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化学方程式是最具有化学学科特征的一种化学用语,新情境方程式的书写是高考题中常见的题型,也
是“信息量大”的一类题型,用于考查学生接受、整合化学信息和分析解决问题的能力,新情境方程式综
合性强,能力要求高,也是考生失分较多的题型之一,而近几年化工生产流程及实验探究中对新情境方程
式的考查是重点,越来越注重结合新信息书写陌生的化学方程式(离子方程式)。
1.(2024·全国·高考真题)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。
一种从湿法炼锌产生的废渣(主要含Co、Zn、Pb、Fe 的单质或氧化物)中富集回收得到含锰高钴成品的工艺
如下:
已知溶液中相关离子开始沉淀和沉淀完全(
)时的pH:
开始沉淀的pH
1.5
6.9
—
7.4
6.2
沉淀完全的pH
2.8
8.4
1.1
9.4
8.2
回答下列问题:
(3)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为 、 。
2.(2024·江苏·高考真题)贵金属银应用广泛。Ag 与稀
制得
,常用于循环处理高氯废水。
第28 讲 新情境方程式的书写
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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(1)沉淀
。在高氯水样中加入
使
浓度约为
,当滴加
溶液至开始产生
沉淀(忽略滴加过程的体积增加),此时溶液中
浓度约为
。[已知:
,
]
(2)还原
。在
沉淀中埋入铁圈并压实,加入足量
盐酸后静置,充分反应得到Ag。
①铁将
转化为单质Ag 的化学方程式为 。
②不与铁圈直接接触的
也能转化为Ag 的原因是 。
③为判断
是否完全转化,补充完整实验方案:取出铁圈,搅拌均匀,取少量混合物过滤, [实
验中必须使用的试剂和设备:稀
、
溶液,通风设备]
(3)Ag 的抗菌性能。纳米Ag 表面能产生
杀死细菌(如图所示),其抗菌性能受溶解氧浓度影响。
①纳米Ag 溶解产生
的离子方程式为 。
②实验表明溶解氧浓度过高,纳米Ag 的抗菌性能下降,主要原因是 。
一、工艺流程和实验探究中的氧化还原方程式的书写方法
1.①细读题干寻找提纯对象,结合工艺流程示意图分析被提纯元素的存在形式及杂质的去除情况。
②细读题干寻找实验目的,通读题目中从实验步骤中了解操作步骤,结合装置分析实验过程,与实验
目的相对应。
2.确定未知反应的反应物和生成物,根据题意分析溶液环境,配平氧化还原方程式。
规律·方法·技巧
2
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3.配平步骤:
第1 步:根据题干信息或流程图,判断氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
第2 步:按“氧化剂+还原剂——氧化产物+还原产物”写出方程式,根据得失电子守恒对方程式进行配平。
第3 步:根据电荷守恒和反应物的酸碱性,在方程式左边或右边补充H+、OH-或H2O 等。
第4 步:根据质量守恒配平反应方程式。
1.(2024·浙江·高考真题)矿物资源的综合利用有多种方法,如铅锌矿(主要成分为
)的利用有火
法和电解法等。
已知:①
;
②电解前后
总量不变;③
易溶于水。
请回答:
(1)根据富氧煅烧(在空气流中煅烧)和通电电解(如图)的结果,
中硫元素体现的性质是 (选填“氧
化性”、“还原性”、“酸性”、“热稳定性”之一)。产物B 中有少量
,该物质可溶于浓盐酸,
元素转化为
,写出该反应的化学方程式 ;从该反应液中提取
的步骤如下:加热
条件下,加入 (填一种反应试剂),充分反应,趁热过滤,冷却结晶,得到产品。
(2)下列说法正确的是_______。
A.电解池中发生的总反应是
(条件省略)
B.产物B 主要是铅氧化物与锌氧化物
C.
化合物C 在水溶液中最多可中和
D.
