2019-2020年高三化学暑假辅导资料 第十讲 无机化学知识与综合应用.doc

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2019-2020年高三化学暑假辅导资料 第十讲 无机化学知识与综合应用 主要知识点 一、常见物质的组成和结构 1、常见分子（或物质）的形状及键角 （1）形状： 型：H2O、H2S 型：CO2、CS2 、C2H2 平面三角型：BF3、SO3 型：NH3 正四面体型：CH4、CCl4、白磷、NH4+ 平面结构：C2H4、C6H6 （2）键角：H2O：104.5；BF3、C2H4、C6H6、石墨：120 白磷：60 NH3：10718′ CH4、CCl4、NH4+、金刚石：10928′ CO2、CS2、C2H2：180 2、常见粒子的饱和结构： ①具有氦结构的粒子（2）：H－、He、Li+、Be2+； ②具有氖结构的粒子（2、8）：N3－、O2－、F－、Ne、Na+、Mg2+、Al3+； ③具有氩结构的粒子（2、8、8）：S2－、Cl－、Ar、K+、Ca2+； ④核外电子总数为10的粒子： 阳离子：Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+； 阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH2－； 分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 ⑤核外电子总数为18的粒子： 阳离子：K+、Ca 2+； 阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－； 分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4。 3、常见物质的构型： AB2型的化合物（化合价一般为＋2、－1或＋4、－2）：CO2、NO2、SO2、SiO2、CS2、ClO2、CaC2、MgX2、CaX2、BeCl2、BaX2、KO2等 A2B2型的化合物：H2O2、Na2O2、C2H2等 A2B型的化合物：H2O、H2S、Na2O、Na2S、Li2O等 AB型的化合物：CO、NO、HX、NaX、MgO、CaO、MgS、CaS、SiC等 能形成A2B和A2B2型化合物的元素：H、Na与O，其中属于共价化合物（液体）的是H和O［H2O和H2O2］；属于离子化合物（固体）的是Na和O［Na2O和Na2O2］。 4、常见分子的极性： 常见的非极性分子：CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4、、SF6、C2H4、C2H2、C6H6等 常见的极性分子：双原子化合物分子、H2O、H2S、NH3、H2O2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等 5、一些物质的组成特征： （1）不含金属元素的离子化合物：铵盐 （2）含有金属元素的阴离子：MnO4－、AlO2－、Cr2O72－ （3）只含阳离子不含阴离子的物质：金属晶体 二、物质的溶解性规律 1、常见酸、碱、盐的溶解性规律：（限于中学常见范围内，不全面） ①酸：只有 （H2SiO3或原硅酸H4SiO4）难溶，其他均可溶； ②碱：只有 可溶，Ca(OH)2微溶，其它均难溶。 ③盐：钠盐、钾盐、铵盐、硝酸盐均可溶； 硫酸盐：仅硫酸钡、硫酸铅难溶、硫酸钙、硫酸银微溶，其它均可溶； 氯化物：仅氯化银难溶，其它均可溶； 碳酸盐、亚硫酸盐、硫化物：仅它们的钾、钠、铵盐可溶。 ④磷酸二氢盐几乎都可溶，磷酸氢盐和磷酸的正盐则仅有钾、钠、铵可溶。 ⑤碳酸盐的溶解性规律：正盐若易溶，则其碳酸氢盐的溶解度小于正盐（如碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠）；正盐若难溶，则其碳酸氢盐的溶解度大于正盐（如碳酸氢钙的溶解度大于碳酸钙）。 2、气体的溶解性： ①极易溶于水的气体：HX、NH3 ②能溶于水，但溶解度不大的气体：O2(微溶)、CO2（1：1）、Cl2（1：2）、 H2S（1：2.6）、SO2（1：40） ③常见的难溶于水的气体：H2、N2、NO、CO、CH4、C2H4、C2H2 ④氯气难溶于饱和NaCl溶液，因此可用排饱和NaCl溶液收集氯气，也可用饱和NaCl溶液吸收氯气中的氯化氢杂质。 