高考化学---元素及其化合物知识的综合应用（真题溯源+经典模拟题）解析版

专题 15 元素及其化合物知识的综合应用 【母题来源】2019 年高考江苏卷 【母题题文】N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 （1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和 催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。 （2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为 NO+NO2+2OH− 2 +H2O 2NO2+2OH− + +H2O ①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 （填字母）。 A．加快通入尾气的速率 B．采用气、液逆流的方式吸收尾气 C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 ②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是 （填化学 式）；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 （填化学式）。 （3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为 的转化率随NaClO溶液初始pH（用稀盐酸调节）的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl−和 ，其离子方程式为 。 ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高。其原因是 。 【参考答案】（1）2NH3+2O2 N2O+3H2O 2NO− 2NO− 3NO− 3NO− 3NO− （2）①BC ②NaNO3 NO （3）①3HClO+2NO+H2O 3Cl−+2 +5H+ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 【试题解析】（1）NH3 与 O2 在加热和催化剂作用下发生氧化还原反应生成 N2O，根据得失电子守恒和原子 守恒可知反应有水生成，配平化学方程式为：2NH3+2O2 N2O+3H2O。 （2）①A、加快通入尾气的速率，不能提高尾气中 NO 和 NO2 的去除率，不符合题意；B、采用气、液逆 流的方式吸收尾气，可使气液充分接触，能提高尾气中 NO 和 NO2 的去除率，符合题意； C、定期补充适量的 NaOH 溶液可增大反应物浓度，能提高尾气中 NO 和 NO2 的去除率，符合题意。 故选 BC。 ②由吸收反应：NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O，2NO2+2OH-=NO2-+ NO3-+H2O 可知，反应后得到 NaNO2 和 NaNO3 混合溶液，经浓缩、结晶、过滤得到 NaNO2 和 NaNO3 晶体，因此得到的 NaNO2 混有 NaNO3；由吸 收反应可知，若 NO 和 NO2 的物质的量之比大于 1：1，NO 不能被吸收，因此，吸收后排放的尾气中含量 较高的氮氧化物是 NO。 （3）①在酸性的 NaClO 溶液中，次氯酸根离子和氢离子结合生成 HClO，HClO 和 NO 发生氧化还原反应 生成 NO3-和 Cl-，根据得失电子守恒及电荷守恒、原子守恒，配平离子方程式为 2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+。 ②在相同条件下，氧化剂的浓度越大，氧化能力越强，由反应 2NO+3HClO+H2O=2NO3-+3 Cl-+5H+可知，溶 液 pH 越小，溶液中 HClO 浓度越大，氧化 NO 的能力越强。 【命题意图】本题以元素化合物知识为载体，考查化学方程式的书写、氧化还原的计算等知识。 【命题方向】从历年考题来看，常见元素及其化合物是中学化学的重点，也是学习化学的基本点，在高考 中元素化合物是考查的重点。