化學(xué)考試大綱隱藏的命題趨勢(shì)

孟凡盛　許娟

孟凡盛，湖北省特級(jí)教師，全國高中化學(xué)教學(xué)改革優(yōu)秀教師，武漢市學(xué)科帶頭人。培養(yǎng)了多名省、市理科狀元，多名學(xué)生高考化學(xué)獲滿分。

2014年高考化學(xué)考試大綱這樣敘述化學(xué)科考核目標(biāo)與要求：“化學(xué)科命題注重測(cè)量自主學(xué)習(xí)的能力，重視理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，以促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)和技能、過程和方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀等方面的全面發(fā)展”；要求考生“了解科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的相互關(guān)系（如化學(xué)與生活、材料、能源、環(huán)境、生命過程、信息技術(shù)的關(guān)系等）”。在深入研究考試大綱和近幾年高考試題的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為石墨烯、儲(chǔ)氫材料、微生物燃料電池、人工光合作用、溫室氣體的科學(xué)利用、氫化物等這些與中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)密切相關(guān)，在解決能源問題和環(huán)境問題方面有良好應(yīng)用前景的新材料、新技術(shù)、新理念，符合高考化學(xué)考核目標(biāo)與要求，極有可能成為今后高考命題的新素材。本文通過挖掘這些新素材中的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了部分試題，希望對(duì)考生高考前的最后沖刺有些幫助。

一、關(guān)注新材料中的基本概念和基本理論

1.石墨烯

石墨烯目前是世上最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電性最好的納米材料，有望代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)；它的質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，可用來開發(fā)出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣。自2004年從石墨中分離出石墨烯之后，關(guān)于石墨烯的研究報(bào)道如雨后春筍般涌現(xiàn)，在Science、Nature上相關(guān)報(bào)道就有400余篇，又一場(chǎng)碳化學(xué)的革命正在悄然興起。

例1 石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料（結(jié)構(gòu)示意圖如圖），可由石墨剝離而成，具有極好的應(yīng)用前景。下列說法正確的是（ ）

A.石墨烯與石墨互為同位素

B.0.12 g石墨烯中含6.02×1022個(gè)碳原子

C.石墨烯是一種有機(jī)物

D.石墨烯中碳原子間以共價(jià)鍵結(jié)合

解析：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素，如12C和14C互為同位素。相同元素形成的具有不同性質(zhì)的單質(zhì)互稱為同素異形體，石墨烯與石墨是由碳元素形成的具有不同性質(zhì)的碳單質(zhì)，二者互為同素異形體的關(guān)系，A不正確。n（C）=0.12 g/（12 g·mol-1）=0.01 mol，N（C）=0.01 mol×6.02×1023 mol-1=6.02×1021，B不正確。石墨烯是碳元素形成的一種單質(zhì)，不是化合物，也不是有機(jī)物，C不正確。

答案：D。

友情提醒：石墨、金剛石、足球烯、碳納米管、石墨烯都是碳的同素異形體。

例2 指出石墨烯中碳原子的雜化類型，簡述石墨烯導(dǎo)電的原因 。

答案：每個(gè)碳原子均以sp2雜化與周圍的3個(gè)碳原子通過共價(jià)鍵結(jié)合，剩余一個(gè)未參與雜化的2p電子可以自由移動(dòng)。

例3 石墨烯的導(dǎo)電性好，有望代替硅生產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)。用有機(jī)物甲、乙合成石墨烯的反應(yīng)（部分產(chǎn)物未寫出）如下。下列敘述正確的是（ ）

①

②

A.甲、乙中均含有碳碳雙鍵

B.反應(yīng)①是取代反應(yīng)

C.反應(yīng)②是氧化反應(yīng)

