高考化学复习指导系列--如何解决热点物质探究问题

紫曦唯幂1 2014-11-20

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高考化学复习指导系列--如何解决热点物质探究问题

考试说明中：能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息，并与已有知识整合，在分析评价的基础上应用新信息的能力。能将与化学相关的实际问题分解，综合运用相关知识和科学方法，解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力。

高考试卷中：在高考试卷的非选择题部分中经常会以一种热点物质为背景的试题，主要考查学生对各种信息的分析和应用能力，考点涉及化学反应原理、化学实验、化学概念、化学计算等综合知识。可以看做元素化合物综合题或物质制备题。

答题过程中：解决此类题目的方法与元素化合物综合题类似，还是认真审题，懂得题目的目的与要求，知道题目提高的有效信息，结合和提取个人的知识储备，合理运用化学概念、化学原理等方面知识，规范答题。

一. 能力展示

1.二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为AI级安全消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高或水溶液中ClO2的质量分数高于30％等均有可能引起爆炸，易与碱液反应生成盐和水。

(1)某研究小组设计如图所示实验制备ClO2溶液，其反应的化学方程式为

。

①在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间。控制温度的目的是_ __，图示装置中缺少的一种必须的玻璃仪器是______________________。

桑建强2013高考化学复习指导系列7--如何解决热点物质探究问题 ②装置A用于溶解产生的二氧化氯气体，其中最好盛放_______(填字母)。

a．20mL 60℃的温水 b．100mL冰水

c．100mL饱和食盐水 d．100mL沸水

③在烧瓶中加入12.25g KClO3和9g草酸(H2C2O4)，然后再加入足量的稀硫酸，水浴加热，反应后生成ClO2的质量为______________________

(2)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子()。饮用水中ClO2、的含量可用连续碘量法进行测定，实验步骤如下：

步骤1：准确量取一定体积的水样加入锥形瓶中；

步骤2：调节水样的pH至7.0～8.0；

步骤3：加入足量的KI晶体；

步骤4：加入少量指示剂，用一定浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点；

步骤5：再调节溶液的pH≤2.0；

步骤6：继续用相同浓度的Na2S2O3溶液滴定至终点。

①步骤1中若要量取20.00mL水样，则应选用的仪器是____________________________。

②步骤1～4的目的是测定水样中ClO2的含量，其反应的化学方程式为:

，则步骤4中加入的指示剂为_________，滴定达到终点时溶液的颜色变化为___________________________。

③步骤5的目的是使将溶液中的还原为以测定其含量，该反应的离子方程式为_________________ _____________。

过程分析：

1.(1) ①题目信息已经给出，ClO2性质非常不稳定，温度过高有可能引起爆炸，在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其温度保持在60～80℃之间，另一个原因就是保证反应所需的温度，并使其温度保持在60～80℃之间，所以必须要用温度计，②最好盛放b．100mL冰水；③ 根据方程式可知道，H2C2O4过量，用KClO3的量计算，可得ClO26.75克；(2) ①因为用ClO2处理过的饮用水(pH为5.5～6.5)，又要精确量取20.00mL，故用25.00mL酸式滴定管②因为反应到终点时，I2用尽，为了检验I2的存在，故用淀粉溶液作指示剂，反应到终点时，I2用尽，蓝色褪去；③已经告知了氧化还原反应的氧化剂ClO2-、还原剂I-、还原产物Cl-，又可以推知氧化产物为I2，根据得失电子，质量守恒就很容易得出答案4I-+ClO2-+4H+ === 2I2 + Cl- + 2H2O。答案: (1) ①保证反应所需温度；②防止温度过高发生爆炸，温度计。②b ③6.75g (2) ① 25mL酸式滴定管（或移液管）。②淀粉溶液，蓝色褪去。③ 4I-+ClO2-+4H+ === 2I2 + Cl- + 2H2O.

精要点评：

1.这一类题目是将元素化合物知识与生产工艺、化学平衡原理结合起来，引导我们关注化学学科的应用性和实践性。我们要在“工艺流程阅读、相关反应化学方程式书写、化学反应条件控制的原理、生产流程的作用”等方面，加强对元素化合物性质及其转化关系的理解和应用熟悉程度，提高对新信息的处理能力。

二。能力培养

1.高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

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（1）反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3。写出在温度较高时KOH 与Cl2反应的化学方程式

，当反应中转移5 mol电子时，消耗的氯气是 mol。

（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是（填编号）。

A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使KClO3转化为 KClO

（3）从溶液II中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3 、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为。

