元素化合物间的转化及其在高考中的考查

李威燃

(安徽省砀山中学)

元素化合物的内容是高中化学的重要组成部分,《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》对该部分的学业要求为:能列举、描述、辨识典型物质重要的物理和化学性质及实验现象;能用化学方程式、离子方程式正确表示典型物质的主要化学性质;能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测物质的化学性质和变化,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象;能利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案;能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化路径.分析2023年高考化学试题能够发现,元素化合物部分的考查严格按照课程标准命题,且该部分内容的考查往往与实验、流程、元素推断等相结合.下面对2023年高考试题的考查视角进行梳理,以期对复习备考有所帮助.

1 以常见元素及其化合物转化过程及方程式书写正误判断的形式考查

例1(2023年辽宁卷3)下列有关物质的工业制备反应错误的是( ).

【备考启示】要熟记常见物质的工业制备方法和实验室制备方法.常见物质工业制备方法归纳如下.

工业制备钠、镁、铝:分别电解熔融NaCl、MgCl2和Al2O3.

例2(2023年全国乙卷11)一些化学试剂久置后易发生化学变化.下列化学方程式可正确解释相应变化的是( ).

【备考启示】对课程标准要求的Na、Fe、Cl、N、S元素的单质及其化合物的常见物理性质、化学性质及相互转化要熟记,可以借助物质转化循环图、“价—类”二维图等辅助记忆.例如,硫及其化合物的相互转化如图1所示.铁元素及其化合物的“价—类”二维图如图2所示.

图1

图2

“价—类”二维图的使用建议:横向铁元素价态相同,根据物质类别利用复分解反应等实现转化;纵向铁元素价态不同,根据氧化还原反应原理实现转化.

例3(2023年湖北卷3)工业制备高纯硅的主要过程如图3所示.

图3

下列说法错误的是( ).

A.制备粗硅的反应方程式为SiO2＋2CSi＋2CO↑

B.1molSi含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023

C.原料气HCl和H2应充分去除水和氧气

D.生成SiHCl3的反应为熵减过程

【备考启示】“高纯硅的制备”是必修第二册教材中“资料卡片”的内容,复习备考中要特别关注教材中的栏目,比如“方法导引”“科学史话”“研究实践”等,尤其要关注“资料卡片”中的内容,其中包含着大量化学与生产实践相结合的案例.

2 以常见元素及其化合物转化与化学实验相结合的形式考查

例4(2023年北京卷8)完成下述实验,装置或试剂不正确的是( ).

【备考启示】对常见气体的制备原理、装置、净化、收集要熟练掌握,尤其要关注课程标准规定的学生必做实验.常见物质的除杂归纳如表1所示.

表1

3 以与常见元素及其化合物推断相结合的形式考查

例5(2023 年北京卷13)一种分解氯化铵实现产物分离的物质转化关系如图4 所示,其中b、d代表MgO 或Mg(OH)Cl中的一种.下列说法正确的是( ).

图4

A.a、c分别是HCl、NH3

B.d既可以是MgO,也可以是Mg(OH)Cl

C.已知MgCl2为副产物,则通入水蒸气可减少MgCl2的产生

D.等压条件下,反应①②的反应热之和,小于氯化铵直接分解的反应热

【备考启示】对常见元素及其化合物的转化结合氧化还原反应原理、盐类的水解、沉淀溶解平衡、电化学原理等基本概念和理论加以理解和认识.

4 以微型工艺流程的形式考查

例6(2023年辽宁卷10)某工厂采用如图5所示工艺制备Cr(OH)3,已知焙烧后Cr元素以＋6价形式存在,下列说法错误的是( ).

图5

A.“焙烧”中产生CO2

B.滤渣的主要成分为Fe(OH)2

D.淀粉水解液中的葡萄糖起还原作用

【备考启示】微流程试题解题时可按照三条主线进行分析,即转化线、除杂线和分离线.比如例6中,在“焙烧”步骤中Fe、Cr实现了转化,分别转化为高价的盐或氧化物,“水浸”步骤中铁盐转化为Fe(OH)3,“转化”步骤中＋6价Cr被还原为＋3价,并转化为Cr(OH)3沉淀.“水浸”和“转化”步骤还有过滤操作实现了物质的分离.

元素及其化合物间的转化是高中化学的重要内容,是考查各种化学概念、化学原理、化学实验、化学计算的载体,元素及其化合物间的转化使得各种化学概念及原理更加有血有肉,更加鲜活.分析近几年高考试题,尤其是新高考试题能够发现,对元素及其化合物间转化知识的考查方式比较灵活,在选择题、实验题、计算题等题型中均有涉及,考查时往往将其与化学方程式的书写、氧化还原反应、物质结构和元素周期律(表)、电解质溶液、电化学、实验等内容相结合,金属与非金属元素知识相融合.预测2024年高考对该部分知识仍会沿用现有的考查方式,在重视基础知识考查的同时,进一步加强对知识综合应用能力的考查,试题将向综合性、应用性、创新性方向发展,同时注意对考生理解与辨析能力、分析与推测能力、归纳与论证能力、实验与探究能力等关键能力的考查.

(完)