2023届新高考一轮复习元素及其化合物作业.pdf

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1、元素及其化合物【高 考 原 题】“2022山东卷 高压氢还原法可直接从溶液中提取金属粉。以硫化铜精矿（含 Zn、Fe元素的杂质）为主要原料制备Cu粉的工艺流程如下，可能用到的数据见下表。破酸溶液，高压o?NH3高压H：1 1I硫化铜精矿一 F：-23 Mg 怛 产 中 力 于I固体X金属乂Fe(OH)3CU(OH)2Zn(OH)2开始沉淀pH1.94.26.2沉淀完全pH3.26.78.2下列说法错误的是（)A.固体X 主要成分是Fe（OH）3和 S；金属M 为ZnB.浸取时，增大O2压强可促进金属离子浸出C.中和调pH 的范围为3.24.2D.还原时，增大溶液酸度有利于Cu的生成2J2022

2、湖南卷 钛（Ti）及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以 钛 渣（主要成分为TiC2,含少量V、S i和 A1的氧化物杂质）为原料，制备金属钛的工艺流程如下：C、Cl2 Al MgI I-1-fllTiCl 1-纯TiCI 1钛渣T沸 腾 氯 砒 T 降温收至1个 除/H除硅、铝 产总冶炼|-Ti尾气处理 VOCH渣 含 Si、Al杂质知“降温收尘”后，粗TiCl 中含有的几种物质的沸点：物质TiCl4VOC13SiCl4A1C13沸点/C13612757180回答下列问题：（1）已知 G=A/-T A AG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略&、AS随温度的变化。若 A G )、RE均

3、难溶于水。该工艺条件下,稀土离子保持+3价不变；(C H2 3C OO)2 M g的K*=1.8 x1 0-8;A 1(OH)3开始溶解时的p H为8.8；有关金属离子沉淀的相关p H见下表。（1）“氧化调pH”中，化合价有变化的金属离子是_ _ _ _ _ _ _ o （2）“过 滤 1”前，用 NaOH溶液调pH离子MgFe3+A产RE开始沉淀时的pH8.81.53.66.2 7.4沉淀完全时的pH/3.24.7/至_ _ _ _ _ _ _ _ 的范围内，该过程中A产 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 为.（3）“过滤2”后，滤饼中检测不到M g元素，滤液2 中Mg?+浓度为2.7

4、g 1 。为尽可能多地提取RE3+,可提高月桂酸钠的加入量，但应确保“过滤2”前的溶液中4 c“H23coeT）低于 mol 匚（保留两位有效数字）。（4）“加热搅拌”有利于加快RE，+溶出、提 高 产 率，其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ o“操作X”的过程为：先 再固液分离。（5）该工艺中，可 再 生 循 环 利 用 的 物 质 有 （写化学式）。（6）稀土元素钮（Y）可用于制备高活性的合金类催化剂Pt、Y。还原YC1、和 Pt。,熔融盐制备Pt,Y 时,生 成 Imolpt,Y转移 m ol电子。P qY/C 用作氢氧燃料电池电极材料时，能在碱性溶液中高 效 催 化 的 还 原，发

5、生的电极反应为 o4.2022广东卷 若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图（ad均为浸有相应试液的棉花）所示的探究实验，下列分析正确的是（）A.Cu与浓硫酸反应，只体现H2sO 的酸性B.a处变红，说明SO2是酸性氧化物C.b或 c 处褪色，均说明SO2具有漂白性D.试管底部出现白色固体，说明反应中无H?。生成5.2022江苏卷 氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（）A.自然固氮、人工固氮都是将N?转化为NH：B.侯氏制碱法以H Q、NH?、CO2.NaCl为原料制备NaHCO,和 NH4。C 工业上通过NH,催化氧化等反应过程生产HNO,D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然

6、界的“氮循环”【考情分析】金属及其化合物往往以化学工艺流程为载体，结合氧化还原反应、离子反应、化学实验等内容综合进行考查。可能是选择题，也可能是工艺流程的非选择题。非金属及其化合物以真实情境作为载体、以社会热点环境问题命题，结合实验基础知识考查非金属及其化合物的制备好性质探究，或结合化学反应原理，在化工生产中考查非金属及其化合物的应用。【变式训练】1.下列“类比”合理的是（）A.Fe与 S 反应生成FeS,则 C u与 S 反应生成Cu2sB.C在足量的O2中燃烧生成CO2,则 S 在足量的O,中燃烧生成SO,C.Cl?与水反应生成HC1和 H C 10,则 Fa与水反应生成HF和 HFOD.