（4）如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净。

（5）高铁酸钾（K2FeO4）作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：

FeO42ˉ+ H2O= Fe（OH）3（胶体）+ O2↑+

完成并配平方程式,将完整的离子方程式写在下方：

。

分析：（1）根据题目中信息“温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3”和化合价升降相等来书写化学方程式，再根据方程式来进行电子转移计算，（2）根据题中信息“碱性”和平衡移动碱性判断为AC，（3）根据反应物、生成物和化合价升降相等来书写化学方程式，（4）判断洗涤干净的标志是洗涤液无任何离子，（5）还是根据化合价升降相等来书写化学方程式。答案：（1）6KOH+3 Cl2= KClO3+5KCl+3 H2O，3 ，（2）AC ，（3）2Fe3+ + 3ClO－ + 10 OH－＝ 2FeO42- + 3Cl－+ 5H2O ，（4）取最后一次的洗涤液，加硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，（5）4FeO42- +10H2O=4Fe（OH）3（胶体）+3O2↑+8OH－。

方法指导：

1.要学会整理试题中有哪些有用的解题信息，分析清楚每条信息的含义，再综合多个信息因素得出有用的结论。解题的关键是要有较强的综合分析、整体思考能力，通过对知识的分析对照和整体把握，环环相扣，步步深入来突破问题。

三。能力测评

1.碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域。以-锂辉石（主要成分为Li2OAl2O34SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：

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已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的PH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．

（1）步骤Ⅰ前，-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是_____________．

（2）步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-,另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入_____________(填“石灰石”、“氯化钙”或“稀硫酸”)以调节溶液的PH到6.0~6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液。

（3）步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有______________．

（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为________________．

（5）从母液中可回收的主要物质是_____________．

解题分析：

1.（1）粉碎可以增大接触面积，加快反应速率，（2）要增强溶液的碱性，只能加入石灰石，（3）可以氧化为，石灰乳和使得沉淀，（4）步骤Ⅲ生成的沉淀是,离子方程式为：，（5）母液中的溶质是、，可以回收。答案：（1）加快反应速率，（2）石灰石，（3）（4）（5）。

防错机制：

1.首先碰到陌生的热点物质不能有恐惧感，要对自己充满信心，其次必须按照一定的方法去解决问题：认真仔细审题，读懂有关信息，把要解决的问题与自己平时积累的化学知识联系起来，再去解决“问什么”、“干什么”、“答什么”，最后准确回答问题。

四。能力提升

1.Na2FeO4是一种高效多功能水处理剂，应用前景十分看好。一种制备Na2FeO4的方法可用化学方程式表示如下：2FeSO4+6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑，对此反应下列说法中正确的是

A．Na2O2只作氧化剂

B．Na2FeO4既是氧化产物又是还原产物

C．O2是还原产物

D．2 mol FeSO4发生反应时，反应中共有8 mol电子转移

2.“巨能钙”事件沸沸扬扬，原因在于部分巨能钙被检出含有双氧水，而双氧水有致癌性，可加速人体衰老。下列有关说法错误的是( )

A．双氧水是绿色氧化剂，可作医疗消毒剂，说明H2O2对人体无害

B．H2O2、Na2O2中都存在非极性共价键

C．H2O2既有氧化性，又有还原性，与KMnO4反应时表现H2O2的还原性

D．H2O2做漂白剂是利用其氧化性，漂白原理与HClO类似，和SO2不同

3.重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成份为FeO·Cr2O3）为原料生产,实验室模拟工业法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如下，涉及的主要反应是：6FeO·Cr2O3+24NaOH+7KClO312Na2CrO4+3Fe2O3 +7KCl+12H2O，

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试回答下列问题：

（1）在反应器①中，有Na2CrO4生成，同时Fe2O3转变为NaFeO2，杂质SiO2、Al2O3与纯碱反应转变为可溶性盐，写出氧化铝与碳酸钠反应的化学方程式：。

（2）操作③的目的是什么，用简要的文字说明：。

（3）操作④中，酸化时，CrO42－转化为Cr2O72－,写出平衡转化的离子方程式：。

（4）称取重铬酸钾试样2.5000g配成250mL溶液，取出25.00mL于碘量瓶中，加入10mL

2mol/LH2SO4和足量碘化钾(铬的还原产物为Cr3+)，放于暗处5min，然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa2S2O3标准溶液滴定（I2+2S2O32－=2I－+S4O62－）

①判断达到滴定终点的依据是：；

②若实验中共用去Na2S2O3标准溶液40.00mL,则所得产品中重铬酸钾的纯度（设整个过程中其它杂质不参与反应）。

4. K2FeO4（高铁酸钾）在水处理、绿色高能电池制备、有机合成等方面都有广泛应用前景。K2FeO4本身的稳定性较差，在水溶液中发生反应：

4K2FeO4＋10H2O＝4Fe(OH)3＋8KOH＋3O2↑

研究人员在保持pH约为9.40的水溶液中对K2FeO4的稳定性研究结果如下图所示。

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图1 图2 图3

图1：K2FeO4浓度为1×10－3 mol·L－1

图2：K2FeO4浓度为1×10－3 mol·L－1，加入的另一溶质浓度为0.02 mol·L－1，空白指未加其它试样（a－磷酸钠 b－草酸钠 c－空白 d－醋酸钠）

