邱志俊
無機框圖題是高考及各類考試的熱點試題。試題以物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為背景,在考查學生對以物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)為核心的基礎(chǔ)知識掌握程度的同時,又能很好的反映出學生的分析、判斷、推理等綜合能力及較好的思維品質(zhì)。解析無機框圖試題的關(guān)鍵在于根據(jù)給出的轉(zhuǎn)化關(guān)系,通過分析、推理、判斷與所掌握的基礎(chǔ)知識有機的組合在一起。其中“連續(xù)氧化”和“三角轉(zhuǎn)化”是無機框圖試題中較為普遍和再現(xiàn)率較高的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
一、連續(xù)氧化
存在連續(xù)氧化關(guān)系的主要物質(zhì)有:
①C(或CH4及烴)→CO→CO2; ②Na→Na2O→Na2O2;
③N2(或NH3)→NO→NO2; ④S(或H2S)→SO2→SO3;
⑤醇(或烯烴)→醛→羧酸。
例1下列關(guān)系圖中,A是一種正鹽,D的相對分子質(zhì)量比C的相對分子質(zhì)量大16,E是酸。當X無論是強酸還是強堿時都有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(其它產(chǎn)物及反應所需的條件均已刪去):
AX
BY
CY
DZ
E
回答如下問題:
(1)A是,Y是,Z是;
(2)當X是強酸時,A、B、C、D、E均含有同一種元素,E是;
(3)當X是強堿時,A、B、C、D、E均含有同一種元素,E是;
(4)寫出X在兩種情況下B→C的化學方程式:;
(5)當X是強堿時,寫出E的稀溶液與銅片發(fā)生反應的離子方程式:。
解析此題在推斷過程中存在三個重要的信息:①A為正鹽,既能與強酸反應又能與強堿反應;②B轉(zhuǎn)化為C及C轉(zhuǎn)化為D均有Y物質(zhì)介入,屬于C與Y連續(xù)反應的過程,且D的相對分子質(zhì)量比C的相對分子質(zhì)量大16,則應考慮D比C在組成上多一個O原子,則Y可能為O2, B轉(zhuǎn)化D的過程為連續(xù)氧化的過程;③由D若為氧化物,能與Z反應生成E,而E為酸,則Z可能為H2O,E應為含氧酸。綜合以上信息確定A為(NH4)2S。
例2化學中有許多物質(zhì)之間的反應符合如下圖所示關(guān)系,圖中其他產(chǎn)物及反應所需條件均已略去。對于如下的變化下列判斷不正確的是( )。
AX
BO2
CO2
D
A.當A是正鹽、X是強酸時,D是酸性氧化物
B.當X是強堿溶液時,B一定是NH3
C.B可能是單質(zhì)
D.D可能是一種酸
解析B、C、D三種物質(zhì)間存在連續(xù)氧化關(guān)系,根據(jù)所給出的能夠發(fā)生連續(xù)氧化的物質(zhì)可知,當X為酸時,D可以為SO2、SO3,B可以為S,而當X為堿時,B可能為NH3或醇,因此D可以為有機酸,故B項是錯誤的。
例3已知A-L所代表的物質(zhì)(或溶液中的溶質(zhì))都是中學化學中常見的物質(zhì)。通常狀況下,D是氣體單質(zhì),E是無色無味氣體,K是不溶水的酸,反應①②③是工業(yè)生產(chǎn)L的全部反應,反應④是工業(yè)生產(chǎn)普通玻璃的反應之一,一定條件下,各物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示:
(1)寫出下列物質(zhì)的化學式:A,D的同素異形體。
(2)B中金屬在周期表中的位置是,B的化學式是。
(3)實驗測得1 g B與足量D完全反應放出7.1 kJ的熱量,寫出反應的熱化學方程式。
(4)完成下列反應方程式:I+G→M+L的離子方程式,反應④的化學方程式。
(5)工業(yè)上對生產(chǎn)L的廢水進行處理的同時還可以得到一種工業(yè)產(chǎn)品是(寫化學式)。
解析在物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系中還存在一個重要的連續(xù)氧化信息,即B與D反應生成G,G又與D反應生成J,因此結(jié)合試題所給其它信息可知D為O2,G為SO2,從而進一步確定其它物質(zhì)。
答案:Na2O2、O3;第四周期第Ⅷ族;FeS2;4FeS2(s)+11O2(g)2Fe2O3(s)+8SO2(g),ΔH=-3408 kJ/mol;2Fe3++SO2+2H2OFe2++SO2-4+4H+,Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2;CaSO4。
二、三角轉(zhuǎn)化
存在“三角轉(zhuǎn)化”關(guān)系的主要物質(zhì)如圖所示:
例4A、B、C、D四種無機物具有如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系:
(1)若以上反應均為氧化還原反應,且A、B、C均含有同一種元素,則:
①若D為非金屬單質(zhì),則C可能為;
②若D為金屬單質(zhì),寫出檢驗B中陽離子的一種方法。
(2)若以上反應均為非氧化還原反應,則:
①若D為酸或酸性氣體,則A、B、C、D分別可以是、、、。
②若D為堿,則A、B、C、D分別可以是、、、。
解析由三者間的反應特點結(jié)合連續(xù)氧化反應關(guān)系及典型物質(zhì)間的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系可知:
若以上反應均為氧化還原反應,①當D為非金屬單質(zhì)時,A可能為C、CxHy或H2S,C可能為CO2或SO2。
②若D為金屬單質(zhì),則B可能為變價元素,因此D為Fe,B為FeCl3,C為FeCl2。
若以上反應均為非氧化還原反應,則由典型的物質(zhì)的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系可知:
①若D為酸或酸性氣體,則A、B、C、D分別可以是堿、B為多元弱酸的正鹽、C為多元弱酸的酸式鹽。D可能為CO2、SO2、H2SO3、H2S等。
②若D為堿,則A、B、C、D分別可以是多元弱酸或酸性氣體(如CO2、SO2、H2SO3、H2S等)。B為酸式鹽、C為正鹽,D為堿。
(收稿日期:2015-01-15)