专题09 元素及其化合物之间的转化关系及综合推断

考点九、元素及化合物之间的转化关系及综合推断
【母题再现】
题型介绍：
元素及化合物综合应用型试题在高考中为必考题型，在各省市及全国卷中均有出现。

在考查形式上通常以工艺流程题，物质制备、性质探究类试题，综合推断试题（少数省市，逐渐淡化），还有结合物质结构进行推断等。

元素及化合物知识，在考查中与基本概念、基本理论、实验等知识融入越来越深，这也就要求我们队元素及化合物知识不再是单纯的记和背了，而是从原理的角度进行掌握，进行整体分析，通过联系、对比、归纳等方法进行解决。

高考选题：
【2017新课标1卷】（14分）
Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）―酸浸‖实验中，铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。

TiOCl 形式存在，写出相应反应的离子方程式__________________。

（2）―酸浸‖后，钛主要以2
4
（3）TiO2·x H2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO 2·x H 2O 转化率%
92
95
97
93
88
分析40 ℃时TiO 2·
x H 2O 转化率最高的原因__________________。

（4）Li 2Ti 5O 15中Ti 的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。

（5）若―滤液②‖中21(Mg )0.02mol L c +-=⋅，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使3Fe +恰
好沉淀完全即溶液中351(Fe ) 1.010mol L c +--=⨯⋅，此时是否有Mg 3(PO 4)2沉淀生成？ （列式计算）。

FePO 4、Mg 3(PO 4)2的K sp 分别为22241.310 1.010--⨯⨯、。

（6）写出―高温煅烧②‖中由FePO 4制备LiFePO 4的化学方程式 。

【答案】（1）100℃、2h ，90℃，5h （2）FeTiO 3+ 4H ++4Cl − = Fe 2++ 24TiOCl -
+ 2H 2O
（3）低于40℃，TiO 2·
x H 2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO 2·x H 2O 转化反应速率下降 （4）4
（5）Fe 3+
恰好沉淀完全时，c (34
PO -)=225
1.3101.010
--⨯⨯mol·L −1=1.3×10–17 mol·L −1，c 3(Mg 2+)×c 2
(34PO -)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜K sp [Mg 3(PO 4)2]，因此不会生成Mg 3(PO 4)2沉淀。

（6）2FePO 4 + Li 2CO 3+ H 2C 2O 4
高温
2LiFePO 4+ H 2O ↑+ 3CO 2↑
【解析】（1）由图示可知，―酸浸‖时铁的净出率为70%时，则应选择在100℃、2h ，90℃，5h 下进行；
（3）温度是影响速率的主要因素，但H 2O 2在高温下易分解、氨水易挥发，即原因是低于40℃，TiO 2·x H 2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过40℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO 2·x H 2O 转化反应速率下降；
（4）Li 2Ti 5O 15中Li 为+1价，O 为–2价，Ti 为+4价，过氧根(22O -
)中氧元素显–1价，设过氧键的数目
为x ，根据正负化合价代数和为0，可知(+1)×
2+(+4)×5+(–2)×(15–2x )+(–1)×2x =0，解得：x =4； （5）K sp [FePO 4]=c(Fe 3+
)×
c (34
PO -
)=1.3×10–2
，则c (34
PO -)＝()
sp 3Fe
K c +
＝1.3×
10–17 mol/L ，Q c [Mg 3(PO 4)2]＝c 3(Mg 2+)×c 2(34PO -
)＝
(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.69×10–40＜1.0×10–24，则无沉淀。

（6）高温下FePO 4与Li 2CO 3和H 2C 2O 4混合加热可得LiFePO 4，根据电子守恒和原子守恒可得此反应
的化学方程式为2FePO 4 + Li 2CO 3+ H 2C 2O 4
高温
2LiFePO 4+ H 2O ↑+ 3CO 2↑。

【名师点睛】工艺流程题，就是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根
据生产流程中有关的化学知识步步设问，形成与化工生产紧密联系的化工工艺试题。

