元素化合物之间的相互转化

元素化合物之间的相互转化【考情播报】以元素及其化合物的知识为主，集基本概念、基本理论和基本实验为一体，进行综合考查，以选择、综合分析题等考查元素及其化合物的知识、基本概念、基本理论及实验操作等。常见的命题角度有：(1)元素及其化合物的性质与转化；(2)工业生产流程和工业生产中的除杂净化。【答题必备】1.物质的特殊颜色：(1)有色气体：NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)；无色刺激性气体：SO2、NH3、HX(F、Cl、Br、I)；无色无味气体：H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、C2H2、NO。(2)溶液中的有色物质：Cu2+(蓝色)、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(黄色)、Mn[紫(红)色]。Br2在水中显黄(橙)色，在有机溶剂中显橙(红)色，I2在水中显黄(褐)色，在有机溶剂中显紫(红)色。4O(3)有色固体：(淡)黄(棕)色固体：Na2O2、S、FeS2、FeCl3；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫(黑)色固体：KMnO4、I2；(紫)红色固体：Cu。(4)有色沉淀：①白色沉淀：H2SiO3、AgCl、BaSO4(不溶于酸)、BaSO3、Mg(OH)2、Fe(OH)2、Al(OH)3、BaCO3、CaCO3、CaSO3、MgCO3等；②(浅)黄色沉淀：AgBr、AgI、S；③红褐色沉淀：Fe(OH)3；④蓝色沉淀：Cu(OH)2；⑤黑色沉淀：CuS、FeS。2.物质的特征性质：(1)能使品红溶液褪色的气体。SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。(2)特殊的沉淀颜色的变化。①白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色：Fe(OH)2Fe(OH)3；②白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O。(3)在空气中变为红棕色的气体：NO(无色)NO2(红棕色)。(4)能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。(5)通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。(6)使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。(7)使湿润的淀粉KI试纸变蓝的物质：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。(8)能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀的物质：H2S。(9)在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等(注意原理不同)。(10)常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。(11)能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。(12)滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3+的盐溶液。(13)烟雾现象。①棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；②白烟：Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；③白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；④白色烟雾：P在Cl2中燃烧。(1)直线型转化关系A――――――――――――→XB――――――――――――→XC①X为O2Na―→Na2O―→Na2O2N2―→NO―→NO2或NH3―→NO―→NO2S―→SO2―→SO3或H2S―→SO2―→SO3C―→CO―→CO2或CH4―→CO―→CO2醇―→醛―→羧酸②X为CO2NaOH――――――――――――→CO2Na2CO3――――――――――――――→CO2NaHCO3③X为强酸，如HClNaAlO2――――――――→HClAl(OH)3――――――――→HClAlCl3Na2CO3――――――――→HClNaHCO3――――――――→HClCO2④X为强碱，如NaOHAlCl3―――――――――――――――→NaOHAl(OH)3―――――――――――――――→NaOHNaAlO23.物质的特征转化关系：(2)三角型转化关系。(3)交叉型转化关系。4.特殊的反应现象：燃烧H2+Cl2(苍白色火焰)，H2(CH4)+O2(淡蓝色火焰)，C2H2(C6H6)+O2(明亮火焰，浓烈黑烟)焰色反应Na+(黄色)、K+(紫色)淀粉遇I2变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄使湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3使品红溶液褪色SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)在空气中由无色变为红棕色的气体NOFe3+遇OH-生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇SCN-显红色Fe2+遇OH-生成白色沉淀，并迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2+遇SCN-无明显变化，通入Cl2后溶液显红色与酸反应产生气体的溶液一般可能含：、HC、、HS(S2-、HS-)等与强碱溶液反应产生气体的溶液一般含23CO3O23SO3O4NH＋5.抓住化学反应与反应条件的关系多数化学反应需要一定条件，条件不同化学反应也不同。(1)“催化剂”：无机化学反应需要的催化剂不同，但是根据“催化剂”这一条件，可将氯酸钾分解、双氧水分解、工业合成氨、SO2催化氧化、氨催化氧化联系起来，形成知识链。(2)“通电”或“电解”：可以锁定在电解水、氯化钠、氯化镁、氯化铜、硫酸铜、硝酸盐等溶液，熔融氯化钠和氧化铝范围内。(3)“高温”：常见的有碳酸钙分解、SiO2和C的置换反应、制造普通玻璃的反应、铝热反应等。6.常考的特征数据：(1)常见10电子微粒及相互转化关系。①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；②阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、、H3O+；4NH＋③阴离子：F-、O2-、N3-、OH-、N等。常见的等电子微粒的一些转化：+OH-NH3↑+H2O；H3O++OH-==2H2O。2H-4NH＋(2)常见18电子微粒。