专题十二 无机化学综合应用
1．单质A与淡黄色粉末状化合物B组成的混合物的相互转化关系如图所示：
请回答下列问题。
(1)组成A单质的元素在周期表中处于第________周期________族。
(2)化合物B的电子式为____________。
(3)D与G两溶液混合后发生反应的离子方程式为__________________________
_____________________________________________________________________。
(4)常温下，D溶液的pH______7(填“>”、“<”或“＝”)，其原因是(用离子方程式表示)__________________________________________________________。
(5)10.8 g A单质与足量的NaOH溶液反应，消耗氧化剂的质量为________g。
(6)用碳棒、稀硫酸、气体E和气体F组成燃料电池，该电池的正极反应式为_____________________________________________________________________。
以该电池为电源，用惰性电极电解100 g 8%的C溶液，当电解到溶质的质量分数为12.5%时停止电解，则电解过程中，生成的气体在标准状况下的体积共为________L，在电路上通过电子的物质的量为________mol。
2．已知A为中学化学中的一种深蓝色盐，B、C为日常生活中常见的金属单质，D、G 为无色无味气体，各物质之间的转化关系如图所示(电解采用惰性电极，部分反应产物已略去)。
请回答下列问题：
(1)电解A溶液的阳极反应式为___________________________________________。
(2)将A溶液与Na2O2混合，当A与Na2O2的物质的量之比为1∶1时，反应的总化学方程式为____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)E的稀溶液与F溶液反应的离子方程式为_______________________________
_____________________________________________________________________。
(4)电解100 mL盐A的溶液一段时间后，断开电路，取出电极，测得电解后溶液的pH为2(假设溶液体积不变)。则所得到的气体D在标准状况下的体积为________mL。
(5)若H溶液为只含单一溶质的溶液，且其浓度为2 mol·L－1，分别向四份100 mL该溶液中加入B和C的合金，得到如表所示的数据，试回答有关问题。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
H溶液的体积(mL)
100
100
100
100
加入B、C合金的质量(g)
3
6.6
9
12
剩余固体的质量(g)
0
0.64
3.2
6.4
①根据表中的数据可求出合金中B和C的物质的量之比为________。
②根据表中数据分析实验Ⅰ反应后的溶液中存在的金属阳离子有________(用离子符号表示)。
3．(2012·天津理综，7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。
请回答下列问题：
(1) Y在元素周期表中的位置为__________________。
(2)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是______________(写化学式)，非金属气态氢化物还原性最强的是__________(写化学式)。
(3) Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有______________(写出其中两种物质的化学式)。
(4)X2M的燃烧热ΔH＝－a kJ·mol－1，写出X2M燃烧反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________。
(5)ZX的电子式为______________；ZX与水反应放出气体的化学方程式为__________________。
(6) 熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装
置示意图如右)，反应原理为2Z＋FeG2Fe＋2ZG
放电时，电池的正极反应式为
_________________________________________________
_____________________________________________________________________；
充电时，________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为___________。
4．我国加碘盐中的碘以KIO3形式存在，检验碘盐中的碘最常用的是“淀粉-KI溶液”法。其基本原理是IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O。某兴趣小组进行了探究实验(药品新配制，操作规范)，结果发现了异常现象。
实验药品：①3 mL水 ②10滴淀粉溶液 ③1 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液 ④1滴1 mol·L－1稀硫酸 ⑤1 g加碘盐。
实验Ⅰ 取①②③④⑤，混合、充分振荡后，溶液变蓝；
实验Ⅱ 取①②③④，混合，充分振荡后，溶液变蓝。
(1)从以上实验现象看，传统“淀粉-KI溶液”法有一定缺陷，不加碘盐进行实验溶液也能变蓝的原因最可能是______________________________________________
____________________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)某同学重新设计实验方案：向待测食盐溶液中加入足量Na2SO3和稀硫酸，振荡后加入淀粉溶液，溶液不变蓝，滴入双氧水后充分振荡，溶液变蓝。请写出此实验中有关反应的离子方程式______________________________________________、
________________________________。
(3)另一同学设计了家庭小实验：取一支干净的白色餐盘，将一汤匙加碘盐放在盘中并摊平，在摊平的食盐上方滴1滴由白醋、维生素C溶液和淀粉溶液配成的检测液，可看到液体滴落处出现蓝色。
维生素C(分子式为C6H8O6)是一种强还原剂，能将IO还原成I－，推测此反应中将I－氧化为I2的氧化剂是________，此氧化I－的离子方程式为_____________________
__________________；“检测液”中维生素C浓度过大，不能看到蓝色的原因是_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
5．钛是一种重要的金属，工业上用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)为原料制钛白粉(TiO2)，TiO2常通过两种方法可制得Ti。
