元素化合物推断题的思维方式.docx
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元素化合物推断题的思维方式
元素及其化合物
——元素化合物推断题的思维方式
对宇宙人生须入乎其内,又须出乎其外;入乎其内故能写之,出乎其外故能观之;入乎其内故有生气,出乎其外故有高之.
在高一、高二其间，我们可能是一味的埋头做题，从一定意义上可以理解为“出乎其内”。
但在今天，当我们跳出题海，站在更高的层次来分析和回顾所学的知识，对知识进行归类、比较、整合，找出学科内各部分知识之间的联系，并将内容分专题联成知识网络，形成知识板块，构建知识体系。
从而学会对复杂问题进行分解，学会对简单问题进行组合，提高对知识的应变能力、迁移能力和衍生能力，这从一定意义上来说，是一个“出乎其外”的过程，而且该过程在高三复习阶段显得更为重要。
元素化合物知识是中学化学的重要组成部分。
按照《化学科考试说明》的规定，涉及元素化合物及与元素化合物知识有关的知识点共有100多个，而且这部分知识多数是描述性的，内容繁杂、零碎分散，需要记忆的东西较多，不少同学会感到难以掌握和运用。
同时，《高考考试说明》中要求考核常见元素的单质及其重要化合物各部分知识的综合应用。
这部分内容综合性的具体化体现就是推断与分析，就是说：
元素化合物知识内容的考试以推断题的形式出现而使人们尤为关注。
2004年的《考试说明》将理科综合能力概括为五种能力，即理解能力、推理能力、设计和完成实验的能力、获取知识的能力及分析综合能力，其中推理能力从2002年起被单独列出，从近几年高考的得分情况来看，在2002、2003、2004年高考理综能力测试卷中推断题均安排了两到三个大题。
从得分情况来看，这些推断题均有较好区分度，尤其是今年的高考命题中，将元素周期表知识、化学计算和元素化合物知识等融为一体，使试题的难度大大增加，并体现了很好的区分度，由此说明这种命题方式将继续采用。
为此，我在这里针对该专题知识点多的特点，与同学们从几个层面谈谈元素化合物专题的复习，其中重点是和同学们谈谈物质推断提的思维方式。
一、元素化合物知识综合要求的背景分析
《考试说明》中要求考核常见元素的单质及其重要化合物各部分知识的综合应用。
1.这部分内容的具体化体现是以综合性的推断题为主，主要包括：
（1）以物质结构为指导的推断题，
（2）以元素化合物性质及实验现象为基础的推断题，
（3）以数据分析为主要依据的推断题，
（4）结合上述3个方面的综合性推断题。
2.从题型分析主要包括两类：
（1）给出实验现象或特定组合元素的必要数据的限定范围的推断题，
（2）只给出物质类别或状态及转化框图的不定范围的推断题。
二、元素化合物知识的归类和复习方法点拨
1.依靠理论指导，减轻记忆负担
元素化合物知识虽然内容繁多，但其中有许多内容和化学基本理论紧密联系在一起，复习时可以用化学理论去统率和掌握元素化合物知识，而不需死记硬背。
例如在元素性质递变关系中，重点掌握典型金属与典型非金属在周期表中的位置与关系。
或是根据物质结构和元素周期表，可以一地判断某主族元素及其化合物的通性，同主族元素或同周期元素的性质的递变规律；
根据强弱电解质理论，可以推测知一种盐的水溶液是中性、酸性还是碱性；
根据离子反应发生的条件和金属活动顺序表或非金属活泼性顺序，可以推测某一反应是否发生；
根据化学平衡和沙特列原理，可以知道如何促进或抑制某一反应的进行等等……