元素化合物在高考中的考查方式主要有两种：一是单独考查某一族元素的结 构、性质、制备以及用途等；二是将元素化合物的知识与基本概念、基本理论结合，与化学计算相结合， 与无机推断相结合，与化学实验相结合等，它们是以元素化合物为载体结合基本概念、基本理论、化学计 算、化学实验等进行考查。在复习中一定要重视元素化合物知识的复习，不仅要注意各主族元素中典型元 素化合物的复习，还要在各族间架起桥梁从而能够融会贯通，举一反三。 【得分要点】常见的必记 18 组离子或化学方程式 3NO− 1.2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑ 2.2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2 3.（1）NaHCO3(少)与 Ca(OH)2：HC +Ca2++OH- CaCO3↓+H2O （2）NaHCO3+Ca(OH)2(少)：Ca2++2OH-+2HC CaCO3↓+C +2H2O 4.2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 5.Al(OH)3 的制取： （1）Al3++3NH3·H2O Al(OH)3↓+3N （2）2Al +CO2(少)+3H2O 2Al(OH)3↓+C Al +CO2(多)+2H2O Al(OH)3↓+HC （3）Al3++3Al +6H2O 4Al(OH)3↓ 6.3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 7.（1）3Fe(足)+8H++2N 3Fe2++2NO↑+4H2O （2）Fe(少)+4H++N Fe3++NO↑+2H2O 8.（1）4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 （2）8Al+3Fe3O4 9Fe+4Al2O3 9.2Mg+CO2 2MgO+C 10.2C+SiO2 Si+2CO↑ 11.（1）MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O （2）2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O （3）Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O 12.C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O 13.（1）Cu+4H++2N Cu2++2NO2↑+2H2O （2）3Cu+8H++2N 3Cu2++2NO↑+4H2O 14.（1）C+H2O(g) CO+H2 （2）N2+3H2 2NH3 （3）2SO2+O2 2SO3 （4）2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ 15.（1）4NH3+5O2 4NO+6H2O （2）2NO+O2 2NO2 （3）3NO2+H2O 2H++2N +NO 16.（1）CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5+H2O （2）CH3CH2OH CH2 CH2↑+H2O （3）2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O 17.Fe3+的氧化性：2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+ 2Fe3++Fe 3Fe2+ 2Fe3++2I- 2Fe2++I2 Fe2+的还原性：2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- 2Fe2++Br2 2Fe3++2Br- 3Fe2++4H++N (稀) 3Fe3++NO↑+2H2O 18.硝酸 4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑ 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑ C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O 1．