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高中三年级化学

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    已知X为中学化学中一种常见的盐,F为淡黄色固体;M、N为常见的金属,N的氧化物可作耐火材料,可用它来制造耐火坩埚和耐高温试验仪器;H为气体单质,D为无色气体,D在空气中会出现红棕色。各物质的转化关系如下图(部分反应物已略去)。

    请回答下列问题:
    (1)E的化学式为_______________。
    (2)将M丝插入盛有X溶液的试管中,反应一段时间后的现象是_______________。
    (3)在反应①②③④中属于置换反应的是__________(填序号)。
    (4)反应②的离子方程式为____________________________。
    (5)用石墨作电极电解50mL X溶液,观察到A电极表面有红色的固态物质生成,B电极有无色气体生成;电解一段时间后,取出A电极,洗涤、干燥、称量,电极增重1.6g。
    请回答下列问题:
    ①写出电解时的阳极反应式_______________________。
    ②电解后溶液的pH为_______________(假设电解前后溶液体积不变)。
    本题信息:2012年模拟题化学推断题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “已知X为中学化学中一种常见的盐,F为淡黄色固体;M、N为常见的金属,N的氧化物可作耐火材料,可用它来制造耐火坩埚和耐高温试验仪器;H为气体单质,D为无色气...” 主要考查您对

置换反应

无机推断

氧化铁

亚铁盐(二价铁离子)

电解池原理

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
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置换反应:

单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应


发生置换反应的原理:

必须是活动性强的金属置换活动性弱的金属或H+溶液


根据元素性质分类:

1.金属单质置换金属单质:2Al+Fe2O3=高温=Al2O3+2Fe(铝热反应。Al还可与V2O5、CrO3、WO3、MnO2等发生置换);Fe+CuSO4=FeSO4+Cu   
2.金属单质置换非金属单质:Zn+2HCl=H2↑+ZnCl2 ;2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;2Mg+CO2=点燃=2MgO+C;3Fe+4H2O(g)=高温=Fe3O4+4H2   
3.非金属单质置换金属单质:H2+CuO=Δ=Cu+H2O ;C+FeO=Δ=Fe+CO↑     
4.非金属单质置换非金属单质:2F2+2H2O=4HF+O2 ;2C+SiO2=Si+2CO↑ ;C+H2O=高温=CO+H2 ;2H2+SiCl4=Si+4HCl ;Cl2+2NaBr=Br2+2NaCl   


置换反应与氧化还原反应的关系:

置换反应一定属于氧化还原反应。


无机推断的解题题眼:

1.题眼一:
常见气体单质气体:H2、O2、N2、Cl2(黄绿色)、F2(淡黄绿色)
气态氢化物:NH3(无色有刺激性气味,易液化,极易溶于水,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,遇到HCl形成白烟)
HCl(无色有刺激性气味,极易溶于水,能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,在空气中形成白雾,遇到NH3形成白烟)
H2S(无色有臭鸡蛋气味,蛋白质腐败的产物,能溶于水,能使湿润的醋酸铅试纸变黑)
非金属气态氧化物:CO、CO2(直线型非极性分子)、NO(遇到空气变红棕色)、NO2(红棕色,加压、降温会转变成无色N2O4)、SO2(无色、有刺激性气味、能使品红溶液褪色) [固态氧化物]:SO3(无色晶体、易挥发)、P2O5(白色固体、易吸湿,常用作干燥剂)、SiO2(不溶于水、不溶于普通酸的高熔点固体,但溶于氢氟酸和强碱溶液)
气态卤代烃:一氯甲烷(CH3Cl)、氯乙烯(CH2=CHCl)气态醛:甲醛(HCHO)
2.题眼二:
气体溶解性归纳难溶于水的:H2、N2、CO、NO、CH4、C2H4
微溶于水的:O2、C2H2
能溶于水的:Cl2(1:1)、H2S(1:2.6)、SO2(1:40);
极易溶于水的:NH3(1:700)、HCl(1:500)、HF、HBr、HI。
3.题眼三:
常见液态物质无机物:液溴Br2、水(H2O)、过氧化氢(H2O2)、二硫化碳(CS2)、三氯化磷(PCl3
有机物:一般5个碳原子以上的低级烃;除一氯甲烷、氯乙烯之外的低级卤代烃;低级醇;除甲醛之外的低级醛;低级羧酸;低级酯。
4.题眼四:
常见物质的颜色
①红色:Fe(SCN)3(红色溶液); Cu2O(红色固体);Fe2O3(红棕色固体); 液溴(深红棕色);Fe(OH)3(红褐色固体);Cu(紫红色固体);溴蒸气、NO2(红棕色)
②紫色:Fe3+与苯酚反应产物(紫色);I2(有金属光泽紫黑色固体)KMnO4固体(紫黑色);MnO4-(紫红色溶液) 钾的焰色反应(紫色) I2蒸气、I2在非极性溶剂中(紫色)
③橙色:溴水(橙色) K2Cr2O7溶液(橙色)
④黄色:AgI(黄色固体);AgBr(淡黄色固体); FeS2(黄色固体);Na2O2(淡黄色固体);S(黄色固体);I2的水溶液(黄色);Na的焰色反应(黄色);工业浓盐酸(黄色)(含有Fe3+);Fe3+的水溶液(黄色);久置的浓硝酸(黄色)(溶有分解生成的NO2);浓硝酸粘到皮肤上(天然蛋白质)(显黄色);
⑤绿色:Cu2(OH)2CO3(绿色固体);Fe2+的水溶液(浅绿色);FeSO4?7H2O(绿矾);Cl2、氯水(黄绿色);F2(淡黄绿色); CuCl2的浓溶液(蓝绿色);
⑥棕色:FeCl3固体(棕黄色);CuCl2固体(棕色)
⑦蓝色:Cu(OH)2、CuSO4?5H2O、Cu2+在水溶液中(蓝色);淀粉遇I2变蓝色; Cu(OH)2溶于多羟基化合物(如甘油、葡萄糖等)的水溶液中(绛蓝色);
⑧黑色:FeO;Fe3O4;FeS;CuO;CuS;Cu2S;MnO2;C粉;Ag2S;Ag2O;PbS; AgCl、AgBr、AgI、AgNO3光照分解均变黑;绝大多数金属在粉末状态时呈黑色或灰黑色。
⑨白色:常见白色固体物质如下(呈白色或无色的固体、晶体很多):AgCl;Ag2CO3;Ag2SO4;Ag2SO3;BaSO4;BaSO3;BaCO3;CaCO3;MgO;Mg(OH)2;MgCO3;Fe(OH)2;AgOH;PCl5;SO3;三溴苯酚;铵盐(白色固体或无色晶体); Fe(OH)2沉淀在空气中的现象:白色→(迅速)灰绿色→(最终)红褐色
 5.题眼五:
根据框图中同一元素化合价的变化为主线,即A→B→C→……型归纳
CCOCO2;H2SSSO2SO3(H2SO4); NH3(N2)NONO2→HNO3; NaNa2ONa2O2; Fe→Fe2+→Fe(OH)2Fe(OH)3;Fe→Fe2+→Fe3+
CH2=CH2CH3CHOCH3COOH;CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
6.题眼六:
根据化学反应形式
(1)根据置换反应“单质+化合物=新的单质+新的化合物” 进行推理
㈠金属置换金属
铝热反应:需高温条件才能引发反应的发生,通常用来冶炼一些高熔点金属。如:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe; 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
㈡.金属置换非金属
①金属与水反应置换出H2  2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑ (非常活泼的金属在常温下与H2O反应) 3Fe+4H2OFe3O4+4H2
②金属与非氧化性酸(或氧化物)反应 2Al+6H+==2Al3++3H2↑;2Mg+CO22MgO+C
㈢.非金属置换非金属
①非金属单质作氧化剂的如:2F2+2H2O==4HF+O2;2FeBr2+3Cl2==2FeCl3+2Br2;X2+H2S==2H++2X-+S↓(X2=Cl2、Br2、I2);2H2S+O2(不足)2S+2H2O (H2S在空气中不完全燃烧) 2H2S+O2==2S↓+2H2O(氢硫酸久置于空气中变质)
②非金属单质作还原剂的如:C+H2OCO+H2 (工业上生产水煤气的反应) Si+4HF==SiF4(易挥发)+2H2
㈣.非金属置换金属
如:2CuO+C2Cu+CO2
①根据反应“化合物+化合物=单质+化合物”进行推理,常见的该类型反应有:
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2H2S+SO2==3S↓+2H2O
KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②根据反应“一种物质三种物质”进行推理,常见该类型的反应有:
Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
NH4HSO3NH3↑+SO2↑+H2O
③根据反应“化合物+单质==化合物+化合物+……”,常见该类型的反应有:
Na2SO3+Cl2+H2O==Na2SO4+2HCl
Na2SO3+Br2+H2O==Na2SO4+2HBr
C+4HNO3(浓)==CO2↑+4NO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7.题眼七:
根据常见反应的特征现象。
(1)两种物质反应既有沉淀又有气体生成的
①双水解:主要指Al3+、Fe3+与CO32-、HCO3-等之间的双水解
②Ba(OH)2和(NH4)2SO4生成氨气和硫酸钡沉淀
(2)遇水能放出气体的
①Li、Na、K、Ca、Ba、Mg(△)、Fe(高温)[氢后面的金属不跟水反应]
②Na2O2、NaH、CaC2、Al2S3、Mg3N2
③加碱能产生气体的:Al、Si、NH4+
④加酸有沉淀生成的:如SiO32-、AlO2-、S2O32-、C6H5O-(常温下)
⑤有“电解”条件的,通常联想到下列代表物:
a.电解电解质型:不活泼金属的无氧酸盐如CuCl2(aq)
b.放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4(aq)
c.放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐如NaCl(aq)
d.电解熔融离子化合物:如Al2O3(l)、NaCl(l)


