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运用分类的思想解决化学问题
超市中的各种商品、图书馆中的各种图书、医院药房中的各种药品、化学实验室中的各种试剂、网络上的各种网页栏目等等,许多许多物质均加以分门别类,目的是方便查找使用,这种分门别类的方法就是分类思想。日常生活中是如此,我们学化学何尝不是如此?化学家门捷列夫的元素周期律和周期表的提出,就是运用物质分类思想的典范,为后人学习化学和研究化学提供了一种常用的基本方法和重要思想。
分类思想的主要观点:化学是研究物质的组成、结构、性质、变化、制备和应用的自然科学,而世界上物质有成千上万种,极其丰富,既有其个性,也有与其它物质相同(或相似)之处。同样,物质的结构、变化以及性质也是多种多样的,既有其特殊性,也有其规律性。学会从不同角度对物质及其结构、变化、性质等进行分类,然后在解决某些问题时把某种物质的属性归到某一类中,用“类”的思想去解决问题,容易把握问题的实质,找到解决问题的方法及思路,从而有效迅速地解决问题。学生一旦理解掌握了分类思想方法,不但有助于分门别类地系统地分析问题和处理问题,而且有利于激发学习兴趣与提高学习效率。
一、物质组成的分类
中学化学中对物质组成的分类有多种多样,如混合物可以分为溶液、浊液、胶体以及其他的混合物;纯净物可分为单质和化合物。化合物按不同依据可分为有机化合物与无机化合物、离子化合物与共价化合物、电解质与非电解质、氧化物与酸、碱、盐以及氢化物等。有机物可分为烃和烃的衍生物;烃可分为烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、芳香烃等;烃的衍生物可分为卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯等。以上分类均说明了物质分类的思想在化学教学中无处不在,因此,解决化学问题要渗透分类思想。
例1.下列物质按不同类别分组,所得组合最不合理的是( )
(1)糖类 (2)塑料 (3)石油 (4)蛋白质 (5)合成纤维 (6)棉花 (7)陶瓷 (8)玻璃 (9)天然气 (10)水泥 (11)合成橡胶 (12)煤 (13)油脂 (14)羊毛
A.(1)、(4)、(13) B.(2)、(5)、(11)
C.(7)、(8)、(10)、(14) D.(3)、(9)、(12)
解析:思路(1)按物质分类,对各选项进行验证。选项A 对应的三种有机物都是基本营养物质,分类合理;选项B对应的三种有机物都是有机合成材料,分类合理;选项D对应的三种有机物都是化石燃料,分类合理。选项C中(7)陶瓷、(8)玻璃、(10)水泥,都属于传统型的无机非金属材料,而(14)羊毛是蛋白质,属于天然有机高分子材料,分类不合理。
思路(2)按大范围分类,题设14种物质除3种无机物外都是有机物,而3种无机物全是硅酸盐材料,其组合为(7)、(8)、(10),混入(14)羊毛这一有机物,该选项分类不合理。正确答案为C。
感悟:对物质进行分类的依据有多种,不同的依据会得到不同的结果。但解决具体问题时,往往会出现殊途同归,得到相同的结果。要认真区别对待。
例2.下列关于氧化物的各项叙述正确的是( )
A.酸性氧化物肯定是非金属氧化物 B.非金属氧化物肯定是酸性氧化物
C.碱性氧化物肯定是金属氧化物 D.金属氧化物肯定是碱性氧化物
解析:金属氧化物可以是碱性氧化物如Na2O、CuO等,也可以是酸性氧化物如Mn2O7、CrO3等,还可以是两性氧化物如Al2O3、BeO等,甚至还可以是特殊氧化物如Na2O2、Fe3O4等;而非金属氧化物可以是酸性氧化物如SO2、SO3等,也可以是不成盐氧化物如CO、NO等,还可以是中性氧化物如H2O,甚至还可以是特殊氧化物如NO2等。因此,只有碱性氧化物一定是金属氧化物的说法正确。故选项C正确。或按各类氧化物间交叉分类的特点直选C。
感悟:因为氧化物的分类比较复杂,所以,要注意各类氧化物间的交叉分类。如:按组成元素分,氧化物可分为金属氧化物和非金属氧化物。按物质性质分,氧化物可分为酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物和其他氧化物。按是否与酸或碱反应分,氧化物可分为成盐氧化物和不成盐氧化物。按水溶性分,氧化物可分为可溶性氧化物和难溶性氧化物。按物质状态分,氧化物可分为固态氧化物、液态氧化物和气态氧化物。