制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。

审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。

而且还要看清问题，不能答非所问。

要求用理论回答的试题应采用―四段论法‖：本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。

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解题技巧：
一、元素及化合物的推断 1、无机推断题解题策略
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：
推断题――→审题⎩
⎪⎨⎪
⎧⎭⎪⎬⎪⎫明显条件隐含条件――→抓关键(突破口)⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫结构特征反应特征现象特征其他特征――→推断结论―→验证
2、无机推断题的分析思路及解题方法 （1）无机框图推断题的分析思路
①认真审题：见题后先迅速浏览一遍，从题干→问题→框图，尽量在框图中把相关信息表示出来。

②找突破口---题眼 ③大胆猜测 ④验证确认
（2）无机推断题的解题方法
①顺推法：
顺推是根据题设条件和转化关系方框图，从最初反应物入手，利用给定反应物的结构和性质特点，顺 着转化关系往后推，从而解决问题。

②逆推法：
有的推断题，最初条件意义并不明确，但某一结果有较明确的含义，求解时，从这一结果入手，采 用 逆推模式，逆向逐层推理，可顺利达到解决问题的目的。

③假想验证法：
假设思维模式是由题设条件和转化关系图找出题目突破口，并对有关内容建立假设，然后将假设结果代入题中验证分析，由此可使问题得以解决。

假设模式的思维途径可表示为：
（3）解答无机推断题五步骤
一审：审清题意，从题干→问题→框图迅速浏览一遍，尽量在框图中把相关信息表示出来。

二找：找―题眼‖即找到解题的突破口。

―题眼‖主要有：物质的特殊颜色、特征反应现象、特殊反应条件、
特征转化关系、特征数据等。

三析：从题眼出发，联系新信息及所学的旧知识，大胆猜测，顺藤摸瓜，应用正逆向思维、横向纵向
思维等多种思维方式进行综合分析、推理，初步得出结论。

四验：验证确认，将结果放入原题检验，完全符合才算正确。

五答：按题目要求写出答案。

3、无机推断题的突破口
此类问题在解题过程中首先通过突破口，进行推断，然后结合相应的理论进行解题。

在解题过程中常见的突破口有： （1）特殊颜色
①焰色反应：Na +（黄色）、K +（紫色） ②浅黄色固体：S 或Na 2O 2或AgBr
③使品红溶液褪色的气体：SO 2（加热后又恢复红色）、Cl 2（加热后不恢复红色） ④有色溶液：Fe 2+（浅绿色）、Fe 3+（黄色）、Cu 2+（蓝色）、MnO 4-（紫色） 有色固体：红色（Cu 、Cu 2O 、Fe 2O 3）、红褐色[Fe(OH)3]
蓝色[Cu(OH)2] 黑色（CuO 、FeO 、FeS 、CuS 、Ag 2S 、PbS ） 黄色（AgI 、Ag 3PO 4） 白色[Fe(0H)2、CaCO 3、BaSO 4、AgCl 、BaSO 3] 有色气体：Cl 2（黄绿色）、NO 2与溴蒸气（红棕色） ⑤特征反应现象：白色沉淀[Fe(OH)2] ——→空气
红褐色[Fe(OH)3] （2）特殊性质
很多物质表现出特殊的物理或化学性质，具有一些特征反应，或在反应中能产生特殊现象，
①受热分解产生2种或3种气体的反应：
铵盐：NH 4HCO 3、(NH 4)2CO 3、NH 4HSO 3、(NH 4)2SO 3、NH 4HS 、(NH 4)2S 等 NH 4HCO 3————→Δ
NH 3↑+CO 2↑+H 2O 硝酸盐：Cu(NO 3)2、AgNO 3
2Cu(NO 3)2————→Δ
2CuO+4NO 2↑+O 2↑ ②与水反应产生气体 单质：Na 、F 2等
化合物：Na 2O 2、Mg 3N 2、Al 2S 3、CaC 2等
强烈双水解的物质：Al 3+与CO 2-3 （HCO -3 ）、S 2-(HS -)、AlO -2 等
（3）特殊转化个关系：
无机物之间有一些重要的衍变关系，在物质之间按照一定规律反应时，会形成一定的特征的转化关系。

