高三化学无机框图推断题

专题十五 无机框图推断题

【考点分析】

无机框图推断题是以元素化合物知识为主，集基本概念、基本理论为一体的综合性题目。具有考查知识面广、题型多变、思考容量大等特点。这类题既能考查学生掌握元素与化合物的知识量及掌握熟练程度，又能考查学生的逻辑思维能力，这类试题特点是综合性强、物质间关系复杂，导致学生解题时常常难以入手。

【典型例析】

例1、（上海）聚合硫酸铁（PPS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe³⁺的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe³⁺必须先还原成Fe²⁺。实验步骤如下：

⑴用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有__________。

（a）容量瓶　　　　（b） 烧杯　　　　 （c）烧瓶

⑵步骤II取样分析溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺的含量，目的是_____________________。

（a）控制溶液中Fe²⁺与Fe³⁺含量比　 （b）确定下一步还原所需铁的量

（c）确定氧化Fe²⁺所需NaClO₃的量　（d）确保铁的氧化物酸溶完全

⑶用NaClO₃氧化时反应方程式如下：

6FeSO₄ + NaClO₃ + 3H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + NaCl + 3H₂O

若改用硝酸氧化，则反应方程式如下：

6FeSO₄ + 2HNO₃ + 3H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + 2NO↑ + 4H₂O

已知1mol HNO₃价格0.16元、1mol NaClO₃价格0.45元，评价用HNO₃代替NaClO₃作氧化剂的利弊。利是________________________________，弊是___________________________。

聚合硫酸铁溶液中SO₄^2—与Fe³⁺物质的量之比不是3:2。根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO₄^2—与Fe³⁺物质的量之比。

⑷测定时所需的试剂______________。

（a）NaOH　　（b）FeSO₄　（c）BaCl₂ 　（d）NaClO₃

⑸需要测定__________和_________的质量（填写化合物的化学式）。

⑹选出测定过程中所需的基本操作_____________（按操作先后顺序列出）。

（a）萃取、分液　　  （b）过滤、洗涤　　　（c）蒸发、结晶

（d）冷却、称量　　  （e）烘干或灼烧

解析：本题综合考查铁及其化合物的性质，一定质量分数溶液的配制及化学实验基本操作等内容。(1)根据配制一定质量分数溶液的配制步骤，可知所需玻璃仪器除量筒外，还需要烧杯。(2)铁的氧化物溶于H₂SO₄时可得含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液，而为抑制Fe³⁺水解，原料中Fe³⁺必须还原为Fe²⁺，为确定下一步铁的用量必须测定Fe³⁺含量，而再用NaClO₃将Fe²⁺氧化为Fe³⁺时，NaClO₃的用量取决于Fe²⁺的总量，故选b、c。(3)由所给反应知氧化6 mol FeSO₄需HNO₃ 2 mol价格为O.32元，NaClO₃ 1 mol价格为O.45元，故用HNO₃代替NaClO₃的利在于原料成本降低，弊则是产生的NO会污染环境。(4)～(6)要测定SO₄^2—与Fe³⁺的物质的量之比，需分别测定一定量的溶液中SO₄^2—的物质的量和Fe³⁺的物质的量即可，故所选用试剂为BaCl₂和NaOH，通过过滤、洗涤、烘干灼烧，冷却称量可得m(BaSO₄)、

m(Fe₂O₃)，进而计算得出答案。

答案：(1)b

　　　(2)b、c

　　　(3)利：氧化相同量Fe²⁺，所用原料成本较低 　弊：产生的气体NO对大气有污染

　　　(4)a、c

(5) Fe₂O₃、BaSO₄

　　　(6)b、e、d

例2、(江苏)下图中，A是一种无色液体，G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于硝酸的白色沉淀，反应⑤是工业制X的主要反应之一。