3、硫和白磷（P4）不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。 4、卤素单质（Cl2、Br2、I2）在水中溶解度不大，但易溶于酒精、汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂，故常用有机溶剂来萃取水溶液中的卤素单质（注意萃取剂的选用原则：不互溶、不反应，从难溶向易溶；酒精和裂化汽油不可做萃取剂）。 5、有机化合物中多数不易溶于水，而易溶于有机溶剂。在水中的溶解性不大：烃、卤代烃、酯、多糖不溶于水；醇、醛、羧酸、低聚糖可溶于水（乙醇、乙醛、乙酸等和水以任意比例互溶），但随着分子中烃基的增大，其溶解度减小（憎水基和亲水基的作用）；苯酚低温下在水中不易溶解，但随温度高，溶解度增大，高于70℃时与水以任意比例互溶。 6、相似相溶原理：极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。 三、常见物质的颜色： 1、有色气体单质：F2（浅黄绿色）、Cl2（ ）、O3（淡蓝色） 2、其他有色单质：Br2( 液体)、I2（ 固体）、S（淡黄色固体）、Cu（ 固体）、Au（金黄色固体）、P（白磷是白色固体，红磷是赤红色固体）、Si（灰黑色晶体）、C（黑色粉未） 3、无色气体单质：N2、O2、H2、希有气体单质 4、有色气体化合物：NO2 5、黄色固体：S、FeS2（愚人金，金黄色）、、Na2O2、Ag3PO4、AgBr、AgI 6、黑色固体：FeO、Fe3O4、MnO2、C、CuS、PbS、CuO（最常见的黑色粉末为MnO2和C） 7、红色固体：Fe(OH)3、Fe2O3、Cu2O、Cu 8、蓝色固体：五水合硫酸铜（胆矾或蓝矾）化学式： 9、绿色固体：七水合硫酸亚铁（绿矾）化学式： 10、紫黑色固体：KMnO4、碘单质。 11、白色沉淀： Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3、Mg(OH)2、Al(OH)3 12、有色离子（溶液）Cu2+（浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色）、Fe2+（ ）、Fe3+（ 色）、MnO4－（ 色）、Fe(SCN)2+（血红色） 13、不溶于稀酸的白色沉淀：AgCl、BaSO4 14、不溶于稀酸的黄色沉淀：S、AgBr、AgI全部颜色分类 红色:Fe2O3红棕色；Fe(OH)3红褐色；[Fe(SCN)]2+红色(或血红色)；Cu2O红色(或砖红色)；被氧化的苯酚(即苯醌)粉红色；石蕊在pH<5的溶液中呈红色；酚酞在pH8~10的溶液中呈浅红色；NO2红棕色；红磷暗红色；Br2深棕红色；品红溶液红色；充氦气、氖气的灯管红色； Cu紫红色；甲基橙在pH<3.1的溶液中显红色。 紫色:MnO4-紫红色；[Fe(C6H5O)6]3—紫色；I2紫黑色；I2蒸汽紫色；I2的CCl4或苯或汽油等溶液紫红色(碘酒褐色)；石蕊在pH5~8的溶液中呈紫色。 橙色:溴水橙色；溴溶于有机溶剂中橙色或橙红色；甲基橙在pH3.1~4.4的溶液中呈橙色。 棕色: FeCl3溶液溶液棕黄色。 黄色:S、AgI、Fe3+、Na2O2、AgBr、F2；甲基橙在pH>4.4的溶液中呈黄色。 蓝色:Cu2+、Cu(OH)2、CuSO45H2O；石蕊在pH>8的溶液中呈蓝色；I2遇淀粉变蓝色；液态、固态的氧气淡蓝色； 黑色：木炭、焦炭、黑色火药、MnO2、CuO、CuS、Cu2S、PbS、Ag2S、FeS、FeO、Fe3O4黑色；Si灰黑色。绿色：Fe2+浅绿色；Cl2黄绿色；CuCl2浓溶液绿色(很浓黄绿色、稀则蓝色)；碱式碳酸铜绿色。 金色：铯、金。褐色：Ag2O褐色。 四、常见物质的状态 1、常温下为气体的单质只有H2、N2、O2（O3）、F2、Cl2（稀有气体单质除外） 2、常温下为液体的单质：Br2、Hg 3、常温下常见的无色液体化合物：H2O H2O2 4、常见的气体化合物： NH3、HX（F、Cl、Br、I）、H2S、CO、CO2、NO、NO2、SO2 5、有机物中的气态烃CxHy（x≤4）；含氧有机化合物中只有甲醛（HCHO）常温下是气态，卤代烃中一氯甲烷和一氯乙烷为气体。 