7、Na。与 CO?反应生成Na2co&和 O?,则 N a 0 与SO?反应生成Na2sO?和 52.部分含氮物质的分类与相应氮元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是（）+5+4+2-3A.a 可经催化氧化生成b B.b 为红棕色，可转化为cC.密闭体系中，c 存在2NO?一D.d 的溶液与C u反应可生成b 或 c3.以不同类别物质间的转化为线索，认识钠及其化合物。H Q 0A 凡0 1 CO,Na2O2-N a-F-NaOH-Na2CO3-NaHCO3co2 下列分析不正确的是（）A.反应表明CO?具有酸性氧化物的性质B.反应说明NaHCO,的热稳定性强于Na2CO3C.反应、可用于潜水

8、艇中氧气的供给D.上述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应4.以红土银矿（主要含有F jO,、FeO、NiO、SiO2等）为原料，获取净水剂黄钠铁研NaFe3（SO4）2（OH%和纳米银粉的部分工艺流程如下：H2SO4 NaClO NajSONajCO,丁韦H羲b T过,i H 哉 H 熊 卜 国 轲+-嚼滤渣 黄钠铁矶已知：Fe3+在 pH约为3.7时可完全转化为Fe(OH),Fe2+在 pH 约为9 时可完全转化为Fe(OH)2。下列说法错误的是()A.“滤渣”的主要成分是Si。？B.为提高银、铁元素的利用率，可将“过 滤 I ”的滤液和滤渣洗涤液合并C.“氧化”过程发生反应的离

9、子方程式为2H*+2Fe2+CIO=2 F e3+CP+H2OD.“沉铁”过程中加入碳酸钠的作用是调节溶液的酸碱度，应将pH控制在3.7-95.钢具有广泛用途。黏土钢矿中，钢以+3、+4、+5价的化合物存在，还包括钾、镁的铝硅酸盐，以及 Si。?、Fe3O4 o采用以下工艺流程可由黏土钢矿制备NH4Vo3。NH4VO,NaOH NaOH30%H2SO4鲁酸 孰 化 目 出粉 1 1MnO2渡渣滤液 滤渣该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH 如下表所示:金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mi?+开始沉淀pH1.97.03.08.1完全沉淀pH3.29.04.710.1回答下列问题:

10、(1)“酸浸氧化”需要加热，其原因是“酸浸氧化”中，V0+和 VO?+被氧化成V0；,同时还有 离子被氧化。写出VO+转化为VO?+反应的离子方程式(3)“中和沉淀”中，钢水解并沉淀为VzOsdHzO,随滤液可除去金属离子K+、Mg2+、Na+、以及部分的 o(4)“沉淀转溶”中，V2O5MH2O转化为钢酸盐溶解。滤渣的主要成分是_。(5)“调 pH”中有沉淀生成，生成沉淀反应的化学方程式是_o“沉歌 中析出NH4VO3晶体时，需要加入过量N H Q,其原因是_。答案以及解析【高考原题】L答案：D解析：本题考查以硫化铜精矿为主要原料制备Cu粉的工艺流程。硫化铜精矿浸取时，得到硫酸锌、硫酸铜、硫

11、酸铁的溶液和单质硫，“中和调pH”时沉淀Fe3+；“过滤”得到的固体X为Fe(OH)3、S;“还原”时氢气将硫酸铜还原为铜；“过滤”得到铜和硫酸锌溶液；硫酸锌溶液经过系列操作得到的金属M为Zno固体X为Fe(OH)3、S,金属M为Zn,A项正确；CuS难溶于硫酸，在溶液中存在沉淀溶解平衡：C uS(s)C u2+(aq)+S2-(a q),增 大 的 浓 度，可以反应消耗S?-,使之转化为S,从而使沉淀溶解平衡正向移动，可促进金属离子的浸取，B项正确；中和调pH的目的是沉淀Fe3+,而Cu?+不产生沉淀，由题表可知，应调pH的范围为3.24.2,C项正确；还原时，发生的离子反应：CU2+H2=

12、CU+2H+,增大溶液酸度不利于C u的生成，D项错误。2.答案：(1)C600(2).5TiO2+6C+1OC12=5TiCI4+2C0+4CO2.随着温度升高，C0?与C发生反应生成CO 3VOC13+A1=3VOC12+A1C13;蒸福(4)不 能；若先“除硅、铝”再“除钢”，“除钢”时需要加入A 1,又引入AlCy杂质(5)AC解析：本题考查物质制备的工艺流程，涉及物质的分离提纯、金属的冶炼等。(1)由题图可知，600rHj-C(s)+O2(g)=C O2(g)的 AG0,2c(s)+C)2(g):=2CO(g)的 AG 0,反应不能自发进行;根据盖斯定律TiO2(s)+C(s)+2C

