元素及其化合物价类二维图的突破

张志华

(山东省寿光市第一中学)

元素及其化合物涉及的知识点繁多、杂乱、不好记忆,价类二维图用横坐标表示物质的类别,纵坐标表示元素的化合价,把元素的化合价同物质的类别结合,使元素化合物知识系统化,有利于从化合价本质上理解元素及其化合物的性质,形成知识体系,元素的价类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具.

1 氯及其化合物价类二维图

氯及其化合物是中学化学重要的知识点,氯元素有－1、＋1、＋3、＋5、＋7价,形成的化合物较多,氯及其化合物在日常生活和工农业生产中应用广泛,是高考的热点.

例1如图1为氯元素物质的价类二维图,下列说法错误的是().

图1

A.丙和丁均能与NaOH 溶液反应生成盐和水

B.戊可以用来做制取氧气或氯气的反应物

C.甲和丙都能使有色物质褪色

D.己在固态时不导电,但属于电解质

分析根据“价类二维图”可知,甲为Cl2,乙为ClO2,丙为HClO,丁为HClO4,戊为KClO3,己为KCl.对各选项分析可知答案为C.

点评价类二维图中,首先要根据化合价结合物质类别判断出具体物质,然后再根据物质的性质答题.

2 硫及其化合物价类二维图

硫元素的常见化合价有－2、＋4、＋6价.－2、＋4价的硫有还原性,＋6价的硫有氧化性,硫及其化合物在日常生活和工农业生产中有广泛的应用,是高考的常考点.

例2硫元素的价类二维图如图2所示.下列说法错误的是().

图2

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pH 减小

C.盐g与盐f之间也可能发生反应

D.铜与e的浓溶液共热产生的气体通入BaCl2溶液中,有沉淀产生

分析根据化合价以及物质的类别可知:a 为H2S、b为S、c为SO2、d为H2SO3、e为H2SO4、f为含的盐、g为含的盐.H2S与SO2、H2SO3、H2SO4都有可能发生归中反应生成硫单质,选项A 说法正确.H2SO3具有较强的还原性,在空气中久置会被氧气氧化成硫酸,硫酸酸性更强,溶液pH 更小,选项B 说法正确.若g为硫酸氢盐,在溶液中可以电离出H＋,H＋可以和或反应制得SO2,选项C说法正确.铜与浓硫酸共热产生的气体为SO2,将SO2通入BaCl2溶液中,SO2与H2O 反应生成H2SO3,但H2SO3不与BaCl2反应,所以没有沉淀产生,选项D 说法错误.答案为D.

点评SO2通入BaCl2溶液中不能发生反应,但SO2通入Ba(NO3)2溶液,由于酸性条件下具有强氧化性,可氧化有还原性的亚硫酸,产生,因此产生白色沉淀.

3 氮及其化合物价类二维图

氮元素是重要的植物营养元素,硝酸在工业生产中有重要的应用,因此氮及其化合物的转化也是高考常考的知识点.

例3图3是某元素常见物质的价类二维图,其中d为红棕色气体,f和g均为正盐且焰色反应火焰为黄色.下列说法不正确的是().

图3

A.e的浓溶液可以用铝槽车运输

B.气体a、c均可用浓硫酸干燥

C.常温下,将充满d的密闭烧瓶置于冰水中,烧瓶内红棕色变浅

D.d可与NaOH 溶液反应生成f和g

分析由题干信息“d为红棕色气体氧化物”,可知d为NO2,说明该图为N 元素的价类二维图,由图可知,a 为NH3、b 为N2、c 为NO、d 为NO2,e 为HNO3,f和g均为正盐且焰色反应火焰为黄色,说明g、f含有Na＋,则f为NaNO3、g为NaNO2.由分析可知,e的浓溶液即浓HNO3,由于常温下铝在浓硝酸中发生钝化,故可以用铝槽车运输,选项A 说法正确.由分析可知,气体a为NH3不能用浓硫酸干燥,c为NO可用浓硫酸干燥,选项B 说法错误.由分析可知,d为NO2,常温下,将充满d的密闭烧瓶置于冰水中,由于反应2NO2(g)⇌N2O4(g)的ΔH＜0,平衡正向移动,故烧瓶内红棕色变浅,选项C 说法正确.由分析可知,d为NO2,可与NaOH 溶液反应生成NaNO3和NaNO2,选项D 说法正确.答案为B.

点评学习过程中学生要注意记住物质的特性,如有颜色的物质;铁或铝遇浓硫酸或浓硝酸可发生钝化;NO2气体存在平衡2NO2(g)⇌N2O4(g),故没有纯净的NO2或N2O4气体;NO2虽然可与水反应生成硝酸,但不是酸性氧化物等.

4 钠及其化合物价类二维图

钠元素原子最外层只有1个电子,因此钠元素只有＋1 价,但钠的化合物较多,也是高考常考的知识点.

例4钠及其化合物的价类二维图及部分转化关系如图4所示.

图4

(1)价类二维图中缺失的类别A 为________,B的化学式为_________.

(2)反应①②③④⑤中,属于氧化还原反应的是_________(填标号).

分析(1)价类二维图中,类别A 对应的物质是NaOH,NaOH 属于碱,缺失的类别A 为碱,B 是Na的氧化物,化学式为Na2O.(2)反应①是Na和氧气反应生成Na2O,属于氧化还原反应;反应②是Na2O2和水反应生成NaOH 和氧气,属于氧化还原反应;反应③是NaHCO3分解为Na2CO3、CO2、H2O,属于非氧化还原反应;反应④是Na和水反应生成NaOH 和氢气,属于氧化还原反应;反应⑤是Na2CO3和Ca(OH)2反应生成NaOH 和CaCO3,属于非氧化还原反应.

答案(1)碱;Na2O.(2)①②④.

点评价类二维图中缺失的物质要根据纵坐标化合价和横坐标物质类别结合考虑.

元素价类二维图系统清晰地表达了元素及其化合物的转化关系,在学习中有着重要作用,深入理解价类二维图能较好地掌握元素及其化合物的性质.

(完)