桑建强2013高考化学复习指导系列7--如何解决热点物质探究问题图3：K2FeO4浓度为1×10－3 mol·L－1，加入的另一溶质浓度为5×10－4 mol·L－1，空白指未加其它试样。

请据此回答下列问题：

⑴ 由图1可知，在保持pH约为9.40时，升高温度，K2FeO4的稳定性（填“增加”、“降低”或“不影响”）。

⑵ 由图2可知，在水溶液中分别加入磷酸钠、草酸钠、醋酸钠时，K2FeO4的稳定性顺序为（用图中字母序号填空）。

⑶ 右图曲线e、f是加入NaCl的K2FeO4试样和空白对照实验所测结果。如果忽略Na+对K2FeO4稳定性的影响，其中加NaCl测得的曲线为。

⑷ 我国学者提出在浓NaOH溶液（非饱和溶液）中用电化学方法来制备高铁酸盐，电解装置如右图。电解时，阳极的电极式反应为

　。

⑸ K2FeO4用于处理水时，不仅能消毒杀菌，还能吸附水中的悬浮杂质。请写出K2FeO4的还原产物在水中生成Fe(OH)3的离子方程式

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⑹ 实验室保存K2FeO4的方法是。

5. 高铁酸钾是一种高效的多功能的水处理剂。工业上常采用NaClO氧化法生产，

原理为：3NaClO + 2Fe(NO3)3 + 10NaOH＝2Na2FeO4↓+ 3NaCl + 6NaNO3 + 5H2O

Na2FeO4＋2KOH＝K2FeO4＋2NaOH 主要的生产流程如下：

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（1）写出反应①的离子方程式。

（2）流程图中“转化”是在某低温下进行的，说明此温度下Ksp(K2FeO4) Ksp(Na2FeO4)（填“＞”或“＜”或“＝”）。

（3）反应的温度、原料的浓度和配比对高铁酸钾的产率都有影响。

图1为不同的温度下，Fe(NO3)3不同质量浓度对K2FeO4生成率的影响；

桑建强2013高考化学复习指导系列7--如何解决热点物质探究问题图2为一定温度下，Fe(NO3)3质量浓度最佳时，NaClO浓度对K2FeO4生成率的影响。

图1 图2

①工业生产中最佳温度为　 ℃，此时Fe(NO3)3与NaClO两种溶液最佳质量浓度之比为。

②若NaClO加入过量，氧化过程中会生成Fe(OH)3，写出该反应的离子方程式：

。

若Fe(NO3)3加入过量，在碱性介质中K2FeO4与Fe3+发生氧化还原反应生成K3FeO4，此反应的离子方程式：。

（4）K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3+8OH—+3O2↑。在“提纯”K2FeO4中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用溶液（填序号）。

A．H2O B．CH3COONa、异丙醇 C．NH4Cl、异丙醇 D．Fe(NO3)3、异丙醇

6.纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种光催化剂，极具太阳能转换潜力。

⑴生成氧化亚铜的反应很多，中学化学涉及的反应之一是乙醛与新制的氢氧化铜反应，该反应的化学方程式为：。

⑵目前常用微乳液-还原法：在100℃，将0.5g十二烷基苯磺酸钠溶解于100mL、0.1mol/L的Cu(NO3)2水溶液中，再快速加入一定体积5mol/L的NaOH水溶液，并搅拌使之混合均匀，再逐滴加入水合肼的水溶液，直至产生红色沉淀，经抽滤、洗涤和真空干燥，得到Cu2O粉末。

①已知：N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l) △H=-a kJ/mol

Cu(OH)2(s)CuO(s)+H2O(l) △H=b kJ/mol

4CuO(s)2Cu2O(s)+O2(g) △H=c kJ/mol

则4Cu(OH)2(s)+ N2H4(l)2Cu2O(s)+N2(g)+6H2O(l) △H= kJ/mol

②十二烷基苯磺酸钠是洗衣粉的主要成分，它在该法中可能的作用是。

⑶用铜棒作阳极，钛作阴极，电解氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，电解总方程式为：2Cu+H2OCu2O+H2↑，纳米氧化亚铜在极获得。

桑建强2013高考化学复习指导系列7--如何解决热点物质探究问题 ⑷在石化工业中常用纳米Cu2O光解脱硫时，在反应容器中加入一定量含硫混合物[噻吩(C4H4S)和正辛烷按物质的量1:1]并加入0.1g纳米Cu2O，光照同时通入空气1h，分别测定不同流速下最后剩余液中硫的质量分数确定脱硫率，所得结果如右图，下列说法正确的是。