沈 婷

（南京市第十三中學 江蘇南京 210008）

無機框圖題中常見的結(jié)構(gòu)模型

沈 婷

（南京市第十三中學 江蘇南京 210008）

無機框圖題是一種綜合考查元素化合物知識的常見題型，解題時往往更關(guān)注文字介紹部分，而忽略了框圖。文章介紹了電解、連續(xù)反應(yīng)、與強酸強堿反應(yīng)、鋁熱反應(yīng)、合成氨5種常見的無機框圖結(jié)構(gòu)模型。掌握這些結(jié)構(gòu)模型能在很大程度上更快、更準確的做出推斷。

無機框圖題；結(jié)構(gòu)模型；推斷

無機框圖題是一種綜合考查元素化合物知識的常見題型，一般由三個部分構(gòu)成：文字介紹、物質(zhì)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖以及問題。解題時往往更加關(guān)注文字介紹部分，研讀每一個字，推測和確認框圖中字母所代表的物質(zhì)。然而，如果能仔細觀察框圖，研究其中一些有規(guī)律的結(jié)構(gòu)模型，能在很大程度上幫助我們更快、更準確的做出推斷。

結(jié)構(gòu)模型一：電解

電解制備活潑金屬Na、Mg、Al

電解飽和食鹽水

中學化學反應(yīng)中條件為電解的方程式并不多，主要分兩類：

一類是電解電解質(zhì)溶液，在無機框圖題中最常出現(xiàn)的是電解飽和食鹽水；另一類是電解熔融的金屬化合物來冶煉活潑金屬，常見的活潑金屬有Na、Mg、Al等。

例1：在下圖所示的物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系中，F(xiàn)在D中燃燒發(fā)出蒼白色火焰，H可用于制造光導纖維，J是一種乳白色凝膠狀沉淀。

請回答下列問題：

（1）H的化學式為________。

（2）寫出反應(yīng)①的離子反應(yīng)方程式________。

（3）寫出反應(yīng)②的化學方程式________。

解析：根據(jù)兩種電解結(jié)構(gòu)模型，并結(jié)合文字信息“F在D中燃燒發(fā)出蒼白色火焰”，可以確定A為NaCl、B為H2O，兩個電解反應(yīng)共同的產(chǎn)物D為Cl2，則C為Na、F為H2、E為NaOH；“H可用于制造光導纖維，J是一種乳白色凝膠狀沉淀”，推出H為SiO2、I為Na2SiO3、J為H2SiO3；鈉與水反應(yīng)生成的E為NaOH，E與D的反應(yīng)為制漂白液的反應(yīng)原理；G是HCl，G與I的反應(yīng)為制備硅酸的反應(yīng)原理。

答案：（1）SiO2；（2）2OH-+Cl2=Cl-+ClO-+H2O；（3）Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl。結(jié)構(gòu)模型二：連續(xù)反應(yīng)

反應(yīng)物之一為同一物質(zhì)，發(fā)生連續(xù)反應(yīng)，這樣的情況在中學化學反應(yīng)中并不多見，且此結(jié)構(gòu)模型比較容易在框圖中識別出來，具有典型性。此類連續(xù)反應(yīng)主要有以下幾類：

（1）當連續(xù)反應(yīng)物X是氧氣時：

①NH3（氣體）

（2）當連續(xù)反應(yīng)物X是還原劑時：

（3）當連續(xù)反應(yīng)物X是酸或酸性氣體時：

例2：A、B、C、D、E、F、G、H、I九種物質(zhì)存在如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系。其中A、D都是短周期元素單質(zhì)。A所含的元素原子在短周期元素中半徑最大 （稀有氣體除外）；E在常溫常壓下是氣體，它可漂白品紅溶液。

請回答下列問題：

（1）依次寫出A、B的化學式：_____、_____。

（2）寫出E轉(zhuǎn)化為F的化學方程式：__________。

（3）寫出C與F的反應(yīng)的化學方程式：__________。

解析：不難發(fā)現(xiàn)，此關(guān)系圖中存在兩處連續(xù)反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型：A、B與O2的連續(xù)反應(yīng)，D、E與O2的連續(xù)反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)條件以及文字介紹中“A所含的元素原子在短周期元素中半徑最大”和“E在常溫常壓下是氣體，它可漂白品紅溶液”兩處信息，可以推出A和D分別為Na和S；進一步推出B為Na2O、C為Na2O2、E為SO2、F為SO3；最后確定中間的物質(zhì)，G為Na2S、H為Na2SO3、I為Na2SO4。