如：①直线型转化：NH3、H2S 、C 、Na 等
金属————→O 2 碱性氧化物————→H 2O
碱————→盐 非金属————→O 2 酸性氧化物————→H 2O
酸————→ 盐 ②交叉型转化：
③三角形转化：
（4）应用数据：
物质转化时式量的变化、各元素含量、相对密度等数据都是解题的关键点，可综合物质结构、性质、相互转化关系进行推断，如CO→CO 2，NO→NO 2，SO 2→SO 3，转化时分子中都增加１个氧，式量变化均为16。

（5）把握信息：题目给予的新信息可与旧知识形成一个新的知识体系，题干中的―常见‖―过量‖等字眼为推
断限定了范围；而反应条件、某些物质的频繁出现等隐含信息即是解题的重要突破口。

二、化学流程题
1、解答无机化工流程题的基本步骤
（1）从题干中获取有用信息，了解生产的产品。

（2）然后整体浏览一下流程，基本辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。

（3）分析流程中的每一步骤，从以下几个方面了解流程：
①反应物是什么；
②发生了什么反应；
③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用；
抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。

（4）从问题中获取信息，帮助解题。

2、解答无机化工流程图题的策略
（1）粗读题干，挖掘图示
图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。

如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。

（2）携带问题，精读信息
这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。

读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(―进入‖与―流出‖)、实验操作方法等。

（3）跳跃思维，规范答题
答题时应注意前后问题往往没有―相关性‖，即前一问未答出，不会影响后面答题。

3、无机化工流程题的解题思路：
无机工艺流程题考虑的问题主要有以下几方面：一是选择将原料转化为产品的生产原理；二是除杂并分离提纯产品；三是提高产量和产率；四是减少污染，注意环保，发展―绿色化学‖；五是考虑原料的来源丰富和经济成本；六是生产设备简单，生产工艺简便等。

命题者围绕以上几方面设问，我们的解题思路是：
（1）从生产目的(标)出发，读懂框图(流程)。

解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。

（2）分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：A.反应物是什么，B.发生了什么反应，C.该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。

抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。

（3）从问题中获取信息，帮助解题，了解流程后着手答题。

对反应条件的分析可从以下几个方面着手：对反应速率有何影响、对平衡转化率有何影响、对综合生产效益有何影响(如可以从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护等方面考虑)。

【特别提醒】注意答案的文字叙述规范
（1）洗涤沉淀：往漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复以上操作2～3次。

（2）从溶液中得到晶体：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。

（3）在写某一步骤是为了除杂时，应该注明―是为了除去某某杂质‖，只写―除杂‖等笼统的回答是不给分的。

（4）看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平。

【考点揭秘】
高频考点一：以工艺流程题考查元素及化合物知识
【典例】【陕西省渭南市2018届高三教学质量检测（I）】水是生命之源，它与我们的生活密切相关。

自来水厂常用高铁酸钠(Na2FeO4)改善水质。

高铁酸钠具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂，在工业上制备高铁酸钠的方法有多种。

（1）简述高铁酸钠用于杀菌消毒同时又起到净水作用的原理
_________________________________________________________________________。

（2）干法制备高铁酸钠的反应原理如下：
2FeSO4+6Na2O2==aNa2FeO4+bM↑+2Na2O+2Na2SO4
①高铁酸钠中铁元素的化合价为________________。

②上述方程式中b=____。

每生成1molM，该反应转移电子的物质的量为_____________mol。

（3）工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：
①步骤③中除生成Na2FeO4外，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为
____________________________________。