的氧化性弱于
经典变式练
3
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(3)D 的结构为
(
或
),设计实验先除去样品D 中的硫元素,再用除去硫元素后的溶液探究
X 为何种元素。
①实验方案:取D 的溶液,加入足量
溶液,加热充分反应,然后 ;
②写出D(用
表示)的溶液与足量
溶液反应的离子方程式 。
2.(2024·湖北·高考真题)学习小组为探究
、
能否催化
的分解及相关性质,室温下进行了
实验I~Ⅳ。
实验I
实验Ⅱ
实验Ⅲ
无明显变化
溶液变为红色,伴有气泡产
生
溶液变为墨绿色,并持续产生能使带火星木条复燃的气
体
已知:
为粉红色、
为蓝色、
为红色、
为墨绿色。回
答下列问题:
(1)配制
的
溶液,需要用到下列仪器中的 (填标号)。
a.
b.
c.
d.
(2)实验I 表明
(填“能”或“不能”)催化
的分解。实验Ⅱ中
大大过量的
原因是 。实验Ⅲ初步表明
能催化
的分解,写出
在实验Ⅲ中所发生反应的
离子方程式 、 。
4
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(3)实验I 表明,反应
难以正向进行,利用化学平衡
移动原理,分析
、
分别与
配位后,正向反应能够进行的原因 。
实验Ⅳ:
(4)实验Ⅳ中,A 到B 溶液变为蓝色,并产生气体;B 到C 溶液变为粉红色,并产生气体。从A 到C 所产生
的气体的分子式分别为 、 。
一、工艺流程中的化学反应类型
化学反应最常见的考试形式为新情景方程式的书写,要求能够根据反应类型寻找对应的反应规律,最常见
的是溶液中的反应(离子反应),主要有四类反应:
(1)普通的复分解反应 (2)氧化还原反应
(3)配位(络合)反应 (4)双水解反应
二、化工流程中新情境方程式的书写思路
首先根据题给材料中的信息写出部分反应物和生成物的化学式,再根据反应前后元素化合价有无变化判断
反应类型:
1.元素化合价无变化则为非氧化还原反应,遵循质量守恒定律。
2.元素化合价有变化则为氧化还原反应,除遵循质量守恒外,还要遵循得失电子守恒规律。最后根据题
目要求写出化学方程式或离子方程式(需要遵循 电荷守恒规律)即可。
三、非氧化还原反应方程式的书写
非氧化还原反应主要包括三类:(1)普通的复分解反应 (2)配位(络合)反应 (3)双水解反应
1.普通的复分解反应发生的条件:
①产生水等弱电解质 ②产生难溶电解质 ③产生挥发性物质等
弱电解质、难溶弱电解质、难溶物可以引申出强酸制弱酸、沉淀转化等规律,也可以用平衡常数理解(热
力学基础)。
2.常见的配位(络合)反应
核心知识精炼
5
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(1) AgNO3 + NH3.H2O =AgOH(沉淀)+ NH4NO3
AgOH + 2NH3.H2O = Ag(NH3)2OH + 2H2O (制银氨络合反应)
(2) CuSO4 + 2NH3.H2O = Cu(OH)2(沉淀)+ (NH4)2SO4
Cu(OH)2 + 4NH3.H2O = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O (制铜氨络离子)
(3)常见的络合物
[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4](OH)2、[Fe(SCN)3] 、[Cu(NH3)4]SO4、K3[Fe(CN)6]、Fe3[Fe(CN)6]2、Na3AlF6
3.双水解反应
Al3+、Fe3+、Mg2+与AlO、HCO、CO
、S2-等会发生双水解反应。
四、氧化还原反应方程式的书写
1.新情境氧化还原反应方程式的书写方法
根据电子转移数或常见化
合价确定未知产物中元素
的化合价;根据溶液的酸
碱性确定未知物的类别
→
根据
电子
守恒
配平
→
根据溶液的
酸碱性确定
参与反应的
或
→
根据
电荷
守恒
配平
→
根据原子
守恒确定
并配平其
他物质
2.识记常见氧化剂、还原剂及产物
(1)常见的氧化剂及还原产物
氧化剂
还原产物
KMnO4
Mn2+(酸性);MnO2(中性);MnO(碱性)
K2Cr2O7(酸性)
Cr3+
浓硝酸
NO2
稀硝酸
NO
X2(卤素单质)
X-
H2O2
OH-(碱性);H2O(酸性)
Na2O2
NaOH(或Na2CO3)
NaClO(或ClO-)
Cl-、Cl2
NaClO3
Cl2、ClO2
PbO2
Pb2+
(2)常见的还原剂及氧化产物
还原剂