D.甲分子中的5個(gè)苯環(huán)可能共平面

解析：乙分子中含有碳碳三鍵和苯環(huán)，苯環(huán)中含σ鍵和大π鍵，沒有碳碳雙鍵，A不正確。甲與乙通過雙烯合成反應(yīng)形成了正中間的六元環(huán)，故反應(yīng)①不是取代反應(yīng)，B不正確。根據(jù)有機(jī)物去氫發(fā)生氧化反應(yīng)知C正確。甲分子中有4個(gè)苯環(huán)，中間的五元環(huán)不是苯環(huán)，D不正確。

答案：C。

2.儲(chǔ)氫材料

氫能作為一種儲(chǔ)量豐富、來源廣泛、能量密度高的綠色能源，在燃料電池以及替代化石燃料等方面展現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景。在利用過程中，其儲(chǔ)存和運(yùn)輸是關(guān)鍵。因此，尋找高效低成本且又能規(guī)模化利用的儲(chǔ)氫方法就成為研究熱點(diǎn)。

例4 尋找高效儲(chǔ)氫材料一直是化學(xué)家研究的重要課題。

（1） Li3N、Li2NH是非常有前景的儲(chǔ)氫材料，儲(chǔ)氫反應(yīng)如下：

Li3N+2H2LiNH2+2LiH

Li2NH+H2 LiNH2+LiH

①上述反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是 。

②上述儲(chǔ)氫反應(yīng)必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，原因是 。

（2）苯與環(huán)己烷的相互轉(zhuǎn)化可以實(shí)現(xiàn)氫氣的儲(chǔ)存與獲取：

（1）+3H2（g）（1） ΔH=-205.9 kJ/mol

用該法獲取的1 mol H2可提供 kJ的凈能量[已知：2H2（g）+O2（g）=2H2O（g） ΔH=-483.6 kJ/mol]。

（3）潛在儲(chǔ)氫材料——化合物 A 是第二周期兩種氫化物形成的，相對(duì)分子質(zhì)量為30.8。剛?cè)诨?A 釋放氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)锽，B不穩(wěn)定易聚合成聚合物C，C在155 ℃釋放氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)镈，高于500 ℃時(shí)D釋放氫氣，轉(zhuǎn)變?yōu)槎衔顴。A、B、D分別是乙烷、乙烯、苯的等電子體。（相對(duì)原子質(zhì)量：H—1 B—10.8 N—14）

①A的結(jié)構(gòu)式為 ，C的結(jié)構(gòu)簡式為 ，E的化學(xué)式為 。

②A轉(zhuǎn)變?yōu)镋總共釋放的氫氣所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

③寫出D的結(jié)構(gòu)式 ，D的二氯取代物有 種。

④為使A再生，有人設(shè)計(jì)了化合物D在水蒸氣存在下與甲烷反應(yīng)，寫出A再生的化學(xué)方程式 。

解析：（1） 判斷陌生氧化還原反應(yīng)的氧化產(chǎn)物，符合考試大綱中“了解常見的氧化還原反應(yīng)”及“根據(jù)化學(xué)式判斷化合價(jià)”的考核要求。該儲(chǔ)氫反應(yīng)是氫元素的歧化反應(yīng)，一部分H2（0價(jià)）得電子生成的LiH（-1價(jià)H）是還原產(chǎn)物，一部分H2（0價(jià)）失電子生成的LiNH2（+1價(jià)H）是氧化產(chǎn)物。LiH中-1價(jià)H陰離子具有強(qiáng)還原性，易被H2O、O2氧化；Li3N、Li2NH、LiNH2容易與水發(fā)生水解反應(yīng)，因此儲(chǔ)氫反應(yīng)必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行。

（2） 該問的設(shè)計(jì)依據(jù)是考試大綱中“了解熱化學(xué)方程式的含義，能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計(jì)算”。由環(huán)己烷獲取1 mol H2吸收的能量為：205.9 kJ/3=68.6 kJ，燃燒1 mol H2放出的能量為：483.6 kJ/2=241.8 kJ，提供的凈能量為：241.8 kJ-68.6 kJ =173.2 kJ。

