元素及其化合物框架

1、元素知識框架1. 海水的綜合利用Mg蒸餾海水(Na+,Mg2+Cl-,Br-,I-)淡水曬鹽粗鹽除雜精鹽Br2、I2Cl2熔融電解Na電解食鹽水Cl2H2NaOH注：（1）粗鹽（雜質(zhì)：Ca2+, Mg2+, SO42-,泥沙）的除雜 注意：除雜質(zhì)時所加試劑的順序要求是：a、 Na2CO3必須在BaCl2之后，其他試劑順序可調(diào)。b、 在過濾之后加入鹽酸。（2）電解飽和食鹽水電極反應(yīng)：陰極 2H+ + 2 e- =H2 滴有酚酞的溶液變紅 陽極 2Cl- 2 e- = Cl2 濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)總反應(yīng)：2NaCl + 2H2O 通電 2NaOH + H2+ Cl2 陰極產(chǎn)物 陽極產(chǎn)物氯堿工業(yè)

2、：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O2Cl2+ 2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（變質(zhì)：Ca(ClO)2 + CO2 +H2O = CaCO3+ 2HClO 2HClO 光照或 2HCl + O2）（3）海水提鎂：海水或苦鹵（MgCl2） 過濾 Mg(OH)2 HCl MgCl2(aq) 蒸發(fā)結(jié)晶 MgCl2·6H2O 貝殼（CaCO3）煅燒 水 Ca(OH)2 HCl Mg 熔融電解 MgCl2（4）氯氣的實驗室制法和主要性質(zhì)： （5）侯氏制堿法：例1：工業(yè)制純堿的第一步是通過飽和食鹽水、氨和二氧化碳之間的反應(yīng)，制取碳酸氫鈉晶體，在加

3、熱分解碳酸氫鈉得到純堿。該反應(yīng)原理可以用以下化學(xué)方程式表示，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)。NH3 + CO2 + H2O + NaCl（飽和）NaHCO3（晶體）+ NH4Cl。某校學(xué)生實驗小組利用上述反應(yīng)原理，設(shè)計如圖18所示裝置，制取碳酸氫鈉晶體。C燒杯中盛有冰水，D中裝有蘸稀硫酸的脫脂棉，圖18中夾持裝置已略去。 可選用的藥品有：a石灰石  b生石灰  c6 mol/L鹽酸  d稀硫酸   e濃氨水 f飽和氯化鈉溶液。 A中制備氣體時，所需藥品是ac；E中制備氣體時，所需藥品是b e（選填字母代號）B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液，其作用是除去CO

4、2中的HCl；在實驗過程中，向C中通入氣體是有先后順序的，應(yīng)先通入氣體的化學(xué)式為NH3；檢驗D出口處是否有氨氣逸出的方法是將濕潤的紅色石蕊試紙放在D出口處，若試紙變藍(lán)，則證明有氨氣逸出，若試紙不變藍(lán)，則證明沒有氨氣逸出。（或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近D出口處，若有白煙，則證明有氨氣逸出；若沒有白煙，則證明沒有氨氣逸出。）。提示：裝置C中通入兩種氣體：NH3 和 CO2，先通入NH3形成堿性溶液，提高CO2吸收率。同時注意NH3溶解過程中的防倒吸問題，故A裝置制備CO2，E裝置制備NH3Al2O32. 從礦物質(zhì)到基礎(chǔ)物質(zhì)AlNaAlO2AlCl3Al(OH)3CuFe(OH)2FeCl2FeFe2

5、O3Fe(OH)3Fe(SCN)3FeCl3注：（1）從鋁土礦冶煉鋁：鋁土礦（主要成分Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2雜質(zhì)）（2）銅的分離和提純例2：電子工業(yè)曾用30的FeCl3溶液腐蝕敷有銅箔的絕緣板制印刷電路板，為了從使用過的廢腐蝕液中回收銅，并重薪得到FeCl3溶液，設(shè)計如下實驗流程。       上述流程中，所加試劑的化學(xué)式為：X Fe ，Y HCl  Z Cl2例3：氯化銅晶體中常含F(xiàn)eC12雜質(zhì)，為制得純凈氯化銅晶體（CuC12·2H2O），首先將其溶于稀鹽酸中，然后按下面所示操作步驟進(jìn)行提純。已

6、知：  氫氧化物開始沉淀時的pH氯氧化物沉淀完全時的pHFe3+1.93.2Cu2+4.76.7下列物質(zhì)中，最適合作為氧化劑X的是             （填序號）AH2O2    BKMnO4   CNaC1O   D濃硫酸寫出加入X后發(fā)生反應(yīng)離子的方程式2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O 。加入的物質(zhì)Y可以是CuO或Cu（OH）2或CuCO3 ，目的是 

7、;調(diào)節(jié)溶液的pH，只生成Fe(OH)3沉淀。從CuC12稀溶液中得到CuC12·2H2O晶體，在蒸發(fā)結(jié)晶的過程中，為了防止Cu2+的水解，應(yīng)采取的措施是加入適量稀鹽酸防止水解。（3）從二氧化硅到晶體硅SiO2 2C  高溫  Si   2CO （制得粗硅）Si2Cl2 高溫 SiCl4 SiCl42H2 高溫 Si 4HCl（制得高純度硅）（4）Fe(OH)2 的制備 方法一：用不含F(xiàn)e3的FeSO4溶液與用不含O2的蒸溜水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。 用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入稀H2SO4、鐵屑。除去蒸餾水中溶解的O2常采

8、用煮沸的方法。生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是避免生成的Fe（OH）2沉淀接觸O2， 方法二：在如圖，用NaOH溶液、鐵屑、稀NaSO4等試劑制備。 在試管I里加入的試劑是 稀H2SO4、鐵屑。 在試管里加入的試劑是 NaOH溶液。 為了制得白色Fe（OH）2沉淀，在試管工和中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是 檢驗試管出口處排出的氫氣的純度。當(dāng)排出的H2純凈時，再夾緊止水夾。這樣生成的Fe（OH）2沉淀能較長時間保持白色，其理由是試管中反應(yīng)生成的H2充滿了試管I和試管，且外界空氣不容

9、易進(jìn)入。方法三：隔絕空氣電解法。b電極材料為石墨， a電極材料為 鐵，電極反應(yīng)式為Fe2e- =Fe2+電解液c可以是 ( )A蒸餾水 BNaOH溶液C無水乙醇 DNa2SO4溶液根據(jù)與寫出電解的化學(xué)方程式 Fe + 2H2O 電解 Fe (OH)2 + H2。液體d為苯或植物油，其作用為 隔絕空氣，防止Fe(OH)2被氧化思考：當(dāng)電解一段時間看到白色沉淀后，再反接電源，除了電極上看到氣泡外，混合物中另一明顯現(xiàn)象為白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色。最終變成紅褐色沉淀提示：當(dāng)反接電源后，鐵做陰極被保護(hù)，電解方程式為：2H2O2H2+O2在陽極（石墨）處生成O2，把上一步生成的白色Fe(OH)2氧化生成紅褐

10、色的Fe(OH)33. 環(huán)境污染與可持續(xù)發(fā)展SH2SO4BaSO4SO3SO2FeS2H2SO3NH3HNO3NO2NON2NH4NO3注：（1）氧氣的實驗室制法：KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 2KClO32KCl + 3O2 2H2O22H2O + O2（2）氨氣的實驗室制法 Ca(OH)2 +2NH4Cl CaCl2 +2NH3+ H2O 在氨水中有下列平衡：NH3+H2ONH3·H2O NH4+OH，NaOH固體溶于水放熱，使得氨氣的溶解度減小，同時增大了溶液中的c（OH），促使化學(xué)平衡逆向移動。（3）二氧化硫的實驗室制法和主要性質(zhì)實驗室制備SO2

11、除了用上述方法外，還可以如何制備，用化學(xué)方程式表示：Na2SO3+H2SO4= Na2SO4 + SO2 +H2O裝品紅溶液的試管中的現(xiàn)象：溶液褪色，加熱后現(xiàn)象為：恢復(fù)紅色。該裝置的目的是：檢驗生成的SO2。若將品紅換成紫色石蕊溶液，現(xiàn)象為：溶液變紅。洗氣瓶中裝有KMnO4溶液時，現(xiàn)象為溶液褪色，體現(xiàn)SO2的還原性洗氣瓶中裝有碘淀粉溶液時，現(xiàn)象為溶液褪色，寫出化學(xué)方程式：SO2 + I2+H2O= H2SO4+HI燒杯中裝有NaOH溶液，作用是：吸收SO2防止污染空氣（4）酸雨例4：我國農(nóng)業(yè)因遭受酸雨而造成每年損失高達(dá)15億多元。為了有效控制酸雨，目前國務(wù)院已批準(zhǔn)了酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制

12、區(qū)劃分方案等法規(guī)。     現(xiàn)有雨水樣品1份，每隔一段時間測定該雨水樣品的pH，所得數(shù)據(jù)如下：測試時間/h01234雨水的pH4.734.624.564.554.55分析數(shù)據(jù)，回答下列問題：      雨水樣品的pH變化的原因是(用化學(xué)方程式表示) 2H2SO3+O2=2H2SO4。      如果將剛?cè)拥纳鲜鲇晁妥詠硭嗷旌希琾H將變小，原因是(用化學(xué)方程式表示) H2SO3+HClO=H2SO4+HCl (或SO2+Cl2+2H2O=H2SO4 +2HCl)

