白色沉淀立即转化为灰绿色,最后变成红褐色沉淀。 2.化学方程式为Fe2++2OH- Fe(OH) ↓,4Fe(OH) +O +2H O 4Fe(OH) 。 2 2 2 2 3 3.注意事项:Fe(OH) 具有较强的还原性容易被氧化。(1)所用亚铁盐溶液必须是新制的,NaOH溶 2 液必须煮沸;(2)胶头滴管须插入试管底部;(3)往往在液面加一层油膜,如少量煤油、苯或植物油等。 (四)氨气的实验室制法 1.反应原理:2NHCl+Ca(OH) CaCl +2NH↑+2H O。 4 2 2 3 2 2.气体制备流程:原理—发生装置—除杂干燥—收集—验满—尾气处理。 3.注意事项:(1)制备装置中试管口要低于试管底、收集装置中导管应插入试管底部。 (2)浓氨水(或浓铵盐溶液)滴到生石灰或烧碱中制氨气,或浓氨水直接加热也可制氨气。 (3)不能通过加热NH Cl和NH HCO 制备NH 。 4 4 3 3 (五)喷泉实验1.实验原理:(1)氨气极易溶于水;(2)利用压强变化。 2.注意事项:(1)氨气应充满;(2)烧瓶应干燥;(3)装置不得漏气。 3.实验拓展:(1)NH 、HCl、HBr、HI、SO 等气体均能溶于水形成喷泉。 3 2 (2)CO 、HS、Cl 等与NaOH溶液可形成喷泉。 2 2 2 (六)测定中和热实验 原理:稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1 mol水时所释放的热量。酸、碱分别是强酸、强碱。 对应的方程式:H+(aq)+OH-(aq) HO(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。 2 [H SO 和Ba(OH) 反应的离子方程式不一样] 2 4 2 注意事项:(1)中和热数值固定不变,它与燃烧热一样,因具有明确的含义,故文字表达时不带负号, 说明放出热量即可。 (2)为了减少误差,必须确保热量尽可能的少损失,实验重复三次,取测量数据的平均值作计算依据。 (3)为了保证酸碱完全中和常采用OH-稍稍过量的方法。 (4)实验若使用了弱酸或弱碱,因中和过程中电离吸热,会使测得的中和热数值出现偏差。 (七)酸碱中和滴定实验:(以一元酸与一元碱中和滴定为例) 1.原理:c V =c V 。 酸 酸 碱 碱 2.主要仪器:酸式或碱式滴定管、锥形瓶、烧杯、铁架台、滴定管夹。 3.主要试剂:待测液、标准液、指示剂(酚酞、甲基橙)。 4.关键点:①准确测量体积;②准确判断滴定终点。 5.操作步骤:①查漏、洗涤、润洗;②装液、赶气泡、调液面、注液(放入锥形瓶中);③滴定:眼睛 注视锥形瓶中溶液颜色的变化,当滴到最后一滴,溶液颜色发生明显变化且半分钟内不变色即为滴定 终点。 6.注意事项 (1)酸式滴定管和碱式滴定管的使用: ①0刻度在滴定管的上端,注入液体后,仰视读数数值偏大; ②使用滴定管时的第一步是查漏; ③滴定读数时,记录到小数点后两位; ④酸、碱式滴定管不能混用,如酸、具有氧化性的物质一定用酸式滴定管盛装; ⑤滴定管必须用溶液润洗,锥形瓶不能润洗。(2)滴定时一般用酚酞、甲基橙溶液作指示剂,不用石蕊溶液,指示剂用2~3滴; (3)数据处理:进行2~3次实验,求所消耗的标准液体积的平均值,然后求浓度。 (八)乙酸乙酯的制备 1.原理 CHCOOH+CH CHOH CHCOOCH CH+H O 3 3 2 3 2 3 2 副反应:C H—OH+HO—C H 2 5 2 5 C H—O—C H+H O 2 5 2 5 2 C+2H SO (浓) CO↑+2SO↑+2H O 2 4 2 2 2 2.注意事项 (1)先加乙醇,再加浓硫酸和乙酸的混合液(浓硫酸不能最先加入);低温加热小心均匀地进行,以防 乙酸、乙醇的大量挥发和液体剧烈沸腾;(3)导气管末端不要插入饱和NaCO 溶液中,防止液体倒吸。 