物质的特殊转化关系及框图推断.docx
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物质的特殊转化关系及框图推断
[考纲要求] 常见金属元素（如Na、Al、Fe、Cu等）与常见非金属元素（如H、C、N、O、Si、S、Cl等）各部分知识的综合运用。
考点一 物质的特殊转化关系及框图推断
1．直线型转化关系
A
B
C
（1）X为O2
Na―→Na2O―→Na2O2
N2―→NO―→NO2或NH3―→NO―→NO2
S―→SO2―→SO3或H2S―→SO2―→SO3
C―→CO―→CO2或CH4―→CO―→CO2
醇―→醛―→羧酸
（2）X为CO2
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
（3）X为强酸，如HCl
NaAlO2
Al（OH）3
AlCl3
Na2CO3
NaHCO3
CO2
（4）X为强碱，如NaOH
AlCl3
Al（OH）3
NaAlO2
2．交叉型转化
3．三角型转化
4．注意反应形式与物质的关系，特别是置换反应
（1）金属―→金属：
金属＋盐―→盐＋金属，铝热反应。
（2）金属―→非金属：
活泼金属＋H2O（或H＋）―→H2,2Mg＋CO2
2MgO＋C。
（3）非金属―→非金属：
2F2＋2H2O===4HF＋O2,2C＋SiO2
Si＋2CO↑，C＋H2O（g）
CO＋H2，X2＋H2S===2HX＋S↓。
（4）非金属―→金属，用H2、C冶炼金属。
通过反应形式梳理化学反应，培养归纳、整理的能力。
5．抓住化学反应与反应条件的关系
多数化学反应需要一定条件，条件不同化学反应也不同。
（1）“催化剂”，无机化学反应需要的催化剂不同，但是根据“催化剂”这一条件，可将氯酸钾分解、双氧水分解、工业合成氨、SO2催化氧化、氨催化氧化联系起来，形成知识链。
（2）“通电”或“电解”，可以锁定在电解水、氯化钠、氯化镁、氯化铜、硫酸铜、硝酸盐等溶液，熔融氯化钠和氧化铝范围内。
（3）“高温”，常见的有碳酸钙分解、SiO2和C的置换反应、制造普通玻璃的反应、铝热反应等。
6．抓住特征颜色和特殊状态
（1）（淡）黄（棕）色固体：
Na2O2、S、FeCl3；黑色固体：
MnO2、C、CuO、FeO、Fe3O4；紫（黑）色固体：
KMnO4、I2；红色固体：
Cu；绿色固体：
Cu2（OH）2CO3。
（2）有色气体：
NO2（红棕色）、F2（浅黄绿色）、Cl2（黄绿色）；无色刺激性气味气体：
SO2、NH3、HX（X为F、Cl、Br、I）；无色无味气体：
H2、N2、O2、CO2、CO、CH4、NO。
（3）常温下呈液态的特殊物质：
Br2（非金属单质）、Hg（金属单质）、H2O、H2O2等。
（4）易升华的物质：
I2。
（5）溶液中的有色离子：
Cu2＋（蓝色）、Fe2＋（浅绿色）、Fe3＋（黄色）、MnO
[紫（红）色]。
（6）Br2在水中显黄（橙）色，在有机溶剂中显橙（红）色；I2在水中显黄（褐）色，在有机溶剂中显紫（红）色。
（7）有色沉淀：
①白色沉淀：
H2SiO3、AgCl、BaSO4（不溶于酸）、BaSO3、Mg（OH）2、Fe（OH）2、Al（OH）3、BaCO3、CaCO3、CaSO3、MgCO3等；②（淡）黄色沉淀：
AgBr、AgI、S；③红褐色沉淀：
Fe（OH）3；④蓝色沉淀：
Cu（OH）2；⑤砖红色沉淀：
Cu2O。
7．抓住特征反应现象
（1）燃烧：
H2＋Cl2（苍白色火焰），C2H2（C6H6）＋O2（明亮火焰，大量黑烟），Al＋O2，Mg＋O2（耀眼白光，白色固体生成），金属焰色反应。
（2）淀粉遇碘变蓝，蛋白质遇浓硝酸变黄。
（3）使湿润红色石蕊试纸变蓝的是NH3，使品红溶液褪色的是Cl2、SO2等。
（4）在空气中由无色变为红棕色气体的是NO。
（5）Fe3＋遇OH－生成红褐色沉淀，遇苯酚显紫色，遇SCN－显血红色。
（6）Fe2＋遇OH－生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；Fe2＋遇SCN－无明显现象，在通入Cl2后溶液显血红色。
（7）与碱反应加热产生气体的溶液中一般含NH
。
（8）既能与酸反应又能与碱反应并产生气体的物质：
Al、弱酸的铵盐（碳酸铵、硫化铵等）、弱酸的酸式铵盐（碳酸氢铵、硫氢化铵等）。
（9）燃烧能生成烟：
Na在氯气中燃烧生成白烟，Fe在氯气中燃烧生成红棕色烟，Cu在氯气中燃烧生成棕黄色烟。
题组一 逐项验证，突破“转化关系”选择题
1．（2015·江苏，8）在给定条件下，下列选项中所示的物质间转化均能一步实现的是（ ）
A．粗硅
SiCl4
Si
B．Mg（OH）2
MgCl2（aq）
Mg
C．Fe2O3
FeCl3（aq）
无水FeCl3
D．AgNO3（aq）
[Ag（NH3）2]OH（aq）
Ag
答案 A
解析 B项，电解熔融的MgCl2可制得镁，电解MgCl2溶液：
MgCl2＋2H2O
Mg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，错误；C项，FeCl3溶液蒸干过程中发生反应：
FeCl3＋3H2O
Fe（OH）3↓＋3HCl↑，错误；D项，蔗糖是非还原性糖，不能和银氨溶液发生银镜反应生成银，错误。
2．（2015·福建理综，9）纯净物X、Y、Z转化关系如右图所示，下列判断正确的是（ ）
A．X可能是金属铜
B．Y不可能是氢气
C．Z可能是氯化钠
D．Z可能是三氧化硫
答案 A
