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(讲解练)2014高考化学一轮复习 专题9《无机框图推断》


专题九

无机框图推断

【命题趋向】 无机框图推断是对常见元素的单质及其重要化合物相互关系的考查, 它融元素化合物、 基本 理论、计算于一体。侧重考查学生思维的能力和综合应用的能力,在历届高考中具有较好的 区分度和选拔能力。一般氯、硫、氧、氮、碳、钠、镁、铝、铁元素及化合物之间的转化是 这类题的热点。解决这类考题,首先要读懂题意和图意,找准突破口(题眼) ,从自己的记 忆中搜寻出典型的反应, 事物或模型, 然后大胆推测, 只要符合框图关系的答案都是正确的。 由于框图推断较好地考查了学生的直接思维品质,在高考中继续出现是理所当然。 “无机框图题”题眼归纳: 一、特征反应 1.与碱反应产生气体

? Al、Si ?OH ? H 2 ? ? ? ? ? 单质?2 Al ? 2 NaOH ? 2 H 2 O ? 2 NaAlO2 ? 3H 2 ? ? ?Si ? 2 NaOH ? H 2 O ? Na2 SiO3 ? 2 H 2 ? ? (1)
?

(2)铵盐:

? NH 4 ?碱 NH 3 ? ? H 2 O ??

2.与酸反应产生气体

(1)

? ? ?HCl H 2 ? ?? ? ? ? 浓H 2 SO4 ? ?金属? ?? ? ? SO2 ? ? ? HNO3 ? ? ? ?? ? NO2 ? 、NO ? ? SO ? ? ?浓H 2?4 ? SO2 ? 、CO2 ? 单质? ? ?? ?C ? 浓HNO ? 3 ? ? ?? ?? NO2 ? 、CO2 ? ? ? 非金属? ? 浓H SO ? ? ? ??2?4 ? SO2 ? ? ? S ? 浓HNO ? ? 3 ? ? ? ?? ?? SO2 ? 、NO2 ? ?
?

H ?CO32? ?HCO3? ? ??? CO2 ? ? ? H? 化合物?S 2? ?HS ? ? ??? H 2 S ? ? 2? H? ? ?SO3 ?HSO3 ? ??? SO2 ? ? (2)

3.Na2S2O3 与酸反应既产生沉淀又产生气体: 4.与水反应产生气体

S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O

(1)单质

? ?2 Na ? 2 H 2 O ? 2 NaOH ? H 2 ? ? ?2 F2 ? 2 H 2 O ? 4 HF ? O2 ? ?

1

?2 Na2 O2 ? 2 H 2 O ? 4 NaOH ? O2 ? ? ?Mg 3 N 2 ? 3H 2 O ? 3Mg ?OH ?2 ? ?2 NH 3 ? ? ? Al2 S 3 ? 6 H 2 O ? 2 Al ?OH ?3 ? ?3H 2 S ? ?CaC ? 2 H O ? Ca?OH ? ? C H ? 2 2 2 2 2 (2)化合物 ?
2O ?CO32? HCO3? ?H?? CO2 ? ? Al ?OH ?3 ? ? ? 2O Al 3? 与?S 2? HS ? ?H?? H 2 S ? ? Al ?OH ?3 ? ? ? H 2O ? ? ? AlO2 ?? ? Al ?OH ?3 ? 5.强烈双水解

?

?

?

?

6.既能酸反应,又能与碱反应 (1)单质:Al (2)化合物:Al2O3、Al(OH)3、弱酸弱碱盐、弱酸的酸式盐、氨 基酸。

? ?CO2 O2 ? ? Na2 CO3 ? ? ?? ? H 2O ? ?? ? O2 ? ? NaOH ? 7.与 Na2O2 反应 ?
8.2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl

? H 2 O ?电解 H 2 ? ?O2 ? ?? ? ? ? 电解 ? ? Al2 O3 ?熔融? ??? Al ? O2 ? ? 电解 ? ? NaCl溶液 ??? NaOH ? Cl2 ? ? H 2 ? 9.电解 ?

