元素及化合物解题方法

1/14元素及化合物一、特征现象:1．焰色反应：Na+（黄色）、K+（紫色）2．浅黄色固体：S或Na2O2或AgBr3．有色溶液：Fe2+（浅绿色）、Fe3+（黄色）、Cu2+（蓝色）、MnO4-（紫色）有色固体：红色（Cu、Cu2O、Fe2O3）、红褐色[Fe（OH）3]蓝色[Cu（OH）2]黑色（CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS）黄色（AgI、Ag3PO4）白色[Fe（0H）2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3]有色气体：Cl2（黄绿色）、NO2（红棕色）4．特征反应现象：])([])([32OHFeOHFe红褐色白色沉淀空气5．既产生淡黄色沉淀又产生刺激性气味的气体：S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O（Na2S2O3+H2SO4）6．溶液颜色变为浅绿色,并产生淡黄色沉淀:2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl7．通CO2变白色浑浊：石灰水（过量变清）、Na2SiO3、饱和Na2CO3、浓苯酚钠、NaAlO2二、金属基本反应:1．与水反应产生气体或沉淀:（1）单质22222422222OHFOHFHNaOHOHNa（2）化合物22222232323222322222326233422HCOHCaOHCaCSHOHAlOHSAlNHOHMgOHNMgONaOHOHONa（3）双水解:32322323233222OHAlAlOOHAlSHHSSOHAlCOHCOCOAlOHOHOH与2．既能酸反应，又能与碱反应（1）单质：Al、Si（2）化合物：Al2O3、Al（OH）3、弱酸弱碱盐、弱酸的酸式盐、氨基酸。如:Al3+Al（OH）3AlO2-（3）A—CB气体气体强碱强酸3．置换反应：2/14（1）金属→金属铝热反应盐金属盐金属.2.1（2）金属→非金属CMgOCOMgHFeMgNaOHH22222点燃或）、、活泼金属（4．分解反应:（1）233222OKClKClOMnO，（2）硝酸盐223222322242)(2ONOAgAgNOONOCuONOCu（3）电解反应:电解22223222HOHOAlOAlONaClNaOHClH电解电解电解如电解硫酸钠、氢氧化钠溶液）熔融溶液三、非金属知识归纳1．非金属单质或化合物的反应中常用到催化剂的反应:322223322222223645422222NHHNOHNOONHSOOSOOOHOHMnO催化剂，催化剂，催化剂，2．置换反应：（1）非金属→非金属）、（、高温高温HIHBrHClSSHIBrClHCOOHCCOSiSiOCOHFOHF2)(224222222222222（2）非金属→金属222COCOHH金属金属氧化物金属金属氧化物高温高温3．归中反应：2H2S+SO2=3S+2H2O4NH3+6NO催化剂4N2+6H2O4．分解反应：受热分解产生2种或3种气体的反应：3/14铵盐SHNHSNHHSNHOHSONHSONHHSONHOHCONHCONHHCONH232442233243422332434])[(])[(])[(5．特征网络：通式：)(222酸或碱DCBAOHOO①323222HNONONONHOHOO（气体）②42322222SOHSOSOSHOHOO（气体）③322222COHCOCOCOHOO（固体）④NaOHONaONaNaOHOO222222（固体）6．特征反应（1）与碱反应产生气体①232222222232222HSiONaOHNaOHSiHNaAlOOHNaOHAlHSiAlOH、单质②铵盐：OHNHNH234碱（2）与酸反应产生气体①2222222222342342342NOSOSOSCONOCOSOCNONOSOHHNOSOHHNOSOHHNOSOHHCl、、、非金属、金属单质浓浓浓浓浓②2323222323SOHSOSOSHHSSCOHCOCOHHH化合物200903184/14【例题解析】例1．下图表示有关物质（均由短周期元素形成）之间的转化关系，其中A为常见的金属单质，B为非金属单质（一般是黑色粉末），C是常见的无色无味液体，D是淡黄色的固体化合物。（反应条件图中已省略。）（1）A、B、C、D代表的物质分别为、、、（填化学式）；（2）反应①中的C、D均过量，该反应的化学方程式是；（3）反应②中，若B与F物质的量之比为4∶3，G、H分别是、（填化学式）；（4）反应③产物中K的化学式为；（5）反应④的离子方程式为。解析：D是淡黄色的固体化合物是本题的突破口，根据中学化学知识基本锁定为Na2O2，能与水和CO2反应，但是题目另一信息C是常见的无色无味液体说明C是水，则G为CO2；再依据K能溶于水，说明K为Na2CO3，F为O2；题给信息黑色单质B与氧气（F）反应得到G（CO2），说明B为C（碳）；依据F（O2）与E反应生成C(水)可知E为氢气，再根据金属A与碱性溶液反应产生氢气，可得到A为Al。答案：(1)AlCH2ONa2O2(2)2H2O+2Na2O24NaOH+O2↑2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑例2．