高考化学第一轮复习全套资料策略7 碳族方面试题的解题方法与技巧.docx
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高考化学第一轮复习全套资料策略7碳族方面试题的解题方法与技巧
策略7 碳族方面试题的解题方法与技巧
金点子:
碳族元素,作为元素化合物部分的重点内容,在近几年的高考试卷中,巳波及到新型无机非金属材料及锗、锡、铅三种元素的内容。
此类试题中的常规题,其解法有过量分析、守恒分析、方程式的合并分析等。
此类试题中的信息题,其解法有迁移类比、现象剖析、效用比较等。
经典题:
例题1:
(1996年上海高考)某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物跟足量盐酸反应,消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6:
5,该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为()
A.1:
1B.1:
2C.1:
3D.1:
4
方法:
利用假想法。
将消耗H+和产生CO2的物质的量之比为6:
5假想成消耗6molH+和产生5molCO2,然后再行分析求算。
捷径:
设二价金属碳酸盐为RCO3,碳酸氢盐为R(HCO3)2,其物质的量分别为x和y。
根据题意有:
2x+2y=6mol,x+2y=5mol。
解得x=1mol,y=2mol。
混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为1:
2,选B。
总结:
部分考生在解题时,将混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比理解成CO32-和HCO3-,而出现错选D选项的较多。
例题2:
(1996年全国高考)将1体积选项中的一种气体与10体积O2混和后,依次通过盛有足量浓NaOH溶液的洗气瓶和盛有足量灼热铜屑的管子(假设反应都进行完全,最后得到的尾气可以是( )
A.Cl2 B.CO C.CO2 D.N2
方法:
找对气体来源,分析好气体去路。
通过剖析来龙去脉求解。
捷径:
A.Cl2与O2混合后,通过NaOH,Cl2全部被吸收,再通过热铜屑,O2被全部吸收,最后得不到尾气。
B.CO与O2混合后,通过NaOH溶液,都不能被吸收,再通过热铜屑,发生反应:
2Cu+O2
2CuO,CuO+CO Cu+CO2最后得到的尾气是CO2,故C选项为最后得到的尾气。
C.CO2与O2混合后,通过NaOH溶液,CO2被吸收,再通过热铜屑,O2被全部吸收,最后得不到尾气。
D.N2与O2混合后,通过NaOH溶液,都没有被吸收,再通过热铜屑,O2被吸收,最后得到尾气N2,所以D选项也为最后得到的尾气。
故本题答案为CD。
总结:
本题的难点是对题意的理解。
有学生误认为选项中的某种气体混入氧气后,再按题意依次反应后的尾气仍然是原选项中的气体。
这是对题意的片面理解。
正确的理解是,尾气可以是原选项,也可以是其他选项。
对于这种设问尽管比较少见。
但只要认真阅读,题中的设问是可以理解明白的。
例题3:
(2000年全国高考)向下列溶液中通入过量CO2,最终出现浑浊的是()
A.氢氧化钙饱和溶液 B.苯酚钠饱和溶液
C.醋酸钠饱和溶液 D.氯化钙饱和溶液
方法:
分别分析,逐步淘汰。
捷径:
分析A选项:
把CO2气体通入氢氧化钙饱和溶液,发生反应为Ca(OH)2+CO2(少量)=CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2(足量)+H2O=Ca(HCO3)2沉淀溶解,最终不能出现浑浊。
分析B选项:
把CO2气体通入苯酚钠饱和溶液,发生反应为+H2O+CO2
(足量)→+NaHCO3,由于苯酚在常温时溶解度小,最终出现苯酚浑浊。
分析C、D选项:
把CO2气体通入醋酸钠溶液和氯化钙溶液不发生反应(因为较弱的酸不能制取较强的酸)。
以此得答案为B。
总结:
此题中四种溶液均为饱和溶液,部分考生因忽视这一点而出现错误。
例题4:
(1998年全国高考)已有BGO是我国研制的一种闪烁晶体材料,曾用于诺贝尔奖获得者丁肇中的著名实验,它是锗酸铋的简称。
若知:
①在GBO中,锗处于其最高价态②在GBO中,铋的价态与铋跟氯形成某种共价氯化物时所呈的价态相同,在此氯化物中铋具有最外层8电子稳定结构③GBO可看作是由锗和铋两种元素的氧化物所形成的复杂氧化物,且在GBO晶体的化学式中,这两种氧化物所含氧的总质量相同。
请填空:
(1)锗和铋的元素符号分别是和。
(2)GBO晶体的化学式是。
(3)GBO晶体中所含铋氧化物的化学式是。
方法:
价态分析法。
捷径:
由条件①可知Ge为+4价。
因为锗处于元素周期表的第四主族,最高正价为+4价。
铋处于第五主族,其正价有+3、+5价。
根据条件②,铋应为+3价。
因为BiCl3中Bi具有最外层8电子稳定结构。
由条件③可知该化合物可写成mBi2O3·nGeO2,由于两种氧化物中含氧的总质量相等,所以m︰n=2︰3。
锗酸铋写成2Bi2O3·3GeO2,也可写成盐的形式Bi4(GeO4)3,其中锗酸根为—4价。
以此得答案为:
(1)Ge、Bi
(2)Bi4Ge3O12或2Bi2O3·3GeO2或Bi4(GeO4)3(3)Bi2O3
总结:
该题解答的关键是对Ge、Bi两元素价态的确定。
例题5:
(1995年全国高考)图(Ⅰ)中瓶a放入20mL6mol·L-1盐酸,b是未充气的气球,里边放有4g碳酸钙粉末,将它紧套在瓶a口上,胶管c套在瓶的侧口,并用弹簧夹d夹紧(瓶口与侧口不漏气)。
将图(Ⅰ)的装置在托盘天平上称量,质量为W1 g。
根据实验现象填写下列空白:
(1)把气球b中的碳酸钙粉末小心倒入瓶中,立即产生许多气泡,气球逐渐胀大(图II),反应结束后,再将其称量,质量为W2g,则W1与W2的关系是。
(2)取25mL6mol·L-1NaOH溶液,先用滴管取少量NaOH溶液,滴管插入胶管c口(为便于操作,可以适当倾斜瓶a,注意防止漏气),打开d,将溶液挤入瓶中,立即夹紧d,可看到瓶内产生少量白色沉淀,轻轻摇动瓶a,沉淀随即消失。
用同样的方法再加入少量NaOH溶液,又产生白色沉淀,轻摇,沉淀又消失,使沉淀消失的反应的化学方程式是
(3)将全部NaOH溶液很快加入瓶中,夹紧d,瓶内产生大量白色沉淀,不再溶解,此时瓶内温度(填“不变”“降低”或“升高”)
(4)继续轻摇瓶a,气球逐渐缩小,直至恢复反应前的下垂状,写出此时发生反应的化学方程式。
方法:
对现象与反应进行综合分析。
解题时,必须先弄清题中反应的实质,然后再解答。
捷径:
(1)由题意可知:
整个装置气密性完好,当CaCO3与HCl反应时,产生的气体虽然使气球膨胀,但并没有气体逸出,根据质量守恒定律,反应前质量W1与反应后的质量W2应该相等。
(2)在第一步中,CaCO3与HCl反应,两者的量是已知的,生成多少CO2气体要考虑其量的多少:
HCl为0.02L×6 mol·L-1=0.12mol,CaCO3为
=0.04mol。
由CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O反应可知:
盐酸过量0.04mol,生成CaCl2和CO2均为0.04mol。
当加入0.025L×6mol·L-1=0.15molNaOH后,先中和剩余的盐酸,过量的0.11molNaOH与CaCl2发生反应:
CaCl2+2NaOH=Ca(OH)2↓+2NaCl,生成0.04mol微溶于水的Ca(OH)2,还剩余0.03molNaOH。
在第三步反应中是0.04molCO2跟Ca(OH)2和NaOH混合物的反应,碱过量,故生成碳酸盐而不是酸式碳酸盐。
(3)明白了上述反应原理后,该题中的
(2)、(3)、(4)问就不难解决了。
第
(2)问:
当从侧口加入少量NaOH时,出现少量白色沉淀,这是因为局部NaOH过量,CaCl2+2NaOH=Ca(OH)2↓+2NaCl,轻摇瓶a时,白色沉淀消失,是溶液中剩余的盐酸将Ca(OH)2溶解了:
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+H2O;第(3)问:
由于酸碱中和反应是放热的,故瓶内温度升高;第(4)问:
由上述解析
(2)可知,摇瓶a时,在碱性条件下CO2被吸收,气球逐渐变小,直至恢复反应前的下垂状,方程式为:
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。
以此得答案为:
(1)W1=W2
(2)Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O(3)升高(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O
总结:
该题文字量大,涉及化学反应多,内涵丰富,思考容量大,要求考生在较短时间里,通过阅读题干,准确理解题意,迅速捕捉有用的关键信息,通过加工处理,找出解答问题的正确途径。
例题6:
(2000年上海高考)某天然碱可看着由CO2和NaOH反应后的产物所组成。
称取天然碱样品四份,溶于水后,分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL,产生CO2体积(标准状况)如下表:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
盐酸溶液的体积(mL)
30
30
30
30
样品(g)
3.32
4.15
5.18
7.47
二氧化碳的体积(mL)
672
840
896
672
(1)由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比,可以推测用2.49g样品进行同样的实验时,产生CO2mL(标准状况)。
(2)另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全(300℃时Na2CO3不分解),产生112mL(标准状况)和水0.45g,计算并确定该天然碱的化学式。
(3)已知Na2CO3和HCl(aq)的反应分下列两步进行:
Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3
NaHCO3+HCl→NaCl+CO2↑+H2O
由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCl(aq)的浓度为mol/L。
(4)依据上表所列数据以及天然碱的化学式,讨论并确定上述实验中CO2(标准状况)体积V(mL)与样品质量W(g)之间的关系式。
方法:
充分依靠表中和题中数据,将反应隔离分割后,再综合分析。
捷径:
(1)3.32︰672=2.49︰V(CO2),V(CO2)=504(mL)
(2)由题意天然碱样品于300℃加热能分解可知:
天然碱含NaHCO3、Na2CO3。
△
2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑+H2O
2mol22.4L18g
x0.112Ly
x=0.01moly=0.09g
n(Na2CO3)=—0.01=0.02(mol)
n(H2O)==0.02(mol)
∴天然碱组成:
2Na2CO3·NaHCO3·2H2O
(3)30mLHCl(aq)中所含HCl物质的量:
n(HCl)=×2+
=0.075(mol)
c(HCl)==2.5(mol/L)
(4)样品和30mLHCl(aq)完全反应生成CO2的样品质量:
×332=4.98(g)
样品中Na2CO3和盐酸反应完全生成NaHCO3时(没有CO2放出时),样品的质量为:
×332=12.45(g)。
当0﹤W≤4.98时,V(CO2)=×3×22400=202.4W(mL)。
当4.98﹤W﹤12.45时,盐酸首先和Na2CO3反应生成NaHCO3,剩余的盐酸再和
NaHCO3反应放出CO2气体,即V(CO2)=[0.075—×2]×22400=1680—134.9W(mL)
