大数据建模引领化学教育变革

【高考化学·考试大纲】(1)了解物质的组成、结构和性质的关系。(2)理解物理变化与化学变化的区别与联系。

【课程标准·学业要求】(1)能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径。(2)能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化。

1.下列判断正确的是(　)

A.[17 全国Ⅱ,10]用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除,说明乙酸的酸性小于碳酸的酸性

B.[15 全国Ⅱ,13]将稀盐酸滴加到碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液,立即产生气泡

C.[17 全国Ⅱ,13]向2mL0.1mol·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,黄色逐渐消失;加1滴KSCN溶液,颜色不变,说明还原性:Fe>Fe2+

D.[14 全国Ⅱ,7]用活性炭去除冰箱中的异味发生化学反应

2.[16 全国Ⅲ,26]向CaCl2溶液中加入氨水和双氧水以制备过氧化钙,反应的化学方程式为________________________________________________________。

3.[15 全国Ⅰ,26]设计实验证明:草酸的酸性比碳酸的强____________________________________。

4.[17 全国Ⅲ,27]向Na2Cr2O7的溶液中加入适量KCl,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到K2Cr2O7固体,该反应类型是________________________________。

一、物质的性质与变化

常见的物理变化和化学变化

(1)物理变化:升华、萃取、分液、蒸馏(分馏)、吸附、盐析、金属导电、焰色反应、电离、熔化、汽化、液化等。

(2)化学变化:脱水、蛋白质变性、水解(分解、电解、裂解)、氧化(氢化、炭化、钝化、催化、歧化)、同素异形体互变、干馏、熔融盐导电、电解质溶液导电等。

二、化学反应

1.化学反应的特征

有新的物质生成,且伴随着能量的变化和现象的发生,如发光、变色、放气、生成沉淀等。化学变化一定有新物质生成,但有新物质生成的变化不一定是化学变化(如核反应)。

2.化学变化的特点

在原子核组成不变的情况下,发生了分子组成或原子、离子等结合方式的质变。不属于这个范围的质变就不是化学变化。

例如:(化学变化)。

(物理变化)。

3.化学反应的本质

从化学键的角度看,化学反应就是旧的化学键断裂和新的化学键形成的过程。反应过程遵循原子种类守恒、原子个数守恒、质量守恒和能量守恒。

4.化学反应的分类

(1)（基本）反应类型

(2)电子转移

(3)离子参与

(4)热效应

(5)可逆

三、化学反应中的一些常见规律

1.金属活动顺序表及其使用范围

(1)金属与酸反应的几种情况:①在金属活动性顺序中,位于氢以前的较活泼金属,能与盐酸或稀硫酸发生置换反应,生成H2,氢以后的金属则不能。②金属与浓硫酸及浓、稀硝酸反应,但不生成氢气。③金属铝、铁与浓硫酸和浓硝酸在常温下发生钝化。

(2)金属与盐溶液反应的几种情况：①较活泼的金属能将不活泼金属从它的盐溶液里置换出来。②铁与非氧化性的酸或盐溶液发生置换反应时,生成亚铁盐,即铁为+2价。③极活泼金属与某些盐溶液反应时,先与水反应生成碱,然后碱再与盐溶液发生复分解反应,无金属生成。

如Na与CuSO4溶液反应:2Na+CuSO4+2H2O==Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑。

(3)碱性氧化物与对应的碱之间的转换:

①极活泼金属(K、Ca、Na)的氧化物能与水反应生成可溶性强碱。其强碱受热一般不分解,如Na2O+H2O==2NaOH。

②金属活动顺序中Al之后的金属氢氧化物,都是难溶性的碱,难溶性的碱不能由其碱性氧化物溶于水制得,难溶性的碱能分解。

2.★酸性氧化物和对应含氧酸的性质

(1)酸性氧化物+水→对应的易溶于水的含氧酸。

(2)难溶性的含氧酸对应的氧化物+水。

例如:H2SiO3SiO2+H2O

(3)含氧酸的稳定性比相应的含氧酸盐弱。

例如:Ca(ClO)2比HClO稳定。

【考型1】物质性质的对比分析,选择解决问题的方法

1.【例题】如何检验:CO2与SO2混合气体中的SO2?

【解析】

答案:将气体通过酸性高锰酸钾(或溴水或品红溶液),溶液褪色,证明气体中含有SO2。

【考型2】方程式加合法的应用

2-1.已知:NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O写出一定量的NO2被NaOH完全吸收的化学方程式。

【解析】已知:

3NO2+2NaOH==2NaNO3+NO+H2O;

又知:NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O

两式相加,消去NO,简单整比计量数,即得总反应。

2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O

2-2.写出Na2O2与CO反应的化学方程式：______________________________。

【考型3】“先强后弱”反应规则的应用

3-1.(1)FeBr2溶液中通入少量Cl2:________________。

(2)FeBr2溶液中通入与其等物质的量的氯气:_____________________________________。

(3)FeBr2溶液中通入足量Cl2:______________________________________。

3-2.已知有如下三个氧化还原反应:(www.xing528.com)

2FeCl3+2KI==2FeCl2+2KCl+I2

2FeCl2+Cl2==2FeCl3

2KMnO4+16HCl==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

若某溶液中Fe2+和I-共存,要除去I-而不氧化Fe2+和Cl-,可以加入的试剂是(　)

A.Cl2　B.KMnO4　C.FeCl3　D.HCl

1.变化观念之一:物质的“元素观、分类观和转化观”

“元素观、分类观和转化观”分类思想的网络建构图:

三条线索:

(1)元素的化合价:各种价态都存在什么物质;

(2)抓同价的转变:反应属非氧化还原反应;

