鹵族元素在高考中的考查

孫媛媛

(山東省棗莊市臺兒莊區教育和體育局)

鹵族元素貫穿高中階段的化學學習,與人們的生產、生活密切相關,是各地高考命題的必考點.本文從近年高考考查的最新題型出發,總結鹵族元素在高考中的考查方式,以幫助學生正確認識新高考命題形式,為高考做好充足的準備.

1 結合物質的量的相關計算進行考查

物質的量是化學學科中連接微觀世界與宏觀世界的重要橋梁,也是中學階段計算題中繞不開的基礎物理量.新高考命題中這部分試題沿用傳統的命題方式,依然以單項選擇題為主.

例1設NA為阿伏加德羅常數,下列說法正確的是( ).

A.標準狀況下,22.4 L HF 含有的質子數為10NA

B.含有0.4 mol HCl的濃鹽酸與足量Mn O2共熱,轉移的電子數為0.2NA

C.標準狀況下,22.4 L Br2含有的分子數為NA

D.標準狀況下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯離子數小于0.5NA

分析標準狀況下HF 是液體,無法用氣體摩爾體積計算物質的量,因此無法計算分子中所含有的質子數,選項A 錯誤.Mn O2只與濃鹽酸反應,隨著反應的進行,濃鹽酸變成稀鹽酸,反應停止,選項B 錯誤.標準狀況下,單質溴為液態,不能使用氣體摩爾體積進行有關計算,選項C 錯誤.標準狀況下,11.2 L Cl2通入水中,由于氯氣與水反應是可逆反應,所以溶液中Cl－數小于0.5NA,選項D 正確.答案為D.

將氯氣通入水中會生成鹽酸和次氯酸,但要注意本反應是可逆的,無法進行徹底,相應的微粒數目都與理論數據有差距.

2 結合離子方程式或氧化還原反應進行考查

元素化合物之間的反應一般是通過氧化還原反應實現的;離子方程式是進一步考查知識深度的重要方式.

例2下列反應的離子方程式正確的是( ).

A.向HCl O 溶液中滴加少量Na2CO3溶液:

B.等物質的量的溴與碘化亞鐵在溶液中反應:

C.硫酸鋁溶液中加入過量氫氧化鋇溶液:

D.用惰性電極電解氯化鎂溶液:

分析結合質子的能力:Cl O－＞,所以向HCl O 溶液中滴加少量Na2CO3溶液,不會有CO2生成,正確的離子方程式為HCl O＋＝Cl O－＋,選項A 錯誤.I－還原性強于Fe2＋,Br2先氧化I－,故等物質的量的溴與碘化亞鐵在溶液中反應的離子方程式為Br2＋2I－＝I2＋2Br－,選項B 錯誤.選項C離子方程式正確.用惰性電極電解Mg Cl2溶液,反應生成氯氣、氫氣和氫氧化鎂沉淀,離子反應為Mg2＋＋2Cl－＋2 H2OCl2↑＋H2↑＋Mg(OH)2↓,選項D 項錯誤.答案為C.

解題過程中,學生有時搞不清氧化還原反應的先后順序或無法準確判斷所給反應能否發生,因此需要牢固掌握元素及其化合物的性質.

3 結合化學實驗進行考查

實驗是研究化學的基本途徑,新高考中更加注重學生的動手實驗能力、自主探究及創新能力.實驗題蘊藏豐富的元素化合物知識,掌握牢固的元素化合物性質是解答實驗題的關鍵.

例3(2023年北京卷)資料顯示,I2可以將Cu氧化為Cu2＋.某小組同學設計實驗探究Cu被I2氧化的產物及銅元素的價態.

已知:I2易溶于KI溶液,發生反應(紅棕色);I2和氧化性幾乎相同.

將等體積的KI溶液加入到mmol銅粉和nmol I2(n＞m)的固體混合物中,振蕩.實驗記錄如表1所示.

(1)初始階段,Cu 被氧化的反應速率:實驗Ⅰ______(填“＞”“＜”或“＝”)實驗Ⅱ.

(2)實驗Ⅲ所得溶液中,被氧化的銅元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2＋(藍色)或[CuI2]－(無色),進行以下實驗探究.

步驟a:取實驗Ⅲ的深紅棕色溶液,加入CCl4,多次萃取、分液.

步驟b:取分液后的無色水溶液,滴入濃氨水.溶液顏色變淺藍色,并逐漸變深.

ⅰ.步驟a的目的是________.

ⅱ.查閱資料,2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2,[Cu(NH3)2]＋(無色)容易被空氣氧化.

用離子方程式解釋步驟b 的溶液中發生的變化:_________.

(3)結合實驗Ⅲ,推測實驗Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI,實驗Ⅰ中銅被氧化的化學方程式是________.分別取實驗Ⅰ和Ⅱ充分反應后的固體,洗滌后得到白色沉淀,加入濃KI溶液,_________(填實驗現象),觀察到少量紅色的銅.分析銅未完全反應的原因是_________.

(4)上述實驗結果,I2僅將Cu氧化為＋1價.在隔絕空氣的條件下進行電化學實驗,證實了I2能將Cu氧化為Cu2＋.裝置如圖1所示,a、b分別是____.

圖1

(5)運用氧化還原反應規律,分析在上述實驗中Cu被I2氧化的產物中價態不同的原因:_______.

分析(1)I2與Cu的接觸面減小,I2在水中溶解性小,反應速率慢,I2和氧化性幾乎相同,則濃度越大,反應速率越快,實驗Ⅱ中較大,所以實驗Ⅰ的反應速率小于實驗Ⅱ的反應速率.(2)ⅰ.深紅棕色溶液含有過量的,存在平衡為,I2易溶于CCl4,多次萃取、分液除去I2和,防止氧化性的干擾后續實驗.ⅱ.實驗Ⅲ所得溶液中,Cu元素以無色的[CuI2]－形式存在,加入濃氨水時發生的反應為[CuI2]－＋2 NH3?H2O＝[Cu(NH3)2]＋＋2I－＋2 H2O,生成的[Cu(NH3)2]＋又被氧氣不斷氧化為藍色的[Cu(NH3)4]2＋,發生的反應為

(3)若實驗Ⅰ中生成的白色沉淀為CuI,實驗Ⅰ中Cu被氧化的化學方程式為2Cu＋I2＝2CuI或2Cu＋.分別取少量實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中白色固體,洗滌后得到白色沉淀,白色沉淀主要成分是CuI,加入濃KI溶液,發生反應:CuI＋I－＝[CuI2]－,可以觀察到白色沉淀逐漸溶解,溶液變為無色;實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中碘未完全反應,還剩余少量銅,說明銅與碘的反應為可逆反應或濃度小,未能氧化全部的Cu.(4)通過原電池裝置證實I2可以將Cu氧化為Cu2＋,則a為銅,作負極,但I2在水中溶解度很小,并且I2的氧化性和幾乎相同,則正極的電解質溶液b是含nmol I2的4 mol?L－1的KI溶液.(5)I2能將Cu氧化為Cu2＋,說明I2氧化性較強,但實驗Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中Cu只能被氧化為Cu＋,由于Cu＋能與I－生成CuI沉淀或配離子[CuI2]－,氧化還原反應中,生成物的濃度減小會增強氧化劑的氧化性,Cu＋濃度減小使Cu2＋氧化性增強,氧化性增強的Cu2＋能氧化I－生成I2,反應為

或

(完)