其中，2H2SO4＋FeTiO3===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。
回答下列问题：
(1)净化钛铁矿时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，该过程中发生反应的化学方程式为_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)滤液①中的溶质主要是FeSO4，检验其中Fe2＋的方法是_____________________
______________________________________________________________________。
(3)从TiOSO4―→H2TiO3需要加热，则加热的目的是
______________________。
(4)电解TiO2制得Ti时，以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液。其阴极反应式为___________________________________________________________。
(5)从化学平衡的角度解释：往TiO2和Cl2的反应体系中加入焦炭后，能使反应TiO2(s)＋2Cl2(g) TiCl4(l)＋O2(g)顺利进行的原因是_____________________________
______________________________________________________________________。
6．高铁酸钾是一种重要的污水处理剂，某合作学习小组的同学拟制取高铁酸钾并研究其制备过程及处理有机废水时有机物的去除率等相关问题。
已知：NaClO在强碱性条件下具有强氧化性，K2FeO4在碱性条件下稳定，在酸性条件下有强氧化性，瞬间分解生成三价铁和氧气。试回答下列问题。
(1)将研磨碎的Fe(NO3)3少量多次加入到上述氢氧化钠和次氯酸钠的混合溶液中，冰浴中反应1小时。采用“少量多次加入”，其目的是__________________________；
该反应的离子方程式为_________________________________________________。
(2)NaClO与Fe(NO3)3反应时，NaClO需稍过量，当实际投入量为理论量的120%时，产率最大，次氯酸钠的量再增加后产率又会降低，需控制的其他条件如下图所示。
①NaClO氧化Fe(NO3)3的反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
②次氯酸钠需过量的原因是_____________________________________________
_____________________________________________________________________；
当超出理论量的20%后，反应产率降低，可能的原因是
_____________________________________________________________________。
(3)某次研究高铁酸钾处理废水时，采用加药量为15 mg·L－1，温度为25 ℃，分别调节不同的pH，加入高铁酸钾反应后取上层清液分析，其结果如下图所示(COD是指化学需氧量，在酸性环境下用某种氧化剂氧化还原性物质，所折合的相当于消耗氧气的量，COD含量越高，水中有机物及还原性物质浓度越大)。
为什么pH在7～9时用高铁酸钾氧化性较好，而在其他范围不好，试简述你的理由并与同学交流：________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
答案
1．(1)三 ⅢA
(2)
(3)Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓
(4)< Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋
(5)21.6
(6)O2＋4H＋＋4e－===2H2O 67.2 4
2．(1)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===O2↑＋4H＋)
(2)2Na2O2＋2Cu(NO3)2＋2H2O===2Cu(OH)2↓＋4NaNO3＋O2↑
(3)3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O (4)5.6 (5)①1∶1
②Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋
3．(1)第二周期第ⅥA族 (2)HClO4 H2S
(3)Cl2、O3、ClO2(任写两种，其他合理答案均可)
(4)H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(l) ΔH＝－a kJ·mol－1
(5)Na＋[H]－ NaH＋H2O===NaOH＋H2↑
(6)Fe2＋＋2e－===Fe 钠 β-Al2O3
4．(1)O2＋4I－＋4H＋===2I2＋2H2O
(2)3SO＋IO===I－＋3SO
2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O
(3)KIO3 IO＋5I－＋6CH3COOH===3I2＋3H2O＋6CH3COO－ 若维生素C浓度过大，IO全部被还原为I－，就不能生成I2，因此看不到蓝色
5．(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)取少许滤液①于试管中，滴加几滴KSCN溶液，无明显现象，然后滴入几滴氯水，溶液变为血红色，或加入NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，说明滤液①中含有Fe2＋ (3)促进TiOSO4水解
(4)TiO2＋4e－===Ti＋2O2－
(5)碳单质与氧气反应减小O2的浓度， 导致平衡向正反应方向移动，使反应顺利进行
6．(1)使两者接近于完全反应，避免Fe(NO3)3过量
2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
(2)①放热 ②一方面次氯酸钠常温时就能分解为氯化钠和氧气，另一方面提高了高铁酸盐的产率 高铁酸盐又会将一部分次氯酸钠氧化 (3)高铁酸钾虽然在酸性条件下有强氧化性，但酸性条件下高铁酸钾极不稳定，瞬间分解，FeO被还原成三价铁，大部分有机物及还原性物质还未能与之接触，反应就已经结束，致使FeO的氧化性没有充分发挥；pH在7～9时，高铁酸钾氧化性较强，且稳定性也较好，能够与有机物及还原性物质接触时间长，使其充分被氧化；在强碱性条件下，高铁酸钾稳定，但氧化能力下降(其他合理答案也可)
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