大数据建模高考化学：离子和物质框图推断

【高考化学·考试大纲】掌握常见离子的检验方法。

【考型1】离子推断

1.[14 浙江,13]雾霾严重影响人们的生活与健康。某地区的雾霾中可能含有如下可溶性无机离子:Na+、NH＋4、Mg2+、Al3+、SO24－、NO－3、Cl-。某同学收集了该地区的雾霾,经必要的预处理后得试样溶液,设计并完成了如下的实验:

已知:根据以上的实验操作与现象,该同学得出的结论不正确的是(　)

A.试样中肯定存在NH＋4、Mg2+、和NO－3

B.试样中一定不含Al3+

C.试样中可能存在Na+、Cl-

D.该雾霾中可能存在NaNO3、NH4Cl和MgSO4

【考型2】物质框图推断

2.[17 江苏测试,25]有关物质的转化关系如下图所示(部分生成物和反应条件已略去)。D、F、G、H均为常见气体,其中D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,G 呈黄绿色,H在空气中含量最高;C的摩尔质量为32g·mol-1;E为难溶性碱。

(1)C的化学式为_______________。

(2)H的电子式为____________________。

(3)写出反应①的离子方程式:_____________。(4)写出反应②的化学方程式:_____________。

一、离子推断

在一种溶液中,给出可能含有的离子范围,通过题目所给实验和实验现象,确定溶液中某些离子的存在,解题中要注意下列方法。

1.离子推断中的常用分析方法

(1)看题干中溶液的颜色,“无色溶液”要排除有色离子的存在。

(2)互斥原则

①当确认含有某种离子时,应排除与之不共存的其他离子。如实验证实含有Ag+时,则要排除与Cl-、S2-、CO2-3、SO2-3、SO2-4等离子的共存。

②注意溶液隐含性的酸碱性,酸碱性可能是酸或碱直接电离产生的,也可能是弱离子的水解产生的,在酸性溶液中,OH-和水解呈碱性的离子(如:S2-、CO2-3、SO2-3等)均不能共存,碱性溶液同理。

2.离子的进出原则

考虑已加入试剂对后续鉴别的影响,由于加入试剂会引进新的离子,原溶液中是否存在该离子就无法判断,同时加入的离子还有可能对后续实验造成影响。

3.电中性原则

(1)溶液中阴、阳离子必然同时存在;用于定性分析必然有的离子,如已知某溶液中含有:AlO2-、S2-、SO2-3三种阴离子,阳离子可能是:Na+、Ag+、Ba2+、Fe3+四种阳离子,但是Ag+、Ba2+、Fe3+三种离子是不能与阴离子共存的,根据电中性原则必须有阳离子,故可判断溶液中一定存在Na+。

(2)阴、阳离子电荷总数是相等的。常用于定量计算来确定某些离子是否“肯定存在”,“肯定不存在”和“可能存在”。

4.几种特殊操作与现象:

(1)

若B为NaOH溶液,溶解的沉淀为Al(OH)3,不溶的沉淀可能为Mg(OH)2等。(www.xing528.com)

若B为强酸,沉淀溶解有气泡产生时,溶解的沉淀为碳酸盐、亚硫酸盐、Mg(OH)2等,不溶的沉淀可能为BaSO4、AgCl等。

(2)几种酸性气体通入盐溶液中的反应:CO2+H2O+CaCl2CaCO3↓+HCl(沉淀溶于强酸,不反应)。

SO2+H2O+BaCl2BaSO3↓+HCl(沉淀溶于强酸,不反应)。

CO2(SO2)+NH3·H2O+CaCl2→CaCO3(CaSO3)↓

(NH3中和生成的盐酸,反应进行)

SO2+H2O+Ba(NO3)2→BaSO4↓+NO↑+HNO3

(生成硝酸环境,SO2被氧化成SO42-)

(3)向含Al3+的溶液中加入过量的NaOH溶液,不生成Al(OH)3沉淀,Al3+转变为AlO2-。

二、物质推断

题目中给出多种溶液,同时给出溶液中含有的离子时,通过实验和实验现象,推断各种溶液中的离子组成。

1.分组与优先组合法

例如:现有四种化合物,已知它们所含离子有K+、Cl-、Ag+、NO-3、Ba2+、OH-、Al3+、CO2-3,试确定溶液的组成。

(1)先分组:常以酸碱性为原则将离子分成两组,酸性物质(H+、水解呈酸性的阳离子)为一组,碱性物质(OH-、水解呈碱性的阴离子)为另一组,这种分组使组内离子基本能共存,然后再对两组离子根据性质进行调整。

(2)再组合:在分组后,通过不同组间离子共存,进行阴阳离子配对组成溶质,再以此为基础推断其他物质。如上例:先分成如下两组:阳离子:K+、Ag+、Ba2+、Al3+,阴离子:Cl-、OH-、NO-3、CO2-3。分析优先组合是从最易反应的离子出发分析:①Ag+只能与NO-3组合;②CO2-3只能与K+组合;c.OH-只能与Ba2+组合;③Al3+只能与Cl-组合。所以四种化合物是:AgNO3、K2CO3、Ba(OH)2、AlCl3。

2.找突破口

解答离子数目较多、反应情况较复杂的离子推断试题时,一般由最特殊或最具共性的极端实验现象先得出某一结论,然后再顺藤摸瓜推出其他物质。如表格图中的离子推断。

3.定量计算

如果在题中涉及数字的定量计算,通常是通过电中性原则确定还可能存在的离子。

三、*无机框图推断题的方法

1.对号入座

看特征,猜反应,首先用最常见的物质,常见的反应代入试试,不行再换一种次常见的。

2.正反相济

充分运用信息,学会反过来理解信息,如:题中叙述“某些为气体”,则余下的物质可能为固体或液体,题中叙述“某些为单质”,则余下的物质可能为化合物。在判断中叙述“一定”时,举反例,“可能”时,举正例。“与浓溶液”反应,一般认为可能与稀溶液不反应或对反应有其他影响,例如:“C+H2SO4(浓)、Cu+HNO3(浓)、MnO2+HCl(浓)”,与“过量”物质反应,考虑可能有多种物质生成,过量时是最终产物,例如:“C+O2、NaOH+CO2”。在框图推断中,除开一些有反应条件,其他没有反应条件的通常认为在常温下进行。

3.多点分析

“正推、逆推、统摄”三种形式的推理并重。单信息、多信息并重[如：在用字母表示的物质推断中，一定要看重复的字母（即物质），这是获取多信息的重要途径]。定性分析与定量分析并重。

4.顺势推导

在推导中,思维的深浅,要根据题中的提示引导和出题者的意图确定,不能随意把题目引入繁琐而导致错误。如遇有歧义的地方,要反复通过读题来获取信息,注重理解引导与界定性关键字，对推导出的物质要代入验证,验证推导的逻辑结构要流畅。