（3）新情景下考查學(xué)生知識(shí)遷移能力、推理判斷能力。將乙烷分子中的兩個(gè)碳原子分別換成一個(gè)硼原子和一個(gè)氮原子，氮原子的孤電子對(duì)與缺電子的硼原子形成配位鍵就是A：H3B←NH3（H3CCH3的等電子體），去氫生成H2B=NH2（CH2=CH2的等電子體）；當(dāng)聚合度為3，進(jìn)一步去氫得到苯的等電子體無機(jī)苯：，無機(jī)苯的間位二氯取代物有2種（兩個(gè)氯分別取代兩個(gè)硼原子上的氫和兩個(gè)氯分別取代兩個(gè)氮原子上的氫），鄰位、對(duì)位二氯取代物各有1種，共4種。H3BNH3的再生過程就是儲(chǔ)氫過程（是題干中釋氫過程的逆過程），可以理解為：甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成CO2和H2，產(chǎn)生的H2再與無機(jī)苯加成得到H3BNH3，即產(chǎn)物為CO2和H3BNH3，根據(jù)質(zhì)量守恒配平即可。

答案：（1） ①LiNH2。②LiH是強(qiáng)還原劑，易與H2O、O2反應(yīng)；Li3N、Li2NH、LiNH2也易與水反應(yīng)。

（2）173.2。

（3）①或； [BH2-NH2] n；BN。

②19.5 % （或0.195） 。

③ ；4。

④3 CH4+2（HBNH）3+6 H2O = 3CO2+6 H3BNH3。

二、關(guān)注新技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)原理

考試大綱要求考生“了解能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。”微生物燃料電池和人工光合作用與該要求十分吻合。

1.微生物燃料電池

微生物燃料電池是一種以微生物作為催化劑，將有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的先進(jìn)能源技術(shù)。目前人類世界存在環(huán)境污染與資源短缺兩大危機(jī)，微生物燃料電池在處理有機(jī)廢物（包括有機(jī)廢水和有機(jī)固體廢棄物）的同時(shí)產(chǎn)電，實(shí)現(xiàn)廢物處理和能源產(chǎn)出雙贏，已成為環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

例5 一種微生物燃料電池工作原理示意圖如下，微生物膜中的酶作催化劑。下列敘述不正確的是（ ）

A.電池工作時(shí)，既能凈化廢水，又能發(fā)電

B.X電極為負(fù)極，工作時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)

C.正極反應(yīng)式為2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O

D.該電池在常溫和高溫時(shí)都可以工作

解析：本題綜合考查了環(huán)境保護(hù)、原電池原理、陌生電極反應(yīng)式書寫、酶等核心知識(shí)，同時(shí)考查學(xué)生觀察理解能力。本題設(shè)計(jì)符合考試大綱能力要求中的“能夠?qū)χ袑W(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)融會(huì)貫通的能力”。該微生物燃料電池利用廢水中的葡萄糖作還原劑，NO3-作氧化劑，既發(fā)電又凈化廢水，A正確。還原劑（葡萄糖）失去電子被氧化生成氧化產(chǎn)物（CO2）的電極是原電池的負(fù)極，即X為負(fù)極；氧化劑（NO3-）得到電子被還原生成還原產(chǎn)物（N2）的電極是原電池的正極，即Y是正極，B正確。NO3-中+5價(jià)的N得電子生成N2，留下的氧離子結(jié)合由負(fù)極區(qū)移動(dòng)到正極的H+生成水，C正確。酶是蛋白質(zhì)，高溫時(shí)發(fā)生變性失去催化活性，故微生物燃料電池在高溫下會(huì)失效，D不正確。

答案：D。

友情提醒：（1）陽極（負(fù)極）區(qū)不變，若將題圖中陰極“含NO3-的廢水”改為“向廢水中通入空氣”，則被還原的物質(zhì)是氧氣，陰極（正極）電極反應(yīng)為：O2+4e-+4H+=2H2O。

