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专题二元素及其化合物第15讲专题提升专题网络栏目导航专题整合专题整合能力提升提升1硝酸与金属、非金属反应的一般规律1.硝酸与金属反应(1)金属与HNO3反应一般不生成H2，浓硝酸一般被还原为NO2，稀硝酸一般被还原为NO。(2)足量金属与一定量浓硝酸反应时，随着硝酸浓度的降低，还原产物也发生改变。(3)金属与HNO3反应的一般通式①金属＋浓硝酸―→金属硝酸盐＋NO2↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占12；表现酸性(生成硝酸盐)的HNO3占12。②金属＋稀硝酸―→金属硝酸盐＋NO↑＋H2O反应中，表现氧化性(被还原)的HNO3占14；表现酸性(生成硝酸盐)的HNO3占34。(4)硝酸与变价金属氧化物反应如FeO与稀硝酸反应：3FeO＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O，反应中，硝酸既表现了氧化性，又表现了酸性。2.硝酸与非金属单质反应(1)浓硝酸能与碳、硫、磷等非金属单质反应，一般生成最高价含氧酸或最高价氧化物、二氧化氮和水。(2)与非金属单质反应，HNO3表现强氧化性，不表现酸性。3.离子共存判断中的NO－3在极弱酸性、中性或碱性条件下，NO－3氧化性很弱或几乎没有氧化性，但溶液中有大量H＋存在时，NO－3就表现出强氧化性，此时不能与Fe2＋、S2－、I－、SO2－3、Br－等还原性离子共存。4.硝酸与金属反应的计算(1)原子守恒法金属与HNO3反应时，HNO3一部分起酸的作用，以NO－3的形式存在于溶液中；另一部分作为氧化剂转化为氮的还原产物，这两部分中氮原子的总物质的量等于反应消耗的HNO3中氮原子的物质的量。例如：mgCu与足量的一定浓度的硝酸充分反应后，产生nmolNO、NO2混合气体，则参加反应的HNO3为(m32＋n)mol。(2)得失电子守恒法HNO3与金属的反应属于氧化还原反应，HNO3中氮原子得电子的物质的量等于金属失电子的物质的量。例如：mg铜投入一定量浓硝酸中，铜完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到VmL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积的计算方法：若从一般角度考虑，很难得出结论；但若利用得失电子守恒解，能得到铜失去的电子总数等于氧气得到的电子总数，即有2n(Cu)＝4n(O2)，V(O2)＝12×m64×22.4L。(3)电荷守恒法HNO3过量时反应后溶液中(不考虑OH－)有：c(NO－3)＝c(H＋)＋nc(Mn＋)(Mn＋代表金属离子)。(4)离子方程式计算法金属与H2SO4、HNO3的混合酸反应时，由于硝酸盐中NO－3在H2SO4提供H＋的条件下能继续与金属反应，因此此类题目应用离子方程式来计算，先作过量判断，然后根据完全反应的金属或H＋或NO－3进行相关计算，且溶液中要符合电荷守恒。提升2物质的制备与化工流程图近年来化学工艺流程图是必考题型，这类试题反映化学学科与生产实际相结合的综合性。试题主要考查的是物质制备过程中的反应原理(包括化学反应及其涉及的平衡原理等)、相关实验技术(如条件控制与选择等)、化学用语的准确表达等。解答这类试题的起点是会识别流程图[箭头进入的是投料(反应物)，箭头出去的是生成物(包括主产物和副产物)]；关键是会利用题给新信息，正确运用原理，一般程序：明确生产目的、看清物料流向(出线、进线、回转的循环线)与相关反应、能量变化与物质变化、主产物与副产物，关注安全问题、环境问题、(物质、能量)循环利用问题等。概括如下：化工生产所涉及的重要无机物的制备有：(1)海水提取食盐以及食盐的精制；(2)电解熔融氯化钠制钠，电解饱和食盐水(氯碱工业)制氢氧化钠、氢气和氯气；(3)海水提取Mg2＋及电解熔融氯化镁制镁；(4)海水提取溴，海带提取碘；(5)工业上合成氨(分离空气制氮气，水煤气分离出氢气，高温、高压、催化剂合成氨)；(6)石灰窑制生石灰，生石灰与水反应再得熟石灰；(7)高温炼铁、炼钢；(8)侯德榜制碱(碳酸钠)法；(9)工业上制硫酸；(10)工业上制硝酸；(11)工业上制绿矾；(12)工业上制胆矾；(13)工业上制明矾；(14)工业上制莫尔盐；(15)二氧化硅制硅及硅的提纯；(16)硅酸盐工业。考题速递类型1物质间的转化关系(2018·广东佛山顺德质检)下列各组物质中，存在X→Y或Y→Z不能通过一步反应完成转化的是()选项XYZAAlNaAlO2(aq)Al(OH)3BMgOMgCl2(aq)MgCH2O(g)Fe3O4FeDNaOH(aq)Na2CO3(aq)NaHCO3(aq)B[解析]A项，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；B项，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O，MgCl2(aq)―→Mg不能通过一步反应完成转化；C项，3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2,3Fe3O4＋8Al=====高温9Fe＋4Al2O3；D项，2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O，Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3。类型2物质的制备实验(2018·全国Ⅰ卷)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如右图所示。回答下列问题：(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_________________。仪器a的名称是____________________。(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________________。②同时c中有气体产生，该气体的作用是____________。