专题十二无机化学综合应用[考纲要求] 常见金属元素(如Na、Al、Fe、Cu等)与常见非金属元素(如H、C、N、O、Si、S、Cl等)各部分知识的综合运用。考点一 物质的特殊转化关系及框图推断1．直线型转化关系ABC(1)X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(2)X为CO2NaOHNa2CO3NaHCO3(3)X为强酸，如HClNaAlO2Al(OH)3AlCl3Na2CO3NaHCO3CO2(4)X为强碱，如NaOHAlCl3Al(OH)3NaAlO22．交叉型转化\n3．三角型转化4．注意反应形式与物质的关系，特别是置换反应(1)金属―→金属：金属＋盐―→盐＋金属，铝热反应。(2)金属―→非金属：活泼金属＋H2O(或H＋)―→H2,2Mg＋CO22MgO＋C。(3)非金属―→非金属：2F2＋2H2O===4HF＋O2,2C＋SiO2Si＋2CO↑，C＋H2O(g)CO＋H2，X2＋H2S===2HX＋S↓。(4)非金属―→金属，用H2、C冶炼金属。通过反应形式梳理化学反应，培养归纳、整理的能力。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．抓住特征颜色和特殊状态(1)(淡)黄(棕)色固体：Na2O2、S、FeCl3；黑色固体：MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫(黑)色固体：KMnO4、I2；红色固体：Cu；绿色固体：Cu2(OH)2CO3。(2)有色气体：NO2(红棕色)、F2(浅黄绿色)、Cl2(黄绿色)；无色刺激性气味气体：SO2、NH3、HX(X为F、Cl、Br、I)；无色无味气体：H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、NO。(3)常温下呈液态的特殊物质：Br2(非金属单质)、Hg(金属单质)、H2O、H2O2等。(4)易升华的物质：I2。(5)溶液中的有色离子：Cu2＋(蓝色)、Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、MnO[紫(红)色]。(6)Br2在水中显黄(橙)色，在有机溶剂中显橙(红)色；I2\n在水中显黄(褐)色，在有机溶剂中显紫(红)色。(7)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(淡)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砖红色沉淀：Cu2O。7．抓住特征反应现象(1)燃烧：H2＋Cl2(苍白色火焰)，C2H2(C6H6)＋O2(明亮火焰，大量黑烟)，Al＋O2、Mg＋O2(耀眼白光，白色固体生成)，金属焰色反应。(2)淀粉遇碘变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄。(3)使湿润红色石蕊试纸变蓝的是NH3，使品红溶液褪色的是Cl2、SO2等。(4)在空气中由无色变为红棕色气体的是NO。(5)Fe3＋遇OH－生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇SCN－显血红色。(6)Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2＋遇SCN－无明显现象，在通入Cl2后溶液显血红色。(7)与碱反应加热产生气体的溶液中一般含NH。(8)既能与酸反应又能与碱反应并产生气体的物质：Al、弱酸的铵盐(碳酸铵、硫化铵等)、弱酸的酸式铵盐(碳酸氢铵、硫氢化铵等)。(9)燃烧能生成烟：Na在氯气中燃烧生成白烟，Fe在氯气中燃烧生成红棕色烟，Cu在氯气中燃烧生成棕黄色烟。题组一 逐项验证，突破“转化关系”选择题1．(2022·江苏，8)在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是( )A．粗硅SiCl4SiB．Mg(OH)2MgCl2(aq)MgC．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3D．AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]OH(aq)Ag2．(2022·福建理综，9)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示，下列判断正确的是( )\nA．X可能是金属铜B．Y不可能是氢气C．Z可能是氯化钠D．Z可能是三氧化硫3．(2022·江苏，8)下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )甲乙丙AAlHClNaOHBNH3O2HNO3CSiO2NaOHHFDSO2Ca(OH)2NaHCO3方法归纳1．注意总结反应规律，熟记特殊转化关系。2．做此类题目，往往是把选项一一带入，按照箭头指向看是否能转化，然后选出正确答案。题组二 寻找突破口，破解“综合框图”推断题4．A、B、C、D、E是常见化合物或单质，有如下转化关系(略去条件和副产品)。(1)若D为氧气，C为NaAlO2，试写出B转化为C的化学方程式________________________________________________________________________。(2)若A为气态单质，B为漂白粉的有效成份，C具有漂白性。试写A转化为B的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。画出组成单质A的元素原子结构示意图________________________________________________________________________。(3)若A、B、C均为钠盐的水溶液，D、E均为卤素单质，请写出B转化为C的离子方程式________________________________________________________________________。\n(4)若A常温下为固态单质，化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，且D、E为同一物质，则B为________。