13、12(g)=TiC g)+C O 2(g)可由A、C项反应相加得到，根据题图数据知，600时其A G v O,反应能自发进行。综上所述，C项符合题意。(2)相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，结合题表中数据可知，T iC CO和CO?的物质的量之比约是5:2:4,根据得失电子守恒、原子守恒可写出TiC2与C、Cl?反应的总化学方程式为5 T i O2+6C +1 OC 12-5 T i C l4+2 C O+4 C O2;随着温度升高，cc)2 与 c 发生反应：c+c o22 C O,导致CO 含量升高。(3)“降温收尘”后钢元素主要以V OC L,形式存在，加入A 1 得到V O C

14、 k 渣，即铝将V O C%还原为V OC 12,化学方程式为 3 V oe 1 3 +A l-3 V o e k +A 1 C 13；根据 A 1 C 13,S i C l4 与 T i C l4 的沸点知“除硅、铝”过程中，可采用蒸镭的方法分离A 1 C 1 3、S i C l4 o(4)若先“除硅、铝”再“除钢”，“除钢”时需要加入A l,又引入A le%杂质，因此“除钢”和“除硅、铝”的顺序不能交换。(5)本工艺流程中加入M g冶炼T i 的方法为热还原法，高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁，属于热还原法，A项符合题意；电解熔融氯化钠制取金属钠属于电解法，B项不符

15、合题意；铝热反应制镒是利用A 1 作还原剂，将镒从其化合物中还原出来，为热还原法，C项符合题意；汞为不活泼金属，可以直接用加热分解氧化汞的方法制汞，属于热分解法，D项不符合题意。3.答案：(1)F e2+(2)4.7 p H 6,2 ;A 1 3+3 OH-A 1(OH)3 J 4.0 x1 0-(4)加热搅拌可加快反应速率；加热至5 5 ,月桂酸呈液态，避免包覆(Cu H F O O k R E；降温至4 4 以下或冷却至室温(5)M g S O4(6)1 5；。2+4+2 H 2。-4 OH-解析：本题考查矿物中提取稀土的工艺流程分析。(1)浸取液中含有的杂质金属阳离子主要有Mg?+、A

16、l、F e?+,氧化的主要目的是将F e?，氧化为F e3+o(2)为保证F e,+和 A l3+沉淀完全，而 R E,+不沉淀，应控制p H的范围为4.7 p H 6.2 ,该过程中Al3+发生的反应为 A l+3 0 H =A 1(OH)3 J 0(3)滤液 2 中 c(Mg 2+)=奈 喘 尹=0.1 1 2 5 mol.L,已知 *80)2 Mg 的 仆=1.8 x 1 0。，为保证 M g不沉淀，贝 lJc(C“H23coe=4.0 x KT4m o l-L。(4)“加热搅拌 可增大反应物间的接触面积，加快反应速率，有利于R B 溶出；加热至 55,月桂酸呈液态，避免包覆(C“H”C

17、OO)3 R E,提高溶出率。根据月桂酸的熔点为44可知，“操作X”前，应降温至44以下或冷却至室温，使月桂酸转变为固体，然后固液分离。(5)滤液2 中含MgSO4，可循环使用。(6)YC1?中 Y 元素为+3价，PtCL中 P t元素为+4价，则生成Im olPqY转移的电子(4x3+3)mol=15m ol碱性溶液中，氢氧燃料电池正极上0?得 到 电 子 转 化 为，电极反应式为 02+4e-+2H,O=4O H4.答案：B解析：本题考查铜与浓硫酸的反应以及二氧化硫性质的检验。C u与浓H2so4反应的化学方程式为VCU+2H2SO4()=CUSO4+SO2T+2H,O,反应中体现浓硫酸的

18、强氧化性和酸性，A 项错误；a处紫色石蕊变红，是因为SO?与 H?O反应生成了酸，可说明SO?为酸性氧化物，B 项正确；品红褪色说明SO,具有漂白性，酸性高镒酸钾具有强氧化性，其褪色说明SO?具有还原性，C 项错误；由反应的化学方程式可知反应中有H Q 生成，由于浓硫酸具有吸水性，导致底部出现白色固体，D 项错误。5.答案：A【变式训练】1.答案：A解析：本题考查类比思维，涉及元素及其化合物的性质。s 的氧化性比较弱，S 与变价金属Fe反应产生F e S,与 C u反应产生C%S,A 正确；C 在足量的0?中燃烧生成C 0?,而 S 在足量的O?中燃烧生成SO”B 错误；J 与水反应生成HC1

