黑龍江 盧國(guó)鋒

元素化合物既是化學(xué)概念和理論形成的基礎(chǔ)，又是化學(xué)概念和理論所要解決問題的歸宿。建立化學(xué)理論也是為了更好地認(rèn)識(shí)和應(yīng)用元素化合物。運(yùn)用理論解決元素化合物“記不住、想不起、不會(huì)用、用就錯(cuò)”的學(xué)習(xí)頑疾。

第一部分 復(fù)習(xí)技法

技法一：利用金屬活動(dòng)性順序?qū)崿F(xiàn)金屬知識(shí)結(jié)構(gòu)化

技法二:運(yùn)用元素周期律實(shí)現(xiàn)元素性質(zhì)邏輯化

↓從上到下金屬性增強(qiáng)→從左到右金屬性減弱非金屬性增強(qiáng)LiBeBCNOFNaMgAlSiPSCl←從右向左金屬性增強(qiáng)非金屬性減弱↑從下到上非金屬性增強(qiáng)

結(jié)構(gòu)中的邏輯關(guān)系：同主族元素從上到下原子核外電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，得電子能力逐漸減弱。同周期元素從左到右核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，得電子能力逐漸增強(qiáng)。

性質(zhì)中的邏輯關(guān)系：金屬性越強(qiáng)則其單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)置換出氫越容易，或其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物堿性越強(qiáng)。非金屬性越強(qiáng)則最高氧化物的水化物酸性越強(qiáng)，與氫氣反應(yīng)容易生成越穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物。

領(lǐng)會(huì)以元素族和周期為線索的一般規(guī)律和特殊規(guī)律。例如，堿金屬元素從上到下，熔沸點(diǎn)的變化趨勢(shì)是降低的，鹵族元素的變化與之相反。ⅠA族Li與氧氣加熱反應(yīng)，只能生成Li2O,Li表現(xiàn)特殊性原因是金屬性弱于鈉。依據(jù)同族氧化性遞變規(guī)律，鹵素間可以發(fā)生置換反應(yīng)，但F2不能從溶液中置換出Cl2，F(xiàn)2極活潑，先與溶液中的水反應(yīng)。N比 P的非金屬性強(qiáng)，N2與氫氣化合比磷難，原因是氮?dú)鈫钨|(zhì)的性質(zhì)與氮元素性質(zhì)不一致造成的。C高溫可以置換出SiO2中的Si，與Si的還原性比C強(qiáng)不符，原因是產(chǎn)物生成CO氣體，熵增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。除同族相似、相鄰周期相似外，對(duì)角線位置的Li - Mg、Be - Al、B - Si三組元素性質(zhì)相似。

技法三：圍繞核心元素編織網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)知識(shí)關(guān)聯(lián)化

非金屬知識(shí)主線：氣態(tài)氫化物→單質(zhì)→氧化物→氧化物對(duì)應(yīng)水化物→相應(yīng)含氧酸鹽

金屬知識(shí)主線：?jiǎn)钨|(zhì)→氧化物→氧化物對(duì)應(yīng)水化物→相應(yīng)鹽

“→”代表知識(shí)的相關(guān)性，可能是正向轉(zhuǎn)化關(guān)系也可能是反向轉(zhuǎn)化關(guān)系，還要考慮跨越關(guān)系。

不同價(jià)態(tài)通過氧化還原反應(yīng)規(guī)律來轉(zhuǎn)化，相同價(jià)態(tài)通過酸堿反應(yīng)規(guī)律來轉(zhuǎn)化。

(1)Na→Na2O2→NaOH→Na2CO3→NaHCO3

①鈉的節(jié)點(diǎn)知識(shí)，選準(zhǔn)性質(zhì)活潑為著力點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)想，把握如圖六位一體的關(guān)系：

②Na→Na2O2轉(zhuǎn)化過程中，反應(yīng)條件為加熱，常溫生成物是Na2O，化學(xué)反應(yīng)不僅與反應(yīng)物有關(guān)，還與反應(yīng)條件密切相關(guān)，要準(zhǔn)確記憶。

③Na2O2的性質(zhì)著力點(diǎn)是Na2O2與CO2、H2O的反應(yīng)，反應(yīng)中Na2O2既是氧化劑又是還原劑，1 mol Na2O2轉(zhuǎn)移1 mol電子；Na2O2有強(qiáng)氧化性，加入滴有酚酞的水中，溶液先變紅后褪色。

④NaOH與CO2反應(yīng)，n(NaOH)∶n(CO2)≥2∶1產(chǎn)物是Na2CO3，n(NaOH)∶n(CO2)≤1∶1產(chǎn)物是NaHCO3，1∶1