(5)若B、D为质子数小于18的元素原子形成的单质，A、E、C均为氧化物，且D所含元素原子的质子数是B的2倍，A转化为B，B转化为C两个反应均属置换反应，请写出A转化为B的化学方程式__________________________________________________________。5．已知A～I均为中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中需要或生成的水及其他部分产物已略去。请回答以下问题：(1)B和F分别是________________(填化学式)。(2)写出下列反应的化学方程式：①A与B在高温下反应：_____________________________________________________________________________________________________________________________。②H在空气中转化为I：_____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)E溶液中所有离子浓度由大到小的顺序是___________________________________________________________________________________________________________。(4)用离子反应方程式表示G溶液呈酸性的原因__________________________；该反应的平衡常数为________(已知常温下，H的溶度积常数Ksp＝8.0×10－16)。方法归纳“框图”推断题的答题要领1．思维要有整体性：解答时必须认真研究题目的总体要求，仔细推敲每一个环节，结合限制条件，弄清各个环节的相互联系，相互影响，串联整个过程，回答力求完整。2．假设推断要合理：在框图推断中，抓住关键环节，进行合理假设是必须的，按照题目要求理顺后再确定，这样可以大大节省时间。3．检验一遍很重要：通过一系列思维活动推断出结果后，将结果放入原题中进行检验，完全符合才正确，如有一处不符，可能是哪个环节出现了纰漏，则需再思考。4．思维发散有必要：注意多解，有时符合题意的解可能不止一种或一组。\n考点二 元素化合物知识的综合应用纵观近几年全国各地高考化学试题，除在选择题中直接考查元素化合物的性质、制法及相互转变关系外，更重要的是以元素化合物知识为载体，综合氧化还原、强弱电解质、平衡移动原理、物质结构等理论知识，对考生的思维能力进行综合考查。该部分高考题的特点是新颖、知识覆盖面广、思维跨度大，不但考查一个知识点，而且将多个知识点串联起来，增大了试题的难度。试题大致分为三种类型：一是化学实验对元素化合物知识的探究和验证；二是元素化合物知识在实际生产中的应用；三是化学反应原理对化合物知识的概括和演绎。题组一 利用综合实验探究元素化合物的性质1．某小组查阅文献得知：氧化性IO>Fe3＋>I2,3Br2＋6FeCl2===2FeBr3＋4FeCl3；I2＋2S2O===S4O＋2I－；CuI是一种白色沉淀(Ksp＝1.3×10－12)。Ⅰ.该小组为确定一份加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2＋、Fe3＋)的成分，设计定性实验加以猜想和验证。(1)实验过程如下：实验步骤实验过程和现象对应结论步骤1取一定量加碘盐，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得试液分为3份步骤2第①份试液碘盐中肯定含______第②份试液第③份试液X为________________________________________________________________________(填化学式)\n(2)该碘盐中肯定不含的物质是________(用化学式或离子符号表达)。(3)根据信息推断Fe3＋、S4O、I2、Br2的氧化性由强到弱的顺序是____________________。(4)第③份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为__________________________________________________________________、____________________________________。Ⅱ.用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I－发生反应的氧化性杂质)的纯度，过程如下：取0.40g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀。加入淀粉作滴定指示剂，用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。(1)滴定终点的现象是_______________________________________________________。(2)CuCl2溶液与KI反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)该试样中CuCl2·2H2O的质量分数为________________________________________________________________________。命题思想新高考实验命题对实验探究型试题特别青睐，本题就是以教材原理为载体，设计探究物质的成分，氧化性强弱比较，以及“滴定法”的迁移应用等，贴近教材，符合新课改。探究模式一般为提出问题―→进行假设或猜想―→设计实验―→得出结论―→反思与拓展。常考探究点：①铁元素的价态；②硫元素价态；③浓硫酸、稀硫酸的氧化性探究；④浓硝酸、稀硝酸的氧化性探究；⑤SO2、CO2、CO等气体性质探究；⑥CO2、SO2、H2S与NaOH反应产物探究。题组二 利用“工艺流程”全方位考查元素化合物的知识2．(2022·全国卷Ⅰ，27)硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：\n回答下列问题：(1)写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出两条)。