氧化产物
Fe2+
Fe3+(酸性);Fe(OH)3(碱性)
SO2(或H2SO3、SO)
SO
S2-(或H2S)
S、SO2(或SO)、SO
6
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H2C2O4
CO2
H2O2
O2
I-(或HI)
I2、IO
CO
CO2
金属单质(Zn、Fe、Cu 等)
Zn2+、Fe2+(与强氧化剂反应生成Fe3+)、Cu2+
3.氧化还原反应方程式的三步配平
①根据化合价升降法配平两剂两产物;
②根据电荷守恒补充 H+和 OH-;
③根据原子守恒补充 H2O 并配平所有原子。
4.“补缺”的技巧
缺项化学方程式的配平:配平化学方程式时,有时要用H+、OH-、H2O 来使化学方程式两边电荷及原子
守恒,总的原则是酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,具体方法如下:
酸性环境
碱性环境
反应物中少氧
左边加H2O,右边加H+
左边加OH-,右边加H2O
反应物中多氧
左边加H+,右边加H2O
左边加H2O,右边加OH-
五、掌握氧化还原反应的常用规律
1.(2024·安徽安庆·模拟预测)铋(Bi)及其化合物在电子材料等领域有着广泛作用。以某铋矿(主要成
基础测评
7
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分为
、
,主要杂质
和
)制取
并回收锰的工艺流程如下:
按要求回答下列问题。
(4)已知
在2.0<pH<11.0 的环境中,易水解成BiOCl 沉淀。写出该反应的化学方程式: 。
2.(2024·四川成都·模拟预测)某铜硫矿中富含黄铁矿和磁黄铁矿等硫铁矿物,占原矿矿物总量的38%,
实验室以此为原料模拟工业制备纯铜并利用黄铁精矿进行含铬废水处理,工艺流程如下:
已知:①粉碎解离度(不同成分矿石分离程度)与粉碎程度有关,颗粒越细,解离度越高,最高可达93%,
但颗粒越细对设备要求越高。
②铜蓝矿的主要成分为CuS,黄铁矿的主要成分为
。
③可能用到的数据如下:
开始沉淀pH
1.9
4.2
沉淀完全pH
3.2
6.7
(2)在酸浸时为了加快酸浸速率,除使用精磨外,还可采取的措施有 (写出两种即可);酸浸一般
选用硫酸溶液在纯氧环境中进行,酸浸的离子方程式为 。
(6)利用黄铁精矿为原料,可进一步制得有广泛用途的铁氧体。其中浸取黄铁精矿过程中相关物质的转化关
系如图所示,反应I 的离子方程式为 ,检验浸取后的溶液中存在
的方法是 。
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3.(2024·湖北武汉·模拟预测)V 有“工业味精”之称。工业上提取钒的工艺有多种,一种从钒页岩(一种
主要含Si、Fe、Al、V 元素的矿石)中提取V 的工艺流程如下:
已知:①“酸浸”时有
生成。②“萃取”时离子萃取率的大小顺序为
。回
答下列问题:
(3)H2C2O4作用是将
转化为
,转化的目的是 ,发生的离子反应方程式为 。
(4)“沉钒”时,生成
沉淀,“步骤X”的目的是 ,写出“煅烧”时的化学反应方程式
。
4.(2024·甘肃张掖·三模)以水钴矿(
,含
、
、
)和辉铜矿(
,含
、
)为原料制取胆矾和单质钴。
已知:
①常温下,
,
,
;
9
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②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的
见下表:
金属离子
开始沉淀时
的
2.7
7.5
7.6
4.7
完全沉淀时
的
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取
的反应原理;
;
④
、
、
、
均能与强酸反应产生
。
回答下列问题:
(1)“酸浸”过程硫元素价态变为
价,写出“酸浸”过程中主要反应的化学方程式: 。
5.(2024·陕西榆林·模拟预测)钴是国民经济建设和国防建设不可缺少的重要原料之一,我国钴资源缺乏,
二次回收利用非常重要。从锂离子二次电池正极废料——铝钴膜(含
乙炔黑导电剂涂层的铝箔)中回
收Li、Co 的工艺流程如下:
回答下列问题:
(2)酸溶时,
转化为
、
,该反应的离子方程式为 ;若用盐酸代替
和
溶液,酸溶也可得到
和
溶液,但缺点是 。
(5)将
和
按物质的量之比
混合,在空气中煅烧可制得
,该反应的化学方程式为
。
