高考化学一轮复习 课时39 常见物质的转化与制备考点过关.docx

高考化学一轮复习 课时39 常见物质的转化与制备考点过关.docx

《高考化学一轮复习 课时39 常见物质的转化与制备考点过关.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮复习 课时39 常见物质的转化与制备考点过关.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高考化学一轮复习课时39常见物质的转化与制备考点过关

2019-2020年高考化学一轮复习课时39常见物质的转化与制备考点过关

物质的制备

【基础梳理】

1.物质制备的一般方法

（1）确定原料:

原料中含有目标产品中的子结构。

如用浓盐酸制取氯气，子结构是　　　　元素。

（2）设计程序

实验原料→实验原理→途径设计（途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ……）→最佳途径→实验仪器→实验方案→制得物质。

设计反应路径:

原料丰富、价格低廉、原子利用率高、环境污染少、步骤简单、操作简化的原则，选择最佳反应路线。

如制备硝酸铜有下列三种途径:

①铜+浓硝酸

②铜+稀硝酸

③铜+氧气→氧化铜;氧化铜+稀硝酸→硝酸铜

最佳途径为　　　　。

（3）制备实验方案设计的题型

①限定几种原料，制备一种或几种物质。

②限定几种原料，要求用几种不同的方法制备同一种物质。

③自选原料，制备某一指定物质。

④用含杂质的物质为原料，提取某一纯净物。

⑤由给定废料，回收、提取、制备某一或某几种物质。

　　2.常见物质的实验室制备

氢气

原理（方程式）:

Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑

注意事项:

为了加快反应速率，可以向稀硫酸中滴加几滴硫酸铜溶液

氧气

原理（方程式）:

2KClO32KCl+3O2↑

2KMnO4K2MnO4+O2↑+MnO2

2H2O22H2O+O2↑

注意事项:

固固加热时，试管口略向下倾斜

二氧化碳

原理（方程式）:

CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O

注意事项:

不能用稀硫酸代替稀盐酸

氯气

原理（方程式）:

MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O

注意事项:

用饱和食盐水除氯化氢，用氢氧化钠吸收尾气

氯化氢

原理（方程式）:

NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑

HCl（浓）HCl↑

注意事项:

要用固态的氯化钠和浓硫酸，不可以用饱和食盐水

氨气

原理（方程式）:

2NH4Cl+Ca（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2O

CaO+NH3·H2ONH3↑+Ca（OH）2

NH3·H2ONH3↑+H2O

注意事项:

常用碱石灰来干燥氨气

NO

原理（方程式）:

3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

注意事项:

不能用排空气法收集，用排水法收集

（续表）

NO2

原理（方程式）:

Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

注意事项:

不能用排水法收集，用向上排空气法收集

乙烯

原理（方程式）:

CH3CH2OHCH2＝CH2↑+H2O

注意事项:

须快速升温至170℃

乙炔

原理（方程式）:

CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑

注意事项:

用饱和食盐水代替水，不能用启普发生器制取

氢氧化亚铁

原理（方程式）:

Fe2++2OH-Fe（OH）2（白色）↓

注意事项:

①用煮沸过的蒸馏水配制溶液

②用长滴管吸取NaOH伸入新制备的FeSO4溶液中滴加

③在溶液中加苯、汽油、植物油等有机溶剂，隔绝空气

④电解法（铁作阳极电解NaCl溶液）

氢氧化铝

原理（方程式）:

Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3N

注意事项:

不能用可溶性的铝盐与NaOH溶液反应制取氢氧化铝

Fe（OH）3胶体

原理（方程式）:

Fe3++3H2OFe（OH）3（胶体）+3H+

注意事项:

①滴入饱和FeCl3溶液后不能长时间加热

②不能用FeCl3溶液与NaOH溶液或氨水制备胶体

绿矾

原理（方程式）:

Fe+2H+Fe2++H2↑

Fe2++S+7H2OFeSO4·7H2O↓

注意事项:

①铁粉要过量

②从硫酸亚铁溶液中得到绿矾要经过:

蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤（用酒精）、干燥

（续表）

胆矾

原理（方程式）:

2Cu+O22CuO

CuO+2H++S+4H2OCuSO4·5H2O

注意事项:

不能用铜和浓硫酸制备胆矾，否则既浪费原料又造成环境污染

硫酸亚铁铵（莫尔盐）

原理（方程式）:

Fe+2H+Fe2++H2↑

Fe2++2N+2S+6H2O（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O↓

注意事项:

①制备硫酸亚铁时，铁过量、趁热过滤

②用少量酒精洗涤晶体

乙酸乙酯

原理（方程式）:

CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O

注意事项:

导气管不能伸到液面以下

乙酰水杨酸（阿司匹林）

原理（方程式）:

+（CH3CO）2O+CH3COOH

注意事项:

浓硫酸催化、水浴加热90℃

酚醛树脂

原理（方程式）:

注意事项:

用沸水浴加热，反应装置中的长玻璃管对挥发的反应物起冷凝回流作用

溴苯

原理（方程式）:

注意事项:

不需要加热，长的导气管起导气兼起冷凝作用

银镜

原理（方程式）:

CH3CHO+2[Ag（NH3）2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

注意事项:

试管要洁净、用新配制的银氨溶液、要用水浴加热

微课1　重要物质制备及其化工生产关系

【典型例题】

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3，还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质，下图所示是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的工艺流程。

已知1:

物质的溶解度（g/100g水）见下表。

物质

0℃

40℃

80℃

KCl

28.0

40.1

51.3

NaCl

35.7

36.4

38.0

K2Cr2O7

4.7

26.3

73.0

Na2Cr2O7

163.0

215.0

376.0

　　已知2:

①焙烧时有Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2等生成。

②Cr2+H2O2Cr+2H+;Cr2具有很强的氧化性。

回答问题:

（1）“浸出”步骤中，为了提高浸出率，可采取的措施有　　　　　　　　　　　　（要求写一条）。

（2）固体b中主要含有　　　　（填化学式）。

（3）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用　　　　（填仪器或用品名称）。

（4）酸化步骤用醋酸调节溶液的pH<5，其目的是　　　　　　　　　　　　;不用盐酸调节溶液pH的原因是　。

（5）操作Ⅲ发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，要得到K2Cr2O7晶体的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、　　　　、　　　　和干燥。

[答案]　

（1）加热（或研磨或搅拌）

（2）Al（OH）3

（3）pH计（或精密pH试纸）

（4）使Cr转化为Cr2　Cr2会把盐酸（或氯离子）氧化为氯气

（5）Na2Cr2O7+2KClK2Cr2O7↓+2NaCl　过滤　洗涤

[解析]:

（1）升高温度、研磨或者搅拌等都可以提高浸出率。

（2）以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K2Cr2O7）的过程中，必须把FeO、MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质除去;焙烧时有Na2CrO4、Fe2O3、NaAlO2等生成，固体a主要含有Fe2O3和MgO，NaAlO2与醋酸反应，生成Al（OH）3沉淀，固体b中主要含有Al（OH）3。

（3）要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5，应该使用pH计或精密pH试纸，不能使用广泛pH试纸，广泛pH试纸只能取整数值。

（4）酸化步骤用醋酸调节溶液的pH<5，其目的是使Cr转化为Cr2;若用盐酸调节溶液pH，Cr2会把盐酸（或氯离子）氧化为氯气。

（xx·全国卷）磷矿石主要以磷酸钙[Ca3（PO4）2·H2O]和磷灰石[Ca5（OH）（PO4）3]等形式存在。

图1为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。

图2是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。

图1

图2

部分物质的相关性质如下:

熔点/℃

沸点/℃

备注

白磷

44

280.5

PH3

-133.8

-87.8

难溶于水，具有还原性

SiF4

-90

-86

易水解

回答下列问题:

（1）世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料，约占磷矿石使用量的　　　　%。

（2）以磷灰石为原料，湿法磷酸过程中Ca5F（PO4）3反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

现有1t折合含有五氧化二磷约30%的磷灰石，最多可制得85%的商品磷酸　　　　t。

（3）如图2所示，热法生产磷酸的第一步是将二氧化硅、过量焦炭与磷灰石混合，高温反应生成白磷。

炉渣的主要成分是　　　　（填化学式），冷凝塔1的主要沉积物是　　　　，冷凝塔2的主要沉积物是　　　　。

（4）尾气中主要含有　　　　　　　　，还含有少量PH3、H2S和HF等，将尾气先通入纯碱溶液，可除去　　　　　　　　，再通入次氯酸钠溶液，可除去　　　　。

（填化学式）

（5）相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但优点是　　　　　　　　　　。

[答案]　

