专题15 元素及其化合物知识的综合应用
1．【2018天津卷】下图中反应①是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl2·6NH3是优质的镁资源。回答下列问题：
（1）MgCl2·6NH3所含元素的简单离子半径由小到大的顺序（H除外）：_________________________，Mg在元素周期表中的位置：_____________________，Mg(OH)2的电子式：____________________。
（2）A2B的化学式为_______________。反应②的必备条件是_______________。上图中可以循环使用的物质有_______________。
（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料_______________（写化学式）。 （4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_______________。
（5）用Mg制成的格氏试剂（RMgBr）常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：
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依据上述信息，写出制备所需醛的可能结构简式：_______________。
【答案】 r(H) 电解 NH3，NH4Cl SiC 2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O CH3CH2CHO，CH3CHO 【解析】 +2+3–– Mg2Si 熔融， 1 为；（2）根据流程图，以及元素守恒，A2B中含有Si和Mg，即化学式为Mg2Si； 反应②为电解熔融状态的MgCl2得到金属镁，即必备的条件是熔融和电解；根据流程可以循环使用的物质为NH3和NH4Cl；（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，该耐磨材料一定有Si和C，考虑到课本中介绍了碳化硅的高硬度，所以该物质为SiC；（4）煤燃烧产生SO2，SO2与Mg(OH)2反应：Mg(OH)2＋SO2=MgSO3＋H2O，MgSO3中S被氧气氧化，其反应是2MgSO3＋O2=2MgSO4，因此总反应为2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O；（5）根据流程图，推出所需的醛是CH3CH2CHO或CH3CHO； 考点定位：考查微粒半径大小比较、化学用语的考查、结构简式的推断等知识。 【试题点评】思路点拨：（5）问，比较新颖，考查了一道有机物试题，涉及有机物结构简式的推断，根据流程，格氏试剂与醛基反应，醛基中C=O一个键发生断裂，O原子转化成－OH，RMgX中的－R与羰基上碳原子连接，因此推出醛应为CH3CH2CHO和CH3CHO。 2．【2018江苏卷】碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，反应方程式为（2?x）Al2(SO4)3+3xCaCO3+3xH2O 2[（1?x） Al2(SO4)3·xAl(OH)3]+3xCaSO4↓+3xCO2↑生成物（1?x）Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。 （1）制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高x值的方法有___________________。 （2）碱式硫酸铝溶液吸收SO2过程中，溶液的pH___________（填“增大”、“减小”、“不变”）。 （3）通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下： ①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL，加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.3300 g。 ②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL，稀释至25 mL，加入0.1000 mol·LEDTA标准溶液25.00 mL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.08000 mol·LCuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液20.00 mL（已知Al、Cu与EDTA反应的化学计量比均为1∶1）。 计算（1?x）Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值（写出计算过程）。 【答案】（1）适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率 （2）减小 3+ 2+ ?1 ?1 （3）25mL溶液中：n(SO4)= n(BaSO4) =2.5 mL溶液中： 2? =0.0100 mol ?1 n(Al3+) = n(EDTA)?n(Cu2+)=0.1000 mol·L?1×25.00 mL×10?3L·mL?1?0.08000 mol·L×20.00 mL 2 ×10L·mL=9.000×10mol 25 mL溶液中：n(Al)=9.000×10mol 1 mol (1?x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中 3+ ?3 ?3 ?1?4 n(Al3+)=(2?x)mol；n(SO42?)=3(1?x)mol x=0.41 【解析】 2.5 mL溶液中：n（Al） = n（EDTA）?n（Cu）=0.1000 mol·L×25.00 mL×10L·mL?0.08000 mol·L 3+ 2+ ?1 ?1 ?3 ?1 ×20.00 mL×10L·mL=9.000×10mol 3+ ?3 ?3 ?1?4 25 mL溶液中：n（Al）=9.000×10mol 1 mol （1-x）Al2（SO4）3·xAl（OH）3中n（Al）=（2-x）mol；n（SO4）=3（1-x）mol 3+ 2- ==，解得x=0.41。 考点定位：本题以碱式硫酸铝溶液的制备原理为背景，考查反应原理的理解、反应条件的控制和有关化学式的计算。 【试题点评】思路点拨：①向硫酸铝溶液中加入CaCO3生成碱式硫酸铝溶液，根据平衡移动原理进行分析，CaCO3的作用是调节pH促进Al水解，同时将SO4转化为CaSO4沉淀；②理解溶液中的离子反应与实验滴定方法的定量计算，理清物质间的计量关系。 3．【2017北京卷】SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。 （1）SCR（选择性催化还原）工作原理： 3+ 2- ① 尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：____________。 ② 反应器中NH3还原NO2的化学方程式：____________。 3 ③ 当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。 ④ 尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60 g·mol）含量的方法如下：取a g尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·LH2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L ?1 ?1 ?1 NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。 （2）NSR（NOx储存还原）工作原理： NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。 ① 通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。 ② 用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。 ③ 还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是_______ 催化剂15 15 NNO。将该反应的化学方程式补充完整： □NNO+□H2O CO2+2NH3 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O 15 【答案】（1）①CO(NH2)2+H2O③2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4 3(2c1v1?c2v2)100a④ （2）①BaO ②8∶1 ③4NO+4NH3+3O2 15 4NNO+6H2O 15 4 mol·L-v2 ×10L×c2 mol·L×=（v1c1-v2c2）×10mol，则尿素的物质的量为（v1c1-v2c2）×10mol， ?1 -3 ?1 -3-3 3(2c1v1?c2v2)-3 100a尿素溶液中溶质的质量分数是[（v1c1-v2c2）×10mol×60g/mol]÷a g×100%= 。 （2）① 由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质是BaO。②由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16mol÷2=8mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8:1。③反应物有 15 NO与NH3，结合产物中有水，可知还有另一反应物O2，反应中NH3是还原剂，NO与O2是氧化剂，因含氮产 15 15 物均为 15 NNO，则 15 NO与NH3以1:1参加反应，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为4NNO+6H2O。 15 4NO+4NH3+3O2 【名师点睛】试题以SCR和NSR技术控制发动机的NOx排放为载体，重点考查化学方程式书写、化学计算、氧化还原反应电子转移的应用等知识，考查考生的读图能力、计算能力和对试题的综合分析能力。注意读图时要结合题目要求展开，如图a，问题中“NOx的储存和还原。储存…..”，因此主要就是从图左到图右，BaO转变成Ba(NO3)2，Pt没有发生变化，所以BaO是储存NOx的试剂，而Pt没有变化则可能是该储存过程中的催化剂。该题涉及到方程式的书写较多，尤其是氧化还原反应方程式的配平是解答的难点。注意利用好“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，注意电子得失守恒的计算关系式，即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。 4．【2017天津卷】H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列方法中的问题。 Ⅰ．H2S的除去 方法1：生物脱H2S的原理为：H2S+Fe2(SO4)3 4FeSO4+ O2+2H2SO4 硫杆菌S↓+2FeSO4+H2SO4 2Fe2(SO4)3 +2H2O 5 （1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×10倍，该菌的作用是______________。 （2）由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为______________。若反应温度过高，反应速率下降，其原 5
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