（2）陽極（負(fù)極）區(qū)不變，若將題圖中陰極“含NO3-的廢水”改為“含鐵氰化鉀的廢水”，則鐵氰化鉀被還原為亞鐵氰化鉀，電極反應(yīng)為：[Fe（CN）6]3-+e-=[Fe（CN）6]4-。

（3）陽極（負(fù)極）區(qū)不變，若將陰極材料改為沒有微生物膜的氧化銀（Ag2O），陰極電解質(zhì)溶液為含有機(jī)物的廢水，被還原的是氧化銀，電極反應(yīng)為：Ag2O+2e-+ 2H+=2Ag+H2O。生成的銀再制成氧化銀循環(huán)使用降低成本。

2.人工光合作用

模擬植物的光合作用，使用太陽光能將水和二氧化碳大規(guī)模地直接合成為燃料和化工原料，這種“人工光合作用”技術(shù)備受矚目。

例6 如圖為植物光合作用原理示意圖，仔細(xì)閱讀后回答下列問題：

（1）從氧化還原的角度看，圖中的光反應(yīng)是 （填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，其反應(yīng)式為 ；圖中的暗反應(yīng)是 （填“氧化”或“還原”）反應(yīng)，其反應(yīng)式為 。

（2）指出植物光合作用過程中主要能量轉(zhuǎn)化方式 ，寫出植物光合作用的化學(xué)方程式并用單線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目 。

（3）科學(xué)家模擬植物光合作用，設(shè)計(jì)了如圖所示的人工光合作用工作原理示意圖制備甲醇，金屬電極上的反應(yīng)式為 ，總反應(yīng)的方程式為 。若光催化劑為氮化鎵半導(dǎo)體，請(qǐng)寫出氮化鎵的化學(xué)式 ，并指出鎵在元素周期表的位置 。

（4）用人工光合作用制備的CH3OH和H2O2為原料，設(shè)計(jì)了如下圖所示的燃料電池，圖中A處加入的物質(zhì)是 ，Y電極上發(fā)生的反應(yīng)是 ，電池工作時(shí)H+由 極移向 極（填“X”或“Y”）。

解析：本題力圖反映2014年化學(xué)考試大綱強(qiáng)調(diào)的化學(xué)學(xué)習(xí)能力要求：“能夠通過對(duì)實(shí)際事物、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)物、模型、圖形、圖表的觀察，以及對(duì)自然界、社會(huì)、生產(chǎn)、生活中的化學(xué)現(xiàn)象的觀察，獲取有關(guān)的感性知識(shí)和印象，并進(jìn)行初步加工、吸收、有序存儲(chǔ)的能力”。

（1）該問的設(shè)計(jì)依據(jù)是考試大綱中的“能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式”和“了解氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移”。讀圖知，光反應(yīng)是H2O中-2價(jià)的氧原子失去電子被氧化為O2，留下H+。暗反應(yīng)是CO2中+4價(jià)的碳原子得到電子被還原，同時(shí)結(jié)合光反應(yīng)產(chǎn)生的H+生成葡萄糖和H2O。

（2）光合作用過程中，能量由光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。第二空考生容易錯(cuò)誤地寫為C6H12O6+6O2或C6H12O6+6O2，前者錯(cuò)在6 mol H2O最多只能失去12 mol e-而標(biāo)出的卻是24 mol e-，后者錯(cuò)在6 mol CO2得到了24 mol e-而標(biāo)出的卻是12 mol e-。正確的思路是把第（1）問中的光反應(yīng)乘以6與暗反應(yīng)相加： C6H12O6+6O2+6H2O。

（3）由圖知：金屬電極上反應(yīng)微粒是CO2、H+、e-，生成的微粒是CH3OH，隱含著CO2中+4價(jià)的碳得到電子被還原為CH3OH中-2價(jià)碳（即1 mol CO2得到6 mol e-）的化學(xué)意義。