因为氧化物互相之间存在着交叉分类,所以,氧化物之间属于“不一定”的关系是很多的。如:酸性氧化物不一定都是非金属氧化物;非金属氧化物不一定都是酸性氧化物;金属氧化物不一定都是碱性氧化物;酸性氧化物或碱性氧化物不一定都能与水反应;碱不一定都有对应的碱性氧化物(如NH3·H2O就没有对应的碱性氧化物);酸不一定都有对应的酸性氧化物(如无氧酸或有机酸乙酸等);既能与酸溶液反应,又能与碱溶液反应的氧化物不一定是两性氧化物(如Na2O2、SiO2等);能与酸反应的氧化物不一定都是碱性氧化物(如SiO2能与氢氟酸反应等);能与水反应的氧化物不一定都要可溶于水(如CO+H2O CO2+
H2);金属单质与氧气反应不一定生成碱性氧化物(如2Na+O2 Na2O2);非金属单质与氧气反应不一定生成酸性氧化物(如N2+O2 2NO);等等。
因为物质是复杂的,物质变化也是复杂的。所以,化学中的不一定关系很多,只要根据物质的特点列举反例即可解决问题。
现场体验:1.(2013·上海高考2)氰酸铵(NH4OCN)与尿素[CO(NH2)2]( )
A.都是共价化合物 B.都是离子化合物
C.互为同分异构体 D.互为同素异形体
2.(2013·四川高考2)下列物质分类正确的是( )
A.SO2、SiO2、CO均为酸性氧化物
B.稀豆浆、硅酸、氯化铁溶液均为胶体
C.烧碱、冰醋酸、四氯化碳均为电解质
D.福尔马林、水玻璃、氨水均为混合物
答案:1.C 2.D
【专题强化训练】
1.(2013·上海高考1)2013年4月24日,东航首次成功进行了由地沟油生产的生物航空燃油的验证飞行。能区别地沟油(加工过的餐饮废弃油)与矿物油(汽油、煤油、柴油等)的方法是( )
A.点燃,能燃烧的是矿物油
B.测定沸点,有固定沸点的是矿物油
C.加入水中,浮在水面上的是地沟油
D.加入足量氢氧化钠溶液共热,不分层的是地沟油
2.(2011·山东高考12)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是( )
A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物
B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、Al
3.下列关于氧化物的各项叙述正确的是( )
A.酸性氧化物均可与水反应可生成相应酸
B.与水反应可生成酸的氧化物不一定是酸酐
C.与水反应可生成碱的氧化物不一定是碱性氧化物
D.不能跟酸反应的氧化物一定能跟碱反应
4.(2009·广东高考13)警察常从案发现场的人体气味来获取有用线索,人体气味的成分中含有以下化合物:①辛酸;②壬酸;③环十二醇;④5,9﹣十一烷酸内酯;⑤十八烷;⑥己醛;⑦庚醛。下列说法正确的是( )
A.①②⑥分子中碳原子数小于10,③④⑤分子中碳原子数大于10
B.①②是无机物,③⑤⑦是有机物
C.①②是酸性化合物,③⑤不是酸性化合物
D.②③④含氧元素,⑤⑥⑦不含氧元素
5.(2009·浙江高考7)下列说法正确的是( )
A.蛋白质、纤维素、蔗糖、PVC、淀粉都是高分子化合物
B.氢键在形成蛋白质二级结构和DNA双螺旋结构中起关键作用
C.使用太阳能热水器、沼气利用、玉米制乙醇都涉及到生物质能的利用
D.石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石染料
答案:1.D 2.C 3.BC 4.AC 5.B
二、物质结构的分类
物质结构是物质性质和变化的内因,决定着物质的性质和变化。用“结构观”理解掌握无机物和有机物的性质与变化有着极其重要的意义。物质结构总是围绕着原子结构、分子结构、晶体结构三大板块进行分类学习的。而三大板块各有许多不同的分类,归纳总结,有助于解决化学问题。如:原子结构中的2电子微粒、10电子微粒、18电子微粒,s、p、d电子,元素周期表中各分区的价电子排布,各种类型的等电子体等;分子结构中的化学键可分为离子键、共价键、金属键等;共价键可分为极性键与非极性键,一般共价键与特殊共价键(配位键),单键、双键与三键,σ键与π键等;杂化轨道可分为中心原子sp1杂化(分子空间构型均为直线型)、中心原子sp2杂化(平面三角型)与中心原子sp3杂化(正四面体)等;晶体结构可分为金属晶体、离子晶体、原子晶体、分子晶体等。