（1）69　

（2）Ca5F（PO4）3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF↑　0.49　（3）CaSiO3　液态白磷　固态白磷

（4）SiF4、CO　SiF4、HF、H2S　PH3　（5）产品纯度大（浓度大）

[解析]:

　解答本题首先要会解读题目提供的各个数据的含义、相互关系;物质的物理性质、化学性质、氧化还原反应的实质与特征、根据物质的性质从能耗、环境污染、产品纯度、反应物的转化率等多种角度分析方法的优劣，然后对题目中的问题一一解答。

（1）根据图示磷矿石利用的情况可知生产含磷肥料，约占磷矿使用量的比例是0.04+0.96×0.85×0.80=0.69。

（2）以磷灰石为原料，根据复分解反应的规律:

强酸制取弱酸的反应原理，用过量的硫酸溶解Ca5F（PO4）3，可制得磷酸。

反应的化学方程式为Ca5F（PO4）3+5H2SO43H3PO4+5CaSO4+HF↑;根据P元素守恒可得关系式:

P2O52H3PO4，即142份P2O5可制取196份的磷酸。

因为1t折合含有五氧二磷约30%的磷灰石，含有P2O5的质量是0.3t，所以可制取85%的高品磷酸的质量是（196×0.3t）÷142÷0.85=0.49t。

（3）根据题目提供的信息可知:

SiO2、过量焦炭与磷灰石Ca5（OH）（PO4）3混合，在高温下反应，得到白磷P4、PH3、CO、HF、SiF4、H2O、CaSiO3等。

难溶性的固体物质是CaSiO3;冷凝塔1的温度是70℃，温度低于白磷的沸点280.5℃，高于白磷的熔点44℃，所以此时主要沉积物是液态白磷;在冷凝塔2的温度是18℃，低于白磷的熔点44℃，故此时主要沉积物是固态白磷。

（4）根据题目提供的信息，结合反应实际，在尾气中主要含有SiF4、HF、H2S，会与纯碱发生反应除去;再通入次氯酸钠溶液，由于NaClO有强氧化性，因此可除去有强还原性的PH3。

（5）热法磷酸相比于湿法磷酸，热法磷酸工艺复杂，能耗高，但是产品纯度大，杂质少，因此逐渐被采用。

孔雀石的主要成分为Cu2（OH）2CO3，还含少量铁的氧化物和硅的氧化物。

以下是实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O晶体的流程图:

（1）研磨孔雀石的目的是　。

浸泡孔雀石的试剂A若选用过量的稀硫酸，则固体a是　　　　（填化学式）。

（2）试剂B的目的是将溶液中的Fe2+转化为Fe3+，则试剂B宜选用　　　　（填字母）。

A.酸性KMnO4溶液　　　B.H2O2溶液

C.浓硝酸D.氯水

相应的离子方程式为　。

（3）试剂C用于调节溶液pH，使Fe3+转化为沉淀予以分离。

则试剂C宜选用　　　　（填字母）。

A.稀硫酸B.NaOH溶液C.氨水D.CuO

固体C的化学式为　　　　。

（4）1mol氨气通过加热的Cu2（OH）2CO3可以产生1.5mol金属铜，则该反应的化学方程式为　。

（5）常温下Fe（OH）3的Ksp=1×10-39，若要将溶液中的Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，使溶液中c（Fe3+）降低至1×10-3mol·L-1，必需将溶液调节至pH=　　　　。

[答案]　

（1）增大固体表面积，以增大反应速率　SiO2

（2）B　2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O

（3）D　Fe（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体表面积，以增大反应速率，同时增大浸出率。

（2）B不引入新的杂质，对环境无污染;A和C引入新的杂质;D对环境有污染。

（3）B和C引入新的杂质，且不易除去，不选用。

（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。

实验室制取乙酸丁酯的实验装置有下图所示两种装置供选用。

其有关物质的物理性质如下表:

乙酸

1-丁醇

乙酸丁酯

熔点/℃

16.6

-89.5

-73.5

沸点/℃

117.9

117

126.3

密度/g·cm-3

1.05

0.81

0.88

水溶性

互溶

可溶（9g/100g水）

微溶

（1）制取乙酸丁酯的装置应选用　　　　（填“甲”或“乙”）。

不选另一种装置的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）该实验生成物中除了主产物乙酸丁酯外，还可能生成的有机副产物有（写出结构简式）:

　　　　　　　　、　　　　　　　　。

（3）酯化反应是一个可逆反应，为提高1-丁醇的利用率，可采取的措施是　。

（4）从制备乙酸丁酯所得的混合物中分离、提纯乙酸丁酯时，需要经过多步操作，下列图示的操作中，肯定需要的化学操作是　　　　（填字母）。

（5）有机物的分离操作中，经常需要使用分液漏斗等仪器。

使用分液漏斗前必须　　　　　　　　　　　;某同学在进行分液操作时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还可能　。

[答案]　

（1）乙　由于反应物（乙酸和1-丁醇）的沸点低于产物乙酸丁酯的沸点，若采用甲装置会造成反应物的大量挥发降低了反应物转化率，乙装置则可以冷凝回流反应物，提高了反应物转化率

（2）CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3

CH3CH2CH＝CH2

（3）增加乙酸浓度

（4）AC

（5）检查是否漏水或堵塞　分液漏斗上口玻璃塞上的凹槽未与漏斗口上的小孔对准（或漏斗内部未与外界大气相通或玻璃塞未打开）

[解析]:

（1）学会利用信息去做题。

由于反应物（乙酸和1-丁醇）的沸点低于产物乙酸丁酯的沸点，若采用甲装置会造成反应物的大量挥发降低了反应物转化率，乙装置则可以冷凝回流反应物，提高了反应物转化率。

（2）在加热、浓硫酸的作用下，1-丁醇可以发生消去反应，也可以发生脱水生成醚的取代反应。

（3）生成酯的反应是可逆反应，增加乙酸的浓度，可以促使平衡向正反应方向移动，提高1-丁醇的利用率，若是分离出产物，可以促使平衡向正反应方向移动，提高1-丁醇的利用率，但在现实操作中比较不方便。

（5）装置在做实验以前进行气密性的检查，而仪器在做实验前应检查其是否会漏水。

（xx·全国卷Ⅱ）将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。

一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品。

回答下列问题:

（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是　　　　（填序号）。

①用混凝法获取淡水　　②提高部分产品的质量

③优化提取产品的品种④改进钾、溴、镁的提取工艺

（2）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，并用纯碱吸收。

碱吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3，吸收1molBr2时，转移的电子数为　　　　mol。

（3）海水提镁的一段工艺流程如下图:

浓海水的主要成分如下:

离子

Na+

Mg2+

Cl-

S

浓度/g·L-1

63.7

28.8

144.6

46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　，产品2的化学式为　　　　，1L浓海水最多可得到产品2的质量为　　　　g。

（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　;电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式:

　　　　　　　　　　。

[答案]　

（1）②③④　

（2）　（3）Ca2++SCaSO4↓　Mg（OH）2　69.6　（4）MgCl2Mg+Cl2↑　Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑

[解析]:

　本题的解题要点为:

了解海水的成分及海水的综合利用，掌握氧化还原方程式的配平及得失电子数目的判断，掌握金属镁的性质及冶炼方法。

做题时一定要认真审题，能熟练分析相关工艺流程，判断每步流程的目的和原理，规范书写化学用语，避免不必要的丢分。

（1）用混凝法只能除去海水中的悬浮物，不能获取淡水，故设想和做法可行的是②③④。

（2）利用化合价升降法配平氧化还原方程式:

3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3，则吸收1molBr2时转移的电子数为mol。

（3）根据浓海水的成分及工艺流程知，脱硫阶段为钙离子除去浓海水中的硫酸根，主要反应的离子方程式为Ca2++SCaSO4↓;由题给流程图知，产品2的化学式为Mg（OH）2，1L浓海水含镁离子28.8g，物质的量为1.2mol，根据镁元素守恒知，最多可得到Mg（OH）21.2mol，质量为69.6g。

（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为MgCl2Mg+Cl2↑;电解时，若有少

量水存在，高温下镁与水发生反应会造成产品镁的消耗，有关反应的化学方程式为Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑。