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1、专题14 元素及其化合物知识的综合应用1(2022浙江高考真题)化合物X由三种元素组成,某实验小组按如下流程进行相关实验: 化合物X在空气中加热到,不发生反应。请回答:(1)组成X的三种元素为_;X的化学式为_。(2)溶液C的溶质组成为_(用化学式表示)。(3)写出由X到A的化学方程式_。X难溶于水,但可溶于氨水中,写出该反应的离子方程式_。(4)设计实验,检验尾气中相对活泼的2种气体_。【答案】(1) Ba、Cu、O BaCu3O4(2)HCl、H2SO4(3) 2NH3+BaCu3O4Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O BaCu3O4+12NH3H2O3Cu(NH3)+Ba2+8OH+
2、8H2O(4)将湿润的红色石蕊试纸置尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3。将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O【解析】化合物X由三种元素组成,在加热条件下和足量氨气反应生成固体混合物A,A和盐酸反应生成0.960g紫红色固体应该是Cu,无色溶液B中加入0.015mol稀硫酸生成白色沉淀1.165g应该是BaSO4,无色溶液C中加入足量BaCl2溶液生成白色沉淀2.330g是BaSO4,据此解答。(1)根据以上分析可知Cu的物质的量是0.96g64g/mol0.015mol,第一次生成硫酸钡的物质的量是1.165g233g/mol0.005mol,第二次生成硫酸钡的物质的量是2.33g
3、233g/mol0.01mol,因此1.965gX中一定含有0.96gCu,Ba的质量是0.005mol137g/mol0.685g,二者质量之和是1.645g1.965g,相差0.32g,根据原子守恒可知应该是氧元素,物质的量是0.32g16g/mol0.02mol,则Ba、Cu、O三种原子的个数之比是1:3:4,所以组成X的三种元素为Ba、Cu、O,X的化学式为BaCu3O4。(2)根据氯原子原子守恒以及溶液C仍然能与氯化钡反应生成硫酸钡可知溶液C的溶质组成为HCl、H2SO4。(3)反应中Cu元素化合价降低,得到电子,则氨气中氮元素化合价升高,被氧化生成氮气,根据原子守恒可知由X到A的化
4、学方程式为2NH3+BaCu3O4Ba(OH)2+3Cu+N2+2H2O。X难溶于水,但可溶于氨水中,说明有Cu(NH3)生成,所以该反应的离子方程式为BaCu3O4+12NH3H2O3Cu(NH3)+Ba2+8OH+8H2O。(4)反应中氨气可能过量,高温下水是气态,氮气性质稳定,所以需要检验的是氨气和水蒸气,实验方案为:将湿润的红色石蕊试纸置尾气出口,若变蓝,说明尾气中有NH3。将尾气通入冷的集气瓶中,若有液珠,说明有H2O。2(2022浙江高考真题)化合物X由4种元素组成。某兴趣小组按如图流程进行实验: 请回答:(1)组成X的元素有_,X的化学式为_。(2)溶液C中溶质的成分是_(用化学
5、式表示);根据CDE的现象,给出相应微粒与阳离子结合由弱到强的排序_。(3)X与足量Na反应生成固体F的化学方程式是_。(4)设计实验确定溶液G中阴离子_。【答案】(1) Fe、S、O、H FeH(SO4)2(2) FeCl3、HCl、BaCl2 Cl-、H2O、SCN-、OH-(3)2FeH(SO4)2+40Na2Fe+4Na2S+16Na2O+H2(4)用玻璃棒蘸取溶液G,点在红色石蕊试纸上,若变蓝,说明存在OH-;取少量溶液G,加入足量H2O2,用盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀,说明有S2-【解析】X形成水溶液,与氯化钡反应生产白色沉淀,且沉淀不与盐酸反应说明生产硫酸钡,说明
6、X含有硫酸根,溶液加入KSCN变红说明含有Fe3+,B为4.66g则为0.02mol硫酸钡,说明X含有0.02mol的硫酸根,H中为Fe单质,即为0.01mol,X中含有0.01molFe,由此可知X中应含有0.01的H,据此分析解题。(1)由分析可知,组成X的元素有:Fe、S、O、H;X的化学式为FeH(SO4)2;(2)X 为FeH(SO4)2与氯化钡反应,溶液C中溶质的成分是FeCl3、HCl以及过量的BaCl2;根据C为溶液,铁离子在水中会水解,CD形成络合物,DE形成沉淀,相应微粒与阳离子结合由弱到强的排序:Cl-、H2O、SCN-、OH-;(3)X与足量Na反应生成固体F的化学方程
7、式是:2FeH(SO4)2+40Na2Fe+4Na2S+16Na2O+H2;(4)设计实验确定溶液G中阴离子:用玻璃棒蘸取溶液G,点在红色石蕊试纸上,若变蓝,说明存在OH-;取少量溶液G,加入足量H2O2,用盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,有白色沉淀,说明有S2-。3(2022辽宁高考真题)某工厂采用辉铋矿(主要成分为,含有、杂质)与软锰矿(主要成分为)联合焙烧法制备和,工艺流程如下: 已知:焙烧时过量的分解为,转变为;金属活动性:;相关金属离子形成氢氧化物的范围如下:开始沉淀完全沉淀6.58.31.62.88.110.1 回答下列问题:(1)为提高焙烧效率,可采取的措施为_。a进一步粉碎矿石
8、b鼓入适当过量的空气c降低焙烧温度(2)在空气中单独焙烧生成,反应的化学方程式为_。(3)“酸浸”中过量浓盐酸的作用为:充分浸出和;_。(4)滤渣的主要成分为_(填化学式)。(5)生成气体A的离子方程式为_。(6)加入金属的目的是_。【答案】(1)ab(2)(3)抑制金属离子水解(4)(5)(6)将转化为【解析】联合焙烧:由已知信息和第(2)问题干可知,发生转化:、,故联合焙烧后得到、和;水浸:进入滤液,滤渣为、和;酸浸:加入过量浓盐酸后,和发生转化:、,因有氧化性,会与浓盐酸发生氧化还原反应:,气体A为,滤渣主要为不溶于浓盐酸的,滤液中金属离子为;第(4)(5)问转化:由已知信息知,的金属活
