高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)39 常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與制備考點(diǎn)過關(guān)-人教版高三化學(xué)試題

課時(shí)39常見物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與制備夯實(shí)基礎(chǔ)考點(diǎn)過關(guān)物質(zhì)的制備【基礎(chǔ)梳理】1.物質(zhì)制備的一般方法(1)確定原料:原料中含有目標(biāo)產(chǎn)品中的子結(jié)構(gòu)。如用濃鹽酸制取氯氣，子結(jié)構(gòu)是元素。(2)設(shè)計(jì)程序?qū)嶒?yàn)原料→實(shí)驗(yàn)原理→途徑設(shè)計(jì)(途徑Ⅰ、途徑Ⅱ、途徑Ⅲ……)→最佳途徑→實(shí)驗(yàn)儀器→實(shí)驗(yàn)方案→制得物質(zhì)。設(shè)計(jì)反應(yīng)路徑:原料豐富、價(jià)格低廉、原子利用率高、環(huán)境污染少、步驟簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)化的原則，選擇最佳反應(yīng)路線。如制備硝酸銅有下列三種途徑:①銅+濃硝酸②銅+稀硝酸③銅+氧氣→氧化銅;氧化銅+稀硝酸→硝酸銅最佳途徑為。(3)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的題型①限定幾種原料，制備一種或幾種物質(zhì)。②限定幾種原料，要求用幾種不同的方法制備同一種物質(zhì)。③自選原料，制備某一指定物質(zhì)。④用含雜質(zhì)的物質(zhì)為原料，提取某一純凈物。⑤由給定廢料，回收、提取、制備某一或某幾種物質(zhì)。2.常見物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制備氫氣原理(方程式):Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑注意事項(xiàng):為了加快反應(yīng)速率，可以向稀硫酸中滴加幾滴硫酸銅溶液氧氣原理(方程式):2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+O2↑+MnO22H2O22H2O+O2↑注意事項(xiàng):固固加熱時(shí)，試管口略向下傾斜二氧化碳原理(方程式):CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O注意事項(xiàng):不能用稀硫酸代替稀鹽酸氯氣原理(方程式):MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O注意事項(xiàng):用飽和食鹽水除氯化氫，用氫氧化鈉吸收尾氣氯化氫原理(方程式):NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑HCl(濃)HCl↑注意事項(xiàng):要用固態(tài)的氯化鈉和濃硫酸，不可以用飽和食鹽水氨氣原理(方程式):2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2OCaO+NH3·H2ONH3↑+Ca(OH)2NH3·H2ONH3↑+H2O注意事項(xiàng):常用堿石灰來干燥氨氣NO原理(方程式):3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O注意事項(xiàng):不能用排空氣法收集，用排水法收集(續(xù)表)NO2原理(方程式):Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O注意事項(xiàng):不能用排水法收集，用向上排空氣法收集乙烯原理(方程式):CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O注意事項(xiàng):須快速升溫至170乙炔原理(方程式):CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑注意事項(xiàng):用飽和食鹽水代替水，不能用啟普發(fā)生器制取氫氧化亞鐵原理(方程式):Fe2++2OH-Fe(OH)2(白色)↓注意事項(xiàng):①用煮沸過的蒸餾水配制溶液②用長(zhǎng)滴管吸取NaOH伸入新制備的FeSO4溶液中滴加③在溶液中加苯、汽油、植物油等有機(jī)溶劑，隔絕空氣④電解法(鐵作陽極電解NaCl溶液)氫氧化鋁原理(方程式):Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N注意事項(xiàng):不能用可溶性的鋁鹽與NaOH溶液反應(yīng)制取氫氧化鋁Fe(OH)3膠體原理(方程式):Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+注意事項(xiàng):①滴入飽和FeCl3溶液后不能長(zhǎng)時(shí)間加熱②不能用FeCl3溶液與NaOH溶液或氨水制備膠體綠礬原理(方程式):Fe+2H+Fe2++H2↑Fe2++S+7H2OFeSO4·7H2O↓注意事項(xiàng):①鐵粉要過量②從硫酸亞鐵溶液中得到綠礬要經(jīng)過:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌(用酒精)、干燥(續(xù)表)膽礬原理(方程式):2Cu+O22CuOCuO+2H++S+4H2OCuSO4·5H2O注意事項(xiàng):不能用銅和濃硫酸制備膽礬，否則既浪費(fèi