2023年12月18日发(作者：)
专题讲座二 相互竞争的离子反应和氧化还原反应
反应物间一对多的化学反应常有“平行反应”和“竞争反应”两类，平行反应主要指多个反应相互间没有影响可同时进行；而竞争反应是指由于反应能力不同，多个反应按一定的先后顺序逐次进行。竞争反应主要包括两种基本题型：一是一种氧化剂(还原剂)与多种还原剂(氧化剂)反应，如把Cl2通入含I－、Br－、Fe2＋的溶液中，按照还原能力由强到弱的顺序，I－优先反应，其次是Fe2＋，最后是Br－；二是一种酸(碱)与多种碱性(酸性)物质反应，如把盐酸逐滴加入到含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中，按照碱性由强到弱的顺序，NaOH优先反应，其次是Na2CO3，最后是NaHCO3，此类竞争反应的先后顺序即是其有效顺序。在实际问题中有部分看似平行的反应，由于物质的性质而出现了“有效”和“无效”两种可能性，准确地确定有效反应就成了解题的关键。
1．复分解反应之间的竞争
若某一溶液中同时存在几个可能的复分解反应，则生成更难溶解或更难电离的物质的反应将优先进行。
【例1】 写出在硫酸铝铵溶液中加入少量氢氧化钡溶液的离子方程式：__________________________________。
3＋2－解析 在硫酸铝铵溶液中，存在NH＋、Al与SO44，当加入少量的Ba(OH)2－溶液后，Ba2＋和SO24结合生成
BaSO4，OH－则既可与Al3＋结合又能与NH＋4结合，它们彼此之间发生互相竞争的反应。由于在含有Al3＋的溶液中滴入NH3·H2O，有白色沉淀生成可知，－－3＋Al3＋结合OH－的能力大于NH＋结合OH的能力，OH优先与Al结合生成4－－2＋Al(OH)3,则上述离子方程式为2Al3＋＋3SO24＋3Ba＋6OH===2Al(OH)3↓
1
＋3BaSO4↓。
－－2＋答案 2Al3＋＋3SO24＋3Ba＋6OH===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓
即时巩固1 将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(y)的关系正确的是 ( )
解析 CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应,但存在着竞争，如果先与KOH反应,则反应后生成的K2CO3立即会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后立即有CaCO3生成。第二步还要判断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以采用假设法判断，即如果先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此应是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。
答案 D
即时巩固2 少量NaOH溶液滴入到NH4HCO3溶液中的离子方程式为_________________________________。
答案 NH4+＋OH－===NH3H2O
即时巩固3 向NH4Cl、AlCl3、MgCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，按反应的先后顺序，写出有关反应的离子方程式：
2
(1)___________________________________________，
_____________________________________________。
(2)__________________________________________。
(3)___________________________________________。
答案 (1)Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ Mg＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
－－－(2)NH＋＋OH===NH·HO (3)Al(OH)＋OH===AlO43232＋2H2O
2．氧化还原反应之间的竞争
若某一溶液中同时含有多种还原性(氧化性)物质，则加入一种氧化剂(还原剂)时，优先氧化(还原)还原性(氧化性)强的物质。
【例2】 在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.01 mol的酸性混合溶液中加入0.01 mol铁粉，经搅拌后发生的变化应是
A．铁溶解，析出0.01 mol Ag和0.005 mol Cu
B．铁溶解，析出0.01 mol Ag并放出H2
C．铁溶解，析出0.01 mol Ag，溶液中不再有Fe3＋
D．铁溶解，析出0.01 mol Ag，溶液中不再有Cu2＋
解析 因为氧化性Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋，所以先发生反应2Ag＋＋Fe===2Ag＋Fe2＋,其中0.005 mol的铁粉与0.01 mol 的AgNO3反应，析出0.01 mol Ag，再发生：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋,其中剩余的0.005 mol铁粉与0.01 mol的Fe(NO3)3反应，溶液中不再有Fe3＋，故选C。
即时巩固4 将足量Cl2缓缓通入含0.02 mol H2SO3和0.02 mol HBr的混合溶液中。在此过程中溶液的pH与Cl2用量的关系示意图是(溶液体积变化忽
3
( )
略不计，且不考虑Cl2与水反应) ( )
解
析 因H2SO3的还原性强于HBr的还原性，故Cl2先氧化H2SO3，H2SO3＋Cl2＋H2O===H2SO4＋2HCl，生成的H2SO4和HCl是强酸，故溶液的pH下降；当H2SO3完全反应后，再通入Cl2，发生反应Cl2＋2HBr===Br2＋2HCl，溶液的pH不再改变。
答案 A
即时巩固5 向NaBr、NaI和Na2SO3混合液中通入一定量氯气后，将溶液蒸干并充分灼烧，得到固体物质的组成可能是 ( )
A．NaCl、Na2SO4
B．NaBr、Na2SO4
D．NaCl、NaI、Na2SO4 C．NaCl、Na2SO4、I2
解析 向NaBr、NaI和Na2SO3混合液中通入一定量氯气后,可能发生的反应依次为Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl、2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2、2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2。将溶液蒸干时HCl、Br2和Cl2会挥发,灼烧时I2会升华。若通入的氯气过量,得到固体剩余物质的组成是NaCl、Na2SO4；若通入的氯气是不足量的,则还有可能留下NaBr。
即时巩固6 某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2和HNO3，若向其中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如右图所示。
4
则稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、
HNO3的物质的量浓度之比为_________________________。
解析氧化性由强到弱的顺序是HNO3＞Fe3＋＞Cu2＋，反应由先到后的顺序为
4HNO3＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
4mol 1 mol 1 mol
2Fe3＋ ＋ Fe===3Fe2＋
2 mol 1 mol 3 mol
故原溶液中n[Fe(NO3)3]＝2 mol－1 mol＝1 mol
Cu2＋ ＋ Fe===Fe2＋＋Cu
1 mol 1 mol 1 mol
故c[Fe(NO3)3]∶c[Cu(NO3)2]∶c(HNO3)＝1∶1∶4。
答案 1∶1∶4
3．氧化还原反应与非氧化还原反应之间的竞争
一般情况下,氧化还原反应优先于非氧化还原反应发生。
【例3】 写出向漂白粉溶液中通入二氧化硫气体的化学方程式。
解析 漂白粉溶液中含有CaCl2和Ca(ClO)2,其中Ca(ClO)2水溶液能与SO2发生反应，向漂白粉溶液中通入二氧化硫气体后，是发生复分解反应生成CaSO3和HClO还是发生氧化还原反应，两反应互相竞争。由于次氯酸盐及次氯酸都具有强氧化性而亚硫酸盐及二氧化硫都具有还原性，所以是发生氧化还原反应而不是复分解反应。
5
答案 Ca(ClO)2＋2SO2＋2H2O===CaSO4↓＋2HCl＋H2SO4
2－即时巩固7 往含Fe3＋、H＋、NO－3的混合液中加入少量SO3，充分反应后，下列表示该反应的离子方程式正确的是 ( )