请按要求填空：

(1)　写出下列物质的化学式：A：_______，E_______，F_______，Y_______。

(2)反应⑤的化学方程式为：________________________________________。

(3)1mol B通过反应②得到1mol F，B中F的质量分数为72％，则B的化学式为：__________。

解析：由G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，可推断G、Y分别是NH₃、HCl，并进一步可确定反应③是工业上合成氨的反应，D、E分别是H₂和N₂中的一种。又因A是一种无色液体，A电解时分解生成C和D，C又能与NH₃发生反应⑤，两种产物中有一种是A，则可判断出A为H₂O、C为O₂、D 为 H₂、E为N₂。由于反应⑤为氨的催化氧化反应，又是工业上制X的主要反应之一，可推出X为硝酸。由K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，再结合反应④、⑥、⑦不难判断F为Ag。根据1mol B分解得到1mol Ag和一定量的N₂，可设Ag的化学式为AgN_X，则108/（108+14x）=72%，解得x=3，所以B为叠氮化物AgN₃。

答案：（1）H₂O　　　N₂　　　 Ag　　　 HCl

（2）　

（3）AgN₃

例3、(广东)如下图所示，已知①甲、乙、丙、丁均为前三周期元素的单质。

②在一定条件下甲与丙和甲与丁都按物质的量之比1:3反应，分别生成X和Y，在产物中元素甲呈负价。③在一定条件下乙与丙和乙与丁都按物质的量之比1:2反应，分别生成Z和W，在产物中元素乙呈负价。

请填空：

(1)甲是_______，乙是______。（填化学式）

(2)甲与丙反应生成X的化学方程式是________________________。

(3)乙与丁反应生成W的化学方程式是________________________。

解析：由甲与丙、甲与丁都按物质的量之比1:3反应，可设甲、丙(丁)是单原子分子或双原子分子，进而得出它们之间形成的化合物的化学式为B₆A、B₃A、B₃A₂[A、B分别为甲、

丙(丁)的组成元素]，由于A为负价，显然B₆A不可能。根据后两个化学式可得：A为-3价，初步判断A为氮元素，即甲为氮气。联系B₃A、B₃A₂的化学式及较熟悉的合成氨等反应，可知X和Y分别为NH₃、Mg₃N₂。结合乙与丙、丁的反应特征，再推出乙为氧气，可知Z和W分别为H₂0和MgO。

　　　　　　　　　　　　  点燃　　　　　　　 点燃

答案:(1)N₂　0₂　 (2)N₂＋3Mg ＝ Mg₃N₂ (3)2H₂＋0₂ ＝ 2H₂0

　　　　　 　　　　　　　　　　　 点燃

或(2)N₂＋3H₂2NH₃　  (3)O₂＋2Mg ＝ 2MgO　

【方法归纳】

　　一、框图题的求解方法

　　1、求解步骤

　　框图题由于题目字数少，题意及所供信息新且简洁，因此审题就显得尤为重要。其解题过程往往分为三步：

　　(1)读审 — 仔细读题，审清题意。读题包括阅读求解要求。求解要求，往往亦能给考生以重要的启示，这点不能忽视。“读审”是解题的基础。

　　(2)找析 — 找准“题眼”，即找准解题的突破口然后联系新信息及所学旧知识，应用正向逆向思维、发散收敛思维、横向纵向思维等多种思维方式，进行综合分析、推理。“找析”是解题的关键。

　　(3)解答 — 看清要求，认真解答。“解答”是解题的落脚点。

　　2、解题要领

　　(1)思维的整体性。这一类命题，往往环节较多，环节(框图)与环节之间联系紧密，相互制约，命题整体性极强。处理时，必须认真研究命题的整体要求，仔细推敲每一个环节，结合所给条件，弄清楚该环节的反应及实验原理，与前一环节的联系，对后面环节的影响，各个环节都推敲完成后，将全过程串联起来审查，确认整个过程合理且符合命题要求了，才能动手解答，否则回答可能不完整。

　　(2)假设推理的合理性。由于命题环节多，且命题时有意设置了一些障碍，如隐去反应条件，空出一些环节等。解题时，必须找到其中的关键环节，再进行假设推理，能正确将全过程按命题要求理顺，才可以动手解答。

