2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第四章第9课时　物质的转化、性质、用途与绿色化学

第9课时　物质的转化、性质、用途与绿色化学

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考点一　常见物质的转化关系

1.直线型转化关系

ABC

(1)X为O2

NaNa2ONa2O2

N2NONO2或NH3NONO2

SSO2SO3或H2SSO2SO3

CCOCO2或CH4COCO2

(2)X为CO2

NaOHNa2CO3NaHCO3

(3)X为强酸(如HCl)

AlAl(OH)3Al3+

CHCCO2↑

(4)X为强碱(如NaOH)

Al3+Al(OH)3[Al(OH)4]-

(5)X为Fe

Cl2FeCl3FeCl2

(6)X为C

O2CO2CO

2.交叉型转化关系

3.三角型转化关系

4.物质转化中的置换反应

(1)金属金属:金属+盐盐+金属,铝热反应。

(2)金属非金属:活泼金属+H2O(或H+)H2,2Mg+CO22MgO+C。

(3)非金属非金属:2F2+2H2O4HF+O2,2C+SiO2Si+2CO↑,C+H2O(g)CO+H2,X2+H2S2HX+S↓。

(4)非金属金属:用H2、C冶炼金属。

5.不能一步实现的转化关系

(1)H2S(或S)不能一步转化为SO3。

(2)N2(或NH3)不能一步转化为NO2。

(3)SiO2不能与水反应生成H2SiO3。

(4)Fe2O3、Al2O3、CuO等不溶性金属氧化物都不能一步生成相应的氢氧化物。

题型一　直线转换型

[典例1] (2019·江苏卷)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(　　)

A.NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)

B.MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO(s)

C.S(s)SO3(g)H2SO4(aq)

D.N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)

解析:氯气的氧化性强,与铁单质反应生成氯化铁,故A错误;氯化镁与石灰乳发生复分解反应生成氢氧化镁,氢氧化镁高温煅烧生成氧化镁和水,故B正确;硫单质在空气中燃烧只能生成SO2,SO2与氧气在催化剂条件下生成SO3,故C错误;氨气与二氧化碳和氯化钠溶液反应生成碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解可生成碳酸钠,故D错误。

答案:B

[对点精练1] (海南卷)单质Z是一种常见的半导体材料,可由X通过如图所示的路线制备。其中X为Z的氧化物;Y为氢化物,分子结构与甲烷相似。回答下列问题:

XMg2ZYZ

(1)能与X发生化学反应的酸是　　　　;由X制备Mg2Z的化学方程式为　。 

(2)由Mg2Z生成Y的化学方程式为 

　　　　　　　　,Y分子的电子式为　　　　　。 

(3)Z、X中共价键的类型分别是　　　　、　　　　　。 

解析:根据题意,单质Z为常见的半导体材料,则Z是Si元素;其氧化物为二氧化硅,SiO2可与氢氟酸反应;根据流程图可知,二氧化硅与Mg反应生成Mg2Si,Mg2Si与盐酸反应生成的Y为氢化物,分子结构与甲烷相似,则Y的分子式是SiH4,加热分解可得到Si单质。

答案:(1)氢氟酸(HF)　SiO2+2MgO2↑+Mg2Si

(2)Mg2Si+4HCl2MgCl2+SiH4↑　

(3)非极性键　极性键

题型二　三角转换型

[典例2] (福建卷)纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是(　　)

A.X可能是金属铜

B.Y不可能是氢气

C.Z可能是氯化钠

D.Z可能是三氧化硫

解析:A项,若X是Cu,Y是Cl2,Cu在Cl2中燃烧生成CuCl2,电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2,符合图中转化关系,正确;B项,若X是Cl2,Y是H2,H2在Cl2中燃烧生成HCl,HCl溶于水生成盐酸,电解盐酸则生成H2和Cl2,符合图中转化关系,错误;C项,若Z是氯化钠,则X、Y分别是Na和Cl2中的一种,电解氯化钠水溶液生成的是H2、Cl2、NaOH,不符合图中转化关系,错误;D项,若Z是SO3,而X、Y可能是O2和SO2中的一种,SO3溶于水生成硫酸,电解硫酸溶液实质是电解水,产生H2和O2,不符合图中转化关系,错误。

答案:A

[对点精练2] 下列各组物质中,物质之间通过一步反应就能实现如图所示转化的是(　B　)

解析:A项,Al(OH)3→Al的转化必须经过Al(OH)3→Al2O3→Al这两步;C项,SiO2→H2SiO3必须经过两步SiO2→Na2SiO3→H2SiO3,H2SiO3→Si也必须经过两步H2SiO3→SiO2→Si;D项,NH3→NO2必须经过两步NH3→NO→NO2。

考点二　物质的典型性质与用途

[典例] (2019·全国Ⅲ卷)化学与生活密切相关。下列叙述错误的是(　　)

A.高纯硅可用于制作光感电池

B.铝合金大量用于高铁建设

C.活性炭具有除异味和杀菌作用

D.碘酒可用于皮肤外用消毒

解析:硅是半导体,高纯硅可用于制作光感电池,A正确;铝合金硬度大,可用于高铁建设,B正确;活性炭具有吸附性,可用于除异味,但不能杀菌消毒,C错误;碘酒能使蛋白质变性,可用于皮肤外用消毒,D正确。

答案:C

[对点精练1] (2019·江苏卷)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　B　)

