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学案12　常见无机物的综合应用
题型1　基于“分类→性质→转化”的综合考查
1．(2014·福建理综，9)常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是(　　)
X Y Z
① NaOH溶液 Al(OH)3 稀硫酸
② KOH溶液 SiO2 浓盐酸
③ O2 N2 H2
④ FeCl3溶液 Cu 浓硝酸
　　　　　　　　　　　　　　　　
A．①③ B．①④ C．②④ D．②③
答案　B
解析　①组：Al(OH)3＋NaOH== ( http: / / www.21cnjy.com )=NaAlO2＋2H2O,2Al(OH)3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋6H2O，故①组符合。②组：2KOH＋SiO2===K2SiO3＋H2O，但SiO2与浓盐酸不发生反应。③组：N2与O2在高温或放电条件下反应生成NO，N2与H2在高温、高压、催化剂条件下反应生成NH3，常温下均不反应。④组：2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。
2．(2013·江苏，6)甲、乙、丙、丁四 ( http: / / www.21cnjy.com )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不正确的是(　　)
A．若甲为焦炭，则丁可能是O2
B．若甲为SO2，则丁可能是氨水
C．若甲为Fe，则丁可能是盐酸
D．若甲为NaOH溶液，则丁可能是CO2
答案　C
解析　若甲为焦炭，丁为O2，转化关系为CC ( http: / / www.21cnjy.com )OCO2，A正确；若甲为SO2，丁为氨水，转化关系为SO2NH4HSO3(NH4)2SO3，B正确；若甲为Fe，丁为盐酸，则乙为FeCl2，FeCl2与盐酸不反应，C错误；若甲为NaOH溶液，丁为CO2，转化关系为NaOHNa2CO3NaHCO3，D正确。
3．(2014·江苏，16 ( http: / / www.21cnjy.com ))烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。
(1)酸浸时反应的化学方程式为____ ( http: / / www.21cnjy.com )____________________________；滤渣Ⅰ的主要成分为________________(填化学式)。
(2)加CaCO3调节溶液的pH至 ( http: / / www.21cnjy.com )3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。滤渣Ⅱ的主要成分为________________________(填化学式)；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是________________________________(用离子方程式表示)。
(3)上述流程中经完全热分解放出的 ( http: / / www.21cnjy.com )SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是________________________________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案　(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2
(2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑
(3)溶液中的部分SO被氧化成SO　减小
解析　(1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3，H2SO4与Al2O3反应生成盐和水，SiO2不和H2SO4反应，成为滤渣。
(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成 ( http: / / www.21cnjy.com )CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3＋会转化为Al(OH)3沉淀，离子方程式为3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑。
(3)热分解时，一部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，不能分解成为SO2；SO2溶于水生成H2SO3，会中和溶液中的部分OH－，使溶液的pH减小。
常见的串珠变化
(1)氧化型ABCD(酸或碱)
NaNa2ONa2O2NaOH
CCOCO2H2CO3
(2)价态不变型
(铝土矿提铝)
SiO2Na2SiO3H2SiO3―→SiO2
NaClNaHCO3Na2CO3NaOH(侯氏制碱)
1．下列物质的转化在给定条件下能实现的是(　　)
①SO2H2SO3H2SO4　②NH3NO2HNO3　③CaCl2CaCO3CaO
④NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3
A．②③ B．①④ C．②④ D．③④
答案　B
解析　②中NH3→NO2不能直接转化；③中CaCl2CaCO3不能实现。
2．(2014·湘潭模拟)下表各组物质中，物质之间不可能实现如图所示转化的是(　　)
选项 X Y Z M
A NH3 NO NO2 O2
B Cl2 FeCl3 FeCl2 Fe
C Al Al(OH)3 NaAlO2 NaOH
D NaOH Na2CO3 NaHCO3 CO2
答案　C
解析　Al与NaOH溶液反应的产物是NaAlO2和H2，不可能生成Al(OH)3。
3．硫酸钙是一种用途非常广泛的产品，可用于生产硫酸、漂白粉等一系列物质(见下图)。下列说法正确的是(　　)
