元素化合物在高考題中的考向分析

廣東 童建軍

縱觀近幾年理綜化學(xué)試題，元素化合物內(nèi)容占有的比例約 30%，分布在選擇題、流程題、實驗題、計算題等各種題型中，考查識記、理解、綜合應(yīng)用、探究等各種能力層次，中等難度的題目較多。元素化合物知識是中學(xué)化學(xué)的重要組成部分。由于元素化合物知識是高一完成的新課學(xué)習(xí)，課時少、任務(wù)重造成學(xué)生基礎(chǔ)知識不牢，性質(zhì)反應(yīng)不熟練。分析近年高考閱卷反饋的信息，考生失分原因是審題不夠仔細、基礎(chǔ)不夠扎實、思維不夠靈活、表達不夠清楚、書寫不夠規(guī)范、實驗?zāi)芰^差，教師應(yīng)就這幾方面對學(xué)生加強訓(xùn)練，提高備考效率。

考向一、元素化合物與氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式書寫

近年來高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)方程式書寫的問題，此類問題常在工藝流程題或探究實驗題中呈現(xiàn),由于其知識背景相對陌生,涉及的過程也較復(fù)雜,往往成為解題的難點。有些氧化還原反應(yīng)的配平很復(fù)雜，但也不是無規(guī)可循的,書寫氧化還原反應(yīng)方程式時應(yīng)注意以下問題：(1)根據(jù)題目所給信息或流程圖準確確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)式；(2)利用化合價升降法確定氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)；(3)利用題目所給條件及原子個數(shù)守恒或電荷守恒配平得到反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計量數(shù)；(4)若題目明確了溶液酸堿性，一般通過H+或OH-配平化學(xué)計量數(shù)后，再根據(jù)原子守恒、電荷守恒配平，最后注意檢查是否正確書寫了反應(yīng)條件、沉淀或氣體符號。

【例1】(1)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產(chǎn)工藝如下，NaClO2中Cl的化合價為________，“反應(yīng)”步驟中生成ClO2的化學(xué)方程式為 _____________。

考向二、元素化合物與化學(xué)計算

化學(xué)計算是將基本概念、基本理論、元素化合物知識和化學(xué)實驗等綜合應(yīng)用, 它涉及化學(xué)和數(shù)學(xué)的融合，而通過計算又能進一步加深理解和鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識。近幾年高考試題中，與元素化合物有關(guān)的計算，常常結(jié)合氧化還原反應(yīng)考查反應(yīng)物的消耗量、生成物的生成量、各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)計算等。對于涉及氧化還原反應(yīng)的計算題，首先要找出氧化劑、還原劑及相應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物，然后確定得失電子數(shù)，進而根據(jù)題中物質(zhì)的物質(zhì)的量和得失電子守恒列出等式。對于多步連續(xù)進行的氧化還原反應(yīng)，只要中間各步反應(yīng)過程沒有損耗，可直接找出起始物和最終產(chǎn)物，刪去中間產(chǎn)物，建立二者之間的電子守恒關(guān)系快速求解。

【例2】(1)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為________(計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

(2)NaCN超標的電鍍廢水可用兩段氧化法處理：NaCN與NaClO反應(yīng)，生成NaOCN和NaCl，NaOCN與NaClO反應(yīng)，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。已知HCN(Ki=6.3×10-10)有劇毒；HCN、HOCN中N元素的化合價相同。處理100 m3含NaCN 10.3 mg/L的廢水，實際至少需NaClO________g(實際用量應(yīng)為理論值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5 mg/L，達到排放標準。

答案：(1)1.57 (2)14 900

考向三、元素化合物與化學(xué)工藝流程

化學(xué)工藝流程試題就是將化工生產(chǎn)過程中的主要生產(chǎn)階段即生產(chǎn)流程用框圖形式表示出來，并根據(jù)生產(chǎn)流程中有關(guān)的化學(xué)知識步步設(shè)問，形成與化工生產(chǎn)緊密聯(lián)系的化工工藝試題。高考中“化學(xué)工藝流程試題”命題內(nèi)容廣泛，密切聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，設(shè)問方式靈活，充分體現(xiàn)了“化學(xué)是真實的”的命題指導(dǎo)思想。主要考查學(xué)生對已學(xué)知識的掌握、理解、遷移、轉(zhuǎn)換、重組和解決實際問題的能力。這類題型不但綜合考查考生在中學(xué)階段所學(xué)的元素及其化合物知識以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)用語、電解質(zhì)溶液、化學(xué)平衡、電化學(xué)、實驗操作等知識，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力。該類題的綜合性強，涉及的知識面廣，要求有較好的基礎(chǔ)知識和知識的運用能力。

【例3】過氧化鈣(CaO2)難溶于水，在常溫下穩(wěn)定，在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣，因而廣泛應(yīng)用于漁業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等許多方面。下圖是以大理石(主要雜質(zhì)是氧化鐵)等為原料制取過氧化鈣(CaO2)的流程。

請回答下列問題：

(1)操作①應(yīng)包括下列操作中的________。(填序號)

A．溶解 B．過濾 C．蒸餾 D．分液 E．蒸發(fā)結(jié)晶

(2)用氨水調(diào)節(jié)pH至8～9的目的是________。

(5)操作②是：在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣進行反應(yīng)，一段時間后，再加入氫氧化鈉溶液，當調(diào)節(jié)溶液pH至9～11，才出現(xiàn)大量沉淀。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:________；用簡要的文字解釋用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至9～11的原因: _____________。

(6)已知大理石含CaCO3的質(zhì)量分數(shù)為a，mg大理石可以制得ng CaO2，請計算：CaCO3轉(zhuǎn)化為CaO2過程中，Ca原子的利用率________。

考向四、元素化合物和化學(xué)實驗方案設(shè)計

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,化學(xué)實驗方案的設(shè)計貫穿每一個化學(xué)實驗的始終，對于化學(xué)實驗具有至關(guān)重要的作用，有時甚至直接影響到一個實驗的成功與否，也是高考實驗考查的重點。近幾年的理綜化學(xué)試題中化學(xué)實驗方案設(shè)計和評價反復(fù)考查，主要以物質(zhì)制備、實驗探究為背景考查相關(guān)元素化合物知識。

【例4】為了測定含氰廢水中CN-的含量，某化學(xué)小組利用下圖裝置進行實驗。關(guān)閉活塞a，將100 mL含氰廢水與過量NaClO溶液置于裝置B的圓底燒瓶中充分反應(yīng)，打開活塞b，滴入稀硫酸溶液，然后關(guān)閉活塞b。

(1)裝置D的作用是________。

(2)反應(yīng)過程中，裝置C中的實驗現(xiàn)象為________。

(3)待裝置 B中反應(yīng)結(jié)束后，打開活塞a，緩慢通入一段時間的空氣，目的是________。

(4)反應(yīng)結(jié)束后，裝置C中生成39.4 mg沉淀，則廢水中c(CN-)=________mol·L-1。

(5)對上述實驗裝置進行合理改進，可通過直接測量裝置C反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，測定廢水中CN-的含量。設(shè)計合理實驗方案： _____________。儀器自選。供選擇的試劑：濃硫酸、NaOH溶液、飽和食鹽水、飽和NaHCO3溶液、CCl4。

答案：(1)防止空氣中的CO2和水蒸氣進入C裝置 (2)有白色沉淀生成，溶液的紅色逐漸褪色 (3)將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2全部排入C裝置并被Ba(OH)2溶液完全吸收 (4)0.002 (5)在裝置B、C之間依次連接盛有CCl4、濃硫酸的洗氣瓶