－＋2＋2－A．2Fe3＋＋SO2＋HO===2Fe＋SO＋2H
324－B．2H＋＋SO23===H2O＋SO2↑
2－2－C．2H＋＋2NO－3＋3SO3===3SO4＋2NO↑＋H2O
－D．2Fe3＋＋3SO23＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3SO2↑
解析 此题看上去似乎4个选项都可能发生，但我们知道氧化还原反应优先－3＋于非氧化还原反应,因此B、D不正确。那么SO2是先与Fe反应还是先与3H＋＋NO－如果先与Fe3＋反应，则生成3反应呢？可以用“假设法”进行判断。－的Fe2＋又会与H＋＋NO3反应，所以应先与H＋＋NO－3反应，故应选C。
答案 C
即时巩固8 写出下列反应的离子方程式：
(1)FeCl2溶液与NaClO溶液反应____________________。
(2)Na2S与FeCl3溶液混合__________________________。
(3)硫化钠与CuSO4溶液混合_______________________。
解析 (1)氯化亚铁是强酸弱碱盐且有还原性，次氯酸钠是强碱弱酸盐且有氧化性，两者相遇既可发生双水解反应又可发生氧化还原反应，两反应相互竞争，由于发生氧化还原反应可以使溶液中离子浓度大大降低，所以优先发生氧化还原反应。
(2)硫化钠与氯化铁相遇，可能发生复分解反应、双水解反应及氧化还原反应，若发生复分解反应则生成Fe2S3，由于Fe2S3在水溶液中不存在，故不能发生复分解反应，也不可能在溶液中发生双水解反应，因Fe3＋具有氧化性，S2－
6
具有还原性，所以硫化钠与氯化铁发生的是氧化还原反应。
3)由于Cu2＋的氧化性较弱，Cu2＋和S2－不易发生氧化还原反应。硫化钠与硫酸铜可能发生双水解反应、复分解反应，两反应互相竞争。由于CuS在水中的溶解度远远小于Cu(OH)2的溶解度，则硫化钠与硫酸铜发生的是复分解反应而不是双水解反应。
答案 (1)6Fe2＋＋3ClO－＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3Cl－＋4Fe3＋
(2)2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓ (3)Cu2＋＋S2－===CuS↓
专题讲座九 电化学高考命题的探究
电化学知识是历年来的命题重点，几乎每年每套化学试卷中都有所涉及，有时出现在选择题中，有时出现在非选择题中。在考查电化学基础知识的前提下，命题题材及角度出现新的变化特点，现主要以近几年电化学试题为例说明。
一、关注新型化学电源的高考命题角度
新型电池一般具有高能环保，经久耐用，电压稳定，比能量高等特点，取材于这些新型电池的试题，既能体现化学的实用性，又能体现化学命题的时代性、新颖性，使试题在考查电化学知识的同时，又能较好地考查学生分析、灵活解答问题的能力，预测该种命题情景趋势将会继续。
1．可充电电池放电时电极极性判断及充电时与电源的连接
(1)放电时新型电池中元素化合价降低的物质正极材料发生还原反应的物质
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元素化合价升高的物质负极材料发生氧化反应的物质
(2)可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。
2．可充电电池电极反应式的书写方法
书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步：第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质；第二，写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)；第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。
充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。
3．对溶液中离子的移动方向判断
放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极；充电时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
【例1】 (2011·安徽理综，12)研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ( )
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子
C．Na＋不断向“水”电池的负极移动
D．AgCl是还原产物
解析 由电池总反应式可知，Ag在负极失去电子，生成氧化产物AgCl，每
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生成2 mol AgCl，即生成1 mol Na2Mn5O10，转移2 mol电子，故A、D错误，B正确；
Na＋应向电池的正极移动，C错误。
答案B
【例2】 (2011·新课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是 ( )
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe
B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
解析 由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确；
放电时，Fe失电子被氧化，负极反应式为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确；
充电时，阴极发生还原反应，电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C错误；
充电时，阳极发生氧化反应，电极反应式为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。
答案C
【例3】 (2010·江苏，11)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下
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列说法正确的是
( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化
解析 太阳能电池利用光能转化为电能可直接作用于工作马达实现了电能与机械能的转化；在装置X中，电解水生成H2、O2，实现了光能与化学能的转化；在装置Y中构成燃料电池，化学能转化为电能，作用于马达实现了电能与机械能的转化，A、D错误；
氢氧燃料电池的负极上应是H2参加反应，B错误；
装置X能利用光能实现H2、O2、H2O的循环再生，C正确
答案C
二、电化学与化学实验知识有机融合
由于电化学在电极反应分析及电极反应式等知识中，要涉及到电极材料、电解液中离子等性质的分析，因而在电化学考查中就容易与化学实验融合在一起，如电解液的制备、净化、电极反应产物的检验、电化学装置的设计等等，这样就提高了试题的综合度，利于全面考查学生的基础知识及灵活解答问题的能力。在崇尚知识立意、能力考查的
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命题原则下，相信该类试题将继续受到推崇。
【例4】 (2009·山东理综，29)Zn－MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2－NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是____________。电池工作时，电子流向______________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2－NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是_______________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。
a．NaOH b．Zn c．Fe d．NH3·H2O
(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是__________________。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为____g。
解析 本题考查电化学原理。(1)由原电池原理可知，负极材料是Zn，电池工作时，电子由负极经外电路流向正极。