A．CO、SO2、SO3均是酸性氧化物
B．除去与水反应，图示转化反应均为氧化还原反应
C．工业上利用Cl2和澄清石灰水反应来制取漂白粉
D．用CO合成CH3OH进而合成HCHO的两步反应，原子利用率均为100%
答案　B
解析　CO不是酸性氧化物， ( http: / / www.21cnjy.com )A项错；澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度太小，工业上利用Cl2和石灰乳反应来制取漂白粉，C项错；CH3OH氧化为HCHO时还生成H2O，D项错。
交叉转化和三角转化关系
(1)交叉型转化
(2)三角转化
4．下列所列各组物质中，物质之间通过一步反应就能实现如下图所示转化的是(　　)
选项 a b c
A S SO2 SO3
B HNO3 NO NO2
C Si SiO2 H2SiO3
D NH3 NO2 NO
答案　B
解析　A项中，SO3不能 ( http: / / www.21cnjy.com )一步生成单质硫；C项中，SiO2不能一步生成H2SiO3，H2SiO3也不能一步反应生成单质硅；D项中，NO不能直接一步反应生成NH3。
5．如图所示各步转化关系中，①②③反应是化合反应，④⑤反应是置换反应，则表中各物质之间不能通过一步反应实现如图所示转化关系的是(　　)
a b c
A C CO2 CO
B Br2 FeBr2 FeBr3
C Al AlCl3 Al2O3
D Fe FeCl2 FeCl3
答案　C
解析　A中，符合条件的如①2C＋O22 ( http: / / www.21cnjy.com )CO，②CO2＋C2CO，③2CO＋O22CO2，④2Mg＋CO2C＋2MgO，⑤C＋2H2OCO2＋2H2，成立；B中，符合条件的如①2Fe＋3Br22FeBr3，②2FeBr2＋Br2===2FeBr3，③Fe＋2FeBr3===3FeBr2，④3Cl2＋2FeBr2===2Br2＋2FeCl3，⑤Br2＋FeI2===I2＋FeBr2，成立；选项C中AlCl3不可能通过一步反应转化为Al2O3，且Al2O3不可能通过化合反应生成AlCl3；D中，符合条件的如：①2Fe＋3Cl22FeCl3，②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，③Fe＋2FeCl3===3FeCl2，④Zn＋FeCl2===Fe＋ZnCl2，⑤Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，成立。
6．X、Y、Z、W四种物质的转化关系如图所示。下列组合中不符合转化关系的是(　　)
选项 X Y Z W
A 浓盐酸 FeCl2 Cl2 FeCl3
B Na2O2 NaOH Na2CO3 NaHCO3
C Na2CO3 CO2 CaCO3 Ca(HCO3)2
D SO2 Na2SO3 H2SO4 NaHSO3
答案　B
解析　A中浓盐酸与过量的铁反应生成Fe ( http: / / www.21cnjy.com )Cl2，浓盐酸与二氧化锰反应产生氯气，氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，A符合；B中Na2O2分别与水、二氧化碳反应生成NaOH和Na2CO3，但NaOH和Na2CO3不能反应，B不符合；C中Na2CO3分别与盐酸、氯化钙反应生成CO2和CaCO3，CO2与CaCO3在水溶液中反应生成Ca(HCO3)2，C符合；D中SO2分别与氢氧化钠、氧气和水反应生成Na2SO3和H2SO4，Na2SO3和H2SO4反应可以生成NaHSO3，D符合。
置换反应型
(1)单质同主族：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2C＋SiO2Si＋2CO↑，Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。
(2)单质不同主族：C＋H2O(g)CO＋H2，Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。
(3)有过渡元素参加的置换反应：F ( http: / / www.21cnjy.com )e＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu,2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。
7．若甲、丙分别为短周期、同一主族元素组 ( http: / / www.21cnjy.com )成的单质，乙、丁都是由两种元素组成的化合物，它们之间有如图所示的转化关系，则满足条件的甲和丙可以为(　　)
A．钠和氢气 B．氟和氧气
C．碳和硅 D．氯气和溴
答案　C
解析　由于题中强调甲、丙分别为短周期 ( http: / / www.21cnjy.com )、同一主族元素组成的单质，由此可知该反应是同一主族元素形成的单质之间的置换反应，据此可排除B和D(D中的Br是长周期元素)；C中发生反应的化学方程式为2C＋SiO2Si＋2CO↑；对于选项A，有的同学认为发生反应2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑也符合题意，其实不然，题中强调乙是由两种元素组成的化合物，如果按照给出的反应，乙必是氯化氢气体，是共价化合物，不存在H＋，金属钠不和它发生反应。因此只有选项C正确。
8． X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是(　　)
选项 X Y Z 甲 乙
A H2 Si Cl2 SiCl4 HCl
B Mg C O2 CO2 MgO
C Zn Fe Cl2 FeCl2 ZnCl2
D Cl2 N2 H2 NH3 HCl
答案　C
解析　逐项代入框图验证法，C项中Fe与Cl2反应只能生成FeCl3，而不是FeCl2，故C项不符合。
题型2　以无机物的转化为载体综合考查氧化还原及电化学理论
1．[2014·福建理综，24(2)]铁及其化合物与生产、生活关系密切。
用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下：
①步骤Ⅰ若温度过高，将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为_______________________。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO3)2 ( http: / / www.21cnjy.com )＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
③上述生产流程中，能体现“绿色化学”思想的是______(任写一项)。
答案　①4HNO34NO2↑＋O2↑＋2H2O
②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O
③氮氧化物排放少(或其他合理答案)
解析　①硝酸分解生成NO2、H2O和O2。
②根据图示可知Fe和HNO3反应生成Fe(NO3)2和NH4NO3，结合电子守恒可写出化学方程式。
③因为HNO3的还原产物主要是NH4N ( http: / / www.21cnjy.com )O3,1 mol HNO3作氧化剂转移8 mol电子，故产生的氮氧化物较少，节约原料。
2．[2013·山东理综，28(2)(3)(4)]金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。
(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu ( http: / / www.21cnjy.com )2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。当1 mol O2发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________ mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成，该气体是________。
(3)
右图为电解精炼银的示意图，_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________。
(4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S) ( http: / / www.21cnjy.com )，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，使Ag2S转化为Ag，食盐水的作用是________________。
答案　(2)Cu2S　4　H2　(3)a　2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O　(4)做电解质溶液(或导电)
解析　(2)在辉铜矿和H2SO4、O2 ( http: / / www.21cnjy.com )的反应中，O2作氧化剂，所以1 mol O2得4 mol e－，还原剂也失去4 mol e－，Cu2＋＋2H2O===Cu(OH)2＋2H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，所以放出的气体应为H2。
(3)电解精炼银，粗银作阳极，纯银作阴极 ( http: / / www.21cnjy.com )，阴极上除了附着银之外，还会有少量的NO2气体产生。原因是NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O
(4)铝质容器与食盐水处理Ag2S的原理是： ( http: / / www.21cnjy.com )利用原电池原理，负极：2Al－6e－===2Al3＋，正极：3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－，2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
总反应：2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3↓ ＋3H2S↑＋6Ag。
1．氧化还原反应有广泛应用。
(1)我国的四大发明之一黑火药，爆炸时发生反应的化学方程式为S＋2KNO3＋3C===K2S＋3CO2↑＋N2↑。
上述反应中，如1.5 mol还原剂_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______(填“得到”或“失去”)________ mol电子，则生成________ g还原产物。
(2)铝热法是常用的金属冶炼方法之一。
已知：4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH1＝－3 352 kJ·mol－1
Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)　ΔH2＝－521 kJ·mol－1
Al与MnO2反应冶炼金属Mn的热化学方程式是________________。
(3)高温电解技术能高效实现CO2(g)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)＋O2(g)，工作原理示意图如下：
①电极b发生________(填“氧化”或“还原”)反应；
②CO2在电极a放电的反应式是__________________。
(4)黑色沉淀CuS、Cu2S放入浓硫 ( http: / / www.21cnjy.com )酸中加热一段时间后，沉淀完全溶解，其中CuS溶解的化学方程式是______________________。
答案　(1)失去　6　69　(2)4Al ( http: / / www.21cnjy.com )(s)＋3MnO2(s)===3Mn(s)＋2Al2O3(s)　ΔH＝－1 789 kJ·mol－1
(3)①氧化　②CO2＋H2O＋4e－===CO＋H2＋2O2－