氮是V A族的非金屬元素顯-3價(jià)，鎵是IIIA族的金屬元素顯+3價(jià)，恰好形成原子個(gè)數(shù)比為1∶1的氮化鎵（GaN）。鎵位于元素周期表中第四周期IIIA族。

（4）考查觀察能力，考生要敏銳地看到X極電子流出，說明X是負(fù)極，初步判斷X極加入的應(yīng)該是燃料CH3OH（還原劑），其電極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-= CO2↑+6H+。向Y電極上加入的是氧化劑H2O2，電解質(zhì)為酸，正極上應(yīng)該是-1價(jià)的氧原子得到電子生成-2價(jià)的氧原子，進(jìn)一步結(jié)合H+生成H2O。由以上電極反應(yīng)知：負(fù)極生成H+，正極消耗H+，H+在電解質(zhì)中由負(fù)極（X）移到正極（Y）。

答案：（1）氧化；2H2O=4e-+O2↑+4H+（或2H2O-4e-=O2↑+4H+）；還原；6CO2+24e-+24H+=C6H12O6+6H2O。

（2）光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能； C6H12O6+6O2+6H2O。

（3） CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O；2CO2+4H2O2CH3OH+3O2；GaN；第四周期IIIA族。

（4）CH3OH；H2O2+2e-+2H+=2H2O；X ；Y。

友情提醒：（1）人工光合作用的能量轉(zhuǎn)化方式是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，考生容易錯(cuò)誤地認(rèn)為是“將光能轉(zhuǎn)化為電能”，該圖也不是原電池示意圖。

（2）“熟記并正確書寫常見元素的名稱、符號(hào)、離子符號(hào)”是考試大綱的要求，據(jù)此我們希望所有主族元素的名稱和元素符號(hào)考生都要牢記！有些考生因?yàn)椴挥浀面壍脑胤?hào)及周期表中的位置而失分。

三、關(guān)注新觀念中的基本化學(xué)思想

CO2、CH4、N2O是當(dāng)今三大溫室氣體。溫室氣體N2O在航天領(lǐng)域是一種寶貴的能源物質(zhì)，西方發(fā)達(dá)國家對(duì)N2O的制備技術(shù)相當(dāng)重視。科學(xué)家一直在探索如何減少CO2、N2O的排放及科學(xué)利用CO2、N2O。

例7 溫室氣體氧化亞氮在航天領(lǐng)域卻是一種寶貴的能源物質(zhì)。已知無毒的氧化亞氮高溫分解生成單質(zhì)。

（1）氧化亞氮與CO2的摩爾質(zhì)量相同，氧化亞氮的分子式為 。

（2）將氧化亞氮送入賽車引擎，可以增加速度。簡述原因 。

（3）四氧化二氮和偏二甲肼常用作火箭燃料。已知偏二甲肼的相對(duì)分子質(zhì)量為60，其中含碳40%，含氫13.33%，其余為氮；又知其分子中有一個(gè)氮原子不與氫原子相連。寫出偏二甲肼的結(jié)構(gòu)簡式 。在發(fā)動(dòng)機(jī)中偏二甲肼在四氧化二氮中充分燃燒，寫出該燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式（反應(yīng)中所有的氮元素均轉(zhuǎn)化為N2） 。氧化亞氮和 （端羥基聚丁二烯）是新型火箭燃料，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；與N2O4相比，氧化亞氮作火箭氧化劑的優(yōu)點(diǎn)是 。[注：火箭氧化劑皆為液態(tài)]

（4） 每年排放到大氣中10%的氧化亞氮，來源于環(huán)己醇與硝酸反應(yīng)生產(chǎn)己二酸，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。合成己二酸的新方法：以鎢酸鈉（Na2WO4）為催化劑，用30% H2O2與環(huán)己酮（）反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（5）碳酸乙二醇酯在鋰電池中有重要用途。已知：

+CO2

請(qǐng)以CO2、乙烯、空氣為原料，利用綠色化學(xué)原則制備碳酸乙二醇酯，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 。生產(chǎn)1 t碳酸乙二醇酯在理論上可以吸收 t CO2。

