分類中夯實基礎(chǔ) 變化中提升能力
——化學(xué)物質(zhì)及其變化專題的復(fù)習(xí)策略

■浙江省杭州外國語學(xué)校 李漢清 陳貴新(特級教師)

一、宏觀和微觀相結(jié)合,從化學(xué)的視角認(rèn)識物質(zhì)世界

在高考中,直接考查物質(zhì)組成和分類的試題并不多見,但自覺運用“微粒觀”,從微觀粒子的視角認(rèn)識宏觀物質(zhì),并正確使用化學(xué)用語進(jìn)行表征是進(jìn)入化學(xué)世界的第一道“門檻”,也是學(xué)習(xí)化學(xué)的基本素養(yǎng)。科學(xué)合理的分類,可以幫助我們更好地理解物質(zhì)的性質(zhì)。

【知識要點歸納】

1.物質(zhì)組成:元素、核素、同位素、同素異形體。

2.物質(zhì)分類:樹狀分類和交叉分類。

3.膠體:膠體的本質(zhì)特征、膠體的性質(zhì)(丁達(dá)爾現(xiàn)象、膠粒凝聚)。

【知識難點釋疑】

在對物質(zhì)進(jìn)行分類時要準(zhǔn)確理解“分類依據(jù)”的內(nèi)涵。例如,對酸按“元數(shù)”分類時,“電離出的H+數(shù)”不能簡單理解為“分子中H原子個數(shù)”。乙酸(CH3COOH)分子中有4個氫原子,但能電離出的H+只有1個,屬于一元酸。硼酸(H3BO3)是通過結(jié)合水所電離出來的OH-而使水溶液顯酸性,也屬于一元酸

例1下列屬于膠體的是( )。

A.冰水混合物 B.淀粉水溶液

C.水銀 D.氨基酸水溶液

解析：膠體的本質(zhì)特征是膠粒的直徑在1～100nm。A項,冰水混合中只有一種分子(水分子),屬于純凈物。B項,淀粉是多糖,單個淀粉分子的直徑已經(jīng)達(dá)到1～100nm。C項,水銀是金屬汞的俗稱,屬于單質(zhì)。D項,氨基酸分子屬于小分子。一定數(shù)目的氨基酸分子形成蛋白質(zhì)分子,其直徑會達(dá)到1～100nm。答案為B。

例2下列有關(guān)物質(zhì)的分類中,正確的是( )。

①混合物:鹽酸、漂白粉、氯水、淀粉

②化合物:CaCl2、NaOH、HCl、HD

③電解質(zhì):水銀、BaSO4、HCl

④酸性氧化物:NO2、SO2、SiO2、SO3

⑤堿性氧化物:FeO、Al2O3、Na2O、CuO

A.③⑤ B.②③ C.③④ D.①

解析：①鹽酸是HCl的水溶液,漂白粉是Ca(ClO)2和CaCl2的混合物,氯水是氯氣的水溶液,淀粉是高分子化合物,屬于混合物。②HD是單質(zhì)。③水銀是金屬單質(zhì),既不是電解質(zhì)也不是非電解質(zhì)。④NO2屬于不成鹽氧化物。⑤Al2O3屬于兩性氧化物。答案為D。

二、離子反應(yīng)

高中化學(xué)中的反應(yīng)絕大部分是溶液中的離子反應(yīng)。離子反應(yīng)和離子方程式是歷年高考的必考“熱點”。

【知識要點歸納】

1.離子反應(yīng)發(fā)生的條件,判斷離子共存問題。

發(fā)生反應(yīng)的類型通常有三種:復(fù)分解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和配合反應(yīng)。

①復(fù)分解反應(yīng):離子間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成難溶或微溶物、氣體或難電離物質(zhì)時(包括徹底的雙水解),離子不能共存。反應(yīng)的方向是使溶液中離子的數(shù)目(物質(zhì)的量)減少。

②氧化還原反應(yīng):氧化性強(qiáng)的離子(離子系統(tǒng))與還原性強(qiáng)的離子(離子系統(tǒng))反應(yīng)生成氧化性弱的離子和還原性弱的離子(強(qiáng)強(qiáng)弱弱)。

2.離子方程式的書寫與正誤判斷。

離子方程式書寫的核心是“拆”。具體來說是:單質(zhì)、氧化物、氣體、難溶解的、難電離的不拆。總的來說,是看“反應(yīng)前的瞬間”,物質(zhì)呈現(xiàn)的“主要”形式是不是“自由離子態(tài)”。0.1mol·L-1CH3COOH只有1.33%是電離的,主要形式是分子,不拆;濃鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是37%,主要形式是H+和Cl-,拆;濃硫酸,只有1.7%的水,主要是硫酸分子的形式,不拆。

正誤判斷的依據(jù):(1)是否符合客觀事實;(2)質(zhì)量守恒定律;(3)電荷守恒。

3.離子檢驗與推斷。

離子推斷應(yīng)遵循的原則:

(1)“肯定性”原則:結(jié)合實驗現(xiàn)象推出肯定存在或肯定不存在的物質(zhì)或離子。

(2)“互斥性”原則:在肯定某些離子存在的同時,結(jié)合離子共存規(guī)律,確定不存在的離子。

(3)“進(jìn)出性”原則:實驗過程中反應(yīng)生成的離子或加試劑時引入的離子對后續(xù)實驗的干擾。

(4)電中性原則:溶液中既要有陽離子,也要有陰離子,而且要保證陰、陽離子電荷守恒。

【知識難點釋疑】

離子間的反應(yīng)常存在競爭或協(xié)同,需要我們“全面”認(rèn)識。例如,若用Cu2+代替Fe3+,發(fā)生2Cu2++4I-══2CuI↓+I2。本來氧化性:Cu2+＜Fe3+,使可逆性更大,但由于CuI的沉淀效應(yīng)協(xié)同促進(jìn)了氧化還原反應(yīng)更徹底。若S2-代替I-(還原性:S2-＞I-),氧化還原反應(yīng)會更徹底。但事實上,S2-與Cu2+通常不發(fā)生氧化還原反應(yīng),而發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成CuS↓。這是由于CuS的Ksp很小,復(fù)分解反應(yīng)的趨勢超過了氧化還原反應(yīng)(競爭)。

又如,往Ca(ClO)2溶液中通入CO2將會生成CaCO3。盡管HClO的酸性強(qiáng)于的,但CO2-3與Ca2+的沉淀反應(yīng)協(xié)同促進(jìn)了向右進(jìn)行。若用NaClO溶液代替Ca(ClO)2溶液,就只能生成NaHCO3了。

例3下列關(guān)于離子共存或離子反應(yīng)的說法正確的是( )。

A.在由水電離出的c(H+)=10-12mol·L-1的溶液中,可以大量存在Na+、Ba2+、Cl-、Br-

B.在加入Al能放出大量H2的溶液中一定大量存在

D.NaHSO4溶液中加入Ba(OH)2溶液至溶液呈中性:

解析：A項,可能是酸性溶液,也可能是堿性溶液,這些離子都可以共存。B項,若是堿性溶液,不會大量存在。C項,Mn的化合價下降2×5=10,O的化合價上升6×1=6,電子轉(zhuǎn)移不守恒。正確的離子方程式應(yīng)為D項,兩者物質(zhì)的量之比為1∶1,正確的離子方程式為答案為A。

三、氧化還原反應(yīng)

氧化還原反應(yīng)知識點多,知識面廣,概念性強(qiáng)。它貫穿于整個中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)的全過程,是中學(xué)化學(xué)知識的重點,也是同學(xué)們學(xué)習(xí)的難點,更是歷年高考命題的熱點。

