（课标通用）山东省2020版高考化学总复习 专题四 专项突破（二）非金属及其化合物在化工流程中的转化

专项突破（二）非金属及其化合物在化工流程中的转化和无机推断热点一以含非金属元素的陌生物质为载体的化工流程题热点二无机物的转化与推断热点一以含非金属元素的陌生物质为载体的化工流程题近年来课标化工流程题中,频繁出现含非金属元素的陌生物质,如2018课标Ⅰ,T27的Na2S2O5;2018课标Ⅲ,T27的KIO3、KH(IO3)2;2017课标Ⅰ,T26的H3BO3及T27的FePO4和LiFePO4;2017课标Ⅱ,T28的Na2S2O3;2017课标Ⅲ,T28的As、As2S3、As2O3、H3AsO3、Na3AsO3;2016课标Ⅰ,T28的NaClO2。主要考查物质的组成、结构、性质、制备、化学反应原理、实验基础知识及操作技能,考查考生对所学知识的迁移应用能力。典例(2018课标Ⅰ,27,14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题:(1)生产Na2S2O5,通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式。(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为: ①pH=4.1时,Ⅰ中为溶液(写化学式)。②工艺中加入Na2CO3固体、并再次充入SO2的目的是。(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。 (4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00mL葡萄酒样品,用0.01000mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00mL。滴定反应的离子方程式为,该样品中Na2S2O5的残留量为g·L-1(以SO2计)。答案(1)2NaHSO3 Na2S2O5+H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液(3)2H2O-4e- O2↑+4H+a(4)S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+0.12825O24O解析(1)NaHSO3与Na2S2O5中硫元素化合价均为+4价,根据观察法配平反应方程式:2NaHSO3 Na2S2O5+H2O。(2)①Ⅰ中所得溶液的pH=4.1,硫元素的存在形式应为HS ,故Ⅰ中为NaHSO3溶液。②过程Ⅱ是利用Na2CO3与NaHSO3反应转化为Na2SO3,过程Ⅲ利用SO2与Na2SO3反应生成NaHSO3:Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3,制得高浓度的NaHSO3,更有利于Na2S2O5的制备。(3)根据装置图可知左侧为阳极,溶质为H2SO4,实际放电的是水电离出的3OOH-,电极反应式为2H2O-4e- O2↑+4H+。电解过程中,阳离子(H+)向右侧移动,则a室中S +H+ HS ,NaHSO3浓度增大。(4)Na2S2O5作食品的抗氧化剂,则具有强还原性,被氧化为S ;S2  2S ,I2 2I-,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可配平反应的离子方程式:S2 +2I2+3H2O 2S +4I-+6H+。根据滴定反应的离子方程式及硫原子守恒可得如下关系式:2SO2~S2 ~2I264g1mol23O3O24O25O24O25O24O25Om(SO2)0.01000mol·L-1×0.01000Lm(SO2)=6.4×10-3g则样品中Na2S2O5的残留量为 =0.128g·L-1。36.4100.05000Lg(2018北京理综,26,13分)磷精矿湿法制备磷酸的一种工艺流程如下:磷精矿 磷精矿粉 已知:磷精矿主要成分为Ca5(PO4)3(OH),还含有Ca5(PO4)3F和有机碳等。溶解度:Ca5(PO4)3(OH)CaSO4·0.5H2O。(1)上述流程中能加快反应速率的措施有。(2)磷精矿粉酸浸时发生反应:2Ca5(PO4)3(OH)+3H2O+10H2SO4 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4①该反应体现出酸性关系:H3PO4H2SO4(填“”或“”)。②结合元素周期律解释①中结论:P和S电子层数相同,。(3)酸浸时,磷精矿中Ca5(PO4)3F所含氟转化为HF,并进一步转化为SiF4除去。写出生成HF的化学方程式:。(4)H2O2将粗磷酸中的有机碳氧化为CO2脱除,同时自身也会发生分解。相同投料比、相同反应时间,不同温度下的有机碳脱除率如图所示。80℃后脱除率变化的原因:。 (5)脱硫时,CaCO3稍过量,充分反应后仍有S 残留,原因是;加入BaCO3可进一步提高硫的脱除率,其离子方程式是。24O(6)取ag所得精制磷酸,加适量水稀释,以百里香酚酞作指示剂,用bmol·L-1NaOH溶液滴定至终点时生成Na2HPO4,消耗NaOH溶液cmL。精制磷酸中H3PO4的质量分数是。(已知:H3PO4摩尔质量为98g·mol-1)答案(1)研磨、加热(2)①②核电荷数PS,原子半径PS,得电子能力PS,非金属性PS(3)2Ca5(PO4)3F+10H2SO4+5H2O 10CaSO4·0.5H2O+6H3PO4+2HF(4)80℃后,H2O2分解速率大,浓度显著降低(5)CaSO4微溶BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2↑+H2O+2H2P (6) 24O4O0.049bca解析(1)将矿物研磨粉碎可增加反应物的接触面积,使化学反应速率加快;加热提高了活化分子百分数,加快了化学反应速率。(2)根据强酸制取弱酸原理,可知H2SO4的酸性大于H3PO4。(4)H2O2在磷精矿湿法制备磷酸工艺中作为氧化剂来处理有机碳,但H2O2易分解生成O2和H2O,温度较高时H2O2分解加速,故有机碳的脱除率减小。(5)CaSO4微溶于水,故会有S 残留;加入BaCO3,可以提高S 的脱除率,发生反应的离子方程式为BaCO3+S +2H3PO4 BaSO4+CO2↑+24O24O24OH2O+2H2P 。(6)H3PO4与NaOH反应生成Na2HPO4的化学方程式为H3PO4+2NaOH Na2HPO4+2H2O,故n(H3PO4)=n(OH-)× ,所以精制磷酸中H3PO4的质量分数是 ×100%= 。4O1231111mL10LmolL98l2gcLmbgmoa0.049bca热点二无机物的转化与推断无机推断题作为一种高考题型,它有明显的学科特点,题目重点考查学生对元素及其化合物主干知识的掌握情况,题目结构紧凑,文字表述少,但转化关系中包含信息多,综合性强,难度较大。解题的关键是仔细审题,依据物质的特性或特征转化来确定突破口,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。类型一直线转化型1.如图所示甲~丁四种物质中均含有同一种元素,甲可以是单质也可以是气态氢化物,丁是该元素最高价氧化物对应的水化物,则甲、乙、丙、丁四种物质中共同含有的元素可能是 (D) A.CaB.NaC.CD.N解析根据题给信息及转化关系可知丁是一种强酸,排除A、B选项(最高价氧化物对应的水化物是碱)、C选项(最高价氧化物对应的水化物是弱酸);N2或NH3可与O2反应生成NO,NO与O2反应生成NO2,NO2与H2O反应生成HNO3,HNO3与Cu反应可生成NO,符合题意,D正确。2.甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系:甲 乙 丙下列有关物质的推断中不正确的是 (A)A.若甲为Fe,则丁可能是Cl2B.若甲为焦炭,则丁可能是O2C.若甲为SO2,则丁可能是氨水D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2解析A项,若甲为Fe,丁为氯气,铁和氯气反应生成氯化铁,而氯化铁与氯气不反应,错误;B项,若甲为C,丁为O2,物质转化关系为C CO CO2,正确;C项,若甲为SO2,丁为氨水,物质转化关系为SO2 NH4HSO3 (NH4)2SO3,正确;D项,若甲为NaOH溶液,丁为CO2,物质转化关系为NaOH Na2CO3 NaHCO3,正确。