? 10.铝热反应:Al+金属氧化物 ?? ? 金属+Al2O3
高温

11. Al3+

Al(OH)3

AlO2-

12.归中反应:2H2S+SO2=3S+2H2O

? 4NH3+6NO ?? ? 4N2+6H2O
催化剂

?1.金属 ? 盐 ? 金属 ? 盐 ? 2.铝热反应 13.置换反应: (1)金属→金属 ?
2 ?活泼金属(Na、Mg、Fe) H 或H?? H 2 ? ???O ? ? ?2Mg ? CO2 ?点燃 2MgO ? C ?? ? (2)金属→非金属 ? ?

?2 F2 ? 2 H 2 O ? 4 HF ? O2 ? ? 高温 ? ?2C ? SiO2 ?? ? Si ? 2CO ? 高温 ? ?C ? H 2 O ?? ? CO ? H 2 ?Cl ( Br 、I ) ? H S ? S ? 2 HCl(HBr、HI) 2 2 2 (3)非金属→非金属 ? 2

2

(4)非金属→金属 14.三角转化:

?H 2 ? 金属氧化物 ?高温 金属 ? H 2 O ?? ? ? ? 高温 ?C ? 金属氧化物 ??? 金属 ? CO2 ? ?

15.受热分解产生 2 种或 3 种气体的反应:

? NH 4 HCO3 [( NH 4 ) 2 CO3 ] ?? NH 3 ? ?CO2 ? ? H 2 O ?? ? ? ?? NH 3 ? ? SO2 ? ? H 2 O ? NH 4 HSO3 [( NH 4 ) 2 SO3 ] ? ? ? ?? ? NH 4 HS [( NH 4 ) 2 S ] ? NH 3 ? ? H 2 S ? (1)铵盐
? ? ?? ?2Cu( NO3 ) 2 ? 2CuO ? 4 NO2 ? ?O2 ? ? ?2 AgNO3 ?? 2 Ag ? 2 NO2 ? ?O2 ? ?? (2)硝酸盐 ?

16.特征网络:

?? B ? ?? C ?? ? D(酸或碱) ? (1) A ?
O2 O2 H 2O

① ② ③

2O NH(气体) ?? NO ?O2 NO2 ?H?? HNO3 ?O2 ?? ? 3

2O H 2 S(气体) ?? SO2 ?O2 SO3 ?H?? H 2 SO4 ?O2 ?? ?

2O C(固体) ?? CO ?O2 CO2 ?H?? H 2 CO3 ?O2 ?? ?

2 2 ?2 ?? Na2 O2 ?? ? NaOH ? ④ Na(固体) ?? Na2 O ?

O

O

H O

? ?强酸 ? 气体B ? ? ? ? 强碱 ? ?? ? 气体C ? (2)A— ?
A 为弱酸的铵盐:(NH4)2CO3 或 NH4HCO3;(NH4)2S 或 NH4HS;(NH4)2SO3 或 NH4HSO3

3

(3)无机框图中常用到催化剂的反应:

2 KClO3 ?MnO?? ? 2 KCl ? 3O2 ? ? 2, ? 2 H 2 O2 ?MnO2 ? 2 H 2 O ? O2 ? ? ? 2 SO2 ? O2 ?催化剂, ? ? 2 SO3 ?? ? 4 NH 3 ? 5O2 ?催化剂, ? ? 4 NO ? 6 H 2 O ?? ? N 2 ? 3H 2 ?催化剂, ? ? 2 NH 3 ?? ?
二、特征现象 1.焰色反应:Na+(黄色) 、K+(紫色) 2.浅黄色固体:S 或 Na2O2 或 AgBr 或 FeS2 3.使品红溶液褪色的气体:SO2(加热后又恢复红色) 、Cl2(加热后不恢复红色) 4.有色溶液:Fe2+(浅绿色) 、Fe3+(黄色) 、Cu2+(蓝色) 、MnO4-(紫色) 有色固体:红色(Cu、Cu2O、Fe2O3) 、红褐色[Fe(OH)3] ;蓝色[Cu(OH)2] ; 黑色(CuO、 FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS) ;黄色(AgI、Ag3PO4) ;白色[Fe(0H)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、 BaSO3] 有色气体:Cl2(黄绿色) 、NO2(红棕色) 5.特征反应现象:白色沉淀[Fe(0H)2]立即经过灰绿色最后变成红褐色[Fe(OH)3]。 【典例精析】 1、右图每一方框中的字母代表一种 反应物或生成物。产物 J 是含 A 金属元素 的胶状白色沉淀, I 为 NaCl 溶液,D 是淡黄色固体单质。 试填写下列空白: (1)L 的化学式为:_______________。 (2)F 的化学式为:______________。 (3)写出 J 受热分解反应的化学方程式: ______________________________。 (4)H 和 G 之间反应的化学方程式为:______________________________。 【解析】首先找出本题的突破口:J 是含 A 金属元素的胶状白色沉淀,可确定 A 是 Al、J 是 Al(OH)3;D 是淡黄色固体单质应为 S。 从图中可知 E 应是含铝的化合物, 应是含硫的化合物, 为 NaCl 溶液, F I 可以确定 E 是 AlCl3、 F 是 Na2S、L 是 H2O。 单质 S 在空气中燃烧生成 G 是 SO2,结合 SO2 的性质及 图中关系可确定 H 是 H2S 【答案】 (1)H2O (2)Na2S (3)2Al(OH)3 Al2O3+3H2O