【上海市宝山区2019 年高三第二学期第二次模拟】碳酸氢钠俗称“小苏打”，在生活、生产中用途广泛。 （1）泡沫灭火器中主要成分是 NaHCO3 溶液和 Al2(SO4)3 溶液，两者混合后发生双水解反应生成 Al(OH)3 和 CO2 进行灭火，写出该反应的化学方程式_________________________________________________。 （2）Na2O2 和 NaHCO3 都属于钠的化合物，它具有很强的氧化性。少量 Na2O2 与 FeCl2 溶液能发生如下 反应：____Na2O2+____FeCl2+____H2O→____Fe(OH)3 +____FeCl3+____NaCl，已知 FeCl2 前面系数为↓ 6，配平上述化学方程式______，并标出电子转移方向和数目______。该反应中被还原的元素是 _________，氧化产物是_________。 （3）向 NaHCO3 溶液中加入少许 Ba(OH)2 固体，忽略溶液体积变化，溶液中的 c(CO32-)的变化是_____(选 填“增大”、“减小”或“不变”)。 （4）NaHCO3 是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物，在滤出小苏打后，母液提取氯化铵有两种方法： ①通入氨，冷却、加食盐，过滤 ②不通入氨，冷却、加食盐，过滤对两种方法的评价正确的是______(选 填编号)。 a.①析出的氯化铵纯度更高 b.②析出的氯化铵纯度更高 c.①的滤液可直接循环使用 d.②的滤液可直接循环使用 （5）已知 HCO3-在水中既能水解也能电离。NaHCO3 溶液呈碱性，溶液中 c(H2CO3)___c(CO32-)(选填“>”、 “ 【解析】（1）根据信息，NaHCO3 与 Al2(SO4)3 发生双水解反应，其化学反应方程式为 Al2(SO4)3＋ 6NaHCO3＋6H2O=2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3Na2SO4； （2）Na2O2 具有强氧化性，该反应中作氧化剂，Fe2＋以还原性为主，作还原剂，Na2O2 中 O 元素共降低 2 价，Fe2＋→Fe3＋升高 1 价，最小公倍数为 2，题中给出 FeCl2 的系数为 6，则 Na2O2 的系数为 3，根据 原子守恒配平其他，即反应方程式为 3Na2O2＋6FeCl2＋6H2O=4Fe(OH)3↓＋2FeCl3＋6NaCl；电子转移的 方向和数目是 ；该反应中被还原的元素是 Na2O2 中－1 价 O，氧化产物是 FeCl3 和 Fe(OH)3； （3）Ba(OH)2 少量，发生离子反应方程式 Ba2＋＋2OH－＋2HCO3－=BaCO3↓＋2H2O＋CO32－，NaHCO3 电 离方程式为 NaHCO3=Na＋＋HCO3－，因此加入少许 Ba(OH)2 固体，溶液中 c(CO32－)增大； 1 O − （4）a、滤出小苏打后，母液里有 NH4Cl 和 NaHCO3，通入氨气，增加 c(NH4＋)，再加入食盐，使 NH4Cl 析出，然后过滤，氯化铵的纯度较高，故 a 说法正确； b、②中析出的 NH4Cl 中含有较多的 NaCl，氯化铵的纯度降低，故 b 说法错误； c、①中滤液还有较多的 NH3，不能直接循环使用，故 c 说法错误； d、②中滤液中含有较多 NaCl，可以直接循环使用，故 d 说法正确； （5）HCO3－电离方程式为 HCO3－ H＋＋CO32－，HCO3－水解方程式 HCO3－＋H2O H2CO3＋OH －，NaHCO3 溶液显碱性，说明 HCO3－水解程度大于其电离程度，即 c(H2CO3)>c(CO32－)。 【点睛】氧化还原反应方程式的配平是难点，首先应找准氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物，像本 题，Na2O2 为氧化剂，FeCl2 为还原剂，Fe3＋为氧化产物，然后需要根据化合价升降法进行配平，，Na2O2 中 O 元素共降低 2 价，Fe2＋→Fe3＋升高 1 价，最小公倍数为 2，题中所给 FeCl2 的系数为 6，则 Na2O2 的 系数为 3，最后根据原子守恒配平其他。 