无机推断题的突破方法:

解决无机框图推断题的一般流程是:
整体浏览、寻找突破;
由点到面、广泛联系;
大胆假设、验证确认;
明确要求、规范解答 。
解题的关键是仔细审题,依据物质的特征来寻找突破口,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。常用的突破方法主要有以下几种。
1.依据元素或物质的特征数据突破
常用的有:
(1)在地壳中含量最多的元素是氧;
(2)在地壳中含量最多的金属元素是铝;
(3)组成化合物种类最多的元素是碳;
(4)相对分子质量最小的单质是氢气;
(5)日常生活中应用最广泛的金属是铁。
2.依据物质的特性突破
常用的有:
(1)使淀粉变蓝的是I2
(2)能使铁、铝钝化的是冷的浓硫酸或浓硝酸;
(3)能与SiO2反应而能雕刻玻璃的是氢氟酸;
(4)能使品红溶液褪色,褪色后的溶液受热后恢复红色的是二氧化硫;
(5)遇SCN-溶液变红色的是Fe3+
(6)在放电的条件下与氧气化合生成NO的是氮气;
(7)能与水剧烈反应生成氧气的气体是F2
(8)具有磁性的黑色固体是Fe3O4
(9)红棕色粉末是Fe2O3
(10)黄绿色气体是Cl2,红褐色沉淀是Fe(OH)3,能与水反应放出气体的淡黄色粉末是Na2O2
3.依据物质的特殊用途突破
常用的有:
(1)可作呼吸面具和潜水艇中的供氧剂的是Na2O2
(2)可用于杀菌、消毒、漂白的物质主要有Cl2、ClO2、NaClO和漂白粉等;
(3)可用作半导体材料、太阳能电池的是晶体硅;
(4)用于制造光导纤维的是SiO2
(5)可用于治疗胃酸过多的物质是NaHCO3、Al(OH)3等;
(6)可用于制造发酵粉的是NaHCO3
(7)可用作钡餐的是BaSO4
(8)可用于焊接钢轨、冶炼难熔金属的是铝热剂;
(9)可用作感光材料的是AgBr;
(10)可用作腐蚀印刷电路板的是FeCl3溶液。
4.依据特殊现象突破
常用的有:
(1)燃烧时产生苍白色火焰的是氢气在氯气中燃烧;
(2)灼烧时火焰呈黄色的是含钠元素的物质;
(3)灼烧时火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)的是含钾元素的物质;
(4)在空气中迅速由无色变红棕色的气体是NO;
(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的是Fe(OH)2转化为Fe(OH)3
(6)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是NH3
(7)使澄清石灰水先变浑浊后变澄清的是CO2、SO2
(8)加入NaOH溶液先产生白色沉淀后沉淀溶解的溶液中含有Al3+
5.根据限定条件和解题经验突破
常用的有:
(1)“常见金属”往往是铁或铝;
(2)“常见气体单质”往往是H2、N2、O2、Cl2
(3)“常用的溶剂”往往是H2O;
(4)“常温常压下为液态”的往往是H2O;
(5)“能与过量HNO3反应”则意味着某元素有变价;
(6)“与浓酸反应”的物质往往是铜、碳、MnO2等;
(7)“电解”生成三种物质的往往为NaCl溶液或CuSO4溶液或AgNO3溶液;“电解”生成两种物质的往往是电解水型的溶液,生成的两种物质为氢气和氧气。熔融电解往往是电解Al2O3、NaCl或MgCl2


