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专题讲座五 无机框图题的解题策略 1．解题策略 无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找"突破口"，突破点由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析(正推或逆推)，验证确认。解题的关键是仔细审题，依物质的特性或特征转化来确定"突破口"，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下： 推断题审题(审题摸)抓关键?突破口?推断(推断口)结论―→验证 2．解题"突破口" (1)物质的特殊颜色 相关知识： ①有色固体： a．红色：Cu、Cu2O、Fe2O3； b．红褐色：Fe(OH)3； c．黄色：AgI； d．淡黄色：S、Na2O2、AgBr； e．蓝色：Cu(OH)2； f．黑色：炭粉、CuO、MnO2、FeS、CuS； g．紫黑色：KMnO4、I2； h．白色：Fe(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。 ②有色溶液： Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(黄色)、Cu2＋(蓝色)、MnO(紫红色)、Fe3＋与SCN－(血红色)、I2与淀粉(蓝色)等。 水(溶剂) 苯(溶剂) CCl4(溶剂) Br2 黄→橙 橙→橙红 I2 深黄→褐 淡紫→紫红 紫→深紫 ③有色气体： Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、NO2(红棕色)、I2(g)(紫色)、O3(淡蓝色)等。 ④火焰颜色： a．焰色反应：Na＋(黄色)、K＋(紫色)、Ca2＋(砖红色)等； b．蓝色：CO在空气中燃烧； c．淡蓝色：S、H2、CH4等在空气中燃烧； d．苍白色：H2在Cl2中燃烧。 【例1】 (2012·四川理综，26)下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液，相互之间的转化关系如下图所示(部分产物及反应条件已略去)。已知A、B为气态单质，F是地壳中含量最多的金属元素的单质；E、H、I为氧化物，E为黑色固体，I为红棕色气体；M为红褐色沉淀。 请回答下列问题： (1)B中所含元素位于周期表中第________周期________族。 (2)A在B中燃烧的现象是__________________________________________________。 (3)D＋E―→B的反应中，被氧化与被还原的物质的物质的量之比是__________。 (4)G＋J―→M的离子方程式是______________________________________________。 (5)Y受热分解的化学方程式是______________________________________________。 解析 解题的关键是利用物质的颜色进行突破。Ⅰ为红棕色气体氧化物，一定是NO2；M为红褐色沉淀，一定是Fe(OH)3；F是地壳中含量最多的金属元素的单质，一定是Al；X电解生成三种物质，其中A、B是气态单质且能反应生成D，猜测是电解NaCl溶液，生成的H2和Cl2反应生成HCl，盐酸能与黑色固体E(氧化物)反应生成气体B，则E应是MnO2，B是Cl2，则A是H2。NO2和H2O反应生成HNO3(N)，HNO3和Fe(OH)3反应生成Fe(NO3)3(Y)，Fe(NO3)3可分解生成Fe2O3(H)，Fe2O3与HCl反应生成FeCl3(J)，NaOH(C)与Al反应生成NaAlO2(G)，Fe3＋和AlO可以发生双水解反应生成Fe(OH)3(M)。 答案 (1)3 ⅦA (2)产生苍白色火焰 (3)2∶1 (4)3AlO＋Fe3＋＋6H2O===3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓ (5)4Fe(NO3)3△(△))2Fe2O3＋12NO2↑＋3O2↑ (2)物质的特征性质 相关知识： ①能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)。 ②沉淀特殊的颜色变化： 白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色： Fe(OH)2放置于空气中(放置于空气中绿)Fe(OH)3。 ③在空气中变为红棕色： NO(无色)被氧气氧化(被氧气氧化红)NO2(红棕色)。 ④能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。 ⑤通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水(过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3 溶液。 ⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。 ⑦使湿润的淀粉-KI试纸变蓝：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等。 ⑧常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。 ⑨滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液。 ⑩烟雾现象： a．棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧； b．白烟：Na在Cl2中燃烧；NH3遇到浓盐酸或浓硝酸； c．白雾：由HX等极易溶于水的气体产生。 【例2】 已知有以下物质相互转化。 试回答下列问题： (1)B的化学式为______________________，D的化学式为______________________。 (2)由E转变成F的化学方程式为______________________________________________。 (3)用KSCN鉴别G溶液的离子方程式为___________；向G溶液加入A的有关离子反应方程式为__________________________________________________________________。 解析 由白色沉淀E置于空气中转化为红褐色沉淀F，可见E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3；G为FeCl3，从而推断出A为Fe，B为FeCl2；焰色反应呈紫色，说明溶液中含有K＋，从而确定C为KOH。(1)B的化学式为FeCl2，D的化学式为KCl。(2)由E转变成F的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(3)用KSCN鉴别FeCl3溶液的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，向FeCl3溶液中加入铁，离子反应方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 答案 (1)FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (3)物质之间的特征转化关系 相关知识： ①连续氧化反应：AO2(O2化)BO2(O2化)CH2O(H2O))D(酸或碱)。 a．NH3(g)O2(O2O)N2O2(O2O)NOO2(O2O)NO2H2O(H2O))HNO3； b．H2S(g)O2(O2))SO2(O2))SO2O2(O2))SO3H2O(H2O))H2SO4； c．CH4(g)O2(O2O)CO2(O2O)COO2(O2O)CO2H2O(H2O))H2CO3； d．Na(s)O2(O2s)Na2OO2(O2s)Na2O2H2O(H2O))NaOH。 X可能为弱酸的铵盐：(NH4)2CO3或NH4HCO3；(NH4)2S或NH4HS；(NH4)2SO3或NH4HSO3等。 ③三角转化关系： ④化合物＋化合物→单质＋化合物 这类反应主要有：CO＋H2O(g)高温(高温))CO2＋H2、Fe2O3＋3CO高温(高温))2Fe＋3CO2等。 ⑤化合物A＋单质B→化合物C＋单质D。 这类反应主要有： CO2＋2Mg点燃(点燃应)2MgO＋C； Fe2O3＋3H2高温(高温O)2Fe＋3H2O； Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑； C＋H2O(g)高温(高温))CO＋H2； 3Fe＋4H2O(g)高温(高温))Fe3O4＋4H2等。 【例3】 已知A、B、C、D为气体，E、F为固体，G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所示： (1)D的化学式是____________，E的化学式是________。 (2)A和B反应生成C的化学方程式是_____________________________________。 (3)E和F反应生成D、H和G的化学方程式是______________。 解析 本题的突破口为"D(气体)→E(固体)→D(气体)"这一系列转化过程，可联想到中学化学中"氨气→铵盐→氨气"这一转化过程，据此可推测D为NH3，结合G为CaCl2，可知E为NH4Cl，F为Ca(OH)2。其余物质可以逐一确定：A为H2(或Cl2)，B为Cl2(或H2)，C为HCl，H为H2O。 答案 (1)NH3 NH4Cl (2)H2＋Cl2点燃(点燃H)2HCl (3)2NH4Cl＋Ca(OH)2△(△()CaCl2＋2NH3↑＋2H2O (4)特殊反应条件 相关知识： 具有特殊反应条件的反应，大多数是重要的工业生产反应。 ①高温条件： CaCO3高温(高温O)CaO＋CO2↑； SiO2＋CaCO3高温(高温O)CaSiO3＋CO2↑； SiO2＋Na2CO3高温(高温i)Na2SiO3＋CO2↑； SiO2＋CaO高温(高温i)CaSiO3； SiO2＋2C高温(高温i)Si＋2CO↑； C＋H2O(g)高温(高温))CO＋H2； CO＋H2O(g)高温(高温))CO2＋H2； 3Fe＋4H2O(g)高温(高温))Fe3O4＋4H2； 2Al＋Fe2O3高温(高温))2Fe＋Al2O3； 4FeS2＋11O2高温(高温S)2Fe2O3＋8SO2等。 ②高温、高压和催化剂条件： N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3等。 ③加热、催化剂条件： 4NH3＋5O2催化剂△4NO＋6H2O； 2SO2＋O2催化剂△2SO3等。 ④通电条件： 2NaCl＋2H2O通电(通电C)2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 2H2O通电(通电O)2H2↑＋O2↑等。 【例4】 A～F均为中学化学中常见的物质，它们之间相互转化的关系如下图所示(产物水等略去) (1)写出下列物质的化学式：A__________，D__________，F________。 (2)C和D的稀溶液不反应，但若B与C反应后再与D反应可生成A，试写出有关反应 方程式：__________________________________________________________________。 (3)写出A的溶液电解时阳极的电极反应方程式：_______________。 解析 根据框式：A的溶液通电(通电框)单质B＋单质C＋D可知A可能是NaCl或CuSO4型的盐溶液，又由框式单质B＋E催化剂△F中的反应条件催化剂可知，F只能是SO3，因此B是O2，E是SO2，D是H2SO4。最后由D(浓H2SO4)＋单质C可生成SO2，推知A是CuSO4。 答案 (1)CuSO4 H2SO4 SO3 (2)2Cu＋O2△(△))2CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (5)特征数据 相关知识： 近几年无机框图推断题已融入计算的成分，计算型框图推断题也成为高考热点之一，解答这类问题时，要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化： ①相对分子质量(例CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子，相对分子质量增加16) ②放出气体的体积或生成沉淀的量； ③化合物中各元素的含量； ④气体的相对密度； ⑤离子化合物中离子个数之比； ⑥反应物之间的物质的量之比； ⑦电子总数； ⑧质子总数等。 ⑨常见10电子微粒及相互转化关系 a．分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4； b．阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋； c．阴离子：F－、O2－、N3－、OH－、NH等。 其相互转化关系为NH＋OH－△(△互)NH3↑＋H2O；H3O＋＋OH－===2H2O等。 ⑩常见18电子微粒 a．分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4； b．阳离子：K＋、Ca2＋； c．阴离子：Cl－、S2－、P3－、O； d．有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等。 ?常见物质的相对分子质量 a．相对分子质量为28的物质：CO、N2、C2H4等； b．相对分子质量为26的物质：C2H2等； c．相对分子质量为32的物质：S、O2等； d．相对分子质量为78的物质：Na2S、Na2O2、Al(OH)3等； e．相对分子质量为100的物质：CaCO3、KHCO3、Mg3N2等。 【例5】 已知甲、乙、丙为常见单质，A、B、C、D、E、F、G、X均为常见的化合物；B和X的摩尔质量相同，E的相对分子质量比D的相对分子质量大16。在一定条件下，各物质相互转化关系如下图所示： [ (1)写出X的电子式和G的化学式：X________________，G______________。 (2)写出有关变化的化学方程式： B＋H2O：_____________________________________________________________； D＋丙：______________________________________________________________。 解析 单质甲、乙均能分别与单质丙连续两次反应，可能是单质甲、乙分别被O2连续两次氧化，生成不同的氧化物，则丙是O2。氧化物B与水反应能放出O2，则B是Na2O2，那么C是NaOH，A是Na2O，甲是Na。又因B和X的摩尔质量相同，则X是Na2S，那么乙是S，F是SO2，G是SO3。进一步推出D是Na2SO3，E是Na2SO4，而Na2SO4的相对分子质量比Na2SO3的相对分子质量大16，符合题意。 答案 (1)Na＋Na＋ SO3 (2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2Na2SO3＋O2===2Na2SO4 1．有一化合物X，其水溶液为浅绿色，可发生如下的转化关系(部分反应物、生成物已略)。其中B、D、E、F均为无色气体，M、L为常见的金属单质，C为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，H和M反应可放出大量的热。 请回答下列问题： (1)B的电子式为____________。 (2)画出元素M的原子结构示意图__________________________________________。 (3)物质X的化学式为____________。 (4)电解混合液时阳极反应式为____________________________________________。 (5)按要求写出上述转化关系中有关反应的化学方程式： ①含有L元素的化合反应_________________________________________________。 ②含有L元素的置换反应_________________________________________________。 (6)已知a g E气体在D中完全燃烧生成稳定的化合物时，放出b kJ的热量，写出E气体燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________。 答案 (1)HNH(H)),H (2) (3)(NH4)2Fe(SO4)2 (4)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O (5)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 ②Fe2O3＋2Al高温(高温()2Fe＋Al2O3 (6)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－ kJ·mol－1 解析 由颜色可知C为Fe(OH)3，则A为Fe(OH)2、H为Fe2O3，由M、L为常见的金属单质，可知M、L分别为Al、Fe；X与NaOH反应生成气体B，B一定是NH3；在混合液中加入BaCl2溶液，可知含有SO，所以X为(NH4)2Fe(SO4)2，混合液为NaOH和Na2SO4溶液，电解生成H2、O2，D、E分别为O2、H2，F为NO、G为HNO3。最后从头到尾再检查一遍。 2．A、B、C、D、E为中学化学常见的单质或化合物，相互转化关系如图所示(部分产物 略去)。 (1)若A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体；C、D均为空气的主要成分；E是一种有毒气体。 ①C的电子式为______________。 ②写出反应Ⅰ的化学方程式_______________________________________________。 ③写出反应Ⅱ的化学方程式_______________________________________________。 (2)若A是淡黄色化合物；常温下D是无色气体；C中含有的阴、阳离子均为10电子 粒子。 ①D的结构式为____________，C中所含化学键的类型是____________________。 ②写出反应Ⅰ的化学方程式_____________________________________________。 ③写出反应Ⅱ的化学方程式_____________________________________________。 (3)将(2)中一定量的气体D通入2 L C的溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl物质的量的关系如图所示(忽略气体的溶解和HCl的挥发)。 ①O点溶液中所含溶质的化学式为__________，常温下a点溶液的pH________(填">"、"＝"或"<")7，a点溶液中各离子浓度由大到小的关系是________________。 ②标况下，通入气体D的体积为__________L，C溶液的物质的量浓度为______mol·L－1。 答案 (1)①N??N ②4NH3＋5O2催化剂△4NO＋6H2O ③2NO＋2CO催化剂(催化剂_)N2＋2CO2 (2)①O===C===O (极性)共价键、离子键 ②2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 ③Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH (3)①NaOH、Na2CO3 > c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO) ②44.8 2.5 解析 (1)A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，说明其为NH3，C、D为空气的主要成分，且D能与A反应，故D为O2，C为N2。反应Ⅰ为氨的催化氧化反应，那么B为NO，NO与有毒气体E反应可生成N2，说明E具有还原性，故其为CO。 (2)A是淡黄色化合物，故A是Na2O2，常温下D是无色气体且能与Na2O2反应，故D必为CO2。Na2O2与CO2反应生成B，那么B为Na2CO3，Na2CO3经反应Ⅱ可得到C，C中的阴、阳离子都含10个电子，故其为NaOH。 (3)分析图像可知，加入盐酸时，开始没有气体产生，加到一定的量时，才产生气体。故溶液中的溶质为NaOH、Na2CO3，在a点开始产生气体，说明a点的溶质为NaHCO3和NaCl，故其溶液呈碱性，其离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCO)>c(OH－)> c(H＋)>c(CO)。从a点开始是NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量为2 mol，故NaHCO3的物质的量为2 mol，由碳元素守恒可得，n(NaHCO3)＝n(CO2)＝2 mol，故标况下CO2的体积为44.8 L。NaHCO3恰好反应完时消耗的盐酸的物质的量为5 mol，此时溶液中的溶质全部为NaCl，由氯和钠元素守恒可得：n(HCl)＝n(NaCl)＝n(NaOH)＝5 mol，故c(NaOH)＝＝＝2.5 mol·L－1。 3．已知A～K均为中学化学的常见物质，它们之间的转化关系如下图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中生成的水及其他部分产物已略去。 请回答以下问题： (1)B的主要用途是______________(填一项)，C的化学式为__________。 (2)E中阳离子的结构示意图为____________，CO2的电子式为________________。 (3)向F中通入足量CO2生成K的离子方程式是_________________________________。 (4)J在工业上可用于净水，其原理是____________________ (用离子方程式表示)。 (5)写出H在空气中生成I的化学方程式________________________________。 答案 (1)作颜料(其他合理答案也可) Al2O3 (2) (3)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋ (5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 解析 由I为红褐色固体，可知其为Fe(OH)3，从而可知H为Fe(OH)2，J、B分别为FeCl3、Fe2O3，G、D分别为FeCl2、Fe；A为金属，高温条件下能将Fe置换出来，则可知A为Al，从而可知C为Al2O3，E、F、K分别为AlCl3、NaAlO2、Al(OH)3。 4．甲、乙、丙为常见单质。A、B、C、D、E、F、G、H均为中学化学中常见的化合物，其中B、G的焰色反应均为黄色，C能使品红溶液褪色。在一定条件下，各物质相互转化关系如图所示。 请回答下列问题： (1)用化学式表示：丙为__________，H为__________。 (2)A的电子式为___________________________________________________ (3)电解E的水溶液时，E起到的作用是_______________________________。 (4)写出B＋C―→D的化学方程式：__________________________________； 写出E＋G―→F的离子方程式：____________________________________。 答案 (1)O2 SO3 (2)Na＋[]2－Na＋ (3)增强溶液的导电能力 (4)Na2O2＋SO2===Na2SO4 OH－＋HCO===CO＋H2O 解析 根据乙和丙两种单质反应生成的化合物C能使品红溶液褪色，可知C为SO2； B的焰色反应为黄色，所以B中含有Na元素，又因为B是由甲和丙两种单质在点燃条件下反应生成的，可推知B为Na2O2，同时可确定甲、乙、丙分别为Na、S、O2；根据B(Na2O2)分别与H2O、CO2的反应产物，可知E为NaOH，F为Na2CO3；F可由E与G(焰色反应为黄色)反应得到，所以G为NaHCO3；C与丙(O2)在一定条件下反应得H，则H为SO3，H(SO3)与E(NaOH)反应生成D，D为Na2SO4。 1 |
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