2 3 浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂。 3.饱和NaCO 溶液的作用 2 3 ①吸收乙酸,便于闻乙酸乙酯的香味;②溶解乙醇;③降低乙酸乙酯的溶解度。 答题语言再强化 3 答题规范 一、实验基本操作类 1.两种液体混合操作 (1)浓硫酸的稀释 【规范操作】向烧杯中加入一定量的蒸馏水,沿烧杯内壁缓慢注入浓硫酸并不断用玻璃棒搅拌。 【答题关键】①浓硫酸注入水中;②缓慢;③不断搅拌。 (2)混酸的配制(浓硫酸、浓硝酸) 【规范操作】将浓硫酸沿玻璃棒或器壁慢慢注入盛有浓硝酸的容器中,并用玻璃棒不断搅拌。 【答题关键】①将密度大的液体注入密度小的液体中。 ②用玻璃棒不断搅拌。 2.分液操作 【规范操作】将分液漏斗上口的玻璃塞打开[或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔],再将 分液漏斗下面的活塞打开,使下层液体慢慢沿烧杯壁流下,当下层液体恰好流尽时,迅速关闭活塞。上 层液体从分液漏斗上口倒出。 【答题关键】①液面上方与大气相通;②沿烧杯壁;③上上下下(上层液体从上口倒出;下层液体 从下口放出)。 3.焰色反应操作 【规范操作】将铂丝在无色火焰上灼烧至无色,蘸取试样在无色火焰上灼烧观察火焰颜色,将铂 丝再蘸稀盐酸灼烧至无色。铂丝 无色 待测物 观察火焰颜色 铂丝 无色 【答题关键】①烧、蘸、烧、洗、烧;②观察钾元素焰色反应时,应透过蓝色钴玻璃观察。 4.容量瓶查漏操作 【规范操作】向容量瓶中加适量水,塞紧瓶塞,用手指顶住瓶塞,倒立,用吸水纸检查是否有水珠 渗出;如果不漏,再把塞子旋转180°,塞紧,倒置,用同样方法检查。 【答题关键】①装水;②倒立;③检查是否漏水;④旋转180°;⑤重复操作。 5.沉淀剂是否过量操作 【规范操作】(1)加沉淀剂:静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀 剂已过量,否则沉淀剂不过量。 (2)加入与沉淀剂反应的试剂:静置,取适量上层清液置于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀 剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。 【答题关键】①上层清液;②沉淀剂或与沉淀剂反应的试剂;③是否沉淀;④若需称量沉淀的质量 而进行有关定量计算时则只能选用方法(1)。 6.沉淀洗涤操作 【规范操作】向漏斗内加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流出后,重复操作2~3次。 【答题关键】①直接向漏斗内加水,而非取沉淀于漏斗中再加水;②浸没;③重复2~3次。 7.判断沉淀是否洗净操作 【规范操作】取少量最后一次洗涤液置于试管中,滴加……(试剂),若没有……(现象),证明沉淀 已经洗净。 【答题关键】①最后一次洗涤液;②检验发生沉淀反应后溶液中的离子。 8.常见试纸的使用 【规范操作】 (1)定量试纸(如pH试纸) 取一小片×××试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用玻璃棒蘸取少量待测液,点在×××试纸上,待试纸变 色后再与标准比色卡对照,得出测量数据。 (2)定性试纸(如红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉KI试纸等) ①检验溶液:将×××试纸放在表面皿(或玻璃片)上,用洁净的玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸的中 部,试纸由×××色变为×××色,即证明×××溶液具有×××性质。 ②检验气体:取一小片×××试纸用蒸馏水润湿,粘在玻璃棒的一端,靠近盛有待测气体的容器口(如 试管的管口)附近,试纸由×××色变为×××色,即证明该气体是×××。 【答题关键】①检验溶液时:将试纸放在表面皿(或玻璃片)上;②定量或定性检验溶液时试纸不 能湿润;③检验气体时试纸必须湿润。 9.气密性检验【规范操作】(1)装置a:连接导管,将导管插入水中,焐热(或加热)试管,导管口有气泡产生;停止加 热,导管内有水上升并形成一段稳定的水柱。 (2)装置b:关闭弹簧夹,从长颈漏斗注入蒸馏水,至浸没漏斗口,继续加水使漏斗中液面高于试管中 的液面,静置,观察液面是否变化。 【答题关键】(1)①密闭;②加热;③气泡;④水柱。 (2)①关闭弹簧夹;②注水;③液面高度。 【答题模板】操作(形成密闭体系)……描述现象……得出结论。 10.滴定管检查是否漏水操作 【规范操作】(1)酸式滴定管:关闭活塞,向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架 台上,观察是否漏水,若2分钟内不漏水,将活塞旋转180°,重复上述操作。 (2)碱式滴定管:向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上,观察是否漏水,若2 分钟内不漏水,轻轻挤压玻璃球,放出少量液体,再次观察滴定管是否漏水。 【答题关键】①固定;②观察;③旋转活塞180°或挤压玻璃球。 11.滴定管排气泡操作 【规范操作】(1)酸式滴定管:右手将滴定管倾斜30°左右,左手迅速打开活塞使溶液冲出,从而使 溶液充满尖嘴。 (2)碱式滴定管:将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜,用两指捏住胶管,轻轻挤压玻璃球,使溶液从尖 嘴流出,即可排出碱式滴定管中的气泡。 【答题关键】(1)①倾斜30°;②使溶液迅速流出。 (2)①胶管弯曲向上;②挤压玻璃球。 12.气体验满和验纯操作 【规范操作】 (1)氧气验满:用带火星的木条平放在集气瓶口,木条复燃,说明收集的氧气已满。 (2)可燃性气体(如氢气)的验纯方法:用排水法收集一小试管的气体,用大拇指摁住管口移近火焰, 放开手指,若听到尖锐的爆鸣声,则气体不纯;若听到轻微的“噗”的一声,则气体纯净。 (3)二氧化碳验满:将燃着的木条平放在集气瓶口,若火焰熄灭,则气体已满。 (4)氨气验满:用湿润的红色石蕊试纸(或用玻璃棒蘸取浓盐酸)放在集气瓶口,若试纸变蓝(或产生 白烟)说明气体已满。 (5)①氯气验满:用湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝说明气体已满。 【答题模板】用……放在集气瓶口,若……(现象),说明……(“气体已满”或“是……气体”)。 ②SO 验满:把沾有品红溶液的试纸放在集气瓶口,若试纸褪色,说明气体已满。 2 ③HS验满:把湿润的醋酸铅试纸放在集气瓶口,若试纸变黑,说明气体已满。 2 二、检验、鉴别类【答题模板】 1.离子检验的一般模式 取试样→加水(或酸)溶解→加×××试剂 加×××检验试剂→观察现象→得出结论。 2.鉴别的一般模式 (1)固体鉴别一般模式 ①分别取固体置于两支试管中加热或加入……试剂,现象是……的是……物质。 ②分别取固体置于两支试管中溶于水形成溶液,加入……试剂,现象是……的是……物质。 (2)溶液鉴别一般模式 ①分别取两溶液置于两支试管中,分别加入……试剂,现象是……的是……物质。 ②分别取两溶液置于两支试管中,分别加入……试剂,现象是……继续加入……试剂,现象是…… 的是……物质。 (3)气体鉴别一般模式 取适量……溶液置于两支洁净试管中,分别通入两种气体,能使……(试剂)……(现象)的是……气 体,不能使……(试剂)……(现象)的是……气体。 三、原因描述类 【答题模板】“有理”——化学原理,“有据”——事实依据。 可采取以下两种方式: (1)“正说”——“直接原因+根本目的” (2)“反说”——“如果……就……” 四、平衡理论描述类 【答题策略】 理论型简答题一般是演绎法的三段式答题模式(前提、推理、结论):①问题所涉及大前提(相关 的理论或规律)的表述,一般很熟悉的理论或规律可以只写名称,也可以用化学方程式等化学用语表示, 并不需要把其详细内容写出;②问题的推理过程(具体条件下的变化等)的表述;③问题所涉及的变化 的结果。 【答题模板】 (1)……存在……平衡……(条件)使平衡向……(方向)移动……(结论)。 (2)对于……(反应特点)……(条件)使平衡向……(方向)移动。 五、实验现象描述类 1.实验现象答题模板三角度 (1)有关溶液的现象描述(五大类) ①溶液颜色由……变成……; ②液面上升或下降(形成液面差); ③溶液变浑浊或生成(产生)……(颜色)沉淀; ④溶液发生倒吸; ⑤产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)等。 (2)有关固体物质的现象描述(四大类)①……(固体)表面产生大量气泡; ②……(固体)逐渐溶解; ③……(固体)体积逐渐变小(变细); ④……(固体)颜色由……变成……。 (3)有关气体的现象描述(三大类) ①生成……色(味)气体; ②气体由……色变成……色; ③气体先变……后……(加深、变浅、褪色等)。 2.现象描述时的注意事项 (1)现象描述要全面:看到的、听到的、摸到的、闻到的。 (2)现象描述要准确 ①不能以结论代替现象。如铁丝在氧气中燃烧的实验现象是“火星四射,放出大量的热,生成黑 色固体”,而不能用结论“生成四氧化三铁”代替“生成黑色固体”。 ②要明确“光”和“火焰”以及“烟”和“雾”等概念的区别,不能相互代替。 六、实验装置中仪器或试剂的作用类 【答题模板】装置中仪器和试剂的用途回答时一般包括直接作用和根本目的两部分内容,根据 各部分装置的用途不同,可采用下列格式回答: 发生装置 生成…… 产生…… 制取…… ⇓ 除杂装置 除去(吸收)…… 防止……干扰(影响)除去……中的杂质,以免影响测量结果 ⇓ 性质实验装置 (收集装置) 与……反应 验证…… 说明……比较…… 检验…… ⇓ 尾气吸收装置 吸收…… 防止……的污染(影响) 七、滴定终点现象类 【答题模板】 当滴入最后一滴×××标准溶液后,溶液由×××色变成×××色,或溶液×××色褪去,且半分钟内不变色。 【答题关键】 最后一滴—必须说明是滴入“最后一滴”标准溶液 | 颜色变化—必须说明滴入最后一滴标准溶液后溶液“颜色的变化” | 半分钟—必须说明溶液颜色变化后“半分钟内不变色” 规避错误 1.有关有机化学的试题 (1)结构式:苯环、双键、羧基、醛基等均应按教材的要求规范写出,尤其要特别注意出现在某一 中心结构左边的基团,若不规范,则一律扣分,有时甚至定为0分。(2)H(氢)、O(氧)或其他元素的原子与C(含其他元素成键时)连接位置不准确。 (3)聚合物:其结构简式一定要按照教材要求规范书写,尤其要注意单体双键打开部分伸出方括号 外。如要求写某物质的中文名称,则一定要用中文写出学名,不能写俗名。 (4)反应条件,反应条件在有机化学反应中十分重要,规范的有机反应方程式要求反应物及生成物 分子式或结构简式及相关系数正确,且反应条件(如反应温度、催化剂等)准确,连同等号、箭头、可 逆符号、向上箭头、向下箭头等错一处或多处扣一半分数。 (5)专业名词不能出现别字、错字:如“苯”—“本”或“笨”;“催化剂”—“摧化剂”;“金刚 石”—“金钢石”;“加成反应”—“加层反应”;“酯化反应”—“脂化反应”等。 (6)有些答案要求书写中文名称,请一定用中文表示出,但有的要求写化学式,则一定要用化学式写 出,两者不可混淆,否则会作0分处理。 (7)元素符号的书写一定要规范。有机化学题中常见的“H”与“N”“C”与“O”,由于过于潦草造 成难以区分。 (8)有机化学式中含有C、H、O、N等多种元素时,要求C和H连写,其他元素没有特定要求,如 C HClBr、C HBrCl。 2 4 2 4 2.有关无机化学方面的试题 (1)填空按要求给分。如要求填写“名称”若没有写出“中文名称”,而写成“化学式”,此情况 按0分处理。若要求写出“化学式”而写为“中文名称”或“结构式”均视为不合题意,按0分处 理。 (2)元素符号的书写。元素符号该大写的要大写,该小写的一定要小写,如Mn、Mg、Al、As、Fe 等,一定要按教材的要求规范书写,如Na就不能写成na。 (3)化学方程式方面的问题。化学反应方程式要求反应物、生成物、化学计量数、反应条件、 “ ”、“ ”、“↑”、“↓”等完全正确,缺一不可,各物质之间的化学计量数完全正确。 3.计算题 (1)关于数字的表示:按正常的计算并对结果做合理的修约(一般保留到小数点后两位,特殊说明 者除外)。 (2)以值域来表示计算结果的,千万不可对结果进行数字修约。 (3)单位:结果一定要有正确的、规范的单位。有些考生在最后结果中没有单位会扣分,单位不规 范的也会扣分。 (4)有关的计算式:如果不是纯粹填空(填写结果)的计算题,一定要有相应的计算式。现在考试已 较少有复杂的计算,近几年来基本没有。但有一点须注意,如果题目不是以填空的形式出现,则在答题 时,一定要有相应的计算式,若仅有答案,而没有计算式的,则以0分计。而且计算式不能仅写出一般的 公式,要求与试题的具体条件相联系。若仅有一般的公式而与试题的具体条件缺乏联系的,则不给分。 (5)以数字表示的计算结果。按正常的步骤计算,所得结果应四舍五入,只要是合理的,则给满分, 但不合理的,则为0分。 4.实验题 实验题语言表达较多,需要规范的地方难以用简单的语言一一说清,总的原则是要求使用教材规 范的专业用语表达。 (1)专业术语。实验用语要规范,如普通漏斗、长颈漏斗、烧杯、圆底烧瓶、平底烧瓶、止水夹、导管、乳胶 管、集气瓶、洗气瓶……用专业术语描述实验过程及实验结果,防止实验描述口语化、生活化。 (2)准确性。 如制备Fe(OH) 考题的答案中,为了防止Fe(OH) 被溶于溶液中的O 氧化,须事先加热煮沸,以除 2 2 2 去溶解在其中的O,但有些学生写出“蒸馏”“蒸发”“加压”“高温”“高压”“高压锅加热” 2 等不规范、甚至是乱写的语言,按高考评分细则,凡写出这些不规范词语的均为0分。 (3)关键词。 如氨气溶于水的“喷泉实验”,其中装有氨气的圆底烧瓶与水之间通过一个装有止水夹的乳胶 管连接,如果其中的止水夹不打开,则气路不通畅,实验无法执行,而恰恰不少考生却忽略了这一点,未 打开止水夹,就做实验,尽管后面的叙述头头是道,结果仍定为0分,因为实验无法进行,无法实现后面 的实验。 (4)检验气体的纯度。 关于检验气体的纯度,尤其是像H 这种可燃性气体,有不少考生不是采用“先用一个干燥的试管 2 收集气体后点燃,听是否有尖锐的爆鸣声”来作出判断,而是采用“直接在气体出口处点燃”,这是非 常危险的行为,像这种情况肯定按0分处理。 (5)实验方案的设计一定要切实可行,如无法实现则无法得分。 当然,由于每年高考题目的难度不同,评分标准的尺度可能会略有差别,一般来说,高考难度低,评 分标准的尺度严一些,高考难度大,评分标准的尺度宽松一些。