(2)在金属活动性顺序表中，Cu排在Zn的后面，Cu2＋能将Zn氧化为Zn2＋，从而使Zn电极受到腐蚀，利用反应Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，可用Zn除去Cu2＋，另外几种试剂在除Cu2＋时会引入杂质。
(3)电解时阴极发生还原反应，溶液中的H＋在阴极得电子被还原。由关系式Mn2＋―→MnO2―→2e－可得电路中通过2 mol电子时，MnO2的理论产量为87 g。
答案 (1)Zn(或锌) 正极
(2)锌与还原出来的Cu构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 b
(3)2H＋＋2e－===H2↑ 87
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【例5】 (2010·大纲全国卷Ⅱ，29)右图是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)
回答下列问题：
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)；
①A管溶液由红变黄；② B管溶液由红变黄；③ A管溶液不变色；④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式：_____________________；
(3)写出B管中发生反应的反应式：______________________；
(4)检验a管中气体的方法是____________________________
___________________________________________________；
(5)检验b管中气体的方法是___________________________
___________________________________________________；
(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是___________________________________________。
解析 (1)由于MgSO4是强酸弱碱盐，在水溶液中存在Mg2＋＋＋2H2OMg(OH)因此水溶液呈酸性，电解前A、B管均显2＋2H水解平衡，红色。铂丝是惰性电极，电解池中阴离子在阳极发生氧化反应，阳离子在阴极发生还原反应，在A管溶液中，铂丝作阴极，由于H＋的氧化性大于Mg2＋的氧化性，H＋先得电子被还原为H2，Mg2＋与OH－生成Mg(OH)2沉淀，酸12
性减弱，随着水的电解，OH－浓度增大，颜色由红变黄。而在B管溶液中铂－－丝作阳极，OH－的还原性大于SO24，OH失电子，随着电解的进行，酸性增大，溶液不变色(始终为红色)。
(2)(3)由(1)可知，在A管中发生：
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)
Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
在B管中：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)
(4)(5)H2的常用检验方法是“爆鸣”法，即用拇指按住管口，取出试管a，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰；O2的常用检验方法是木条复燃法，用拇指按住管口，取出试管b正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内，木条复燃。
(6)电解一段时间后，将电解液倒入烧杯时，由于两极产生的H＋和OH－[后生成Mg(OH)2]恰好中和，故溶液基本恢复电解前状态(MgSO4浓度增大)，故溶液仍显红色，同时白色的Mg(OH)2沉淀溶解。
答案 (1)①④
(2)2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑) Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)
(4)用拇指按住管口，取出试管，管口靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有淡蓝色火焰
(5)用拇指按住管口，取出试管正立，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃
(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)
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三、在元素推断等知识中渗透电化学内容
元素推断、物质推断、氧化还原反应、反应速率影响等知识也是命题考查的重点内容。为了拓展知识考查的宽度，体现学科知识的密切相关性，故在该类问题中常设计一些简单的电化学知识考查，以提高试题的综合性，但难度不大。
【例6】 X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知：①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；
②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答：
(1)Z2Y的化学式是____________。
(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是__________________
_______________________________________________。
(3)如下图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。
接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C(Ⅰ)的电极名称是________(填“正极”或“负极”)，C(Ⅱ)的电极反应式是___________________________________________________。
(4)铜屑放入稀H2SO4中不发生反应，若在稀H2SO4中放入X2Y2，铜屑可逐
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渐溶解，该反应的离子方程式是____________
___________________________________________________。
解析 由X、Y、Z、W为原子序数由小到大的四种短周期元素和①②知，X为H，Y为O，Z为Na，W为Cl。则Z2Y为Na2O，Z2Y2与X2Y的反应方程式为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑；接通S1后电解饱和NaCl溶液，C(Ⅰ)附近变红说明发生反应2H＋＋2e－===H2↑，c(OH－)增大。而C(Ⅱ)极应为2Cl－－2e－===Cl2↑。当断开S1接通S2后，构成了由H2和Cl2及溶液形成的原电池，H2失电子为负极，Cl2所在极C(Ⅱ)为正极，电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－；铜屑与稀H2SO4不反应，加入X2Y2即H2O2后，由于H2O2具有强氧化性，所以铜屑溶解。
答案 (1)Na2O
(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(3)负极 Cl2＋2e－===2Cl－
(4)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
教师用书备选题
1．某蓄电池的原理如图所示，以28%的硫酸为电解质溶液，a、b均为惰性电极，充电过程中左槽离子变化情况为VO2＋―→VO＋2。下列叙述不正确
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的是 ( )
A．充电过程中，a极的反应式为VO2＋－e－＋＋H2O===VO＋2＋2H
B．当右槽离子变化情况为V3＋―→V2＋时，电池中能量转化形式为化学能转化为电能
C．放电时，H＋从右槽迁移进入左槽
D．充电时，a与外接电源的正极相接，b与外接电源的负极相连
解析 充电时左槽中，VO―→VO2，其中V ―→V，发生氧化反应，说明充电时，a为阳极，b为阴极，此时右槽发生还原反应，V3＋―→V2＋，从能量转化角度来看，应为电能转化为化学能，B不正确，A、D正确；
放电时，a为正极，b为负极，阳离子向原电池的正极移动(右槽―→左槽)，C正确。
答案B
放电2．如图所示(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K＋通过，该电池工作的化学方程式为2K2S2＋KI3K2S4＋3KI，(Ⅱ)为充电电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是 ( )
