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化学思想在二轮复习中的体现
化学思想在二轮复习中的体现
江苏省兴化中学孙兆祥
化学思想就是人脑分析、思考、解答、处理化学问题的心理思维过程的总和,是化学学科的基本思路和意识。
化学思想对理解、掌握、运用化学知识和化学方法,解决化学问题起到促进和深化的作用。
高三化学二轮复习时间紧,任务重。
在复习中向学生介绍化学思想尤显重要。
它不仅有利于提高学生学习知识的效率,更能提高学生的解题能力和学习能力。
下面举例说明一些化学思想在二轮复习中的体现。
1.化学结构思想
化学结构思想是化学学科核心的思想。
“结构决定性质、性质反映结构”这一思想贯穿化学学习与研究过程的始终。
这一思想在物质结构、性质与用途以及元素位置、结构与性质等相互之间的推断中经常用到。
元素“位”“构”“性”三者关系的题型一般以元素化合物知识为载体,用物质结构理论,解释现象、定性推断、归纳总结及定量计算。
1.1.由结构确定位置和性质
例1(05年广东高考)10、短周期元素X、Y的原子序数相差2。
下列有关叙述正确的是
A、X与Y不可能位于同一主族
B、X与Y一定位于同一周期
C、X与Y可能形成共价化合物XY
D、X与Y可能形成离子化合物XY
例2.(2007年高考江苏卷,14)有X、Y两种元素,原子序数≤20,X的原子半径小于Y,且X、Y原子的最外层电子数相同(选项中m、n均为正整数)。
下列说法正确的是()
A.若X(OH)n为强碱,则Y(OH)n也一定为强碱
B.若HnXOm为强酸,则X的氢化物溶于水一定显酸性
C.若X元素形成的单质是X2,则Y元素形成的单质一定是Y2
D.若Y的最高正价为+m,则X的最高正价一定为+m
例3.(08年南通期初9).右图是元素周期表的一部分,下列说法中正确的是
…
①
②
③
…
④
⑤
A.元素①位于第二周期第ⅣA族
B.气态氢化物的稳定性:
④>②
C.最高价氧化物对应水化物酸性:
⑤>④
D.元素的最高正化合价:
③=⑤
1.2.由性质确定位置和结构
例4.(08届南师大二附中上学期期终21A).下图为周期表中部分元素某种性质(X值)随原子序数变化的关系。
(1)短周期中原子核外p亚层上的电子数与s亚层上的电子总数相等的元素是____(写元素符号)。
(2)同主族内不同元素的X值变化的特点是
________________,同周期内,随着原子序数的增大,X值变化总趋势是_________。
周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的________________变化规律。
(3)X值较小的元素集中在元素周期表的_________。
a.左下角b.右上角c.分界线附近
(4)下列关于元素此性质的说法中正确的是__________(选填代号)。
a.X值可反映元素最高正化合价的变化规律
b.X值可反映原子在分子中吸引电子的能力
c.X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱
例5.(05年上海,23B)
(1)在上面元素周期表中全部是金属元素的区域为
(a)A(b)B(c)C(d)D
(2)有人认为形成化合物最多的元素不是
A族的碳元素,而是另一种短周期元素,请你根据学过的化学知识判断这一元素是。
(3)现有甲、乙两种短周期元素,室温下,甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中,表面都生成致密的氧化膜,乙元素原子核外M电子层与K电子层上的电子数相等。
①用元素符号将甲、乙两元素填写在上面元素周期表中对应的位置。
②甲、乙两元素相比较,金属性较强的是(填名称),可以验证该结论的实验是。
(a)将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
(b)将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
(c)将这两种元素的单质粉末分别和热水作用,并滴入酚酞溶液
(d)比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
1.3结构、性质及位置的综合应用
例6.(2007年高考重庆卷,29)a、b、c、d、e是短周期元素,周期表中a与b、b与c相邻;a与e的最外层电子数之比为2:
3,b的最外层电子数比e的最外层电子数少1个;常见化合物d2c2与水反应生成c的单质,且溶液使酚酞试液变红。
(1)e的元素符号是__________。
(2)a、b、c的氢化物稳定性顺序为(用分子式表示)__________________;b的氢化物和b的最高价氧化物的水化物反应生成Z,则Z中的化学键类型为__________________,Z的晶体类型为_____________;ab-离子的电子式为____________。
(3)由a、c、d形成化合物的水溶液显碱性,其原因是(用离子方程式表示)____________。
(4)一定量的d2c2与ac2反应后的固体物质,恰好与0.8mol稀盐酸溶液完全反应,并收集到0.25mol气体,则用物质的量表示该固体物质的组成为__________________、___________________。
例7.(2007年高考海南化学卷,13)下表为元素周期表的一部分,请回答有关问题:
IA
IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0
2
①
②
3
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
4
⑨
⑩
(1)⑤和⑧的元素符号是______和_______;
(2)表中最活泼的金属是______,非金属性最强的元素是______;(填写元素符号)
(3)表中能形成两性氢氧化物的元素是_______,分别写出该元素的氢氧化物与⑥、⑨的最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式:
_________________________________________,____________________;
(4)请设计一个实验方案,比较⑦、⑩单质氧化性的强弱:
_______________
2.化学体系思想
化学体系思想是首要的化学思想。
化学知识可分为基本概念、基本理论、元素化合物、有机化学、化学实验、化学计算六大部分。
理清思路,对零散的知识进行梳理,使之系列化、系统化,网络化。
如:
物质的量知识网络
再如:
原子结构和元素周期律知识的综合网络
又如:
有机物相互网络图:
例8.(2008年苏州期初调研16).图中字母所代表的物质均为中学化学常见物质。
其中A是日常生活中不可缺少的物质,也是化工生产上的重要原料;常温下C、D、H为气体单质。
单质E、M、N为金属,N是地壳中含量最大的金属元素。
Y是红褐色沉淀。
这些物质在一定条件下存在如下转化关系,其中有些反应物或生成物已经略去。
试回答下列问题:
(1)工业上,在电解A溶液的设备中将阴极区和阳极区用隔开,目的是。
(2)Z→L反应的名称是,K的电子式为。
(3)写出B→F的离子方程式。
(4)写出K与C02反应的化学方程式。
(5)Y与NaCl0和B混合溶液作用,是制备绿色水处理剂(Na2M04)的一种方法,请写出有关反应的离子方程式。
3.等效转化思想
化学试题的解答过程中经常涉及有等效转化思想,可以是过程的等效,如化学平衡中的过程等效,也可以是某些量之间的等效,如等量代换可以是式量之间的等效代换(如式量:
O=CH4=NH2等)、也可以是电子之间的等效代换(如电子数:
O=CH2=NH等)等等,以及同分异构体书写中的位置等效。
例9.(2007年高考海南化学卷,5)下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代烃的是()
A.CH3CH2CH2CH3B.CH3CH(CH3)2C.CH3C(CH3)3D.(CH3)2CHCH2CH3
例10.(2007全国高考江苏卷13).一定温度下可逆反应:
A(s)+2B(g)
2C(g)+D(g);△H<0。
现将1molA和2molB加入甲容器中,将4molC和2molD加入乙容器中,此时控制活塞P,使乙的容积为甲的2倍,t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示,隔板K不能移动)。
下列说法正确的是
A.保持温度和活塞位置不变,在甲中再加入1molA和2molB,达到新的平衡后,甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍
B.保持活塞位置不变,升高温度,达到新的平衡后,甲、乙中B的体积分数均增人
C.保持温度不变,移动活塞P,使乙的容积和甲相等,达到新的平衡后,乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍
D.保持温度和乙中的压强不变,t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后,甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略)
4.守恒思想
守恒思想是一种重要的化学思想,其实质就是抓住物质变化中的某一个特定恒量进行分析,不探究某些细枝末节,不考虑途径变化,只考虑反应体系中某些组分相互作用前后某种物理量或化学量的始态和终态。
利用守恒思想解题可以达到化繁为简,化难为易,加快解题速度,提高解题能力,常见守恒思想有质量守恒、元素守恒、电子守恒、电荷守恒及能量守恒
例11:
单质铁溶于一定浓度的HNO3中反应的化学方程式如下:
aFe+bNO3-+cH+=dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O(化学计量数均为正整数)
请你用已掌握的知识研究出下列规律:
(1)c、g、h的关系是
(2)b、c、d、f的关系是
(3)d、f、g、h的关系是
例12(08年江苏省百所高中样本分析21)为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施。
化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
⑴实验测得,5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式:
____________________________________。
⑵由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。
从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。
在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能/kJ·mol-1
436
391
945
已知反应N2+3H2
2NH3△H=akJ·mol-1。
试根据表中所列键能数据估算a的数值:
_______________。
⑶依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。
已知:
C(s,石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H2=-571.6kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3=-2599kJ·mol-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1molC2H2(g)反应的焓变:
________________________________。
5.化学与可持续发展的思想
当今社会化学与日常生活、材料、能源、资源、环境、生命过程、信息技术等密切相关,新课程标准强调课程学习要学生能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活方面的有关问题,了解化学制品对人类健康的影响,懂得运用化学知识和方法去治理环境污染,合理地开发和利用化学资源,使学生认识化学科学的发展对提高人类生活质量的积极作用,形成可持续发展的思想,知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。
随着高中新课程的全面推进,引导学生关注科技、社会发展,学会用化学视角观察和认识科技、社会和生态的情境题,在高考试题中所占比例会越来越大。
5.1.金属矿物的开发与利用
除少数金属外,大多数金属以化合态的形式存在于自然界。
由金属矿物转变为金属,一般要经过探矿、开采、选矿、冶炼等阶段。
金属冶炼主要是利用矿物中的金属离子获得电子变成金属单质发生的氧化还原反应。
例13(08年宿迁第二次调研20).现代炼锌的方法可分为火法和湿法两大类。
火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和足量焦炭混合,在鼓风炉中加热至1373∽1573K,使锌蒸馏出来。
主要反应为:
焙烧炉中:
2ZnS+302=2ZnO+2S02①
鼓风炉中:
2C+02=2CO②ZnO(s)+CO(g)
Zn(g)+C02(g)③
假设鼓风炉体积固定且密闭,随反应的进行鼓风炉内不同时间气态物质的物质的量浓度(mol/L)如下表
反应进行时间/min
CO
Zn
CO2
0
0.11
0
0
2
0.1
0.01
0.01
30
c1
C2
C2
35
c1
C2
C2
(l)若保持温度不变,在鼓风炉中增大CO的浓度,K值填“增大’、“减小”或“不变”);
(2)已知:
该温度时,化学平衡常数K=1.0,则表中c1=(写出计算过程)(3)通过改变反应条件,使焙烧炉中反应①的ZnO几乎完全被CO还原,焙烧炉和鼓风炉消耗的O2的体积比不超过。
(4)若起始浓度不变,通过改变反应条件,达平衡时鼓风炉中反应③CO的转化率为80%,此时该反应的平衡常数K=,此时焙烧炉和鼓风炉消耗的O2的体积比大于。
5.2.海水资源的开发与利用
主要指海水资源和海水化学资源的利用。
从海水中获得有用的物质和能量具有广阔的前景,但仍然是一个亟待研究的课题。
例14(08年苏锡常镇四市高三一模16).海水是一种丰富的资源,工业上从海水中可提取许多种物质,广泛应用于生活、生产、科技等方面。
下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图。
回答下列问题:
(1)流程图中操作a的名称为。
(2)工业上从海水中提取的NaCl,可用来制取纯缄,其简要过程如下:
向饱和食盐水中先通入气体A,后通入气体B,充分反应后过滤得到晶体C和滤液D,将晶体C灼烧即可制得纯碱。
①气体A、B是CO2或NH3,则气体A应是(填化学式)。
②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质,工业上是向滤液D中通入NH3,并加入细小食盐颗粒,冷却析出不含有NaHCO3的副产品NH4Cl晶体,则通入NH3的作用是。
(3)镁是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁从海水中提取。
①若要验证所得无水MgCl2中不含NaCl,最简单的操作方法是:
。
②操作b是在氛围中进行,若在空气中加热,则会生成Mg(OH)Cl,写出有关反应的化学方程式:
。
5.3.化石燃料的综合利用
煤、石油、天然气是重要的燃料,也是重要的化工原料。
石油的炼制主要有分馏、裂化和裂解。
煤的综合利用煤的干馏、汽化和液化。
以石油、煤、天然气为原料通过聚合反应可以获得用途广泛的合成材料。
例15.(07年广东高考理基,34)下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是
A.石油裂解得到的汽油是纯净物B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
例16.(07年上海高考化学卷,29)以石油裂解气为原料,通过一系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂G。
请完成下列各题:
(1)写出反应类型:
反应①反应④。
(2)写出反应条件:
反应③反应⑥。
(3)反应②③的目的是:
。
(4)写出反应⑤的化学方程式:
。
(5)B被氧化成C的过程中会有中间产物生成,该中间产物可能是__________________(写出一种物质的结构简式),检验该物质存在的试剂是。
(6)写出G的结构简式。
5.4.绿色化学与环境保护基本知识
绿色化学在环境检测、环境保护和清洁生产等方面发挥着越来越重要的作用。
开发绿色反应,提高原子利用率
原子经济性可用原子利用率来衡量,其定义可表示为:
原子利用率==
×100%
经济性的反应有两个显著优点:
一是最大限度地利用了原料,二是最大限度地减少了废物的排放。
例17.绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率。
原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。
在下列制备环氧乙烷的反应中,原子利用率最高的是
例18.(08年通州期初调研8).2007年5月,太湖水域蓝藻爆发,2008年2月,湖北又报道某水域爆发蓝藻。
保护环境,保护水资源刻不容缓。
蓝藻的形成是由于含N、P等元素的废水排入水域,引发蓝藻的疯狂生长。
通过定量实验,分析得知某蓝藻的的组成为(质量分数):
C-35.80%,O-49.50%,P-0.87%,H-7.37%,N-6.31%。
则该蓝藻的实验式为:
A.C106H263O110N16PB.C106H263O111N15P
C.C106H262O111N17PD.C105H262O110N14P
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