高中化学解题方法精粹2Word文件下载.docx
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居于立方体中心的Na＋，实际上共有3个平面通过。
这样，我们可对该图形沿x—平面、y—平面、z—平面分别进行切割，得到如下三个平面：
图21—3
从图21—3中可以清楚地看出，在通过中心Na＋的3个平面内，每个平面都有4个Na＋居于平面的4个角上（也即4个顶点上），这4个Na＋与中心Na＋距离最近且距离相等，符合题目要求。
因此，在NaCl晶体中，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋数目是12个。
答案：
或12。
●锦囊妙计
使用切割法的关键是选择合适的切入点，得到理想的切割面，而非乱切一气。
使用切割法的目的是将抽象、复杂的三维图形切割成形象、简单的平面图形，使通过想象难以完成的作业变得形象、具体，化难为易。
●歼灭难点训练
1.（★★★）石墨晶体结构如图21—4所示。
每个C原子周围离它最近且距离相等的C原子个数是（）
A.3B.4C.5D.6
图21—4图21—5
2.（★★★★）图21—5所示结构是干冰晶体中具有代表性的最小重复单元。
则每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子数目为（）
A.6B.8C.10D.12
3.（★★★★）如图21—6，是钾、氧两元素形成的一种晶体在高温时的立体结构。
该结构是具有代表性的最小重复单元。
试问：
每个钾离子周围最近且距离相等的钾离子、氧离子数目分别是________和________。
图21—6
4.（★★★★★）钼有一种含氧酸根[MoxOy]z－，式中x、y、z都是正整数；
Mo呈＋6价，O呈－2价。
可按下面的步骤来理解该含氧酸根的结构：
A.所有Mo原子的配位数都是6，形成[MoO6]n－，呈正八面体，称为“小八面体”（图21—7，只画出部分，下同）；
B.6个“小八面体”共棱连接可构成一个“超八面体”（图21—8）；
C.“孪超八面体”可由两个“超八面体”共用2个小八面体形成（图21—9）。
图21—7图21—8图21—9
（1）小八面体的化学式[MoO6]n－的n=___________。
（2）超八面体的化学式是。
（3）“孪超八面体”的化学式是。
附：
参考答案
难点磁场
解析：
（1）、
（2）（切割法）沿x、y、z三平面分别切割得：
其中标号（1～6）原子（有重复）与中心原子距离相等且最近（6个）未标号原子（没有重复）与中心原子距离相等且次近（12个）。
（3）题图所列周边Cs＋都与中心Cs＋相邻，其数目为9×
3－1=26。
61226
歼灭难点训练
1.A
2.解析：
可以想象，干冰晶体中，图示图形的周围紧密堆着许多正方体——每个面和棱上都连着1个，共计个数：
6＋12=18。
选取某个顶点上的CO2分子为研究对象，则离它最近的CO2是与它相连的每个侧面中的CO2分子。
以该CO2分子为中心沿x、y、z平面分别进行切割得如下三个平面：
由此可知答案。
D
3.解析：
将两个相邻的氧离子看作一个质点，此结构即为NaCl晶体结构，仿照例题可得第一空答案。
选定一个钾离子为研究对象，通过该钾离子沿x、y、z三轴对晶体进行切割（想象出未画出部分），得下图：
可见，每个钾离子周围有12个氧离子。
1212
4.解析：
（1）根据分子中化合价代数和为零，即可求得n值；
n=｜＋6＋6×
（－2）｜=｜－6｜=6。
（2）（3）对超八面体和孪超八面体进行切割（想象补充出未画出部分），使抽象的立体结构变为简单的点线结构，答案直观明了。
如下图。
超八面体化学式为[Mo6O19]2－。
“孪超八面体”化学式为[Mo10O28]4＋。
（1）6
（2）[Mo6O19]2－（3）[Mo10O28]4＋
难点22均摊法
均摊是指每个图形平均拥有的粒子数目，均摊法是解决晶体的化学式、晶体中离子间距离的常用方法，使用不当，就会得出错误的结论。
纳米材料的表面粒子占总粒子数的比例极大，这是它有许多特殊性质的原因。
假设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好与氯化钠晶胞的大小和形状相同（如图22—1所示），则这种纳米颗粒的表面粒子数与总粒子数的比值为（）
A.7∶8
B.13∶14
C.25∶26
D.26∶27
●案例探究NaCl晶体的晶胞
[例题]氯化钠晶体结构中，Na＋（●）和Cl－（○）都是等距离图22—1
交错排列的（如图22—2）。
已知食盐摩尔质量为58.5g·
mol－1，密度为2.2g·
cm－3，阿伏加德罗常数为6.02×
1023mol－1。
在食盐晶体中两个距离最近的Na＋中心间的距离接近于
A.3.0×
10－8cm
B.3.5×
10－8cm
C.4.0×
D.5.0×
