【步步高】2015届高考化学一轮复习 专题四 专题讲座五 无机框图题的解题策略学案（含解析）苏教版

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eq\o(→,\s\up7(审题))eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(明显条件,隐含条件))eq\o(→,\s\up7(抓关键),\s\do5(突破口))eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(结构特征,反应特征,现象特征,其他特征))eq\o(→,\s\up7(推断))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)、MnOeq\o\al(－,4)(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AlOeq\o\al(－,2)可以发生双水解反应生成Fe(OH)3(M)。答案(1)3ⅦA(2)产生苍白色火焰(3)2∶1(4)3AlOeq\o\al(－,2)＋Fe3＋＋6H2O=3Al(OH)3↓＋Fe(OH)3↓(5)4Fe(NO3)3eq\o(=,\s\up7(△))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)2eq\o(→,\s\up7(放置于空气中))Fe(OH)3。③在空气中变为红棕色：NO(无色)eq\o(→,\s\up7(被氧气氧化))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)FeCl2KCl(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)32Fe3＋＋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：Aeq\o(→,\s\up7(O2))Beq\o(→,\s\up7(O2))Ceq\o(→,\s\up7(H2O))D(酸或碱)。a．NH3(g)eq\o(→,\s\up7(O2))N2eq\o(→,\s\up7(O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2))NO2eq\o(→,\s\up7(H2O))HNO3；b．H2S(g)eq\o(→,\s\up7(O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→,\s\up7(O2))SO3eq\o(→,\s\up7(H2O))H2SO4；c．CH4(g)eq\o(→,\s\up7(O2))Ceq\o(→,\s\up7(O2))COeq\o(→,\s\up7(O2))CO2eq\o(→,\s\up7(H2O))H2CO3；d．Na(s)eq\o(→,\s\up7(O2))Na2Oeq\o(→,\s\up7(O2))Na2O2eq\o(→,\s\up7(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)eq\o(=,\s\up7(高温))CO2＋H2、Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(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＋2Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C；Fe2O3＋3H2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3H2O；Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2；3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(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)NH3NH4Cl(2)H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl(3)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))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：CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑；SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOeq\o(SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2；CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO2＋H2；3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2；2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3；4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2等。②高温、高压和催化剂条件：N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3等。③加热、催化剂条件：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O；2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3等。④通电条件：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))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eq\o(→,\s\up7(通电))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＋Eeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))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)CuSO4H2SO4SO3(2)2Cu＋O2eq\o(=,\s\up7(△))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＋、NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋；c．阴离子：F－、O2－、N3－、OH－、NHeq\o\al(－,2)等。其相互转化关系为NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))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－、Oeq\o\al(2－,2)；d．有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3⑪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=2Na2SO41．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agE气体在D中完全燃烧生成稳定的化合物时，放出bkJ的热量，写出E气体燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________。答案(1)Heq\o\al(·,·)Neq\o(,\s\up6(H)),eq\o\al(·,·)H(2)(3)(NH4)2Fe(SO4)2(4)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O(5)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3②Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3(6)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－eq\f(2b,a)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SOeq\o\al(2－,4)，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2LC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)①eq\o\al(·,·)N⋮⋮Neq\o\al(·,·)②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O③2NO＋2COeq\o(=,\s\up7(催化剂))N2＋2CO2(2)①O=C=O(极性)共价键、离子键②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2③Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH(3)①NaOH、Na2CO3>c(Na＋)>c(Cl－)>c(HCOeq\o\al(－,3))>c(OH－)>c(H＋)>c(COeq\o\al(2－,3))②44.82.5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(HCOeq\o\al(－,3))>c(OH－)>c(H＋)>c(COeq\o\al(2－,3))。从a点开始是NaHCO3与盐酸反应，消耗盐酸的物质的量为2mol，故NaHCO3的物质的量为2mol，由碳元素守恒可得，n(NaHCO3)＝n(CO2)＝2mol，故标况下CO2的体积为44.8L。NaHCO3恰好反应完时消耗的盐酸的物质的量为5mol，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)＝5mol，故c(NaOH)＝eq\f(nNaOH,V)＝eq\f(5mol,2L)＝2.5mol·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________________________________