(2)利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。“浸渣”中还剩余的物质是_________________________________________________________________(写化学式)。(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。然后再调节溶液的pH约为5，目的是__________________________________________________。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是__________________________________________(填名称)。(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________________________________________________________________________。(6)单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_____________________________________________________。题后反思对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查学生的综合能力。这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试题，这是高考中一个重要的热点。化学工艺流程题主要从以下两点设置：(1)环境与化学：主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。(2)重要化工生产及资源利用：旨在用所学的基本理论(氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等)指导化工生产。从命题趋势来看，一般有三种题型：一是从实验设计和评价的角度对化工生产进行模拟；二是根据一些化工生产的流程来考查考生的综合应用能力；三是关于化工生产的相关计算。\n统览整体、截段分析是做“化工流程”题的主要方法。统览整体就是对一些线型工艺流程试题，对比分析流程图中原料与产品之间的关系，弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化学工艺，然后再结合题设的问题，逐一推敲解答。截段分析就是针对题目所涉及的问题在流程中的呈现位置进行截段，做重点分析，分析时，也要注意“前扯后挂”，不要“断章取义”。题组三 元素化合物知识与化学基本理论的融合3．(2022·北京理综，27)研究CO2在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。(1)溶于海水的CO2主要以4种无机碳形式存在，其中HCO占95%。写出CO2溶于水产生HCO的方程式：____________________________________________________________。(2)在海洋碳循环中，通过下图所示的途径固碳。①写出钙化作用的离子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________。②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：________＋________(CH2O)x＋x18O2＋xH2O(3)海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础。测量溶解无机碳，可采用如下方法：①气提、吸收CO2。用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。②滴定。将吸收液吸收的无机碳转化为NaHCO3，再用xmol·L－1HCl溶液滴定，消耗ymLHCl溶液。海水中溶解无机碳的浓度＝________mol·L－1。(4)利用如图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。\n①结合方程式简述提取CO2的原理：_____________________________________________________________________________________________________________________。②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。题后反思对本题命题思路的研究，不难发现命题者的良苦用心——整合的思想。即“以元素为载体”，把众多的知识点串联起来，考查学生综合运用知识的能力。虽然年年题不同，但是万变不离其宗，都是考查基础知识的运用，不要因试题的“穿新衣，戴新帽”而惊慌失措。“易点得全分，难点能得分，规范得高分”。\n学生用书答案精析专题十二 无机化学综合应用考点一题组集训1．A [B项，电解熔融的MgCl2可制得镁，电解MgCl2溶液：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋H2↑＋Cl2↑，错误；C项，FeCl3溶液蒸干过程中发生反应：FeCl3＋3H2OFe(OH)3↓＋3HCl↑，错误；D项，蔗糖是非还原性糖，不能和银氨溶液发生银镜反应生成银，错误。]2．A [A项，若X是Cu，Y是Cl2，Cu在Cl2中燃烧生成CuCl2，电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2，符合图中转化关系，正确；B项，若X是Cl2，Y是H2，H2在Cl2燃烧生成HCl，HCl溶于水生成盐酸，电解盐酸则生成H2和Cl2，也符合图中转化关系，错误；C项，若Z是氯化钠，则X、Y分别是Na和Cl2中的一种；电解氯化钠水溶液生成的是H2、Cl2、NaOH，不符合图中转化关系，错误；D项，若Z是SO3，而X、Y可能是O2和SO2中的一种，SO3溶于水生成硫酸，电解硫酸溶液实质是电解水，产生H2和O2，不符合图中转化关系，错误。]3．