元素化合物間的轉(zhuǎn)化及其在高考中的考查

李威燃

(安徽省碭山中學(xué))

元素化合物的內(nèi)容是高中化學(xué)的重要組成部分,《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》對該部分的學(xué)業(yè)要求為:能列舉、描述、辨識典型物質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實驗現(xiàn)象;能用化學(xué)方程式、離子方程式正確表示典型物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì);能從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度,依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理,預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化,設(shè)計實驗進(jìn)行初步驗證,并能分析、解釋有關(guān)實驗現(xiàn)象;能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案;能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑.分析2023年高考化學(xué)試題能夠發(fā)現(xiàn),元素化合物部分的考查嚴(yán)格按照課程標(biāo)準(zhǔn)命題,且該部分內(nèi)容的考查往往與實驗、流程、元素推斷等相結(jié)合.下面對2023年高考試題的考查視角進(jìn)行梳理,以期對復(fù)習(xí)備考有所幫助.

1 以常見元素及其化合物轉(zhuǎn)化過程及方程式書寫正誤判斷的形式考查

例1(2023年遼寧卷3)下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制備反應(yīng)錯誤的是( ).

【備考啟示】要熟記常見物質(zhì)的工業(yè)制備方法和實驗室制備方法.常見物質(zhì)工業(yè)制備方法歸納如下.

工業(yè)制備鈉、鎂、鋁:分別電解熔融NaCl、MgCl2和Al2O3.

例2(2023年全國乙卷11)一些化學(xué)試劑久置后易發(fā)生化學(xué)變化.下列化學(xué)方程式可正確解釋相應(yīng)變化的是( ).

【備考啟示】對課程標(biāo)準(zhǔn)要求的Na、Fe、Cl、N、S元素的單質(zhì)及其化合物的常見物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化要熟記,可以借助物質(zhì)轉(zhuǎn)化循環(huán)圖、“價—類”二維圖等輔助記憶.例如,硫及其化合物的相互轉(zhuǎn)化如圖1所示.鐵元素及其化合物的“價—類”二維圖如圖2所示.

圖1

圖2

“價—類”二維圖的使用建議:橫向鐵元素價態(tài)相同,根據(jù)物質(zhì)類別利用復(fù)分解反應(yīng)等實現(xiàn)轉(zhuǎn)化;縱向鐵元素價態(tài)不同,根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理實現(xiàn)轉(zhuǎn)化.

例3(2023年湖北卷3)工業(yè)制備高純硅的主要過程如圖3所示.

圖3

下列說法錯誤的是( ).

A.制備粗硅的反應(yīng)方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑

B.1molSi含Si—Si鍵的數(shù)目約為4×6.02×1023

C.原料氣HCl和H2應(yīng)充分去除水和氧氣

D.生成SiHCl3的反應(yīng)為熵減過程

【備考啟示】“高純硅的制備”是必修第二冊教材中“資料卡片”的內(nèi)容,復(fù)習(xí)備考中要特別關(guān)注教材中的欄目,比如“方法導(dǎo)引”“科學(xué)史話”“研究實踐”等,尤其要關(guān)注“資料卡片”中的內(nèi)容,其中包含著大量化學(xué)與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的案例.

2 以常見元素及其化合物轉(zhuǎn)化與化學(xué)實驗相結(jié)合的形式考查

例4(2023年北京卷8)完成下述實驗,裝置或試劑不正確的是( ).

【備考啟示】對常見氣體的制備原理、裝置、凈化、收集要熟練掌握,尤其要關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的學(xué)生必做實驗.常見物質(zhì)的除雜歸納如表1所示.

表1

3 以與常見元素及其化合物推斷相結(jié)合的形式考查

例5(2023 年北京卷13)一種分解氯化銨實現(xiàn)產(chǎn)物分離的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖4 所示,其中b、d代表MgO 或Mg(OH)Cl中的一種.下列說法正確的是( ).

圖4

A.a、c分別是HCl、NH3

B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl

C.已知MgCl2為副產(chǎn)物,則通入水蒸氣可減少MgCl2的產(chǎn)生

D.等壓條件下,反應(yīng)①②的反應(yīng)熱之和,小于氯化銨直接分解的反應(yīng)熱

【備考啟示】對常見元素及其化合物的轉(zhuǎn)化結(jié)合氧化還原反應(yīng)原理、鹽類的水解、沉淀溶解平衡、電化學(xué)原理等基本概念和理論加以理解和認(rèn)識.

4 以微型工藝流程的形式考查

例6(2023年遼寧卷10)某工廠采用如圖5所示工藝制備Cr(OH)3,已知焙燒后Cr元素以＋6價形式存在,下列說法錯誤的是( ).

圖5

A.“焙燒”中產(chǎn)生CO2

B.濾渣的主要成分為Fe(OH)2

D.淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用

【備考啟示】微流程試題解題時可按照三條主線進(jìn)行分析,即轉(zhuǎn)化線、除雜線和分離線.比如例6中,在“焙燒”步驟中Fe、Cr實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化,分別轉(zhuǎn)化為高價的鹽或氧化物,“水浸”步驟中鐵鹽轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,“轉(zhuǎn)化”步驟中＋6價Cr被還原為＋3價,并轉(zhuǎn)化為Cr(OH)3沉淀.“水浸”和“轉(zhuǎn)化”步驟還有過濾操作實現(xiàn)了物質(zhì)的分離.

元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化是高中化學(xué)的重要內(nèi)容,是考查各種化學(xué)概念、化學(xué)原理、化學(xué)實驗、化學(xué)計算的載體,元素及其化合物間的轉(zhuǎn)化使得各種化學(xué)概念及原理更加有血有肉,更加鮮活.分析近幾年高考試題,尤其是新高考試題能夠發(fā)現(xiàn),對元素及其化合物間轉(zhuǎn)化知識的考查方式比較靈活,在選擇題、實驗題、計算題等題型中均有涉及,考查時往往將其與化學(xué)方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和元素周期律(表)、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)、實驗等內(nèi)容相結(jié)合,金屬與非金屬元素知識相融合.預(yù)測2024年高考對該部分知識仍會沿用現(xiàn)有的考查方式,在重視基礎(chǔ)知識考查的同時,進(jìn)一步加強對知識綜合應(yīng)用能力的考查,試題將向綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性方向發(fā)展,同時注意對考生理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、實驗與探究能力等關(guān)鍵能力的考查.

(完)