主要考查学生对图表的观察能力和空间想象能力。
图22—2
密度公式。
设有展开想象，不知道NaCl晶体是图示结构单元的向外延伸，误以为图示结构单元代表了14（或13，或13.5）个NaCl“分子”，从而计算出错误的结果。
而不能将密度公式应用到本题中来，也就不会有正确的解题思路。
从题给图中选出1个最小的正方体为研究对象（如图22—3），则该小正方体平均拥有Na＋（或Cl－）数为：
N（Na＋）=N（Cl－）=1×
×
4=
图22—3
而拥有
个Na＋和Cl－的小正方体的密度与食盐密度相同。
设食盐晶体中两个距离最近的Na＋中心间的距离为x，则该小正方体的体积为（x/
）3，由密度公式得：
x=4.0×
C
应用均摊法解题，首先要搞清楚题给的图形是一个独立的结构单元，还是一个可以延伸的重复结构单元。
若是一个独立的结构单元，那么图形上的所有粒子，都被该图形所拥有，不能与其他图形分摊。
如果是一个可以延伸的重复结构单元，则处于图形边缘上的粒子不能归该图形独自拥有，应该与其相邻图形均摊。
1.（★★★）某物质由A、B、C三种元素组成，其晶体中粒子排列方式如图22—4所示，则该晶体的化学式为（）
A.AB3C3B.AB3CC.A2B3CD.A2B2C
图22—4
2.（★★★★）最近发现一种由钛（Ti）原子和碳原子构成的气态团簇分子，分子模型如图22—5所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是（）
A.TiCB.Ti2C3C.Ti14C13D.Ti4C7
3.（★★★★）第28届国际地质大会提供的资料显示，海地有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。
图22—5
天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子。
若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为：
（）
A.CH4·
14H2OB.CH4·
8H2O
C.CH4·
7
H2OD.CH4·
6H2O
4.（★★★★★）已知：
正六边形的面积S=
a2×
sin60°
6
其中a为正六边形的边长，而sin60°
=
=0.866
试结合下列数据和图形回答有关问题。
（1）12.0g石墨中，正六边形个数是__________；
（2）石墨晶体的密度是____________________。
石
墨的晶体结构俯视图
图22—6
一个NaCl纳米颗粒是一个独立的结构单元，不具延伸性。
题给图形中的表面粒子数为26，总粒子数为27，其比为26∶27。
1.解析：
本题有以下两种解法。
方法1（均摊法）：
如图所示的每个单位，平均拥有A原子个数：
1×
8=1，平均拥有B个原子个数：
6=3，平均拥有C原子个数：
1，则其化学式为AB3C。
方法2（类比法）：
若从晶体中去掉B原子便得CsC1晶体结构，可见该晶体中A、B原子个数比为1∶1，因而B为正确答案。
B
2.提示：
题给图形是一个独立的结构单元，不具重复性，不能用均摊法，不要误选A。
由题意，8个笼（即46个水分子）中容纳了6个CH4分子和2个H2O分子，则其化学总式为：
46H2O·
2H2O·
6CH4，即48H2O·
6CH4；
其最简式为：
8H2O·
CH4或CH4·
8H2O。
（1）（均摊法）：
每个正六边形平均占有的C原子数为：
6=2
12.0g石墨中C原子数为：
6.02×
1023mol－1=6.02×
1023
则12.0g石墨中正六边形个数为：
=3.01×
（2）（切割法）：
设想先将12.0g石墨晶体切割成若干个小六棱柱，然后再将这若干个小六棱柱叠加在一起得到一个大六棱柱。
则每个小六棱柱的底面积为：
S=
（1.42×
10－8cm）2×
6=5.24×
10－16cm2
由图知，每两个正六边形之间距离为3.35×
10－8cm，故切割后的小正六棱柱高之和约为：
h=3.35×
10－8cm×
（3.01×
1023－1）=1.01×
1016cm
12.0g石墨晶体的体积为：
V=Sh=5.24×
10－16cm2×
1.01×
1016cm=5.29cm3；
石墨密度为：
ρ=
=2.27g·
cm－3。
（1）3.01×
1023
（2）2.27g·
cm－3
难点23燃料电池
燃料电池两电极都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，电极反应式的书写有难度。
熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：
2CO＋2CO
4CO2＋4e－
正极反应式：
。
总电池反应式：
[例题]某原电池中盛有KOH浓溶液，若分别向________（填“正”或“负”，下同）极通入可燃性气体，向________极通入O2，则电路中就有电流通过，试完成下列问题：
