元素及其化合物價類二維圖的突破

張志華

(山東省壽光市第一中學)

元素及其化合物涉及的知識點繁多、雜亂、不好記憶,價類二維圖用橫坐標表示物質的類別,縱坐標表示元素的化合價,把元素的化合價同物質的類別結合,使元素化合物知識系統化,有利于從化合價本質上理解元素及其化合物的性質,形成知識體系,元素的價類二維圖是我們學習元素及其化合物相關知識的重要模型和工具.

1 氯及其化合物價類二維圖

氯及其化合物是中學化學重要的知識點,氯元素有－1、＋1、＋3、＋5、＋7價,形成的化合物較多,氯及其化合物在日常生活和工農業生產中應用廣泛,是高考的熱點.

例1如圖1為氯元素物質的價類二維圖,下列說法錯誤的是().

圖1

A.丙和丁均能與NaOH 溶液反應生成鹽和水

B.戊可以用來做制取氧氣或氯氣的反應物

C.甲和丙都能使有色物質褪色

D.己在固態時不導電,但屬于電解質

分析根據“價類二維圖”可知,甲為Cl2,乙為ClO2,丙為HClO,丁為HClO4,戊為KClO3,己為KCl.對各選項分析可知答案為C.

點評價類二維圖中,首先要根據化合價結合物質類別判斷出具體物質,然后再根據物質的性質答題.

2 硫及其化合物價類二維圖

硫元素的常見化合價有－2、＋4、＋6價.－2、＋4價的硫有還原性,＋6價的硫有氧化性,硫及其化合物在日常生活和工農業生產中有廣泛的應用,是高考的常考點.

例2硫元素的價類二維圖如圖2所示.下列說法錯誤的是().

圖2

A.a與c、d、e都有可能反應生成b

B.d溶液久置于空氣中會生成e,溶液的pH 減小

C.鹽g與鹽f之間也可能發生反應

D.銅與e的濃溶液共熱產生的氣體通入BaCl2溶液中,有沉淀產生

分析根據化合價以及物質的類別可知:a 為H2S、b為S、c為SO2、d為H2SO3、e為H2SO4、f為含的鹽、g為含的鹽.H2S與SO2、H2SO3、H2SO4都有可能發生歸中反應生成硫單質,選項A 說法正確.H2SO3具有較強的還原性,在空氣中久置會被氧氣氧化成硫酸,硫酸酸性更強,溶液pH 更小,選項B 說法正確.若g為硫酸氫鹽,在溶液中可以電離出H＋,H＋可以和或反應制得SO2,選項C說法正確.銅與濃硫酸共熱產生的氣體為SO2,將SO2通入BaCl2溶液中,SO2與H2O 反應生成H2SO3,但H2SO3不與BaCl2反應,所以沒有沉淀產生,選項D 說法錯誤.答案為D.

點評SO2通入BaCl2溶液中不能發生反應,但SO2通入Ba(NO3)2溶液,由于酸性條件下具有強氧化性,可氧化有還原性的亞硫酸,產生,因此產生白色沉淀.

3 氮及其化合物價類二維圖

氮元素是重要的植物營養元素,硝酸在工業生產中有重要的應用,因此氮及其化合物的轉化也是高考常考的知識點.

例3圖3是某元素常見物質的價類二維圖,其中d為紅棕色氣體,f和g均為正鹽且焰色反應火焰為黃色.下列說法不正確的是().

圖3

A.e的濃溶液可以用鋁槽車運輸

B.氣體a、c均可用濃硫酸干燥

C.常溫下,將充滿d的密閉燒瓶置于冰水中,燒瓶內紅棕色變淺

D.d可與NaOH 溶液反應生成f和g

分析由題干信息“d為紅棕色氣體氧化物”,可知d為NO2,說明該圖為N 元素的價類二維圖,由圖可知,a 為NH3、b 為N2、c 為NO、d 為NO2,e 為HNO3,f和g均為正鹽且焰色反應火焰為黃色,說明g、f含有Na＋,則f為NaNO3、g為NaNO2.由分析可知,e的濃溶液即濃HNO3,由于常溫下鋁在濃硝酸中發生鈍化,故可以用鋁槽車運輸,選項A 說法正確.由分析可知,氣體a為NH3不能用濃硫酸干燥,c為NO可用濃硫酸干燥,選項B 說法錯誤.由分析可知,d為NO2,常溫下,將充滿d的密閉燒瓶置于冰水中,由于反應2NO2(g)?N2O4(g)的ΔH＜0,平衡正向移動,故燒瓶內紅棕色變淺,選項C 說法正確.由分析可知,d為NO2,可與NaOH 溶液反應生成NaNO3和NaNO2,選項D 說法正確.答案為B.

點評學習過程中學生要注意記住物質的特性,如有顏色的物質;鐵或鋁遇濃硫酸或濃硝酸可發生鈍化;NO2氣體存在平衡2NO2(g)?N2O4(g),故沒有純凈的NO2或N2O4氣體;NO2雖然可與水反應生成硝酸,但不是酸性氧化物等.

4 鈉及其化合物價類二維圖

鈉元素原子最外層只有1個電子,因此鈉元素只有＋1 價,但鈉的化合物較多,也是高考常考的知識點.

例4鈉及其化合物的價類二維圖及部分轉化關系如圖4所示.

圖4

(1)價類二維圖中缺失的類別A 為________,B的化學式為_________.

(2)反應①②③④⑤中,屬于氧化還原反應的是_________(填標號).

分析(1)價類二維圖中,類別A 對應的物質是NaOH,NaOH 屬于堿,缺失的類別A 為堿,B 是Na的氧化物,化學式為Na2O.(2)反應①是Na和氧氣反應生成Na2O,屬于氧化還原反應;反應②是Na2O2和水反應生成NaOH 和氧氣,屬于氧化還原反應;反應③是NaHCO3分解為Na2CO3、CO2、H2O,屬于非氧化還原反應;反應④是Na和水反應生成NaOH 和氫氣,屬于氧化還原反應;反應⑤是Na2CO3和Ca(OH)2反應生成NaOH 和CaCO3,屬于非氧化還原反應.

答案(1)堿;Na2O.(2)①②④.

點評價類二維圖中缺失的物質要根據縱坐標化合價和橫坐標物質類別結合考慮.

元素價類二維圖系統清晰地表達了元素及其化合物的轉化關系,在學習中有著重要作用,深入理解價類二維圖能較好地掌握元素及其化合物的性質.

(完)