B [A项，Al与HCl、NaOH溶液都能反应生成H2，HCl溶液与NaOH溶液能发生中和反应；B项，NH3与O2在催化剂、高温条件下反应生成NO和H2O，O2与HNO3不能发生反应，NH3与HNO3反应生成NH4NO3；C项，SiO2与NaOH溶液、HF溶液分别发生反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，NaOH溶液与HF溶液发生中和反应；D项，SO2为酸性氧化物，可与Ca(OH)2溶液反应生成盐，H2SO3的酸性强于H2CO3，SO2可与NaHCO3溶液反应生成CO2，Ca(OH)2溶液可与NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀。]4．(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋2H2O(2)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (3)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－(4)SO2(5)2Mg＋CO22MgO＋C解析 (1)若D为氧气，C为NaAlO2，则A是Al，发生的反应为4Al＋3O22Al2O3；Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋2H2O。(2)若A为气态单质，B为漂白粉的有效成分，C具有漂白性，则A是Cl2，B是Ca(ClO)2；C是HClO。发生的反应为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2\n＋2H2O；Ca(ClO)2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。Cl原子结构示意图为。(3)根据非金属活动性强弱的顺序可知：若A、B、C均为钠盐的水溶液，D、E均为卤素单质，则符合要求的物质是A：NaI；B是NaBr；C是NaCl；D是Br2；E是Cl2。发生反应的方程式为Br2＋2NaI===2NaBr＋I2；Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。(4)若A常温下为固态单质，化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，且D、E为同一物质，则A是S；B是SO2；C为SO3；D、E为O2。(5)若B、D为质子数小于18的元素原子形成的单质，A、E、C均为氧化物，且D所含元素原子的质子数是B的2倍，A转化为B，B转化为C两个反应均属置换反应，则A是CO2；D是Mg；B是C；E是SiO2，A转化为B的化学方程式是2Mg＋CO22MgO＋C；B转化为C的化学方程式为2C＋SiO22CO↑＋Si。5．(1)Fe2O3、Al(OH)3(2)①Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3②4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3(3)c(Na＋)>c(AlO)>c(OH－)>c(H＋)(4)Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋ 1.25×10－13解析 (1)根据框中转化关系及题干信息，可以确定I为氢氧化铁。A、D为金属单质，根据A和B的反应条件就可以联想到铝热反应，推测A、D为铝和铁，即A为铝，B为氧化铁，C为氧化铝，D为铁，E为偏铝酸钠，G为氯化亚铁，F为氢氧化铝，H为氢氧化亚铁，I为氢氧化铁。偏铝酸钠水解使溶液呈碱性，所以溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na＋)>c(AlO)>c(OH－)>c(H＋)；FeCl2溶液中，Fe2＋发生水解：Fe2＋＋2H2OFe(OH)2＋2H＋，平衡常数K＝＝＝＝1.25×10－13。考点二题组集训1．Ⅰ.(1)Fe3＋ CCl4(2)KI(3)Br2>Fe3＋>I2>S4O(4)IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2Ⅱ.(1)蓝色褪去，半分钟内颜色不变化(2)2CuCl2＋4KI===2CuI↓＋I2＋4KCl\n(3)85.5%解析 Ⅰ.(1)根据步骤2中第①份试液中的实验现象，加碘盐中肯定含有Fe3＋；根据下层为紫红色知，X应为CCl4。(2)因为IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，所以根据第②份试液中加入KIO3固体、淀粉无现象，证明碘盐中一定不含KI。(3)由题干中所给信息，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性：Br2>Fe3＋>I2>S4O。(4)由于在碘盐中含有Fe3＋、IO，所以加入足量KI固体后，发生的离子反应为IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O,2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。Ⅱ.(3)2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2I2＋2S2O===S4O＋2I－x＝2.0×10－3mol所以CuCl2·2H2O的质量分数为×100%＝85.5%。2．(1)Mg2B2O5·H2O＋2H2SO42MgSO4＋2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径(2)Fe3O4 SiO2和CaSO4(3)将Fe2＋氧化为Fe3＋ 使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去(4)(七水)硫酸镁(6)2H3BO3B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg2B＋3MgO解析 (1)Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成H3BO3、MgSO4，配平即可。