6.(2024·湖北·模拟预测)从“钛磁铁矿”冶炼金属铁后的“含钛高炉渣”中提取金属钛的工艺流程如下:
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已知:①“含钛高炉渣”的组成如下:
组分
其他
质量分数%
34
6~16
17~19
14~16
8.0~9.0
3.0~4.2
0.8
②“水浸”溶液的
。
请回答下列问题:
(2)某实验小组模拟“熔融”过程的反应,将固体
与
按物质的量1:2 混合反应生成
反应过程的热重曲线如图所示。
①“熔融”过程生成
的方程式为 。
②“水浸”后滤渣主要有 。
7.(22-23 高三上·广西南宁·阶段练习)铬酰氯是一种无机化合物,化学式为CrO2Cl2,熔点-96.5℃,沸点
117 ℃,常温下为深红棕色液体,放置在空气中会迅速挥发并水解,在有机合成中主要作氧化剂、氯化剂
和溶剂。在实验中可用重铬酸钾、浓硫酸与氯化钠制备。反应原理为:浓硫酸先分别与重铬酸钾和氯化钠
反应生成CrO3与HCl 气体两种中间产物,然后CrO3迅速与HCl 气体反应生成铬酰氯。实验装置如下(夹持
装置略):
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回答下列问题:
(1)仪器A 的名称是 。装置B 的进水口为 (填“a”或“b”)。
(2)投料时,加入过量氯化钠粉末可以显著增大铬酰氯的产量,原因是 。
(3)浓硫酸在反应前应进行冷却,其目的是 。
(4)写出CrO3与HCl 气体反应生成铬酰氯的化学反应方程式 。
(5)反应结束后,用电热套加热装置A,并收集117 ℃左右的馏分,发现H 中充满红棕色气体,没有收集到
液体,请改进这一蒸馏装置并给出理由 。
(6)图中缺少尾气处理装置,应选用下列装置中的 (填标号),该装置的作用是 。
1.(2024·湖南·高考真题)铜阳极泥(含有Au、
、
、
等)是一种含贵金属的可再生资源,
回收贵金属的化工流程如下:
已知:①当某离子的浓度低于
时,可忽略该离子的存在;
②
;
能力提升
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③
易从溶液中结晶析出;
④不同温度下
的溶解度如下:
温度℃
0
20
40
60
80
溶解度/g
14.4
26.1
37.4
33.2
29.0
回答下列问题:
(1)Cu 属于 区元素,其基态原子的价电子排布式为 ;
(2)“滤液1”中含有
和
,“氧化酸浸”时
反应的离子方程式为 ;
(3)“氧化酸浸”和“除金”工序抣需加入一定量的
:
①在“氧化酸浸”工序中,加入适量
的原因是 。
②在“除金”工序溶液中,
浓度不能超过
。
(4)在“银转化”体系中,
和
浓度之和为
,两种离子分布分数
随
浓度的变化关系如图所示,若
浓度
为
,则
的浓度为
。
(5)滤液4 中溶质主要成分为 (填化学式);在连续生产的模式下,“银转化”和“银还原”工序需在
℃左右进行,若反应温度过高,将难以实现连续生产,原因是 。
2.(2024·江苏南京·模拟预测)重铬酸钾(K2Cr2O7)在实验室和工业上都有广泛应用,如用于制铬矾、制火
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柴、电镀、有机合成等。工业上以铬铁矿[主要成分为Fe(CrO2)2,杂质主要为硅、铁、铝的氧化物]制备
重铬酸钾的工艺流程如下图所示:
已知:
①焙烧时Fe(CrO2)2中的Fe 元素转化为NaFeO2,Cr 元素转化为Na2CrO4。
②矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c 与pH 的关系如图1 所示。当溶液中可溶性组分浓度c≤10-5
mol·L-1时,可认为已除尽。
③有关物质的溶解度如图2 所示。
回答下列问题:
(2)写出焙烧过程中生成Na2CrO4反应的化学方程式 。
(3)水浸滤渣的主要成分是Fe(OH)3,写出生成此滤渣的离子方程式 。
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3.(2024·北京·三模)
是一种重要的化工原料,可用于制革,印染等工业。
(1)以铬铁矿(主要成分为
,还含有MgO、
、
等)为原料制备
的工艺
流程如图。
已知:Al2O3与纯碱焙烧转化为NaAlO2,SiO2与纯碱焙烧转化为Na2SiO3。
①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行,其目的是 。
②焙烧的目的是将
