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高中三年级化学

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    气体A只含有X、Y两种短周期元素,X的原子序数大于Y的原子序数。B、D、E是中学化学中的常见气体,各物质间有如下图所示的转化关系

    试回答下列问题:
    (1)若气体A中,X、Y两元素的质量比等于3∶1,请写出下列物质的化学式:
    A__________,B__________,D__________,F__________,乙__________。
    (2)若X、Y两元素的质量比在数值上等于X的相对原子质量,且气体A的分子为直线形结构,则A的电子式为________。
    (3)C与固体甲在高温时发生反应的化学方程式为___________________________。
    本题信息:2012年专项题化学推断题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “气体A只含有X、Y两种短周期元素,X的原子序数大于Y的原子序数。B、D、E是中学化学中的常见气体,各物质间有如下图所示的转化关系试回答下列问题:(1)若气体A...” 主要考查您对

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单质铜

氧化铜

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甲烷

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无机推断的解题题眼:

1.题眼一:
常见气体单质气体:H2、O2、N2、Cl2(黄绿色)、F2(淡黄绿色)
气态氢化物:NH3(无色有刺激性气味,易液化,极易溶于水,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,遇到HCl形成白烟)
HCl(无色有刺激性气味,极易溶于水,能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,在空气中形成白雾,遇到NH3形成白烟)
H2S(无色有臭鸡蛋气味,蛋白质腐败的产物,能溶于水,能使湿润的醋酸铅试纸变黑)
非金属气态氧化物:CO、CO2(直线型非极性分子)、NO(遇到空气变红棕色)、NO2(红棕色,加压、降温会转变成无色N2O4)、SO2(无色、有刺激性气味、能使品红溶液褪色) [固态氧化物]:SO3(无色晶体、易挥发)、P2O5(白色固体、易吸湿,常用作干燥剂)、SiO2(不溶于水、不溶于普通酸的高熔点固体,但溶于氢氟酸和强碱溶液)
气态卤代烃:一氯甲烷(CH3Cl)、氯乙烯(CH2=CHCl)气态醛:甲醛(HCHO)
2.题眼二:
气体溶解性归纳难溶于水的:H2、N2、CO、NO、CH4、C2H4
微溶于水的:O2、C2H2
能溶于水的:Cl2(1:1)、H2S(1:2.6)、SO2(1:40);
极易溶于水的:NH3(1:700)、HCl(1:500)、HF、HBr、HI。
3.题眼三:
常见液态物质无机物:液溴Br2、水(H2O)、过氧化氢(H2O2)、二硫化碳(CS2)、三氯化磷(PCl3
有机物:一般5个碳原子以上的低级烃;除一氯甲烷、氯乙烯之外的低级卤代烃;低级醇;除甲醛之外的低级醛;低级羧酸;低级酯。
4.题眼四:
常见物质的颜色
①红色:Fe(SCN)3(红色溶液); Cu2O(红色固体);Fe2O3(红棕色固体); 液溴(深红棕色);Fe(OH)3(红褐色固体);Cu(紫红色固体);溴蒸气、NO2(红棕色)
②紫色:Fe3+与苯酚反应产物(紫色);I2(有金属光泽紫黑色固体)KMnO4固体(紫黑色);MnO4-(紫红色溶液) 钾的焰色反应(紫色) I2蒸气、I2在非极性溶剂中(紫色)
③橙色:溴水(橙色) K2Cr2O7溶液(橙色)
④黄色:AgI(黄色固体);AgBr(淡黄色固体); FeS2(黄色固体);Na2O2(淡黄色固体);S(黄色固体);I2的水溶液(黄色);Na的焰色反应(黄色);工业浓盐酸(黄色)(含有Fe3+);Fe3+的水溶液(黄色);久置的浓硝酸(黄色)(溶有分解生成的NO2);浓硝酸粘到皮肤上(天然蛋白质)(显黄色);
⑤绿色:Cu2(OH)2CO3(绿色固体);Fe2+的水溶液(浅绿色);FeSO4?7H2O(绿矾);Cl2、氯水(黄绿色);F2(淡黄绿色); CuCl2的浓溶液(蓝绿色);
⑥棕色:FeCl3固体(棕黄色);CuCl2固体(棕色)
⑦蓝色:Cu(OH)2、CuSO4?5H2O、Cu2+在水溶液中(蓝色);淀粉遇I2变蓝色; Cu(OH)2溶于多羟基化合物(如甘油、葡萄糖等)的水溶液中(绛蓝色);