无机物间的特殊转化关系:

二、三角型转化

1.铁三角:

2.铝三角:

3.氯三角:

4.硅三角:

三、交叉型转化关系

1.硫及其重要化合物间的转化 :

2.氮及其重要化合物间的转化 :

3.钠及其重要化合物间的转化 :




氧化铁:

化学式Fe2O3,溶于盐酸,为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。
(1)色态:红色粉末,俗称铁锈(铁红)
(2)溶解性:溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐;难溶于水,不与水反应。
(3)氧化性:高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原


氧化铁的化学性质:

  1. 铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  2. 与强酸反应:Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
  3. 与还原性酸(HI)反应:Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2

铁的氧化物:

化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 —— 铁红 磁性氧化铁
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 +2 +3 +2、+3
水溶性 不溶 不溶 不溶
与酸反应 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
用途 玻璃色料 油漆、颜料 做颜料和抛光剂
氧化性 高温时都能与C、CO、H2反应,被还原生成Fe单质

浅绿色溶液,既有氧化性性又具有还原性,主要表现还原性
(1)与氧化剂反应生成三价铁

(2)与碱反应

(3)Fe2+易被氧化,水溶液中易水解。亚铁盐溶液(FeCl2)在保存时加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化,滴入少量相应的酸溶液(HCl),防止Fe2+水解。

电解池:

(1)电解:使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
(2)装置:电解池(电解槽)
(3)特点:将电能转化为化学能。
形成条件:①与电源相连的两个电极,②电解质溶液或熔融电解质,③形成闭合回路
(4)阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->SO42->NO3->F- 阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2(消耗H+),阳极上无O2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有H2,阳极上有O2,且(相当于电解水),则有三种情况:
a如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;
b如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;
c如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
(6)电解反应类型:从参加反应的物质来分电解反应可分成五类:
①H2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。
②溶质型:溶质所电离出来的离子发生氧化还原,如电解氯化铜、溴化氢等溶液。
③硫酸铜溶液型:电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜、氧气和硫酸,电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。
④氯化钠溶液型:电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠,电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。
⑤电镀型:镀层金属作阳极,阳极反应是:M-ne-=Mn+,镀件作阴极,阴极反应是:Mn++ne-=M。(电解精炼与电镀,实质上是相同的)

原电池、电解池、电镀池的比较:



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