当12.45≤W时,V(CO2)=0
总结:
Na2CO3和HCl(aq)的反应分两步进行,是解答该题的关键。
在解题时可先找出完全反应的点,再根据完全反应的点确定范围。
金钥匙:
例题1:
把xmolCO2通入含ymolCa(OH)2的石灰水中,充分反应后,下列叙述不正确的是()
A.当x≤y时,生成100xg沉淀B.当x≥y时,生成100yg沉淀
C.当y<x<2y时,生成100(2y-x)g沉淀D.当2y≤x时,无沉淀生成
方法:
该题要求在CO2通入石灰水中发生反应:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O,CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2的基础上,运用过量问题进行求解。
捷径:
如果x≤y,则Ca(OH)2过量或恰好完全反应,此时生成的沉淀由CO2决定,质量为100xg。
如果y<x<2y,则过量的CO2使部分CaCO3溶解,剩余的沉淀为沉淀总量减去沉淀的溶解量,即100yg-100(x-y)g=100(2y-x)g。
当2y≤x时,CO2过量或恰好使生成的沉淀全部溶解,故此时无沉淀生成。
叙述不正确的是B。
总结:
此题要求考生从一个简单的实验,运用过量问题去判断分析。
例题2:
纯净的碳酸氢钙试样可在高温下分解,当剩余的固体物质的质量为原试样质量的一半时,碳酸氢钙的分解率是()
A.50%B.75%C.92.7%D.100%
方法:
根据反应方程式:
Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2↑,CaCO3CaO+CO2↑,从定性作出判断。
捷径:
Ca(HCO3)2的化学式量为162,CaCO3的化学式量为100,当Ca(HCO3)2完全分解时,其质量为原试样质量的61.7%,而此时剩余的固体质量为原试样质量的一半,说明巳有部分CaCO3发生了分解,以此碳酸氢钙的分解率为100%。
总结:
若用差量法进行计算,就会选择75%这个选项,要是没有领会题意的实质,随意进行估算的话,则又会错选50%。
唯有熟悉反应本质,从方程式分析方可得到正确结果。
例题3:
向100mL0.3mol/L的Ca(OH)2溶液中通入CO2气体,当得到1g沉淀时,通入CO2的物质的量是:
()
A.0.015molB.0.01molC.0.025molD.0.05mol
方法:
从过量与不过量两方面去进行分析。
此题有多种解法。
捷径:
解法一:
CO2通入石灰水中发生如下反应:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O过量的CO2与生成物CaCO3继续反应:
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2,使沉淀又溶解,在100ml0.3mol/L的石灰水中,通入CO2产生CaCO3的克数与CO2的物质的量关系如右图,当产生1g沉淀时,消耗CO2的量在曲线上有CO2的物质的量有两个交点A、B,即为所求。
Ca(OH)2溶液中含Ca(OH)2的物质的量为:
(1)CO2不足,生成的沉淀没有溶解
CaCO3——CO2
1001
1xx=0.01(mol)故选B
(2)CO2过量,生成的沉淀部分溶解,最后剩余1g沉淀。
Ca(OH)2)——CO2——CaCO3沉淀溶解:
111
0.030.030.030.03-0.01=0.02(mol)
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
0.020.02
∴共用CO2:
0.03+0.02=0.05(mol)故选D
解法二:
设通入CO2为xmol,产生Ca(HCO3)2yml、H2Ozml
∵方程式中各物质的物质的量变化是由系数比决定的
∴由下列关系式
0.03Ca(OH)2+xCO2=0.01CaCO3+yCa(HCO3)2+zH2O
根据原子个数守恒得关系式
以此得答案为B、D。
总结:
凡是两种反应物之间由于量的不同而得不同产物时,此类题的计算皆可采用此种方法,例如P在Cl2中燃烧可得PCl3和PCl5。
H2S在O2中燃烧得S和SO2。
例题4:
向某二价金属M的氢氧化物的澄清溶液100mL中加入过量的碳酸氢钠溶液生成MCO3沉淀,过滤,将沉淀置于足量盐酸中,在标准状况下收集到4.48L气体。
将滤液加水稀释至250mL,取出25.0mL恰好与20.0mL盐酸完全反应并收集到1.12L(标准状况下)气体。
(1)若欲计算M的相对原子质量,你认为还必须提供下列哪组数据(填代号)
A.M的氢氧化物溶液的浓度(设为2.00mol·L—1)
B.MCO3沉淀的质量(设为39.4g)
C.与MCO3反应的盐酸的浓度(设为1.00mol·L—1)
D.题设条件充足,不需补充数据
(2)根据你的选择,求算M相对原子质量和加入的NaHCO3溶液中含NaHCO3的质量。
方法:
根据题设要求判断缺省数据,再根据所得数据进行计算。
捷径:
根据反应M2++2OH—+2HCO3—=MCO3↓+2H2O+CO32—,MCO3+2H+=M2++H2O+CO2↑知,
生成的沉淀MCO3为:
n(MCO3)=n(CO2)==0.200mol,过滤
所得的滤液中成分为Na2CO3和过量的NaHCO3。
根据C原子守恒可得加入的NaHCO3
溶液中含NaHCO3物质的量为××+0.200mol=0.700mol,
其质量为58.8g。
而要求算M的相对原子质量(即原子量),必须知道某些物质的质量,如MCO3或M(OH)2的质量。
根据题设选项,首先排除D,而A选项为重复数据,C选项为无效数据,只有B选项与物质的质量相联系,故选B。
根据所选MCO3沉淀的质量39.4g和求得的MCO3沉淀的物质的量0.200mol,可得MCO3的摩尔质量为197g/mol。
以此得M的相对原子质量为137。
总结:
数据缺省项的选择必须在了解已知条件的前提下,根据最终目的而确定。
该题以获得M的相对原子质量为目的,在求得MCO3的物质的量的基础上,必须明确物质的质量为求解的必备条件,只有提供MCO3或M(OH)2的质量方可获得结果。
此类试题对考查考生的数据处理能力、统摄思维能力、知识迁移能力特别有效。
例题5:
三硅酸镁被用来治疗胃溃疡,是因为该物质不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。
把三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)改写成氧化物形式为,写出它中和胃酸(HCl)的化学方程式:
。
方法:
依据金属在前,非金属在后,水在最后的原则,改写成氧化物形式,再根据氧化物形式写出与HCl反应的化学方程式。
捷径:
其改写结果为:
2MgO·3SiO2·nH2O,反应方程式为:
2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl=2MgCl2+3SiO2+(n+2)H2O
总结:
本题如果直接写三硅酸镁跟盐酸的反应,往往无从下手或写错方程式,但如果将此硅酸盐改写成氧化物的形式,便可看出该反应可看做是判断碱性氧化物(MgO)和酸性氧化物(SiO2)能否跟盐酸反应的问题。
例题6:
称取一定质量的硅和铝分别与足量的NaOH溶液完全反应后,现两者产生的气体在相同条件下体积相同,则硅和铝质量之比为多少。
方法:
根据反应过程中转移的电子的物质的量相等找关系并列式计算。
捷径:
由于硅铝和NaOH溶液反应均产生H2,当产生H2体积相等时,说明硅、铝失电子数相等,由反应式(或反应产物)知1mol硅完全反应转移4mol电子,而1mol铝完全反应后转移了3mol电子,由此可得关系:
3Si~4Al。
要使硅和铝分别与NaOH反应产生等量H2,则:
总结:
产生气体的体积相等,即转移的电子物质的量相等是解答此题的关键。
例题7:
将一块已被严重锈蚀而部分变为铜绿〔Cu2(OH)2CO3〕的铜研磨成粉末,充分灼烧成CuO,发现固体质量没有发生增减。
求铜被锈蚀的百分率。
方法:
与本题有关的两个反应是:
Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑,2Cu+O22CuO。
常见的解法是根据Cu2(OH)2CO3分解产生的H2O和CO2的质量等于铜与氧气反应消耗的O2的质量,列出恒等式求算。
但此种求解仅是对Cu2(OH)2CO3百分含量的求算,若要求算铜被锈蚀的百分率,还需对原金属铜的锈蚀率进行换算,不仅繁杂,而且极易出错。
如果利用锈蚀过程和灼烧过程中Cu元素物质的量守恒,可迅速获得结果。
捷径:
设原固体中Cu2(OH)2CO3为xmol,CuO为ymol,根据灼烧前后固体质量没有增减可得:
222x+64y=80(2x+y),x=,
以此铜被锈蚀的百分率。
。
总结:
铜被锈蚀的百分率应以被锈蚀的铜的质量除以原有铜的总质量。
部分考生由于未理解题意,而将铜绿的质量除以混合物的总质量而出错。
例题8:
若把Fe3O4看着“混合氧化物”时可以写成FeO·Fe2O3,若看作一种盐时又可写成Fe(FeO2)2。
根据化合价规则和这种书写方法,Pb3O4可以写成和。
等物质的量的Fe3O4和Pb3O4分别和浓盐酸反应时,所消耗HCl的物质的量相等,不同的是,高价的铅能将盐酸氧化而放出氯气。
试写出Fe3O4、Pb3O4分别和浓盐酸反应的化学方程式:
、。
方法:
运用迁移类比解题。
捷径:
与铁元素相比,其价态不同,铁呈+2、+3价,而铅呈+2、+4价。
分别和浓盐酸反应时,根据题中信息,Fe3O4为非氧化还原反应,而Pb3O4为氧化还原反应。
故答案为2PbO·PbO2和Pb2PbO4,FeO·Fe2O3+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O,Pb3O4+8HCl=3PbCl2+Cl2↑+4H2O。
总结:
该题在知识迁移时,既要考虑相似点,又要分析不同之处。
例题9:
某学生设计了一个实验以证明PbO中含有氧,反应方程式如下:
①PbO+CPb+CO(主要)
②PbO+COPb+CO2
③〔Cu(NH3)2〕Ac+CO+NH3〔Cu(NH3)3〕Ac·CO;△H<0
试根据下图回答问题:
(1)盛澄清石灰水的试管开始一段时间可能没有现象,其原因是。
(2)烧杯中醋酸二氨合铜(〔Cu(NH3)2〕Ac)的作用为。
(3)实验后的醋酸二氨合铜经适当处理又可再生,适宜于再生的生产条件是。
(4)若用空气代替干燥的N2,行吗?
,其理由是。
方法:
(1)可从信息方程式①中主要产物来分析;
(2)应由信息方程式③中的反应情况获知。
(3)可由信息方程式③逆向分析。
(4)要从空气中成分去分析。
捷径:
(1)澄清石灰水只有遇到CO2(或SO2)时才能变浑浊,开始时无现象,从信息方程式①知,是高温下PbO跟碳反应生成的主要产物是CO的缘故。
(2)由信息方程式③知,CO可跟醋酸二氨合铜溶液反应,所以烧杯中醋酸二氨合铜(〔Cu(NH3)2〕Ac)的作用为用来吸收CO气体,防止污染空气。
(3)由信息方程式③知,〔Cu(NH3)2〕Ac吸收CO气体的反应为一气体体积减小的放热反应,欲使醋酸二氨合铜溶液再生,即要使平衡向逆反应方向移动,故适宜于再生的生产条件是高温、低压。
(4)不行。
因为在高温下空气中的O2要与碳反应生成CO,另外空气中也有少量的CO2,空气中的水蒸气与碳反应也可产生CO。
总结:
该题属信息类实验题,解题时既要考虑题中信息,又要依靠课本知识,还要注意到化学物质间的相互联系。
例题10:
(1)现代海战中为了进行隐蔽,常喷放SiCl4和液氨,形成很浓的烟雾。
写出反应方程式、。
在实验室常用硅和氯气高温下反应制得SiCl4,如果用MnO2和浓盐酸反应制得的Cl2来与硅反应制SiCl4,对所制得的Cl2应作何处理?
H2高温
Cl2高温
(2)硅也常用于制造新型无机非金属材料,如氮化硅陶瓷和碳化硅陶瓷等。
在高纯硅的制取过程中,也有一中间产物为SiCl4,请写出以石英沙(SiO2)为原料,通过SiO2→SiSiCl4Si,制得高纯硅的化学方程式。
方法:
将现象与反