高三化學二輪復習 第1部分 專題3 元素及其化合物 突破點13 無機物之間的轉化及其推斷

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突破點13　無機物之間的轉化及其推斷 提煉1　解答無機推斷題的一般方法 1.順推法 根據(jù)題設條件和轉化關系圖，從最初反應物入手，利用給定反應物的結構和性質(zhì)特點，按照轉化關系圖從前往后的順序進行推斷。 2．逆推法 有的推斷題，最初條件意義并不明確，但某一結果有較明確的含義，求解時，從這一結果入手，采用逆推模式，逆向逐層推理。 3．假想驗證法 由題設條件和轉化關系圖找出題目的突破口，并對有關內(nèi)容建立假設，再將假設結果代入題中驗證分析。 提煉2　解答無機推斷題五步驟　 一審：審清題意，從題干→問題→框圖迅速瀏覽一遍，盡量在框圖中把相關信息表示出來。 二找：找“題眼”即找到解題的突破口。“題眼”主要有：物質(zhì)的特殊顏色、特征反應現(xiàn)象、特殊反應條件、特征轉化關系、特征數(shù)據(jù)等。 三析：從題眼出發(fā)，聯(lián)系新信息及所學的舊知識，大膽猜測，順藤摸瓜，應用正逆向思維、橫向縱向思維等多種思維方式進行綜合分析、推理，初步得出結論。 四驗：驗證確認，將結果放入原題檢驗，完全符合才算正確。 五答：按題目要求寫出答案。 提煉3　無機推斷的“題眼” 1.特殊結構 (1)分子為正四面體結構的物質(zhì)有CH4、CCl4等；分子為三角錐形結構的物質(zhì)有NH3；(2)不含金屬元素的離子化合物為銨鹽；(3)原子個數(shù)之比為1∶1的化合物可能為H2O2、Na2O2等。 2．常見物質(zhì)的狀態(tài) (1)常溫下為液體的有：H2O、H2O2、溴；(2)常溫下為氣體的單質(zhì)有：H2、N2、O2、F2、Cl2。 3．常見物質(zhì)的特殊顏色 (見突破點12，核心提煉1)。 4．常見特征反應現(xiàn)象 (1)焰色反應：鈉元素(黃色)、鉀元素(紫色，透過藍色鈷玻璃觀察)；(2)使品紅溶液褪色的氣體：SO2(加熱后又恢復紅色)、Cl2(加熱后不恢復紅色)；(3)Fe(OH)2在空氣中轉變?yōu)榧t褐色Fe(OH)3(由白色→灰綠→紅褐色)；(4)在空氣中變?yōu)榧t棕色的氣體：NO；(5)氣體燃燒火焰呈蒼白色：H2在Cl2中燃燒；(6)在空氣中點燃火焰呈藍色：CO、H2、CH4；(7)使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍：NH3；(8)使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{：Cl2、Br2、FeCl3、碘水等；(9)加強堿并加熱能放出使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體：原溶液中含銨鹽；(10)氨氣遇到揮發(fā)性酸生成白煙。 5．一些特殊條件 (1)反應時用到催化劑的反應：實驗室制氧氣、合成氨、氨的催化氧化等；(2)反應條件是高溫的反應：鋁熱反應，煅燒石灰石的反應，鐵和水蒸氣的反應，C、H2還原金屬氧化物的反應等；(3)反應條件是電解的反應：電解飽和食鹽水、CuSO4溶液等。 6．特征數(shù)據(jù) 物質(zhì)轉化時相對分子質(zhì)量的變化、各元素含量、相對密度等數(shù)據(jù)都是解題的關鍵，如CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3，轉化后分子中都增加1個氧原子，相對分子質(zhì)量變化均為16。 7．特征轉化 (1)連續(xù)轉化 ①NH3NONO2HNO3 ②H2S(S)SO2SO3H2SO4；③CCOCO2H2CO3；④NaNa2ONa2O2NaOH。 (2)三角轉化 8．與工業(yè)生產(chǎn)相關的重要反應 工業(yè)制漂白粉 2Ca(OH)2＋2Cl2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O 工業(yè)制純堿 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 合成氨工業(yè) N2＋3H22NH3 工業(yè)制鹽酸 H2＋Cl22HCl 硫酸工業(yè) 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4 硝酸工業(yè) 4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 氯堿工業(yè) 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 工業(yè)制玻璃 Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ 高爐煉鐵 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 (2016全國乙卷)短周期元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物，n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體，q的水溶液具有漂白性，0.01 molL－1r溶液的pH為2，s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉化關系如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．原子半徑的大小WX>Y C．Y的氫化物常溫常壓下為液態(tài) D．X的最高價氧化物的水化物為強酸 C　[n是元素Z的單質(zhì)，通常為黃綠色氣體，則n為Cl2，Z為Cl元素。Cl2(n)與二元化合物p在光照條件下反應生成r和s,0.01 molL－1r溶液的pH為2，s通常是難溶于水的混合物，則p為CH4，r為HCl，s為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物。二元化合物m與n反應生成q和r，q的水溶液具有漂白性，其中n為Cl2，r為HCl，從而推知m為H2O，q為HClO。結合四種短周期元素的原子序數(shù)關系及形成的二元化合物之間的轉化推知，W、X、Y、Z元素分別為H、C、O、Cl。 A項同周期主族元素的原子半徑，隨原子序數(shù)的遞增而逐漸減小，則原子半徑的大小關系為HCl，Cl>C，則元素的非金屬性強弱關系為O>Cl>C；C項Y(O)的氫化物有H2O、H2O2，常溫常壓下均為液態(tài)；D項X(C)的最高價氧化物的水化物為H2CO3，是一種二元弱酸。] 熱點題型1　圖表轉化型推斷 1．下列物質(zhì)的制備與工業(yè)生產(chǎn)實際相符的是(　　) 【導學號：14942054】 A．N2NONO2HNO3 B．飽和NaCl(aq)NaHCO3Na2CO3 C．濃鹽酸Cl2漂白粉 D．H2C===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH B　[N2放電生成NO的反應能耗大，產(chǎn)率低，不能用于制備NO，A錯；B是侯氏制堿法的生產(chǎn)原理，正確；工業(yè)上不用濃鹽酸和MnO2共熱制氯氣，C錯；D項，此流程在實驗室中可行，但不符合工業(yè)生產(chǎn)原則，工業(yè)上由乙烯制乙酸的流程為：H2C===CH2CH3CHOCH3COOH，錯誤。] 2．(2016南京二模)一定條件下，下列各組物質(zhì)能一步實現(xiàn)如圖所示轉化關系的是(　　) 選項 X Y Z W A Al Al2O3 NaAlO2 Al(OH)3 B Fe3O4 Fe FeCl2 FeCl3 C H2SO4 SO2 S SO3 D CH3CH2Br CH2===CH2 C2H5OH CH2BrCH2Br B　[A項，Al2O3不能直接轉化為Al(OH)3，錯誤；C項，S不能直接轉化為SO3，錯誤；D項，C2H5OH與CH2BrCH2Br不能直接相互轉化，錯誤。] 3．(2016烏魯木齊質(zhì)檢)下列各選項中，不能利用置換反應通過Y得到X的一組化合物是(　　) 選項 化合物　　 A B C D Y CO2 H2O Fe2O3 FeCl3 X MgO CO Al2O3 CuCl2 D　[A項，CO2與Mg反應生成MgO，正確；B項，C與H2O反應生成CO，正確；C項，鋁熱反應生成Al2O3，正確；D項，F(xiàn)eCl3與Cu反應不屬于置換反應，錯誤。] 4．(名師押題)(2016濟南調(diào)研)已知甲、乙、丙三種物質(zhì)均含有同種元素X，其轉化關系如下： 甲乙丙 下列說法錯誤的是(　　) A．若A為NaOH溶液，乙為白色沉淀，則X可能為短周期金屬元素 B．若A為硝酸，X為金屬元素，則甲與乙反應可生成丙 C．若A為氧氣，丙在通常狀況下為紅棕色氣體，則甲可能為非金屬單質(zhì) D．若乙為NaHCO3，則甲或丙可能是CO2 B　[A項正確，合理的甲、A、乙、丙的組合譬如：氯化鋁、氫氧化鈉、氫氧化鋁、偏鋁酸鈉；B項錯誤，即便利用變價金屬鐵，也不滿足框圖所示的轉化關系；C項正確，合理的甲、乙、丙的組合譬如：氮氣、一氧化氮、二氧化氮；D項正確，合理的甲、A、乙、丙的組合譬如：氫氧化鈉、二氧化碳、碳酸鈉、碳酸氫鈉，也可以是碳酸鈉、鹽酸、碳酸氫鈉、二氧化碳。] ABC轉化模式 1．A為N2、S、C、Na、NH3、H2S、CH4，D為O2。 2．A為Cl2，D為Fe，B為FeCl3，C為FeCl2。 3．A為Al3＋，D為OH－，B為Al(OH)3，C為AlO。 4．A為AlO，D為H＋，B為Al(OH)3，C為Al3＋。 5．A為P，D為Cl2，B為PCl3，C為PCl5。 6．A為O2，D為C，B為CO2，C為CO。 7．A為CO，D為H＋，B為HCO，C為CO2。 8．A為SO，D為H＋，B為HSO，C為SO2。 熱點題型2　框圖轉化型推斷 1．(2016福建調(diào)研)均含有短周期元素W的X、Y、Z三種物質(zhì)間的轉化關系如圖所示。下列說法不正確的是(　　) A．W可能是非金屬元素 B．X可能是氧化物 C．Y、Z之間的轉化可能是氧化還原反應 D．Y和Z在溶液中反應可能生成X C　[W可能是非金屬元素，如X為NaHCO3，Y為CO2，Z為Na2CO3時，W為碳元素，A項正確；X可能是氧化物，如X為Al2O3，Y為Al2(SO4)3，Z為NaAlO2，B項正確；Y、Z之間的相互轉化方式為加酸或加堿，不可能是氧化還原反應，C項錯誤；當X為Al(OH)3時，Y為Al2(SO4)3，Z為NaAlO2，Y和Z在溶液中反應可生成X，D項正確。] 2．已知A、B、C、D為氣體，E、F為固體，G是氯化鈣，它們之間的轉換關系如下圖所示： (1)D的化學式是________________，E的化學式是________________。 (2)A和B反應生成C的化學方程式是______________。 (3)E和F反應生成D、H和G的化學方程式是________________________。 [解析]　本題的突破口為“D(氣體)→E(固體)→D(氣體)”這一系列轉化過程，可聯(lián)想到中學化學中“氨氣→銨鹽→氨氣”這一轉化過程，據(jù)此可推測D為NH3，結合G為CaCl2，可知E為NH4Cl，F(xiàn)為Ca(OH)2。其余物質(zhì)可以逐一確定：A為H2(或Cl2)，B為Cl2(或H2)，C為HCl，H為H2O。 [答案]　(1)NH3　NH4Cl　(2)H2＋Cl22HCl (3)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 3．(名師押題)(2016長沙市長郡中學月考)下列框圖中的字母分別代表一種常見的物質(zhì)或其溶液，相互之間的轉化關系如圖所示(部分產(chǎn)物及反應條件已略去)。已知A、B為氣態(tài)單質(zhì)，F(xiàn)是地殼中含量最多的金屬元素的單質(zhì)，E、H、I為氧化物，E為黑色固體，I為紅棕色氣體，M為紅褐色沉淀。 請回答下列問題： (1)寫出F在元素周期表中的位置：__________________________。 (2)由J的飽和溶液可以制得膠體，其原理是_______(用化學方程式表示)。 (3)電解X溶液的離子方程式為_________________________________。 (4)D＋E―→B的反應中，被氧化與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是________。 (5)G＋J―→M的離子方程式是____________________________。 (6)Y受熱分解的化學方程式是____________________________。 (7)G中離子濃度由大到小的順序為______________________________， 將G蒸干灼燒得到的物質(zhì)為_____________________________(填化學式)。 [解析]　F是地殼中含量最多的金屬元素的單質(zhì)，則F為Al；X電解生成A、B兩種氣態(tài)單質(zhì)和能與Al反應的物質(zhì)C，可知X為飽和NaCl溶液，C為NaOH溶液，A、B為H2、Cl2中的一種，則D為HCl，D與黑色固體E反應又生成B，可知E為MnO2，B為Cl2，故A為H2；G為NaAlO2溶液，M為紅褐色沉淀Fe(OH)3，則J中含有Fe3＋，應為FeCl3溶液，故氧化物H為Fe2O3；I為紅棕色氣體，且為氧化物，則I為NO2，從而可知N為HNO3溶液，故Y為Fe(NO3)3。(1)Al在元素周期表中位于第3周期ⅢA族。(2)實驗室制備Fe(OH)3膠體的方法：將飽和FeCl3溶液逐滴加入沸水中，加熱煮沸至液體呈紅褐色時停止加熱，反應的化學方程式為FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。 (3)電解飽和食鹽水生成NaOH、H2和Cl2。(4)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，氧化劑為MnO2，HCl既表現(xiàn)還原性又表現(xiàn)酸性，各占一半，氧化劑被還原，還原劑被氧化，故被氧化與被還原的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比是2∶1。(5)Fe3＋水解呈酸性，AlO水解呈堿性，兩者相互促進，完全水解生成Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀：Fe3＋＋3AlO＋6H2O===Fe(OH)3↓＋3Al(OH)3↓。 (6)Fe(NO3)3受熱分解生成Fe2O3、NO2，N的化合價降低，故必有一種元素的化合價升高，從化學式來看，只能是O，故產(chǎn)物中還有O2。根據(jù)化合價升降守恒和原子守恒可配平化學方程式。(7)NaAlO2溶液中AlO發(fā)生水解AlO＋2H2OAl(OH)3↓＋OH－，故溶液中離子濃度大小關系為c(Na＋)>c(AlO)>c(OH－)>c(H＋)。加熱NaAlO2溶液時，水解平衡向右移動，c(OH－)逐漸增大，將會溶解Al(OH)3重新生成NaAlO2，故蒸干灼燒該溶液得到的固體仍然是NaAlO2。 [答案]　(1)第3周期ⅢA族　(2)FeCl3＋3H2O Fe(OH)3(膠體)＋3HCl (3)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑　(4)2∶1 (5)Fe3＋＋3AlO＋6H2O===Fe(OH)3↓＋3Al(OH)3↓ (6)4Fe(NO3)32Fe2O3＋12NO2↑＋3O2↑ (7)c(Na＋)>c(AlO)>c(OH－)>c(H＋)　NaAlO2 框圖推斷的思路：(1)迅速瀏覽→整體掃描→產(chǎn)生印象→尋找“題眼”；(2)由點到面→隨機檢驗；(3)注意聯(lián)系→大膽假設→全面分析[順推法、逆推法或假想驗證法]→驗證確認。解題的關鍵是要結合特征反應、現(xiàn)象等信息快速確定物質(zhì)的化學式，以此找到“題眼”；再結合順推、逆推等方法，順藤摸瓜，逐一確定各物質(zhì)的化學式。