解析 A项，若X是Cu，Y是Cl2，Cu在Cl2中燃烧生成CuCl2，电解CuCl2溶液生成Cu和Cl2，符合图中转化关系，正确；B项，若X是Cl2，Y是H2，H2在Cl2燃烧生成HCl，HCl溶于水生成盐酸，电解盐酸则生成H2和Cl2，也符合图中转化关系，错误；C项，若Z是氯化钠，则X、Y分别是Na和Cl2中的一种；电解氯化钠水溶液生成的是H2、Cl2、NaOH，不符合图中转化关系，错误；D项，若Z是SO3，而X、Y可能是O2和SO2中的一种，SO3溶于水生成硫酸，电解硫酸溶液实质是电解水，产生H2和O2，不符合图中转化关系，错误。
3．（2014·江苏，8）下列各组物质中，不满足组内任意两种物质在一定条件下均能发生反应的是（ ）
甲
乙
丙
A
Al
HCl
NaOH
B
NH3
O2
HNO3
C
SiO2
NaOH
HF
D
SO2
Ca（OH）2
NaHCO3
答案 B
解析 A项，Al与HCl、NaOH溶液都能反应生成H2，HCl溶液与NaOH溶液能发生中和反应；B项，NH3与O2在催化剂、高温条件下反应生成NO和H2O，O2与HNO3不能发生反应，NH3与HNO3反应生成NH4NO3；C项，SiO2与NaOH溶液、HF溶液分别发生反应：
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，NaOH溶液与HF溶液发生中和反应；D项，SO2为酸性氧化物，可与Ca（OH）2溶液反应生成盐，H2SO3的酸性强于H2CO3，SO2可与NaHCO3溶液反应生成CO2，Ca（OH）2溶液可与NaHCO3溶液反应生成CaCO3沉淀。
方法归纳
1．注意总结反应规律，熟记特殊转化关系。
2．做此类题目，往往是把选项一一带入，按照箭头指向看是否能转化，然后选出正确答案。
题组二 寻找突破口，破解“综合框图”推断题
4．A、B、C、D、E是常见化合物或单质，有如下转化关系（略去条件和副产品）。
（1）若D为氧气，C为NaAlO2，试写出B转化为C的化学方程式________________________________________________________________________。
（2）若A为气态单质，B为漂白粉的有效成份，C具有漂白性。
试写A转化为B的化学方程式________________________________。
画出组成单质A的元素原子结构示意图________________。
（3）若A、B、C均为钠盐的水溶液，D、E均为卤素单质，请写出B转化为C的离子方程式________________________________________________________________________。
（4）若A常温下为固态单质，化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，且D、E为同一物质，则B为________。
（5）若B、D为质子数小于18的元素原子形成的单质，A、E、C均为氧化物，且D所含元素原子的质子数是B的2倍，A转化为B，B转化为C两个反应均属置换反应，请写出A转化为B的化学方程式_________________________________________________________。
答案
（1）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋2H2O
（2）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O
（3）2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
（4）SO2
（5）2Mg＋CO2
2MgO＋C
解析
（1）若D为氧气，C为NaAlO2，则A是Al，发生的反应为4Al＋3O2
2Al2O3；Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋2H2O。
（2）若A为气态单质，B为漂白粉的有效成分，C具有漂白性，则A是Cl2，B是Ca（ClO）2；C是HClO。
发生的反应为2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O；Ca（ClO）2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO。
Cl原子结构示意图为
。
（3）根据非金属活动性强弱的顺序可知：
若A、B、C均为钠盐的水溶液，D、E均为卤素单质，则符合要求的物质是A：
NaI；B是NaBr；C是NaCl；D是Br2；E是Cl2。
发生反应的方程式为Br2＋2NaI===2NaBr＋I2；Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2。
（4）若A常温下为固态单质，化合物B在常温常压下为气体，B和C的相对分子质量之比为4∶5，且D、E为同一物质，则A是S；B是SO2；C为SO3；D、E为O2。
（5）若B、D为质子数小于18的元素原子形成的单质，A、E、C均为氧化物，且D所含元素原子的质子数是B的2倍，A转化为B，B转化为C两个反应均属置换反应，则A是CO2；D是Mg；B是C；E是SiO2，A转化为B的化学方程式是2Mg＋CO2
2MgO＋C；B转化为C的化学方程式为2C＋SiO2
2CO↑＋Si。
5．已知A～I均为中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中需要或生成的水及其他部分产物已略去。
请回答以下问题：
（1）B和F分别是________________（填化学式）。
（2）写出下列反应的化学方程式：
①A与B在高温下反应：
