高考新题型“价-类”二维图的考查

朱沈燕

(如皋市搬经中学,江苏 如皋 226500)

常见的“价-类”二维图是以物质的类别为横坐标,以某种元素的化合价为纵坐标,在二维平面内绘制的含有该元素物质的图像.以“价-类”二维图为素材考查基础知识的同时体现元素观、分类观、转化观等化学观念的落实与培养,因此备受高考命题者的青睐,2021、2023年的广东卷连续两年出现对“价-类”二维图的考查,应引起重视.

1 基于“价-类”二维图的元素化合物性质与转化的考查

例1(2023年广东卷改编)部分含Na或含Cu物质的分类与相应化合价关系如图1所示.下列推断不合理的是( ).

图1 物质与化合价的关系

A．可通过观察单质a、氧化物b的颜色,判断其为何种物质

B．可存在c→d→e的转化

C．新制的d悬浊液可用于检验葡萄糖中的醛基

D．能与H2O反应生成c的物质只有b

解析单质a可能为金属铜或钠,两种物质颜色不同,可以区分;氧化物b可能是Na2O为白色,Na2O2为淡黄色、Cu2O为砖红色,三种物质颜色均不同,可以区分,合理,A不符合题意;由图可知a、b、c对应物质分别为:钠、氧化钠(过氧化钠)、氢氧化钠或a、b、e 、d对应物质分别为:铜、氧化亚铜、氧化铜、氢氧化铜,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜,氢氧化铜受热分解生成氧化铜,所以存在c→d→e的转化,合理,B不符合题意;醛基具有还原性,新制的Cu(OH)2悬浊液可用于检验葡萄糖中的醛基,合理,C不符合题意;Na2O2、Na与H2O反应也可以生成NaOH,不合理,D符合题意.故选D.

考点分析基于“价-类”二维图的元素化合物性质与转化的考查是将物质分类排列,同价态的物质排成一行,让考生判断分析哪些物质可能发生歧化反应,哪些物质可能发生归中反应,依据氧化还原反应的价态规律可得含有元素价态相对高的微粒一般具有氧化性,价态相对低的微粒一般具有还原性,中间价态的一般可发生歧化反应.横向变化体现同价态的氧化物、碱、盐等不同类别物质间的转化;纵向变化是同类别,不同价态物质间的转化,斜向变化是不同类别、不同价态物质间的转化,不同价态物质转化要体现其还原性和氧化物、遵循氧化还原规律.“价-类”二维图可以明确物质之间转化的反应类型,如横向转化,化合价不变,通常是复分解反应.而斜向反应化合价不同,则反应类型一定是氧化还原反应.“价-类”二维图将试题信息一目了然地呈现出来,考查考生必备知识体系是否完善,并要学会迁移应用等关键能力[1].

备考启示“价-类”二维图很适合在高三的一轮复习元素化合物中使用,用构建“价-类”二维图的方法复习元素化合物的知识,可以有效地帮助学生构建知识体系,将零散的知识点进行系统化,便于学生站在更高的高度来认识化学、学习化学、熟练地运用化学.

重视学科基础知识,试题呈现方式多样,高中化学基础知识包括物质结构理论、典型化合物的性质、基本化学反应原理、基本化学实验操作方法和实验设计思想等,围绕这些基础内容,深入考查学生对离子方程式、化学实验、元素性质与周期率等必备知识点的理解与应用.同时,要注意试题的综合性,对有机化学基础、物质结构与性质、化学反应原理等模块知识点的渗透考查.

变式练习1 硫元素的价类二维图如图2所示.下列说法错误的是( ).