A.NH4HCO3受热易分解,可用作化肥

B.稀硫酸具有酸性,可用于除去铁锈

C.SO2具有氧化性,可用于纸浆漂白

D.Al2O3具有两性,可用于电解冶炼铝

解析:NH4HCO3受热易分解和用作化肥无关,用作化肥是因为含有氮元素;铁锈的主要成分为Fe2O3,稀硫酸具有酸性,可以和金属氧化物反应,具有对应关系;二氧化硫的漂白原理是二氧化硫与有色物质化合成不稳定的无色物质,不涉及氧化还原反应,故和二氧化硫的氧化性无关;电解冶炼铝,只能说明熔融氧化铝能导电,是离子晶体,与Al2O3具有两性无关。

[对点精练2] (2018·全国Ⅱ卷)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　D　)

A.碳酸钠可用于去除餐具的油污

B.漂白粉可用于生活用水的消毒

C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸

D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查

解析:碳酸钠水溶液显碱性,油污在碱性条件下能发生水解反应,故碳酸钠能用于洗涤油污,A正确;漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2, Ca(ClO)2 水解生成HClO,HClO能杀灭生活用水中的细菌,B正确;胃酸的主要成分是HCl,可用Al(OH)3进行中和,C正确;碳酸钡能与人体胃液中的盐酸反应生成可溶性钡盐,有毒,不能用于胃肠X射线造影检查,D错误。

考点三　环境保护与绿色化学

1.常见环境污染

2.二氧化硫、氮的氧化物对环境的污染与防治

(1)SO2对大气的污染与防治

①危害

危害人体健康,形成酸雨(酸雨pH<5.6)。

硫酸型酸雨的形成:SO2+H2OH2SO3,2H2SO3+O22H2SO4。

②治理

开发新能源、处理工业废气、燃煤脱硫(如图)。

发生主要反应的化学方程式:

(2)氮氧化物对环境的污染及其防治

①氮的氧化物都是有毒气体,都是大气污染物。

②空气中的NO2等是造成光化学烟雾的主要因素。

③空气中的NO、NO2主要来源于煤和石油的燃烧、汽车尾气、硝酸工厂的废气等。

④常见的NOx尾气处理方法

a.碱液吸收法:NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适用于工业尾气中NOx的处理。

2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O

NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O

b.催化转化:在催化剂、一定温度下,NOx可与氨反应转化为无毒气体(N2)和H2O或与CO反应转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。

如:NO2与CO反应的方程式为2NO2+4CON2+4CO2。

3.绿色化学

题型一　环境污染与防治

[典例1] (2017·全国Ⅲ卷)化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　)

A.PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物

B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染

C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料

解析:燃煤中加入CaO的目的是除S,可以减少酸雨的形成,但不能减少CO2的排放。故C错误。

答案:C

[对点精练1] 碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时还能制得氢气,具体流程如下:

下列说法正确的是(　C　)

A.分离器中的物质分离操作为过滤

B.膜反应器中,增大压强有利于提高HI的分解速率和平衡转化率

C.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”

D.碘循环工艺的总反应为2SO2+4H2O+I2H2+2H2SO4+2HI

解析:A项,硫酸和氢碘酸均易溶于水,通过过滤不能分离硫酸和氢碘酸,错误;B项,膜反应器中,碘化氢的分解反应是气体的物质的量不变的反应,增大压强,平衡不会移动,不能提高HI的平衡转化率,错误;C项,该工艺中在反应器中碘吸收二氧化硫,在膜反应器中生成的碘化氢又分解生成碘,体现了“碘循环”,正确;D项,从流程图可知,在反应器中,I2氧化SO2,生成硫酸和HI,反应方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,在 500 ℃ 时HI分解生成碘和氢气,总反应为SO2+2H2OH2+H2SO4,错误。

题型二　绿色化学

[典例2] “绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”思想的是(　　)

①实验室收集氨气采用图甲所示装置

②实验室中做氯气与钠的反应实验时采用图乙所示装置

③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验

④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应实验

A.②③④ B.①②③

C.①②④ D.①③④

解析:甲装置中多余的NH3可用水吸收,①符合“绿色化学”的思想;乙装置中多余的Cl2可用浸有碱液的棉球吸收,防止Cl2污染环境,②符合“绿色化学”的思想;丙装置中反应生成的NO贮存在气球中,防止NO污染环境,④符合“绿色化学”的思想;实验③所用的HCl和NH3会散失到大气中,对环境造成污染,③不符合“绿色化学”的思想。

答案:C

[对点精练2] 在“绿色化学工艺”中,理想状态是原子利用率为100%。在用合成CH2C(CH3)COOCH3的过程中,欲使原子利用率达到最高,还需其他的反应物有(　A　)

A.CO和CH3OH B.CO2和H2O

C.H2和CO2 D.CH3OH和H2

解析:根据题意,在“绿色化学工艺”中,理想状态是原子利用率为100%,用(丙炔)合成CH2C(CH3)COOCH3(2-甲基丙烯酸甲酯),要把一个C3H4分子变成一个C5H8O2分子,还必须增加2个C原子、4个H原子和2个O原子,即原料中另外的物质中C、H、O的原子个数比为1∶2∶1。CO和CH3OH,两种物质如果按照分子个数比1∶1组合,则C、H、O的原子个数比为1∶2∶1,A项正确;CO2和H2O两种物质分子里三种原子不论怎样组合都不能使C、H、O的原子个数比为1∶2∶1,B项错误;同理,C项和D项中的两种物质也不符合要求,故C、D项错误。