(4)CuS＋4H2SO4(浓)CuSO4＋4SO2↑＋4H2O
解析　(1)从方程式可知只有C元素 ( http: / / www.21cnjy.com )的化合价升高，作还原剂。1 mol C转化为1 mol CO2时失去4 mol e－，则1.5 mol C失去6 mol e－，得到的还原产物K2S、N2均为0.5 mol，其质量之和为69 g。
(2)①－②×3即得总方程式。
(3)①由示意图可知O2－在b极(阳极)发生氧化反应生成O2；
②CO2和H2O在a极(阴极)得电子 ( http: / / www.21cnjy.com )，被还原为CO和H2，由方程式可知CO和H2的物质的量之比为1∶1，即可写出电极反应式：CO2＋H2O＋4e－===CO＋H2＋2O2－。
(4)沉淀完全溶解，CuS中－2价的S被氧化为SO2，即可写出氧化还原反应的方程式。
2．为回收利用废钒催化剂(含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣)，科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：
部分含钒物质在水中的溶解性如下：
物质 VOSO4 V2O5 NH4VO3 (VO2)2SO4
溶解性 可溶 难溶 难溶 易溶
回答下列问题：
(1)工业由V2O5冶炼金属钒常用铝热剂法，写出该反应的化学方程式________________。
(2)图中所示滤液中含钒的主要成分为____________(写化学式)。
(3)用硫酸酸化的H2C2O4溶液滴定 ( http: / / www.21cnjy.com )(VO2)2SO4溶液，以测定反应②后溶液中含钒量，完成反应的离子方程式为VO＋H2C2O4＋________===VO2＋＋CO2↑＋H2O。
(4)全钒液流电池的结构如图所示，其电解液中含有钒的不同价态的离子、H＋和SO。电池放电时，负极的电极反应为V2＋－e－===V3＋。
①电池放电时的总反应方程式为__________________。充电时，电极M应接电源的________极；
②若电池初始时左、右两槽内均 ( http: / / www.21cnjy.com )以VOSO4和H2SO4的混合液为电解液，使用前需先充电激活，充电过程阴极区的反应分两步完成：第一步VO2＋转化为V3＋；第二步V3＋转化为V2＋。则第一步反应过程中阴极区溶液n(H＋)________(填“增大”、“不变”或“减小”)，阳极的电极反应式为______________。
答案　(1)3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3　(2)VOSO4
(3)2　1　2　H＋　2　2　2
(4)①VO＋V2＋＋2H＋===VO2＋＋V3＋＋H2O　正
②减小　VO2＋＋H2O－e－===VO＋2H＋
解析　(1)铝热反应实质是 ( http: / / www.21cnjy.com )置换反应，铝与五氧化二钒反应生成钒与氧化铝。(2)根据废钒催化剂的组成及表中数据判断滤液主要成分。(3)离子方程式中一定满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。(4)①由负极电极反应式可知M为正，发生还原反应，VO＋e－＋2H＋===VO2＋＋H2O，即可写出总方程式，依据充电时正接正，负接负知M与电源的正极相连。②充电时阴极区第一步的电极反应为VO2＋＋e－＋2H＋===V3＋＋H2O，在阴极区放电时消耗2个H＋，通过交换膜移动来1个H＋，则n(H＋)减小。阳极VO2＋发生氧化反应生成VO＋2＋2H＋。
题型3　以无机物的转化为载体考查化学实验基础知识
(2014·山东理综，31)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。
烧瓶C中发生反应如下：
Na2S(aq)＋H2O(l)＋SO2(g ( http: / / www.21cnjy.com ))===Na2SO3(aq)＋H2S(aq)(Ⅰ)2H2S(aq)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)　(Ⅱ)
S(s)＋Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)　(Ⅲ)
(1)仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B ( http: / / www.21cnjy.com )中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若__________________________________________________，则整个装置气密性良好。装置D的作用是________________________________________________________________________。
装置E中为______________溶液。
(2)为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和 ( http: / / www.21cnjy.com )Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为____________。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择________。
a．蒸馏水
b．饱和Na2SO3溶液
c．饱和NaHSO3溶液
d．饱和NaHCO3溶液
实验中，为使SO2缓慢进入烧 ( http: / / www.21cnjy.com )瓶C，采用的操作是______________________________。已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是__________________________。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________。