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Li2OAl2O34SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：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+、5/14Na+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_____________。解析：（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）H2O2可以氧化Fe2+为Fe3+，石灰乳和Na2CO3使得Fe3+、Mg2+、Ca2+沉淀。（4）步骤Ⅲ生成的沉淀是Li2CO3，离子方程式为：2Li+23COLi2CO3↓。（5）母液中的溶质是NaOH、Na2SO4，可以回收NaOH。答案：（1）加快反应速率（2）石灰石（3）Fe3+、Mg2+、Ca2+（4）2Li+23COLi2CO3↓（5）NaOH例3．在容积为672mL的烧瓶里充满NO、NO2的混合气体，将其倒立在水槽里，去塞后再通入280mL氧气，恰好完全反应，且水充满烧瓶（气体体积都折合成标准状况下）。下列有关叙述中，正确的是（）A．总反应为NO+NO2+O2+H2O==2HNO3B．总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O==12HNO3C．生成HNO3的物质的量浓度接近0.03mol·L-1D．生成HNO3的物质的量浓度约为0.045mol·L-1解析：本题考查NO、NO2的混合气体与氧气在水中反应的比例关系。无论是NO还是NO2都能在水中与氧气按一定比例反应生成HNO3，同温同压下，气体物质的量之比等于体积之比，n（NO+NO2）︰n（O2）=672︰280=12︰5。所以由电子守恒可知恰好反应时总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O==12HNO3。可以生成0.03molHNO3，容器容积为672mL，所以硝酸溶液浓度=0.03mol/0.672L=0.045mol·L-1。答案：BD例4．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1．68LO2（标准状况）混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是__________。解析：利用电子守恒是解答本题的关键。本题的本质是参加反应的铜失去电子与氧气得电子总数相等，设参加反应的铜的物质的量为X，则2×X=4×1.68/22.4，解答X=0.15mol，因而消耗NaOH溶液的体积为2×0.15mol/5mol/L=0.06L=60mL。例5．对于ⅣA族元素，下列叙述中不正确的是（）A．SiO2和CO2中Si和O，C和O之间都是共价键B．C、Si、Ge的最外层电子数都是4，次外层电子数都是8C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应6/14D．该族元素的主要化合价是－4和＋2解析：ⅣA族元素最外层电子数都是4，但C原子的次外层电子数只有2个电子。答案：B。例6．1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭的容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是（）A．Na2CO3B．Na2O2Na2CO3C．NaOHNa2CO3D．Na2O2NaOHNa2CO3解析：根据反应式：2NaHCO3=Na2CO3＋CO2＋H2O，2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2，2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2；根据计量关系，可知2molNaHCO3生成CO2和H2O各1mol，Na2O2只有1mol，故其恰好和CO2反应生成Na2CO3和O2，气体排出后，只剩余Na2CO3。答案：A例7．已知2Fe2＋＋Br2＝2Fe3＋＋2Br－，当向100ｍＬ的FeBr2溶液中通入标准状况下的Cl23.36L，充分反应后测得形成的溶液中Cl－和Br－的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为___________________。解析：由题供信息可知：Fe2＋的还原性强于Br－的还原性；因此，通入Cl2后Fe2＋应该全部被氧化成了Fe3＋。据题意知反应后的溶液中只有Fe3＋、Cl－、Br－，且ｎ（Cl－）＝ｎ（Br－）＝2ｎ（Cl2）＝2×3.36L／22.4L·mol－1＝2×0.15mol。据电荷守恒原理，必有：3ｎ（Fe3＋）＝ｎ（Cl－）×1＋ｎ（Br－）×1解得：ｎ（Fe3＋）＝0.2mol又由铁元素守恒知ｎ（Fe2＋）＝ｎ（Fe3＋）＝0.2mol。故原FeBr2溶液的物质的量浓度为：0.2mol/0.1L＝2mol/L例8．由A、D、E、G四种微粒组成的盐可表示为xAaDd·yE2D·zG（其中x、y、z均为系数）。取该盐4．704克溶于水得一澄清的弱酸性溶液，其中溶质的质量为3．408克。同质量的该盐与5．13克Ba（OH）2充分混匀后加热，生成的气体用足量的铝盐溶液充分吸收得Al（OH）3为0．6