如此等等，这就进一步要求我们在复习中重视理论知识与元素知识的结合运用。
因此，在复习元素化合物知识时，对那些可以从化学理论上加以概括的内容，不仅要知其然，还要知其所以然。
2.建立结构网络，理清知识体系
考试说明明确指出，对中学化学应掌握的内容能融会贯通，把知识横向和纵向整理使之网络化、有序地贮存。
依据美国心理学家布鲁姆的教学结构原理和教学实践，有这样一条规律：
元素化合物一认为杂乱无章，易学难记，但按照“知识主线、知识点、知识网”的方式，将知识结构化、网络化、系统化，并依据“由线引点，由点连网，由网成体（立体）”的程序进行复习，则用很少时间就可以掌握这部分知识，并便于学生掌握研究元素化合物的基本思路和方法。
具体地说，首先依据教材所展示的顺序和学生的认知规律，在第一轮复习基础上，总结出常见的6种非金属，5种金属共11种元素化合物知识的主线：
（1）非金属单质知识主线：
气态氢化物←单质→氧化物 →氧化物对应水化物→相应含氧酸盐
HCl←Cl2→HClO→NaClO
H2S←S →SO2→H2SO3→Na2SO3
SO3→H2SO4→Na2SO4
NH3←N2→NONO2→HNO3→NaNO3
PH3←P→P2O5→HPO3H3PO4→Ca3（PO4）2
CH4←C→COCO2→H2CO3→CaCO3
SiH4←Si→SiO2→H4SiO4H2SiO3→Na2SiO3
（2）金属知识主线：
单质→氧化物 →氧化物对应水化物→相应盐
Na→Na2ONa2O2→NaOH→Na2CO3
Mg→MgO→Mg（OH）2→MgCl2
Al→Al2O3→Al（OH）3→Al2（SO4）3NaAlO2
Fe→FeOFe2O3→Fe（OH）2Fe（OH）3→FeSO4Fe2（SO4）3
Cu→CuO→Cu（OH）2→CuSO4
这两个知识主线的特点是：
（1）表达十分简练，而中学所需掌握的重要无机物，几乎尽列其中。
（2）揭示所有元素的知识主线具有相似性，因而具有生成力，有利于同学发挥迁移力预测未知元素族
（3）给出研究或学习元素知识的系统。
（3）结合初中知识的“八圈图”
（4）外加氧化还原理科、化学平衡移动原理、元素周期表理论，将这些关系紧密的联
系在一起，从而构成知识的网络体系。
【例1】向盛有铁、氢氧化铁、氢氧化铜和氢氧化钡的固体混合物的烧杯中，加入一定量的稀硫酸，充分反应后过滤，滤液中加入无色的酚酞试液成红色，把滤渣洗涤、干燥滤渣中含有的物质是（）。
A.只有BaSO4B.有Fe、Fe（OH）3、Cu（OH）2、Ba（OH）2
C.只有BaSO4、FeD.有BaSO4、Fe、Fe（OH）3、Cu（OH）2
分析：
从固体混合物中四种成分的化学性质来看，它们都能与稀硫酸发生化学反应。
但由于铁、氢氧化铁、氢氧化铜难溶于水，而氢氧化钡能溶于水，所以氢氧化钡与稀硫酸的反应在其他三个反应之前进行。
由反应后所得滤液加入无色酚酞成红色可知，氢氧化钡有剩余，其他三种不溶于水的物质未能被稀硫酸溶解，因此，滤渣中含有铁、氢氧化铁、氢氧化铜以及氢氧化钡与稀硫酸反应产生的硫酸钡四种物质，符合题意的选项为D。
三．抓住重点内容，带动全局知识
中学化学集中学习了氢、氧、硫、氯、氮、磷、碳、硅、钠、镁、铝、铁、铜13种元素，在8种非金属元素中，以硫、氮的知识较为复杂，在5种金属元素中，铝具有两性特点，铁的变价、配合物的生成、铁的冶炼都有代表性，专题复习时要重点抓好以硫、氮为代表的8种非金属元素，以铝、铁为代表的5种金属元素及其化合物，以化学理论为指导，紧密结合化学实验，就能较好地掌握全部元素化合物知识。
在每种元素化合物的复习中，各个知识点应以元素的单质及其重要化合物的化学性质为重点。
这是因为物质的性质反映着物质结构，决定着物质的用途、制法、检验、存在、保存等。
在形成知识主线的基础上，重点放在结合化学理论复习典型元素化合物，并以此带动全局知识的复习，掌握复习方法，培养自学能力。
更有利于解决高考中守纲不守本的新信息题，有利于发挥迁移能力，预测未知元素。
因此，对每一个重点知识应引导学生按下图进行联想复习。
又如因为同一元素相同价态的各种物质通过酸碱反应联系，不同价态的各种物质通过氧化还原反应联系，而氧化还原反应是专题复习的难点，高考考查的重点，所以应编制氧化还原反应的网络图。
例如硫单质及其化合物的网络图如下图所示——硫元素的氧化还原反应网络如图
该图既清楚地表明了硫的单质及其化合物间的内在联系，带动了整个硫及其化合物知识的复习，又形象地说明了含—2价硫的化合物只能作还原剂，含+6价硫的化合物只能作氧化剂，而单质硫或+4价硫的化合物在一定条件下既可作氧化剂，又可作还原剂。
四、通过新情境题的训练，提高对信息的理解力
新情境题的特点是，立足于中学的基础知识和中学生的能力范围，同时给出一定量的信息（如：
新的科技成果、新的材料和化合物、新的化学反应、新的实验设计等）。
然后设置问题让考生解答。
新情境题是对考生自学能力较全面的考查，它要求考生在有限时间内迅速理解、接受新信息；结合新信息，迅速调用已有的知识，并把二者结合起来，从而产生解决新问题的思路和方法。
因此，精选新情境题进行训练，是提高自学能力的重要手段。
新情境题的设置不是空中楼阁、可望不可及的，它是将学生所学过的基础知识和新信息结合在一起，然后设计一个特定的环境。
近年高考化学试题中的新情境题，突出了起点高、落点低，在基础知识上开凿深的特点，其目的是为了拓宽学生的知识视野，并考查学生运用基础知识的灵活性和应变能力。
将所学知识与问题内容进行类比，善于将所学过的知识迁移至新的情景中，由此解决一些看似陌生的新问题。
【例2】含有农药、染料、酚、氰化物，以及有色、有臭味的废水，常用化学氧化法进行处理。
所用的氧化剂有氯类（如液氯、漂白粉、次氯酸钠等）和氧类（如空气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等）。
一个典型实例是用氯氧化法处理含有剧毒的氰化物（含CN—离子）的废水。
在碱性条件下（pH为8.5～11），氯气可将氰化物中CN—氧化为比它毒性小1000倍的氰酸盐（含CNO—）。
（1）写出含CN—废水中用氯气氧化，生成氰酸盐的离子方程式。
（2）若在含CNO—的废水中再通入氯气可使CNO—转化为无毒的气体等，写出这个反应的离子方程式。
（3）在用液氯不便的地区，可用漂白粉处理含CN—的废水，若将其氧化为CNO—，其离子方程式为。
解析
阅读后找出有用的信息：
“氧化CN—为CNO—”，再将“CNO—氧化为无毒气体”。
据此推论CNO—中元素应转化为N2与CO2方可无毒。
再抓住信息中给出的“碱性环境”，pH为8.5～11为弱碱性，有逸出CO2的可能。
答案：
（1）CN—+2OH—+Cl2
CNO—+2Cl—+H2O
（2）2CNO—+4OH—+3Cl2
2CO2↑+N2↑+6Cl—+2H2O
（3）CN—+ClO—
CNO—+Cl—.