3.如图所示转化关系中,A是一种正盐,B是气态氢化物,C是单质,F是强酸。无论X是强酸还是强碱,都有如下转化关系(其他反应产物及反应条件均已略去),当X是强碱时,过量的B与Cl2反应除生成C外,还生成一种盐酸盐。A B C D E F下列说法中不正确的是 ()A.当X是强酸时,若A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,则F可能是H2SO4B.当X是强碱时,若A、B、C、D、E、F中均含同一种元素,则F可能是HNO3C.B和Cl2的反应是氧化还原反应D.当X是强酸时,C在常温下呈气态解析D无论X是强酸还是强碱,都有题中转化关系,结合C为单质,F为强酸,可知A为(NH4)2S。当X是强酸如HCl时,B是H2S,C是S,D是SO2,E是SO3,F是H2SO4,A项正确;当X是强碱如NaOH时,B是NH3,C是N2,D是NO,E是NO2,F是HNO3,B项正确;B和Cl2的反应可能是H2S+Cl2 S↓+2HCl或8NH3+3Cl2 N2+6NH4Cl,均为氧化还原反应,C项正确;当X是强酸时,C为S,S在常温下呈固态,D项错误。题后悟道常见的连续氧化反应:A B C D(酸或碱)①NH3(g) N2 NO NO2 HNO3②H2S(g) S SO2 SO3 H2SO4③C CO CO2 H2CO3④Na(s) Na2O Na2O2 NaOH类型二三角转化型4.下表各物质中,A、B、C、D、E均含有同一种短周期元素,其中A是单质,B在常温下是气态的氢化物,C、D是氧化物,E是D和水反应的产物。则各物质之间通过一步反应就能实现表中所示转化的是 ()编号物质转化关系ADE① SiSiO2H2SiO3②SSO3H2SO4③CCO2H2CO3④N2NO2HNO3A.②③B.②③④C.①③④D.①②③④解析BSiO2不能一步反应生成H2SiO3,故①不符合题意,②③④均符合题表中转化关系,故选B。5.下列图示箭头方向表示与某种常见试剂在通常条件下(不含电解)发生转化,其中6步转化均能一步实现的一组物质是 () 选项WXYZAN2NH3NONO2BNaNa2O2NaOHNa2CO3CCuCuSO4CuCl2Cu(OH)2DAlAl2(SO4)3AlCl3NaAlO2解析DA项,N2与氧气反应只能生成NO,所以W不能通过一步反应生成Z;B项,Na2CO3不能通过一步反应生成Na2O2;C项,Cu不能通过一步反应生成Cu(OH)2;D项,Al与硫酸反应生成X,Al与盐酸反应生成Y,Al与过量NaOH溶液反应生成Z,Z与过量硫酸反应生成X,X与BaCl2反应生成Y,Y与过量NaOH溶液反应生成Z,反应均能一步实现。综上所述,D项正确。6.已知A、B、D、E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(部分产物略去),则下列有关物质的推断中不正确的是 (D)A.若A是铁,则E可能为稀硝酸B.若A是CuO,E是碳,则B为COC.若A是NaOH溶液,E是CO2,则B为NaHCO3D.若A是AlCl3溶液,E可能是稀氨水解析铁与过量的硝酸反应生成硝酸铁,过量的铁与硝酸反应生成硝酸亚铁,硝酸铁与硝酸亚铁在一定条件下可相互转化,故A正确;CuO与碳反应,碳过量时生成CO、碳不足时生成CO2,CO与CO2可相互转化,故B正确;二氧化碳与氢氧化钠溶液反应,二氧化碳过量时生成碳酸氢钠、二氧化碳不足时生成碳酸钠,Na2CO3和NaHCO3可相互转化,故C正确;AlCl3溶液与过量或少量稀氨水反应均生成氢氧化铝,故D错误。反思归纳常见的三角转化关系 类型三综合推断7.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。在如图所示的物质转化关系中,p、q、m、n在常温下均为气体,分别是元素Z、W、X、Y的单质,p和s均为有色气体,v的水溶液呈碱性。常温下,0.1mol/Lt溶液与0.1mol/Lu溶液的pH均为1。下列说法正确的是 () A.原子半径:XYZB.元素的非金属性:XYW