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专题讲座七 无机框图题的解答策略

2013-07-27 01:07:05
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 1.题型特点

无机框图推断题集基本概念、基本理论及元素化合物知识于一体,具有考查知识面广、条件隐蔽性强、思维容量大、试题区分度高等特点,是高考命题专家的“宠儿”。该题型能较好地考查学生对所学知识进行重组、转换、迁移、解决实际问题的能力、逻辑推理能力和分析综合能力等。从历年高考考生答卷情况来看,无机框图推断题仍为考生的“软肋”。
在高三复习中抓住无机推断题,不仅能进一步加深元素及其化合物的有关知识,还能培养分析推理、观察思维、获取信息及综合应用的能力。
2.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:
推断题抓关键(突破口结论→验证
3.解题“突破口”
(1)物质的特殊颜色
相关知识:
①有色固体
a .红色:Cu、Cu2O、Fe2O3
b.红褐色:Fe(OH)3
c.黄色:AgI、Ag3PO4
d.淡黄色:S、Na2O2或AgBr;
e.蓝色:Cu(OH)2
f.黑色:炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS;
g.紫黑色:KMnO4、I2
h.白色:Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3
②有色溶液:
Fe2(浅绿色)、Fe3(黄色)、Cu2(蓝色)、MnO(紫红色)、Fe3与苯酚(紫色)、Fe3与SCN(血红色)、I2与淀粉(蓝色)等。
 
水(溶剂)
苯(溶剂)
CCl4(溶剂)
Br2
黄→橙
黄→红棕
I2
深黄→褐
淡紫→紫红
紫→深紫
③有色气体:
Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等。
④火焰颜色:
a.焰色反应:Na(黄色)、K(紫色)、Ca2(砖红色)等;
b.蓝色:CO在空气中燃烧;
c.淡蓝色:S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧;
d.苍白色:H2在Cl2中燃烧。
【例1】 A、B、C、D是按原子序数由小到大排列的第二、三周期元素的单质。B、E均为组成空气的成分。化合物F的焰色反应呈黄色。在G中,非金属元素与金属元素的原子个数比为1∶2。在一定条件下,各物质之间的相互转化关系如下图(图中部分产物未列出):
请填写下列空白:
(1)A是     ,C是    
(2)H与盐酸反应生成E的化学方程式是__________________________________________。
(3)E与F反应的化学方程式是__________________________________________________。
(4)F与G的水溶液反应生成I和D的离子方程式是_________________________________。
(2)物质的特征性质
相关知识:
①能使品红溶液褪色的气体:
SO2(加热后又恢复红色)、Cl2(加热后不恢复红色)。
②沉淀特殊的颜色变化:
a.白色沉淀先变灰绿色,再变红褐色:Fe(OH)2Fe(OH)3
b.白色沉淀迅速变棕褐色:AgOH→Ag2O。
③在空气中变为红棕色:
NO(无色)NO2(红棕色)。
④能使澄清石灰水变浑浊的气体:CO2、SO2
⑤通入CO2气体变浑浊的溶液:石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。
⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体:NH3
⑦使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝:NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。
⑧能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀:H2S。
⑨在一定条件下具有漂白性的物质:Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等。
⑩常温下能溶解SiO2固体的物质:氢氟酸和NaOH溶液。
⑪能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液:硝酸盐(或硝酸)溶液。
⑫滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液:含Fe3的盐溶液。
⑬烟雾现象:
a.棕(黄)色的烟:Cu或Fe在Cl2中燃烧;
b.白烟:Na在Cl2中或P在空气中燃烧;NH3遇到HCl气体;
c.白雾:由HX等极易溶于水的气体产生;
d.白色烟雾:P在Cl2中燃烧。
【例2】 中学化学中几种常见物质的转化关系如下:
将D溶液滴入沸水中可得到以F为分散质的红褐色胶体。请回答下列问题:
(1)红褐色胶体中F粒子直径大小的范围:_________________________________________。
(2)写出A、B、H的化学式:
A   、B    、H    
(3)①H2O2分子的电子式:_____________________________________________________。
②写出C的酸性溶液与双氧水反应的离子方程式: ________________________________
(4)写出鉴定E中阳离子的实验方法和现象:______________________________________。
(5)在C溶液中加入与C等物质的量的Na2O2,恰好使C转化为F,写出该反应的离子方程式:______________________________________________________________________。
(3)物质之间的特征转化关系
相关知识:
①连续氧化反应:ABCD(酸或碱)。
a.NH3(g)N2NONO2HNO3
b.H2S(g)SSO2SO3H2SO4
c.CH4(g)CCOCO2H2CO3
d.Na(s)Na2ONa2O2NaOH。
②X(盐)——
X可能为弱酸的铵盐:(NH4)2CO3或NH4HCO3;(NH4)2S或NH4HS;(NH4)2SO3或NH4HSO3等。
③三角转化关系:
④化合物+化合物→单质+化合物
这类反应主要有:CO+H2O(g)      CO2+H2、Fe2O3+3CO      2Fe+3CO2等。
⑤化合物A+单质B→化合物C+单质D。
这类反应主要有:
CO2+2Mg       2MgO+C
 
Fe2O3+3H2      2Fe+3H2O
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑;
C+H2O(g)       CO+H2
3Fe+4H2O(g)      Fe3O4+4H2等。
【例3】 已知A、B、C、D为气体,E、F为固体,G是氯化钙,它们之间的转换关系如下图所示:
(1)D的化学式是      ,E的化学式是    
(2)A和B反应生成C的化学方程式是___________________________________________。
(3)E和F反应生成D、H和G的化学方程式是_____________________________________。
(4)特殊反应条件
相关知识:
具有特殊反应条件的反应,大多数是重要的工业生产反应。
①高温条件:
CaCO3CaO+CO2↑;
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑;
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑;
SiO2+CaOCaSiO3
SiO2+2CSi+2CO↑;
C+H2O(g)CO+H2
CO+H2O(g)CO2+H2
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2等。
②高温、高压和催化剂条件:
N2+3H高温、高压催化剂 2NH3等。
③加热、催化剂条件:
4NH3+5O2催化剂△4NO+6H2O;
2SO2+O2   催化剂△ 2SO3等。
④通电条件:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
2H2O2H2↑+O2↑等。
【例4】 A、B、C、D、E是中学常见的五种化合物,A、B是氧化物,X、Y是生活中常见的金属,相关物质间的关系如下图所示(某些条件已略去)。
(1)若试剂a是NaOH溶液。
①C的名称是     
②B与试剂a反应的离子方程式是________________________________________________。
(2)若试剂b是稀H2SO4。
①D的化学式是     
②某高效净水剂是由Y(OH)SO4聚合得到的。工业上以E、稀硫酸和亚硝酸钠(NaNO2)为原料来制备Y(OH)SO4,反应中有NO生成,该反应化学方程式是_____________________。
(5)特征数据
相关知识:
近几年无机框图推断题已融入计算的成分,计算型框图推断题成为高考热点之一,解答这类问题时,要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化:
①相对分子质量(例CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子,相对分子质量增加16);
②放出气体的体积或生成沉淀的量;
③化合物中各元素的含量;
④气体的相对密度;
⑤离子化合物中离子个数之比;
⑥反应物之间的物质的量之比;
⑦电子总数;
⑧质子总数等。
⑨常见10电子微粒及相互转化关系
a.分子:Ne、HF、H2O、NH3、CH4
b.阳离子:Na、Mg2、Al3、NH、H3O
c.阴离子:F、O2、N3、OH、NH等。其相互转化关系为NH+OHNH3↑+H2O;H3O+OH===2H2O等。
⑩常见18电子微粒
a.分子:Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4
b.阳离子:K、Ca2
c.阴离子:Cl、S2、P3、O;
d.有机物:CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等。
⑪常见物质的相对分子质量
a.相对分子质量为28的物质:CO、N2、C2H4等;
b.相对分子质量为26的物质:C2H2等;
c.相对分子质量为32的物质:S、O2等;
d.相对分子质量为78的物质:Na2S、Na2O2、Al(OH)3等;
e.相对分子质量为100的物质:CaCO3、KHCO3、Mg3N2等。
【例5】 A、B、M、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素。A元素的一种原子中不含中子。B、M、D、E分别在下表(周期表的一部分)不同的空格内占有相应的位置,E的原子序数是D的原子序数的2倍。试回答:
(1)将D、E的元素符号分别填在相应的空格内。
(2)在B、M、D、E四种元素的最简单氢化物中,沸点最高的是__________(填化学式)。
(3)A、B、M、D可组成多种18电子分子,其中两种的结构可分别表示为A2M—MA2和BA3—MA2,请根据这两种分子的结构特点再写出2种具有18电子的有机物的结构简式________________、______________(用元素符号表示)。
(4)D存在于人体中,能使人过早衰老,但在催化剂存在下很快转化为A2D2、D2等物质,该转化过程可用离子方程式表示为________+________H2O________+________+________。
(6)特殊的工业生产
相关知识:
中学教材中涉及的重要工业生产反应:
①煅烧石灰石;②工业制水煤气;③工业生产硫酸;④合成氨工业;⑤硝酸的生产工业;⑥氯碱工业(电解饱和食盐水);⑦工业制盐酸;⑧高炉炼铁;⑨工业制取漂粉精;⑩硅酸盐工业等。
【例6】 下图是部分短周期元素的单质及其化合物的转化关系图(有关反应的条件及生成的H2O已略去),已知:
(a)A、B、C、D是非金属单质,其中B、C、D在常温常压下是气体。
(b)反应①、②是化工生产中的重要反应。
(c)化合物E是形成酸雨的污染物之一,化合物K是常用的氮肥。
(d)化合物L具有漂白性,可由Cl2与NaOH溶液反应而制得。
(e)化合物J由两种元素组成,其相对分子质量为32。
请按要求填空:
(1)反应③的化学方程式为______________________________________________________。
(2)C的结构式为______________________________________________________________;
H的化学式为________________。
(3)L的溶液与化合物E反应的离子方程式为_______________________________________。
(4)化合物J的化学式为________________________________________________________。

答案
【例1】 (1)碳(或C) 钠(或Na)
(2)Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2
(3)2CO2+2Na2O2===2Na2CO3+O2
(4)Na2O2+S2+2H2O===4OH+S↓+2Na
【例2】 (1)1 nm~100 nm (2)Fe FeS H2SO4
(3)①HH
②2Fe2+H2O2+2H===2Fe3+2H2O
(4)取少量E于试管中,用胶头滴管滴入NaOH溶液,加热试管,可观察到试管口处湿润的红色石蕊试纸变蓝(或其他合理答案)
(5)4Fe2+4Na2O2+6H2O===4Fe(OH)3↓+O2↑+8Na
【例3】 (1)NH3 NH4Cl (2)H2+Cl22HCl
(3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
【例4】 (1)①偏铝酸钠 ②Al2O3+2OH===2AlO+H2O
(2)①Fe2(SO4)3 ②2FeSO4+2NaNO2+H2SO4===2Fe(OH)SO4+2NO↑+Na2SO4
【例5】 (1)
(2)H2O (3)CH3—CH3 CH3OH
(4)2O 2 H2O2 O2↑ 2OH
【例6】 (1)2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
(2)NN (NH4)2SO3或NH4HSO3
(3)ClO+SO2+2OH===Cl+SO2-4+H2O
(4)N2H4
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