a．烧杯 b．蒸发皿
c．试管 d．锥形瓶
(4)反应终止后，烧瓶C中的溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：___________________________________________________
________________________________________________________________________。
已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
答案　(1)液柱高度保持不变　防止倒吸　NaOH(合理即可)
(2)2∶1
(3)c　控制滴加硫酸的速度(合理即可)　溶液变澄清(或浑浊消失)　ad
(4)取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层溶液(或过滤，取滤液)，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质(合理即可)
解析　(1)若装置不漏气，则长颈漏斗中 ( http: / / www.21cnjy.com )会形成一段液柱并且液柱高度保持不变；装置D为安全瓶，可防止倒吸；装置E是尾气处理装置，用来吸收过量的SO2，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。
(2)若生成3 mol Na2S2 ( http: / / www.21cnjy.com )O3，根据方程式的关系可知需要3 mol S和3 mol Na2SO3；生成3 mol S需2 mol H2S；而生成2 mol H2S需2 mol Na2S且同时生成2 mol Na2SO3；故需要的Na2S为2 mol、Na2SO3为1 mol，其物质的量之比为2∶1。
(3)装置B中的溶液不能和SO2 ( http: / / www.21cnjy.com )反应。蒸馏水能溶解SO2；Na2SO3溶液能与SO2反应：SO2＋Na2SO3＋H2O===2NaHSO3；NaHCO3溶液也能与SO2反应：NaHCO3＋SO2===CO2＋NaHSO3。为使SO2缓慢进入烧瓶C，应使生成SO2的速率减慢，可通过控制滴加硫酸的速度来实现；因反应(Ⅲ)相对较慢，C中反应达到终点时S消耗完，现象是溶液变澄清。蒸发皿加热时不需垫石棉网，试管是小型玻璃仪器，加热时也不需垫石棉网；烧杯、锥形瓶在加热时需垫石棉网。
(4)Na2S2O3和Na2SO3的存在对SO的检验有干扰，要先除去。根据题给信息，可先加入过量的稀盐酸将二者除去。
1．硫酸铜在生产、生活中应用广泛。某化工厂用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾的流程如下：
(1)写出浸出时铜与稀硫酸、稀硝酸反应生成硫酸铜的化学方程式：________________。
(2)取样检验是为了确认Fe3＋是否除净，你的检验方法是____________。
(3)滤渣c是__________。
(4)气体a可以被循环利用，用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为2NO＋O2===2NO2、____________。
(5)一定温度下，硫酸铜受热分解生成C ( http: / / www.21cnjy.com )uO、SO2气体、SO3气体和O2气体，且n(SO3)∶n(SO2)＝1∶2，写出硫酸铜受热分解的化学方程式：________________。
某同学设计了如下图所示的实验装置分 ( http: / / www.21cnjy.com )别测定生成的SO2、SO3气体的质量和O2气体的体积。此设计有不合理之处，请说明理由：______________。
答案　(1)3Cu＋2HNO3＋3H2SO4===3CuSO4＋2NO↑＋4H2O
(2)取少量试样于试管中，向试样中滴加KSCN溶液，若溶液显血红色，则Fe3＋未除净，否则Fe3＋除净
(3)Fe(OH)3
(4)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(5)3CuSO43CuO＋SO3↑＋2SO2↑＋O2↑(答案合理即可)　NaHSO3除了吸收SO3外，还吸收部分O2(答案合理即可)
2．纳米材料二氧化钛(TiO2)具有 ( http: / / www.21cnjy.com )很高的化学活性，可做性能优良的催化剂。工业上以金红石(主要成分是TiO2，主要杂质是SiO2)制取纳米级二氧化钛的流程如下：
资料卡片
物质 熔点 沸点
SiCl4 －70 ℃ 57.6 ℃
TiCl4 －25 ℃ 136.5 ℃
(1)写出氯化时生成TiCl4的化学方程式________________________。
(2)操作Ⅰ、操作Ⅱ名称分别是____________________、____________。
(3)写出TiCl4水解的化学方程式________________。
(4)如在实验室中完成灼烧TiO2·xH2O放在________(填字母序号)中加热。
(5)据报道：“生态马路”是在铺设时加 ( http: / / www.21cnjy.com )入一定量的TiO2，TiO2受太阳光照射后，产生的电子被空气或水中的氧获得，生成H2O2。H2O2能清除路面空气中的CxHy、CO等，其主要是利用了H2O2的________(填“氧化性”或“还原性”)。
(6)某研究小组用下列装置模拟“生态马路”的部分原理并测定CO的转化效率(夹持装置已略去)。
①B装置中的药品名称为_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______，若通入2.24 L(已折算成标准状况)CO气体和足量空气，最终测得装置A增重1.1 g，则CO的转化率为________。
②实验①中，当CO气体全部通入后，还要再通一会儿空气，其目的是____________。