解析：考試大綱強(qiáng)調(diào)“掌握常見氧化還原反應(yīng)的配平和相關(guān)計(jì)算”和“化工生產(chǎn)遵循‘綠色化學(xué)思想的重要性”，本題力圖體現(xiàn)之。

（1）根據(jù)摩爾質(zhì)量為44 g/mol知，氧化亞氮就是一氧化二氮，分子式為N2O。

（2）氧化亞氮分解生成的混合氣體中，氧氣占1/3，大于空氣中氧氣的含量（1/5），氧氣濃度增大，加快了燃料燃燒的速率，從而增加賽車速度。

（3）n（C）=60×0.4/12=2，n（H）=60×0.1333=8，n（N）=（60-24-8）/14=2，分子式為C2H8N2，由“一個(gè)氮原子不與氫原子相連”知，偏二甲肼的結(jié)構(gòu)簡式為N—NH2。先判斷這兩種火箭燃料燃燒的產(chǎn)物都是CO2、H2O、N2，然后根據(jù)質(zhì)量守恒配平。N2O4有毒，其分解產(chǎn)物NO2也有毒，會(huì)污染空氣；因此無毒的N2O作氧化劑的優(yōu)點(diǎn)主要是污染小。

（4） 考查新情景下氧化還原反應(yīng)方程式的配平。環(huán)己醇中羥基連接的碳原子平均化合價(jià)為0價(jià)，其余碳原子平均化合價(jià)為-2價(jià)，己二酸羧基上的碳原子平均化合價(jià)為+3價(jià)，1 mol環(huán)己醇被氧化為己二酸失去電子的物質(zhì)的量為8 mol，生成1 mol N2O得到8 mol e-，據(jù)此可以配平該方程式。環(huán)己酮中羰基上的碳原子平均化合價(jià)為+2價(jià)，其余碳原子為-2價(jià)，由環(huán)己酮氧化為己二酸失去6 mol e-，1 mol H2O2反應(yīng)得到2 mol e-，因此H2O2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3。

（5）綠色化學(xué)的核心是原子利用率為100%。在銀作催化劑時(shí)，乙烯可以氧化為環(huán)氧乙烷，再根據(jù)信息，環(huán)氧乙烷與CO2反應(yīng)生成碳酸乙二醇酯。碳酸乙二醇酯的相對(duì)分子質(zhì)量是88，是CO2（44）的2倍，所以生產(chǎn)1 t碳酸乙二醇酯在理論上可以吸收0.5 t CO2。

答案：（1）N2O。

（2）高溫時(shí)氧化亞氮分解：2N2O2N2+O2，增大了O2的濃度，加快了燃料燃燒。

（3）N—NH2或H2NN（CH3）2；C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑；

（11n-1）N2O+=（11n-1）N2↑+4nCO2↑+（3n+1）H2O↑；N2O無毒，對(duì)環(huán)境污染小。

（4）+2HNO3→2H2O+ HOOCCH2CH2CH2CH2COOH+N2O↑；

+ 3H2O2HOOCCH2CH2CH2CH2COOH+ 3H2O。

（5）2CH2=CH2+O22，

+CO2；0.5。

友情提醒：乙烯綠色氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷在必修2教材的最后一節(jié)，偏二甲肼與四氧化二氮的化學(xué)方程式在必修1教材的第四章第3節(jié)，部分考生對(duì)這些教材上的基礎(chǔ)知識(shí)不熟悉，在最后沖刺階段要安排時(shí)間弄懂、弄熟、弄透教材上的化學(xué)反應(yīng)方程式。

四、關(guān)注氫化物中的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)

氫化物分為離子型氫化物和共價(jià)型氫化物，部分氫化物分散在中學(xué)教材的不同章節(jié)，運(yùn)用中學(xué)化學(xué)原理還能理解教材上未涉及的氫化物（如CaH2、SiH4、B2H6）的性質(zhì)，考前有必要對(duì)氫化物的性質(zhì)進(jìn)行歸類整理。

