【步步高】2022届高三化学一轮总复习 第四章 专题讲座五 无机框图题的解答策略 新人教版

专题讲座五　无机框图题的解答策略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、Ag3PO4；d．淡黄色：S、Na2O2或AgBr；e．蓝色：Cu(OH)2；f．黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS；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)、MnO(紫红色)、Fe3＋与苯酚(紫色)、Fe3＋与SCN－(血红色)、I2与淀粉(蓝色)等。水(溶剂)苯(溶剂)CCl4(溶剂)Br2黄→橙黄→红棕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；12\nb．蓝色：CO在空气中燃烧；c．淡蓝色：S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧；d．苍白色：H2在Cl2中燃烧。【例1】　室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下面框图进行反应：又知E溶液是无色的，H为红褐色。请回答：(1)A是________，B是________，C是________。(填化学式)(2)反应⑥的化学方程式为_____________________________________________。(3)反应④的离子方程式为____________________________________________。解析　黄绿色气体B是Cl2、红褐色的H是Fe(OH)3，Cl2与无色的气体单质C反应生成E，E溶液与固体单质A反应又生成F和气体C，则C是H2，A是铁。根据物质之间的转化关系，顺推出D是FeCl3，E是HCl，F是FeCl2，G是Fe(OH)2，将推断结果代入原题检验，符合题意。答案　(1)Fe　Cl2　H2(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(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：a．白色沉淀先变灰绿色，再变红褐色：Fe(OH)2Fe(OH)3；b．白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O。③在空气中变为红棕色：NO(无色)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、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。12\n⑥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能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀：H2S。⑨在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等。⑩常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。⑪能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2)的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。⑫滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液。⑬烟雾现象：a．棕(黄)色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；b．白烟：Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；c．白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；d．白色烟雾：P在Cl2中燃烧。【例2】　A～M为中学化学的常见物质，它们之间的转化关系如图所示，部分生成物和反应条件省略。已知C、D是由元素X、Y、Z中的两种组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大，在周期表中X的原子半径最小，Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色气体且不能燃烧，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应①常用于制作印刷电路板。请回答下列问题：(1)写出A的化学式：______________。(2)比较Y与Z的原子半径大小：________>________(填元素符号)。(3)检验L溶液中金属阳离子的方法是____________________________________。(4)已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，放出无色气体。请写出该反应的化学方程式：_____________________________________________________________________。解析　本题的“题眼”是“L为棕黄色溶液”推出L中含有Fe3＋；“K为浅绿色溶液”推出K中含有Fe2＋，再根据“G为黄绿色单质气体”推出G为Cl2，故L为FeCl3，K为FeCl2(进而推出J为铁)；根据“反应①常用于制作印刷电路板”知M为Cu，B为CuCl2，E为Cu(OH)2。因为Cl2(G)和C生成H，H与Fe(J)生成K(FeCl2)，故H为HCl；又因“I有漂白作用”，所以I为HClO，C为H2O；最后综合分析知D为CO2，A为CuCO3或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3。答案　(1)CuCO3[或Cu2(OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3]12\n(2)C　O　(3)取少量L溶液于试管，滴加KSCN溶液，如溶液呈血红色，证明溶液含Fe3＋(或其他合理答案均可)(4)3Cu2O＋14HNO3(稀)===6Cu(NO3)2＋2NO↑＋7H2O(3)物质之间的特征转化关系相关知识：①连续氧化反应：ABCD(酸或碱)。a．NH3(g)N2NONO2HNO3；b．H2S(g)SSO2SO3H2SO4；c．CH4(g)CCOCO2H2CO3；d．Na(s)Na2ONa2O2NaOH。②X(盐)——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)CO2＋H2、Fe2O3＋3CO2Fe＋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＋2Mg2MgO＋C；Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O；Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；C＋H2O(g)CO＋H2；12\n3Fe＋4H2O(g)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)NH3　NH4Cl　(2)H2＋Cl22HCl(3)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋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：CaCO3CaO＋CO2↑；SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOCaSiO3；SiO2＋2CSi＋2CO↑；C＋H2O(g)CO＋H2；CO＋H2O(g)CO2＋H2；12\n3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2；2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3；4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2等。②高温、高压和催化剂条件：N2＋3H22NH3等。③加热、催化剂条件：4NH3＋5O24NO＋6H2O；2SO2＋O22SO3等。④通电条件：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；2H2O2H2↑＋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＋EF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)CuSO4　H2SO4　SO3　(2)2Cu＋O22CuO，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O　(3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑12\n(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＋、NH、H3O＋；c．阴离子：F－、O2－、N3－、OH－、NH等。其相互转化关系为NH＋OH－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－、O；d．有机物：CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等。⑪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：12\n(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)　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_________________________________________。12\n(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　　(2)(3)(NH4)2Fe(SO4)2(4)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(5)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3②Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3(6)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－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SO，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____________________________________________。12\n(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)①N⋮⋮N②4NH3＋5O24NO＋6H2O③2NO＋2CON2＋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(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)②44.8　2.5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A能与D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(HCO)>c(OH－)>c(H＋)>c(CO)。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)＝＝＝2.5mol·L－1。3．12\n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___________________________________。答案　(1)作颜料(其他合理答案也可)　Al2O3(2)　(3)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3解析　由I为红褐色固体，可知其为Fe(OH)3，从而可知H为Fe(OH)2，J、B分别为FeCl3、Fe2O3，G、D分别为FeCl2、Fe；A为金属，高温条件下能将Fe置换出来，则可知A为Al，从而可知C为Al2O3，E、F、K分别为AlCl3、NaAlO2、Al(OH)3。4．甲、乙、丙为常见单质。A、B、C、D、E、F、G、H均为中学化学中常见的化合物，其中B、G的焰色反应均为黄色，C能使品红溶液褪色。在一定条件下，各物质相互转化关系如图所示。请回答下列问题：12\n(1)用化学式表示：丙为__________，H为__________。(2)A的电子式为___________________________________________________。(3)电解E的水溶液时，E起到的作用是________________________________。(4)写出B＋C―→D的化学方程式：___________________________________；写出E＋G―→F的离子方程式：_______________________________________。答案　(1)O2　SO3　(3)增强溶液的导电能力(4)Na2O2＋SO2===Na2SO4　OH－＋HCO===CO＋H2O解析　根据乙和丙两种单质反应生成的化合物C能使品红溶液褪色，可知C为SO2；B的焰色反应为黄色，所以B中含有Na元素，又因为B是由甲和丙两种单质在点燃条件下反应生成的，可推知B为Na2O2，同时可确定甲、乙、丙分别为Na、S、O2；根据B(Na2O2)分别与H2O、CO2的反应产物，可知E为NaOH，F为Na2CO3；F可由E与G(焰色反应为黄色)反应得到，所以G为NaHCO3；C与丙(O2)在一定条件下反应得H，则H为SO3，H(SO3)与E(NaOH)反应生成D，D为Na2SO4。12