五、归纳总结特征信息，提供思维起点
整理归纳特征信息
（1）颜色特征：
例如高锰酸钾紫红色、氟气淡黄绿色、氢气在氯气中燃烧的火焰苍白色等、蛋白质的颜色反应、不饱和烃使部分氧化剂褪色现象等。
（2）气味特征：
例如硝基苯苦杏仁气味、蛋白质灼烧具羽毛烧焦气味等。
（3）状态特征：
例如单质溴常温下呈液态、三氧化硫标况下是无色晶体、甲醛常温下呈气态等。
（4）反应条件特征：
如酒精与浓硫酸共热到170℃制乙烯、制酚醛树脂时采用沸水浴加热等。
（5）反应形式特征：
如氯气与碱发生歧化反应、亚硫酸盐与硫化物在酸性条件下“归中”反应等。
【例3】某无色溶液可能含有下列钠盐中的几种：
（A）氯化钠，（B）硫化钠，（C）亚硫酸钠，（D）硫代硫酸钠，（E）硫酸钠，（F）碳酸钠，向此溶液加入适量的稀硫酸，有浅黄色的沉淀析出，同时有气体产生。
此气体有臭鸡蛋气味，可使澄清石灰水变浑浊，不能使品红溶液褪色。
根据上述实验现象回答下列问题。
（1）不能使品红溶液褪色，说明该气体中不含（填化学式）
（2）此无色溶液至少存在哪几种钠盐？
请写出全部可能的情况（填写相应的字母）
第一种情况第二种情况
第三种情况第四种情况
（可不填满，也可补充）
【解析】本题关键在于从量的角度分析H2S与SO2之间发生的反应。
首先从题设条件可判断不存在的气体为SO2，同时，溶液中必定存在Na2CO3和Na2S两种钠盐。
其次，必须对混合溶液与稀硫酸反应有浅黄色沉淀（单质硫）产生作出合理的思考。
根据题设条件，单质硫的产生有两种原因：
第一：
Na2S2O3+H2SO4====Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
第二：
SO2+2H2S====3S↓+2H2O
本题易造成的困惑在于：
产生的气体“不能使品红溶液褪色”。
但仔细考虑，若H2S气体的物质的量超过SO2物质的量的2倍时便不会有SO2逸出。
由此而来，该混合溶液可能由硫化钠、亚硫酸钠、碳酸钠或由硫化钠、硫代硫酸钠、碳酸钠组成。
同时，也可能由硫化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、碳酸钠等四种物质组成，或者另含有氯化钠或硫酸钠，虽然符合题设实验现象，但不符合“至少”的指导语，故这写组合方式均不能作为本题答案。
【答案】
（1）SO2
（2）第一种情况：
B、C、F第二种情况：
B、D、F
【评析】本题答案不会出现第三种或更多情况，问题的有关设置增加了干扰因素，取才虽平淡无奇，但却寓难点于平易之中，在定性中隐藏定量关系，这对今后高考有一定的借鉴作用。
【例4】X、Y、Z、G、P均为中学化学常见物质。
在一条件下，单质X和单质Y反应，生成化合物Z，Z与水作用可生成气体G和白色沉淀P（如下框图所示），已知气体G与空气密度之比约为1.17。
则
（1）组成单质X和Y的元素在周期表中可能属于第族和第族。
（2）化合物Z的化学式为。
（3）每生成1mol气体G的同时得到mol沉淀P。
【解析】由两种元素（X、Y）组成的化合物（Z），能与水反应生成气体的中学常见物质并不多，主要是一些金属碳化物、金属氮化物和易水解的物质（如Al2S3）。
根据题给信息，产生的气体相对分子质量为32，可假设为H2S，则Z可假设为Al2S3。
代入验证，完全符合题设条件，尽管没有更多的证据证进行确证，但完全可作为一组答案。
【答案】
（1）ⅢA，ⅥA
（2）Al2S3（3）2/3
【评析】本题的关键在于了解哪些物质易于水反应产生气体，这是解答该题的“切入口”。
在解答类似的框图题时，善于抓住某些元素及化合物的特殊性质作为解题的“切入口”是至关重要的。
三、元素化合物推断题的解题思路分析
1．框图题的命题思想
框图题是考查学生元素化合物知识掌握情况的综合性试题，它着眼于物质间的变化关系，以框图的形式表达有关物质间的联系，重点考查学生假设论证和对比分析的能力。
2．框图题的解题思想
框图题的解题思想可概括为：
分析特殊，突破一点，大胆假设，仔细论证。
找到题给信息中的“特殊点”，是进行假设论证的基础，也是解题的起点和关键。
“特殊点”的特殊性往往表现在：
1物质性质的特殊：
如气体的颜色为红棕色、单质的常温状态为液态等。
2化学反应的特殊：
如固体和水反应产生了气体（主要是活泼金属、金属过氧化物、金属碳化物、金属氮化物及Al2S3等）、反应时使溶液颜色发生了变化等等。
又如：
