透析單質(zhì)與化合物推斷問題及教學(xué)思考

山東 李 波

有關(guān)化學(xué)中的元素單質(zhì)及化合物推斷題是高考試卷中的主流題型，也是為數(shù)不少的學(xué)生感到入手容易，但答不完整的“令人頭疼”的一種題型。此類問題綜合性強(qiáng)、能力要求高，不僅能全面考查學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識，而且能深度地考查學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)和綜合分析能力，因而頗受命題者青睞，是近年乃至今后高考命題的重點(diǎn)、熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

以下從基礎(chǔ)知識歸納和典型問題解析兩方面來談?wù)勥@類問題。

一、基礎(chǔ)知識歸納

由于元素單質(zhì)及化合物推斷題的特點(diǎn)是條件隱含、綜合性強(qiáng)和思維容量大，所以熟練理解和掌握比較系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，對解題是大有裨益的。

(1)不穩(wěn)定(易分解)的酸：H2CO3、H2SO3、HNO3、HClO、H2O2、H4SiO4(習(xí)慣上寫成H2SiO3)等。

(2)既能與酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的物質(zhì)：弱酸的酸式鹽(如NaHCO3、NaHS等)、(NH4)2CO3(或NH4HCO3)、Al、Al2O3、Al(OH)3等。其中Al、Al2O3、Al(OH)3又稱為能溶于強(qiáng)堿溶液的固體。

(3)可溶性的非金屬元素的氫化物水溶液呈酸性。唯有N元素的氫化物(NH3)水溶液呈堿性、O元素的氫化物(H2O)呈中性。

(4)酸溶液在一定條件下均能與活潑金屬反應(yīng)，不能與非金屬反應(yīng)，但HI、HBr、H2S、H2SO3、HNO3、濃H2SO4容易跟某些非金屬單質(zhì)反應(yīng)。

(5)能跟水反應(yīng)的單質(zhì)一定位于元素周期表中的ⅠA、ⅡA和ⅦA族。

(6)常見的酸都能溶于水，而硅酸(H2SiO3)不溶于水，其在水中呈白色膠狀沉淀。

(8)在無機(jī)化學(xué)中，加熱有升華現(xiàn)象的物質(zhì)是I2和NH4Cl，但前者只發(fā)生物理變化，而后者發(fā)生了物理、化學(xué)變化。

(9)會發(fā)生歧化反應(yīng)(反應(yīng)后同種元素的化合價(jià)既升高又降低)的物質(zhì)是Cl2和NO2等。

(10)CO2既不能燃燒，也不支持燃燒，而鎂帶能在CO2中燃燒。

(11)如果兩種氣體相遇時(shí)冒白煙，則它們是HCl和NH3。

(14)金屬元素只能顯正化合價(jià)，而非金屬元素既有正化合價(jià)也有負(fù)化合價(jià)?？勺兓蟽r(jià)最多的元素是N、S、Cl。

(15)兩種氣體混合時(shí)有黃色粉末(或沉淀)生成，則它們是H2S和SO2。

(16)若氣體X能在氣體Y中燃燒并產(chǎn)生蒼白色火焰，則X是H2，Y是Cl2。

(17)遇水即迅速產(chǎn)生氣體的物質(zhì)有Na2O2、Mg3N2、CaC2、Al2S3等。

(18)既不溶于水也不溶于稀酸(稀鹽酸、稀H2SO4、稀HNO3等)的白色沉淀有AgCl、BaSO4、H2SiO3。

(19)向某澄清溶液中通入足量CO2時(shí)有沉淀出現(xiàn)，則某溶液可能是①飽和Na2CO3溶液；②澄清石灰水；③NaAlO2溶液；④Na2SiO3溶液。

(20)常溫下能使酚酞溶液變紅而微熱后紅色又消失的氣體是NH3；常溫下能使石蕊試液變紅而微熱后紅色又消失的氣體是SO2或CO2。

二、高考題型解析

解答元素單質(zhì)及化合物推斷題，首先要牢固掌握上面歸納的基礎(chǔ)知識，其次抓住推斷題中所給出的題眼——“四特征”，即現(xiàn)象特征、結(jié)構(gòu)特征、反應(yīng)特征和變化特征，并采用順推、逆推、猜測、驗(yàn)證方法，便能順利求解問題。

下面舉例解析幾種常見題型。

1.定性判斷推斷題

【例1】(2018·全國卷Ⅰ·12)主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10；W與Y同族；W與Z形成的化合物可與濃硫酸反應(yīng)，其生成物可腐蝕玻璃。下列說法正確的是

( )

A.常溫常壓下X的單質(zhì)為氣態(tài)

B.Z的氫化物為離子化合物

C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈堿性

D.W和Y具有相同的最高化合價(jià)