有机物分子结构中存在着各种官能团结构,分类学习,方便理解掌握有机物的性质与变化。有机物中的等效氢结构,可分类为:①同一个碳原子上的氢原子完全对称。②与同一个碳原子相连的甲基上的氢原子完全对称。③结构对称的碳原子上的氢原子完全对称等,掌握了这些等效结构,有助于辨析同分异构体与判断同分异构体种类、数目。
例1.(2012·上海高考3)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料,下列描述错误的是( )
A.AlON和石英的化学键类型相同 B.AlON和石英晶体类型相同
C.AlON和Al2O3的化学键类型不同 D.AlON和Al2O3晶体类型相同
解析:本题考查晶体的分类与化学键的分类等概念,AlON与石英(SiO2)均为原子晶体,所含化学键均为共价键,故选项A、B正确;Al2O3是离子晶体,晶体中含离子键,不含共价键,故选项C正确,选项D错误。
例2.(2013·全国高考12)分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,若不考虑立体异构,这些醇和酸重新组合可形成的酯共有( )
A.15种 B.28种 C.32种 D.40种
解析:依题意符合组成C5H10O2的有机物应为饱和一元羧酸酯,按羧酸的碳链结构分类有:一碳羧酸、二碳羧酸、三碳羧酸各1种,四碳羧酸2种,共5种;按醇的分碳链结构分类有:四碳醇4种(丁基的结构有4种),三碳醇2种(正丙基与异丙基2种结构),二碳醇、一碳醇各1种,共8种;因此可组成形成的酯共计:5×8=40种。正确答案为D。
现场体验:1.(2012·全国高考6)下列关于化学键的叙述,正确的一项是( )
A.离子化合物中一定含有离子键
B.单质分子中均不存在化学键
C.含有极性键的分子一定是极性分子
D.含有共价键的化合物一定是共价化合物
2.(2013·上海高考4)下列变化需克服相同类型作用力的是( )
A.碘和干冰的升华 B.硅和C60的熔化
C.氯化氢和氯化钾的溶解 D.溴和汞的气化
答案: 1.A 2.A
【专题强化训练】
1.(2013·海南高考19)下列化合物中,含有非极性共价键的离子化合物是( )
A.CaC2 B.N2H4 C.Na2S2 D.NH4NO3
2.(2013·广西高考13)某单官能团有机化合物,只含碳、氢、氧三种元素,相对分子质量为58,完全燃烧时产生等物质的量的CO2和H2O。它可能的结构共有(不考虑立体异构)( )
A.4种 B.5种 C.6种 D.7种
3.(2012·海南高考19)下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是( )
A.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
B.四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型
C.二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物
D.锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质
4.(2013·山东高考32)卤族元素包括F、CL、Br等。
(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 。
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,右图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为 。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为和 。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。
(4)若BCl3与XYn 通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物提供孤对电子的原子是。