为提高浸出速率，可以从温度(升高温度)、浓度、增大接触面积(将矿石粉碎)等角度分析。(2)Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。SiO2不溶于H2SO4，CaO与H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO2和CaSO4。此时溶液中除H3BO3外还有MgSO4[由(1)中反应生成]、Fe2(SO4)3、FeSO4、Al2(SO4)3。(3)“净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后再通过调节pH促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3\n沉淀而除去。(4)“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的MgSO4。(5)NaBH4由Na＋和BH组成。其中的氢显－1价，－1价的H具有较强的还原性。(6)以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的过程是：H3BO3分解生成B2O3，B2O3与金属镁发生置换反应生成单质B。3．(1)CO2＋H2OH2CO3、H2CO3H＋＋HCO(2)①2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O②xCO2 2xHO(3)①②(4)①a室：2H2O―4e－===O2↑＋4H＋，H＋通过阳离子膜进入b室，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O ②c室的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，用c室排出的碱液将从b室排出的酸液调至接近装置入口海水的pH解析 (1)CO2溶于水生成H2CO3，H2CO3电离出H＋和HCO。(2)①根据钙化作用的反应物是HCO和Ca2＋，生成物是CaCO3和CO2，故不难写出反应的离子方程式为2HCO＋Ca2＋===CaCO3↓＋CO2↑＋H2O。②根据元素守恒及示踪原子的标记知，方程式中的填空为xCO2和2xHO。(3)①该装置为洗气瓶的装置，要注意装置中长管进、短管出，且用分液漏斗滴加酸化所用试剂稀硫酸，因HCl易挥发出来影响后续的滴定而不能用盐酸。②根据该滴定过程得关系式：CO2～HCO～HCl，n(CO2)＝n(HCl)＝xmol·L－1×y×10－3L＝xy×10－3mol，所以c(CO2)＝＝mol·L－1。(4)①a室的电极连接电源的正极，作阳极，发生氧化反应：2H2O―4e－===O2↑＋4H＋，c(H＋)增大，H＋从a室通过阳离子交换膜进入b室，发生反应：HCO＋H＋===CO2↑＋H2O。②海水的pH≈8，电解后的海水pH<6，呈酸性；c室的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，可用c室排出的碱液与从b室排出的酸液中和调至接近装置入口海水的pH，即处理合格。\n专题十二无机化学综合应用一、单项选择题1．(2022·江苏省启东中学高三调研)下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是( )物质选项甲乙丙AAlCl3NH3·H2ONaAlO2BNaOH(NH4)2SO3H2SO4CSiO2NaOHHFDCO2Ca(OH)2Na2CO3(aq)2.(2022·通、扬、泰、淮四市三模)下列物质的转化在给定条件下能实现的是( )A．H2SO4(稀)SO2NH4HSO3(NH4)2SO3B．NH3NONO2HNO3C．FeFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3D．AlNaAlO2AlCl3溶液无水AlCl33．(2022·江苏省扬中高级中学高三模拟)X、Y、Z、W四种物质在一定条件下具有如图所示的转化关系，下列判断正确的是( )A．若图中反应均为非氧化还原反应，当W为一元强碱时，则X可能是NaAlO2B．若图中反应均为非氧化还原反应，当W为一元强酸时，则X可能是NH3C．若图中反应均为氧化还原反应，当W为非金属单质时，则Z可能是CO2D．若图中反应均为氧化还原反应，当W为金属单质时，则Z可能是FeCl3\n4．A、B、C、D均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去)。则A不可能是( )A．金属单质B．非金属单质C．两性氧化物D．碱5．已知X、Y、Z、W均为中学化学中常见的单质或化合物，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略去)。则W、X不可能是( )选项WXA盐酸Na2CO3溶液BCl2FeCCO2Ca(OH)2溶液DNaOH溶液AlCl3溶液二、不定项选择题6.(2022·张家港模拟)A是一种常见的单质，B、C为中学化学常见的化合物，A、B、C均含有元素X。它们有如下的转化关系(部分产物及反应条件已略去)，下列判断正确的是( )A．X元素可能为AlB．X元素不一定为非金属元素C．反应①和②不是可逆反应D．反应①和②一定为氧化还原反应7．下表所列各组物质中，物质之间通过一步反应不能实现“甲乙丙”转化的是( )物质选项甲乙丙\nASiSiO2H2SiO3BNONO2HNO3CNaNaClNaOHDCH2===CH2CH3CH2OHCH3CHO三、非选择题8．已知A为淡黄色固体，T、R为两种常见的用途很广的金属单质，D是具有磁性的黑色晶体，C是无色无味的气体，H是白色沉淀。推断A～W物质各是什么，回答下列问题。(1)写出下列物质的化学式：D：__________________，N：____________________。(2)A和水的反应属于下列何种反应类型________(填序号)。A．化合反应B．氧化还原反应C．离子反应D．置换反应(3)若要确定E溶液中是否含有W物质，所选试剂为________(填字母)。A．氯水和KSCN溶液B．KSCN溶液C．浓氨水D．