)原料又造成環(huán)境污染硫酸亞鐵銨(莫爾鹽)原理(方程式):Fe+2H+Fe2++H2↑Fe2++2N+2S+6H2O(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O↓注意事項(xiàng):①制備硫酸亞鐵時(shí)，鐵過量、趁熱過濾②用少量酒精洗滌晶體乙酸乙酯原理(方程式):CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O注意事項(xiàng):導(dǎo)氣管不能伸到液面以下乙酰水楊酸(阿司匹林)原理(方程式):+(CH3CO)2O+CH3COOH注意事項(xiàng):濃硫酸催化、水浴加熱90酚醛樹脂原理(方程式):注意事項(xiàng):用沸水浴加熱，反應(yīng)裝置中的長(zhǎng)玻璃管對(duì)揮發(fā)的反應(yīng)物起冷凝回流作用溴苯原理(方程式):注意事項(xiàng):不需要加熱，長(zhǎng)的導(dǎo)氣管起導(dǎo)氣兼起冷凝作用銀鏡原理(方程式):CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O注意事項(xiàng):試管要潔凈、用新配制的銀氨溶液、要用水浴加熱微課1重要物質(zhì)制備及其化工生產(chǎn)關(guān)系【典型例題】鉻鐵礦的主要成分可表示為FeO·Cr2O3，還含有MgO、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)，下圖所示是以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的工藝流程。已知1:物質(zhì)的溶解度(g/100g水)見下表。物質(zhì)04080KCl28.040.151.3NaCl35.736.438.0K2Cr2O74.726.373.0Na2Cr2O7163.0215.0376.0已知2:①焙燒時(shí)有Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2等生成。②Cr2+H2O2Cr+2H+;Cr2具有很強(qiáng)的氧化性?；卮饐栴}:(1)“浸出”步驟中，為了提高浸出率，可采取的措施有(要求寫一條)。(2)固體b中主要含有(填化學(xué)式)。(3)要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，應(yīng)該使用(填儀器或用品名稱)。(4)酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH<5，其目的是;不用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH的原因是。(5)操作Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是，要得到K2Cr2O7晶體的操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、、和干燥。[答案](1)加熱(或研磨或攪拌)(2)Al(OH)3(3)pH計(jì)(或精密pH試紙)(4)使Cr轉(zhuǎn)化為Cr2Cr2會(huì)把鹽酸(或氯離子)氧化為氯氣(5)Na2Cr2O7+2KClK2Cr2O7↓+2NaCl過濾洗滌[解析]:(1)升高溫度、研磨或者攪拌等都可以提高浸出率。(2)以鉻鐵礦為原料制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)的過程中，必須把FeO、MgO、Al2O3、Fe2O3等雜質(zhì)除去;焙燒時(shí)有Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2等生成，固體a主要含有Fe2O3和MgO，NaAlO2與醋酸反應(yīng)，生成Al(OH)3沉淀，固體b中主要含有Al(OH)3。(3)要檢測(cè)酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，應(yīng)該使用pH計(jì)或精密pH試紙，不能使用廣泛pH試紙，廣泛pH試紙只能取整數(shù)值。(4)酸化步驟用醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH<5，其目的是使Cr轉(zhuǎn)化為Cr2;若用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH，Cr2會(huì)把鹽酸(或氯離子)氧化為氯氣。(2014·全國卷)磷礦石主要以磷酸鈣[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。圖1為目前國際上磷礦石利用的大致情況，其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖2是熱法磷酸生產(chǎn)過程中由磷灰石制單質(zhì)磷的流程。圖1圖2部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下:熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃?zhèn)渥琢?4280.5PH3-133.8-87.8難溶于水，具有還原性SiF4-90-86易水解回答下列問題:(1)世界上磷礦石最主要的用途是生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦石使用量的%。(2)以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca5F(PO4)3反應(yīng)的化學(xué)方程式為。現(xiàn)有1t折合含有五氧化二磷約30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸t(yī)(3)如圖2所示，熱法生產(chǎn)磷酸的第一步是將二氧化硅、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應(yīng)生成白磷。爐渣的主要成分是(填化學(xué)式)，冷凝塔1的主要沉積物是，冷凝塔2的主要沉積物是。(4)尾氣中主要含有，還含有少量PH3、H2S和HF等，將尾氣先通入純堿溶液，可除去，再通入次氯酸鈉溶液，可除去。(填化學(xué)式)(5)相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復(fù)雜，能耗高，但優(yōu)點(diǎn)是。[答案](1)69(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF↑0.49(3)CaSiO3液態(tài)白磷固態(tài)白磷(4)SiF4、COSiF4、HF、H2SPH3(5)產(chǎn)品純度大(濃度大)[解析]:解答本題首先要會(huì)解讀題目提供的各個(gè)數(shù)據(jù)的含義、相互關(guān)系;物質(zhì)的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與特征、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)從能耗、環(huán)境污染、產(chǎn)品純度、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等多種角度分析方法的優(yōu)劣，然后對(duì)題目中的問題一一解答。(1)根據(jù)圖示磷礦石利用的情況可知生產(chǎn)含磷肥料，約占磷礦使用量的比例是0.04+0.96×0.85×0.80=0.69。(2)以磷灰石為原料，根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的規(guī)律:強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)原理，用過量的硫酸溶解Ca5F(PO4)3，可制得磷酸。反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca5F(PO4)3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF↑;根據(jù)P元素守恒可得關(guān)系式:P2O52H3PO4，即142份P2O5可制取196份的磷酸。因?yàn)?t折合含有五氧二磷約30%的磷灰石，含有P2O5的質(zhì)量是0.3t，所以可制取85%的高品磷酸的質(zhì)量是(196×0.3t)÷142÷0.85=0.49t。(3)根據(jù)題目提供的信息可知:SiO2、過量焦炭與磷灰石Ca5(OH)(PO4)3混合，在高溫下反應(yīng)，得到白磷P4、PH3、CO、HF、SiF4、H2O、CaSiO3等。難溶性的固體物質(zhì)是CaSiO3;冷凝塔1的溫度是70℃，溫度低于白磷的沸點(diǎn)280.5℃，高于白磷的熔點(diǎn)44℃，所以此時(shí)主要沉積物是液態(tài)白磷;在冷凝塔2的溫度是18℃，低于白磷的熔點(diǎn)44℃，故此時(shí)主要沉積物是固態(tài)白磷。(4)根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合反應(yīng)實(shí)際，在尾氣中主要含有SiF4、HF、H2S，會(huì)與純堿發(fā)生反應(yīng)除去;再通入次氯酸鈉溶液，由于NaClO有強(qiáng)氧化性，因此可除去有強(qiáng)還原性的PH孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3，還含少量鐵的氧化物和硅的氧化物。以下是實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO4·5H2O晶體的流程圖:(1)研磨孔雀石的目的是。浸泡孔雀石的試劑A若選用過量的稀硫酸，則固體a是(填化學(xué)式)。(2)試劑B的目的是將溶液中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，則試劑B宜選用(填字母)。A.酸性KMnO4溶液B.H2O2溶液C.濃硝酸 D.氯水相應(yīng)的離子方程式為。(3)試劑C用于調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀予以分離。則試劑C宜選用(填字母)。A.稀硫酸 B.NaOH溶液C.氨水 D.CuO固體C的化學(xué)式為。(4)1mol氨氣通過加熱的Cu2(OH)2CO3可以產(chǎn)生1.5mol金屬銅，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(5)常溫下Fe(OH)3的Ksp=1×10-39，若要將溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，使溶液中c(Fe3+)降低至1×10-3mol·L-1，必需將溶液調(diào)節(jié)至pH=。[答案](1)增大固體表面積，以增大反應(yīng)速率SiO2(2)B2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O(3)DFe(OH)3(4)3Cu2(OH)2CO3+4NH36Cu+3CO2+9H2O+2N2(5)2[解析]:(1)研磨孔雀石的目的是增大固體表面積，以增大反應(yīng)速率，同時(shí)增大浸出率。