5.(2012·江苏高考)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2 溶液中加入Na2CO3 溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Mn2+基态的电子排布式可表示为。
②NO3-的空间构型是 (用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO 被氧化为CO2,HCHO 被氧化为CO2 和H2O。
①根据等电子体原理,CO分子的结构式为。
②H2O 分子中O 原子轨道的杂化类型为 。
③1 mol CO2 中含有的σ 键数目为 。
(3)向CuSO4 溶液中加入过量NaOH 溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。
答案:1.AC
2.B(提示:符合单官能团有机物可以醛基、酮基、环状羟基醇、环醚等)
3.BD
4.(1)a (2)2;BN (3)sp2;sp3;3 (4)X
5.(1)①1s22s22p63s23p63d5 (或[Ar]3d5) ②平面三角形
(2)①C≡O ②sp3 ③2×6. 02×1023个(或2mol)
三、物质变化的分类
中学物质变化主要以化学变化为主,化学反应数量繁多,纷纭复杂,令人眼花瞭乱,单打一地掌握,难以全面识记。可以从反应类型、反应条件、反应物与生成物的状态等方面去加以分类,有助于全面理解各类反应的内在规律,强化应用。如:根据反应物及生成物的类别将反应分为分解反应、化合反应、置换反应和复分解反应;根据反应中是否发生转移电子将反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应;根据反应中是否有离子参加反应将反应分为离子反应和分子反应;根据反应进行的程度将反应分为可逆反应和不可逆反应;根据反应的能量变化将反应分为放热反应和吸热反应;等等。再如,有机反应也要熟悉反应类型的分类,取代、加成、消去、水解、氧化、还原、酯化、加聚、缩聚、裂化、裂解等。
以上各类反应均可进行细分,如置换反应:根据不同单质参与反应可细分为金属单质置换非金属单质、金属单质置换金属单质、金属单质置换金属单质、非金属单质置换非金属单质等;根据反应条件不同可细分为常温下、加热条件下、熔融状态下、高温条件下等置换反应。根据反应物的状态不同可细分在溶液中的置换反应、气体与气体的置换反应、气体与固体的置换反应、固体与固体的置换反应等。氧化还原反应、离子反应是高中化学反应的两大支柱,同样可细化分类,此处不一一列举。
例1.(2013·上海高考7)将X气体通入BaCl2溶液,未见沉淀生成,然后通入Y气体,有沉淀生成,X、Y不可能是( )
选项
X
Y
A
SO2
H2S
B
Cl2
CO2
C
NH3
CO2
D
SO2
Cl2
解析:根据选项中提供的各种气体,单独与BaCl2溶液均不可能生成沉淀,有可能生成沉淀的物质是:BaSO3、BaSO4、BaCO3、S等;再根据各类反应的特点分析:生成BaSO3要有SO32-生成,四个选项的两种气体均不可能生成
SO32-;生成BaSO4要有SO42-生成,选项D中发生氧化还原反应生成SO42-:SO2+Cl2+2H2O==4H++SO42-+2Cl-;生成BaCO3要有CO32-生成,选项C发生化合反应生成CO32-:2NH3+ H2O+CO2==CO32-+2NH4+;选项A发生氧化还原反应直接生成S沉淀:2H2S+SO2==3S↓+2H2O;选项B 中的Cl2、CO2、BaCl2溶液不发生反应。正确答案为B。
感悟:在全面掌握物质间各类反应的基础上,既考虑到氧化还原反应生成不溶于酸的BaSO4沉淀的情况,又考虑到复分解反应生成BaCO3沉淀的情况,还考虑到撇开BaCl2溶液的氧化还原反应生成S沉淀的情况,方可圆满答题。
例2.(2012·海南高考3)下列各组中,每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( )
A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B.NaOH、CuSO4、H2SO4