－－A．电极A上发生的反应为2S22－2e＋4＋52＋＋－===S24
B．K＋从右到左通过离子交换膜
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C．电极X上发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑
D．当有0.1 mol K＋通过离子交换膜时，Y电极上产生2.24 L(标准状况)气体
解析 闭合开关K时，电极X附近溶液先变红，说明电极A是原电池的负极，电子流出，A对；
随着电池工作的进行，负极区阳离子转移到正极区，故K＋从左到右通过离子交换膜，B错；
电极X上是氢离子放电，C错；
有0.1 mol K＋通过离子交换膜即电路上通过0.1 mol电子，则Y电极上产生1.12 L(标准状况)气体，D错。
答案A
3．如图所示，Na-S电池是当前开发的一种高性能可充电电池，它所贮存的n能量为常用铅蓄电池的5倍(按相同质量计)，电池反应为2Na(l)＋8放电S8(l)Na2Sn充电。下列说法不正确的是
( )
A．外室熔融硫中添加石墨粉主要是为了增强导电性
B．放电时Na＋向正极移动
－－C．充电时阳极反应式为8S2n－16e===nS8
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D．充电时钠极与外接电源的正极相连
解析 由于硫是绝缘体，故在外室填充石墨粉以保证良好的导电性，A正确；
在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，形成闭合回路，B正确；
充电时阳极发生氧化反应，C正确
充电时钠极发生还原反应，应与外接电源的负极相连，D错。
答案D
4．据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3)和H2O2为原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，可用作空军通信卫星电源，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
( )
A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区
B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用
－－－C．该电池的a极反应式为BH－4＋8OH－8e===BO2＋6H2O
D．每消耗3 mol H2O2时转移电子3 mol
解析 由图知，a极区发生氧化反应，a是负极，b极区发生还原反应，b是正极。Na＋由负极区移向正极区，A项正确；
b是正极，正极材料为MnO2，MnO2能促进双氧水分解，B项正确；
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－－－负极上，氢由－1价升至＋1价，负极反应式为BH－＋8OH－8e===BO42＋6H2O，C项正确；
在电池反应中，双氧水只作氧化剂，氧由－1价降至－2价，每消耗3 mol H2O2时转移电子6 mol，D项错误。
答案D
5．有甲、乙两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如下图所示的原电池，请完成下列问题：
1)甲池中正极上的实验现象是________________________。
(2)乙池中总反应的离子方程式为______________________。
(3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池正负极”这种做法________(填“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正、负极的可行的方案_________________________________________________
___________________________________________________。
(若你认为可靠，此空可不作答)
(4)一段时间后，乙学生将乙池两极取出，然后取少许乙池溶液逐滴滴加6
mol·L－1 H2SO4直至过量，可能观察到的现象是___________________________________________________；
19
各阶段对应的离子方程式分别是_______________________。
解析 (1)当稀硫酸是电解液时，Mg作负极(活动性Mg>Al)，Al作正极，Al电极上产生气泡；
2)当NaOH溶液是电解液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑。
(4)乙学生将乙池两极取出，电解液是NaOH和NaAlO2的混合溶液，所以逐滴滴加稀硫酸，应该先中和掉NaOH，再与NaAlO2反应生成沉淀，当稀硫酸过量时，Al(OH)3沉淀逐渐溶解。
答案 (1)产生气泡
－(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2＋3H2↑
(3)不可靠 将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池的正、负极
(4)开始无明显现象，过一段时间产生白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解，最后消＋失 H＋＋OH－===H2O，AlO－Al(OH)3＋3H＋===Al32＋H＋H2O===Al(OH)3↓，＋＋3H2O
6．稀土元素(包括钇、钪和镧系等金属元素)是能源、信息等领域的关键材料，我国稀土产量占世界的85%以上。镧(La)、镍(Ni)的某种合金可表示为LaNi5，它具有神奇的吸氢能力(最大储氢量达到6.02×1022个氢原子/cm3)，反应如下：LaNi5H6===LaNi5＋3H2，其中固体LaNi5H6具有导电性，被称为金属型氢化物。
试回答：
(1)氢位于周期表的________族，该族元素的金属性随原子序数递增而__________。
20
(2)对于反应：LaNi5H6LaNi5＋3H2，保持温度不变，当平衡________(填“正向移动”或“逆向移动”)时，LaNi5的吸氢量会增加。温度升高后，若平衡常数K值变大，平衡________(填“不移动”、“正向移动”或“逆向移动”)。LaNi5吸氢的适宜条件是____________。
(3)镍可用于制镉镍电池，但镉元素对环境有污染，为此，人们开发了碱性氢镍电池，它利用LaNi5良好的吸氢能力，用固体LaNi5H6作负极反应物，其中氢元素的化合价为__________，电池放电时，发生氧化反应的电极反应式为______________________。电池充电时，每转移2 mol电子，最多形成__________cm3 LaNi5H6。
解析 (1)根据元素周期律可知，氢位于周期表的第ⅠA族，同主族元素的金属性随原子序数递增而增强。
(2)分析可逆反应可知平衡左移时LaNi5的吸氢量会增加。根据平衡常数定义可以推出该平衡右移。综合推断出LaNi5吸氢的适宜条件是加压、低温(该反应为体积增大、吸热反应)。
(3)因为LaNi5具有吸氢能力，氢元素并没有与其生成化合物，所以氢元素的化合价为0；电池放电时，发生氧化反应的电极反应式为LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O；计算得出电池充电时，每转移2 mol电子，最多形成20 cm3
LaNi5H6。
答案 (1)ⅠA 增强
(2)逆向移动 正向移动 加压、低温
(3)0 LaNi5H6－6e－＋6OH－===LaNi5＋6H2O 20
专题讲座六 环境保护与绿色化学
[考纲解读] 1.了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害，体
21
会化学对环境保护的重要意义。2.了解化工生产过程产生的“三废”对环境的危害，树立绿色化学的观念。3.原子经济性的概念和原子利用率的计算
1．环境污染
与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题：这是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等，其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。二是水体污染：这是指过量有害
物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。
思考：1.当今环境污染存在以下几方面问题：(用物质化学式或元素名称填写相关原因)
(1)酸雨——形成原因主要是 和 。
(2)光化学烟雾——主要是 、碳氢化合物造成的。
22
(3)臭氧空洞——主要是 、氮氧化合物等的排放引起的。