2．【2019 年北京市大兴区高三化学一模】以硫铁矿（主要成分为 FeS2，还有少量 CuS、SiO2 等杂质）为原 料制备绿矾晶体（FeSO4·7H2O）的工艺流程如下： （1）“酸浸”过程，矿渣中的 Fe2O3 与稀 H2SO4 反应的离子方程式________。 （2）烟气中的 SO2 会污染环境，可用足量氨水吸收，写出该反应的离子方程式________。 （3）滤液中金属阳离子的检验方法__________。 （4）FeSO4 溶液制备绿矾晶体过程中要保持 H2SO4 过量，理由____。（结合化学用语说明原因） （5）燃料细菌脱硫法是用氧化亚铁硫杆菌（T．f）对硫铁矿进行催化脱硫，同时得到 FeSO4 溶液。其过 程如图所示： 已知总反应为：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe2++16H＋ ①将过程 I 离子方程式补充完整 _____ ②过程 II 反应的离子方程式__________。 ③研究发现，用氧化亚铁硫杆菌（T．f）脱硫，温度过高脱硫效率降低（如图），可能的原因是____。 （6）绿矾晶体在空气中易被氧化。取 X g 样品，加水完全溶解，用酸化的 amol·L-1K2Cr2O7 溶液滴定至 终点，消耗 K2Cr2O7 溶液 b mL。反应原理：6Fe2++Cr2O72-+14H+ =6Fe3++2Cr3++7H2O。则绿矾晶体纯度的 计算式为_____。(FeSO4·7H2O 摩尔质量为 278 g/mol) 【答案】（1）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O （2）SO2 +2NH3·H2O=2NH4++SO32- + H2O （3）取滤液少许于试管中，滴加 K3［Fe(CN)6］(铁氰化钾)溶液，有蓝色沉淀产生，证明滤液中含有 Fe2+ （4）Fe2++2H2O Fe(OH)2 +2H+，H+过量抑制 Fe2+的水解 （5）① ②8Fe3+ +S2O32-+5H2O=2SO42-+8Fe2++10H+ ③升高温度，蛋白质变性，细菌失去催化能力 （6） 【解析】硫铁矿的主要成分为 FeS2，在煅烧时 FeS2 反应产生 Fe2O3，矿渣用硫酸处理，Fe2O3 与硫酸反 应产生硫酸铁和水，而 CuS、SiO2 等杂质不能与酸反应，向反应后的溶液中加入还原铁粉，硫酸铁反应 转化为硫酸亚铁，然后过滤，将滤液蒸发浓缩冷却结晶可得绿矾；根据氧化还原反应中电子守恒、电荷 守恒及原子守恒，结合题目已知信息书写相应的离子方程式；根据反应过程中的电子守恒，利用反应方 程式中物质之间关系式先计算出 Fe2+的物质的量，再根据物质含量计算方法得到绿矾晶体纯度的计算式。 据此解答。 （1）“酸浸”过程，矿渣中的碱性氧化物 Fe2O3 与稀 H2SO4 反应产生硫酸铁和水，反应的离子方程式为： Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O； （2）在煅烧时硫铁矿中的 S 元素转化为烟气中的 SO2 会污染环境，可用足量氨水吸收，SO2 与氨水反应 产生亚硫酸铵和水，该反应的离子方程式为 SO2 +2NH3·H2O=2NH4++SO32- + H2O； （3）滤液中金属阳离子是 Fe2+，检验 Fe2+的方法是取滤液少许于试管中，滴加 K3Fe(CN)6］(铁氰化钾) 溶液，若有蓝色沉淀产生，证明滤液中含有 Fe2+； 36 10 278 100%ab X × × × （4）在由 FeSO4 溶液制备绿矾晶体过程中要保持 H2SO4 过量，这是由于 FeSO4 是强酸弱碱盐，在溶液 中 Fe2+发生水解反应：Fe2++2H2O Fe(OH)2 +2H+，向溶液中加入过量的 H+，c(H+)增大，水解平衡逆 向移动，从而可抑制 Fe2+的水解； （5）①FeS2 与 Fe3+及水发生反应产生 Fe2+、S2O32-、H+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反 应的离子方程式：FeS2+6Fe3++3H2O=7Fe2++S2O32-+6H+； ②由于总反应为：FeS2+14Fe3++8H2O=2SO42-+15Fe2++16H＋，所以过程 II 反应的离子方程式为：8Fe3+ +S2O32-+5H2O=2SO42-+8Fe2++10H+； ③研究发现，用氧化亚铁硫杆菌（T．