________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②H在空气中转化为I：
_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）E溶液中所有离子浓度由大到小的顺序是________________________________________
________________________________________________________________________________________________________。
（4）用离子反应方程式表示G溶液呈酸性的原因________________________；该反应的平衡常数为________（已知常温下，H的溶度积常数Ksp＝8.0×10－16）。
答案
（1）Fe2O3、Al（OH）3
（2）①Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
②4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3
（3）c（Na＋）>c（AlO
）>c（OH－）>c（H＋）
（4）Fe2＋＋2H2OFe（OH）2＋2H＋ 1.25×10－13
解析
（1）根据框中转化关系及题干信息，可以确定I为氢氧化铁。
A、D为金属单质，根据A和B的反应条件就可以联想到铝热反应，推测A、D为铝和铁，即A为铝，B为氧化铁，C为氧化铝，D为铁，E为偏铝酸钠，G为氯化亚铁，F为氢氧化铝，H为氢氧化亚铁，I为氢氧化铁。
偏铝酸钠水解使溶液呈碱性，所以溶液中离子浓度的大小顺序为c（Na＋）>c（AlO
）>c（OH－）>c（H＋）；FeCl2溶液中，Fe2＋发生水解：
Fe2＋＋2H2OFe（OH）2＋2H＋，平衡常数K＝
＝
＝
＝1.25×10－13。
方法归纳
“框图”推断题的答题要领
1．思维要有整体性：
解答时必须认真研究题目的总体要求，仔细推敲每一个环节，结合限制条件，弄清各个环节的相互联系，相互影响，串联整个过程，回答力求完整。
2．假设推断要合理：
在框图推断中，抓住关键环节，进行合理假设是必须的，按照题目要求理顺后再确定，这样可以大大节省时间。
3．检验一遍很重要：
通过一系列思维活动推断出结果后，将结果放入原题中进行检验，完全符合才正确，如有一处不符，可能是哪个环节出现了纰漏，则需再思考。
4．思维发散有必要：
注意多解，有时符合题意的解可能不止一种或一组。
考点二 元素化合物知识的综合应用
纵观近几年全国各地高考化学试题，除在选择题中直接考查元素化合物的性质、制法及相互转变关系外，更重要的是以元素化合物知识为载体，综合氧化还原、强弱电解质、平衡移动原理、物质结构等理论知识，对考生的思维能力进行综合考查。
该部分高考题的特点是新颖、知识覆盖面广、思维跨度大，不但考查一个知识点，而且将多个知识点串联起来，增大了试题的难度。
试题大致分为三种类型：
一是化学实验对元素化合物知识的探究和验证；二是元素化合物知识在实际生产中的应用；三是化学反应原理对化合物知识的概括和演绎。
题组一 利用综合实验探究元素化合物的性质
1．某小组查阅文献得知：
氧化性IO
>Fe3＋>I2,3Br2＋6FeCl2===2FeBr3＋4FeCl3；I2＋2S2O
===S4O
＋2I－；CuI是一种白色沉淀（Ksp＝1.3×10－12）。
Ⅰ.该小组为确定一份加碘盐（可能含有KIO3、KI、Mg2＋、Fe3＋）的成分，设计定性实验加以猜想和验证。
（1）实验过程如下：
实验步骤
实验过程和现象
对应结论
步骤1
取一定量加碘盐，用适量蒸馏水溶解，并加稀盐酸酸化，将所得试液分为3份
步
骤
2
第①份
试液
碘盐中肯定含______
第②份
试液
第③份
试液
X为_______________________
______________________________________________（填化学式）
（2）该碘盐中肯定不含的物质是________（用化学式或离子符号表达）。
（3）根据信息推断Fe3＋、S4O
、I2、Br2的氧化性由强到弱的顺序是____________________。
（4）第③份试液中加入足量KI固体后，反应的离子方程式为_____________________________
_________________________________、_________________________________________。
Ⅱ.用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样（不含能与I－发生反应的氧化性杂质）的纯度，过程如下：
取0.40g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀。
加入淀粉作滴定指示剂，用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。
（1）滴定终点的现象是__________________________________________________________。
（2）CuCl2溶液与KI反应的化学方程式为____________________________________________
____________________________________________________________________________________________________。
（3）该试样中CuCl2·2H2O的质量分数为______________________________________________
__________________________。
答案 Ⅰ.
