高考总复习 化学 人教版核心素养提升7 题在书外理在书中的陌生金属及其化合物.docx
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高考总复习化学人教版核心素养提升7题在书外理在书中的陌生金属及其化合物
素养说明:
对于常见金属钠、镁、铝、铁、铜金属之外的陌生金属镍、钴、锰、钒、钛等金属及其化合物的实验探究和工艺流程图是近几年高考重要题源,通过对这些陌生金属及其化合物探究,充分体现考生的归纳、分析及信息运用能力。
1.钒及化合物
(1)钒单质的性质:
银白色金属,熔点高,有延展性,质坚硬,无磁性。
具有耐酸性,在空气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。
(2)钒的氧化物
钒能分别以+2、+3、+4、+5价与氧结合,形成四种氧化物,一氧化钒,三氧化二钒,二氧化钒,五氧化二钒。
(3)钒盐
钒盐包括V4+、VO
(偏钒酸盐)、VO
(正钒酸盐),包括:
偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠、焦钒酸钠;四价盐:
硫酸氧钒、草酸氧钒。
不同价态的钒离子有不同的颜色:
(VO2)+颜色为浅黄色或深绿色,(VO)2+颜色为蓝色,V3+为绿色,V2+为紫色。
2.铬(Cr)及化合物
(1)铬单质的性质:
铬是银白色的金属,难熔(熔点1800℃),铬是最硬的金属,铬的化学性质很稳定,在常温下,放在空气中或浸在水里,不会生锈。
(2)重要化合物
①Cr2O3:
性质:
绿色颜料,俗称“铬绿”,它是一种两性氧化物,能与酸或浓碱溶液反应。
②K2Cr2O7(重铬酸钾)
性质:
橙红色晶体,具有强氧化性,与盐酸反应(加热)制备氯气,K2Cr2O7还可以用来检测司机酒驾。
在分析化学中,可以用K2Cr2O7来测定铁的含量。
3.锰及其化合物
(1)锰单质的性质:
银白色金属,硬而脆,熔沸点高;在空气中易氧化生成褐色氧化物覆盖层,燃烧时生成四氧化三锰;溶于稀盐酸、稀硫酸生成二价锰盐。
(2)锰的化合物
①二氧化锰
黑色结晶体或无定形粉末。
熔点390℃,不溶于水和硝酸,与苛性碱和氧化剂共熔,放出二氧化碳而生成高锰酸盐,在535℃分解成三氧化二锰和氧气,是强氧化剂。
②高锰酸钾:
又名灰锰氧
性质:
紫色的结晶固体,溶于水、碱液,微溶于甲醇、丙酮、硫酸。
具有强氧化性,在生活、医疗上广泛用作杀菌消毒剂,在实验室中和工业上常用作氧化剂,作氧化剂时其还原产物因介质的酸碱性而不同。
[题型专练]
1.(2017·全国卷Ⅲ,27)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备,铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。
制备流程如图所示:
回答下列问题:
(1)步骤①的主要反应为:
FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3
Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2
上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为________。
该步骤不能使用陶瓷容器,原因是__________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)滤渣1中含量最多的金属元素是________,滤渣2的主要成分是________及含硅杂质。
(3)步骤④调滤液2的pH使之变________(填“大”或“小”),原因是_____________________________________________________________________
(用离子方程式表示)。
(4)有关物质的溶解度如图所示。
向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体。
冷却到________(填标号)得到的K2Cr2O7固体产品最多。
a.80℃ b.60℃ c.40℃ d.10℃
步骤⑤的反应类型是________。
解析
(1)首先标出变价元素的化合价,分析价态变化可知:
1molFeO·Cr2O3失去7mol电子,1molNaNO3得到2mol电子,则由得失电子守恒可知二者系数比应为2∶7;该步骤中主要反应的反应物中有Na2CO3,而陶瓷中含有二氧化硅,二者在熔融时反应,故不能使用陶瓷容器;