同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素的单质和水——为S或N；
两种溶液混合生成沉淀和气体——为Ba（OH）2与（NH4）2SO4或可溶性铝盐、可溶性铁盐与可溶性金属硫化物——Na2S、NaHS等；
遇水解能分解成气体和难溶性物质——可能为Al2S3、Mg3N2、CaC2
3反应形式的特殊：
如化合物和化合物反应生成了单质和化合物等一些只有少数几个实例的反应等。
“特殊点”尽管有其特殊之处，但要以此完全确定出具体物质，却往往还显证据不足，此时需要进行大胆假设，假设某物质为一具体物质，然后根据框图信息进行逐一论证，并根据具体情况及时调整假设，直至得出正确答案。
3．掌握推断题破解基本套路
（1）一般步骤：
捕捉信息→解读信息→选定突破口→确定未知物→回答问题。
（2）信息来源：
①题干中；②题中框图或图表中；③题中所设问题中。
（3）注意事项：
①针对性。
问啥答啥；②规范性。
化学用语、学科术语等务必准确无误；③完整性。
一个问题往往有几个要点，要全面考虑，谨防遗漏；④“物质推断，回头一看”。
解完全题后应仔细核对题中各条信息，必须做到所得结果与所有信息相符，只要有一条不符，就得推倒重来。
4．推断题的思维模式
化学推断题是一类综合性较强的试题，它不仅可考察学生对化学学科知识的理解程度，更重要地可检测学生的综合分析能力和思维方法，解答此类问题的关键在于选择合理的思维模式。
（1）推断题的思维方法——可分为三种：
一是顺向思维，从已有条件一步步推出未知信息；
第二种是逆向思维，从问题往条件上推，作假设；
第三种则是从自己找到的突破口进行发散推导。
解推断题时，考生可能同时找到几个突破口，从几条解题线索着手，配合推断。
【顺推模式案例】
根据试题的条件和转化关系的方框图，从最初反应物入手，利用给定反应物的结构特征和性质，顺着转化关系往后推，从而解决问题。
各物质的量
CDI
起事组成/mol640
某时刻组成/mol332
物质A跟B反应生成物质E、F和G，物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物如附表所示。
请填写下列空白：
（1）物质H的分子式
（2）反应①的化学方程式
（3）反应②的化学方程式（须注明反应条件）
解析：
本题首先给出饱和食盐水的电解，然后是电解产物间的作用。
最初条件意义清楚，故进行顺推。
饱和食盐水的电解产物是Cl2、H2、NaOH，其中两两反应可生成三中物质的是Cl2和NaOH的反应；
由转化关系知A、B分别为Cl2和NaOH中的一种，C为H2，又B、C作用生成H物质，则B为Cl2，A为NaOH，H为HCl
又从表中数据分析得：
C、D、I三种物质在方程式中的系数比为：
（6-3）：
（4-3）：
（2-0）=3：
1：
2，因C为H2，则D为N2，I为NH3。
【逆推模式案例：
】
有的推断题，最初条件意义并不明确，但某一结果有较明确的意义，求解时，从这一结果入手，采用逆推模式，逆向逐层推断，可顺利达到解决问题。
1999高考某些金属氧化物跟熔融烧碱反应可生成盐。
根据以下化学反应框图填空：
（1）单质F是_____________________。
（2）写出由E生成G的离子反应方程式（或化学方程式）________________________。
（3）溶液I中所含金属离于是_____________________。
（4）由CEF若改用浓酸，则不能选用的浓酸是（写分子式）____________________。
【假设模式案例：
】
假设思维模式是由题设条件和转化关系图找出题目突破口，并对有关内容建立假设，然后将假设结果代入题中验证分析，由此可使问题得以解决。
假设模式的思维途径可表示为：
B
E
F
起始组成n/mol
2
4
0
某时刻组成n/mol
1
2
2
下图中的每一个框内的字母代表一种反应物或生成物。
从A到F均为中学化学中常见的物质，其中B跟E反应生成物质F，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如表所示。
请写出下列反应的化学反应方程式：
反应①；反应②。
反应③（须注明反应条件）；反应④。
【解析】根据题示信息，我们可作如下推理：
（1）电解
A溶液---→单质B+单质C+D，
推理：
A可能是不活泼金属的硫酸盐或硝酸盐，也可能是活泼金属的无氧酸盐；
（2）B+E→F，
推理：
