高中化学专题13 元素及其化合物知识的综合应用-2021年高考真题和模拟题化学分项汇编(解析版)

专题13 元素及其化合物知识的综合利用

1．（2021·全国高考甲卷真题）碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

(1)2I 的一种制备方法如下图所示：

①加入Fe 粉进行转化反应的离子方程式为_______，生成的沉淀与硝酸反应，生成_______后可循环使用。 ②通入2Cl 的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为_______；若反应物用量比()()22n Cl /n FeI =1.5时，氧化产物为_______；当()()22n Cl /n FeI >1.5，单质碘的收率会降低，原因是_______。

(2)以3NaIO 为原料制备2I 的方法是：先向3NaIO 溶液中加入计量的3NaHSO ，生成碘化物；再向混合溶液中加入3NaIO 溶液，反应得到2I ，上述制备2I 的总反应的离子方程式为_______。

(3)KI 溶液和4CuSO 溶液混合可生成CuI 沉淀和2I ，若生成21mol I ，消耗的KI 至少为_______mol 。2I 在KI 溶液中可发生反应--23I +I I 。实验室中使用过量的KI 与4CuSO 溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI 的原因是_______。

【答案】2AgI+Fe=2Ag+ Fe 2++2I - AgNO 3 FeI 2+Cl 2= I 2+FeCl 2 I 2、FeCl 3 I 2被过量的2Cl 进一步

氧化 --2-+332422IO +5HSO =I +5SO +3H +H O 4 防止单质碘析出

【解析】

(1) ①由流程图可知悬浊液中含AgI ，AgI 可与Fe 反应生成FeI 2和Ag ，FeI 2易溶于水，在离子方程式中能拆，故加入Fe 粉进行转化反应的离子方程式为2AgI+Fe=2Ag+ Fe 2++2I -，生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环中，故答案为：2AgI+Fe=2Ag+ Fe 2++2I -；AgNO 3；

②通入2Cl 的过程中，因I -还原性强于Fe 2+，2Cl 先氧化还原性强的I -，若氧化产物只有一种，则该氧化产

物只能是I 2，故反应的化学方程式为FeI 2+Cl 2= I 2+FeCl 2，若反应物用量比()()22n Cl /n FeI =1.5时即2Cl 过

量，先氧化完全部I -再氧化Fe 2+，恰好将全部I -和Fe 2+氧化，故氧化产物为I 2、FeCl 3，当()()22n Cl /n FeI >1.5

即2Cl 过量特别多，多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低，故答案为：FeI 2+Cl 2= I 2+FeCl 2；I 2、FeCl 3；I 2被过量的2Cl 进一步氧化；

(2)先向3NaIO 溶液中加入计量的3NaHSO ，生成碘化物即含I -的物质；再向混合溶液中（含I -）加入3NaIO 溶液，反应得到2I ，上述制备2I 的两个反应中I -为中间产物，总反应为-3IO 与-3HSO 发生氧化还原反应，生成2-

4SO 和2I ，根据得失电子守恒、电荷守恒]及元素守恒配平离子方程式即可得：

--2-+332422IO +5HSO =I +5SO +3H +H O ，故答案为：--2-+332422IO +5HSO =I +5SO +3H +H O ； (3) KI 溶液和4CuSO 溶液混合可生成CuI 沉淀和2I ，化学方程式为4KI+2CuSO 4=2CuI ↓ +I 2+2K 2SO 4，若生成21mol I ，则消耗的KI 至少为4mol ；反应中加入过量KI ，I -浓度增大，可逆反应--23I +I I 平衡右移，增大2I 溶解度，防止2I 升华，有利于蒸馏时防止单质碘析出，故答案为：4；防止单质碘析出。 2．（2021·浙江高考真题）固体化合物X 由3种元素组成，某学习小组开展如下探究实验。

其中，白色沉淀B 能溶于NaOH 溶液。请回答：

(1)白色固体C 的化学式是_______，蓝色溶液D 中含有的溶质是_______(用化学式表示)。

(2)化合物X 的化学式是_______；化合物X 的一价阴离子与CH 4具有相同的空间结构，写出该阴离子的电子式_______。

(3)蓝色溶液A 与+

25N H 作用，生成一种气体，溶液蓝色褪去，同时生成易溶于硝酸的白色沉淀。 ①写出该反应的离子方程式_______。

②设计实验验证该白色沉淀的组成元素_______。

【答案】23Al O ()343332Cu NO NH NO AgNO HNO 、、、 CuAl 2Cl 8

22524Cu N H 4Cl 4CuCl N 5H ++-+++=↓+↑+ 将白色沉淀溶于硝酸，得到蓝色溶液，说明有Cu 元素；

再向溶液中加入3AgNO 溶液，有白色沉淀，说明有Cl 元素

【分析】

含有Cu 2+的溶液显蓝色，含有[Cu(NH 3)4]2+的溶液显深蓝色，化合物X 溶解后得到的溶液A 呈现蓝色，且加入足量氨水后得到深蓝色溶液，即可推得化合物X 中含有Cu 2+；向含有Al 3+的溶液中加入氨水可用于制备Al(OH)3，且Al(OH)3为可溶于NaOH 溶液的白色沉淀，即可推断白色沉淀B 为Al(OH)3沉淀；深蓝色溶液在加入硝酸酸化的AgNO 3溶液后有白色沉淀析出，可推得化合物X 中含有Cl -，综上，化合物X 中含有Al 3+、Cu 2+和Cl -。

【解析】

(1)由上述分析可得，白色沉淀D 为Al(OH)3，灼烧Al(OH)3得到Al 2O 3，故白色固体为Al 2O 3；溶液D 中含有的阳离子有Cu 2+、+4NH 、Ag +、H +，阴离子有-

3NO ，故溶液中含有：()343332Cu NO NH NO AgNO HNO 、、、，故答案为：23Al O ；

()343332Cu NO NH NO AgNO HNO 、、、。

(2)由图示数据并根据原子守恒可知，4.020g X 中含有铝离子物质的量为： 1.020g 2102g/mol

⨯=0.02mol ，含有氯离子物质的量为：11.480g 143g/mol

=0.08mol ，由化合物应显电中性可得三种离子物质的量比值为n (Cu 2+)：n (Al 3+)：n (Cl -)=1：2：8，则可得X 的化学式为CuAl 2Cl 8；阴离子4AlCl -中Al 原子的杂化方式为sp 3，空间结构为正

四面体，与CH 4相同，其电子式为，故答案为：CuAl 2Cl 8；。