　　二、框图题寻找“题眼”的途径

　　1、从物质的组成、结构方面寻找

　　例如，具有正四面体结构的物质可能为甲烷或白磷或NH₄^＋；不含金属元素的离子化合物为铵盐；组成为A­₂B₂型的物质可能为Na₂0₂、H₂0₂、C₂H₂等。

  　2、从实验现象寻找

　  例如，气体燃烧呈苍白色火焰的必为H₂在Cl₂中燃烧；在空气中点燃后火焰呈蓝色，则气体可能为CO、H₂、CH₄、H₂S等。

　　3、从反应类型寻找

例如，同一元素的气态氢化物和气态氧化物反应生成该元素的单质和水，则该元素可能为S或N；两种溶液混合生成沉淀和气体，则反应可能为Ba(OH)₂与(NH₄)₂S0₄，或可溶性铝盐与可溶性金属硫化物(如Na₂S、NaHS)、可溶性碳酸盐(如Na₂CO₃、NaHCO₃) 或可溶性铁盐与可溶性碳酸盐(如Na₂CO₃、NaHCO₃)之间的双水解反应；遇水能生成气体和难溶性物质的可能为Al₂S₃、 Al(CH₃)₃或Mg₃N₂。

　　4、从典型性质寻找

　　如具有臭鸡蛋气味的气体必为H₂S；与H₂S反应有淡黄色沉淀生成的气体可能为0₂、C1₂或SO₂；使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为NH₃；密度最小的气体为H₂；地壳中含量最多的元素为O，最多的金属元素为Al；能溶解SiO₂的酸为HF；遇苯酚生成紫色溶液的离子为Fe³⁺等。

　　5、从反应条件寻找

　　如必须控制在170℃的反应，必是制取乙烯的反应；稀溶液与铜常温下不反应，浓溶液与铜加热时反应为浓硫酸。

　　6、从数据去寻找

　　根据计算或题给信息，可获取某些数据，这些数据也可使我们找到突破口。如物质的熔点较低，说明可能为分子晶体；反之，熔点较高则可能为原子晶体或离子晶体。

7、从转化关系寻找

　　　　　　　　　　 X　　Y　　Y　　H₂O

　　如盐A有如下转化：A　→ B → C → D → E，D比C式量大16，E为酸。则可推知：若X为碱，则A中含NH₄^＋；若X为酸，则A中含S^2－(或HS^－)。

【专题训练】

1、下图是中学化学中常见物质之间的一些反应关系，其中部分产物未写出。常温下X是固体，B和G是液体其余均为气体。根据图中关系推断：

（1）化学式X　　　　　　  A　　　　　　　 B　　　　　　　

（2）写出C→E的化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　 

（3）实验室收集气体D和F的方法依次是　　　　　　 法和　　　　　　 法。

答案：1、（1）NH₄HCO₃ 　NH₃　　　 H₂O

　 （2）2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂　　 （3）排水　　向上排空气

2、下图中每一个方框内的字母代表一种物质，常温常压下，A、B、C、D、均为单质，且B为金属，其它三个为双原子分子的气体，它们在一定条件下，发生图中所示的化合反应，得到化合物E、F、G、H、I和J，这些化合物在常温常压下的状态及颜色已在图中注明， 有关反应的化学计量数为：

（1）A与B按物质的量之比n(A)∶n(B)=1∶2完全反应生成G

（2）B与C按物质的量之比n(B)∶n(C)=3∶1完全反应生成F

(3)C与D按物质的量之比n(C)∶n(D)=1∶3完全反应生成E

请填空：

（1）物质B是　　　　　　　　，物质D是　　　　　　　

（2）B与C反应生成F的化学方程式为：　　　　　　　　　　　

（3）A与H反应生成I的化学方程式为：　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案：（1）Mg（镁），H₂（氢）　