C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2
解析:不同电解质溶液电解反应的规律可分为四类:一是电解水型;二是电解电解质型;三是放氢生碱型;四是放氧生酸型。显然,本题属于电解水型,要找含氧酸、强碱、强碱与含氧酸形成的盐,唯有C满足要求。
现场体验:1.(2011·上海高考18)在氧化还原反应中,水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既非氧化剂又非还原剂等。下列反应与Br2+SO2+2H2O==H2SO4+2HBr相比较,水的作用不相同的是( )
A.2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2↑ B.4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
C.2F2+2H2O==4HF+O2 D.2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
2.(2011·山东高考11)下列与有机物结构、性质相关的叙述错误的是( )
A.乙酸分子中含有羧基,可与NaHCO3溶液反应生成CO2
B.蛋白质和油脂都属于高分子化合物,一定条件下都能水解
C.甲烷和氯气反应生成一氯甲烷,与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同
D.苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键
答案:1.CD 2.B
【专题强化训练】
1.(2010·广东高考11)下列说法正确的是( )
A.乙烯和乙烷都能发生加聚反应
B.蛋白质水解的最终产物是多肽
C.米酒变酸的过程涉及了氧化反应
D.石油裂解和油脂皂化都有高分子生成小分子的过程
2.(2009·北京高考12)由短周期元素组成的中学常见无机物A、B、C、D、E、X存在如在右图转化关系(部分生成物和反应条件略去)。下列推断不正确的是( )
A.若X是Na2CO3,C为含极性键的非极性分子,则A一定是氯气,且D和E不反应
B.若A是单质,B和D的反应是OH-+HCO3-==H2O+CO32-,则E一定能还原Fe2O3
C.若D为CO,C能和E反应,则A一定为Na2O2
D.若D为白色沉淀,与A摩尔质量相等,则X一定是铝盐
3.(2013·江苏高考6)甲、乙、丙、丁四种物质中,甲、乙、丙均含有相同的某种元素,它们之间具有如下转化关系: 。下列有关物质的推断不正确的是( )
A.若甲为焦炭,则丁可能是O2 B.若甲为SO2,则丁可能是氨水
C.若甲为Fe,则丁可能是盐酸 D.若甲为NaOH溶液,则丁可能是CO2
4.常作漂白剂的物质有:①氯气、②二氧化硫、③活性炭、④过氧化钠,其漂白原理相同的是( )
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
5.(2012届厦门市高三质检)已知甲、乙、丙、X、Y为中学化学常见物质,其中甲、乙、丙中均含有元素A,其转化关系如下图所示(反应条件已省略):
(1)若甲是可用于自来水消毒的黄绿色气体,X的水溶液通人二氧化碳能产生白色沉淀,则反应①的用途为____ (填一种)。
(2)若甲是空气中含量最高的气体,乙的密度小于丙,则一定条件下,反应③的化学方程式为。
(3)若甲是蓝色含结晶水的盐,可用于游泳池消毒,甲与X在通电条件下生
成的乙为酸,则A的原子结构示意图为。甲溶液呈酸性的原因为(用离子
方程式表示)__ _。
(4)若A是短周期元素,其主族数是周期数的两倍。
a、若乙、丙的溶液是常用的调味品,则反应③的化学方程式为
b、若甲是单质,乙是氧化物,则气体丙的结构式为 。
答案:1.C 2.A 3.C 4.C
5.[提示:题设图示转化涉及三类反应:一是氧化还原反应中的归中反应;二是酸碱盐间的复分解反应与电解反应或双水解反应等;三是有机化学中的醇、醛、羧酸的互相转化及酯化反应等]
(1)制漂白粉(或其他合理答案)
(2) 4NH3+6NO 5N2+6H2O
(3)Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+
