碘單質(zhì)作為重要的鹵素單質(zhì),由于其在水中溶解度較小,經(jīng)常將碘單質(zhì)溶解在碘化物中生成三碘化物 ),該反應(yīng)涉及化學平衡移動、物質(zhì)顏色改變,可以融合鹵素單質(zhì)的性質(zhì)、顏色改變、氧化還原知識、物質(zhì)結(jié)構(gòu)判斷、化學計算和實驗探究等多種形式呈現(xiàn),體現(xiàn)情境素材的時代性、綜合性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性.下面針對近兩年全國各地高考和2025年八省聯(lián)考對于三碘離子
)的考查方式進行分類闡釋,以期幫助大家對其命題動態(tài)有所了解.
1三碘離子知識統(tǒng)攬
1. 1 三碘離子的存在與結(jié)構(gòu)
三碘離子: (又稱三碘陰離子、碘三離子),是一種由3個碘原子構(gòu)成的多碘離子,
是最簡單的多碘離子,還存在原子數(shù)更多的多碘離子,如
等.碘酒是將碘溶解在乙醇中配制而成的,其中也含有大量的
:
是直線型結(jié)構(gòu)(如圖1),與價層電子對互斥理論的預(yù)測相同,居中的I原子采取了
雜化.三碘化物中的鍵角和鍵長并不相同,取決于陽離子的性質(zhì),如三碘化鈉、三碘化鉀和三碘化銨
)等物質(zhì)中陽離子半徑、化學鍵的差異導致三碘化物中的鍵角和鍵長并不相同.
1.2 的性質(zhì)
的堿性非常弱,以至于其質(zhì)子化現(xiàn)象極為罕見,因而其對應(yīng)的酸(
)純品尚未制得,但是將碘單質(zhì)溶解在碘化氫的水溶液或者丙酮溶液時可以生成溶劑化的
.將碘單質(zhì)溶解于氫碘酸中制得的含有
和
的水溶液被稱為“氫疊碘酸”.
在 這個反應(yīng)中,碘離子被認為是路易斯堿,而碘單質(zhì)為路易斯酸.
2)由于 是可逆反應(yīng),所以含有
的體系既具有一定的氧化性,也具有一定的還原性,同時還具有顏色的多變性.在溶液中,
在低濃度時顯黃色,在高濃度時顯棕色.
不與淀粉反應(yīng),
在非極性溶劑中也不與淀粉反應(yīng).淀粉與
反應(yīng)顯紫黑色是因為形成了
2近年 的命題情境與考點頻次統(tǒng)計
近年 的命題情境及題型如表1所示.
3命題熱點呈現(xiàn)剖析
3.1融合 考查電池反應(yīng)
例1 (2025年八省聯(lián)考云南卷)低空經(jīng)濟為新能源電池拓寬了應(yīng)用場景.一種新型光伏電池工作原理如圖2所示,其中 為電解質(zhì)溶液.太陽光照下,敏化后的
產(chǎn)生電子
)和空穴
),驅(qū)動電流的產(chǎn)生和離子的移動.下列說法錯誤的是( ).
A.電池工作時,涉及光能轉(zhuǎn)化為電能B.敏化 電極是負極C.Pt電極反應(yīng)為
D.光敏化劑結(jié)構(gòu)中,中心離子
的配位數(shù)6
該裝置是光伏電池,太陽光照下敏化后的 產(chǎn)生電子
)和空穴
),驅(qū)動電流的產(chǎn)生和離子的移動,所以電池工作時,涉及光能轉(zhuǎn)化為電能,選項A說法正確.太陽光照下,敏化后的
產(chǎn)生電子
和空穴
),即敏化
電極失去電子為負極,選項B說法正確, P t 電極為正極,發(fā)生得電子的還原反應(yīng),電極反應(yīng)為
,選項C說法錯誤.由圖可知,光敏化劑結(jié)構(gòu)中,中心離子
與6個N原子成鍵,配位數(shù)是6,選項D說法正確.答案為C.
本題以光敏電池為情境,融合配合物結(jié)構(gòu)和多碘離子的循環(huán)轉(zhuǎn)化考查電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫等知識,為高頻考點.把握電極上發(fā)生的反應(yīng),分析圖中的信息為解答關(guān)鍵.該題在2022年全國乙卷和2024年安徽卷的電化學試題基礎(chǔ)上進行改編與創(chuàng)新,足見研究經(jīng)典高考題、突破經(jīng)典高考題、再造經(jīng)典高考題的命題歷程.