图2 硫元素的价类二维图

A．a与c、d、e都有可能反应生成b

B．d溶液久置于空气中会生成e,溶液的酸性增强

C．盐g与盐f之间也可能发生反应

D．将铜与e的浓溶液共热产生的气体通入Ba(NO3)2液中,无明显现象

解析由“价—类”二维图可确定a为H2S,b为S,c为SO2,d为H2SO3,e为H2SO4,f为R2SO3或RHSO3,g为R2SO4或RHSO4(假设R显+1价).A项,由分析可知,a为H2S、c为SO2、d为H2SO3、e为H2SO4,H2S与SO2、H2SO3、H2SO4(浓)都能发生氧化还原反应,A正确;B项,d为H2SO3,久置于空气中会被氧气氧化生成H2SO4,溶液的酸性增强,B正确;C项,若g为RHSO4,f为R2SO3或RHSO3,则盐g与盐f之间也可能发生离子交换反应,C正确;D项,铜与浓硫酸共热产生的气体为SO2,通入Ba(NO3)2溶液中,会生成BaSO4,产生白色沉淀,D错误.故选D.

2 基于“价-类”二维图的元素化合物性质与应用的考查

例2(2021年广东卷改编)部分含Fe物质的分类与相应化合价关系如图3所示.下列说法不正确的是( ).

图3 物质与化合价的关系

A．c常用作涂料

B．f可与K3[Fe(CN)6]反应制蓝色颜料

C．g的溶液可用于检验苯酚

D．可将g加入浓碱液中制得e的胶体作净水剂

解析由题干价类二维图信息可知,a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为Fe(OH)2,e为Fe(OH)3、f为Fe2+、g为Fe3+,据此分析解题.c为Fe2O3,化学性质稳定且呈红棕色,故c常用作涂料,A正确;f为Fe2+的盐,可与K3[Fe(CN)6]反应制蓝色颜料KFe[Fe(CN)6],B正确;g为Fe3+的盐,Fe3+遇到苯酚显紫色,即g的溶液可用于检验苯酚,C正确;Fe3+的盐与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体操作为:向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,D错误.故选D.

考点分析以“价-类”二维图为载体,考查核心元素及其化合物性质与应用,体现高考化学注重对必备知识的考查,横坐标表示物质的类别如单质、氧化物、氢化物、酸、碱、盐,考查考生从物质类别角度,结合物质的性质分析判断其在生成生活中的应用[2].

备考启示“价-类”二维图有助于构建不同物质间的转化关系,将繁多杂乱的物质清晰分类,有助于构建完善的知识体系,同时清晰地呈现物质的氧化性、还原性、同价态的物质性质相近.性质决定用途,因此基于“价-类”二维图的元素化合物性质与应用其考查的核心是元素,延伸的是性质应用,复习的方法是分类,需要注意的是转化,尝试构建其他元素的“价-类”二维图,并熟悉其在生产、生活中的应用.

变式练习2 如图4是某元素的价一类二维图,其中A为正盐,X是一种强碱,通常条件下Z是无色液体,E的相对分子质量比D大16,各物质的转化关系如图4所示.下列说法错误的是( ).

图4 各物质的转化关系

A．物质A作肥料时不适合与草木灰混合施用

B．物质B是弱电解质,其水溶液呈弱碱性

C．物质C一般用排水法收集

D．D→E的反应可用于检验D

解析通常条件下,Z是无色液体,可确定Z为水, A与X反应可以生成B,A为正盐,X为强碱,可确定A为氨盐,B为氨,Y为氧气,C为氮气,D为一氧化氮,E为二氧化氮,Z为水,F为硝酸,X为强碱,所以G为硝酸盐.A项,氨盐与草木灰混合会释放出氨,不适合与草木灰混合使用,A正确;B项,氨属于非电解质,其水溶液显弱碱性,B错误;C项,一氧化氮难溶于水且可以与空气中的氧气发生反应,生成二氧化氮,一般采用排水法收集,C正确;D项,一氧化氮被氧气氧化,生成二氧化氮,颜色会由无色变为红棕色,有明显的颜色变化,可用于检验一氧化氮,D正确.故选B.

3 结束语

“价-类”二维图以探究多种变价元素为载体,以独特的认识视角,将散落的物质有序地排列,物质间关系脉络清晰明了,促进知识结构化.高考中“价-类”二维图考查考生的认识能力和预测能力,是落实证据推理与模型认知、科学态度与社会责任的化学学科核心素养的重要体现[3],构建“价-类”二维图认知模型是复习元素化合物重要方式之一,因此在备考中应加以应用,从而达到最佳的复习效果.