f）脱硫，温度过高脱硫效率降低，这是由于氧化亚铁硫杆菌主要 是由蛋白质构成，升高温度，蛋白质发生变性，使氧化亚铁硫杆菌失去催化能力。 （6）K2Cr2O7 溶液会将 FeSO4 氧化为硫酸铁，K2Cr2O7 被还原为硫酸铬，反应 6Fe2++Cr2O72-+14H+ =6Fe3++2Cr3++7H2O。根据反应方程式可 n(FeSO4)=6n(K2Cr2O7)=6ab×10-3mol，由于 FeSO4·7H2O 摩尔质量 为 278 g/mol，则绿矾晶体纯度的计算式为 。 【点睛】本题以硫铁矿为原料制备绿矾晶体的工艺流程为原料，考查了离子方程式的书写、盐的水解、 离子的检验、物质含量的测定等知识。综合考查了元素化合物及化学反应基本原理。 3．【上海市黄浦区2019 届高三二模】含氯消毒剂在生产生活中有着广泛的用途。完成下列填空： （1）工业上将氯气溶于一定浓度的氢氧化钠溶于可制得“84 消毒液”，反应的离子方程式为_________。 （2）“84 消毒液”（主要成分是 NaClO）不能和洁厕剂（主要成分是浓盐酸）混用。混用时反应的化学 方程式是_______________________________；“84 消毒液”不能对钢铁制品进行消毒，原因是 ____________。 （3）工业常用石灰乳和氯气反应制取漂粉精，其主要设备是氯化塔，将含有 3%-6%水分的石灰乳从塔 顶部喷洒而入，氯气从塔的最底层通入。这样加料的目的是__________；处理从氯化塔中逸出气体的方 法是_____。 （4）二氧化氯（ClO2）是一种黄绿色易溶于水的气体。工业上常用 NaClO3 和 Na2SO3 溶液混合并加入 H2SO4 酸化后反应制得，反应中 NaClO3 和 Na2SO3 的物质的量之比为_________。 （5）在用二氧化氯进行水处理时，ClO2 除了杀菌消毒外，还能除去水中的 Fe2+和 Mn2+。用 ClO2 氧化除 去 Mn2+生成 ClO2-和 MnO2 的离子方程式为___________________________。 【答案】（1）Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O （2）NaClO+2HCl(浓)===Cl2↑+NaCl+H2O 钢铁中的碳和铁与消毒液能够形成原电池，使钢铁发生电 化学腐蚀 36 10 278 100%ab X −× × × （3）使反应物充分接触、充分反应 用碱液吸收 （4）2:1 （5）2ClO2+Mn2++2H2O===2ClO2-+MnO2↓+4H+ 【解析】 【分析】（1）氯气可与氢氧化钠反应生成氯化钠与次氯酸钠和水，“84 消毒液”的主要成分为氯化钠与次 氯酸钠； （2）次氯酸钠与盐酸发生归中反应；钢铁制品为铁合金，内部含少量碳，与电解质溶液可构成原电池， 造成电化学腐蚀； （3）根据将液体进行雾化提高接触面积，充分反应；根据逸出气体 Cl2 有毒，可用碱液来吸收； （4）依据题意，分析元素化合价的升降，结合电子守恒计算； （5）氧化还原反应中，得电子总数等于失电子总数，据此分析解答。 【详解】（1）工业上将氯气溶于一定浓度的氢氧化钠其反应方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O； （2）“84 消毒液”（主要成分是 NaClO）不能和洁厕剂（主要成分是浓盐酸）混用，会发生氧化还原反 应，生成氯气，其方程式为：NaClO+2HCl(浓)=Cl2↑+NaCl+H2O，钢铁中的碳和铁与消毒液能够形成原电 池，使钢铁发生电化学腐蚀，所以不能用“84 消毒液”对钢铁制品进行消毒； （3）将 3%～6%水分的熟石灰从塔顶喷洒而入，氯气从塔的最底层通入，是为了充分接触，充分反应； Cl2 有毒，可用碱液来吸收； （4）NaClO3 和 Na2SO3 溶液混合并加入 H2SO4 酸化后反应制得二氧化氯，则 Cl 元素的化合价由+5 价降 低为+4 价，而 S 元素的化合价由+4 价升高为+6 价，由电子守恒可知，NaClO3 和 Na2SO3 的物质的量之 比为 = 2：1； （5）在用 ClO2 氧化除去 Mn2+离子的反应中，由得失电子守恒及原子守恒可知，反应物中要补水，生成 物中要补 H+，为 2ClO2+Mn2++2H2O===2ClO2-+MnO2↓+4H+。 