(3)抓不同价态之间的转变:属氧化还原反应。

2.变化观念之二:物质化学性质分类

(1)稳定性:①受热、见光、催化作用下物质是否易分解,它决定物质的保存方法。如:HNO3、H2S、H2SO3、HClO为不稳定性酸；H2SO4、H3PO4等是稳定性酸。②放置在空气中是否稳定,这主要考虑物质是否与氧气反应。

(2)同价态之间的转变:主要是酸、碱、盐、氧化物(酸性氧化物或碱性氧化物)、水等之间的反应,即表现为酸、碱、盐的主要通性,在溶液中主要以离子互换的复分解反应类型为主,反应进行的条件主要是生成气体、难溶物质和弱电解质。

(3)不同价态之间的转变:主要是从物质的氧化性、还原性的强弱分析。这是高中无机化学学习的重点。决定反应进行的因素是:强氧化剂与强还原剂反应生成弱氧化剂和弱还原剂。

(4)在有机化学中的情况:如Cu(OH)2、浓H2SO4、Br2等试剂在无机和有机化学中都有重要的作用,在解题中以此考思维转换和知识迁移。

(5)特征现象、性质、条件:常常是鉴别物质或判断题中确定物质存在的关键;善于抓“规律性、特殊性”。

(6)鉴别方法:不是任何能够产生现象的反应都能用于鉴别,鉴别常有其规范的方法。

(7)氧化还原中守恒规律:得失电子守恒、化合价升降守恒、电荷守恒等。

3.变化观念之三:新反应的加合分析法

类似于盖斯定律中的总反应,化学上将两个或多个化学方程式按一定量相加,将生成物、反应物中相同的化学式删除得到一个新的化学方程式。

使用化学方程式的“加合”基本条件:一是所发生的反应条件要大体上相同;二是所发生的反应要具有连续性,即第一步反应的生成物是第二步反应的反应物。

加合法在分析反应机理中的应用:

例:NO2与一定量的O2通入水中完全被吸收。

【解析】①2NO2+H2O==2HNO3+NO

②2NO+O2==2NO2

消去NO:①×2+②加合得4NO2+O2+2H2O==4HNO3

4.变化观念之四:强制弱反应规律

(1)中学研究化学反应进行的趋势,可以简单地描述为“以强制弱”,不同的反应,其强和弱的依据是不同的。

若:A强于B,则有A+B1─→A1+B

(2)强制弱规律的几种形式

I.氧化还原反应中的两强生两弱,已经熟悉,不再赘述。

II.非氧化还原反应:主要指溶液中离子互换的反应,向离子浓度减小的方向进行(有“气体、沉淀或难电离物质”生成时离子浓度就会减小)。

①较强酸制较弱酸:

例如:HCl+CH3COONa===CH3COOH+NaCl

酸性:HCl>CH3COOH;碱性:CH3COONa>NaCl

强酸性物质与强碱性物质反应生成弱酸性物质与弱碱性物质。

②高沸点(或不易挥发性)酸─→低沸点(或易挥发性)酸:H2SO4(浓)+2NaCl(固)Na2SO4+2HCl↑

③沉淀的转化:例如:AgCl(s)+B r-==AgBr(s)+Cl-

BaCO3+CaSO4==BaSO4+CaCO3

(溶解度:CaSO4>CaCO3,BaCO3>BaSO4;难溶物生成更难溶物)。

如可溶性混合盐,在溶液中结晶时,溶解度较小的物质优先析出。

Na2CO3(饱和)+H2O+CO2==2NaHCO3↓

NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl

H2S+CuSO4==H2SO4+CuS↓(特殊情况)

④化学反应向熵增加的方向进行。

⑤平衡移动规律向减弱条件改变的方向移动。

⑥原电池反应向自发方向(能量降低的方向)进行。

当“强与弱”在差异不大时，改变浓度或温度条件，反应也能逆向进行，如①Ksp(BaSO4)<Ksp(BaCO3),但少量的BaSO4能与浓Na2CO3溶液反应:BaSO4+Na2CO3==BaCO3+Na2SO4。②氧化性Fe3+>I2，但浓度较大的I2与Fe2+能发生反应I2+2Fe2+2Fe3++2I-。③还原性：Rb>Mg，工业上却能真空炼铷由于抽出生成的气态Rb,使反应进行。

5.变化观念之五:先强后弱反应规则

(1)多个竞争反应同时进行

遵循先强后弱，强者优先反应的规则。向NaOH和Na2CO3的混合溶液加滴加盐酸,NaOH优先反应。碱性:NaOH>Na2CO3

向KBr和KI的混合溶液滴加氯水,KI优先反应。还原性:KI>KBr。

(2)反应的先后顺序分析

当一种物质中的离子与另一种物质中的多种离子反应时,存在反应离子的先后顺序,根据反应物的用量和反应的优先顺序分析反应确定产物。

首先确定反应的先后顺序,如NH4Al(SO4)2与NaOH优先反应的顺序是:先后NH3·H2O,最后这个顺序可以用假设分析法来确定:如假设但我们知道有:3NH3·H2O+Al3+→Al(OH)3+3NH4+,两个反应相叠加反为:Al3+→Al(OH)3优于NH4+→NH3·H2O先反应。由此得出与碱反应的先后顺序:Al3+>NH4+>Al(OH)3。

再如还原能力的强弱顺序为:I->Fe2+>Br->Cl-;所以,Cl2与FeBr2时先与Fe2+反应、而与FeI2反应时先与I-反应。

常见的与过量物质反应的几种情况:①Al3+与过量的氨水反应时,只能生成Al(OH)3沉淀,而不能生成AlO-2。②Cu2+与过量的氨水反应时,先生成氢氧化铜蓝色沉淀,后沉淀溶解,得到深蓝色的[Cu(NH3)4]2+。