6、常见的固体单质：I2、S、P、C、Si、金属单质； 7、白色胶状沉淀［Al(OH)3、H4SiO4］ 五、常见物质的气味 1、有臭鸡蛋气味的气体： 2、有刺激性气味的气体：Cl2、SO2、NO2、HX、NH3 3、有刺激性气味的液体：浓盐酸、浓硝酸、浓氨水、氯水、溴水 4、许多有机物都有气味（如苯、汽油、醇、醛、羧酸、酯等） 六、常见的有毒物质 1、非金属单质有毒的：Cl2、Br2、I2、F2、S、P4，金属单质中的汞为剧毒。 2、常见的有毒化合物：CO、NO、NO2、SO2、H2S、偏磷酸（HPO3）、氰化物（CN－）、亚硝酸盐（NO2－）；重金属盐（Cu、Hg、Cr、Ba、Co、Pb等）； 3、能与血红蛋白结合的是CO和NO 4、常见的有毒有机物：甲醇（CH3OH）俗称工业酒精；苯酚；甲醛（HCHO）和苯（致癌物，是家庭装修的主污染物）；硝基苯。 七、常见的污染物 1、大气污染物：Cl2、CO、H2S、氮的氧化物、SO2、氟利昂、固体粉尘等； 2、水污染：酸、碱、化肥、农药、有机磷、重金属离子等。 3、土壤污染：化肥、农药、塑料制品、废电池、重金属盐、无机阴离子（NO2－、F－、CN－等） 4、几种常见的环境污染现象及引起污染的物质： ①煤气中毒—— 一氧化碳（CO） ②光化学污染（光化学烟雾）——氮的氧化物 ③酸雨——主要由SO2引起 ④温室效应——主要是二氧化碳，另外甲烷、氟氯烃、N2O也是温室效应气体。 ⑤臭氧层破坏——氟利昂（氟氯代烃的总称）、氮的氧化物（NO和NO2） ⑥水的富养化（绿藻、蓝藻、赤潮、水华等）——有机磷化合物、氮化合物等。 ⑦白色污染——塑料。 八、常见的漂白剂： 1、强氧化型漂白剂：利用自身的强氧化性破坏有色物质使它们变为无色物质，这种漂白一般是不可逆的、彻底的。 （1）次氧酸（HClO）：一般可由氯气与水反应生成，但由于它不稳定，见光易分解，不能长期保存。因此工业上一般是用氯气与石灰乳反应制成漂粉精： 2Cl2＋2Ca(OH)2＝CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 漂粉精的组成可用式子：Ca(OH)23CaCl(ClO)nH2O来表示，可看作是CaCl2、Ca(ClO)2、Ca(OH)2以及结晶水的混合物，其中的有效成分是Ca(ClO)2，它是一种稳定的化合物，可以长期保存，使用时加入水和酸（或通入CO2），即可以产生次氯酸；Ca(ClO)2＋2HCl＝CaCl2＋2HClO，Ca(ClO)2＋CO2＋H2O＝CaCO3＋2HClO。漂粉精露置于空气中久了会失效，因此应密封保存。 （2）过氧化氢（H2O2）：也是一种强氧化剂，可氧化破坏有色物质。其特点是还原产物是水，不会造成污染。 （3）臭氧（O3）具有极强的氧化性，可以氧化有色物质使其褪色。 （4）浓硝酸（HNO3）：也是一种强氧化剂，但由于其强酸性，一般不用于漂白。 （5）过氧化钠（Na2O2）：本身具有强氧化性，特别是与水反应时新生成的氧气氧化性更强，可以使有机物褪色。 2、加合型漂白剂：以二氧化硫为典型例子，这类物质能与一些有色物质化合产生不稳定的无色物质，从而达到漂白的目的，但这种化合是不稳定的，是可逆的。如SO2可以使品红试褪色，但加热排出二氧化硫后会重新变为红色。另外，此类漂白剂具有较强的选择性，只能使某些有色物质褪色。［中学只讲二氧化硫使品红褪色，别的没有，注意它不能使石蕊褪色，而是变红。］ 3、吸附型漂白剂：这类物质一般是一些具有疏松多孔型的物质，表面积较大，因此具有较强的吸附能力，能够吸附一些色素，从而达到漂白的目的，它的原理与前两者不同，只是一种物理过程而不是化学变化，常见的这类物质如活性炭、胶体等。 ［注意］所谓漂白，指的是使有机色素褪色。无机有色物质褪色不可称为漂白。 九、化学的基本守恒关系： 1、质量守恒： ①在任何化学反应中，参加反应的各物质的质量之和一定等于生成的各物质的质量总和。 ②任何化学反应前后，各元素的种类和原子个数一定不改变。 2、化合价守恒： ①任何化合物中，正负化合价代数和一定等于0 ②任何氧化还原反应中，化合价升高总数和降低总数一定相等。 3、电子守恒： ①任何氧化还原反应中，电子得、失总数一定相等。 ②原电池和电解池的串联电路中，通过各电极的电量一定相等（即各电极得失电子数一定相等）。 4、能量守恒：任何化学反应在一个绝热的环境中进行时，反应前后体系的总能量一定相等。 