(4)温室效应——主要是由于大气中 等的含量的不断增加造成的。
(5)白色污染—— 等难降解塑料的大量使用。
(6)赤潮——含 洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。
2．环境保护的措施
(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。
(2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用 洗涤剂。
(3)回收、限制难降解塑料，研制 塑料。
【例1】 环境问题及解决措施
Ⅰ.臭氧层空洞
高空大气中O2吸收紫外线可变成臭氧(O3)，而冰箱中的致冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O3的分解，反应式如下：NO＋O3―→NO2＋2O；NO2＋O―→NO＋O2。请你写出总的反应式： ______________；其中NO的作用是NO解析 通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O3――→O2＋O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。
NO答案 O3――→O2＋O 还原剂 催化剂
Ⅱ. 水源污染(富营养化)
(1)工、农业及城市生活污水中含磷。家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)。关于处理污水时要不要除去磷的说法正确的是( )
A．磷是生物所需的营养元素，不必除去
B．含磷的污水是很好的肥料，不必除去
23
______________和____________。
C．含磷污水排到自然水中引起藻类增殖，使水变质，必须除去
D．磷对人无毒，除去与否都无关紧要
解析 含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素(N、P等)的污水排入自然水中，会使水中微生物和藻类大量繁殖、生成、腐败，从而使水中的溶解氧大量减少引起水中生物死亡、水质恶化，降低了水的使用价值。
答案 C
(2)赤潮
我国沿海出现了大面积赤潮，赤潮是红藻、蓝藻等在较短时间内大量繁殖形成的，它造成的严重后果是____________。赤潮是水体富营养化的结果，主要是因为_____________等，使水中含有大量的______________元素对应的离子。为了防止水污染，我国许多地区已经对洗衣粉的成分加以限制，不得再销售含有______________(从下述选项中选)的洗衣粉。
A．硅酸钠
B．烷基苯磺酸钠
D．蛋白质 C．三聚磷酸钠
答案 藻类分泌毒素，并且消耗水中的溶解氧，造成水质恶化和鱼类死亡
滥用氮肥、磷肥、农药和城镇废水任意排放 氮、磷 C
Ⅲ. 酸雨
(1)自然界“酸雨”形成的原因主要是
A．未经处理的工业废水的任意排放
B．大气中二氧化碳含量增多
C．工业上大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的冶炼
D．汽车排放的尾气和燃料不完全燃烧产生的气体
解析 自然界中的酸雨主要是硫酸雨，这是由于大气中SO2和SO3含量过高造成的，形成这种情况的主要原因是工业大量燃烧含硫的燃料和金属矿石的
24
( C )
冶炼，汽车尾气的排放不是主要原因。
(2)SO2主要来自于硫酸工厂废气和含硫矿物的燃烧。
①若用Na2SO3溶液来吸收工厂的SO2尾气，加热吸收液可获得高浓度的SO2，变废为宝。你能写出主要的化学方程式吗？
②为除去燃料中的硫，可采用如图脱硫工艺。你能写出主要的化学方程式吗？
△答案 ①SO2＋H2O＋Na2SO3=====2NaHSO3
高温②CaO(s) ＋SO2(g)=====CaSO3(s)，
△2CaSO3(s)＋O2(g)=====2CaSO4(
Ⅳ. 光化学烟雾：
大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应(大气中的氧气也参加了反应)，形成白色或浅蓝色有特殊气味的光化学烟雾。
光化学烟雾中主要含二次污染物如醛类、酮类、臭氧、过氧乙酰硝酸酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。
汽车尾气污染：
汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源之一。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。它的特点是使CO和NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
25
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式___________。
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是__________________________________________。
(3)控制城市空气污染源的方法可以有________。
A．开发氢能源
C．植树造林
B．使用电动车
D．戴上呼吸面具
催化剂答案 (1)2CO＋2NO=====N2＋2CO2
(2)SO2转化成SO3，SO3遇水生成硫酸
(3)ABC
二、绿色化学
1．绿色化学有关概念
(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。
绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。
(2)绿色化学的研究主要围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征：
a．采用无毒、无害的原料；
b．在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；
c．产品应该是环境友好的；
d．具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。
2．原子经济性
26
原子经济性在化学合成特别是有机合成中，减少废物的关键是提高选择性问题，即选择最佳反应途径，使反应物原子尽可能多地转化成产物原子，最大限度地减少副产物，才会真正减少废物的生成。美国著名有机化学家在1991年首先提出“原子经济性”的概念：认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中(如完全的加成反应：A＋B===C)，达到零排放。原子经济性可用期望产品的总质量原子利用率来衡量，其定义可表示为原子利用率＝生成物的总质量×100%。
经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。
【例2】 在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是
( )
27
解析 根据原子利用率内涵，副产物越少原子利用率越高。C项的副产物为0，则原子利用率为100%，答案为C。也可以分别计算其他方法的原子利用率，再比较。
44A项原子利用率：×100%≈42.3%；
44＋60B项原子利用率：44×100%≈25.4%；
111＋44＋1844C项原子利用率：44×100%＝100%；
44D项原子利用率：×100%≈23.7%。所以原子利用率大小：C＞44＋106＋36A＞B＞D。
答案 C
【例3】 工业上合成氨的原料之一为氢气，其来源之一是利用石油气的有关成分如丙烷(C3H8)制取。以下途径，假设反应都能进行，从经济效益考虑最合理的反应是( )
极高温A．C3H8――→3C＋4H2
高温B．C3H8――→C3H6＋H2
高温C．C3H8＋6H2O――→3CO2＋10H2
通电D．2H2O――→2H2＋O2
【例4】 下列几种生产乙苯( )的方法中，原子经济性最好
28
的是(反应均在一定条件下进行)
A．B． ＋C2H5Cl―→( )
＋HCl
＋H2O
＋C2H5OH―→
D
． ―→ ＋HBr
【例5】 在“绿色化学工艺”中，理想状态是原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有
A．CO和CH3OH
C．H2和CO2
( )
B．CO2和H2O
D．CH3OH和H2
解析 从原子守恒和绿色化学的思想出发：CH3C≡CH＋其他的反应物―→CH2===C(CH3)COOCH3，则其他的反应物的原子组成为C2H4O2，只有选项A中的物质按等物质的量混合符合题意。
三、无机非金属材料的应用及环境保护
无机化工原理在考查方面的另外一个着力点是以全新的信息考查化学反应原理在合成氨、工业制H2SO4、氯碱工业及无机非金属材料方面的应用。
中学化学需要掌握的重要的化工生产原理如下：
29
【例6】 工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：