答案：（1）Na Na2O；

（3）2Na2O2+2SO3=2Na2SO4+O2。

既能與強酸反應(yīng)，又能與強堿反應(yīng)的常見無機物主要有以下幾類：

（1）兩性金屬和兩性化合物（中學階段所學）：鋁、氧化鋁和氫氧化鋁；

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

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

例3：現(xiàn)有常見金屬A、B，它們之間存在如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系（圖中有些反應(yīng)的產(chǎn)物和反應(yīng)的條件沒有全部標出），其中G、H為白色沉淀。

請回答下列問題：

（1）寫出金屬A和物質(zhì)D的化學式：______、______。

（2）寫出E轉(zhuǎn)化為G的離子方程式：____________。

（3）寫出A轉(zhuǎn)化為B的化學反應(yīng)方程式：____________。解析：金屬A既能與鹽酸反應(yīng)又能與氫氧化鈉反應(yīng)，推出A為金屬Al，則氣體C為H2、E為AlCl3、G為Al（OH）3、D為NaAlO2；金屬A高溫下生成金屬B，是鋁熱反應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型，推測金屬B為Fe、M為Fe3O4。

結(jié)構(gòu)模型四：鋁熱反應(yīng)

中學化學無機反應(yīng)原理中，反應(yīng)條件為高溫的反應(yīng)不少，但同時又是置換反應(yīng)，且兩種單質(zhì)均為金屬的并不多，基本可推測為鋁熱反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型。

例4：下圖中A～J均為中學化學中常見的物質(zhì)，它們之間有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。其中A、D為金屬單質(zhì)。（反應(yīng)過程中生成的水及其他產(chǎn)物已略去）

請回答下列問題：

（1）B的化學式為____________。

（2）寫出J與D反應(yīng)轉(zhuǎn)化為G的離子方程式____________。

（3）A在常溫下也可與NaOH溶液反應(yīng)生成F，寫出此反應(yīng)的化學方程式：_______________。

解析：A、B在高溫下反應(yīng)生成C、D，且A、D為金屬單質(zhì)，可確定此處為鋁熱反應(yīng)結(jié)構(gòu)模型，推出A為金屬Al、C為Al2O3，D可結(jié)合框圖中“紅褐色固體”這一信息，確定為金屬Fe；至于B，有多種可能：FeO、Fe2O3或Fe3O4，但結(jié)合框圖中紅褐色固體Fe（OH）3加熱產(chǎn)物也為B，確定B應(yīng)為Fe2O3；C與鹽酸、氫氧化鈉的進一步反應(yīng)，可推出E為AlCl3、F為NaAlO2；D的進一步反應(yīng)，推出G為FeCl2、H為Fe（OH）2、J為FeCl3。

答案：（1）Fe2O3；（2）2Fe3++Fe=3Fe2+；

（3）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。

結(jié)構(gòu)模型五：合成氨

在中學無機反應(yīng)中條件為“高溫、高壓、催化劑”的不多，同時又是化合反應(yīng)的就更少了，因此，符合這種模型的基本可確定為合成氨結(jié)構(gòu)模型。

例5：A、B、C等八種物質(zhì)有如下框圖所示轉(zhuǎn)化關(guān)系。A是由地殼中含量最多的金屬元素形成的單質(zhì)，C、D、E是常見的由短周期元素形成的氣體單質(zhì)，氣體F與氣體G相遇產(chǎn)生大量的白煙，H是廚房中必備的一種調(diào)味劑（部分反應(yīng)物和生成物及溶劑水已略去）。

請回答下列問題：

（1）B的化學式為____________。

（2）寫出反應(yīng)①的離子方程式：____________。

（3）寫出反應(yīng)②的化學方程式：____________。

解析：本題中C與D在高溫、高壓和催化劑條件下生成F應(yīng)為合成氨結(jié)構(gòu)模型，因此推出F為NH3；再結(jié)合“氣體F與氣體G相遇產(chǎn)生大量的白煙”，推出G應(yīng)為HCl氣體、I為NH4Cl，進一步推出D為H2、C為N2、E為Cl2；根據(jù)“H是廚房中必備一種調(diào)味劑”，推出H為NaCl；由文字信息“A是由地殼中含量最多的金屬元素形成的單質(zhì)”，確定A是金屬Al；B能與Al反應(yīng)生成H2，與Cl2反應(yīng)生成NaCl，同時與NH4Cl反應(yīng)也生成NaCl，則B為NaOH。

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

［1］ 李順友．例淡化學解題中的整合策略［J］．中學化學教學參考，2014，（06）

1008-0546（2015）11-0036-03

G633．8

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10.3969/j．issn．1008-0546．2015．11．012