高考新題型“價-類”二維圖的考查

朱沈燕

(如皋市搬經中學,江蘇 如皋 226500)

常見的“價-類”二維圖是以物質的類別為橫坐標,以某種元素的化合價為縱坐標,在二維平面內繪制的含有該元素物質的圖像.以“價-類”二維圖為素材考查基礎知識的同時體現元素觀、分類觀、轉化觀等化學觀念的落實與培養,因此備受高考命題者的青睞,2021、2023年的廣東卷連續兩年出現對“價-類”二維圖的考查,應引起重視.

1 基于“價-類”二維圖的元素化合物性質與轉化的考查

例1(2023年廣東卷改編)部分含Na或含Cu物質的分類與相應化合價關系如圖1所示.下列推斷不合理的是( ).

圖1 物質與化合價的關系

A．可通過觀察單質a、氧化物b的顏色,判斷其為何種物質

B．可存在c→d→e的轉化

C．新制的d懸濁液可用于檢驗葡萄糖中的醛基

D．能與H2O反應生成c的物質只有b

解析單質a可能為金屬銅或鈉,兩種物質顏色不同,可以區分;氧化物b可能是Na2O為白色,Na2O2為淡黃色、Cu2O為磚紅色,三種物質顏色均不同,可以區分,合理,A不符合題意;由圖可知a、b、c對應物質分別為:鈉、氧化鈉(過氧化鈉)、氫氧化鈉或a、b、e 、d對應物質分別為:銅、氧化亞銅、氧化銅、氫氧化銅,氫氧化鈉和硫酸銅反應生成氫氧化銅,氫氧化銅受熱分解生成氧化銅,所以存在c→d→e的轉化,合理,B不符合題意;醛基具有還原性,新制的Cu(OH)2懸濁液可用于檢驗葡萄糖中的醛基,合理,C不符合題意;Na2O2、Na與H2O反應也可以生成NaOH,不合理,D符合題意.故選D.

考點分析基于“價-類”二維圖的元素化合物性質與轉化的考查是將物質分類排列,同價態的物質排成一行,讓考生判斷分析哪些物質可能發生歧化反應,哪些物質可能發生歸中反應,依據氧化還原反應的價態規律可得含有元素價態相對高的微粒一般具有氧化性,價態相對低的微粒一般具有還原性,中間價態的一般可發生歧化反應.橫向變化體現同價態的氧化物、堿、鹽等不同類別物質間的轉化;縱向變化是同類別,不同價態物質間的轉化,斜向變化是不同類別、不同價態物質間的轉化,不同價態物質轉化要體現其還原性和氧化物、遵循氧化還原規律.“價-類”二維圖可以明確物質之間轉化的反應類型,如橫向轉化,化合價不變,通常是復分解反應.而斜向反應化合價不同,則反應類型一定是氧化還原反應.“價-類”二維圖將試題信息一目了然地呈現出來,考查考生必備知識體系是否完善,并要學會遷移應用等關鍵能力[1].

備考啟示“價-類”二維圖很適合在高三的一輪復習元素化合物中使用,用構建“價-類”二維圖的方法復習元素化合物的知識,可以有效地幫助學生構建知識體系,將零散的知識點進行系統化,便于學生站在更高的高度來認識化學、學習化學、熟練地運用化學.

重視學科基礎知識,試題呈現方式多樣,高中化學基礎知識包括物質結構理論、典型化合物的性質、基本化學反應原理、基本化學實驗操作方法和實驗設計思想等,圍繞這些基礎內容,深入考查學生對離子方程式、化學實驗、元素性質與周期率等必備知識點的理解與應用.同時,要注意試題的綜合性,對有機化學基礎、物質結構與性質、化學反應原理等模塊知識點的滲透考查.

變式練習1 硫元素的價類二維圖如圖2所示.下列說法錯誤的是( ).

圖2 硫元素的價類二維圖

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,溶液的酸性增強

C．鹽g與鹽f之間也可能發生反應

D．將銅與e的濃溶液共熱產生的氣體通入Ba(NO3)2液中,無明顯現象

解析由“價—類”二維圖可確定a為H2S,b為S,c為SO2,d為H2SO3,e為H2SO4,f為R2SO3或RHSO3,g為R2SO4或RHSO4(假設R顯+1價).A項,由分析可知,a為H2S、c為SO2、d為H2SO3、e為H2SO4,H2S與SO2、H2SO3、H2SO4(濃)都能發生氧化還原反應,A正確;B項,d為H2SO3,久置于空氣中會被氧氣氧化生成H2SO4,溶液的酸性增強,B正確;C項,若g為RHSO4,f為R2SO3或RHSO3,則鹽g與鹽f之間也可能發生離子交換反應,C正確;D項,銅與濃硫酸共熱產生的氣體為SO2,通入Ba(NO3)2溶液中,會生成BaSO4,產生白色沉淀,D錯誤.故選D.