②己知Na2FeO4在强碱性溶液中的溶解度较小。

可向Na2FeO4溶液中继续加入氢氧化钠固体得到悬浊
液。

从Na2FeO4悬浊液得到固体的操作名称为_____________________。

（4）计算Na2FeO4的消毒效率（以单位质量得到的电子数表示）约是氯气的_______倍(结果保留两位小数。

)
【答案】高铁酸钠具有很强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+、Fe2+水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中的杂质，起到净水作用+6 1 10 2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 过滤0.64 【解析】(1)高铁酸钠具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，可用来除去水中的悬浮物，达到净水的目的，故答案为：FeO42-有强的氧化性，能杀菌消毒，本身被还原为Fe3+，Fe3+发生水解生成氢氧化铁胶体吸附水中的杂质，达到净水的目的；
(3)①步骤③是碱溶液中次氯酸根离子氧化铁离子为高铁酸根离子，反应的离子方程式为：
2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；故答案为：2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；
②从Na2FeO4悬浊液得到固体可以通过过滤实现，故答案为：过滤；
(4)FeO42-+3e-+4H2O⇌Fe(OH)3+5OH-，单位质量得到电子
3
166
=0.018；Cl2+2e-=2Cl-，单位质量得到电子
2 71=0.028，
0.018
0.028
=0.64，故答案为：0.64。

【学科网名师揭秘】工艺流程题的关键搞清楚物质之间的转化，从框图（转化图）中看，加入了什么物质，发生什么反应，然后如何分离。

从考察情况来看，前面两步就是元素及化合物知识结合基本原理的应用，后面就是实验问题。

[来源学科网]
高频考点二：以探究元素性质考查元素及化合物知识
【典例】【甘肃省会宁县第一中学2018届高三上学期第三次月考】将少量氯水加入到NaI溶液中‖的学生实验产生了大量含碘废液。

某研究小组用该含碘废液制备NaI固体，实验流程如下：
已知：反应②2I−+2Cu2++SO32−+H2O=2CuI↓+SO42−+2H+
回答下列问题：
（1）产生含碘废液的离子方程式为____________________________________ 。

（2）①中I2与Na2SO3溶液反应的离子方程为_________________________________ 。

（3）③中CuI发生了_____（填―氧化‖或―还原‖）反应,当有95.5gCuI参与反应，电子转移的数目为
_______________，若还原产物只有NO2，写出该反应的化学方程式______________。

（4）化合物B中含两种元素，铁元素与另一种元素物质的量之比为3:8，则化合物B的化学式为____________。

（5）反应⑤中生成黑色固体和无色无味能使澄清石灰水变浑浊的气体，黑色固体的俗称为磁性氧化铁，则
⑤的化学方程式为_____________________________________________。

【答案】Cl2+2I−=I2+2Cl−I2+SO32−+H2O=SO42−+2I−+2H+氧化N A
2CuI+8HNO3=2Cu(NO3)2+I2+4NO2+4H2O Fe3I8
Fe3I8+8NaHCO3=Fe3O4+8NaI+8CO2↑+4H2O
【解析】根据流程中的反应②发生反应：2I-+2Cu2++SO32-+H2O═2CuI↓+SO42-+2H+，过滤则得到碘化亚铜沉淀，碘化亚铜可以被硝酸氧化为碘单质，碘单质中加入铁和水，会得到化合物B，是一种含有铁元素和碘元素的化合物，在向其中加入碳酸氢钠溶液，过滤可以得到碘化钠的溶液，从而制得碘化钠固体．
（3）碘化亚铜可以被硝酸氧化为碘单质，碘元素的化合价升高，所以CuI被氧化；95.5gCuI的物质的量为0.5mol，每摩尔CuI被氧化为碘单质和铜离子需要失去2mol电子，则95.5gCuI被氧化电子转移的数目为N A，若硝酸还原产物只有NO2，反应的化学方程式为：2CuI+8HNO3=2Cu(NO3)2+I2+4NO2+4H2O。