反应释放（或吸收）的能量＝生成物总能量－反应物总能量 （为负则为放热反应，为正则为吸热反应） 5、电荷守恒： ①任何电解质溶液中阳离子所带的正电荷总数一定等于阴离子所带的负电荷总数。 ②任何离子方程式中，等号两边正负电荷数值相等，符号相同。 十、中学常见元素在自然界中的存在形态： 1、只以化合态存在的元素： 金属元素——碱金属、镁、铝、铁。 非金属元素——氢、卤素、硅、磷； 2、既以化合态、又以游离态存在的元素：氧、硫、碳、氮。 十一、中学常见的工业生产反应：（自己写出相关的化学方程式） 1、煅烧石灰石制取生石灰： ； 2、水煤汽的生产： ； ； 3、盐酸的生产：氢气在氯气中燃烧 ； 4、漂白粉的生产：将氯气通入石灰乳中 ； 5、硫酸的生产（接触法）： ； ； ； 6、晶体硅的生产： ； 7、玻璃的生产：工业上用纯碱、石灰石和石英为原料来生产普通玻璃。 ； ； 8、合成氨生产： ； 9、工业生产硝酸（氨氧化法）： ； ； 。 10、电解饱和食盐水： ； 11、金属的冶炼：①钠的冶炼： ； ②镁的冶炼： ；③铝的冶炼： ； ④铁的冶炼： 　　 ；⑤铝热反应： ； 十二、复分解反应中酸的转化规律： 1、强酸可以转化为弱酸： 例：工业上用磷酸钙与浓硫酸反应制磷酸： 。 但也有例外。例CuSO4溶液与H2S的反应： 。 2、难挥发性酸可以转化为挥发性酸： 例：实验室用NaCl固体与浓硫酸制氯化氢气体： 。 3、稳定酸可以制不稳定酸： 例：实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反应制二氧化硫： 。 4、可溶性可以转化为不溶性酸： 例：可以用硅酸钠与稀盐酸反应制硅酸： 。 十三、三角转化： 交叉型转化： 　　　 直击高考 1.化学在人类生活中扮演着重要角色，以下应用正确的是(　　) A．硅是一种灰黑色的金属单质，是现代信息产业的重要元素 B．海水淡化能解决淡水供应危机，淡化海水的方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析法 C．为改善食物的色、香、味并防止变质，可在其中加入大量食品添加剂 D．使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题 2.下列变化(现象)的原理相同的是(　　) A．SO2分别通入品红溶液、酸性KMnO4溶液，溶液都能褪色 B．将NH4Cl固体与Ca(OH)2固体混合加热制氨气、加热浓氨水制氨气 C．将单质铁和铜分别与单质硫加热反应均生成低价硫化物(FeS和Cu2S) D．在过氧化氢水溶液中加入二氧化锰、在盛有锌粒和稀硫酸的溶液中滴加硫酸铜溶液，产生气体的速率均加快 　3.引起下列环境污染的原因不正确的是(　　) A．重金属、农药和难分解有机物等会造成水体污染 B．装饰材料中的甲醛、芳香烃及氡等会造成居室污染 C．SO2、NO2或CO2都会导致酸雨的形成 D．CO2和氟氯烃等物质的大量排放会造成温室效应的加剧 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图所示转化的是(　　) 物质选项 a b c A Al AlCl3 Al(OH)3 B HNO3 NO NO2 C Si SiO2 H2SiO3 D CH2CH2 CH3CH2OH CH3CHO 　5.下列物质露置于空气中易变质的是(　　) ①氯水　②水玻璃　③烧碱　④漂白粉　⑤绿矾　⑥亚硫酸钠 A．除⑤外 B．除②③外 C．除②③⑥外 D．全易变质 　6.门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第四周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。根据元素周期律，下列有关X性质的描述中错误的是(　　) A．X单质不易与水反应 B．XO2可被碳或氢还原为X C．XCl4的沸点比SiCl4的高 D．XH4的稳定性比SiH4的高 7.科学家用NaNO3和Na2O在一定条件下化合制得晶体A，A由钠离子和某阴离子B构成，则： (1)A的化学式为____________； (2)A对CO2特别敏感，与CO2反应相当剧烈，生成两种常见的物质，该反应的化学方程式为__________________； (3)此外，科学家还制备了另一种钠盐D，其与A的组成元素完全相同，D中的阴离子与A中的阴离子表观形式相同(元素种类和原子个数均相同)，但D中阴离子的结构中含有一个过氧键：—O—O—，电导实验表明，同条件下其电导能力与NaCl相同，该阴离子的化学式为__________，其与水反应生成过氧化氢的离子方程式为______________________，该反应__________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。 