9、动性强于,且调pH=2.6时和进入滤液,可知加入金属的目的是将还原为。(1)a.联合焙烧时,进一步粉碎矿石,可以增大矿石与空气的接触面积,能够提高焙烧效率,选项a符合题意;b.鼓入适当过量的空气有利于矿石充分反应,选项b符合题意;c.降低焙烧温度,反应速率减慢,不利于提高焙烧效率,选项c不符合题意;答案选ab;(2)在空气中单独焙烧生成,根据原子守恒可知还应生成,结合得失电子守恒,反应的化学方程式为;(3)加入浓盐酸后,溶液中含有的离子主要为、,而酸浸后取滤液进行转化,故要防止金属离子水解生成沉淀,进入滤渣,造成制得的产率偏低;(4)滤渣主要为不溶于浓盐酸的,答案为;(5)因有氧化性,会与浓盐
10、酸发生氧化还原反应:;(6)由已知信息知,调pH=2.6时,会水解生成沉淀,但还没开始沉淀,故要将转化为,在调后获得含的滤液,为了不引入新的杂质,加入作还原剂。4(2022河北高考真题)以焙烧黄铁矿(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝颜料。工艺流程如下: 回答下列问题:(1)红渣的主要成分为_(填化学式),滤渣的主要成分为_(填化学式)。(2)黄铁矿研细的目的是_。(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为_。(4)工序的名称为_,所得母液循环使用。(5)沉铁工序产生的白色沉淀中的化合价为_,氧化工序发生反应的离子方程式为_。(6)若用还原工序得到的滤液制备和,所加试剂为_和_(
11、填化学式,不引入杂质)。【答案】(1) Fe2O3 SiO2(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤(5) +2; Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClO-+2H+=Fe(NH4)Fe(CN)6+H2O+Cl-+(6) H2O2 NH3H2O【解析】已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3,反应原理为:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2,将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热充酸浸,反应原理为:Fe2O3+3H2SO
12、4=Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出滤渣,主要成分为SiO2,向滤液中加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,由(3)小问可知不生成S沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为:14Fe3+FeS2+8H2O=15Fe2+2+16H+,然后进行工序为蒸发浓缩、冷却结晶,得到FeSO4晶体和母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4,加水溶解FeSO4晶体,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4Fe(CN)6并用H2SO4调节溶液的pH为3,进行沉铁过程,反应原理为:Fe2+2+Fe(CN)63-=Fe(NH4)2Fe(CN)6,然后过滤出沉淀,洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤,反
13、应原理为:6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6,过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6,据此分析解题。(1)由分析可知,红渣的主要成分为:Fe2O3,滤渣的主要成分为:SiO2,故答案为:Fe2O3;SiO2;(2)黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率,故答案为:增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率;(3)由分析可知,还原工序中,不产生S单质沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为:14Fe3+FeS2+8H2O=15Fe2+2+16H+,故化学方程式为:7Fe2(SO4)3+F
14、eS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4,故答案为:7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O=15FeSO4+8H2SO4;(4)由分析可知,工序的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4可以循环利用,故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;(5)沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价和Fe(CN)64-中的+3价,由分析可知,氧化工序所发生的离子方程式为:6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6,故答案为:+2;6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ +6H+=6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6;(6)由分析可知,还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4,向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+,在向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止,过滤洗涤,对沉淀进行灼烧,即可制得Fe2O3x H2O和(NH4)2SO4,故所需要加入的试剂为H2O2和NH3H2O,故答案为:H2O2;NH3H2O。5(2022广东高考真题)稀土()包括镧、钇等元素,是高科技发展的关键支撑。我国南方特有的稀土矿可用离子交换法处理,一种从该类矿(含铁、铝等元素