（4）化合物B，是一种含有铁元素和碘元素的化合物，铁元素与碘元素物质的量之比为3：8，则化合物B的化学式为Fe3I8；
（5）向碘化铁的溶液中加入碳酸氢钠溶液则生成黑色固体四氧化三铁和二氧化碳无色气体，发生的反应为：
Fe3I8+8NaHCO3═Fe3O4+8NaI+8CO2↑+4H2O。

【学科网名师揭秘】这类探究题以元素及化合物知识为基础，源与课本，但又高于课本；是在课本知识的基础上进行了合理的迁移和应用。

在解题过程中，通过课本知识，结合基本理论进行分析，最后得出结论。

试题中通常还会出现物质的检验与鉴别，实质上考查物质的性质。

高频考点三：以物质制备考查元素及化合物知识
【典例】【浙江省温州六校协作体2017-2018学年第一学期期末】二氧化钛被认为是现今世界上性能最好的
一种白色颜料。

同时它有较好的紫外线掩蔽作用，超细的二氧化钛粉末也被加入到防晒膏中制成防晒化妆品。

现在某实验小组按照下面的流程来合成纳米二氧化钛。

实验机理：TiOSO4+2NH3•H2O = TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4
信息提示：①钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性。

TiO2具有两性，Ti(OH)4不稳定，容易失去一分子水形成TiO(OH)2。

②钛的原子量：48
③浓氨水的密度：0.91g •cm-3
（1）灼烧时用到的硅酸盐容器是_______。

（2）下列说法正确的是_______。

A．为了加快反应速率，可以用氢氧化钠溶液代替浓氨水
B．为了提高产率，反应容器需要用滤液洗
C．为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸
D．为了加快干燥的速率，干燥时可以用小火加热
E．灼烧后需要冷却到室温，称量一次所得数值即为TiO2的质量
（3）为了使实验过程中尽可能的减少环境污染，同时要注意操作的安全性，请你指出该反应装置图中的需要改进之处(指出两处即可)_____________。

（4）反应后的白色粘稠混合液经过抽滤、洗涤可以得到白色滤饼。

如何证明白色滤饼已经洗干净了呢？
_____。

（5）焙烧后有时会有少量的TiO2残留在容器中无法去除，我们可以用NaOH溶液将残留的TiO2洗干净。

请你用化学方程式表示该洗涤原理___________。

（6）最后称得纳米TiO2的质量是a 克，请你计算用该方法制备TiO2的产率________。

【答案】坩埚BCD ①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。

(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。

)所以干燥管里放P2O5或无水氯化钙用于吸收氨气取最后一次洗涤液，滴加BaCl2 溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O a/5
【解析】（1）黏土主要成分是硅酸盐，坩埚是由黏土烧制而成；正确答案：坩埚。

（3）从减少环境污染角度分析，将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境，同时干燥管里放P2O5或无水氯化钙用于吸收氨气；从操作的安全性角度分析，因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎；正确答案：①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。

(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。

)所以干燥管里放P2O5或无水氯化钙用于吸收氨气。

（4）检验白色滤饼固体中是否附着有硫酸根离子（用稀盐酸和氯化钡溶液），如果检验不出硫酸根离子，证明白色滤饼已经洗干净；正确答案：取最后一次洗涤液，滴加BaCl2 溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了。

（5）TiO2具有两性，能够与强碱溶液反应生成可溶性的钛酸钠，化学方程式为：
TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O；正确答案：TiO2+2NaOH=Na2TiO3+H2O 。

（6）根据钛元素守恒规律：理论上TiOSO4→TiO2，钛元素没有损失，根据题意可知n(TiOSO4)=10/160mol, n(TiO2)= 10/160mol,m(TiO2)=(10÷160)×80=5g,据题意最后称得纳米TiO2的质量是a 克，TiO2的产率为a/5×100%=20a%；正确答案：20a%或a/5。