(2)步骤①的反应产生了不溶于水的Fe2O3,故熔块水浸后滤渣1的主要成分是Fe2O3,则含量最多的金属元素是铁元素;将滤液1调节pH=7后,Al3+会变为Al(OH)3沉淀而除去,故滤渣2的主要成分是Al(OH)3和含硅杂质;(3)滤液2中的主要成分是Na2CrO4,滤液3中的主要成分应为Na2Cr2O7,则第④步调节pH的作用是使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,离子方程式为2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O,酸性越强越利于Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,故应调节pH使之变小;(4)由溶解度曲线图可知,10℃时K2Cr2O7溶解度最小,而Na2Cr2O7、KCl、NaCl此时溶解度均大于K2Cr2O7,三者均存在于溶液当中,故冷却到10℃时得到的K2Cr2O7固体最多,该步骤的化学反应方程式为2KCl+Na2Cr2O7===2NaCl+K2Cr2O7,显然该反应为复分解反应。
答案
(1)2∶7 陶瓷在高温下会与Na2CO3反应
(2)Fe Al(OH)3
(3)小 2CrO
+2H+
Cr2O
+H2O
(4)d 复分解反应
2.(2018·辽宁师大附中月考)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g)
TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下:
有关物质性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
CCl4
-23
76
与TiCl4互溶
TiCl4
-25
136
遇潮湿空气产生白雾
仪器A的名称是________。
装置E中的试剂是________。
反应开始前依次进行如下操作:
组装仪器、________、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。
反应结束后的操作包括:
①停止通N2 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。
正确的顺序为________(填序号)。
欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是________。
(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:
酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)
H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
简要工艺流程如下:
①试剂A为________(填化学符号)。
钛液Ⅰ需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品TiO2产率降低,原因是
_____________________________________________________________________。
②取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。
这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是
_____________________________________________________________________
(填化学式)。
解析
(1)制取TiCl4需要在无水无氧的环境中进行,实验中用N2排出装置内的空气,干燥管A中盛有的试剂是为了除去空气中的O2和水蒸气。
E中应盛有浓硫酸,防止空气中的水蒸气进入装置,使TiCl4发生水解,反应前,先组装仪器、检查装置的气密性,再装入药品。
反应后,应先熄灭酒精灯,待装置冷却至室温,再停止通入N2。
D中的液态混合物为生成的TiCl4和挥发出的CCl4,由表中信息可知,二者互溶但沸点相差较大,可采取分馏(或蒸馏)的方法予以分离。
(2)①钛铁矿中含有Fe2O3、SiO2等杂质,用硫酸溶解时,溶液中生成Fe2(SO4)3,则钛液Ⅰ中含有TiOSO4、FeSO4和Fe2(SO4)3,加入试剂A后,结晶、过滤得到的是FeSO4·7H2O,所以试剂A是铁粉,把Fe3+还原为Fe2+;由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多的TiOSO4水解为H2TiO3沉淀,过滤后混入FeSO4·7H2O中,导致TiO2产率降低。
②先加KSCN溶液无现象,加H2O2后出现红色,说明存在Fe2+;经加热后Fe2+被氧化为Fe2O3而使产品发黄。
答案
(1)干燥管 浓硫酸 检验装置气密性 ②③①
分馏(或蒸馏)
(2)①Fe 温度过高会导致TiOSO4提前水解,产生H2TiO3沉淀 ②Fe2+ Fe2O3
培优训练14:
有机合成与推断