（2）3Mg+N₂Mg₃N₂　　 （3）O₂＋2NO=2NO₂　

3、有 A、B、C、D四种单质，在一定条件下，A、B、C分别跟 D发生化合反应相应生成甲、

乙、丙（甲、乙、丙每个分子中都含有

10个电子）而B跟C发生化合反应生成

丁，这些单质和化合物之间发生如下反

应关系：

（1）写出下列物质的化学式

甲______________乙___________丙_____________丁_____________

（2）写出反应①②③的化学方程式

①____________________________________

②_________________________________________

③_________________________________________________________。

答案：(1) HF、H₂O、NH₃、NO

(2) 2F₂ + 2 H₂O ==4HF+ O₂ 4NH₃+ 5O₂==4NO +6H₂O　 4NH₃+ NO==5N₂ +6H₂O

4、 A、B、C、是单质，X、Y、Z、H、J、L是化合物，组成B的元素是绿色植物生活所必需的微量元素之一，且B在空气中燃烧可以得到X和J，X和J均为固体，X水

解可生成两种碱性物质。在适当条件下，它们相互之间有下图所所示的转化关系：

（1）用化学式表示化合物L　　　　　  单质C　　　　　  。

（2）物质Z的分子空间构型是　　　　　　　　  。

（3）反应①的化学方程式　　________________　　　　　　　　　　　  。

（4）反应⑤的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（5）在常温下用气体密度测定NO₂的相对分子质量，实验值比理论纸值偏　　　　 （填“高”或“低”），其原因是　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　  。

答案：（1）NO　H₂　（2）三角锥型　（3）3Mg+N₂　　　　 Mg₃N₂

（4）4NH₃+5O₂ 　　 4NO+6H₂O　（5）高 NO₂分子相互反应有N₂O₄生成（2NO₂　　 N₂O₄）

5、(北京)如下图所示，已知①单质E可作半导体材料；②化合物F是不能生成盐的氧化物；③化合物I能溶于水呈酸性，它能够跟氧化物A起反应。

据此回答：

(1)　化合物F是_________；

(2)　化合物I是_________；

(3)　反应④的化学方程式是____________________________。

答案：（1）CO　（2）HF　 （3）2F₂＋2H₂0＝4HF＋O₂

6、(2004·崇文)A～L所代表的各物质是中学化学里常见的物质，已知B、J是单质，A是化合物；E的溶液跟苯酚溶液混合，溶液呈紫色。A～L各物质之间相互反应转化的关系如下图所示(未注明必要的反应条件)：

请回答：

(1)B在A的浓溶液中反应而溶解的条件是___________，而常温下B在A的浓溶液中难以反应而溶解的原因是________________________。

(2)写出下列化学方程式：

F→G+A___________________；

G→F_____________________；

E→I的离子方程式_____________________。

(3)L转化成I的现象是___________________。

答案:(1)加热　　 钝化

(2)3NO₂＋H₂0＝2HN0₃＋NO； 2NO＋O₂＝2NO₂；　Fe³⁺＋30H^－＝Fe(OH)₃↓；

(3)白色沉淀先变成灰绿色，最后变成红褐色

7、(北京)X、Y、Z为三个不同短周期非金属元素的单质，在一定条件下有如下反应：Y＋X→A(气)，Y＋Z→B(气)。请针对以下两种不同情况回答：

(1)若常温下X、Y、Z均为气体，且A和B化合生成固体C时有白烟产生，则：

①Y的化学式是_______；

②生成固体C的化学方程式是_________________。

(2)若常温下Y为固体，X、Z为气体，A在空气中充分燃烧可生成B，则：

　①B的化学式是_______；

　②向苛性钠溶液中通入过量的A，所发生反应的离子反程式是______________________；

　③将Y与(1)中某单质的水溶液充分反应可生两种强酸,该反应方程式是_____________。

答案: (1)①H₂　　　②NH₃＋HCl＝NH₄Cl

(2)①SO₂ 　　 ②H₂S＋OH^-＝HS^-＋H₂0　　　 ③S＋3C1₂＋4H₂0＝H₂SO₄＋6HCl

8、（深圳）A、B、C三种常见单质的有关反应如下图所示。已知B、E、D、F的水溶液显酸性，E在一定条件下有还原性，但不能被浓H₂SO₄氧化。

试推导判断：

（1）B是金属单质，还是非金属单质？______________________。

（2）写出C、D的化学式：C_________、D__________。

（3）写出由F→D的离子方程式___________________________________。

答案:（1）非金属单质　（2）H₂　　FeCl₃　（3）2Fe²⁺ ＋ Cl₂ ＝2 Fe³⁺ ＋2Cl^－