【学科网名师揭秘】解答物质制备试题的一般程序是：第一，认真阅读题干，抽取有用信息；第二，仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，观察装置图(或框图)，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实
验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用；第三，通读问题，整合信息作出答案，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识作出正确答案。

高频考点四：以综合推断形式考查元素及化合物知识
【典例】【浙江省台州中学2018届高三上学期第一次统练】某研究小组为了探究一种浅绿色盐X（仅含四种元素，不含结晶水，M（X）＜908g•mol﹣1）的组成和性质，设计并完成了如下实验
取一定量的浅绿色盐X进行上述实验，充分反应后得到23.3g白色沉淀E、28.8g红色固体G和12.8g红色固体H。

已知：①浅绿色盐X在570℃、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应．
②常温下B呈液态且1个B分子含有10个电子。

请回答如下问题：
（1）写出B分子的电子式_________
（2）请写出红色固体G与足量D溶液反应的离子方程式__________
（3）X的化学式是_________
【答案】Cu2O+2H+═Cu2++Cu+H2O Cu4（OH）6SO4
【解析】浅绿色盐X在570℃、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应，得到A、B和黑色固体C，常温下B呈液态且1个B分子含有10个电子，B为水，A和水反应生成的D能和氯化钡反应生成白色沉淀E，E只能为硫酸钡，23.3g白色沉淀E的物质的量为n=m/M=23.3g/233g·mol－1=0.1mol，黑色固体C可能为四氧化三铁、氧化铜、碳等，黑色固体C隔绝空气在1000℃反应生成气体F和红色固体G，G能和硫酸反应生成红色固体和蓝色溶液应为氧化亚铜在酸性溶液中的歧化反应，所以红色固体G为氧化亚铜，气体F为氧气，红色H为铜，蓝色溶液I为硫酸铜；逆推可得：一定量的浅绿色盐X中n （S）=0.1mol，28.8g红色固体G为氧化亚铜，n（Cu2O）=28.8g/144g·mol－1=0.2mol，12.8g红色固体H，n（Cu）=0.2mol，浅绿色盐X中n（Cu）=0.4mol，n（CuO）=0.4mol，浅绿色盐X在570℃、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应，n（S）=0.1mol，所以n（CuO）：n（SO3）=1：4，浅绿色盐X，仅含四种元素，不含结晶水，设化学式为：Cu4（OH）mSO4，Cu4（OH）mSO44CuO+SO3↑+m/2H2O↑，根据氧元素守恒得：m=6，符合M（X）＜908g·mol－1，则该反应流程为：X在隔绝空气、570℃温度下加热Cu4（OH）6SO44CuO+SO3↑+3H2O↑，A和B反应SO3+H2O=H2SO4，硫酸与足量氯化钡反应：
H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl，白色沉淀E为BaSO4，黑色固体C为氧化铜，在1000℃反应生成气体F
为氧气，红色固体G为氧化亚铜4CuO2Cu2O+O2↑，G氧化亚铜和硫酸发生歧化反应：Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O，红色H为铜，蓝色溶液I为硫酸铜。

【学科网名师揭秘】这类试题以元素及化合物转化为基础。

在解题过程中要抓住题眼（突破口），使用发散思维，从不同的多个角度去思考问题。

在高考题，这类试题的开发度越来越高。

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【直击高考】
1．【2017新课标3卷】（15分）
重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3，还含有硅、铝等杂质。

制备流程如图所示：
回答下列问题：
高温Na2CrO4+ Fe2O3+CO2+ NaNO2 （1）步骤①的主要反应为：FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3−−−→
上述反应配平后FeO·Cr2O3与NaNO3的系数比为_______。