3.2融合 考查平衡常數(shù)
例2 (2024年福建卷)多鹵離子 、
!
在水溶液中的分解反應(yīng)及平衡常數(shù)值如表2所示.
選項A說法正確 可以與
結(jié)合,形成
,這個過程中,
又能夠解離成
和
,形成平衡反應(yīng),所以溶液中存在
的電離平衡,此變化不是氧化還原反應(yīng),
、ICl中I是 + 1 價,Cl是- 1 價,
和IBr 中,I是 + 1 價, B r 是-1價;三個變化過程中,各元素化合價都沒有改變,不是氧化還原反應(yīng),選項B說法錯誤.同主族元素從上往下,電負性逐漸減小,因此C1的電負性大于Br的電負性,形成共價鍵的兩元素之間的電負性的差值越大,鍵的極性越強,故共價鍵極性的大小關(guān)系為 I C lgt;I B r ,選項C說法正確.由選項A分析可知
(aq)中Br—Cl容易斷裂產(chǎn)生BrCl(aq)和
(aq),選項D說法正確.答案為B.
下列說法錯誤的是( ).
A.
B.上述分解反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
C.共價鍵極性: I C lgt; IBr
D. (aq)可分解為BrCl(aq)和
(aq)
已知電負性 C lgt; B r ,因此Cl在化合物中更容易吸引電子,導致I—Cl比I—Br更容易斷裂,所以電離程度 ,故
,由兩種不同鹵素相互化合形成的物質(zhì)叫鹵素互化物.本題以鹵素互化物離子為載體考查
化合價的變化,增加了本題的難度.鹵素互化物分子是由一個較重鹵素原子和奇數(shù)個較輕鹵素原子組成的,如
等.鹵素互化物與鹵素單質(zhì)化學性質(zhì)相似,有較強的氧化性,能與金屬、非金屬反應(yīng)生成相應(yīng)鹵化物,也能與水反應(yīng)生成氫鹵酸和次鹵酸.但是鹵素互化物又不同于鹵素單質(zhì),它是兩種鹵素間的化合物.解答時既要抓住共性,又要抓住其特殊性,以免進入解題誤區(qū).
3.3融合顏色改變考查平衡移動和物質(zhì)轉(zhuǎn)化
例3(2023年遼寧卷)某小組進行實驗,向1 0 m L 蒸餾水中加入 ,充分振蕩,溶液呈淺棕色,再加入
鋅粒,溶液顏色加深;最終紫黑色晶體消失,溶液褪色.已知
(aq)為棕色,下列關(guān)于顏色變化的解釋錯誤的是( ).
向 1 0 m L 蒸餾水中加人 ,充分振蕩,溶液呈淺棕色,說明
在水中的濃度較小,選項A解釋正確.已知
(aq)為棕色,加人
鋅粒后, Z n 與
反應(yīng)生成
,生成的
與
發(fā)生反應(yīng)生成
,使溶液顏色加深,選項B解釋正確,
在水中存在溶解平衡:
與
反應(yīng)生成的
與
反應(yīng)生成
,
(aq)濃度減小,上述溶解平衡向右移動,紫黑色晶體消失,選項C解釋正確.最終溶液褪色是 Z n 與有色物質(zhì)發(fā)生了化合反應(yīng),不是置換反應(yīng),選項D解釋錯誤.答案為D.
特征顏色是物質(zhì)存在的重要判定依據(jù).由溶液呈淺棕色可知 部分溶解;由溶液顏色加深可知產(chǎn)生
(aq);由紫黑色晶體消失可知
(s)全部溶解;溶液褪色說明不存在有色粒子
(s)、
(aq),據(jù)此特征顏色進行分析解答.
3.4考查實驗方案的對比與探究
例4(2023年北京卷)資料顯示, 可以將
氧化為
.某小組同學設(shè)計實驗探究 C u 被
氧化的產(chǎn)物及銅元素的價態(tài).已知:
易溶于KI溶液,發(fā)生反應(yīng)
(紅棕色);
和
氧化性幾乎相同.
(1)將等體積的KI溶液加入mmol銅粉和n mol 的固體混合物中,振蕩.實驗記錄如表3所示.
① 初始階段, C u 被氧化的反應(yīng)速率:實驗I(填“ gt; ”“ lt; \"或\" \"實驗 I ·
② 實驗Ⅲ所得溶液中,被氧化的銅元素的可能存在形式有 (藍色)或
(無色),進行以下實驗探究:
步驟a.取實驗Ⅲ的深紅棕色溶液,加入 ,多 次萃取、分液.