【知識要點歸納】

1.氧化還原反應(yīng)的概念。

特征:反應(yīng)前后元素化合價發(fā)生了變化。

本質(zhì):反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移(得失或偏移)。

四對概念:氧化劑/還原劑,氧化產(chǎn)物/還原產(chǎn)物,氧化反應(yīng)/還原反應(yīng),氧化性/還原性。

2.電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(雙線橋)。

3.氧化還原反應(yīng)的規(guī)律。

(1)守恒律:是氧化還原反應(yīng)方程式配平和有關(guān)計算的依據(jù)。

(2)強(qiáng)弱律:書寫陌生氧化還原反應(yīng)的依據(jù)。

(3)價態(tài)律:判斷物質(zhì)氧化性、還原性的依據(jù)。

(4)轉(zhuǎn)化律:判斷變價元素反應(yīng)前后“蹤跡”的依據(jù)。

(5)難易律:判斷氧化還原反應(yīng)發(fā)生先后順序的依據(jù)。

【知識難點釋疑】

氧化性、還原性強(qiáng)弱判斷。

1.根據(jù)化學(xué)方程式判斷:氧化劑+還原劑══還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物。

氧化性:氧化劑＞氧化產(chǎn)物;還原性:還原劑＞還原產(chǎn)物。

2.根據(jù)元素周期律(金屬性、非金屬性強(qiáng)弱)判斷。

3.根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)劇烈程度進(jìn)行判斷。

與同一物質(zhì)反應(yīng),一般越易進(jìn)行,則其氧化性或還原性就越強(qiáng)。當(dāng)不同的氧化劑作用于同一還原劑時,如果氧化產(chǎn)物價態(tài)相同,可根據(jù)反應(yīng)條件的高低進(jìn)行判斷。如:濃鹽酸分別與KMnO4(常溫)、MnO2(加熱)反應(yīng)生成Cl2,氧化性:KMnO4＞MnO2。

4.其他因素。如:濃度(濃、稀硝酸),溫度(Al單質(zhì)在高溫下有很強(qiáng)的還原性),酸堿性(KMnO4在酸性環(huán)境下氧化性更強(qiáng))。

例4水熱法制備Fe3O4納米顆粒的總反應(yīng)為下列有關(guān)說法正確的是( )。

A.每轉(zhuǎn)移1.5mol電子,有1.125mol Fe2+被氧化

B.x=2

D.每生成1molFe3O4,反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子2mol

解析：該反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子為4mol,此時有2molFe2+被氧化,所以每轉(zhuǎn)移1.5mol電子,有被氧化,A項錯誤。B項,根據(jù)H元素守恒,x應(yīng)等于4,錯誤。C項,中化合價均升高,都是還原劑,正確。答案為C。

例5與Cl2相比較,ClO2處理水時被還原成Cl-,不生成有機(jī)氯代物等有害物質(zhì)。工業(yè)上可用亞氯酸鈉和稀鹽酸為原料制備ClO2,反應(yīng)如下:

NaClO2+HCl--→ClO2↑+____(沒有配平)

(1)上述方程式中,缺項物質(zhì)是____,配平方程式,并在下面補(bǔ)全反應(yīng)物系數(shù)。

(2)該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是____。

生成0.2molClO2轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____mol。

(3)ClO2對污水中的Fe2+、Mn2+、S2-和CN-等有明顯的去除效果。某污水中含CN-amg·L-1,現(xiàn)用ClO2將CN-氧化,只生成兩種無毒氣體。處理100m3這種污水,至少需要ClO2____mol。

解析：(1)NaClO2既是氧化劑又是還原劑,鹽酸提供酸性環(huán)境。

(2)作還原劑的NaClO2為4mol,作氧化劑的NaClO2為1mol;當(dāng)有4molClO2生成時,轉(zhuǎn)移電子4mol,所以當(dāng)有0.2mol ClO2生成時,轉(zhuǎn)移電子0.2mol。

(3)amg·L-1這種污水中含有CN-的質(zhì)量是100ag,CN-的物質(zhì)的量為由2ClO2+2CN-══2CO2+2Cl-+N2↑可知,需要的ClO2也為