⑧黑色:FeO;Fe3O4;FeS;CuO;CuS;Cu2S;MnO2;C粉;Ag2S;Ag2O;PbS; AgCl、AgBr、AgI、AgNO3光照分解均变黑;绝大多数金属在粉末状态时呈黑色或灰黑色。
⑨白色:常见白色固体物质如下(呈白色或无色的固体、晶体很多):AgCl;Ag2CO3;Ag2SO4;Ag2SO3;BaSO4;BaSO3;BaCO3;CaCO3;MgO;Mg(OH)2;MgCO3;Fe(OH)2;AgOH;PCl5;SO3;三溴苯酚;铵盐(白色固体或无色晶体); Fe(OH)2沉淀在空气中的现象:白色→(迅速)灰绿色→(最终)红褐色
 5.题眼五:
根据框图中同一元素化合价的变化为主线,即A→B→C→……型归纳
CCOCO2;H2SSSO2SO3(H2SO4); NH3(N2)NONO2→HNO3; NaNa2ONa2O2; Fe→Fe2+→Fe(OH)2Fe(OH)3;Fe→Fe2+→Fe3+
CH2=CH2CH3CHOCH3COOH;CH3CH2OHCH3CHOCH3COOH
6.题眼六:
根据化学反应形式
(1)根据置换反应“单质+化合物=新的单质+新的化合物” 进行推理
㈠金属置换金属
铝热反应:需高温条件才能引发反应的发生,通常用来冶炼一些高熔点金属。如:2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe; 8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe
㈡.金属置换非金属
①金属与水反应置换出H2  2Na+2H2O==2Na++2OH-+H2↑ (非常活泼的金属在常温下与H2O反应) 3Fe+4H2OFe3O4+4H2
②金属与非氧化性酸(或氧化物)反应 2Al+6H+==2Al3++3H2↑;2Mg+CO22MgO+C
㈢.非金属置换非金属
①非金属单质作氧化剂的如:2F2+2H2O==4HF+O2;2FeBr2+3Cl2==2FeCl3+2Br2;X2+H2S==2H++2X-+S↓(X2=Cl2、Br2、I2);2H2S+O2(不足)2S+2H2O (H2S在空气中不完全燃烧) 2H2S+O2==2S↓+2H2O(氢硫酸久置于空气中变质)
②非金属单质作还原剂的如:C+H2OCO+H2 (工业上生产水煤气的反应) Si+4HF==SiF4(易挥发)+2H2
㈣.非金属置换金属
如:2CuO+C2Cu+CO2
①根据反应“化合物+化合物=单质+化合物”进行推理,常见的该类型反应有:
2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2
2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
2H2S+SO2==3S↓+2H2O
KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
②根据反应“一种物质三种物质”进行推理,常见该类型的反应有:
Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O
(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O
NH4HSO3NH3↑+SO2↑+H2O
③根据反应“化合物+单质==化合物+化合物+……”,常见该类型的反应有:
Na2SO3+Cl2+H2O==Na2SO4+2HCl
Na2SO3+Br2+H2O==Na2SO4+2HBr
C+4HNO3(浓)==CO2↑+4NO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
7.题眼七:
根据常见反应的特征现象。
(1)两种物质反应既有沉淀又有气体生成的
①双水解:主要指Al3+、Fe3+与CO32-、HCO3-等之间的双水解
②Ba(OH)2和(NH4)2SO4生成氨气和硫酸钡沉淀
(2)遇水能放出气体的
①Li、Na、K、Ca、Ba、Mg(△)、Fe(高温)[氢后面的金属不跟水反应]
②Na2O2、NaH、CaC2、Al2S3、Mg3N2
③加碱能产生气体的:Al、Si、NH4+
④加酸有沉淀生成的:如SiO32-、AlO2-、S2O32-、C6H5O-(常温下)
⑤有“电解”条件的,通常联想到下列代表物:
a.电解电解质型:不活泼金属的无氧酸盐如CuCl2(aq)
b.放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4(aq)
c.放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐如NaCl(aq)
d.电解熔融离子化合物:如Al2O3(l)、NaCl(l)