1.盐酸去氧肾上腺素可用于防治脊椎麻醉及治疗低血压。
盐酸去氧肾上腺素可由化合物E制备得到,E的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________,CH3OCH2CH2OCH2Cl中的含氧官能团名称为________。
(2)C生成D的反应类型为________。
(3)设计A→B,D→E两步的目的为_______________________________________。
(4)F是E的同分异构体,且属于氨基化合物,不能与FeCl3溶液发生显色反应,且分子中有5种不同化学环境的氢原子,则F共有________种,写出其中一种同分异构体的结构简式:
___________________________________________________。
(5)参照上述合成路线,以
、CH3I为原料(无机试剂任选),设计制备A的合成路线:
_______________________________________________
_____________________________________________________________________。
解析
(1)根据A的分子式,对比B的结构简式可知A中有一个苯环,一个醛基,另一个O形成—OH,则A的结构简式为
。
CH3OCH2CH2OCH2Cl中的含氧官能团为醚键。
(2)比较C与D的结构简式可知,化合物C中基团
的C—O键断裂,
中N—H键断裂,发生加成反应生成D。
(3)起始原料A、目标产物E中均含有酚羟基,所以这两步设计的目的是保护A中酚羟基不被氧化。
(4)应先从官能团的确定入手,根据信息知F中含有氨基,不含酚羟基,由于C原子较多,H原子的种类较少,因此分子结构必然具有较强的对称性,并且C原子个数为奇数,所以必然有一个C原子在对称轴上,符合这些要求的对称结构有两种:
或:
,再把剩余的基团连接到苯环上,验证分子中是否有5种不同化学环境的氢原子,符合条件的结构有4种:
。
(5)从原料到产物,就是将甲基转变成醛基:
—CH3―→—CH2Cl―→—CH2OH―→—CHO,但同时需要考虑的是酚羟基易被氧化,需要保护。
故设计合成路线如下:
答案
(1)
醚键
(2)加成反应 (3)保护A中酚羟基不被氧化
(5)
2.(2019·佛山市普通高中高三教学质量检测,36)化合物F具有独特的生理药理作用,实验室由芳香化合物A制备的一种合成路线如下:
已知:
①R—Br
R—OCH3
回答下列问题:
(1)A的名称为________,B生成C的反应类型为________。
(2)咖啡酸的结构简式为________。
(3)F中含氧官能团名称为________。
(4)写出F与足量NaOH溶液反应的化学方程式______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(5)G为香兰素的同分异构体,能使FeCl3溶液变紫色,苯环上只有两个取代基团,能发生水解反应,符合要求的同分异构体有________种,请写出其中核磁共振氢谱图显示有4种不同环境的氢,峰面积比为3∶2∶2∶1的G的结构简式_____________________________________________________________________。
(6)写出以
原料(其他试剂任选)制备肉桂酸
的合成路线。
解析 C与CH3ONa的反应一定是题目的已知反应①,所以C为
,推出B为
。
由上,再根据A的分子式得到A为
。
香兰素发生题目已知反应②得到D,所以D为
。
最后一步E与
酯化得到F,所以E为
。
(1)A为
,所以名称为对甲基苯酚或者4甲基苯酚。
由B
的反应为取代反应。
(2)咖啡酸E为
。
(3)根据F的结构简式得到其含氧官能团的名称为(酚)羟基和酯键。
(4)F与足量氢氧化钠反应,其两个酚羟基会与氢氧化钠中和,另外酯键和氢氧化钠水解,所以方程式为:
(5)G为香兰素的同分异构体,能使FeCl3溶液变紫色,说明一定有酚羟基,苯环上只有两个取代基团,能发生水解反应,说明除酚羟基外,其余的两个C和两个O都在另一个取代基上,且一定有酯键。
所以符合要求的同分异构体有9种:
(各自有邻间对三种同分异构体)。
其中核磁共振氢谱图显示有4种不同环境的氢,峰面积比为3∶2∶2∶1的G的结构简式为:
。
(6)很明显制备肉桂酸需要用到题目的已知反应②,所以需要制得
,将原料水解后氧化即可得到,所以路线图为:
答案
(1)4甲基苯酚或对甲基苯酚 取代反应
(2)
(3)酯键、(酚)羟基
3.(2018·青岛市高三一模,36)蜂胶是蜜蜂从植物芽孢或树干上采集的树脂。
在蜂胶众多的功效成分中,咖啡酸苯乙酯(CAPE)已经被鉴定为蜂胶中的主要活性组分之一。
已知:
①A的核磁共振氢谱有三个波峰,红外光谱显示咖啡酸分子中存在碳碳双键
合成咖啡酸苯乙酯的路线设计如下:
请回答下列各题:
(1)物质A的名称为________。
(2)由B生成C和C生成D的反应类型分别是________、________。
(3)E的结构简式为________。
(4)咖啡酸生成咖啡酸苯乙酯的化学方程式为_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)芳香化合物X是G(C9H8O3)的同分异构体,X能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2,且与新制Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀,其核磁共振氢谱显示有5种不同化学环境的氢,峰面积比为2∶2∶2∶1∶1,写出两种符合要求的X的结构简式______________________________________________________________________。
(6)参照上述合成路线,以丙醛和
为原料(其他试剂任选),设计制备
的合成路线。
答案
(1)4氯甲苯或对氯甲苯
(2)氧化反应 取代反应
(3)
4.(2018·安徽皖北协作区联考,36)苄丙酮香豆素(H)常用于防治血栓栓塞性疾病。
其合成路线如图所示(部分反应条件略去)。
已知:
CH3CHO+CH3COCH3
CH3CH(OH)CH2COCH3(其中一种产物)
(1)E的名称是________,D中含氧官能团的名称是________。
(2)反应①的反应类型是________,反应⑤的反应类型是________。
(3)1molH与H2加成,最多可消耗________molH2。
(4)反应③的化学方程式为______________________________________________。
(5)C的同分异构体中满足下列条件的有________种,其中核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为1∶2∶2∶3的结构简式______________________________________________________________________(写一种即可)。
①不能和FeCl3溶液发生显色反应
②1mol该有机物能与2molNaOH恰好完全反应
(6)参照苄丙酮香豆素的合成路线,设计一种以E和乙醛为原料制备
的合成路线
解析 根据G的结构、F转化为G的条件(浓硫酸、加热)、丙酮三个碳链的结构,可逆推出F的结构为
,再结合题目的已知信息可推知E的结构为
。
(1)E的名称是苯甲醛,D中含氧官能团的名称是羟基、酯键。
(2)反应①的反应类型是取代反应,反应⑤的反应类型是消去反应。
(3)H的结构中的苯环、碳碳双键和酮羰基可以和H2加成,所以1molH最多能与8molH2发生加成反应。
(4)反应③的化学方程式为
(5)满足条件的C的同分异构体有:
其中核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为1∶2∶2∶3的是①和④。
答案
(1)苯甲醛 羟基、酯键
(2)取代反应 消去反应
培优训练1:
传统文化中的化学
1.2017年世界地球日我国的主题为“节约集约利用资源,倡导绿色简约生活”。
下列做法应提倡的是( )
A.夏天设定空调温度尽可能的低
B.推广使用一次性塑料袋和纸巾
C.少开私家车多乘公共交通工具
D.对商品进行豪华包装促进销售
解析 A项,空调温度低,能源消耗增多,错误;B项,一次性塑料袋使用易引起“白色污染”,纸巾的大量使用会造成森林的乱砍乱伐,错误;C项,少开私家车,一是减少汽车尾气污染,二是节约能源,正确;D项,过度包装会引起资源浪费,错误。
答案 C
2.对以下问题的认识中,不正确的是( )
A.矿泉水瓶回收、再利用,是减少“白色污染”的有效措施
B.大量使用食品添加剂,可有助于改善食品的色香味,并不影响健康
C.电子垃圾统一回收、拆解、再利用,能够减少对土壤和水源的污染
D.“地沟油”经过加工处理制得肥皂或生物柴油,可以实现厨余废物合理利用
解析 过量的使用食品添加剂,会对人体造成伤害。
答案 B
3.下列有关水处理方法不正确的是( )
A.用石灰、碳酸钠等碱性物质处理废水中的酸
B.用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
C.用氯气处理水中的Cu2+、Hg2+等重金属离子
D.用烧碱处理含高浓度NH
的废水并回收利用氨
解析 A项,石灰和碳酸钠的溶液均呈碱性,能与酸反应,正确;B项,可溶性的铝盐、铁盐在溶液中均能发生水解分别生成具有吸附性的氢氧化铝胶体、氢氧化铁胶体,可吸附水中的悬浮物杂质,正确;C项,处理水中的Cu2+、Hg2+重金属离子,用沉淀法,可加适量硫化钠,用氯气不能除去,错误;D项,烧碱与含高浓度NH
的废水反应产生氨气,可回收利用氨,正确。
答案 C