(4)2 H2S+SO2==3S+2H2O 2、如图所示 已知: ①甲、乙、丙、丁均为前三周期元素的单质。 ②在一定条件下甲与丙和甲与丁都按物质的量之比 l:3 反应,分 别生成 X 和 Y,在产物中元素甲呈负价。 ③在一定条件下乙与丙和乙与丁都按物质的量之比 1:2 反应,分别生成 Z 和 W,在产物中 元素乙呈负价。请填空: (1)甲是__________,乙是___________。

4

(2)甲与丙反应生成 X 的化学方程式是___________________________ 。 (3)乙与丁反应生成 W 的化学方程式是___________________________ 。 【解析】由单质甲与丙和甲与丁都按物质的量之比 l:3 反应,可假设甲为 N2,则丙和丁分 别为镁和氢气,又由乙与丙和乙与丁都按物质的量之比 1:2 反应,则乙应为氧气。 【答案】(1)甲:N2 乙:O2 (2)N2+3Mg Mg3N2 2H2+O2 2H2O 3、下图中,A、C 是工业上用途很广的两种重要化工原料,B 为日常生活中常见的金属,H、 G 是正四面体结构的非极性分子,H 是一种重要的能源,J 是一种耐高温材料,K 是由两种常 见元素组成的化合物(图中部分反应物或生成物没有列出) 。

请按要求回答下列问题: ⑴ 写出 B 的化学式_______________ ,G 的电子式_________________ 。 ⑵ 反应①的离子方程式为_______________________________________ 。 ⑶ 反应②进行的条件是___________________ ,_____________________ 。 ⑷ 反应③的化学方程式为________________________________________ 。 【解析】本题是以物质结构和晶体结构为基础的一道推断题,因 A、C 是工业上用途很广 的两种重要化工原料,B 为日常生活中常见的金属,且 B 与 A 和 C 反应均有 E 生成,可 假设 B 为 Al,则 A 为 HCl,C 为 NaOH 溶液,E 为 H2,D 为 AlCl3,F 为 NaAlO2;又 H、 G 是正四面体结构的非极性分子,H 是一种重要的能源,所以 H 为 CH4,G 为 CCl4,I 为 Al(OH)3,而 J 是一种耐高温材料,K 是由两种常见元素组成的化合物,故 J 应为 Al2O3, K 为 Al4C3。至此假设成立,所设四问即可顺利解答。 【 答 案 】 ⑴ Al ⑵.Al3+ + 3AlO2— + 6H2O == 4Al(OH)3↓

⑶ 光照,过量 Cl2 ⑷ Al4C3 +12H2O == 4Al(OH)3 + 3CH4↑ 4、根据下列反应框图填空,已知反应①是工业上生产化合物 D 的反应,反应⑤是实验室鉴 定化合物 E 的反应。 (1)单质 L 是 。 (2)化合物 B 是 。 (3)图中除反应①以外,还有两个用于工业生产 的反应,是 和 (填代号) 。 它们的化学反应方程式分别是: 和 。 【解析】做好本题要有牢固的基础知识,反应②为电解反应,生成三种物质,且 L 是单质, 由教 B 材原型可知应为电解饱和食盐水的反应,A、B 中一种是 NaCl 一种是 H2O,反应①是 工业上生产化合物 D 的反应,是一个分解反应,且生成的 D 可与 B 反应,所以 C 为 CaCO3, D 为 CaO、B 是 H2O,进一步可推出 G 是 Ca(OH)2,H 是 Cl2,L 是 H2,Ca(OH)2 与 Cl2 反应