无机推断题的突破方法:

解决无机框图推断题的一般流程是:
整体浏览、寻找突破;
由点到面、广泛联系;
大胆假设、验证确认;
明确要求、规范解答 。
解题的关键是仔细审题,依据物质的特征来寻找突破口,顺藤摸瓜,进而完成全部未知物的推断。常用的突破方法主要有以下几种。
1.依据元素或物质的特征数据突破
常用的有:
(1)在地壳中含量最多的元素是氧;
(2)在地壳中含量最多的金属元素是铝;
(3)组成化合物种类最多的元素是碳;
(4)相对分子质量最小的单质是氢气;
(5)日常生活中应用最广泛的金属是铁。
2.依据物质的特性突破
常用的有:
(1)使淀粉变蓝的是I2
(2)能使铁、铝钝化的是冷的浓硫酸或浓硝酸;
(3)能与SiO2反应而能雕刻玻璃的是氢氟酸;
(4)能使品红溶液褪色,褪色后的溶液受热后恢复红色的是二氧化硫;
(5)遇SCN-溶液变红色的是Fe3+
(6)在放电的条件下与氧气化合生成NO的是氮气;
(7)能与水剧烈反应生成氧气的气体是F2
(8)具有磁性的黑色固体是Fe3O4
(9)红棕色粉末是Fe2O3
(10)黄绿色气体是Cl2,红褐色沉淀是Fe(OH)3,能与水反应放出气体的淡黄色粉末是Na2O2
3.依据物质的特殊用途突破
常用的有:
(1)可作呼吸面具和潜水艇中的供氧剂的是Na2O2
(2)可用于杀菌、消毒、漂白的物质主要有Cl2、ClO2、NaClO和漂白粉等;
(3)可用作半导体材料、太阳能电池的是晶体硅;
(4)用于制造光导纤维的是SiO2
(5)可用于治疗胃酸过多的物质是NaHCO3、Al(OH)3等;
(6)可用于制造发酵粉的是NaHCO3
(7)可用作钡餐的是BaSO4
(8)可用于焊接钢轨、冶炼难熔金属的是铝热剂;
(9)可用作感光材料的是AgBr;
(10)可用作腐蚀印刷电路板的是FeCl3溶液。
4.依据特殊现象突破
常用的有:
(1)燃烧时产生苍白色火焰的是氢气在氯气中燃烧;
(2)灼烧时火焰呈黄色的是含钠元素的物质;
(3)灼烧时火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)的是含钾元素的物质;
(4)在空气中迅速由无色变红棕色的气体是NO;
(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的是Fe(OH)2转化为Fe(OH)3
(6)能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体是NH3
(7)使澄清石灰水先变浑浊后变澄清的是CO2、SO2
(8)加入NaOH溶液先产生白色沉淀后沉淀溶解的溶液中含有Al3+
5.根据限定条件和解题经验突破
常用的有:
(1)“常见金属”往往是铁或铝;
(2)“常见气体单质”往往是H2、N2、O2、Cl2
(3)“常用的溶剂”往往是H2O;
(4)“常温常压下为液态”的往往是H2O;
(5)“能与过量HNO3反应”则意味着某元素有变价;
(6)“与浓酸反应”的物质往往是铜、碳、MnO2等;
(7)“电解”生成三种物质的往往为NaCl溶液或CuSO4溶液或AgNO3溶液;“电解”生成两种物质的往往是电解水型的溶液,生成的两种物质为氢气和氧气。熔融电解往往是电解Al2O3、NaCl或MgCl2


无机物间的特殊转化关系:

二、三角型转化

1.铁三角:

2.铝三角:

3.氯三角:

4.硅三角:

三、交叉型转化关系

1.硫及其重要化合物间的转化 :

2.氮及其重要化合物间的转化 :

3.钠及其重要化合物间的转化 :




铜元素:

在元素周期表中的位置:铜的原子序数29,位于周期表中第四周期,第IB族。
(1)物理性质:有金属光泽,紫红色固体,密度较大,导电导热性能很好,具有很好的延展性,铜属于重金属、有色金属、常见金属,不能被磁铁吸引。
(2)化学性质: 铜常见的化合价为+1价和+2价
①在加热条件下,铜可与多种非金属单质反应。一般来说,遇到氧化性较弱的非金属,铜显较低化合价;遇到氧化性较强的非金属,铜显较高化合价。例如:与强氧化剂反应(如ClBr2等)生成+2价铜的化合物。如:
Cu+Cl2CuCl2          2Cu+O22CuO
②铜与酸反应:铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。例如:

③铜与盐溶液反应:
Cu+2AgClCuCl2+2Ag



铜与铁的对比:

从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au可知,金属铁的金属活性比铜强,所以单质Fe可以从Cu的溶液中还原出单质来,例如: Fe+CuCl2FeCl2+Cu
即Fe的还原性强于Cu


铜与浓硫酸和稀硫酸的反应:

Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4(稀)2CuSO4+2H2O
注意:从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 可知,铜不能与稀硫酸发生反应,但是在有氧气和加热的条件下可以反应


铜与铜的化合物之间的转换图:




铜的制备和精炼:

(1)工业炼铜法:CuO+COCu+CO2
(2)湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu
(3)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2
备注:粗铜中铜的的含量为99.5%-99.7%,主要含有Ag、Zn、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%-99.98%的铜,原理为用粗铜作阳极,失去电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。


氧化铜:

(1)物理性质:氧化铜是不溶于水的黑色固体(粉末),能溶于烯酸中,主要用于制造人造丝、陶瓷、釉、电池、杀虫剂,也用于制氢,做催化剂使用。
(2)化学性质:①氧化铜有金属氧化物的性质,常温下能与烯酸反应:CuO+2H+Cu2++H2O  
 ②氧化铜具有氧化性,加热条件下可以与还原剂发生氧化还原反应:H2+CuOCu+H2O
 ③氧化铜在高温下可发生分解反应:4CuO2Cu2O+O2
(3)冶炼:一般通过加热分解Cu(OH)2的方式得到CuO,化学方程式为:Cu(OH)2CuO+H2O
注意: 溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液呈绿色,稀CuCl2溶液呈蓝色),其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,其溶于氨水形成蓝色溶液。


氧化铜的特性:

气味 无味
颜色 黑色或者棕黑色
外观 无定形或结晶性粉末
性状 稍有吸湿性
相对质量 79.55
溶解性(水) 不可溶
溶解度 不溶于水和乙醇,溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液,氨溶液中缓慢溶解
稳定性 稳定
储存 密封干燥保存
用途 做有机反应的催化剂,制作人造丝和其他铜化合物等

氧化铜和氢氧化铜的性质比较:

名称 氧化铜 氢氧化铜
化学式 CuO Cu(OH)2
物理性质 不溶水的黑色固体(粉末) 不溶于水的蓝色固体
化学性质 CuO+2H+Cu2++H2O
CuO+H2Cu+H2O
CuO+COCu+CO2
Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O
制法 Cu(OH)2CuO+H2O Cu2++2OH-Cu(OH)2


例题:铜在自然界存在于多种矿石中,如:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题:
(1)、上表所列铜化合物中,铜的质量百分含量最高的是__Cu2S
)、工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。改工艺的中间过程会发生反应:
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是Cu2S和Cu2O
(3)、二氧化硫尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨,会对植物和建筑物等造成严重危害;该尾气可得到有价值的化学品,写出其中1中酸和1中盐的名称硫酸、硫酸钠
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需要进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量:以硫酸铜-硫酸溶液为电解质。电解时,粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液,不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”;溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜(阴极)上


氧化铜与铜化合物之间的转换图:

需要记住这些单质、化合物的颜色和状态,可以做为实验题的切入点。


知识扩展:

溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液呈绿色,稀CuCl2溶液呈蓝色),其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,其溶于氨水形成蓝色溶液。
反应方程为:CuCl2+2NaOHCu(OH)2↓+2NaCl;Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O


定义:

在化学反应中,一般是原子的最外层电子数目发生变化。为了简便起见,化学中常在元素符号周围用小黑点“· ”或小叉“×”来表示元素原子的最外层电子,相应的式子叫做电子式。
(1)原子的电子式:H· 、Na· 、
(2)阳离子的电子式:不画出离子最外层电子数,元素右上角标出“n+”电荷字样:Na+、Al3+、Mg2+
(3)阴离子的电子式:要画出最外层电子数,用 “[  ]”括起来,右上角标出“n-”:
(4)离子化合物的电子式:由阴、阳离子的电子式组成,相同离子不能合并:

(5)共价化合物的电子式:画出离子最外层电子数:
(6)用电子式表示物质形成的过程:
氯化氢的形成过程:
氯化镁的形成过程:

结构式:

共价键中的每一对共用电子用一根短线表示,未成键电子不写出,物质的电子式就变成了结构式。
例如:











书写电子式的常见错误:

 1.漏写未参与成键的电子,如:
2.化合物类型不清,漏写或多写“[]”及错写电荷数,如:
3.书写不规范,错写共用电子对如:N2的电子式为:,不能写成:,更不能写成:
4.不考虑原子间的结合顺序如:HClO的电子式为,而非。因氧原子需形成2对共用电子才能达到稳定结构,而H、 Cl各需形成1对共用电子就能达到稳定结构。
5.不考虑原子最外层有几个电子均写成8电子结构如:的电子式为,而非, 因中碳原子最外层应有6个电子(包括共用电子),而非8个电子。
6.不清楚A如型离子化合物中两个B是分开写还是写一块如:均为-l 价,Br-、H-已达到稳定结构,应分开写;C原子得一个电子,最外层有5个电子,需形成三对共用电子才能达到稳定结构,不能分开写;氧原子得一个电子,最外层有7个电子,需形成一对共用电子才能达到稳定结构,也不能分开写。它们的电子式分别为:


甲烷:

(1)结构式: 、球棍模型: 、比例模型:
空间构型为正四面体。
(2)物理性质:无色无味的气体,密度0.717g/L,记忆溶于水。
(3)化学性质:通常情况下甲烷比较稳定,与高锰酸钾等强氧化剂不反应,与强酸强碱不反应,可发生氧化反应、取代反应
①氧化反应:CH4+O2CO2+2H2O
②取代反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,甲烷在光照条件下反应,现象:试管内气体颜色逐渐变浅,试管壁上有油状液滴,试管中有少量白雾。甲烷中四个氢原子都可以与氯气发生取代,甲烷的4中氯代产物都不溶于水,常温下,一氯甲烷是气体,其他都为液体,三氯甲烷俗称氯仿。

甲烷与氯气等卤素单质反应的注意事项:

1.反应条件为光照,在室温或暗处不发生反应,但不能用强光直接照射,以免引起爆炸。
2.甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素也能发生类似反应,但不能与溴水、碘水发生反应。
3.甲烷与氯气的反应是一种连锁反应,不会停留在某一步,因此产物一般是五种物质的混合物。
4.CH4与Cl2在光照条件反应,生成物中HCl的物质的量最多。
5.1mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时,消耗Cl2的物质的量为ymol。

原子共面的判断方法:

判断有机物分子中的原子是否共面,首先要熟悉常见的分子构型。如甲烷分子(CH4)为正四面体结构,其分子中最多有三个原子共面;乙烯分子 (CH2=CH2)中的所有原子共面;苯分子(C6H6)中的所有原子共面。在判断有机物分子中原子共面情况时,把要分析的分子看做是简单的常见分子的衍生物,即复杂问题简单处理
(1)在甲烷分子中,一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面,即甲烷分子中有且只有三个原子共面。当甲烷分子中的某个氢原子被其他原子或原子团取代时,则代替该氢原子的原子一定在原来的平面上。
(2)乙烯分子中所有原子在同一平面内,键角为 120。当乙烯分子中的某个氢原子被其他原子或原子团取代时,则代替该氢原子的原子一定在乙烯分子所在的平面内。
(3)苯分子中所有原子在同一个平面内,键角为 120。当苯分子中的某个氢原子被其他原子或原子团取代时,则代替该氢原子的原子一定在苯分子所在的平面内。说明有机化合物分子中的单键(包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等)可以旋转;而双键、三键不能旋转


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