2 基于“價-類”二維圖的元素化合物性質與應用的考查

例2(2021年廣東卷改編)部分含Fe物質的分類與相應化合價關系如圖3所示.下列說法不正確的是( ).

圖3 物質與化合價的關系

A．c常用作涂料

B．f可與K3[Fe(CN)6]反應制藍色顏料

C．g的溶液可用于檢驗苯酚

D．可將g加入濃堿液中制得e的膠體作凈水劑

解析由題干價類二維圖信息可知,a為Fe、b為FeO、c為Fe2O3、d為Fe(OH)2,e為Fe(OH)3、f為Fe2+、g為Fe3+,據此分析解題.c為Fe2O3,化學性質穩定且呈紅棕色,故c常用作涂料,A正確;f為Fe2+的鹽,可與K3[Fe(CN)6]反應制藍色顏料KFe[Fe(CN)6],B正確;g為Fe3+的鹽,Fe3+遇到苯酚顯紫色,即g的溶液可用于檢驗苯酚,C正確;Fe3+的鹽與濃堿液反應生成Fe(OH)3沉淀,制備Fe(OH)3膠體操作為:向沸水中滴加飽和FeCl3溶液,繼續煮沸至溶液呈紅褐色,停止加熱,D錯誤.故選D.

考點分析以“價-類”二維圖為載體,考查核心元素及其化合物性質與應用,體現高考化學注重對必備知識的考查,橫坐標表示物質的類別如單質、氧化物、氫化物、酸、堿、鹽,考查考生從物質類別角度,結合物質的性質分析判斷其在生成生活中的應用[2].

備考啟示“價-類”二維圖有助于構建不同物質間的轉化關系,將繁多雜亂的物質清晰分類,有助于構建完善的知識體系,同時清晰地呈現物質的氧化性、還原性、同價態的物質性質相近.性質決定用途,因此基于“價-類”二維圖的元素化合物性質與應用其考查的核心是元素,延伸的是性質應用,復習的方法是分類,需要注意的是轉化,嘗試構建其他元素的“價-類”二維圖,并熟悉其在生產、生活中的應用.

變式練習2 如圖4是某元素的價一類二維圖,其中A為正鹽,X是一種強堿,通常條件下Z是無色液體,E的相對分子質量比D大16,各物質的轉化關系如圖4所示.下列說法錯誤的是( ).

圖4 各物質的轉化關系

A．物質A作肥料時不適合與草木灰混合施用

B．物質B是弱電解質,其水溶液呈弱堿性

C．物質C一般用排水法收集

D．D→E的反應可用于檢驗D

解析通常條件下,Z是無色液體,可確定Z為水, A與X反應可以生成B,A為正鹽,X為強堿,可確定A為氨鹽,B為氨,Y為氧氣,C為氮氣,D為一氧化氮,E為二氧化氮,Z為水,F為硝酸,X為強堿,所以G為硝酸鹽.A項,氨鹽與草木灰混合會釋放出氨,不適合與草木灰混合使用,A正確;B項,氨屬于非電解質,其水溶液顯弱堿性,B錯誤;C項,一氧化氮難溶于水且可以與空氣中的氧氣發生反應,生成二氧化氮,一般采用排水法收集,C正確;D項,一氧化氮被氧氣氧化,生成二氧化氮,顏色會由無色變為紅棕色,有明顯的顏色變化,可用于檢驗一氧化氮,D正確.故選B.

3 結束語

“價-類”二維圖以探究多種變價元素為載體,以獨特的認識視角,將散落的物質有序地排列,物質間關系脈絡清晰明了,促進知識結構化.高考中“價-類”二維圖考查考生的認識能力和預測能力,是落實證據推理與模型認知、科學態度與社會責任的化學學科核心素養的重要體現[3],構建“價-類”二維圖認知模型是復習元素化合物重要方式之一,因此在備考中應加以應用,從而達到最佳的復習效果.