13、。 你認(rèn)為減少酸雨產(chǎn)生的途徑可采用的措施是_。       少用煤作燃料；把工廠煙囪造高；燃料脫硫；在已酸化的土壤中加石灰； 開發(fā)新能源。      A.       B.       C.         D.（5）NO、NO2的制備和性質(zhì)例5：甲同學(xué)采用如圖I所示裝置驗證銅于稀硝酸的反應(yīng)，并采用

14、排水閥收集NO氣體實驗室用金屬銅和稀硝酸制取NO的化學(xué)方程式：3Cu+8HNO3（?。?Cu（NO3）2+2NO+4H2O , 實驗現(xiàn)象為：銅片溶解，溶液呈藍(lán)色，開始時在液面上方看到紅棕色氣體，一段時間后消失，排水法收集到無色氣體。乙同學(xué)認(rèn)為雖然收集到的氣體為NO，但并不能說明反應(yīng)中一定生成NO，你認(rèn)為他的理由是：反應(yīng)若生成NO2，NO2溶于水后也得到NO。丙同學(xué)采用如圖II所示裝置進(jìn)行實驗，證明了銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO。該同學(xué)的步驟如下表所示，請回答實驗中的有關(guān)問題。實驗步驟實驗現(xiàn)象及原因1. 從U形管左端加入稀硝酸，至U形管右端生成的氣體，使U形管右端液面下降2. 等反應(yīng)停止后打開膠塞U形

15、管右端形成紅棕色（6）合成氨與硝酸工業(yè)NH3N2NONO2HNO3NH4NO3反應(yīng)原理： 合成氨： N2+3H2 2NH3 硝酸工業(yè)：4NH3 + 5 O2 4NO + 6 H2O2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 生產(chǎn)硝酸氨：NH3 + HNO3 = NH4NO3合成氨條件選擇： 反應(yīng)特點提高反應(yīng)速率措施提高平衡轉(zhuǎn)化率措施其他因素實際措施反應(yīng)可逆提高反應(yīng)物濃度提高反應(yīng)物濃度或降低產(chǎn)物濃度充分利用原料液化分離產(chǎn)物NH3，原料氣循環(huán)使用分子數(shù)減小增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)鋼材費用2050MPa放熱提高溫度降低溫度催化劑活性700K（7）硫酸工業(yè)：反應(yīng)原理：催化劑 4FeS2 + 1

16、1O2 4Fe2O3+8 SO2 或S + O2 點燃 SO2 2SO2O2 2SO3 SO3+ H2O = H2SO4反應(yīng)特征：三步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)SO3吸收：使用濃硫酸吸收SO3，防止反應(yīng)放熱引起酸霧。尾氣處理：SO22NH3+ H2O= (NH4)2SO3 或 SO22NH3·H2O= (NH4)2SO3H2O例5：下圖所示的裝置是仿照工業(yè)制備硫酸的工藝流程設(shè)計出來的，用于探究工業(yè)上為何采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫。   試填寫下列空白：（1）寫出工業(yè)上用FeS2制取SO2的化學(xué)方程式4FeS2 + 11O2 4Fe2O3+8 SO2。（2）

17、寫出上圖中部分裝置的作用：甲：混合SO2和O2；干燥SO2和O2 調(diào)節(jié)氣體流速（或“觀察通入SO2和O2體積比”）；丙和?。何誗O3并做對照實驗 。（3）若丁裝置在反應(yīng)過程中出現(xiàn)氣泡，不久就出現(xiàn)了白霧，而丙裝置一直沒有明顯變化，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是：丙中插入濃硫酸溶液的導(dǎo)管插得太深，使兩個吸收瓶內(nèi)的壓強(qiáng)差較大，導(dǎo)致SO3從丁的水中冒了出來，與水形成酸霧；濃硫酸對SO3的吸收效果遠(yuǎn)好于水，SO3充分被濃硫酸吸收。（4）上圖裝置中的甲和乙部分、丙和丁部分分別與工業(yè)制取硫酸的裝置相對應(yīng)，甲和乙相當(dāng)于接觸室；丙和丁相當(dāng)于吸收塔 。（5）在硫酸工業(yè)制法中，下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是         （填下列各項的序號）。A硫鐵礦燃燒前需要粉碎，因為大塊的硫鐵礦不能在空氣中燃燒B從沸騰爐出來的爐氣需凈化，因為爐氣中二氧化硫會與雜質(zhì)