(4) a、CH3COOH+HOCH2CH3 CH3COOC2H5+H2O b、H—S—H
四、物质性质的分类
物质的性质多种多样,有物理性质,有化学性质,有通性,有特性,加以分门别类,归类掌握,很有必要。如:以电子转移的观点来分类学习各种物质参加氧化还原反应时的性质,氧化剂具有氧化性、还原剂具有还原性,处于中间价态的物质既有氧化性又有还原性等。又如:以“单质→氧化物→酸或碱 →盐”的主线来分类学习各种具体物质的性质,金属与非金属分别有其各自的通性;氧化物可按性质分类:酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物、不成盐氧化物、过氧化物等;酸、碱、盐分别有其各自的通性;盐可按性质分类:强酸强碱盐、强酸弱碱盐、强碱弱酸盐、弱酸弱碱盐、氧化性盐、还原性盐、稳定性盐、不稳定性盐等;酸式盐可按性质分类:呈强酸性的酸式盐有NaHSO4等;呈弱酸性的酸式盐有NaHSO3、NaH2PO4、NaHC2O4等,呈弱碱性的酸式盐有NaHCO3、Na2HPO4、NaHS等。
各类物质的性质均可以细分,如气体物质的性质分类、有机物的性质分类等;甚至一种物质的性质还要细分学习,如新制氯水,其成分有三分子(H2O、Cl2、HClO)、四离子(H+、Cl-、ClO-、OH-),有以Cl2为主的强氧化性与溶液呈黄绿色、有以H+为主的强酸性、有以HClO为主的弱酸性与漂白性、有以Cl-为主的复分解性质等。
以上这些都是物质的性质分类学习的依据,只要注意效仿,就能对各物质的性质全面掌握,应用自如。
例1.在分开盛放的M、N两溶液中,各含有下列十四种离子中的七种(不
考虑水的电离):Al3+、Na+、K+、Fe3+、NH4+、H+、Cl-、NO3-、OH-、
CO32-、MnO4-、SO42-、S2-、[Al(OH)4]-,且两溶液里所含离子不相同,已知M溶液中的阳离子只有两种,则N溶液中的阴离子应该是( )
A.NH4+、S2-、CO32- B.[Al(OH)4]-、SO42-、MnO4-
C.NO3-、Cl-、SO42- D.MnO4-、SO42-、NO3-
解析:这是一道离子共存题,可按酸性溶液和碱性溶液分为两类:酸性溶液中不可能含有S2-、CO32-、[Al(OH)4]-、OH-,因为S2-、CO32-、
[Al(OH)4]-均水解呈碱性,OH-呈碱性,与H+不共存;碱性溶液中不可能含有Al3+、Fe3+、NH4+、H+,因为Al3+、Fe3+、NH4+水解均呈酸性,H+呈酸性,与
OH-不共存;又因MnO4-具有强氧化性,与S2-不共存,MnO4-与H+、Cl-能发生氧化还原反应,故酸性溶液中可含H+、Al3+、Fe3+、NH4+、MnO4-;碱性溶液中可含OH-、S2-、CO32-、Cl-、[Al(OH)4]-。因M溶液中的阳离子只有两种,故Na+、K+应归为碱性溶液M,其七种离子是:Na+、K+、OH-、S2-、CO32-、
[Al(OH)4]-、Cl-。而N溶液归为酸性溶液,其七种离子是:H+、 Al3+、Fe3+、NH4+、NO3-、MnO4-、SO42-。选项D正确。
感悟:14种离子混合在一起进行离子不共存的分析,是一个较为复杂的问题。根据溶液酸碱性不同进行分类,形成不同类别的两种情况来分析解决问题,不仅不会感觉到分析14种离子很混乱,而且解题方向明确,思路清晰,快速准确。显然,分类的好处在于化繁为简,分清共性和个性,方便解题。
例2.(2013·重庆高考9)下列排序正确的是( )
A.酸性:H2CO3﹤C6H5OH﹤CH3COOH
B.碱性:Ba(OH)2﹤Ca(OH)2﹤KOH
C.熔点:MgBr2﹤SiCl4﹤BN
D.沸点:PH3﹤NH3﹤H2O
解析:此题涉及物质的酸性、碱性、熔点、沸点等比较。选项A通过比较有机物与碳酸的酸性强弱知:CH3COOH>H2CO3>C6H5OH;选项B通过比较同周期、同主族物质的碱性强弱知:Ba(OH)2>KOH>Ca(OH)2;选项C通过比较不同晶体的熔点高低知:BN(原子晶体)>MgBr2(离子晶体)>SiCl4(分子晶体);选项D通过经验与氢键影响知沸点:PH3(常温是气体、分子间无氢键)﹤NH3(常温是气体、分子间有氢键)﹤H2O(常温是液体、分子间有氢键),所以,选项D正确。
现场体验:1.(2013·福建高考7)下列关于有机化合物的说法正确的是( )