答案　(1)TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO
(2)蒸馏　过滤
(3)TiCl4＋(x＋2)H2O ( http: / / www.21cnjy.com )===TiO2·xH2O↓＋4HCl　(4)b　(5)氧化性　(6)①浓硫酸　25%　②保证反应过程中生成的CO2全部被碱石灰吸收，减小实验误差
解析　(1)根据流程中反 ( http: / / www.21cnjy.com )应物和生成物，利用原子守恒即可写出反应的化学方程式。(2)由资料卡片知TiCl4和SiCl4两种液体的沸点差别较大，操作Ⅰ为蒸馏，由流程物质变化可知操作Ⅱ为固液分离。(4)实验室灼烧固体使用坩埚。(6)潮湿的空气中含有水，为使测定结果准确、必须除去产物中的水，因而B中的试剂为浓硫酸，A、B中会残留二氧化碳，也应全部赶出被C中的碱石灰吸收。
题型4　基于特征“变化或现象”的无机推断
[2014·浙江理综，26(1)(2)(3)]某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：
另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。
请回答如下问题：
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图______，写出气体甲的电子式______________。
(2)X的化学式是________，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐 ( http: / / www.21cnjy.com )色沉淀的原因是__________________________________(用化学反应方程式表示)。
答案　(1)　
(2)CaFe(CO3)2　CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑
(3)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
解析　因X与盐酸反应生成气体甲，则 ( http: / / www.21cnjy.com )X应为弱酸盐，又因X受热分解可生成气体甲和固体1，可推知固体1应为金属氧化物。因固体1中有与水反应的物质，且溶液1中通入气体甲先出现白色沉淀1后溶解，可推知固体1中含有CaO，气体甲为CO2。根据白色沉淀2遇到空气变为红褐色沉淀，可知X中含有Fe2＋。综上分析，X应含有FeCO3和CaCO3。
(1)白色沉淀1为CaCO3，钙原子的结构示意图为；CO2为共价化合物，C、O原子间以共价键结合，其电子式为。
(2)10.80 g X完 ( http: / / www.21cnjy.com )全分解生成CO2的质量为10.80 g－6.40 g＝4.40 g，其物质的量为0.10 mol，根据CaCO3CaO＋CO2↑、FeCO3FeO＋CO2↑可得：n(FeO)＋n(CaO)＝0.1 mol,56 g·mol－1×n(CaO)＋72 g·mol－1×n(FeO)＝6.40 g，解以上两式可得：n(FeO)＝n(CaO)＝0.050 mol，则X的化学式为CaFe(CO3)2。X在惰性气流中受热至完全分解的化学方程式为CaFe(CO3)2CaO＋FeO＋2CO2↑。
(3)Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，其化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。
无机推断题的解题思路
(1)读题(了解大意)→审题(寻找明显条件、挖掘隐含条件与所求)→解题(抓突破口)→推断(紧扣特征与特殊)→得出结论→正向求证检验
推断题→结论―→检验
(2)熟记无机转化中的特征现象
燃烧 H2＋Cl2(苍白色火焰)、H2(CH4)＋O2(淡蓝色火焰)
焰色反应 Na＋(黄色)、K＋(透过蓝色钴玻璃紫色)
淀粉遇I2变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄
使湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3
使品红溶液褪色 SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)
在空气中由无色变为红棕色的气体 NO
Fe3＋遇OH－生成红褐色沉淀，遇SCN－显血红色
Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，并迅速变成灰绿色，最后生成红褐色；Fe2＋遇SCN－无明显变化，通入Cl2后溶液显血红色
与酸反应产生气体的溶液一般可能含CO、HCO、SO、HSO(S2－、HS－)等
与强碱溶液反应产生气体的溶液一般含NH
(3)熟记特殊物质参与的化学反应
既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应的物质 金属单质：Al
两性物质：两性氧化物如Al2O3，两性氢氧化物如Al(OH)3，以及氨基酸等
弱酸弱碱盐：如(NH4)2CO3、CH3COONH4等
弱酸的酸式盐：如NaHCO3、Ca(HCO3)2、NaHSO3等
固体加热后不留残渣的物质 I2、NH4Cl、(NH4)2CO3、NH4HCO3
常温与水反应产生气体的物质 Na、K、Na2O2
有MnO2参与的化学反应 2H2O22H2O＋O2↑
2KClO32KCl＋3O2↑
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
1．现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：
已知：控制溶液pH＝4时，Fe(OH)3沉淀完全，Ca2＋、Mg2＋不沉淀。
该同学得出的结论正确的是(　　)
A．根据现象1可推出该试液中含有Na＋
B．该实验中可加入MgO调节pH＝4
C．根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2＋，但没有Mg2＋