(2)B不引入新的雜質(zhì)，對(duì)環(huán)境無污染;A和C引入新的雜質(zhì);D對(duì)環(huán)境有污染。(3)B和C引入新的雜質(zhì)，且不易除去，不選用。(5)Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=1×10-3×c3(OH-)=1×10-39，c(OH-)=1×10-12mol·L-1，pH=2。實(shí)驗(yàn)室制取乙酸丁酯的實(shí)驗(yàn)裝置有下圖所示兩種裝置供選用。其有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)如下表:乙酸1-丁醇乙酸丁酯熔點(diǎn)/℃16.6-89.5-73.5沸點(diǎn)/℃117.9117126.3密度/g·cm-31.050.810.88水溶性互溶可溶(9g/100g水)微溶(1)制取乙酸丁酯的裝置應(yīng)選用(填“甲”或“乙”)。不選另一種裝置的理由是。(2)該實(shí)驗(yàn)生成物中除了主產(chǎn)物乙酸丁酯外，還可能生成的有機(jī)副產(chǎn)物有(寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式):、。(3)酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，為提高1-丁醇的利用率，可采取的措施是。(4)從制備乙酸丁酯所得的混合物中分離、提純乙酸丁酯時(shí)，需要經(jīng)過多步操作，下列圖示的操作中，肯定需要的化學(xué)操作是(填字母)。(5)有機(jī)物的分離操作中，經(jīng)常需要使用分液漏斗等儀器。使用分液漏斗前必須;某同學(xué)在進(jìn)行分液操作時(shí)，若發(fā)現(xiàn)液體流不下來，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，還可能。[答案](1)乙由于反應(yīng)物(乙酸和1-丁醇)的沸點(diǎn)低于產(chǎn)物乙酸丁酯的沸點(diǎn)，若采用甲裝置會(huì)造成反應(yīng)物的大量揮發(fā)降低了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，乙裝置則可以冷凝回流反應(yīng)物，提高了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率(2)CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH＝CH2(3)增加乙酸濃度(4)AC(5)檢查是否漏水或堵塞分液漏斗上口玻璃塞上的凹槽未與漏斗口上的小孔對(duì)準(zhǔn)(或漏斗內(nèi)部未與外界大氣相通或玻璃塞未打開)[解析]:(1)學(xué)會(huì)利用信息去做題。由于反應(yīng)物(乙酸和1-丁醇)的沸點(diǎn)低于產(chǎn)物乙酸丁酯的沸點(diǎn)，若采用甲裝置會(huì)造成反應(yīng)物的大量揮發(fā)降低了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，乙裝置則可以冷凝回流反應(yīng)物，提高了反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率。(2)在加熱、濃硫酸的作用下，1-丁醇可以發(fā)生消去反應(yīng)，也可以發(fā)生脫水生成醚的取代反應(yīng)。(3)生成酯的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，增加乙酸的濃度，可以促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高1-丁醇的利用率，若是分離出產(chǎn)物，可以促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高1-丁醇的利用率，但在現(xiàn)實(shí)操作中比較不方便。(5)裝置在做實(shí)驗(yàn)以前進(jìn)行氣密性的檢查，而儀器在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢查其是否會(huì)漏水。(2014·全國卷Ⅱ)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝提取其他產(chǎn)品?；卮鹣铝袉栴}:(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是(填序號(hào))。①用混凝法獲取淡水②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種 ④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝(2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br2，并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3，吸收1molBr2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為mol。(3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖:濃海水的主要成分如下:離子Na+Mg2+Cl-S濃度/g·L-163.728.8144.646.4該工藝過程中，脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為，產(chǎn)品2的化學(xué)式為，1L濃海