例8 氫元素與其他元素既能形成離子鍵，也能形成共價(jià)鍵，在化合物中氫元素可能為+1價(jià)或-1價(jià)。回答下列問題：

（1） LiH中Li+的半徑 H-的半徑（填“大于”“小于”或“等于”）；CaH2與水劇烈反應(yīng)生成密度最小的氣體，寫出CaH2與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（2）主族非金屬元素與氫形成共價(jià)型氫化物。第三周期的氣態(tài)氫化物，其熱穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?（填分子式）。

（3）已知H、B、Si、Cl的電負(fù)性分別為2.1、2.0、1.8、3.0，甲硅烷（SiH4）分子中H元素的化合價(jià)為 。微量堿作催化劑時(shí)，甲硅烷遇水迅速水解生成SiO2·nH2O，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。乙硼烷（B2H6）有強(qiáng)還原性，在空氣中能自燃，乙硼烷的強(qiáng)還原性來自 。

（4）在乙醚中，氫化鈉與乙硼烷反應(yīng)能生成萬能還原劑硼氫化鈉（NaBH4），請(qǐng)推測(cè)NaBH4與水反應(yīng)的最終產(chǎn)物 。

（5） 環(huán)狀化合物甲（N6H6）有作為高能材料的可能性，甲分子中有3種化學(xué)環(huán)境的N原子和2種化學(xué)環(huán)境的H原子，且N原子均達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)，則甲的結(jié)構(gòu)式可能為 。

解析：考試大綱規(guī)定“了解常見金屬、非金屬元素的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用”，短周期元素的氫化物符合這一要求，而且多年沒有系統(tǒng)考查過該知識(shí)。（1）核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大半徑越小，故r（Li+）H2S>PH3>SiH4。（3）“知道元素的性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系”是大綱對(duì)考生的要求。氫元素的電負(fù)性大于硅元素的電負(fù)性，所以氫硅鍵的共用電子對(duì)偏向氫原子使氫原子帶部分負(fù)電荷而顯-1價(jià)，硅顯+4價(jià)。甲硅烷與水反應(yīng)方式與鹽類水解相似：SiH4中-1價(jià)H與水中+1價(jià)H結(jié)合生成H2，+4價(jià)Si與水中羥基結(jié)合生成H4SiO4，H4SiO4再脫水生成SiO2·nH2O。由氫和硼的電負(fù)性知，乙硼烷中的氫元素顯-1價(jià)，硼元素顯+3價(jià)，結(jié)合前面的知識(shí)知道-1價(jià)氫元素具有較強(qiáng)還原性。（4）NaBH4中的3種元素的化合價(jià)依次為+1、+3、-1，與水反應(yīng)時(shí)，-1價(jià)H與水中+1價(jià)H結(jié)合生成H2，+3價(jià)B與水中羥基結(jié)合生成一元弱酸B（OH）3，Na+則形成強(qiáng)堿NaOH，B（OH）3與NaOH繼續(xù)反應(yīng)生成NaBO2或NaB（OH）4。（5）依題意甲分子空間結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，六元環(huán)、五元環(huán)、三元環(huán)狀化合物中，均沒有符合題意的，只有四元環(huán)狀化合物中有兩種符合題意。

答案：（1）小于；CaH2+2HCl=CaCl2+2H2↑。

（2）HCl>H2S>PH3>SiH4。

（3） -1；SiH4+（n+2）H2OSiO2·nH2O+4H2↑；-1價(jià)的氫。

（4）NaBO2或NaB（OH）4、H2。

（5）

友情提醒：-1價(jià)H（如離子型氫化物CaH2和共價(jià)型氫化物SiH4、B2H6等）有較強(qiáng)還原性，易被氧氣、水氧化；它們與水發(fā)生反應(yīng)時(shí)，-1價(jià)H與水中+1價(jià)H結(jié)合生成H2。