1)简述原料气N2、H2的来源：____________________。
(2)下列可以代替硝酸镁加入到蒸馏塔中的是__________。
A．浓硫酸 B．氯化钙 C．氯化镁 D．生石灰
(3)氨气和氧气145 ℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物(如图所示)：
4NH3＋5O24NO＋6H2O K1＝1×1053
(900 ℃)
4NH3＋3O22N2＋6H2O K2＝1×1067
(900 ℃)
温度较低时以生成______________为主，
温度高于900 ℃时，NO产率下降的原
因：__________。吸收塔中需要补充空气的原因：________。
(4)尾气处理时，小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用
30
低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NO和NO2的去除率高达99.95%。其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素[CO(NH2)2]反应生成CO2和N2，请写出有关反应的化学方程式：____________________，____________________。
解析 硝酸镁是吸水剂，四个选项中各物质都具有吸水性，但只有浓硫酸对产物没有影响，生石灰可与硝酸反应，氯化钙、氯化镁中的Cl－会与H＋结合生成HCl，在加热时易挥发而混在硝酸中。
答案 (1)N2来源于空气，H2来源于焦炭与水蒸气的反应
(2)A
(3)N2 生成NO的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO的产率下降 提高氨气的转化率，进一步与NO反应，尽可能多的生成所需产品
(4)NO＋NO2＋H2O===2HNO2 CO(NH2)2＋2HNO2===
CO2↑＋2N2↑＋3H2O
【例7】 “低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺
请回答下列问题：
(1)工艺操作①、②分别为____________、____________。
31
(2)工业合成氨的化学方程式为______________________。
(3)写出生成“产品”的离子方程式：________________。
(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是__________________________________________。
(5)副产品的化学式为______________________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是______________________。
解析 (1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气。
(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。
(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。
(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。
(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为CaO，能够循环使用的物质是CO2。
答案 (1)将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气 过滤
(3)CaSO4＋＋－2NH3＋H2O===CaCO3↓＋2NH4＋SO24
CO2＋4)将湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)
(5)CaO CO2
【例8】 Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护
32
环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：
1)排空物质的主要成分为______________________。
(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是____________。
(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为______________。
Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下
各室发生的反应如下：
氧化室：NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)＋NO(g) ΔH＝a kJ·mol－1。
清除室：NO(g)＋NO2(g)===N2O3(g) ΔH＝b kJ·mol－1；N2O3(g)＋2H2SO4(l)===2NOHSO4(s)＋H2O(l)
ΔH＝c kJ·mol－1。
分解室：4NOHSO4(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4H2SO4(l)＋4NO2(g) ΔH＝d
kJ·mol－1。
33
中
回答下列问题：
(1)物质①和②分别为(写化学式)________、__________。
(2)写出SO2、O2和H2O反应生成H2SO4的热化学方程式：_______________________________________________。
解析 Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要成分为N2、O2。
(2)进入吸收塔以前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合，使氮的氧化物与氨气充分反应，从而转化为无毒的N2
(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐，可以作为氮肥
Ⅱ.(1)根据各室中的反应，物质①、②分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。
(2)设3个室中发生的4个反应依次为①、②、③、④，根据盖斯定律，反应2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(l)可以通过①×2＋②×2＋③×2＋④得到，则该反应的ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d)kJ·mol－1。
答案 Ⅰ.(1)N2、O2(只填N2也算对)
(2)使氨气和污染的空气充分混合
(3)用作肥料
Ⅱ.(1)NO2 H2SO4
(2)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(l)===2H2SO4(l)
34
ΔH＝(2a＋2b＋2c＋d) kJ·mol－1
专题集训〃能力提升
1．(2011·福建理综，6)下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是
( )
A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一
C．节能减排符合低碳经济的要求
D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
解析 造成温室效应的气体包含CO2和CH4，但不包含N2。
2．(2010·天津理综，1)以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是
( )
A．发展氢能和太阳能
B．限制塑料制品的使用
C．提高原子利用率，发展绿色化学
D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂
解析 所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳
35
能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态，发展氢能和太阳能，限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济。
3．(2010·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是 ( )
A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药