(2)Al→Al2O3→Al(OH)3→Al2(SO4)3→NaAlO2

②Al→Al2O3涉及鋁箔加熱和鋁熱反應(yīng)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。鋁箔加熱實(shí)驗(yàn)除證明鋁是活潑金屬外，Al熔化而不滴落，還證明Al2O3的熔點(diǎn)高于Al。鋁熱反應(yīng)聯(lián)想實(shí)驗(yàn)的引發(fā)物是氯酸鉀和鎂帶，點(diǎn)燃鎂帶釋放熱量引發(fā)反應(yīng)，現(xiàn)象有耀眼白光、火星四射、熔融物落入盛沙子的蒸發(fā)皿中，此反應(yīng)可應(yīng)用在鐵軌焊接，冶煉高熔點(diǎn)金屬。實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的思考，內(nèi)層紙漏斗底部剪一小孔用水潤(rùn)濕的目的是“使熔融物易于落下且防止紙漏斗著火”。

③Al2O3→Al(OH)3是不能實(shí)現(xiàn)的，不溶性的氫氧化物不能用氧化物與水直接反應(yīng)制得，反之不溶性氫氧化物受熱分解可行。

④從Al(OH)3同時(shí)存在酸式和堿式電離平衡理解Al(OH)3的性質(zhì)。

酸式電離 堿式電離

(3)Fe→Fe3O4→Fe(OH)2→Fe(OH)3→FeSO4→Fe2(SO4)3

④+3鐵有氧化性，能氧化如金屬(Cu)，還原性酸(H2S、HI)，還原性氧化物(SO2)，反應(yīng)如下：

⑤Fe→Fe3O4，鐵與水蒸氣實(shí)驗(yàn)聯(lián)想、實(shí)驗(yàn)引發(fā)、產(chǎn)物檢驗(yàn)。Fe(OH)2制備的關(guān)鍵是防止氧化，從試劑、操作、裝置角度思考。利用Fe2+→Fe(OH)2→Fe(OH)3轉(zhuǎn)化中的現(xiàn)象檢驗(yàn)Fe2+，靈敏度、可靠性不如鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]法,還可以選用KSCN-氯水法。

(4)SiH4→Si→SiO2→H2SiO3→Na2SiO3

①Si有親氧性，由此解釋硅化學(xué)性質(zhì)不活潑，但自然界中沒有游離態(tài)的硅，以二氧化硅、硅酸鹽等形式存在。

⑤無機(jī)酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸難溶于水。硅酸鹽的水溶液俗稱水玻璃，但它和玻璃的化學(xué)成分不相同。硅酸鈉也叫泡花堿，但它是鹽不是堿。

⑥硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，常用氧化物形式來表示。硅酸鹽的表示方法：化合價(jià)不變;金屬氧化物在前,非金屬氧化物在后;如有多種金屬，按活潑性依次減弱的順序?qū)懗鲅趸铮谧詈蟆?/p>

(5)NH3→N2→NO→NO2→HNO3

④HNO3中核心元素N處于最高價(jià)+5，只有氧化性，化合價(jià)可依次降低到+4、+2、-3，取決于硝酸濃度和金屬的活潑性，如銅與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)物是NO2，銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物是NO，鋅與極稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物是NH4NO3；足量的銅與少量濃硝酸反應(yīng)，隨著濃度減小產(chǎn)物是NO2、NO混合物。

(6)H2S→S→SO2→SO3→H2SO4

①核心知識(shí)節(jié)點(diǎn)SO2，從三個(gè)角度掌握其性質(zhì)。

第三種特性角度：SO2有漂白性，其漂白原理是與有色物質(zhì)生成不穩(wěn)定的無色物質(zhì)，SO2能使品紅溶液褪色，加熱后恢復(fù)原色。HClO、O3、H2O2漂白原理是使有色物質(zhì)氧化褪色，即使加熱也不能恢復(fù)原色。

②核心知識(shí)點(diǎn)CO2與SO2互混時(shí)的鑒別與除雜。當(dāng)SO2中混有CO2時(shí)不會(huì)影響SO2的鑒別，當(dāng)CO2中混有SO2時(shí)會(huì)干擾CO2的鑒別，應(yīng)先除去SO2后再用澄清石灰水鑒別CO2氣體。除去CO2中的SO2常用的方法：是使混合氣體先通過足量的溴水或酸性KMnO4溶液吸收SO2，再通過品紅溶液檢驗(yàn)SO2是否被除盡。

③核心知識(shí)節(jié)點(diǎn)濃H2SO4，濃H2SO4中微粒主要是分子狀態(tài)，而稀H2SO4主要微粒是離子。濃H2SO4有三個(gè)特性，吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性。反應(yīng)如下：

(7)HCl→Cl2→HClO→NaClO

從化學(xué)平衡角度理解氯水和Cl2的性質(zhì)：

①氯水的成分包含的分子有Cl2、H2O和HClO；離子有H+、Cl-和ClO-，以及極少量的OH-。久置或見光、受熱平衡向右移動(dòng)，氯水會(huì)變質(zhì)為稀鹽酸，氯水現(xiàn)用現(xiàn)制并保存在棕色瓶中。氯氣只能使?jié)駶?rùn)的有色布條褪色，因氯氣只有在水中才能產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑HClO，理解漂白粉的漂白機(jī)理。加堿平衡向右移動(dòng)直至完全反應(yīng)，氯氣能與強(qiáng)堿溶液完全反應(yīng)生成氯化物與次氯酸鹽，用此反應(yīng)制取漂白粉和進(jìn)行氯氣的尾氣吸收。制備氯氣時(shí)，用排飽和食鹽水進(jìn)行收集，因大量Cl-的存在抑制了氯氣與水的反應(yīng)減少氯氣的消耗。

技法四：注意零散知識(shí)的歸類，實(shí)現(xiàn)知識(shí)跨越化

(1)因酸性比H2CO3弱而反應(yīng)的物質(zhì)及化學(xué)方程式：

(2)類似實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不同反應(yīng)：

A溶液AlCl3NaAlO2AgNO3Fe(OH)3膠體H2SiO3膠體B溶液NaOHHClNH3·H2OHClNaOH

技法五：實(shí)驗(yàn)相伴，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的直觀化

憑借儀器去理解，聯(lián)系裝置去記憶，多看多做實(shí)驗(yàn)既可加深理解，又能強(qiáng)化記憶，高考試題是教材實(shí)驗(yàn)的綜合與深化。

例如，鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，觀察鈉保存在煤油中，聯(lián)想鈉不與煤油類的烴反應(yīng)，沉在煤油底部說明密度比煤油大。液封保存需要從密度、反應(yīng)、揮發(fā)性考慮，液溴用水封保存，鋰考慮密度比煤油小保存在石蠟中。鈉是塊狀藥品，用鑷子取出，濾紙吸干表面煤油，用刀切綠豆大鈉投入水中，鈉浮在水面上、四處游動(dòng)、嘶嘶響聲、滴有酚酞的水變紅色，諸多感官刺激使鈉的活潑性深深扎根腦海中。鈉的大小影響實(shí)驗(yàn)的安全性，鈉著火了不能用水只能用沙土覆蓋。

第二部分解題技法

技法一：代入法

例1純凈物X、Y、Z轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，下列判斷正確的是

( )

A.X可能是金屬銅 B.Y不可能是氫氣

C.Z可能是氯化鈉 D.Z可能是三氧化硫

技法二：類比法

例2硼及其化合物在工業(yè)上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，還有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)為原料制備硼酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示：

(1)寫出Mg2B2O5·H2O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。

(2)單質(zhì)硼可用于生成具有優(yōu)良沖擊性能硼鋼。以硼酸和金屬鎂為原料可制備單質(zhì)硼，用化學(xué)方程式表示制備過程：_______________________________________。

技法三：排除法

例3某化合物由兩種單質(zhì)直接反應(yīng)生成，將其加入Ba(HCO3)2溶液中同時(shí)有氣體和沉淀產(chǎn)生。下列化合物中符合上述條件的是

( )

A.AlCl3B.Na2O

C.FeCl2D.SiO2

解析:根據(jù)題干要求兩種單質(zhì)直接反應(yīng)排除C選項(xiàng),因?yàn)镃l2具有強(qiáng)氧化性,Cl2與Fe反應(yīng)只能生成FeCl3。再根據(jù)與Ba(HCO3)2溶液反應(yīng)有氣體生成排除B、D選項(xiàng)，Na2O與Ba(HCO3)2反應(yīng)生成BaCO3沉淀、Na2CO3和H2O，SiO2不與Ba(HCO3)2反應(yīng)。AlCl3可由單質(zhì)Al與Cl2反應(yīng)制得，AlCl3與Ba(HCO3)2發(fā)生互促性水解反應(yīng)，生成CO2和Al(OH)3沉淀。答案選A。

技法四：概念法

例4下列有關(guān)說法正確的是

( )

A.在酒精燈加熱條件下，Na2CO3、NaHCO3固體都能發(fā)生分解

B.Fe(OH)3膠體無色、透明，能發(fā)生丁達(dá)爾效應(yīng)

C.H2、SO2、CO2三種氣體都可用濃硫酸干燥

D.SiO2既能和氫氧化鈉溶液反應(yīng)也能和氫氟酸反應(yīng),所以是兩性氧化物

技法五：強(qiáng)弱法

選項(xiàng)①中物質(zhì)②中物質(zhì)預(yù)測(cè)②中的現(xiàn)象A稀鹽酸碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液立即產(chǎn)生氣泡B濃硝酸用砂紙打磨過的鋁條產(chǎn)生紅棕色氣體C氯化鋁溶液濃氫氧化鈉溶液產(chǎn)生大量白色沉淀D草酸溶液高錳酸鉀性溶液溶液逐漸褪色