酸性高锰酸钾溶液(4)B与E混和得到H并在潮湿空气中变成M的过程中，可能观察到的现象：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)B和R反应生成N的离子方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________；M―→W的离子方程式：_______________________________________________________。9．(2022·安徽理综，28)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO假设二：溶液中溶解的O2\n(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体假设一成立实验2：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1Ba(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线如下图实验1中溶液pH变小的原因是________________________________________________________________________；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的pH前者________(填“大于”或“小于”)后者，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。\n10．(2022·广东理综，32)七铝十二钙(12CaO·7Al2O3)是新型的超导材料和发光材料，用白云石(主要含CaCO3和MgCO3)和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：(1)煅粉主要含MgO和________，用适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，镁化合物几乎不溶，若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，则溶液pH大于________[Mg(OH)2的Ksp＝5×10－12]；该工艺中不能用(NH4)2SO4代替NH4NO3，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)滤液Ⅰ中的阴离子有____________(忽略杂质成分的影响)；若滤液Ⅰ中仅通入CO2，会生成________，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为________________________________________________________________________。(5)一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl和Al2Cl两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为________________________________________________________________________。\n二轮专题强化练答案精析专题十二 无机化学综合应用1．A [A项，NaAlO2不能与NH3·H2O反应，符合题意，正确；B项，H＋、NH与OH－不能共存，SO不能与H＋共存，故NaOH、(NH4)2SO3、H2SO4任意两种物质均能反应，不符题意，错误；C项，酸性氧化物SiO2能与NaOH反应，且除HF外不与任何酸反应，NaOH和HF酸碱中和，任意两种物质均能反应，不符题意，错误；D项，CO2与Ca(OH)2、Ca(OH)2与Na2CO3(aq)反应生成碳酸钙沉淀，Na2CO3(aq)与CO2生成碳酸氢钠，任意两种物质均能反应，不符合题意，错误。]2．B [A项，Cu与稀H2SO4不反应，错误；C项，Fe与Cl2无论谁过量，产物均为FeCl3，错误；D项，AlCl3溶液在加热时会促进Al3＋水解，生成的HCl挥发，最终生成Al(OH)3，然后再分解生成Al2O3，错误。]3．C [A项，NaAlO2不和OH－反应；B项，NH3和H＋反应生成NH，但NH不能继续和H＋反应；C项，成立。]4．C [A项，A为铁，B为硝酸铁，C为硝酸亚铁，D为硝酸，可以实现上述转化，故A正确；B项，A为碳，B为二氧化碳，C为一氧化碳，D为氧气，可以实现上述转化，故B正确；C项，三氧化二铝与酸、碱都能发生反应，但是反应物与酸、碱的用量无关，不能实现上述转化，故C错误；D项，A为氢氧化钠，B为碳酸氢钠，C为碳酸钠，D为二氧化碳，可以实现上述转化，故D正确。]5．B [A项，Na2CO3NaClNaHCO3Na2CO3；B项，Fe无论与过量Cl2，还是少量Cl2反应均生成FeCl3；C项，Ca(OH)2Ca(HCO3)2CaCO3Ca(OH)2；D项，AlCl3NaAlO2Al(OH)3AlCl3。]6.CD [A为S(或Cl2)，在碱性条件下，发生歧化反应生成SO和S2－(或ClO－和Cl－)，这两者在酸性条件下，发生归中反应生成S(或Cl2)，A为单质，所以反应①和②一定为氧化还原反应，由于反应①和②的条件不同，所以不是可逆反应。]7．A [A项，SiSiO2，SiO2不能和H2O反应生成H2SiO3，错误；B项，NONO2\nHNO3，正确；D项，CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHO，正确。]8．(1)Fe3O4 NaAlO2(2)BC (3)B(4)溶液中出现白色沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色(5)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O解析 A为淡黄色固体Na2O2。它与水反应得到B为NaOH，C为O2。NaOH与Al发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得到N：NaAlO2。O2与R(Al)发生反应4Al＋3O22Al2O3得到Q(Al2O3)；Al2O3与NaOH溶液发生反应：Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O，得到N(NaAlO2)。