B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源
D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用
解析 化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A错误；
绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；
化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；
垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。
4．(2010·四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是
A．利用太阳能制氢
36
( )
B．关停小火电企业
C．举行“地球一小时”熄灯活动
D．推广使用煤液化技术
解析 化石燃料的使用必然带来大量CO2气体的排放，煤液化技术尽管在一定程度上使煤变得稍清洁，使SO2等的排放量减少和热量的利用率有较大提高，但不能减少CO2气体的排放。
5．(2010·重庆理综，6)减缓温室气体排放是2009年哥本哈根气候变化会议的议题。下列反应不产生温室气体的是
( )
A．用纯碱制玻璃
C．用铁矿石炼铁
B．用煤炭作燃料
D．用氨制碳酸铵
解析 首先要明确温室气体是什么，主要有CO2和甲烷等气体。
高温A中：Na2CO3＋SiO2=====Na2SiO3＋CO2↑
点燃B中：C＋O2=====CO2
高温C中：3CO＋Fe2O3=====3CO2＋2Fe
而D中用氨制碳酸铵为2NH3＋CO2＋H2O===(NH4)2CO3，消耗CO2，故答案为D。
37
6．(2010·上海，1)下列做法不能体现低碳生活的是 ( )
A．减少食物加工过程
B．注意节约用电
C．尽量购买本地的、当季的食物
D．大量使用薪柴为燃料
解析 此题考查了化学与生产生活的联系。低碳生活的核心是减少二氧化碳的排放。减少食物加工过程，减少二氧化碳排放，能体现，排除A；
目前电力的主要来源是火电，节约用电能减少二氧化碳排放，能体现，排除B；
本地食物能减少运输消耗、当季食物能减少贮存的能量消耗，能体现，排除C；
薪柴为燃料，燃烧能产生大量二氧化碳，不能体现低碳思想，符合要求。
专题讲座七 无机框图题的解答策略
1．题型特点
无机框图推断题集基本概念、基本理论及元素化合物知识于一体，具有考查知识面广、条件隐蔽性强、思维容量大、试题区分度高等特点，是高考命题专家的“宠儿”。该题型能较好地考查学生对所学知识进行重组、转换、迁移、解决实际问题的能力、逻辑推理能力和分析综合能力等。从历年高考考生答卷情况来看，无机框图推断题仍为考生的“软肋”。
38
在高三复习中抓住无机推断题，不仅能进一步加深元素及其化合物的有关知识，还能培养分析推理、观察思维、获取信息及综合应用的能力。
2．解题策略
无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”，突破点由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推)，验证确认。解题的关键是仔细审题，依物质的特性或特征转化来确定“突破口”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下：
结构特征审题明显条件抓关键反应特征推断―推断题――→―→――→结论―→验证
隐含条件突破口现象特征其他特征3．解题“突破口”
(1)物质的特殊颜色
相关知识：
①有色固体
a．红色：Cu、Cu2O、Fe2O3；
b．红褐色：Fe(OH)3；
c．黄色：AgI、Ag3PO4；
d．淡黄色：S、Na2O2或AgBr；
e．蓝色：Cu(OH)2；
f．黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS；
g．紫黑色：KMnO4、I2；
h．白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。
39
②有色溶液：
3＋Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、Cu2＋(蓝色)、MnO－(紫红色)、Fe与苯酚(紫色)、4Fe3＋与SCN－(血红色)、I2与淀粉(蓝色)等。
Br2
I2
③有色气体：
Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等。
④火焰颜色：
a．焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)、Ca2＋(砖红色)等；
b．蓝色：CO在空气中燃烧；
c．淡蓝色：S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧；
d．苍白色：H2在Cl2中燃烧。
【例1】 A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第二、三周期元素的单质。B、E均为组成空气的成分。化合物F的焰色反应呈黄色。在G中，非金属元素与金属元素的原子个数比为1∶2。在一定条件下，各物质之间的相互转化关系如下图(图中部分产物未列出)：
水(溶剂)
黄→橙
深黄→褐
苯(溶剂)
黄→红棕
淡紫→紫红 紫→深紫
CCl4(溶剂)
40
请填写下列空白：
(1)A是__________，C是________。
(2)H与盐酸反应生成E的化学方程式是_______________。
(3)E与F反应的化学方程式是_______________________。
(4)F与G的水溶液反应生成I和D的离子方程式是_____。
解析 本题的突破口为“化合物F的焰色反应呈黄色”，则F含有Na＋，从而可知单质B、C中有一种为Na，结合B、E均为组成空气的成分，可确定C为Na，B为O2，E为CO2，那么F为Na2O2。E(CO2)与F(Na2O2)反应生成H和B(O2)，则H为Na2CO3。由C(Na)和D反应生成化合物G，G中非金属元素与金属元素的原子个数比为1∶2，则G中D元素显－2价，应为ⅥA族，由原子序数的大小关系确定D为S，G为Na2S。利用氧化还原反应知识，可推测F(Na2O2)能将G(Na2S)氧化成D(S
答案 (1)碳(或C) 钠(或Na)
(2)Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
(3)2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2
(4)Na2O2＋S2－＋2H2O===4OH－＋S↓＋2Na＋
(2)物质的特征性质
相关知识：
①能使品红溶液褪色的气体：
SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。
②沉淀特殊的颜色变化：
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a．白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色：Fe(OH)2
放置于空气中――――――→Fe(OH)3；
b．白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O。
③在空气中变为红棕色：
被氧气氧化NO(无色)――――→NO2(红棕色)。
④能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。
⑤通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。
⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。
⑦使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。
⑧能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀：H2S。
⑨在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等。
⑩常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。
⑪能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。
⑫滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液。
⑬烟雾现象：
a．棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；
b．白烟：Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；