反应物与生成物的物质的量之比为：
n（B）：
n（E）：
n（F）=1：
2：
2
此反应可表示为B+2E===2F
（3）单质C+D（浓溶液）→E+、A+G
推理：
D可能为H2SO4
（4）结合上述推理，初步确定A为CuSO4溶液，B为O2，C为单质Cu，D为H2SO4，E为SO2，F为SO3，G为H2O。
将这些推理代入验证进行确认。
电解
【答案】反应①2CuSO4+2H2O====2Cu+O2↑+2H2SO4
△催化剂
反应②Cu+2H2SO4====CuSO4+SO2↑+2H2O反应③2SO2+O2
2SO3
反应④SO3+H2O====H2SO4△
【评析】本题把定性分析与定量推理、正向分析与逆向推理有机结合在一起，这种解题方式是一种立体思维分析的过程。
由于试题本身直接所给的条件往往还显证据不足，此时需要进行大胆假设，假设某物质为一具体物质，然后根据框图信息进行逐一论证，并根据具体情况及时调整假设，直至得出正确答案。
【迁移模式案例：
】
对于给出新信息的推断题，可运用信息的迁移进行推断，首先是读懂信息、理解信息的要求，然后将信息的要点迁移到问题中，由此找出解决问题的途径。
可以说化学推断题没有捷径可走，它需要考生在平时训练中总结经验、寻找规律，发现不足再回归课本，进行训练、螺旋上升，如此而为，做推断题便会有“感觉”。
（2）知识的全面掌握与试题敏感度：
推断题在高考中通常是必有的试题，也有一定的难度，这样的问题终究是要回到你对基础知识的掌握，你基础扎实，你解这类试题就越迅速，对试题也较敏感。
有时候仅凭直觉就能找到突破口。
你对知识复习得越扎实（对某些特征反应或特殊性质），这种敏感度就会越高。
从历年高考和3+X试题中我们发现，所有的推断题都能找到突破口。
假如这突破口正好是知识的漏洞，这就比较悬了。
试题往往是从一、二个特征突破的，找到突破口解题就顺利成章，找不到突破口则举步维艰，所以基础知识的掌握和考试对试题的敏感度是解推断题的关键。
推断题大多是以元素化合物知识为中心展开的，而且考察的重点也比较突出。
例如：
无机推断题经常考查5条线，硫、氮、钠、铝、铁及其化合物的转化；有机推断题经常围绕苯及同系物、醇为中心的转化、葡萄糖的性质来考察。
所以我个人认为要做好此类题，首先上述提到的性质及转化关系要非常熟悉。
其次，做题时要善于抓题眼，题眼经常是一些特殊的性质、用途、现象、反应规律等，以此作为突破口解题。
平时可以专门找一些此类题集中练练，以便找出一些做题规律。
（3）对信息的理解与分析：
化学推断题是需要通过合乎逻辑的严密推理，得出正确结论的习题。
它无论是以框图的形式表述，还是以文字的形式表述，题目都比较长，信息量比较大，涉及的知识面比较广，综合性比较强，有一定的难度。
所以这一类型的题目它不仅能考查学生掌握和运用双基知识的能力，还能更有效地考查学生的阅读能力和思维能力。
故它是近年来高考化学试题中的热点内容之一。
推断题是多年来高考考查元素化合物知识的传统题型，以往的推断题主要借助物质的物理性质——色、味、态，以及反应条件和反应类型。
而近两年高考的元素化合物知识推断题，在解题思路上有着明显的变化，题目的解答靠的是对物质性质的熟悉程度，依赖于对信息的综合分析和整体思维。
仅举二例，作以说明。
【例7】（2004天津26.题14分）锌和铝都是活泼金属，其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱。
但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成
。
回答下列问题：
（1）单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为（用化学式表示）。
（2）写出锌和氢氧化钠溶液反应的化学方程式。
（3）下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是。
①硫酸铝和氢氧化钠②硫酸铝和氨水
③硫酸锌和氢氧化钠④硫酸锌和氨水
（4）写出可溶性铝盐与氨水反应的离子方程式。
试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水反应制备氢氧化锌的原因。
答案：
（1）
[或
]
（2）
[或
]
（3）①③④
（4）
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