A.乙酸和乙酸乙酯可用Na2CO3溶液加以区别
B.戊烷(C5H12)有两种同分异构体
C.乙烯、聚氯乙烯和苯分子均含有碳碳双键
D.糖类、油脂和蛋白质均可发生水解反应
2.(2012·北京高考9)已知33As、35Br位于同一周期,下列关系正确的是( )
A.原子半径:As﹥C1﹥P B.热稳定性:HC1﹥AsH3﹥HBr
C.还原性:As3-﹥S2-﹥C1- D.酸性:H3AsO4﹥H2SO4﹥H3PO4
答案:1.A 2.C
【专题强化训练】
1.(2011·广东高考7)下列说法正确的是( )
A.纤维素和淀粉遇碘水均显蓝色
B.蛋白质、乙酸和葡萄糖均属电解质
C.溴乙烷与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯
D.乙酸乙酯和食用植物油均可水解生成乙醇
2.(2011·全国高考7)下列叙述错误的是( )
A.用金属钠可区分乙醇和乙醚
B.用高锰酸钾酸性溶液可区分乙烷和3-乙烯
C.用水可区分苯和溴苯
D.用新制的银氨溶液可区分甲酸甲酯和乙醛
3.(2010·北京高考7)下列物质与常用危险化学品的类别不对应的是( )
A.H2SO4、NaOH——腐蚀品 B.CH4、C2H4­——易燃液体
C.CaC2、Na——遇湿易燃物品  D.KMnO4、K2Cr2O7——氧化剂
4.(2010·全国高考6)下列判断错误的是( )
A.沸点:NH3>PH3>AsH3 B.熔点:Si3N4>NaCl>SiI4
C.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4 C.碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
5.(2011·重庆高考7)下列叙述正确的是( )
A.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同
B.K、Zn分别与不足量的稀盐酸反应所得溶液均呈中性
C.Li、Na、K的原子半径和密度随原子序数的增加而增加
D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强
答案:1.C 2.D 3.B 4.A 5.D
五、化学实验的分类
化学实验是研究与学习化学的重要手段和方法,贯穿化学学习的整个过程,对于培养学生的观察能力、思维能力和自学能力都具有十分重要的作用。目前,高中实验主要有验证实验、探究实验、定量实验三大类。不论哪一类实验均离不开基础实验,因此,对化学实验进行分类学习尤其重要。如常见实验仪器可分为:加热仪器、可直接加热的仪器、需垫石棉网加热的仪器、计量仪器、物质分离的仪器、其他常用仪器等。物质检验有鉴别、鉴定和推断,可分为常见气体的检验、常见阳离子的检验、常见阴离子的检验、常见有机物的检验等。物质制取的分类有:气体物质的制备、典型无机物的制备、有机物的制备等。分类时还可细分,如:常见气体的制备装置可分为:固体+固体(加热)、固体+液体或液体+液体(加热)、固体+液体(不加热)。常见气体的收集方法可分为:排水法、向下排气法、向上排气法等。常见气体的干燥方法、常见气体的尾气处理方法等均可细分。
例1.(2012·浙江高考13)水溶液X中只可能溶有K+、Mg2+、Al3+、AlO2-、SiO32-、SO32-、CO32-、SO42-中的若干种离子。某同学对该溶液进行了如下实验:
下列判断正确的是( )
A.气体甲一定是纯净物 B.沉淀甲是硅酸和硅酸镁的混合物
C.K+、AlO2-和SiO32-一定存在于溶液X中
D.CO32-和SO32-一定不存在于溶液X中
解析:实验第一步向X溶液中加入过量稀盐酸会发生反应的有4种弱酸根离子:AlO2-、SiO32-、SO32-、CO32-等,反应后会生成气体的有2种弱酸根离子:SO32-、CO32-等,故气体甲的成分可能含有SO2、CO2的一种或两种,选项A与D均错;依题意沉淀甲只能是硅酸沉淀一种,故溶液中有SiO32-离子,Mg2+、Al3+与之不共存,不可能含有镁离子和铝离子,选项B错误;实验第二步加入过量氨水后生成的白色沉淀乙是氢氧化铝,故X溶液中一定含有AlO2-、SiO32-,同时,溶液中必有阳离子K+离子,选项C正确。正确答案为C。