(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是______________________________；d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是__________、__________、洗涤、干燥。(4)指出装置d可能存在的缺点：______________________________________。去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋排除c中空气c中产生H2使压强大于大气压(冰浴)冷却过滤敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触[解析](1)醋酸亚铬可在气体分析中用作氧气吸收剂，说明醋酸亚铬可与氧气反应，则在制取过程中要除去蒸馏水中溶解的氧气。(2)①Cr3＋(绿色)被锌还原为Cr2＋(亮蓝色)。②锌与盐酸反应生成氢气可排除c装置中的空气。(3)c中产生H2使压强大于大气压，把亮蓝色溶液压入d；根据题干中的信息：醋酸亚铬难溶于冷水，则(冰浴)冷却使晶体析出，再过滤、洗涤、干燥可获得产品。(3)d装置为敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触被空气氧化。(2018·北京卷)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是_______________________________________________________(锰被还原为Mn2＋)。②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有__________________________________。2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2OCl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O(2)探究K2FeO4的性质①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有________(填离子符号)，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由______________________________________(用方程式表示)产生。ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是__________________。Fe3＋4FeO2－4＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O排除ClO－的干扰②根据K2FeO4的制备实验得出，氧化性：Cl2________(填“＞”或“＜”)FeO2－4。而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO2－4的氧化性强弱关系相反，原因是__________________。③资料表明，酸性溶液中的氧化性：FeO2－4＞MnO－4。验证实验：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性FeO2－4＞MnO－4。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。溶液的酸碱性不同能，理由：FeO2－4在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO－4的颜色(不能，方案：向紫色溶液b中滴加足量H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)[解析](1)②由于盐酸具有挥发性，所得Cl2中混有HCl，HCl会消耗Fe(OH)3、KOH，用饱和食盐水除去HCl。(2)①ⅰ.方案Ⅰ加入KSCN溶液，溶液变红说明a中含Fe3＋；但Fe3＋的产生不能判断K2FeO4与Cl－发生了氧化还原反应，根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2，自身被还原成Fe3＋。ⅱ.产生Cl2还可能是ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，即KClO的存在干扰判断，K2FeO4微溶于KOH溶液，用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO，同时保持K2FeO4稳定存在。②制备K2FeO4的原理为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，Cl2是氧化剂，K2FeO4为氧化产物，同一反应中氧化性：氧化剂氧化产物，则氧化性Cl2FeO2－4；方案Ⅱ的反应为2FeO2－4＋6Cl－＋16H＋===2Fe3＋＋3Cl2↑＋8H2O，实验表明，Cl2和FeO2－4氧化性强弱关系相反。对比两个反应的条件，制备K2FeO4在碱性条件下，方案Ⅱ在酸性条件下，说明溶液的酸碱性不同影响物质氧化性的强弱。类型3化学工艺流程(2019·广东汕头期末)练江整治已刻不容缓，其中以印染工业造成的污染最为严重。某工厂拟综合处理含NH＋4废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO)，设计了如下工业流程：下列说法错误的是()A.气体Ⅰ中主要含有的气体有N2、NO、COB.X在反应中作氧化剂，可通入过量的空气C.处理含NH＋4废水时，发生反应的离子方程式是NH＋4＋NO－2===N2↑＋2H2OD.捕获剂所捕获的气体主要是COB[解析]工业废气中CO2、SO2可被石灰乳吸收，生成固体Ⅰ为CaCO3、CaSO3，气体Ⅰ是不能被过量石灰乳吸收的N2、NO、CO，气体Ⅰ通入气体X，用NaOH溶液处理后得到N