4.化学与社会息息相关,表中物质在社会、生活中的应用及解释都正确的是( )
选项
应用
解释
A
高纯硅作计算机芯片的材料
硅晶体在自然界中能稳定存在
B
用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
其作用是吸收水果释放出的乙烯
C
高铁车厢采用铝合金材料
铝合金强度大,质量轻,不与氧气反应
D
在入海口的钢铁闸门上装一定数量的锌块防止闸门被腐蚀
利用外加电流的阴极保护法保护金属
解析 A项,硅在自然界中以化合态形式存在,如二氧化硅、硅酸盐等,错误;B项,乙烯具有催熟作用,为了延长水果的保鲜期,用高锰酸钾可以除掉乙烯,正确;C项,合金中的铝单质仍然可以与氧气发生化学反应生成氧化铝,错误;D项,铁和锌在海水中形成原电池反应,锌做负极被氧化,铁被保护,是牺牲阳极的阴极保护法,错误。
答案 B
5.《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述为:
“本来绿色,新出窟未见风者,正如瑠璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为( )
A.CuSO4·5H2OB.FeSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2OD.Fe2(SO4)3·9H2O
解析 FeSO4·7H2O俗名绿矾,为浅绿色,灼烧后生成红色的Fe2O3,而CuSO4·5H2O为蓝色,KAl(SO4)2·12H2O为无色,Fe2(SO4)3·9H2O为黄色。
答案 B
6.(2018·广东省揭阳市期末)《菽园杂记》对海水提取食盐有如下记载:
“烧草为灰,布在滩场,然后以海水渍之,侯晒结浮白,扫而复淋”。
上述涉及的“灰”作用是( )
A.吸附B.蒸馏
C.盐析D.过滤
解析 这里的“灰”就是类似活性炭,具有吸附作用,用于除去海水中的杂质,故正确答案为A。
答案 A
7.中国传统文化对人类文明贡献巨大,我国古代的人民在那时候就已经广泛应用了相关的化学知识,古文献中充分记载了古代化学研究成果。
下列关于古代化学的应用和记载,对其说明不合理的是( )
A.《本草纲目》中记载“(火药)乃焰消(KNO3)、硫黄、杉木炭所合,以烽燧铳极”这是利用了“KNO3的氧化性”
B.李白有诗云“日照香炉生紫烟”这是描写“碘的升华”
C.《本草经集注》中记载了区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法:
“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”这是利用了“焰色反应”
D.我国古代人民常用明矾除去铜器上的铜锈[Cu2(OH)2CO3]
解析 A项,火药发生化学反应的时候,KNO3中氮元素的化合价降低;B项,香炉是香炉峰,生紫烟是水气光照后的光学现象;C项,鉴别KNO3和Na2SO4,利用钾元素和钠元素的焰色反应不同;D项,明矾的水溶液水解显酸性。
答案 B
8.化学与生活、环境密切相关,下列说法错误的是( )
A.生活中钢铁制品生锈主要是由于发生吸氧腐蚀所致
B.石油的裂化、裂解和煤的干馏都属于化学变化
C.天然纤维、人造纤维、合成纤维的组成元素相同
D.工业废水中的Cu2+、Hg2+等重金属阳离子可以通过加入FeS除去
解析 生活中钢铁制品表面的水膜呈中性或弱酸性,主要发生吸氧腐蚀,A正确。
石油的裂化、裂解和煤的干馏都有新物质生成,发生了化学变化,B正确。
天然纤维中的蚕丝属于蛋白质,与人造纤维的组成元素不同,某些合成纤维为烃类物质,C错误。
加入FeS,Cu2+、Hg2+等重金属阳离子生成更难溶于水的物质,D正确。
答案 C
9.(2018·山东名校联盟期末,7)中国是瓷器的故乡,钧瓷是宋代五大名窑瓷器之一,以“入窑一色,出窑万彩”的神奇窑变著称。
下列关于陶瓷的说法正确的是( )
A.高品质的白瓷晶莹剔透,属于纯净物
B.瓷器中含有大量的金属元素,因此陶瓷属于金属材料
C.氮化硅陶瓷属于传统无机非金属材料
D.“窑变”是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致颜色的变化
解析 白瓷含有多种成分属于混合物,A项错误;陶瓷属于无机非金属材料,B项错误;氮化硅陶瓷属于新型无机非金属材料,C项错误;“窑变”时,高温下釉料中的金属化合物由于还原程度的不同,形成不同颜色的低价态化合物,D项正确。
答案 D
10.水法冶金技术得以迅速发展源于西汉的《淮南万毕术》中所述:
“曾青得铁则化为铜”。
文中涉及的化学反应类型是( )
A.化合反应B.分解反应
C.置换反应D.复分解反应
解析 “曾青得铁则化为铜”,其中“曾青”是铜的化合物,即用铁将铜的化合物中的铜置换出来,反应物是铁和硫酸铜溶液
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