O2与T(Fe)在点燃时反应得到D(Fe3O4)。Fe3O4与足量的HCl及Fe作用下得到E(FeCl2)，FeCl2与NaOH发生反应得到H[Fe(OH)2]，Fe(OH)2在潮湿的空气中发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3得到M[Fe(OH)3]，Fe(OH)3与HCl发生酸碱中和反应Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，得到W(FeCl3和水)。(1)D为Fe3O4，N为NaAlO2。(2)A和水的反应2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，由于在反应前后元素的化合价发生了变化，所以属于氧化还原反应。又由于有离子的参加，所以该反应还是离子反应。离子方程式为2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑。因此选B、C。(3)若要确定E(FeCl2)溶液中是否含有W(FeCl3)物质，只要确定是否含有Fe3＋即可，所选试剂为KSCN溶液。若含有Fe3＋，溶液会变为血红色，否则就不含有Fe3＋。(4)B(NaOH)与E(FeCl2)混和得到H[Fe(OH)2]并在潮湿空气中变成M[Fe(OH)3]的过程中，观察到的现象：溶液中出现白色沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。(5)B(NaOH)和R(Al)反应生成N(NaAlO2)的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。M[Fe(OH)3]―→W(FeCl3)的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。9．(1)无明显现象 有白色沉淀(2)SO2溶于水后生成H2SO33SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋(或3H2SO3＋2NO===2NO↑＋3SO＋4H＋＋H2O)(3)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1：作为参照实验\n实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立(4)小于 反应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同量的H2SO3，生成H＋的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均可)解析 (1)实验1中，在没有O2的条件下，SO2与BaCl2溶液不反应，所以无沉淀产生；实验2中SO2被NO氧化成SO，进一步与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀。(2)实验1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3电离出H＋(H2SO3HSO＋H＋)，使溶液显酸性，随SO2的不断通入，pH值逐渐减小；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，发生反应：3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋生成强酸，则通V1体积的SO2时，实验2中溶液pH小于实验1。(3)通过对比假设一的验证过程，可设计如下实验步骤：实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1：作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立(4)2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO；3H2SO3＋2NO===2NO↑＋4H＋＋H2O＋3SO，由此可知氧化相同的亚硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化产生的H＋浓度大。10．(1)CaO 11 易生成硫酸钙沉淀而导致碳酸钙产率降低 (2)NO、OH－ Ca(HCO3)2 (3)2OH－＋Al2O3===2AlO＋H2O (4)2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ (5)Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl解析 (1)白云石高温煅烧，CaCO3和MgCO3受热分解生成CaO和MgO，煅粉主要含有CaO和MgO。若滤液Ⅰ中c(Mg2＋)小于5×10－6mol·L－1，根据Ksp＝c(Mg2＋)·c2(OH－)得：c(OH－)>＝mol·L－1＝1×10－3mol·L－1，c(H＋)<＝1×10－11mol·L－1，即pH>11。若用(NH4)2SO4代替NH4NO3，则(NH4)2SO4会与CaO反应生成CaSO4微溶物，在过滤时会被除去，造成生成的CaCO3减少。(2)煅粉的主要成分是CaO和MgO，加入适量NH4NO3溶液浸取煅粉后，由于镁化合物几乎不溶，则溶液中溶质主要为生成的Ca(NO3)2，故滤液Ⅰ中的主要阴离子为NO和水电离的OH－。由于滤液Ⅰ的pH大于11，溶液中含有Ca(NO3)2和少量的NH4NO3与Ca(OH)2，若仅通入CO2会生成Ca(HCO3)2，从而导致CaCO3产率降低。(3)用NaOH溶液可除去废Al片表面的氧化膜，反应的离子方程式为2OH－＋Al2O3===2AlO\n＋H2O。(4)电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解的总反应方程式为2Al＋6H2O2Al(OH)3↓＋3H2↑。(5)由题意可知，放电时负极Al失去电子与AlCl结合生成Al2Cl，其电极反应式为Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl。