【解析】W與Z形成的化合物與濃硫酸作用生成能腐蝕玻璃的物質(zhì)HF，則W為F；因?yàn)閃與Y同主族，則Y為Cl；Z的原子序數(shù)大于17且不大于20，且與F組成的物質(zhì)與濃硫酸反應(yīng)生成HF，則Z為K或Ca；再根據(jù)W、X、Z最外層電子數(shù)之和為10，X的原子序數(shù)大于F，則X為Mg或Na。A選項(xiàng)，常溫常壓下，Mg、Na均為固體，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，K、Ca的氫化物分別為KH、CaH2，均為離子化合物，正確；C選項(xiàng)，Y與Z形成的化合物為KCl或CaCl2，其水溶液均呈中性，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，Cl的最高化合價(jià)為+7價(jià)，F(xiàn)沒有正價(jià)，錯(cuò)誤。故選B。

【點(diǎn)評】本題是考查有關(guān)常見元素和物質(zhì)性質(zhì)的定性判斷推斷題，其特點(diǎn)是涉及的知識點(diǎn)多、知識跨度大，屬于典型的化學(xué)學(xué)科內(nèi)綜合題。解答該題，先綜合題中信息，結(jié)合對物質(zhì)性質(zhì)的理解，猜測出一些物質(zhì)，再順推、逆推和逐個(gè)驗(yàn)證，即可推斷出答案。

2.定量計(jì)算推斷題

【例2】有一種無色混合氣體，可能由NO、O2、NH3、CO2、HCl中的一種或幾種組成。取50 mL該混合氣體，通過足量的濃硫酸，體積減少至40 mL；再通過足量的NaOH溶液，體積減少到20 mL，余下的氣體接觸空氣后立即變色。原混合氣體中一定不存在；一定含有，其體積比是。

【答案】O2、HCl NO、NH3、CO22∶1∶2

【點(diǎn)評】本題是以混合氣體組成為載體的定量計(jì)算推斷題。解此類問題時(shí)，除了必要的定性判斷外，關(guān)鍵是根據(jù)有關(guān)化學(xué)方程式進(jìn)行定量計(jì)算，而有時(shí)還需根據(jù)相關(guān)量的多少來判斷某種成分的存在與否，這是此類題的一大特色，也是難點(diǎn)所在。解此類題時(shí)同樣應(yīng)該注意在確定了某種氣體的存在之后，應(yīng)立即對原有混合氣體中的其他成分逐一予以肯定或否定，否則會使計(jì)算陷入無序而影響后續(xù)答題。

3.信息推斷題

【例3】根據(jù)X、Y、Z、W四種常見元素的下列信息，回答有關(guān)問題：

信息1.上述四種元素均為短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，且原子核外最外層電子數(shù)均不小于2。

(1)根據(jù)信息1，X一定不是(填序號)。

A.氫 B.碳

C.氧 D.硫

信息2.上述四種元素的單質(zhì)均能在足量的氧氣中燃燒，生成的四種氧化物中，有兩種能溶于稀硫酸，三種能溶于濃氫氧化鈉溶液，氧化物的相對分子質(zhì)量都大于26。

(2)這四種元素中是否有一種是鋁元素？(填“是”或“否”)。

信息3.向上述四種元素的單質(zhì)組成的混合物中加入足量稀鹽酸，固體部分溶解，過濾，向?yàn)V液中加入過量的燒堿溶液，最終溶液中析出白色沉淀。

(3)生成白色沉淀物的化學(xué)式為。

信息4.向上述四種元素的單質(zhì)組成的混合物中加入足量燒堿溶液，固體部分溶解，過濾，向?yàn)V液中加入足量的稀鹽酸，最終溶液中析出白色沉淀。

(4)生成白色沉淀物的化學(xué)式為。

【解析】(1)四種元素原子核外最外層電子數(shù)均不小于2，因此X不可能是IA族元素，又由于原子序數(shù)依次增大，X不可能是硫，否則W為鉀，最外層電子數(shù)小于2，且也不是短周期元素，符合題意的是AD。(2)四種元素的氧化物中兩種能溶于稀H2SO4，三種能溶于濃NaOH溶液，必有一種既溶于酸，又能溶于堿，說明四種元素中一定有Al元素。(3)加過量的燒堿溶液仍能析出白色沉淀的只有 Mg(OH)2。(4)加足量的稀鹽酸能析出白色沉淀的只有H2SiO3。

【答案】(1)AD (2)是 (3)Mg(OH)2(4)H2SiO3

【點(diǎn)評】本題考查的重點(diǎn)是原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識。原子結(jié)構(gòu)知識簡單，從高考命題趨勢看一定會考查方式上尋求變化。本題給出四個(gè)方面的信息，通過解讀信息進(jìn)而作出推斷，是一種耳目一新的考查方式，因此，應(yīng)引起同學(xué)們的重視。

三、教學(xué)思考

1.上述例題，體現(xiàn)了高考命題的趨勢。在題目設(shè)計(jì)上，不給學(xué)生入手設(shè)置過多的難度，但在試題層次上則有一定的難度和區(qū)分度；在問題設(shè)計(jì)上，給學(xué)生留有充分發(fā)揮自己個(gè)性的時(shí)間和空間。這類的推斷題對我們的啟示還有很多，值得我們在化學(xué)復(fù)習(xí)中深入研究和思考。