19、和 HC1O,但 F2与水反应生成HF和 02,C 错误；Na2O2与02反应生成Na2cO3和 0?,由于N aQ,具有强氧化性，S02具有还原性，则 Na?。?与SO,反应生成N a R O,不能生成Na2sO3和 0 小 D 错误。2.答案：B解析：本题以“价类”二维图考查氮及其化合物的性质与转化。由图像可知，a 为 N H,，b 为 NO,d为HNO3。NH、可经催化氧化生成NO,A 正确；N O 为无色气体，与 5 反应转化为红棕色的NO?,B 错误；+4价的含氮氧化物有NO?、N2O4,密闭体系中，c 存在Z N O z K iN q,C 正确；Cu与稀硝酸反应生成N O,与浓硝酸

20、反应生成NO2,D 正确。3.答案：B解析：本题考查钠及其化合物的转化与性质。与碱反应生成盐与水的氧化物为酸性氧化物，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，则反应表明COz具有酸性氧化物的性质，故 A 正确；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，则反应说明Na2co,的热稳定性强于NaHCO,故 B 错误；过氧化钠与水、二氧化碳反应生成氧气，过氧化钠可用于潜水艇中氧气的供给，故 C 正确；是分解反应、是化合反应、是置换反应，则题述转化中发生的反应有分解反应、化合反应、置换反应，故 D 正确。4 答 案:D解析：本题以红土银矿获取黄钠铁帆和纳米银粉的工艺流程为载体，考查物质的分离及提纯、反应条件的控制、离

21、子方程式等。加入HSO,“酸浸”，Fe,Or FeO、NiO均反应，故“过 滤 I”的滤渣为SiO2,A 正确；“过 滤 I”的滤渣洗涤液含有F e t Fe2 Ni?+等，将其与滤液合并，可提高银、铁元素的利用率，B 正确；“过 滤 I”所得滤液呈酸性，加入NaClO“氧化”，Fe?被氧化为Fe,C IO 则被还原为Cl,离子方程式为2Fe”+C10一+2H+-2 F e3+C,C 正确；“沉铁 时，Fe转化为黄钠铁斫析出，pHN3.7时Fe3+完全转化为Fe(OH)3,故“沉铁”时应控制pH小于3.7,D 错误。5.答 案：(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)(2)Fe2+；VO+

22、M nO2+2H+VOJ+Mn2+H2O(3)Mn2+；Al3+和 Fe3+(4)Fe(OH)3(5)NaAl(OH)4+HC1=A1(OH),J+NaCl+H,0(6)利用同离子效应，促进NH4V。3尽可能析出完全解析：(1)本题以黏土钢矿制备NH4VO,的工艺流程为载体，考查流程的分析、物质的分离和提纯、反应方程式的书写等。“酸浸氧化”需要加热，升高温度，可以加快酸浸和氧化反应速率，促进氧化完全。(2)“酸浸氧化”时，钢矿粉中的FeQ4(看作FeO FezO、)与硫酸反应生成FeSO,、F e S O)和水,MnO,是常见的氧化剂(实验室常用于制备氯气)，MnO?具有还原性易被氧化，故 M

23、nO?和 VO?+被氧化成V0；的同时，MnO?也被氧化；V O 转化为V0；时，钗元素的化合价由+3价升至+5价，Imol VO*失去2mol电子，MnO?被还原为Mt?+,M n元素的化合价由+4价降至+2价，1 mol MnO,得到2moi电子，根据得失电子守恒及电荷守恒配平V O 转化为VCT反应的离子方程式，为VO+MnO2+2H+=VO；+Mn2+H2O(3)根据思路分析，中和沉淀”时，钢水解并沉淀为V zC V xH Q,随滤液可除去金属离子K+、Mg，*、N a M i?*,以及部分的Fe3+、A产。(4)根据思路分析，滤渣的主要成分是Fe(OH),。(5)“调 pH”时有沉淀生成，是 NaAl(OH)4与 HCl反应生成A1(OH)3沉淀，故生成沉淀反应的化学方程式是 NaAl(OH)4+HC1=A1(OH),J+NaCl+H20 o(6)“沉钢”时 VO；与 NH；结合生成N R)。，析出NH4Vo3晶体时，需要加入过量NH4c 1,增大NH；浓度，利用同离子效应，促进NH4Vo,尽可能析出完全。