元素化合物間的轉化及其在高考中的考查

李威燃

(安徽省碭山中學)

元素化合物的內容是高中化學的重要組成部分,《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》對該部分的學業要求為:能列舉、描述、辨識典型物質重要的物理和化學性質及實驗現象;能用化學方程式、離子方程式正確表示典型物質的主要化學性質;能從物質類別、元素價態的角度,依據復分解反應和氧化還原反應原理,預測物質的化學性質和變化,設計實驗進行初步驗證,并能分析、解釋有關實驗現象;能利用典型代表物的性質和反應,設計常見物質制備、分離、提純、檢驗等簡單任務的方案;能從物質類別和元素價態變化的視角說明物質的轉化路徑.分析2023年高考化學試題能夠發現,元素化合物部分的考查嚴格按照課程標準命題,且該部分內容的考查往往與實驗、流程、元素推斷等相結合.下面對2023年高考試題的考查視角進行梳理,以期對復習備考有所幫助.

1 以常見元素及其化合物轉化過程及方程式書寫正誤判斷的形式考查

例1(2023年遼寧卷3)下列有關物質的工業制備反應錯誤的是( ).

【備考啟示】要熟記常見物質的工業制備方法和實驗室制備方法.常見物質工業制備方法歸納如下.

工業制備鈉、鎂、鋁:分別電解熔融NaCl、MgCl2和Al2O3.

例2(2023年全國乙卷11)一些化學試劑久置后易發生化學變化.下列化學方程式可正確解釋相應變化的是( ).

【備考啟示】對課程標準要求的Na、Fe、Cl、N、S元素的單質及其化合物的常見物理性質、化學性質及相互轉化要熟記,可以借助物質轉化循環圖、“價—類”二維圖等輔助記憶.例如,硫及其化合物的相互轉化如圖1所示.鐵元素及其化合物的“價—類”二維圖如圖2所示.

圖1

圖2

“價—類”二維圖的使用建議:橫向鐵元素價態相同,根據物質類別利用復分解反應等實現轉化;縱向鐵元素價態不同,根據氧化還原反應原理實現轉化.

例3(2023年湖北卷3)工業制備高純硅的主要過程如圖3所示.

圖3

下列說法錯誤的是( ).

A.制備粗硅的反應方程式為SiO2＋2CSi＋2CO↑

B.1molSi含Si—Si鍵的數目約為4×6.02×1023

C.原料氣HCl和H2應充分去除水和氧氣

D.生成SiHCl3的反應為熵減過程

【備考啟示】“高純硅的制備”是必修第二冊教材中“資料卡片”的內容,復習備考中要特別關注教材中的欄目,比如“方法導引”“科學史話”“研究實踐”等,尤其要關注“資料卡片”中的內容,其中包含著大量化學與生產實踐相結合的案例.

2 以常見元素及其化合物轉化與化學實驗相結合的形式考查

例4(2023年北京卷8)完成下述實驗,裝置或試劑不正確的是( ).

【備考啟示】對常見氣體的制備原理、裝置、凈化、收集要熟練掌握,尤其要關注課程標準規定的學生必做實驗.常見物質的除雜歸納如表1所示.

表1

3 以與常見元素及其化合物推斷相結合的形式考查

例5(2023 年北京卷13)一種分解氯化銨實現產物分離的物質轉化關系如圖4 所示,其中b、d代表MgO 或Mg(OH)Cl中的一種.下列說法正確的是( ).

圖4

A.a、c分別是HCl、NH3

B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl

C.已知MgCl2為副產物,則通入水蒸氣可減少MgCl2的產生

D.等壓條件下,反應①②的反應熱之和,小于氯化銨直接分解的反應熱

【備考啟示】對常見元素及其化合物的轉化結合氧化還原反應原理、鹽類的水解、沉淀溶解平衡、電化學原理等基本概念和理論加以理解和認識.

4 以微型工藝流程的形式考查

例6(2023年遼寧卷10)某工廠采用如圖5所示工藝制備Cr(OH)3,已知焙燒后Cr元素以＋6價形式存在,下列說法錯誤的是( ).

圖5

A.“焙燒”中產生CO2

B.濾渣的主要成分為Fe(OH)2

D.淀粉水解液中的葡萄糖起還原作用

【備考啟示】微流程試題解題時可按照三條主線進行分析,即轉化線、除雜線和分離線.比如例6中,在“焙燒”步驟中Fe、Cr實現了轉化,分別轉化為高價的鹽或氧化物,“水浸”步驟中鐵鹽轉化為Fe(OH)3,“轉化”步驟中＋6價Cr被還原為＋3價,并轉化為Cr(OH)3沉淀.“水浸”和“轉化”步驟還有過濾操作實現了物質的分離.

元素及其化合物間的轉化是高中化學的重要內容,是考查各種化學概念、化學原理、化學實驗、化學計算的載體,元素及其化合物間的轉化使得各種化學概念及原理更加有血有肉,更加鮮活.分析近幾年高考試題,尤其是新高考試題能夠發現,對元素及其化合物間轉化知識的考查方式比較靈活,在選擇題、實驗題、計算題等題型中均有涉及,考查時往往將其與化學方程式的書寫、氧化還原反應、物質結構和元素周期律(表)、電解質溶液、電化學、實驗等內容相結合,金屬與非金屬元素知識相融合.預測2024年高考對該部分知識仍會沿用現有的考查方式,在重視基礎知識考查的同時,進一步加強對知識綜合應用能力的考查,試題將向綜合性、應用性、創新性方向發展,同時注意對考生理解與辨析能力、分析與推測能力、歸納與論證能力、實驗與探究能力等關鍵能力的考查.

(完)