可燃性
气体
正极反应
负极反应
电池总反应
pH变化
（1）
H2
（2）
H2S
（3）
CO
（4）
CH4
（5）
C2H4
（6）
C2H2
考查学生书写燃料电池电极反应的能力。
原电池原理和氧化还原反应原理。
忽视电解质溶液是KOH溶液，误以为负极能放出酸性气体。
燃料电池中，负极通入的气体具有可燃性，在反应中失去电子，被氧化到较高价态：
氢元素将被氧化到最高价：
＋1价，在碱性溶液中产物不是H＋，而是H2O——H＋与OH－结合的产物。
H2S中硫元素，含碳物质中的碳元素将被氧化到＋4价，而＋4价的硫（或＋4价的碳）又不能单独存在，在其常见形式SO2和SO
（或CO2和CO
）中，因周围环境显碱性生成酸性氧化物是不可能的，产物应为SO
（或CO
），O2－由谁来提供？
显然是OH－，提供O2－后裸离的H＋怎么办？
与别的OH－结合生成H2O。
若燃料中含有＋1价的氢元素，则它反应前后的价态不变（都是＋1价），氢元素反应前在含碳燃料中，反应后在生成物水中。
负极电极反应式可根据电荷守恒而配平。
燃料电池中，正极通入的O2得电子被还原，成为O2－。
O2－4e－====2O2－
O2－被H2O分子俘获变为OH－：
H2O＋O2－====2OH－
将正、负两极电极反应式叠加，可得电池总反应。
根据电池总反应可判定电解质溶液pH的变化。
O2＋4e－＋2H2O====4OH－
H2－2e－＋2OH－====2H2O
2H2＋O2====2H2O
变小
H2S－6e－＋8OH－====SO
＋5H2O
2H2S＋3O2＋4OH－====2SO
＋4H2O
CO－2e－＋4OH－====CO
＋2H2O
2CO＋O2＋4OH－====2CO
CH4－8e－＋10OH－====CO
＋7H2O
CH4＋2O2＋2OH－====CO
＋3H2O
C2H4－12e－＋16OH－====2CO
＋10H2O
C2H4＋3O2＋4OH－=====2CO
C2H2－10e－＋14OH－====2CO
＋8H2O
2C2H2＋5O2＋8OH－====4CO
＋6H2O
燃料电池的负极反应，一般较难写出，而正极反应和电池总反应却较易写出。
用电池总反应减去正极反应可得负极反应，这是写负极反应式的一种巧妙方法。
1.（★★★）将例题中的惰性电极改为Al电极和Mg电极，并停止通气体，则：
（1）正极反应为：
；
（2）负极反应为：
（3）电极总反应式为：
________；
电解质溶液的pH变化为：
________（填“增大”“不变”或“变小”）。
2.（★★★★）将例题中的“KOH（aq）”改为：
稀H2SO4，其他同例题，试回答前（4）问。
3.（★★★★）将Al、Fe两电极分别插入盛有稀HNO3的电解质溶液中组成原电池，试回答1题中三个问题。
4.（★★★★★）将Al、Cu两电极分别插入盛有18.4mol·
L－1的H2SO4（aq）中组成原电池，试回答1中三问。
提示：
原电池中，正极上富余电子，通入正极上的O2得到电子：
O2＋4e－====2O2－
O2－半径很小，在熔盐中不能单独存在，被CO2分子俘获：
CO2＋O2－====CO
将正、负两极上的电极反应式叠加，可得总反应方程式。
O2＋2CO2＋4e－====2CO
2CO＋O2====2CO2
1.提示：
碱性溶液中，Al比Mg活泼，负极上Al失去电子。
正极上H2O得电子，逸出H2，生成OH－。
（1）6H2O＋6e－====6OH－＋3H2↑（或6H＋＋6e－====3H2↑）
（2）2Al－6e－＋8OH－====2AlO
（3）2Al＋2OH－＋2H2O====2AlO
＋3H2↑变小
负极上，H2、H2S、CO、CH4失电子，分别生成H＋、H＋和SO2、CO2、H＋和CO2，产物中O原子由H2O提供。
正极上，O2得电子变为O2－，O2－与H＋结合生成H2O。
如果有水生成，溶液的浓度和pH都会发生变化。
O2＋4e－＋4H+====2H2O
H2－2e－===2H+
变大
H2S－6e－＋2H2O====
SO2↑＋6H+
2H2S＋3O2====2SO↑＋2H2O
CO－2e－＋H2O====
CO2↑＋2H+
2CO＋O2====CO2↑
不变
CH4－8e－＋2H2O====
CO2↑＋8H+
CH4＋2O2====CO2↑＋2H2O
3.提示：
活泼金属Al失电子变成Al3＋，电子由负极流向正极，正极上NO
（而非H＋）得电子变成NO逸出，同时有H＋参加反应，与NO
的另外2个－2价的O原子结合成H2O分子。
（1）4H＋＋NO
＋3e－====2H2O＋NO↑
（2）Al－3e－====Al3＋
（3）Al＋4H＋＋2NO
====Al3＋＋2H2O＋NO↑变大
活泼金属Al在浓硫酸中钝化，Cu作负极失去电子成为Cu2＋，电子流向正极，正极上溶液中的H2SO4分子得到电子变为H2O和SO2。
