33 无机物的转化与推断新课标.docx
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33无机物的转化与推断新课标
2011届高考化学二轮专题复习学案:
3.3无机物的转化与推断(新课标)
【考纲点击】
常见金属元素、非金属元素知识的综合应用。
【核心要点突破】
解答无机推断题的分析方法
说明:
无机框图推断题是高考试卷中的主流题型之一,旨在考察考生的知识系统性和思维灵活性。
解此类题必须具备扎实的基础知识网络结构,更重要的是要善于捕捉解题的突破口即“题眼”,善于从众多的信息中“切中要害”再“顺藤摸瓜”解题。
常见的几类题眼:
1.特殊颜色
(1)黄色
黄色:
AgI、Ag3PO4、P4(黄磷)、溴水(黄→橙)、FeS2、Al2S3、甲基橙在弱酸性、中性或碱性环境中、某些蛋白质加浓硝酸
。
淡黄色:
S、Na2O2、TNT、PCl5、AgBr、浓HNO3(混有NO2)、浓HCl(混有Fe3+)、
(混有NO2)。
灰黄色:
Mg3N2
棕黄色:
FeCl3溶液、碘水(深黄→褐)。
(2)黑色:
CuS、Ag2S、Cu2S、HgS(黑色或红色)、FeS、FeO、Fe3O4、MnO2、CuO、Ag2O、I2(紫黑色)、Si(灰黑色)、C、Ag(粉末)、KMnO4(固体)、石油。
(3)绿色:
CuCl2溶液、Cu2(OH)2CO3、FeSO4·7H2O(浅绿色)、F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、氯水(淡黄绿色)。
(4)红色:
Cu2O、Cu、甲基橙在酸性环境中、紫色石蕊试液在酸性环境中、酚酞在碱性环境中、品红试液、Fe(SCN)2+、Br2(深红棕)、红磷(暗红)、Br2的CCl4溶液(紫红)、苯酚被空气氧化(粉红)。
(5)棕色:
固体FeCl3、固体CuCl2、NO2(红棕)、Fe2O3(红棕)。
(6)紫色:
KMnO4溶液、I2的CCl4溶液。
(7)灰色:
As、Sn、Fe3C。
(8)褐色:
碘酒、2Fe2O3·3H2O、Fe(OH)3(红褐)。
(9)蓝色:
CuSO4·5H2O、Cu(OH)2、淀粉遇碘、紫色石蕊试液加碱、Cu2+的稀溶液。
2.常见规律
(1)10电子
10电子分子:
NH3、CH4、HF、H20
10电子阴离子:
OH一、NH2-、F一、02-、N3—
10电子阳离子:
NH4+、H30+、Na+、Mg2+、A13+
(2)18电子
18电子分子:
PH3、SiH4、H2S、HCl、C2H6、H202、F2、CH3OH、CH3F
18电子离子:
Cl一、S2一、K+、Ca2+、HS一
(3)三个常温液态
唯一的非金属液体单质:
Br2唯一的液态金属:
Hg
常温下的液态化合物H20、H2S04、HNO3等
(4)5个催化。
①氨的合成;②氨的催化氧化;③S02氧化成SO3;④H2O2的分解;⑤KClO3的受热分解。
(5)7个高温
①合成氨;②水煤气;③铁与水(气);④还原性物质(H2、CO、C)与金属氧化物、非金属氧化物(C02、SiO2);⑤CaCO3的受热分解;⑥煅烧硫铁矿;⑦铝热反应;⑧硅酸盐工业。
(6)4个化工
①硫酸的工业制法;②合成氨工业;③氯碱工业;④硅酸盐工业。
(7)气体
①有刺激性气味的气体:
HCI、HBr、NH3、SO2、H2S、NO、NO2
②无色无味的气体:
H2、O2、N2、CO2、CO、CH4、C2H2
③有颜色有刺激性气味的气体:
C12、NO2
④使品红褪色、加热后恢复的是SO2
⑤使湿润的红色石蕊试纸变蓝的是NH3
⑥使湿润的Pb(Ac)2试纸变黑的是H2S
⑦在空气中燃烧呈蓝色的气体有:
H2、H2S、CH4、CO
⑧能与水反应的是C12、F2、NO2
(8)钠元素的焰色反应呈黄色;钾元素的焰色反应呈紫色。
(9)受热分解成三种物质的有:
碳酸氢盐、碳酸铵、KMnO4、Cu2(OH)2CO3、铜之后的硝酸盐。
(10)既能溶于强酸又能溶于强碱的是:
①单质:
Al、Zn、Be
②氧化物:
A12O3、ZnO、BeO
③氢氧化物:
Al(OH)3、Zn(OH)2、Be(OH)2
④酸式弱酸强碱盐
⑤弱酸的铵盐
(11)只溶于强碱不溶于强酸的是:
Si
(12)二个电解:
电解氯化钠、电解熔融的氧化铝。
(13)不溶于强酸的是:
AgCl、BaSO4、H2SiO3、CuS。
(14)不溶于氨水但溶于
NaOH或不溶于CO2但溶于盐酸的是Al(OH)3。
(15)加过量盐酸后得到胶状沉淀的是硅酸盐。
(16)先加盐酸沉淀,后又溶解的是NaAlO2;先加NaOH沉淀,后又溶解的是A1C13
(17)结构规律:
①最外层电子数等于次外层电子数的元素:
Be、Ar;
②最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是:
C;3倍的是O;4倍的是Ne;
③电子层数与最外层电子数相等的元素:
H、Be、Al;
④电子总数为最外层电子数2倍的元素:
Be;
⑤次外层电子数是最外层电孚数2倍的元素:
Si。
(18)具有漂白性的是:
O3、H2O2、C1O2、Na2O2、HCIO、SO2、C(活性碳)。
(19)使淀粉溶液变蓝的是I2,能使湿润的KI一淀粉试纸变蓝的气体是Cl2、Br2蒸气、NO2。
3.特征反应
(1)同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应,生成该元素的单质和水,元素可能是硫或氮。
(2)同一元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物化合,生成盐的元素
一定是氮。
(3)两溶液混合生成沉淀和气体,这两种溶液的溶质可能分别是①Ba(OH)2与(NH4)2SO,;②可溶性铝盐与可溶性金属硫化物或可溶性碳酸盐或碳酸氢盐;③可溶性铁盐与可溶性碳酸盐或碳酸氢盐;④硫代硫酸盐与强酸(如盐酸、稀H2S04等)。
(4)既能与酸反应,又能与碱反应的物质可能是Al、A1203,Al(OH)3,氨基酸,弱酸的铵盐、弱酸的酸式盐等。
(5)既能与强酸反应放出气体又能与强碱反应放出气体,常见的物质有:
AI,弱酸的铵盐[如(NH4)2C03、NH4HC03、(NH4)2SO3、(NH4)2S、NH4HS等]。
(6)在水中分解生成气体和难溶物或微溶物的物质可能是A12S3、Mg3N2、CaC2等。
(7)与水接触放出气体的常见物质有:
Li、Na、K、Na202、F2等。
(8)A物质加到B物质中,先生成沉淀,后沉淀又溶解,A、B可能分别是CO2与Ca(OH)2、NaOH与铝盐、NH3与AgN03、HCI与NaAl02、稀盐酸与Fe(OH)2胶体等。
(9)使溴水褪色的物质有H2S、SO2、不饱和烃类、活泼金属、碱类等。
4.特殊的实验现象
(1)H2在C12中燃烧呈苍白色火焰。
(2)钠元素焰色反应为黄色;钾元素焰色反应为紫色(透过蓝色钴玻璃)。
(3)遇酚酞变红的气体必是氨气。
(4)在空气中迅速由无色变为红棕色的气体是NO。
(5)使品红褪色的气体可能是C12或S02,物质可能是次氯酸盐NaCIO、Ca(CIO)2、氯水、Na202等。
(6)在C12中燃烧生成白色烟雾的是磷。
(7)遇HCl生成沉淀,可能是:
S2O
32-、Ag+、SiO32-、AlO2-
(8)遇H2SO4生成沉淀,可能是:
Ba2+、Ca2+、S2O32-、SiO32-、AlO2-
遇BaCl2生成不溶于硝酸的白色沉淀,可能是:
SO42-、Ag+、SO32-
(9)具有臭鸡蛋气味的气体H2S,与H2S反应生成淡黄色沉淀的气体有Cl2、O2、SO2、NO2
(10)能使品红溶液褪色的气体可能是:
Cl2、SO2,物质可能有:
NaClO、Ca(ClO)2等次氯酸盐、氯水、过氧化钠、过氧化氢、活性碳等
5.推断中的“框式语”[来源:
学§科§网Z§X§X§K]
(1)框式语
(酸、碱、羧酸或醇)
破译该框式语说明A中的某元素能连续被氧化,A一般为含有可变化合价元素的物质。
符合此条件的常见物质有:
(2)框式语
破译该框图表明A既能与酸反应,又能与碱反应。
符合此条件的A常见的有AlO、Al(OH)等两性物质、弱酸的酸式盐、弱酸的铵盐、氨基酸、蛋白质等。
若B、C均为气体,则A必为挥发性弱酸的铵盐,如(NH4)2CO3或NH4HCO3;(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2SO3或NH4HSO3等。
若B、C均为H2时,A必为Al。
(3)框式语:
A(或A和B)
C(C和D)
破译该框式语的主要特征是催化剂,中学教材中符合此条件的反应主要有:
(4)框式语:
A→B+C+D
破译符合该框式语的反应有
(5)框式语:
化合物甲+单质A
化合物乙+单质B
破译该框式语表示物质间发生了置换反应。
置换反应的常见类型有:
①金属单质置换出金属单质,如:
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
②非金属单质置换出非金属单质,如:
Cl2+2KI=2KCl+I2
③金属单质置换出非金属单质,如:
2Na+2H2O=2NaOH+H2
2Mg+CO2=2MgO+C
④非金属单质置换出金属单质,如:
H2+CuO=Cu+H2O
(6)框式语化合物甲+化合物乙→单质A+化合物丙
破译符合该框式语的主要反应类型有:
(7)框式语化合物A+化合物B→气态化合物C+化合物D
破译符合该框式语的反应有:
①Mg3N2、Al2S3、CaC2等与水的反应,如Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S
②Al3+、Fe3+和HCO3-(CO32-)、HS-(S2-)等双水解反应,如:
Al3++3HCO-=Al(OH)3+3CO2
③铵盐与强碱共热制NH3的反应。
如:
2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O
④难挥发性酸制易挥发性酸的反应,如:
NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl
(8)典型置换反应
(9)三角转化
(10)受热分解产生2种或3种气体的反应:
(1)铵盐
(2)硝酸盐
(11)特征网络:
(1)
①
②
③
④
(2)A—
A为弱酸的铵盐:
(NH4)2CO3或NH4HCO3;(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2SO3或NH4HSO3
【典题训练】(2010·浙江高考·T8·6分)有X、Y、Z、W、M五种短周期元素,其中X、Y、Z、W同周期,Z、M同主族;X+与M2-具有相同的电子层结构;离子半径:
Z2->W-;Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。
下列说法中,正确的是
A.X、M两种元素只能形成X2M型化合物
B.由于W、Z、M元素的氢化物相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低
C.元素Y、Z、W的单质晶体属于同种类型的晶体
D.元素W和M的某些单质可作为水处理中的消毒剂
【命题立意】本题主要以元素的推断为背景,考查了元素位置的判断、离子半径大小的比较、氢键、晶体的类型及物质的性质等,是典型的学科内综合试题。
【思路点拨】解答本题的突破口是“Y的单质晶体的性质”,由此进而推断出其他元素。
【规范解答】选D。
由“Y为短周期元素”及“Y的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料”知,Y为Si元素;则X、Y、Z、W为第3周期元素,由X原子形成的离子符号及“X+与M2-具有相同的电子层结构”知,X为Na元素、M为O元素;由“Z、M同主族”知,Z为S元素;由“离子半径:
Z2->W-”知,W为Cl元素。
X、M两种元素可形成X2M、X2M2型化合物,故A项错误;在W、Z、M元素的氢化物中,由于M元素的氢化物中存在氢键,其沸点最高,故B项错误;元素Y、Z、W的单质晶体分别属于原子晶体、分子晶体、分子晶体,故C项错误;由于Cl2、O3都具有强氧化性,可作为水处理中的消毒剂,故D项正确。
【高考真题探究】
1.(2010·江苏高考·T13·4分)已知A、
B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素,其中元素A、E的单质在常温下呈气态,元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍,元素C在同周期的主族元素中原子半径最大,元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。
下列说法正确的是
A.元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态
B.一定条件下,元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应
C.工业上常用电解法制备元素C、D、E的单质
D.化合物AE与CE含有相同类型的化学键
【命题立意】本题将元素推断和元素化合物知识相结合,考查学生的推理能力和相关元素化合物知识。
【思路点拨】结合题给信息推断出五种元素,再判断各选项是否正确。
【规范解答】选BC。
“B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍”,则B可能为碳或硫,“C在同周期的主族元素中原子半径最大”则C可能为锂或钠,又“A、B、C、D、E原子序数依次增大”则B为碳,C为钠;元素D的合金是日常生活中常用的金属材料,则D为Al;E为第三周期且单质为气体,则E为Cl;A原子序数小于B(碳)且单质为气体,故A为H。
所以A、B、C、D、E五种元素分别为氢、碳、钠、铝、氯。
A项,A、B组成的化合物为烃类,碳原子较多的烃在常温下可能为液态或固态,A项错;B项,C、D的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钠和氢氧化铝,可以相互反应,B项正确;C项,C(钠)、D(铝)、E(氯)的单质通常用电解法制备,C项正确;D项,AE(氯化氢)与CE(氯化钠)所含有化学键类型不同,D项错误。
2.(2010·海南高考·T11·4分)短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大,它们的原子序数之和为20,且Y2—与Z+核外电子层的结构相同。
下列化合物中同时存在极性和非极性共价键的是
A.Z2YB.X2Y2C.Z2Y2D.ZYX
【命题立意】本题考查了元素周期表的结构、短周期元素在周期表中的位置、原子的核外电子排布、离子键、共价键的概念及分类。
【思路点拨】首先根据题目信息,确定元素X、Y、Z在周期表中的位置,即确定X、Y、Z代
表何种元素,再分析它们形成的化合物含有的化学键的种类。
【规范解答】选B。
短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大,故X、Y、Z所在的周期分别是第1周期、第2周期和第3周期,又因为Y2—与Z+核外电子层的结构相同,所以Y是O元素,Z为Na元素,根据它们的原子序数之和为20,可知X的原子序数为20-8-11=1,即H元素;A、B、C、D四项中的物质及含有的化学键如下表:
选项
A
B
C
D
物质
Na2O
H2O2
Na2O2
NaOH
含有的化学键
离子键
极性键和非极性键
离子键和非极性键
离子键和极性键
故只有B项符合题意。
3.(2010·新课标全国卷·T26·14分)物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出).其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C,单质C可与E的浓溶液发生反应,G为砖红色沉淀.
请回答下列问题:
⑴写出下列物质的化学式:
BSO2、EH2SO4、G Cu2O ;
⑵利用电解可提纯C物质,在该电解反应中阳极物质是 粗铜 ,阴极物质是 精铜 ,电解质溶液是 CuSO4溶液 ;
⑶反应②的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
⑷将0.23molB和0.11mol氧气放入容积为1L的密闭容器中,发生反应①,在一定温度下,反应达到平衡,得到0.12molD.则反应的平衡常数K=23.8mol-1L。
若温度不变,再加入0.50mol氧气后重新达到平衡,则B的平衡浓度减小。
(填“填大”、“不变”或“减小”),氧气的转化率降低(填“升高”、“不变”或“降低”),D的体积分数减小(填“增大”、“不变”或“减小”)。
【命题立意】本题通过框图推断的形式,主要考查铜及其化合物的性质及电解精炼、化学平衡的有关知识。
【思路点拨】G为砖红色沉淀为本题的突破口。
【规范解答】G为砖红色沉淀,说明G是Cu2O,框图中F和NaOH、葡萄糖共热生成砖红色沉淀Cu2O,说明F是铜盐,则C和E必有一种物质提供铜元素,结合B能在高温、催化剂作用下被O2氧化,可确定单质C应为Cu。
根据单质C可与E的浓溶液发生反应条件,Cu常见能与浓硫酸或浓硝酸反应,E为浓硫酸或浓硝酸,又根据B能在高温、催化剂作用下被O2氧化可确定E为浓硫酸(SO2可在高温、催化剂作用下被O2氧化,NO2不能),B是SO2,D是SO3。
2SO2+O2
2SO3
初始浓度(mol/l)0.230.110
转化浓度(mol/l)0.120.060.12
平衡浓度(mol/l)0.110.050.12
平衡常数K=[SO3]2/[SO2]2[O2]=0.122/0.11×0.05=23.8mol-1L。
温度不变,再加入0.50mol氧气,增大了O2的浓度,平衡正向移动SO2的平衡浓度减小,SO2的转化率升高,但氧气的转化率降低。
根据勒沙特列原理加入氧气后气体体积增大,尽管平衡右移但SO3的增加的量不如体系增大的量,因此SO3的体积分数减小。
【答案】⑴SO2H2SO4 Cu2O
⑵粗铜 精铜CuSO4溶液
⑶Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O⑷23.8mol-1L减小、降低、减小
【类题拓展】电解精炼金属应注意以下几点:
⑴要被精炼的粗金属做电解池的阳极,失电子而溶解。
⑵用被精炼的纯金属作为电解池的阴极,被精炼的金属会在上面析出。
⑶用含被精炼金属的电解质为电解质溶液。
这样经过电解精炼之后,比被精炼的金属活泼的金属放电留在了电解质溶液中,比被精炼的金属活泼性差的金属不能放电就掉到阳极底部形成了阳极泥,纯金属在阴极析出,得到了纯金属。
4.(2010·安徽高考·T27·14分)锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。
某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料(
、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为。
(2)第③步反应的离子方程式是。
(3)第④步反应后,过滤
所需的玻璃仪器有。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
、。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含
的质量为18.1g,第③步反应中加入20.0ml3.0mol.
的
溶液,假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为
,则至少有______g
参加了反应。
【命题立意】考查铝及其化合物的性质,混合物分离的方法及物质制备中涉及的相关计算。
【规范解答】
(1)通过②信息,可知铝箔溶解在过量的氢氧化钠溶液,产生了NaAl(OH)4,第二步就是NaAl(OH)4溶液与过量的CO2生成Al(OH)3,③是氧化还原反应,反应物应是LiMn2O4、硫酸、O2,产物为MnO2和Li2SO4,注意LiMn2O4不溶于水,要写成化学式。
(4)根据③式提供的离子方程式,通过计算,判断出硫酸过量,LiMn2O4中的Li最终转化到Li2CO3,因n(LiMn2O4)=18.1g/181g.mol-1=0.1mol,故n(Li+)=0.1mol,根据Li守恒,故n(Li2CO3)=0.1mol/2=0.05mol,再由CO32-守恒可知:
n(Li2CO3)=n(Na2CO3),m(Na2CO3)=0.05mol×106g/mol=5.3g,参加反应的Na2CO3的质量至少为5.3g。
【答案】
(1)Al(OH)3
(2)4LiMn2O4+O2+4H+=4Li+
+8MnO2+2H2O
(3)漏斗、玻璃棒、烧杯;滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等
(4)5.3
5.(2010·海南高考·T13·8分)A~G各物质间的关系如下图,其中B、D为气态单质。
请回答下列问题:
(1)物质C和E的名称分别为________________、__________________;
(2)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为_____________;
若只能在加热情况下进行,则反应物A应为_____________;
(3)反应②的化学方程式为_______________________________________;
(4)新配制的F溶液应加入___________以防止其转化为G。
检验G溶液中阳离子的常用试剂是____________,实验现象为_________________________________________。
【命题立意】本题以框图推断的形式考查了学生元素化合物知识掌握的熟练程度和应用能力,体现了元素化合物知识
的重要性,在近几年的高考试题中均有体现,是高考命题的热点。
本题主要考查了氯气、氧气的性质和实验室制法、铁及其化合物的性质,有较强的综合性。
【思路点拨】此题的突破口是:
△
MnO2
MnO2
加热
【规范解答】在MnO2作用下反应生成气体,若MnO2是反应物,符合此项要求的反应是:
MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O;若MnO2是催化剂,符合此项要求的反应有:
2H2O2=====2H2O+O2↑和2KClO3=====2KCl+3O2↑。
由此可知B、D为Cl2和O2;若B为Cl2,则E为FeCl3,C为H2O2或KClO3,但二者均不与FeCl3反应,故B只能是O2,D为Cl2,C为浓盐酸,铁在氧气中燃烧,生成四氧化三铁,即E。
Fe2+易被空气中的氧气氧化,故需加入铁粉,其原理为:
2Fe3++Fe=3Fe2+;检验Fe3+的方法是:
加入KSCN(或NH4SCN)溶液,若溶液显红色,说明存在Fe3+。
【答案】
(1)浓盐酸四氧化三铁
MnO2
△
(2)2H2O2=====2H2O+O2↑KClO3
(3)MnO2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O
(4)铁粉KSCN(或NH4SCN)溶液溶液变红。
6.(2010·山东高考·T30·8分)聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为
,广泛用于污水处理。
实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)过程如下:
[来源:
学科网ZXXK]
(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是___________________________________。
(2)实验室制备、收集干燥的SO2,所需仪器如下。
装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a
f,装置D的作用是_____,装置E中NaOH溶液的作用是______。
(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量_____,充分反应后,经_______操作得到溶液Y,再经浓缩,结晶等步骤得到绿矾。
(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为______________________________________________________________________________________。
若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数偏_______。
【命题意图】本题以绿矾的制备为前提,考查SO2的检查方法,化学实验方案的设计(仪器的连接)、实验基本操作知识及实验结果的评价能力等。
【规范解答】
(1)检验SO2的方法一般是:
将气体通入品红溶液中,如品红试剂红色褪去,加热后又变红。
(2)收集干燥的SO2,应先干燥(从d口进气),再收集(SO2密度比空气的大,要从c口进气),最后进行尾气处理;因为SO2易与NaOH反应,故D的作用是安全瓶,防止倒吸。
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