步驟b.取分液后的無色水溶液,滴入濃氨水.溶液顏色變淺藍色,并逐漸變深
i.步驟a的目的是
i.查閱資料:
(無色)容易被空氣氧化.用離子方程式解釋步驟b的溶液中發(fā)生的變化:
③ 結(jié)合實驗Ⅲ,推測實驗I和 I 中的白色沉淀可能是 C u I ,實驗I中銅被氧化的化學反應(yīng)方程式是.分別取實驗I和 I 充分反應(yīng)后的固體,洗滌后得到白色沉淀,加入濃KI溶液, (填實驗現(xiàn)象),觀察到少量紅色的銅.分析銅未完全反應(yīng)的原因是
(2)上述實驗結(jié)果, 僅將 C u 氧化為 + 1 價.在隔絕空氣的條件下進行電化學實驗,證實了
能將
氧化為
.裝置如圖3所示, a , b 分別是
(3)運用氧化還原反應(yīng)規(guī)律,分析在上述實驗中C u 被 氧化的產(chǎn)物中價態(tài)不同的原因:
( 1 ) ① 初始階段, 在水中的溶解度很小,銅主要被
氧化.實驗 I 中
的濃度比實驗I中
的濃度更大,生成
的速率更快,則實驗Ⅱ中C u 被氧化的速率更快. ② i.實驗Ⅲ所得深紅棕色溶液中存在平衡:
,加入
,多次萃取分液可以分離出溶液中的
,使平衡不斷逆向移動,最終可以除去溶液中紅棕色的
,防止干擾后續(xù)實驗.ii.結(jié)合資料信息可知,實驗 I I 所得溶液中, C u 元素以無色的
形式存在,加人濃氨水,發(fā)生反應(yīng):
,生成的
又被氧氣不斷氧化為藍色的
,發(fā)生反應(yīng):
③ 若實驗工中生成的白色沉淀為 C u I ,實驗I中 C u 被氧化的化學方程式為
或 2 C u+
分別取少量實驗I和實驗 I 中的白色固體,洗滌后得到白色沉淀,由題意可知白色沉淀的主要成分是 C u I ,加入濃KI溶液,發(fā)生反應(yīng): C u I +
,則觀察到的現(xiàn)象是白色沉淀逐漸溶解,溶液變?yōu)闊o色;實驗I和實驗Ⅱ中碘未完全反應(yīng),還剩余少量銅,說明銅與碘的反應(yīng)為可逆反應(yīng)或
濃度小未能氧化全部的Cu.
(2)通過原電池裝置證實 可以將 C u 氧化為
,則銅作負極,因為碘在水中溶解度很小,由已知信息可知碘的氧化性和
幾乎相同,則正極的電解質(zhì)溶液可以是含
的
的KI溶液.
(3)銅與碘反應(yīng)的體系在原電池裝置中,""將 C u 氧化為"
";而在實驗"
"中 C u 均以"
"形式存在,這是由于在實驗"
"中"
"可以進一步與
"結(jié)合生成CuI沉淀或"
","
"濃度減小使得
"氧化性增強,發(fā)生反應(yīng)"
"
"和"
本題以實驗探究情境為載體,對氧化還原反應(yīng)、化學平衡移動、溶液中的反應(yīng)和電化學等相關(guān)知識進行綜合考查,培養(yǎng)學生變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認知、實驗探究與創(chuàng)新意識的化學核心素養(yǎng).
從上述兩年的高考試題和最新的八省聯(lián)考試題來看,對于""或"
"的考查逐漸升溫,且命題熱點主要集中在化學平衡"
"的移動和氧化還原反應(yīng)原理的探究上.高考題常以陌生的情境為載體呈現(xiàn),但在新情境包裝下的試題“內(nèi)核”一定能在教材的主干知識中找到原型,這就要求我們在日常學習中自主建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò),將化學平衡移動知識與元素化合物內(nèi)容、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的量的計算、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等核心知識加以整合,完善學生的認知體系,形成必備知識網(wǎng)絡(luò),促使學生在問題解決的過程體驗中,實現(xiàn)深度學習,培養(yǎng)高階思維能力.
本文系山東省教育科學“十四五”規(guī)劃一般課題“數(shù)字化賦能大概念統(tǒng)領(lǐng)的中學課程融合研究\"(批準號:2023YB195)階段性研究成果.
(完)