例2.(2013·安徽高考8)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )
选项
A中的物质
B中的物质
C中收集的气体
D中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
解析:此题考查的气体制备装置为固液不加热制气体、气体收集为向上排空气法、采用防倒吸的方法进行尾气处理。显然,NH3不能使用向上排空气法,选项A错误;铜与稀硝酸反应生成的NO被装置中的空气氧化可生成NO2,但NO2吸收不宜使用防倒吸装置,选项C错误;用浓盐酸与MnO2制取Cl2需要加热,选项D错误。正确答案为B。
现场体验:1.(2012·上海高考16)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是( )
A.①是氨气发生装置 B.③是氨气发生装置
C.②是氨气吸收装置 D.④是氨气收集、检验装置
2.(2013·全国高考13)下列实验中,所采取的分离方法与对应原理都正确的是( )
选项
目的
分离方法
原理
A
分离溶于水的碘
乙醇萃取
碘在乙醇中的溶解度较大
B
分离乙酸乙酯和乙醇
分液
乙酸乙酯和乙醇的密度不同
C
除去KNO3固体中混杂的NaCl
重结晶
NaCl在水中的溶解度很大
D
除去丁醇中的乙醚
蒸馏
丁醇与乙醚的沸点相差较大
答案:1.B 2.D
【专题强化训练】
1.某无色透明溶液能,该溶液中可能含有: H+、K+、Mg2+、Fe3+、Cl-、OH-、NO3-、CO32-、MnO4-等,试推断:
第一种情况:一定有 离子,可能有 离子;
第二种情况:一定有 离子,可能有 离子。
2.(2013·江苏高考13)下列依据相关实验得出的结论正确的是( )
A.向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液
B.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液
C.将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯
D.向某溶液中滴加KSCN 溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+
3.(2013·上海高考14)为测定镀锌铁皮锌镀层的厚度,将镀锌皮与足量盐酸反应,待产生的气泡明显减少时取出,洗涤,烘干,称重。关于该实验的操作对测定结果的影响判断正确的是( )
A.铁皮未及时取出,会导致测定结果偏小
B.铁皮未洗涤干净,会导致测定结果偏大
C.烘干时间过长,会导致测定结果偏小
D.若把盐酸换成硫酸,会导致测定结果偏大
4.(2012·江苏高考13)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
结 论
A
向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液
均有固体析出
蛋白质均发生变性
B
向溶液中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2溶液
出现白色沉淀
溶液X中一定含有SO42-
C
向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体
出现白色沉淀
H2SiO3的酸性比H2CO3强
D
向浓度均为0.1 mol·L-1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液
出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)﹥Ksp(AgI)
5.(2012·重庆高考8)对实验:①中和滴定、②中和热的测定、③实验室制备乙烯、④乙酸乙酯的制取,叙述正确的是( )
A.①④必须加热 B.②③必须隔热
C.①②必须用指示剂 D.③④必须用催化剂
答案:1.H+、Cl-,K+、Mg2+;OH-、K+,Cl-、NO3-、CO32-
2.D 3.C 4.D 5.D
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