D．根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2＋
答案　C
解析　加入NaOH溶液后观察到 ( http: / / www.21cnjy.com )黄色火焰，不能确定试液中含有Na＋，A项不正确；加入MgO会引入Mg2＋，干扰后续对Mg2＋、Ca2＋的检验，B项不正确；Mg2＋与NH3·H2O反应会产生沉淀，显然C项正确；用H2O2氧化之前未检验是否含有Fe3＋，D项不正确。
2．A为两种固体的混合物，G和I为溶液D的组成成分，E为红褐色沉淀，J为淡黄色固体。反应所加的试剂均足量。
(1)混合物A一定含有的元素为(写元素符号)____________________________________。
(2)溶液F一定含有的阴离子为(写离子符号)______________________________________。
(3)写出B＋G→J的化学方程式：_____________________________________________；
写出溶液C→溶液D的离子方程式：____________________________________________。
(4)溶液I中溶质的阳离子常作净水剂，其作用 ( http: / / www.21cnjy.com )原理是(用离子方程式表示)：________________________________________________________________________。
答案　(1)Fe、Al、S　(2)Cl－、OH－、AlO
(3)H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(4)Al3＋＋3H2O??Al(OH)3(胶体)＋3H＋
解析　E为红褐色沉淀，推测应为氢氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )铁。J是淡黄色固体，可能为过氧化钠或硫，但是在溶液中生成的淡黄色固体不可能是过氧化钠，应为硫。D溶液中加入过量氢氧化钠有沉淀生成，向所生成的溶液F中通入二氧化碳生成沉淀H，加入盐酸后沉淀H溶解，根据这条线索可以分析有氢氧化铝生成。根据原子守恒可推测A中含有Fe、Al、S三种元素，B为硫化氢气体，有了这些信息，就可以解决该题中的问题。
3．现有金属单质A、B和气体甲、乙、丙及物质C、D、E、F，它们之间能发生如下反应(图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出)。
请根据以上信息回答下列问题：
(1)写出下列物质的化学式：A________、丙________。
(2)写出下列反应化学方程式：
反应①________________________________________________________________________；
反应⑤________________________________________________________________________。
答案　(1)Na　HCl
(2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl
解析　金属A的焰色反应为黄色、黄绿色气体乙、红褐色的沉淀，均是该题的“题眼”
4．下列转化关系中，X、Y是生活中用 ( http: / / www.21cnjy.com )途广泛的两种金属单质，A、B是氧化物，A呈红棕色，C、D、E是中学常见的三种化合物。分析转化关系回答问题。
(1)请写出反应①的化学方程式：_________________________________________________。
(2)检验D溶液中Y离子的方法是______________________________________________。
(3)若试剂a是NaOH溶液，写出单质X与NaOH溶液反应的离子方程式__________________。
(4)若试剂b是H2SO4，工业上用E ( http: / / www.21cnjy.com )、H2SO4和NaNO2为原料制取高效净水剂Y(OH)SO4，已知还原产物为NO，则该反应的化学方程式是____________________________________。
(5)工业上电解熔融的B制取X时，若阳极 ( http: / / www.21cnjy.com )产生的气体在标准状况下的体积为33.6 L，则阴极产物的质量为__________________。
答案　(1)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
(2)取少量D溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，则证明有Fe3＋
(3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(4)2FeSO4＋H2SO4＋2NaNO2===2Fe(OH)SO4＋Na2SO4＋2NO↑
(5)54 g
解析　根据题意A为Fe2O3，X为Al ( http: / / www.21cnjy.com )，通过铝热反应生成氧化铝(B)和铁(单质Y)；D与Fe反应生成E，则试剂b为非氧化性酸，D、E是Fe3＋和Fe2＋盐。
(4)E为FeSO4(铁的化合价为＋2价)→ ( http: / / www.21cnjy.com )Fe(OH)SO4(铁的化合价为＋3价)，而NaNO2(氮的化合价为＋3价)→NO(氮的化合价为＋2价)。根据电子得失守恒、质量守恒定律即可配平化学方程式。
(5)阳极反应：2O2－－4e ( http: / / www.21cnjy.com )－===O2↑，标准状况下33.6 L的氧气物质的量为1.5 mol，转移电子数为6 mol，阴极反应：Al3＋＋3e－===Al，故可以得到2 mol的Al，质量为2 mol×
27 g·mol－1＝54 g。

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