该步骤不能使用陶瓷容器，原因是_____。

（2）滤渣1中含量最多的金属元素是_______，滤渣2的主要成分是__________及含硅杂质。

（3）步骤④调滤液2的pH使之变____________（填―大‖或―小‖），原因是_____________（用离子方程式表示）。

（4）有关物质的溶解度如图所示。

向―滤液3‖中加入适量KCl，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到K2Cr2O7固体。

冷却到___________（填标号）得到的K2Cr2O7固体产品最多。

a ．80℃
b ．60℃
c ．40℃
d ．10℃
步骤⑤的反应类型是___________________。

（5）某工厂用m 1 kg 铬铁矿粉（含Cr 2O 3 40%）制备K 2Cr 2O 7，最终得到产品 m 2 kg ，产率为_____________。

【答案】（1）2∶7 陶瓷在高温下会与Na 2CO 3反应 （2）铁 Al(OH)3
（3）小 224CrO -+2H +
227Cr O -+H 2O （4）d 复分解反应 （5）21190147m m ×100%[来源学§科§网]
【解析】（1）FeO·Cr 2O 3是还原剂，氧化产物为Na 2CrO 4和Fe 2O 3，每摩转移7 mol 电子，而NaNO 3是氧化
剂，还原产物为NaNO 2，每摩转移2 mol 电子，根据电子守恒可知，FeO·Cr 2O 3和NaNO 3的系数比为2∶7；陶瓷在高温下会与Na 2CO 3反应，则熔融时不能使用陶瓷容器。

（4）由图示可知，在10 ℃左右时，得到K 2Cr 2O 7的固体最多；2KCl+Na 2Cr 2O 7=K 2Cr 2O 7↓+2NaCl 的反应类型为复分解反应。

（5）样品中Cr 2O 3的质量为m 1×40% kg ，则生成K 2Cr 2O 7的理论质量为m 1×40% kg×294152
，则所得产品的产率为m 2 kg÷（m 1×40% kg×294152）×100%=21
190147m m ×100%。

【名师点睛】考查无机制备的工艺流程，涉及氧化还原反应、离子方程式配平、盐类水解的应用及混合物
的分离与提纯等，解题时要求对整个流程进行认识分析，对流程中每一个反应的原理和操作的目的要理解清楚。

2．【2017北京卷】（13分）TiCl 4是由钛精矿（主要成分为TiO 2）制备钛（Ti ）的重要中间产物，制备纯
TiCl4的流程示意图如下：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2
沸点/℃58 136 181（升华）316 1412
熔点/℃−69 −25 193 304 714 在TiCl4中的溶解性互溶——微溶难溶
（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________________。

②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填―＞‖―＜‖
或―=‖），判断依据：_______________。

③氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的
吸收液依次是__________________________。

④氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。

示意图如下：
物质a是______________，T2应控制在_________。

【答案】（1）①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5 kJ/mol
②> 随温度升高，CO含量增大，说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液④MgCl2、AlCl3、FeCl3
（2）SiCl4高于136℃，低于181℃
【名师点睛】本题以钛精矿制备纯TiCl4的流程为素材，主要考查盖斯定律和热化学方程式、化学平衡移动、HCl及Cl2尾气的利用和吸收、制备流程中物质关系、过滤、蒸馏实验等基础化学知识，考查考生对化学反应原理知识的综合应用能力和对已知信息的综合应用能力。

制备类工艺流程题一般由多步连续的操作组成，每一步操作都有其具体的目标、任务。

审题的重点要放在与题设有关操作的目标、任务上，分析时要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等方面考虑；
解答时要看框内，看框外，里外结合；边分析，边思考，易处着手；先局部，后全盘，逐步深入。

而且还要看清问题，不能答非所问。

要求用理论回答的试题应采用―四段论法‖：本题改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→所以有什么变化→结论。

另外需要注意题干信息的提取和筛选，例如本题中：①溶解性决定溶液中溶质及沉淀的成分，表格中信息则可以得到TiCl4液体中溶解的溶质及同时存在的沉淀成分。

②工业过程中有毒、有污染的尾气都需要进行处理防止污染。

3．【2017江苏卷】(12分)铝是应用广泛的金属。

以铝土矿(主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下：。