（1）Fe3＋ CCl4
（2）KI
（3）Br2>Fe3＋>I2>S4O
（4）IO
＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
Ⅱ.
（1）蓝色褪去，半分钟内颜色不变化
（2）2CuCl2＋4KI===2CuI↓＋I2＋4KCl
（3）85.5%
解析 Ⅰ.
（1）根据步骤2中第①份试液中的实验现象，加碘盐中肯定含有Fe3＋；根据下层为紫红色知，X应为CCl4。
（2）因为IO
＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，所以根据第②份试液中加入KIO3固体、淀粉无现象，证明碘盐中一定不含KI。
（3）由题干中所给信息，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性：
Br2>Fe3＋>I2>S4O
。
（4）由于在碘盐中含有Fe3＋、IO
，所以加入足量KI固体后，发生的离子反应为IO
＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O,2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。
Ⅱ.（3）2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2
I2＋2S2O
===S4O
＋2I－
CuCl2～
I2～S2O
1mol1mol
x20.00×10－3L×0.1000mol·L－1＝2.0×10－3mol
x＝2.0×10－3mol
所以CuCl2·2H2O的质量分数为
×100%＝85.5%。
命题思想
新高考实验命题对实验探究型试题特别青睐，本题就是以教材原理为载体，设计探究物质的成分，氧化性强弱比较，以及“滴定法”的迁移应用等，贴近教材，符合新课改。
探究模式一般为提出问题―→进行假设或猜想―→设计实验―→得出结论―→反思与拓展。
常考探究点：
①铁元素的价态；②硫元素价态；③浓硫酸、稀硫酸的氧化性探究；④浓硝酸、稀硝酸的氧化性探究；⑤SO2、CO2、CO等气体性质探究；⑥CO2、SO2、H2S与NaOH反应产物探究。
题组二 利用“工艺流程”全方位考查元素化合物的知识
2．（2015·全国卷Ⅰ，27）硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式______________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有__________________________
______________________________________________________________________________________________________________________（写出两条）。
（2）利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是___________________________________________________________________（写化学式）。
（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是________________________________。
然后再调节溶液的pH约为5，目的是_______________________________________________________
_________________。
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。
（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________________________________________________________________________。
（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程_________________________________________________________
_______________。
答案
（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4
2MgSO4＋2H3BO3 提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径
（2）Fe3O4 SiO2和CaSO4
（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋ 使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去
（4）（七水）硫酸镁
（6）2H3BO3
B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg
2B＋3MgO
解析
（1）Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成H3BO3、MgSO4，配平即可。
为提高浸出速率，可以从温度（升高温度）、浓度、增大接触面积（将矿石粉碎）等角度分析。
（2）Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。
SiO2不溶于H2SO4，CaO与H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO2和CaSO4。
此时溶液中除H3BO3外还有MgSO4[由
（1）中反应生成]、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3。
（3）“净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后再通过调节pH促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去。
（4）“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的MgSO4。
（5）NaBH4由Na＋和BH
组成。
其中的氢显－1价，－1价的H具有较强的还原性。
（6）以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的过程是：
H3BO3分解生成B2O3，B2O3与金属镁发生置换反应生成单质B。
题后反思
对近年的高考试题进行分析，不难发现，无机化合物的制备试题很多都是将化学工艺或化学工业生产及最新科技成果融入其中，来考查学生的综合能力。
这类试题一般都是比较大型的推断、实验设计和探究类试题，这是高考中一个重要的热点。
化学工艺流程题主要从以下两点设置：
（1）环境与化学：
主要涉及“废水、废气、废渣”的来源，对环境的影响和处理原理。
（2）重要化工生产及资源利用：
旨在用所学的基本理论（氧化还原、化学平衡、盐类水解、电化学、热化学、有机物结构与性质等）指导化工生产。
从命题趋势来看，一般有三种题型：
一是从实验设计和评价的角度对化工生产进行模拟；二是根据一
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