由于纯硫酸的电离度大于纯水的电离度。
而在水参加的电极反应式中，H2O分子可拆为H＋和OH－，所以浓硫酸参加的电极反应式中，H2SO4分子可拆成H＋和SO
；
而依照离子方程式的写法，可知在电池反应中H2SO4分子不能拆分为离子。
因为电池反应中，H2SO4被消耗，且有H2O生成，所以H2SO4逐渐变稀，c（H＋）逐渐变大，pH逐渐变小，直至浓H2SO4变成稀H2SO4，Cu与稀H2SO4不再发生反应。
但这时Al与稀H2SO4发生反应，负极上Al失电子变为Al3＋，正极上H＋得电子变为H2。
稀H2SO4被消耗，c（H＋）变小，pH变大。
（1）开始：
4H＋＋SO
＋2e－====2H2O＋SO2↑，后来：
2H＋＋2e－====H2↑
（2）开始：
Cu－2e－====Cu2＋，后来：
Al－3e－====Al3＋
（3）开始：
Cu＋2H2SO4（浓）====CuSO4＋2H2O＋SO2↑，后来：
2Al＋3H2SO4（稀）====
Al2（SO4）3＋3H2↑先变小后变大
难点24电解原理
电解池既能与学科内知识交叉，也可在学科间形成知识交叉，因而其题相对较难。
有一电解池，电极为惰性电极，内装Na2SO3（aq），通以直流电，惰性电极上发生化学反应。
（1）阴极上的反应为：
（2）阳极上的反应为：
[例题]某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：
①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图24—1。
②强度为IA，通电时间为ts后，精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。
图24—1
试回答：
（1）这些仪器的正确连接顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示，下同）
E接____________，C接____________，____________接F。
实验线路中的电流方向为________→_______→________→C→________→________
（2）写出B电极上发生反应的离子方程式____________，G试管中淀粉KI溶液变化的现象为____________，相应的离子方程式是____________。
（3）为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是____________。
①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重
（4）已知电子的电量为1.6×
10－19C。
试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：
NA=____________。
考查学生对电解原理的理解及完成电解实验的能力。
电解原理。
电解CuCl2（aq）发生如下反应：
Cu2＋＋2Cl－
Cu＋Cl2↑
Cl2有毒，须作处理，装置中G，作用即此，如果不注意观察，忽略了或猜不透G的作用，就会得出错误的答案。
不能排除②⑤干扰，也会得出错误答案。
（1）B电极上应产生Cl2：
2Cl－－2e－====Cl2↑
B极上流出电子，电子进入直流电源的正极，即F极，由此可得仪器连接顺序及电流方向。
（2）B中产生Cl2，Cl2进入G中与KI反应，有I2生成，I2使淀粉变蓝色。
（3）镀在A电极上的Cu是没必要刮下的，也无法刮干净，还能将A电极材料刮下，故②⑤两步须排除在外。
（4）由电学知识，可求电量Q：
Q=IA×
ts=ItC
由此可求出通过的电子个数：
N（e－）=
其物质的量为：
n（e－）=
而电子个数与Cu的关系为：
Cu2＋＋2e－====Cu
根据生成Cumg得：
NA可求。
（1）DABFBADE
（2）2Cl－－2e－====Cl2↑变蓝色Cl2＋2I－====2Cl－＋I2↓
（3）①③④⑥
（4）NA=
mol－1
1.电解时，要注意阴离子的放电顺序：
S2－＞Ｉ－＞Br－＞Cl－＞低价含氧酸根＞OH－＞高价含氧酸根＞F－
若用比Ag活泼的金属作电极进行电解时，金属阴极被保护，金属阳极被腐蚀，即其放电能力大于S2－。
2.电镀和电解精炼都属于电解，可应用电解原理解决该类问题。
3.电解与电学相联系，电子与电流的关系为：
1.（★★★）下列关于铜电极的叙述正确的是（）
A.铜锌原电池中铜是正极
B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D.电解稀H2SO4制取H2、O2时铜作阳极
2.
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