高中化学 精品系列 专题11 无机综合与推断教师版.docx
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高中化学精品系列专题11无机综合与推断教师版
高中化学精品系列专题11无机综合与推断(教师版)
元素及其化合物的推断题,往往文字较长,关系比较复杂,对于培养和考查学生的思维能力、逻辑推理能力具有很好的作用。
同学们在解题过程中,首先应严密审题,看清楚题目的要求,并抓住最关键、最典型的部分。
也可以根据瞬间闪现的灵感,首先假设一部分结论,然后根据题设条件,仔细分析各物质之间的内在联系,合理推理,得出正确结论。
为了保证推断正确,最后必须将已推出的物质代入原题中进行检查,看每一步是否都符合题设,如有不符合的则必然重新进行推断。
元素推断题结构严谨,推断时必须做到每一步都确有根据。
熟练掌握元素及其化合物知识的内在规律,特别是单质、氧化物、酸、碱、盐之间在一定条件下相互转化的基本规律。
找准特殊的现象、结构、反应作突破口,结合题给条件,运用逻辑思维,进行分析,从而得出答案,这是解题的基本过程。
培养这种创造性的思维过程对以后的学习非常重要,但这种能力的培养需要一段较长的时间,绝非一蹴而就的。
【考点定位】无机框图推断是无机化合物知识的综合考查,氯、硫、氮、铝、铁、钠元素及化合物之间的转化是框图题的热点。
解题方法是抓住特征,找突破口,然后反复推敲、认真辨析,根据与其他元素或物质间的相互关系,通过逻辑推理,分析判断而得出结论,定量计算与框图题结合是高考试题开发的一类新题型。
无机框图推断题是以元素化合物知识为主,集基本概念、基本理论为一体的综合性题目。
具有考查知识面广、题型多变、思考容量大等特点。
这类题既能考查学生掌握元素与化合物的知识量及掌握熟练程度,又能考查学生的逻辑思维能力,这类试题特点是综合性强、物质间关系复杂,导致学生解题时常常难以入手。
元素化合物推断题是一类综合性很强的试题,其中不仅包含元素及化合物性质和社会生活、环境保护、化学计算等知识,有时还可引入学科间综合。
它不仅可考察学生对化学知识的理解程度,更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法。
下面就对推断题的一般题眼及其解题技巧与方法进行分析和讨论。
一、解推断题的一般思维策略
1.立足基础:
框图题重点考察元素及化合物的基础知识,立足于中学阶段常见物质与反应,故要熟练掌握一些代表性物质的基本性质:
如色、态、味、化学性质等。
夯实基础是求解推断题的前提。
及时的进行一些总结和记忆是非常有必要的。
⑴焰色反应:
Na+(黄色)、K+(紫色)
⑵浅黄色固体:
S或Na2O2或AgBr
2.抓住特性:
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,以硫元素及其化合物为例:
S为淡黄色固体,H2S与O2、X2、Fe3+、SO2反应可产生淡黄色单质硫;SO2可被Fe3+、X2氧化,也可使品红溶液褪色,这些特殊信息有助于确定题目的突破口。
又如:
A—
若A为化合物,则A必为无氧弱酸的铵盐或不稳定弱酸的铵盐:
(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2CO3或NH4HCO3;(NH4)2SO3或NH4HSO3。
若A为单质则为铝。
受热分解产生2种或3种气体的反应:
(1)铵盐
(2)硝酸盐
与水反应产生气体
(1)单质
(2)化合物
强烈相互促进水解的物质:
3.利用转化:
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:
⑴直线型转化:
⑵交叉型转化:
⑷无机框图中常用到催化剂的反应:
牢记一些重要的转化关系,在解题时可两相对照,寻找相似,确定范围。
同时,对一些典型的反应还需要从反应类型上加以总结。
如置换反应:
(1)金属→金属
(2)金属→非金属
(3)非金属→非金属
(4)非金属→金属
总结的过程中,要注意从不同的角度出发,如置换反应可以按以上的角度总结也可以按是否是同族间的置换总结。
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→CO2,NO→NO2,SO2→SO3,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、解推断题的一般方法
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。
例1.图1每一方框中的字母代表一种反应物或生成物:
附表 各物质的量
C D I
起始组成/mol 6 4 0
某时刻组成/mol 3 3 2
物质A跟B反应生成物E、F和G,物质C跟D反应生成物质I,某温下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如附表所示。
请填写下列空白:
⑴物质H的分子式_______;
⑵反应①的化学方程式_______;
⑶反应②的化学方程式(须注明反应条件)是________。
答案:
⑴HCl;
⑵Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O;
⑶3H2+N2
2NH3
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。
例2.某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐,根据图2化学反应方框图填空:
(1)单质F是________;
(2)写出由E生成G的离子方程式(或化学方程式)_______;
(3)溶液I中所含金属离子是________;
(4)
由C
E+F若改用浓酸,则不能选用的浓酸是(写分子式)________。
分析:
从题设最初条件看,其意义并不明确,但从转化关系方框图中的结果“红褐色沉淀G”可知,其含义明确,故从此入手运用逆推。
由红褐色沉淀G逆推可知溶液E中含Fe2+,再由E逆推知单质C为Fe,单质F为H2;又由单质F(H2)逆推知单质B可为金属Al或Zn或者为非金属单质Si,另由溶液I加NH3·H2O转化为沉淀J,J溶于强碱溶液,可确定单质B为Al,化合物A为铁的氧化物。
答案:
(1)H2;
(2)4Fe2++8NH3·H2O+O2+2H2O===4Fe(OH)3↓+8NH
或Fe2++2NH3·H2O====Fe(OH)2↓+2NH
;
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;
(3)Al3+和Na+;
(4)H2SO4或HNO3
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:
例3.下图①~
分别代表反应中的一种物质,请填空白:
(1)①、③、④的化学式分别是_______。
(2)⑧与⑨反应的化学方程式是________。
分析:
由题设条件“物质①受热分解得气体混合物”可判断①可能为浓HNO3或不稳定酸的铵盐等。
常见的不稳定酸的铵盐有NH4HCO3,(NH4)2CO3,NH4HSO3等。
假设①为NH4HCO3,则气体混合物将为NH3,CO2,H2O蒸气,代入题中可推知③为NH3,④为O2,②为CO2;又由转化关系可推知⑥为NO,⑦为NO2,⑧为HNO3,⑨、⑩一种为MgO,一种为C,因⑧⑨反应生成三种产物,则⑨为C。
以上结果都是符合题意的,可见假设①为NH4HCO3是成立的。
同理(NH4)2CO3亦合题意。
答案:
⑴①——NH4HCO3[(NH4)2CO3];③——NH3;④——O2;
⑵C+4HNO3(浓)
2H2O+4NO2↑+CO2↑
三、参考练习
常温下,A是只含X和Y两种短周期元素的气体,X的原子序数小于Y,甲、乙分别是X、Y元素的单质,丙也是某元素的单质。
甲、乙、丙和B、C、D都是常见的物质,他们之间有如下的转化关系,请回答下列问题:
试回答下列问题:
⑴若气体A是纯净物,且X和Y的质量比为1:
3,则A的化学式是 (写化学式),它的分子构型是 ,键角是 。
⑵若气体A中X和Y的质量比大于1:
3,则气体A中肯定有 (写化学式)。
⑶若气体A的分子为线形结构,且Y和X的质量比在数值上等于Y的相对原子量,则A的化学式为 。
⑷写出化学式:
B C D 甲 。
⑸仅由X与丙所含元素可以形成两种化合物,它们的电子式分别为 和 。
⑹写出反应①②③中属于置换反应的化学方程式:
。
参考答案:
⑴A的化学式是:
CH4,分子构型是:
正四面体,键角是:
109°28′
⑵H2
⑶C2H2
⑷B、CO2;C、H2O;D、CO;甲:
H2
⑸
⑹
提示:
短周期元素形成的可燃物质有:
H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H8、C3H6、C3H4、C4H10、C4H8、C4H6、NH3(在纯O2中可燃)、CO、H2S、PH3(不稳定,可不考虑)。
⑴上面的纯净物中符合质量比的只不CH4,可用A为CH4验证,则X为H,甲为H2,Y为C(碳元素),乙为C单质,从上图分析知:
丙为O2,B应该为CO2,产物C为H2O。
⑵要使A中X和Y的质量比大于1∶3,即增加H元素含量,只有加入H2,所以肯定有H2。
⑶从上知,符合的只有C2H2。
⑷结合⑴做答。
⑸即H与O形成H2O和H2O2。
⑹只有③中反应物为单质乙与化合物C,生成物为单质甲和化合物D,符合置换反应定义
【2012高考试题解析】
(2012·四川)26.(13分)下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液,相互之间的转化关系如图所示(部分产物及反应条件已略去)。
已知A、B为气态单质,F是地壳中含量最多的金属元素的单质,E、H、I为氧化物,E为黑色固体,I为红棕色气体,M为红褐色沉淀。
请回答下列问题:
(1)B中所含元素位于周期表中第周期族。
(2)A在B中燃烧的现象是。
(3)D+E→B的反应中,被氧化与被还原的物质的量之比是。
(4)G+J→M的离子方程式是。
(5)Y受热分解的化学方程式是。
【答案】:
(1)四ⅦA(各1分,共2分)
(2)产生苍白色火焰(2分)(3)2∶1(3分)
(4)3AlO2-+Fe3++6H2O=3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓(3分)
(5)4Fe(NO3)3
2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑(3分)
【解析】:
根据题中的已知条件,F是地壳中含量最多的金属元素的单质,则F为Al,I为红棕色气体,则I为NO2,M为红褐色沉淀,则M为Fe(OH)3。
结合框图,C为NaOH,A、B为气态单质,A为H2、B为Cl2,X为NaCl,E为黑色固体,则E为MnO2,D为HCl,G为NaAlO2,N为HNO3,Y为Fe(NO3)3,H为Fe2O3,J为FeCl3。
(1)B中所含元素为Cl,处于周期表中第四周期第ⅦA。
(2)H2在Cl2中燃烧的现象为气体安静燃烧,火焰呈苍白色,并白雾产生。
(3)由MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+H2O+Cl2↑可知,被氧化的是HCl(浓),物质的量为2mol,被还原的物质是MnO2,物质的量为1mol,物质的量之比为2∶1。
(4)NaAlO2和FeCl3在溶液中发生双水解,离子方程式为3AlO2-+Fe3++6H2O=3Al(OH)3↓+Fe(OH)3↓
(5)Fe(NO3)3受热分解的方程式为4Fe(NO3)3
2Fe2O3+12NO2↑+3O2↑
【考点定位】本题考查无机推断,涉及到金属元素Na、Al、Fe、Mn和非金属元素H、O、N、Cl。
(
2011·大纲版)27.(15分)(注意:
在试题卷上作答无效)
原子序数依次增大的短周期元素a、b、c、d和e中,a的最外层电子数为其周期数的二倍;b和d的A2B型氢化物均为V形分子,c的+1价离子比e的-1价离子少8个电子。
回答下列问题:
元素a为________;c为_______
由这些元素形成的双原子分子为__________________。
由这些元素形成的三原子分子中,分子的空间结构属于直线形的是_______,非直线形的是_______________________。
(写2种)
这些元素的单质或由他们形成的AB型化合物中,其晶体类型属于原子晶体的是_______,离子晶体的是_______,金属晶体的是_______,分子晶体的是_______;(每空填一种)
元素a和b形成的一种化合物与c和b形成的一种化合物发生的反应常用于防毒面具中,该反应的化学方程式为_______________________。
(2011·重庆)26.(15分)金刚石
具有优良的耐磨、耐腐蚀特性,应用广泛.
(1)碳与周期元素
的单质化合仅能生成两种常见气态化合物,其中一种化合物R为非极性分子,碳元素在周期表中的位置是,
是,
的电子式为.
(2)一定条件下,
还原CCl4可制备金刚石,反应结束冷却至室温后,回收其中
的实验操作名称为,除去粗产品中少量钠的试剂为.
(3)碳还原
制
其粗产品中杂质为
和
.先将20.0g
粗产品加入到过量的
溶液中充分反应,收集到0.1mol氢气,过滤得
固体11.4g,滤液稀释到1L,生成氢气的离子方程式为,硅盐酸的物质量浓度为。
(4)下列叙述正确的有(填序号),
①
还原CCl4的反应、Cl2与
的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③
溶液与
的反应可用于推断
与
的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧,生成的氧化物中阴阳离子数目比均为1:
2
【答案】
(1)第二周期第
A族,氧(或O),
(2)过滤,水(或乙醇)
(3)Si+2OH-+H20=SiO32-+2H2,0.17mol/L
(4)
【解析】
(1)碳元素的原子有两个电子层,最外层有四个电子,故在第二周期第
A
D正确。
【考点定位】本题考查硅与碳单质及化合物的结构与性质。
【2011高考试题解析】
1.(江苏)下列说法正确的是
A.一定温度下,反应MgCl2
(1)=Mg
(1)+Cl2(g)的△H>0△S>0
B.水解反应NH4++H2O
NH3·H2O+H+达到平衡后,升高温度平衡逆向移动
C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D.对于反应2H2O2=2H2O+O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率
【答案】AD
【解析】本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题,着力考查学生对熵变、焓变,水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。
A.分解反应是吸热反应,熵变、焓变都大于零,内容来源于选修四化学方向的判断。
B.水解反应是吸热反应,温度越高越水解,有利于向水解方向移动。
C.铅蓄电池放电时的负极失电子,发生氧化反应。
D.升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。
2.(江苏)(12分)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为SO2+O2
SO3,该反应的平衡常数表达式为K=;过量的SO2与NaOH溶液反应的化学方程式为。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是、。
(3)通氯气氧化后时,发生的主要反应的离子方程式为;该过程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为(写化学)。
【答案】
(1)k=c2(SO3)/c(O2)·c2(SO2)SO2+NaOH=NaHSO3
(2)提高铁元素的浸出率抑制Fe3+水解
(3)Cl2+Fe2+=2Cl-+Fe3+Cl2HCl
3.(全国新课标)(14分)
0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题:
(1)试确定200℃时固体物质的化学式______________(要求写出推断过程);
(2)取270℃所得样品,于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为______________。
把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为_________,其存在的最高温度是_____________;
(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为________________;
(4)在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=________________mol·L-1(Kap[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。
若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是_______________mol·L-1。
由图像可知CuSO4·5H2O存在的最高温度是102℃;
(3)SO3溶于水生成硫酸,浓硫酸在加热时与铜反应的化学方程式为
Cu+2H2SO4
CuSO4+2H2O+SO2↑
(4)因为Kap[Cu(OH)2]=c(Cu2+)·c2(OH-)=2.2×10-20,当溶液的pH=8时,c(OH-)=10-6,所以c(Cu2+)=2.2×10-8;硫酸铜溶液中通入过量H2S气体时反应的化学方程式为:
CuSO4+H2S=H2SO4+CuS,忽略溶于体积变化根据原子守恒可知生成的硫酸的浓度是
0.1mol·L-1,所以H+
浓度是0.2mol·L-1。
答案:
(1)CuSO4·H2O;
(2)CuSO4
CuO+SO3↑、CuSO4·5H2O、102℃;
(3)Cu+2H2SO4
CuSO4+2H2O+SO2↑
(4)2.2×10-8、0.2
4.(大纲版)(15分)下图中,A、B、C、D、E是单质,G、H、I、F是B、C、D、E分别和A形成的二元化合物。
已知:
反应C+G
B+H能放出大量的热,改反应曾应用于铁轨的焊接;
I是一种常见的温室气体,它和E可以发生反应:
2E+I
2F+D,F中E元素的质量分数为60%。
回答问题:
(1)①中反应的化学方程式为
;
(2)化合物I的电子式为,它的空间结构是;
(3)1.6gG溶于盐酸,得到的溶液与铜粉完全反应,计算至少需铜粉的质量(写出粒子方程式和计算过程);
(4)C与过量NaOH溶液反应的粒子方程式为;
(5)E在I中燃烧观察到的现象是。
【解析】由题意易推断A为O2、B为Fe、C为Al、D为C、E为Mg、F为MgO、G为Fe2O3、H为Al2O3、I为CO2,其
(1)
(2)问题就迎刃而解了,(3)计
算,解:
可得关系式:
Fe2O3~Cu,1.6gFe2O3的物质的量为0.01mol,则铜物质的量也为的0.01mol,其质量为0.01mol×64g/mol=0.64g;(4)中一般不考虑过量的NaOH与CO2的反应的离子方程式;
【答案】
(1)2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe;
(2)
;直线形;(3)Fe2O3+6H++=2Fe3++3H2O;Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+;n(Cu)=n(Fe2O3)=
铜粉的质量=64g/mol×0.01mol=0.64g;(4)2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;(5)镁条剧烈的燃烧,生成白色粉末,反应器内壁附着有黑色的碳。
5.(安徽)(14分)MnO2是一种重要的无机功能材料,粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节。
某研究性学习小组设计了将粗MnO2(含有较多的MnO和MnCO3)样品转化为纯MnO2实验,其流程如下:
(1)第①步加稀H2SO4时,粗MnO2样品中的(写化学式)转化为可溶性物质。
(2)第②步反应的离子方程式
+
ClO3-+
=
MnO2+
Cl2↑+
。
(3)第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台(含铁圈)、、、,已知蒸发得到的固体中有NaClO3和NaOH,则一定还有含有(写化学式)。
(4)若粗MnO2样品的质量为12.69g,第①步反应后,经过滤得到8.7gMnO2,并收集到0.224LCO2(标准状况下),则在第②步反应中至少需要molNaClO3
解析:
本题通过MnO2的提纯综合考察了常见的基本实验操作、氧化还原方程式的配平、产物的判断及有关计算。
(1)MnO2不溶于硫酸,所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4,所以答案是粗MnO2样品中的MnO和MnCO3转化为可溶性物质;
(2)MnSO4要转化为MnO2,需失去电子,故需要加入NaClO3做氧化剂,依据得失电子守恒可以配平,所以反应的化学方程式是:
5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+
,因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质的量为0.05mol,根据方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4,可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02mol。
答案:
(1)MnO和MnCO3;
(2)5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+;
(3)酒精灯、蒸发皿、玻璃棒;NaCl;
(4)0.02mol。
6.(北京)(14分)
氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示:
(1)溶液A的溶质是;
(2)电解饱和食盐水的离子方程式是;
(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用;
(4)电解所用的盐水需精制。
去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。
精致流程如下(淡盐水和溶液A来电解池):
①盐泥a除泥沙外,还含
有的物质是。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有
④经过程Ⅲ处理,要求盐水中c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L,若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L,则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3溶液kg(溶液体积变化忽略不计)。
(2)见解析
(1)
(3)由于阳极上生成氯气,而氯气可溶于水,并发生下列反应Cl2+H2O
HCl+HClO,根据平衡移动原理可知增大盐酸的浓度可使
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