8．磷酸亚铁锂LiFePO4是一种新型汽车锂离子电池的电极材料。某化工厂以铁红、锂辉石LiAl(SiO3)2(含少量Ca2＋、Mg2＋的盐)、炭粉等原料来生产磷酸亚铁锂。其主要工艺流程如下： 已知：2LiAl(SiO3)2＋H2SO4(浓)Li2SO4＋Al2O34SiO2H2O↓ 温度/℃ 20 40 60 80 溶解度(Li2CO3)/g 1.33 1.17 1.01 0.85 溶解度(Li2SO4)/g 34.2 32.8 31.9 30.7 (1)从滤渣Ⅰ中可分离出Al2O3，如下图所示。请写出生成沉淀的离子方程式：________________________________________________________________________。 (2)滤渣Ⅱ的主要成分是____________(填化学式)。 (3)向滤液Ⅱ中加入饱和Na2CO3溶液，过滤后，用“热水洗涤”的原因是____________。 (4)写出在高温下生成磷酸亚铁锂的化学方程式__________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)磷酸亚铁锂电池总反应为：LiFePO4FePO4＋Li，电池中的固体电解质可传导Li＋。试写出该电池放电时的正极反应：__________________________。若用该电池电解饱和食盐水(电解池电极均为惰性电极)，当电解池两极共有4 480 mL气体(标准状况)产生时，该电池消耗锂的质量为________。 9．某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3的Ksp为5.4810－7，饱和亚硫酸中c(SO)＝6.310－8molL－1。 (1)将0.1 molL－1的BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中，________(填“能”或“不能”)生成BaSO3沉淀，原因是____________(请写出必要的推断过程)。 (2)浓硫酸的沸点为338 ℃，酒精灯火焰的温度为400～500 ℃，甲同学用装置Ⅰ进行实验，发现BaCl2溶液中出现白色沉淀，且白色沉淀不溶于盐酸。 ①写出加热试管中发生反应的化学方程式：_____________________________________； ②白色沉淀的化学式是__________，请用离子方程式表示生成该白色沉淀的可能原因________________________________________________________________________。 (3)乙同学认为甲同学的装置不完善，设计了改进装置Ⅱ进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)。 Ⅰ Ⅱ ①打开弹簧夹，通入N2一段时间后关闭弹簧夹； ②滴加一定量浓硫酸，加热A，一段时间后C中未见沉淀生成。 操作①的目的是______________，洗气瓶B中的试剂是__________________。 (4)丙同学取乙实验后的C中溶液少许，滴加一种无色溶液，也产生不溶于盐酸的白色沉淀，丙滴加的试剂可能是________。 A．NaOH溶液　　　　B．Na[Al(OH)4]溶液 C．H2O2溶液 D．酸性KMnO4溶液 10.由C、Cu、FeCO3、铜锈[主要成分为Cu2(OH)2CO3]组成的固体混合物，进行了如下所示的实验过程： 混合物甲 过量稀 H2SO4 无色 气体1 混合物乙 少量 NaNO3 无色 气体2 混合物丙 过滤 溶液 X 固体 混合物 过量浓 H2SO4 无色 气体3 溶液 Y △ 回答下列问题： （1）无色气体1的成分是： 。 （2）混合物乙中加入NaNO3后，反应的离子方程式是： 。 （3）溶液X中含有的金属阳离子是 。 （4）无色气体3的成分是： ；检验无色气体3成分的实验方案是： 。