c．白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；
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d．白色烟雾：P在Cl2中燃烧。
【例2】 中学化学中几种常见物质的转化关系如下：
回答下列问题：
(1)红褐色胶体中F粒子直径大小的范围：______________。
(2)写出A、B、H的化学式：
A______、B________、H________。
(3)①H2O2分子的电子式：___________________________。
②写出C的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式：
_____________________________________________。
(4)写出鉴定E中阳离子的实验方法和现象：___________。
(5)在C溶液中加入与C等物质的量的Na2O2，恰好使C转化为F，写出该反应的离子方程式：__________________。
解析 本题的突破口为“D溶液滴入沸水中可得到以F为分散质的红褐色胶体”，可推断D溶液中含有Fe3＋，进而推知A为Fe，B为FeS，C为FeSO4，D为Fe2(SO4)3，F为Fe(OH)3，H为H2SO4。因为F为胶体分散系，则其粒子直径大小为1nm～100nm。C为FeSO4，具有还原性，与双氧水发生氧化还原反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。E中阳离子为NH＋4，其检－验方法为利用NH＋4与OH在加热条件下产生的NH3，然后利用湿润的红色石蕊试纸检验(变蓝色)或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，看是否有白烟产生。
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答案 (1)1 nm～100 nm
(2)Fe FeS H2SO4
②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
4)取少量E于试管中，用胶头滴管滴入NaOH溶液，加热试管，可观察到试管口处湿润的红色石蕊试纸变蓝(或其他合理答案)
(5)4Fe2＋＋4Na2O2＋6H2O===4Fe(OH)3↓＋O2↑＋8Na＋
3)物质之间的特征转化关系
相关知识：
O2O2H2O①连续氧化反应：A――→B――→C――→D(酸或碱)。
O2O2O2H2Oa．NH3(g) ――→N2――→NO――→NO2――→HNO3；
O2O2O2H2Ob．H2S(g) ――→S――→SO2――→SO3――→H2SO4；
O2O2O2H2Oc．CH4(g) ――→C――→CO――→CO2――→H2CO3；
O2O2H2Od．Na(s) ――→Na2O――→Na2O2――→NaOH。
X可能为弱酸的铵盐：(NH4)2CO3或NH4HCO3；(NH4)2S或NH4HS；(NH4)2SO3
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或NH4HSO3等
③三角转化关系：
④化合物＋化合物→单质＋化合物
高温高温这类反应主要有：CO＋H2O(g)=====CO2＋H2、Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2等。
⑤化合物A＋单质B→化合物C＋单质D。
这类反应主要有：
点燃CO2＋2Mg=====2MgO＋C；
高温Fe2O3＋3H2=====2Fe＋3H2O；
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；
高温C＋H2O(g) =====CO＋H2；
高温3Fe＋4H2O(g) =====Fe3O4＋4H2等。
【例3】 已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之
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间的转换关系如下图所示：
1)D的化学式是____________，E的化学式是________。
(2)A和B反应生成C的化学方程式是________________。
(3)E和F反应生成D、H和G的化学方程式是
_______________________________________________。
解析 本题的突破口为“D(气体)→E(固体)→D(气体)”这一系列转化过程，可联想到中学化学中“氨气→铵盐→氨气”这一转化过程，据此可推测D为NH3，结合G为CaCl2，可知E为NH4Cl，F为Ca(OH)2。其余物质可以逐一确定：A为H2(或Cl2)，B为Cl2(或H2)，C为HCl，H为H2O。
答案 (1)NH3 NH4Cl
点燃(2)H2＋Cl2=====2HCl
△(3)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
4)特殊反应条件
相关知识：
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具有特殊反应条件的反应，大多数是重要的工业生产反应。
①高温条件：
高温CaCO3=====CaO＋CO2↑；
高温SiO2＋CaCO3=====CaSiO3＋CO2↑；
高温SiO2＋Na2CO3=====Na2SiO3＋CO2↑；
高温SiO2＋CaO=====CaSiO3；
高温SiO2＋2C=====Si＋2CO↑；
高温C＋H2O(g) =====CO＋H2；
高温CO＋H2O(g) =====CO2＋H2；
高温3Fe＋4H2O(g) =====Fe3O4＋4H2；
高温2Al＋Fe2O3=====2Fe＋Al2O3；
高温4FeS2＋11O2=====2Fe2O3＋8SO2等。
②高温、高压和催化剂条件：
N2＋3H2 2NH3等。
③加热、催化剂条件：
催化剂4NH3＋5O2=====4NO＋6H2O；
△2SO2＋O2 2SO3等。
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④通电条件：
通电2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；
通电2H2O=====2H2↑＋O2↑等。
【例4】 A、B、C、D、E是中学常见的五种化合物，A、B是氧化物，X、Y是生活中常见的金属，相关物质间的关系如下图所示(某些条件已略去)。
(1)若试剂a是NaOH溶液。
①C的名称是__________。
②B与试剂a反应的离子方程式是___________________。
(2)若试剂b是稀H2SO4。
①D的化学式是__________。
②某高效净水剂是由Y(OH)SO4聚合得到的。工业上以E、稀硫酸和亚硝酸钠(NaNO2)为原料来制备Y(OH)SO4，反应中有NO生成，该反应化学方程式是_________________。
解析 此题的突破口为金属X既能与NaOH溶液反应，又能与氧化物A反应，则X为Al，X与A的反应应是铝热反应。
答案 (1)①偏铝酸钠
②Al2O3＋2OH－===2AlO－2＋H2O
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2)①Fe2(SO4)3
②2FeSO4＋2NaNO2＋H2SO4===2Fe(OH)SO4＋2NO↑＋Na2SO4
5)特征数据
相关知识：
近几年无机框图推断题已融入计算的成分，计算型框图推断题成为高考热点之一，解答这类问题时，要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化：
①相对分子质量(例CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子，相对分子质量增加16)；
②放出气体的体积或生成沉淀的量；
③化合物中各元素的含量；
④气体的相对密度；
⑤离子化合物中离子个数之比
⑥反应物之间的物质的量之比；
⑦电子总数；
⑧质子总数等。
⑨常见10电子微粒及相互转化关系
a．分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；
＋b．阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH＋4、H3O；
△c．阴离子：F、O、N、OH、NH2等。其相互转化关系为NH4＋OH=====－2－3－－－＋－NH3↑＋H2O；H3O＋＋OH－===2H2O等。
⑩常见18电子微粒
a．分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4；
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