5

用于工业生产漂白粉。 【答案】 (1)H2 (2)H2O

(3)②,④

2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(OCl)2+CaCl2+2H2O 【专题训练】 A、B、C 和 D 分别是 NaNO3、NaOH、HNO3 和 Ba(NO3)2 四种溶液中的一种,现利用另一种溶 液 X,用如下图所示的方法,即可将它们一一确定.试确定 A、B、C、D、X 各代表何种溶液。

A: B: C: D: X: 2.X、Y、Z、W四种化合物均由短周期元素组成,其中X含有四种元素,X、Y、Z的 焰色反应均为黄色,W为无色无味气体。这四种化合物具有下列转化关系(部分反应物、产

物及反应条件已略去) 。 请回答下列问题: (1)W的电子式是 。 (2)X与Y在溶液中反应的离子方程式是 。 (3)X含有的四种元素之间(二种、三种或四种)可组成多种化合物,选用其中某些化合 物,利用下图装置(夹持固定装置已略去)进行实验,装置Ⅲ中产生白色沉淀,装置Ⅴ中可 收集到一种无色气体。

①装置Ⅰ中反应的化学方程式是 , 装置Ⅱ中物质的化学式是 。 ②用X含有的四种元素中的两种组成的某化合物, 在催化剂存在下制备并收集纯净干燥的装 置Ⅴ中气体,该化合 物的化学式是 ,所需仪器装置是 (从上图中选择必要装置,填写编号) 。 (4)向Z溶液中通入氯气,可制得某种生产和生活中常用的漂白、消毒的物质,同时有X 生成,该反应的化学方程式是 。 3.左图是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一元素。

6

(1)1molA 与 D 的氢化物完全反应产生的气体在标准状况下的体积为 。 (2)写出 B 的最高价氧化物的电子式 。 (3)表中的另一种金属元素(未标出)的单质 G,可以发生如右上图所示转化其中化合物 M 是一种白色胶状沉淀,则 M 的化学式为 ;K 的溶液与 B 的某种氧化物反应的化学 方程式为 ; L 与氨水反应的离子方程式为 ; 一种新型无机非金属材料由 G 元素和 C 元素组成,其化学式为 。 4. (11 年)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢 气的生成速率。请回答下列问题: (1)上述实验中发生反应的化学方程式有 ; (2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ; (3) 实验室中现有

Na 2SO 4 MgSO 4 Ag 2SO 4 K 2SO4
、 、 、

等 4 中溶液, 可与实验中

CuSO4

溶液起相似作用的是 ; (4)要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措旌有 (答两种) ; 5.已知 X 是一种盐,H 是常见金属单质,F、I 是常见非金属单质,E、G 都是工业上重要的 碱性物质,它们有右图所示的关系。试回答下 列问题:

(1)G 的化学式为:_______________。 (2)写出下列反应的化学方程式①__________________________________ ②_________________________________。 (3)X 在医药上用作解酸剂,与盐酸作用时,生成 B 的物质的量与消耗盐酸的物质的量之 比 为 3∶8 , 则 X 的 化 学 式 为 : _____________ ; X 与 盐 酸 反 应 的 化 学 方 程 式 为 : _____________________________________。 6.下图是中学化学中常见物质之间的一些反应关系,其中部分产物未写出。常温下 X 是固 体,B 和 G 是液体其余均为气体。根据图中关系推断:

(1)化学式 X

;A

;B



7

(2)写出 C→E 的化学反应方程式 (3)实验室收集气体 D 和 F 的方法依次是 法和 法。 7. A、B、C、D、E、F 六种中学常见的物质,皆由短周期元素组成,有转化 关系: (1)若 A、C、E 皆为氧化物,且常温下 A 为无色液体,E 为有毒气。B、D、F 皆为非金属单 质,且 D 为气体。则 A 的结构式为 , 1molC 中含有 个共 价键。 (2)若 A、C、E 皆为氢化物,三者皆为极性分子,其中 C 的相对 分子质量最小;D、E、F 皆为氧化物, 其中 D、F 为有毒气体。则 ①A、C、E 沸点由高到低的顺序为 (填化学式) 。 ②A 跟 D 常温下反应可生成一种单质,化学方程式为: 。 8.甲、乙、丙是三种常见的单质,X、Y、Z 是它们的化合物,它们之间有如右图所示的转 化关系: Y (1)若甲是具有还原性的金属单质,X、Y、Z 中 +甲 X 有一种是离子晶体,试推断: 丙 ①X、Y、Z 中含有丙元素的是 ; ②写出 Y 的电子式 ; +乙 +丙 ③写出 X 与甲反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目: Z 。 (2)若甲具有氧化性的黄绿色气体单质,丙通常是暗红色的液体,Y 和 Z 具有相同的阳 离 子,X 与 Z 含有相同的离子。 ①写出乙物质的化学式 ; ②写出 X 与足量的甲在溶液中完全反应的离子方程式: 。 9. (2011 江苏高考 16) 以硫铁矿 (主要成分为 FeS2) 为原料制备氯化铁晶体 (FeCl3·6H2O) 的工艺流程如下:

回答下列问题: (1)过量的 SO2 与 NaOH 溶液反应的化学方程式为 。 (2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是 、 。 (3)通氯气氧化时,发生的主要反应的离子方程式为 ;该过 程产生的尾气可用碱溶液吸收,尾气中污染空气的气体为 (写化学式) 。 10. (2011 浙高考 26,15 分)食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要 是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。 已知 :氧化性: IO3 >Fe3+>I2; 3I2+6OH-
? IO3 +5I-+3H2O; ?

还原性: S2O3 >I-; KI+I2 KI3

2?

(1) 某学习小组对加碘盐进行如下实验:取一定量某加碘盐(可能含有 KIO3、KI、Mg2+、 Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得溶液分为 3 份。第一份试液中滴加

8

KSCN 溶液后显红色;第二份试液中加足量 KI 固体,溶液显淡黄色,用 CCl4 萃取,下层溶 液显紫红色;第三份试液中加入适量 KIO3 固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色。 ①加 KSCN 溶液显红色,该红色物质是_________(用化学式表示) ;CCl4 中显紫红色的物质 是___________________(用电子式表示) 。 ②第二份试液中加入足量 KI 固体后, 反应的离子方程式为: ___________________________、 ______________________________________。 (2)KI 作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失。 写出潮湿环境下 KI 与氧气反应的化学方程式:_______________________ ______。 将 I2 溶于 KI 溶液,在低温条件下,可制得 KI3·H2O。该物质作为食盐加碘剂是否合适? ______(填“是”或“否”) ,并说明理由_____________________________________。 (3)为了提高加碘盐(添加 KI)的稳定性,可加稳定剂减少碘的损失。下列物质中有可能 作为稳定剂的是___________________。 A.Na2S2O3 B.AlCl3 C.Na2CO3 D.NaNO2 (4)对含 Fe2+较多的食盐(假设不含 Fe3+),可选用 KI 作为加碘剂。请设计实验方案, 检验该加碘盐中的 Fe2+: _______________________________________________________________ _________ ______________________________________________________ 。 11. (10 天津)X、Y、Z、L、M 五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L 是组成蛋白质的 基础元素,M 是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题: ⑴ L 的元素符号为________ ;M 在元素周期表中的位置为________________;五种元素的 原子半径从大到小的顺序是____________________(用元素符号表示) 。 ⑵ Z、X 两元素按原子数目比 l∶3 和 2∶4 构成分子 A 和 B,A 的电子式为___ , B 的结构式为____________。 ⑶ 硒(se)是人体必需的微量元素,与 L 同一主族,Se 原子比 L 原子多两个电子层,则 Se 的原子序数为_______,其最高价氧化物对应的水化物化学式为_______。该族 2 ~ 5 周期元 素单质分别与 H2 反应生成 l mol 气态氢化物的反应热如下,表示生成 1 mol 硒化氢反应热 的是__________(填字母代号) 。 a.+99.7 mol·L-1 b.+29.7 mol·L-1 c.-20.6 mol·L-1 d.-241.8 kJ·mol -1 ⑷ 用 M 单质作阳极,石墨作阴极,NaHCO3 溶液作电解液进行电解,生成难溶物 R,R 受热 分解生成化合物 Q 。写出阳极生成 R 的电极反应式: ______________;由 R 生成 Q 的化学 方程式:_______________________________________________。

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