转化为
并将Al、Si 氧化物转化为可溶性钠盐,写出焙烧时
发生的化学方程式 。
4.(2024·四川眉山·三模)碳酸锂是制备锂电池的重要原料。一种由α—锂辉石(主要成分可用
表示,还含有Al、Fe 和Mn 元素的氧化物)制备电池级碳酸锂的工艺流程如下:
已知:常温下
,各离子沉淀pH 范围:
离子
开始沉淀pH
7.6
2.7
3.8
8.3
15
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沉淀完全pH
9.7
3.2
5.2
9.8
回答下列问题:
(1)“煅烧”过程中
转化为
,写出
与生石灰反应的化学反应方程式 。
(2)硫酸作为浸取酸时需要加入少量硝酸,其作用是 ;“调节pH”步骤应当控制的pH 范围为
,
(3)写出“除锰”过程中的离子反应方程式 。若“除钙”后滤液中Li+浓度为0.2mol/L,则该步骤后
浓度应该低于 mol/L。
(4)已知
、
的溶解度(g/100g 水)如下表所示:
T/℃
20
50
80
1.33
1.10
0.85
34.2
32.5
30.7
“沉锂”后应该选择 ℃(选填“20”、“50”和“80”)蒸馏水洗涤,写出检验沉淀是否洗涤干净的操
作 。
(5)“沉锂”后所得碳酸锂再次经过“碳化”—“热解”步骤的目的是 。将碳酸锂与
混合,在
空气中焙烧可制备电池阴极材料
,写出其化学反应方程式 。
5.(2024·福建厦门·模拟预测)一种利用炼锌渣(主要含
、
、
、
和一定量的
、不
溶性杂质)为原料制备硫化锌及高纯镓的流程如图所示:
已知:①电解制取镓时,溶液中的氯离子会影响镓的析出。②
。
(1)基态
的价层电子排布式为 ,
中含有
键的数目为 。
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(2)黄钠铁矾的化学式为
,晶体颗粒大、易沉降。
①“沉铁”时生成黄钠铁矾的离子方程式为 。
6.(23-24 高三下·山东·阶段练习)污染物的处理和资源的充分利用是化学重要的研究课题,工业上用化
工厂尾气中低浓度
还原软锰矿(主要成分为
,另含有少量铁、铝、铜、镍、铅等金属化合物)制备
高性能磁性材料的主要原料
的流程如下:
已知:①常温时部分硫化物难溶盐的
即如下
难溶
物
②
难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,
时开始分解;
③溶液中某离子的浓度
时,即可认为该离子已沉淀完全。
(1)为提高“还原酸浸”的效率,可以采取的措施有 (答出一条即可);上述流程多次涉及过滤操作,
实验室进行过滤操作时需要用到的玻璃仪器有烧杯、 。
(2)“还原酸浸”中所发生的最主要的氧化还原反应的离子方程式为 。
(3)“除铁铝”时用
除去溶液中的
时发生反应的离子方程式为 。
(4)“除铜镍铅”时,为使它们完全沉淀,需控制溶液中
的浓度的最小值为
。
(5)“沉锰”反应的离子方程式为 。
(6)“洗涤、干燥”中,为减少损失,宜选用的洗涤剂为 。
7.(2024 高三·全国·专题练习)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其
钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
回答下列问题:
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(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C 中可观察到的现象是
,反应的离子方程式为 ,说明分解产物中含有 。装置B 的主要作用是 。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B 和下图所示的
部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H 反应管中盛有的物质是
。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO 的现象是 。
(3)若将上图装置C 中的澄清石灰水改为水玻璃,则装置C 中的现象是 ,反应的离子方程式为
,此现象说明H2SiO3比H2CO3的酸性 。
(4)若把上图装置C 中的澄清石灰水改为饱和Na2CO3溶液,则装置C 中的现象是 ,反应的离子
方程式为 。
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