无机框图题中常见的结构模型

沈 婷

（南京市第十三中学 江苏南京 210008）

无机框图题中常见的结构模型

沈 婷

（南京市第十三中学 江苏南京 210008）

无机框图题是一种综合考查元素化合物知识的常见题型，解题时往往更关注文字介绍部分，而忽略了框图。文章介绍了电解、连续反应、与强酸强碱反应、铝热反应、合成氨5种常见的无机框图结构模型。掌握这些结构模型能在很大程度上更快、更准确的做出推断。

无机框图题；结构模型；推断

无机框图题是一种综合考查元素化合物知识的常见题型，一般由三个部分构成：文字介绍、物质转换关系图以及问题。解题时往往更加关注文字介绍部分，研读每一个字，推测和确认框图中字母所代表的物质。然而，如果能仔细观察框图，研究其中一些有规律的结构模型，能在很大程度上帮助我们更快、更准确的做出推断。

结构模型一：电解

电解制备活泼金属Na、Mg、Al

电解饱和食盐水

中学化学反应中条件为电解的方程式并不多，主要分两类：

一类是电解电解质溶液，在无机框图题中最常出现的是电解饱和食盐水；另一类是电解熔融的金属化合物来冶炼活泼金属，常见的活泼金属有Na、Mg、Al等。

例1：在下图所示的物质转化关系中，F在D中燃烧发出苍白色火焰，H可用于制造光导纤维，J是一种乳白色凝胶状沉淀。

请回答下列问题：

（1）H的化学式为________。

（2）写出反应①的离子反应方程式________。

（3）写出反应②的化学方程式________。

解析：根据两种电解结构模型，并结合文字信息“F在D中燃烧发出苍白色火焰”，可以确定A为NaCl、B为H2O，两个电解反应共同的产物D为Cl2，则C为Na、F为H2、E为NaOH；“H可用于制造光导纤维，J是一种乳白色凝胶状沉淀”，推出H为SiO2、I为Na2SiO3、J为H2SiO3；钠与水反应生成的E为NaOH，E与D的反应为制漂白液的反应原理；G是HCl，G与I的反应为制备硅酸的反应原理。

答案：（1）SiO2；（2）2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O；（3）Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl。结构模型二：连续反应

反应物之一为同一物质，发生连续反应，这样的情况在中学化学反应中并不多见，且此结构模型比较容易在框图中识别出来，具有典型性。此类连续反应主要有以下几类：

（1）当连续反应物X是氧气时：

①NH3（气体）

（2）当连续反应物X是还原剂时：

（3）当连续反应物X是酸或酸性气体时：

例2：A、B、C、D、E、F、G、H、I九种物质存在如下的转化关系。其中A、D都是短周期元素单质。A所含的元素原子在短周期元素中半径最大 （稀有气体除外）；E在常温常压下是气体，它可漂白品红溶液。

请回答下列问题：

（1）依次写出A、B的化学式：_____、_____。

（2）写出E转化为F的化学方程式：__________。

（3）写出C与F的反应的化学方程式：__________。

解析：不难发现，此关系图中存在两处连续反应结构模型：A、B与O2的连续反应，D、E与O2的连续反应。根据反应条件以及文字介绍中“A所含的元素原子在短周期元素中半径最大”和“E在常温常压下是气体，它可漂白品红溶液”两处信息，可以推出A和D分别为Na和S；进一步推出B为Na2O、C为Na2O2、E为SO2、F为SO3；最后确定中间的物质，G为Na2S、H为Na2SO3、I为Na2SO4。

答案：（1）Na Na2O；

（3）2Na2O2+2SO3=2Na2SO4+O2。

既能与强酸反应，又能与强碱反应的常见无机物主要有以下几类：

（1）两性金属和两性化合物（中学阶段所学）：铝、氧化铝和氢氧化铝；

（2）弱酸的酸式盐类：NaHCO3、NaHSO3、NaHS、Na2HPO4、NaH2PO4等；

（3）弱 酸的 铵盐 类：（NH4）2CO3、（NH4）2SO3、（NH4）2SiO3、（NH4）2S、（NH4）3PO4、NH4ClO等。

例3：现有常见金属A、B，它们之间存在如下的转化关系（图中有些反应的产物和反应的条件没有全部标出），其中G、H为白色沉淀。

请回答下列问题：

（1）写出金属A和物质D的化学式：______、______。

（2）写出E转化为G的离子方程式：____________。

（3）写出A转化为B的化学反应方程式：____________。解析：金属A既能与盐酸反应又能与氢氧化钠反应，推出A为金属Al，则气体C为H2、E为AlCl3、G为Al（OH）3、D为NaAlO2；金属A高温下生成金属B，是铝热反应的结构模型，推测金属B为Fe、M为Fe3O4。

结构模型四：铝热反应

中学化学无机反应原理中，反应条件为高温的反应不少，但同时又是置换反应，且两种单质均为金属的并不多，基本可推测为铝热反应结构模型。

例4：下图中A～J均为中学化学中常见的物质，它们之间有如下转化关系。其中A、D为金属单质。（反应过程中生成的水及其他产物已略去）

请回答下列问题：

（1）B的化学式为____________。

（2）写出J与D反应转化为G的离子方程式____________。

（3）A在常温下也可与NaOH溶液反应生成F，写出此反应的化学方程式：_______________。

解析：A、B在高温下反应生成C、D，且A、D为金属单质，可确定此处为铝热反应结构模型，推出A为金属Al、C为Al2O3，D可结合框图中“红褐色固体”这一信息，确定为金属Fe；至于B，有多种可能：FeO、Fe2O3或Fe3O4，但结合框图中红褐色固体Fe（OH）3加热产物也为B，确定B应为Fe2O3；C与盐酸、氢氧化钠的进一步反应，可推出E为AlCl3、F为NaAlO2；D的进一步反应，推出G为FeCl2、H为Fe（OH）2、J为FeCl3。

答案：（1）Fe2O3；（2）2Fe3++Fe=3Fe2+；

（3）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

结构模型五：合成氨

在中学无机反应中条件为“高温、高压、催化剂”的不多，同时又是化合反应的就更少了，因此，符合这种模型的基本可确定为合成氨结构模型。

例5：A、B、C等八种物质有如下框图所示转化关系。A是由地壳中含量最多的金属元素形成的单质，C、D、E是常见的由短周期元素形成的气体单质，气体F与气体G相遇产生大量的白烟，H是厨房中必备的一种调味剂（部分反应物和生成物及溶剂水已略去）。

请回答下列问题：

（1）B的化学式为____________。

（2）写出反应①的离子方程式：____________。

（3）写出反应②的化学方程式：____________。

解析：本题中C与D在高温、高压和催化剂条件下生成F应为合成氨结构模型，因此推出F为NH3；再结合“气体F与气体G相遇产生大量的白烟”，推出G应为HCl气体、I为NH4Cl，进一步推出D为H2、C为N2、E为Cl2；根据“H是厨房中必备一种调味剂”，推出H为NaCl；由文字信息“A是由地壳中含量最多的金属元素形成的单质”，确定A是金属Al；B能与Al反应生成H2，与Cl2反应生成NaCl，同时与NH4Cl反应也生成NaCl，则B为NaOH。

答案：（1）NaOH；（2）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+ 3H2↑；（3）NH4Cl+NaOH=△=NaCl+NH3↑+H2O。

［1］ 李顺友．例淡化学解题中的整合策略［J］．中学化学教学参考，2014，（06）

1008-0546（2015）11-0036-03

G633．8

B

10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．012