4．【河北省武邑中学2019 届高三第二次调研】中国传统文化是人类文明的瑰宝，古代文献中记载了大量古 代化学的研究成果。回答下面问题。 （1）我国最原始的陶瓷约出现在距今 12000 年前，制作瓷器所用的原料是高岭士，其晶体化学式是 Al4[Si4O10](OH)8，用氧化物表示其组成为__________________。 （2）《本草纲目》中记载：“（火药）乃焰消( KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者。”反应 原理为：S+2KNO3+3C K2S+N2↑+2CO2↑，该反应的氧化剂是___________ ，反应转移 4mol 电子时， 被 S 氧化的 C 有____mol。 6 4 5 4 − − （3）我国古代中药学著作《新修本草》记载的药物有 844 种，其中有关“青矾”的描述为：“本来绿色， 新出窟未见风者，正如瑁璃…烧之赤色…。”我国早期科技丛书《物理小适-金石类》 记载有加热青矾时 的景象：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，载木不盛。”青矾就是绿矾( FeSO4·7H2O)。根据以上信息，写 出“青矾”受热分解的化学方程式________________________________。 （4）中国古代第一部药物学专著《神农本革经》记载：“石硫磺(S)…主阴蚀疽痔恶血，坚筋骨，除头秃， 能化金银铜铁奇物。”根据以上信息，得出硫磺(S)具有的性质或用途是_____________。 【答案】（1）Al2O3·2SiO2·2H2O （2）S、KNO3 1/6 （3）2FeSO4·7H2O Fe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O （4）氧化性 杀菌(剂)或消毒(剂) 【解析】（1）铝的氧化物为 Al2O3，硅的氧化物为 SiO2，氢的氧化物为 H2O，则根据活泼金属氧化物•较 活泼金属氧化物•SiO2•H2O 得顺序可知 Al4Si4O10（OH）8 可改成：2Al2O3•4SiO2•4H2O； （2）反应 S+2KNO3+3C═K2S+N2↑+3CO2↑中，S 元素化合价由 0 价降低到-2 价，则 S 为氧化剂，KNO3 中的 N 元素化合价由+5 价降低到 0 价，则 KNO3 为氧化剂，C 元素化合价由 0 价升高到+4 价，则 C 为 还原剂，还原剂对应的氧化产物为 CO2，氧化剂对应的还原产物为 K2S、N2，反应转移 4mol 电子时， 有 1molC 被氧化，有 mol S 反应得到 mol 电子，被 S 氧化的 C 为 = mol，故答案为：S、 KNO3； ； （3）根据电子得失守恒和元素守恒可知，煅烧 FeSO4•7H2O 制氧化铁的化学方程式为 2FeSO4·7H2O Fe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O； （4）硫黄能化金银铜铁，在此过程中金银铜铁化合价升高，作还原剂，故硫单质作氧化剂，具有氧化性， 石硫磺(S)…主阴蚀疽痔恶血，坚筋骨，除头秃，说明 S 具有杀菌消毒的作用，故答案为：氧化性；杀菌 (剂)或消毒(剂)。 【点睛】本题考查了硅酸盐的表示形式、氧化还原反应的规律和计算等。本题的易错点为（2），要注意 还原剂 C 被两种物质氧化——S 和 KNO3，题目只要求被 S 氧化的 C，需要根据 S 转移的电子守恒求解。 5．【黑龙江省2019 届高三第一次模拟】镁、铝、钙的某些化合物在生产、生活中有着重要应 用。请按要求回答下列问题。 Ⅰ.化合物 Mg5Al3(OH)19(H2O)4 可作环保型阻燃材料,受热时有如下分解反应:2Mg5Al3(OH)19(H2O)4 27H2O↑+10MgO+3Al2O3 1 3 2 3 2 mol3 4 1 6 1 6 （1）除去固体产物中 Al2O3 的离子方程式为_________________。 （2）常温，MgO 可溶于 NH4Cl 溶液的化学方程式为_______________。 Ⅱ.过氧化钙(CaO2)是一种白色、无毒、难溶于水的固体消毒剂。工业生产过程如下:①在 NH4Cl 溶液中加 入 Ca(OH)2;②不断搅拌的同时加入 30% H2O2 溶液(弱酸性),生成 CaO2·8H2O 沉淀;③经过陈化、过滤、水 洗得到 CaO2·8H2O,再脱水干燥得到 CaO2。 （1） 可循环使用的物质是______。工业生产中常选用过量的反应物是 Ca(OH)2 而不是 H2O2,这是因为 __________________。 （2） 检验 CaO2·8H2O 是否洗净的操作是________。 （3） 测定产品中 CaO2 含量:取 m g 样品,与足量稀硫酸反应充分,生成的 H2O2 用 c mol·L-1 的 KMnO4 溶 液滴定,消耗标准液的体积为 V mL,则该样品中 CaO2 质量百分数为(含 m、c、V 的表达式)__________。 【答案】Ⅰ（1）Al2O3+2OH- 2AlO2-+H2O （2）2NH4Cl+H2O+MgO MgCl2+2NH3·H2O Ⅱ（1）NH4Cl 过量 Ca(OH)2 使溶液显碱性,可以抑制 CaO2·8H2O 溶解,从而提高产品的产率;H2O2 溶液 呈弱酸性,会促进 CaO2·8H2O 溶解,降低产品产率。 （2）取适量最后一次洗涤液于试管中,加入稀硝酸,再向其中加入 AgNO3 溶液。 （3）18cV/m% 【解析】Ⅰ（1）固体产物中含有氧化镁和氧化铝，两者的区别在与氧化铝与强碱反应而氧化镁不能，加 入氢氧化钠溶液溶解后过滤，离子反应方程式为：Al2O3+2OH-＝2AlO2-+H2O； （2）氯化铵溶液中铵根离子水解，溶液显酸性： NH4Cl+H2O HCl+NH3·H2O，氧化镁与铵根离子水解 产物反应：MgO+ 2HCl MgCl2+ H2O，此反应促进铵根离子水解，所以总反应为：2NH4Cl+H2O+MgO MgCl2+2NH3·H2O； Ⅱ（1）在 NH4Cl 溶液中加入 Ca(OH)2，但是没有加热，因此反应方程式为：2NH4Cl +Ca(OH)2＝ 2NH3·H2O+CaCl2；不断搅拌的同时加入 30% H2O2 溶液(弱酸性)，生成 CaO2·8H2O 沉淀，反应方程式为 CaCl2+ H2O2+6H2O+2NH3·H2O＝CaO2·8H2O↓+2NH4Cl，所以可以循环使用的物质是 NH4Cl；工业生产中 常选用过量的反应物是 Ca(OH)2 而不是 H2O2，这是因为过量 Ca(OH)2 能使溶液显碱性，可以抑制 CaO2·8H2O 溶解，从而提高产品的产率； （2）检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子，因此检验方法是：取适量最后一次洗涤液于试管中，加入 稀硝酸，再向其中加入 AgNO3 溶液，观察是否有白色沉淀产生，如果没有，证明 CaO2·8H2O 已经洗涤 干净； （3）由 CaO2+H2SO4＝CaSO4+H2O2，5H2O2+2MnO4-+6H+＝2Mn2++5O2 +8H2O 可知：5CaO2 2MnO4-， 因此 ，所以该样品中 CaO2 的质量百分数 =18cV/m%。 6．【广东省惠州市2019 届高三第二次调研】铬合金有重要的用途，从其废料中制取铬的流程如下: 已知: ① Cr+H2SO4=CrSO4+H2↑， ② 流程中铬元素浸出之后至生成 Cr(OH)3 之间均以自由移动离子状态存在于溶液中。 请回答下列问题: （1）稀硫酸酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有：________________________ (写一条即可) 。 （2）用纯碱调节滤液 pH，得到某弱碱沉淀，若纯碱过量，则可能导致的后果是_：_____________。 （3）流程中的“副产物”中，可用作可溶性钡盐中毒解毒剂的物质的化学式是___________；可用作化肥 的物质的化学式是_____________。 （4）加入草酸实现沉淀转化反应化学方程式为：_______________________________________。 （5）流程中利用铝热反应冶炼铬的化学方程式为：_____________________________________。 （6）流程中由滤液生成 Cr(OH)3 的化学方程式为：_____________________________________。 （7）除已知反应①之外，整个流程中涉及的主要氧化还原反应有_____个，分解反应有____个。 【答案】（1）加热、搅拌、适当提高稀硫酸浓度等(答案合理即可) （2）H2C2O4 的消耗量过大（或使 Cr2+转化成沉淀而损耗） （3）Na2SO4 (NH4)2SO4 （4）Fe(OH)2+H2C2O4=FeC2O4·2H2O （5）Cr2O3+2Al Al2O3+2Cr （6）4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O=4Cr(OH)3↓+4(NH4)2SO4 （7）3 1 【解析】【分析】高碳铬铁合金粉末加入稀 H2SO4 浸取，其中 Cr、Fe 溶解生成 CrSO4、FeSO4；过滤后用 纯碱调节 pH 使 Fe2+转化成 Fe（OH）2 沉淀，再加入草酸将 Fe（OH）2 转化为 FeC2O4·2H2O 沉淀而除去； 此时滤液中主要含 CrSO4 和 Na2SO4，向滤液中通入空气并加入氨水，滤液中 Cr2+转化成 Cr（OH）3 沉淀， 发生的反应为 4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O＝4Cr（OH）3↓+4（NH4）2SO4，得到的副产物主要含 ( ) 3 2 5 10CaO mol2 cVn −×= 35 10 mol 72g/mol2 100%g cV m −× × = × （NH4）2SO4、Na2SO4；Cr（OH）3 受热分解成 Cr2O3；Cr2O3 与 Al 发生铝热反应生成 Cr 和 Al2O3，据 此分析作答。 【详解】（1）根据外界条件对反应速率的影响可知稀 H2SO4 酸浸过程中，提高“浸出率”的措施有：加热、 搅拌、适当提高稀 H2SO4 的浓度等。 （2）用纯碱调节滤液 pH，使 Fe2+转化成 Fe（OH）2 沉淀，再加入草酸将 Fe（OH）2 转化为 FeC2O4·2H2O 沉淀而除去。若纯碱过量，可能导致的后果是：一方面使 Cr2+转化成沉淀而被消耗，使 Cr 的产率降低； 另一方面使后续过程中 H2C2O4 的消耗量过大。 （3）除去 Fe2+后的滤液中主要溶质为 CrSO4 和 Na2SO4，向滤液中通入空气并加入氨水，滤液中 Cr2+转 化成 Cr（OH）3 沉淀，得到的副产物为（NH4）2SO4 和 Na2SO4，其中可用作可溶性钡盐中毒解毒剂的物 质的化学式是 Na2SO4，解毒的原理为 SO42-+Ba2+=BaSO4↓。可用作化肥的物质的化学式是（NH4）2SO4， （NH4）2SO4 是一种氮肥。 （4）加入草酸将 Fe（OH）2 沉淀转化为 FeC2O4·2H2O，沉淀转化反应的化学方程式为 Fe（OH）2+H2C2O4 ＝FeC2O4·2H2O。 （5）Al 与 Cr2O3 发生铝热反应生成 Al2O3 和 Cr，反应的化学方程式为 2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr。）滤液 中通入空气、加入氨水 CrSO4 转化为 Cr（OH）3 沉淀，1molCr2+失去 1mol 电子生成 1molCr（OH）3， 1molO2 得到 4mol 电子，根据得失电子守恒、原子守恒，由滤液生成 Cr（OH）3 的化学方程式为 4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O＝4Cr（OH）3↓+4（NH4）2SO4。 （6）除反应①之外，整个流程中涉及的主要氧化还原反应还有：Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑、 4CrSO4+O2+8NH3·H2O+2H2O＝4Cr（OH）3↓+4（NH4）2SO4、2Al+Cr2O3 Al2O3+2Cr，即氧化还原反 应有 3 个；分解反应为 2Cr（OH）3 Cr2O3+3H2O，即分解反应有 1 个。