①分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2；②阳离子：K+、Ca2+；③阴离子：Cl-、S2-、P3-、；④有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等。(3)常见物质的相对分子质量。①相对分子质量为28的物质：CO、N2、C2H4等；②相对分子质量为26的物质：C2H2等；③相对分子质量为32的物质：S、O2等；④相对分子质量为78的物质：Na2S、Na2O2、Al(OH)3、C6H6等；⑤相对分子质量为100的物质：CaCO3、KHCO3、Mg3N2等。22O【典题示例】角度1元素及其化合物的性质与转化一定条件下，一种反应物过量，另一种反应物仍不能完全反应的是()A.过量的氢气与氯气B.过量的浓盐酸与二氧化锰C.过量的铜与浓硫酸D.过量的锌与18mol·L-1硫酸【解析】选C。氢气与氯气反应生成氯化氢，可完全反应，A项不符合题意；过量的浓盐酸与二氧化锰反应，二氧化锰可以完全反应，B项不符合题意；过量的铜与浓硫酸反应，随着反应的进行，浓硫酸变为稀硫酸反应停止，C项符合题意；过量的锌与18mol·L-1硫酸反应，先生成二氧化硫，变为稀硫酸后生成氢气，硫酸可以完全反应，D项不符合题意。角度2工业生产流程和工业生产中的除杂净化氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质)的流程①如下：提示：在本实验条件下，Ni(Ⅱ)不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1)反应②中除掉的杂质离子是______________，发生反应的离子方程式为_____________________；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低⑤，对除杂的影响是____________。(2)反应③的反应类型为____________________，过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有⑥__________。(3)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2，取干燥后的滤饼11.2g，煅烧后可得到产品8.1g，则x等于⑦______________。【典题剖析】抽丝剥茧溯本求源关键信息信息分析与迁移信息①生产目的是纯化工业级氧化锌，即提纯氧化锌，其含有Fe(Ⅱ)等杂质信息②加入稀硫酸可以溶解氧化锌，同时让铁、锰、镍转化为金属阳离子关键信息信息分析与迁移信息③加入高锰酸钾溶液，可以除去Fe2+和Mn2+，将它们转化为沉淀除去，此时滤液中剩余Zn2+和Ni2+信息④锌与镍离子反应置换出金属镍，且锌单质是过量的关键信息信息分析与迁移信息⑤pH较低时，铁离子和锰离子不会生成沉淀信息⑥滤渣中含有生成的镍和过量的锌单质信息⑦根据关系式ZnCO3·xZn(OH)2～(x+1)ZnO进行计算【尝试解答】本题的各步操作目的及变化是工业级氧化锌中含有铁、锰、镍等杂质，①加入稀硫酸可以溶解氧化锌，同时让铁、锰、镍转化为金属阳离子；②在浸出液中加入高锰酸钾溶液，可以除去Fe2+和Mn2+，将它们转化为沉淀除去，此时滤液中剩余Zn2+和Ni2+；③加入锌粉，可以置换出金属镍而除去；④向滤液中加入碳酸钠溶液可以将Zn2+转化为碳酸锌沉淀；⑤将碳酸锌沉淀煅烧即可得到纯净的氧化锌固体。(1)反应②中除去的杂质离子是Fe2+和Mn2+，发生反应的离子方程式为Mn+3Fe2++7H2O==3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+，2Mn+3Mn2++2H2O==5MnO2↓+4H+在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能生成沉淀而除去。(2)反应③的反应类型是置换反应，过滤所得的滤渣中除了过量的锌外还有置换出来的金属镍。(3)⑤煅烧发生反应的关系式为ZnCO3·xZn(OH)2～(x+1)ZnO125+99x81(x+1)11.2g8.1g列比例式(125+99x)÷[81(x+1)]=11.2g÷8.1g，解得x=1。4O4O【答案】(1)Fe2+和Mn2+Mn+3Fe2++7H2O==3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+，2Mn+3Mn2++2H2O==5MnO2↓+4H+铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应镍(3)14O4O【类题备选】1.(2017·衡水模拟)常见物质A、B、C、D、E、X，存在下图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。下列推断不正确的是()A.若D是一种强碱，则A、B、C均可与X反应生成DB.若D为NaCl，且A可与C反应生成B，则E可能是CO2C.若D是一种白色沉淀，在空气中最终变为红褐色，则A可能是铁D.若D是一种强酸，则A既可以是单质，也可以是化合物，且D可与铜反应生成B或C【解析】选C。若D是一种强碱，则A是活泼金属，B是金属氧化物，C可以是金属过氧化物，X是水，A正确；若D为NaCl，且A可与C反应生成B，A可以是氢氧化钠，B是碳酸钠，C是碳酸氢钠，X是盐酸，B正确；A是铁，则B是氯化亚铁，C是氯化铁，D是氢氧化铁，C错误；若D是一种强酸，则A既可以是硫单质或氮气，也可以是硫化氢或氨气，硝酸可与铜反应生成一氧化氮或二氧化氮，D正确。2.A、B……I、J10种物质的相互转化关系如图所示，其中A、B、G为单质，A和G在常温下为气体，B为金属固体，金属B的冶炼方法与Na相同；D为常见的无色液体；气体E能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；I的水溶液中滴加AgNO3溶液有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生；J是实验室中常用的中性干燥剂，还可以用作雪天道路的融雪剂；反应①为水解反应。(图中反应条件未列出，但所涉及的反应物与生成物均已全部列出)请根据上面的文字信息及框图中的物质转化信息回答下列问题：(1)B、E、F、I中属于电解质的是________(写化学式)，既属于电解质又能抑制水的电离的是______________(写化学式)。(2)金属B的经典生产方法是在1072K下电解熔融的J。该反应的化学方程式为________________。(3)在25℃下，将amol·L-1的E的水溶液与0.01mol·L-1的H的水溶液等体积混合，反应完全后溶液中c()=c(Cl-)，则溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”)a________0.01(填“”“=”或“”)。E的水溶液与H的水溶液按物质的量2∶1混合后，溶液中离子浓度大小关系为________。4NH＋【解析】根据题干文字信息可知E为NH3，J为CaCl2，再结合框图信息可