非金属元素中的转化问题

王剑婕

非金属及其化合物是高考化学试题中的高频考点，命题者不仅会依据元素及其化合物的特点和性质设置问题，还会将非金属元素及其化合物与生产、生活、科技等联系在一起作为试题的背景，一方面考查学生对知识的掌握程度，另一方面增强学生对非金属及其化合物应用广泛的认识．非金属及其化合物之间的转化是非金属及其化合物化学性质的具体体现，也是以探究意识和深度思维为考查目标的高考试题的“新宠”．本文探究解决非金属及其化合物中转化问题的方法．

１ 分类思想

运用分类思想学习非金属及其化合物相关理论知识，可以提高知识的系统性和完整性;运用分类思想解决此类试题，可以给予学生多元的解题思路，有利于将理论与实践相结合，以使问题顺利解决．

例１ 碘在地壳中主要以NaIO３ 形式存在，在海水中主要以I－ 形式存在，几种粒子之间的转化关系如图１所示．下列说法正确的是（）．

A．由题图可知氧化性强弱顺序：Cl２＞I２＞IO－ ３

B．可利用I－ 与IO－ ３ 在一定条件下反应制备I２

C．途径Ⅲ中若反应１molI－ ，则转移５NA 个电子

D．在淀粉碘化钾溶液中逐滴滴加氯水，不能观察到溶液变蓝的现象

分析 教材中系统讲解了氯元素及其化合物的性质，学习时可运用分类思想系统掌握卤族元素的性质．IO－ ３ 与HSO－ ３ 反应生成I２，说明IO－ ３ 氧化性强于I２，选项A 错误．可利用I－ 与IO－ ３ 在一定条件下反应制备I２：IO－ ３ ＋５I－ ＋６H＋ ＝３I２＋３H２O，选项B正确．I－ 生成IO－ ３ ，转移６个电子，途径Ⅲ中若反应１molI－ 生成IO－ ３ ，则转移６N A 个电子，选项C 错误．在淀粉碘化钾溶液中逐滴滴加氯水，Cl２ 能将I－ 氧化生成I２，使淀粉溶液变蓝，选项D错误．答案为B．

学生在学习此类知识时，可从卤族元素的递变规律总结归纳卤族元素的通性并形成知识体系，分类思想是理解和掌握同族元素性质的有效方法．

２ 结构与性质思想

物质结构决定其性质，物质的性质决定其用途．在解决非金属元素及其化合物转化问题时，学生首先要清楚题中物质的结构，然后推断其性质和用途，最后结合已学知识解决实际问题．

例２ 化合物N（结构如图２）在热熔胶、黏合剂、橡胶等多个行业有广泛应用．下列关于N 的说法不正确的是（）．

A．分子式为C１０H１４O

B．能发生消去反应和还原反应

C．能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D．存在遇FeCl３ 溶液显色的同分异构体

有机物之间的转化是非金属及其化合物转化中的一类重要题型，主要考查有机物的结构与性质．熟练掌握官能团的结构、性质与转化是解答此类试题的关键．

３ 一般与特殊思想

一般与特殊思想是化学研究的重要思想，化学家通过研究特殊的物质或事物得出一般性的规律，并加以推广．而物质具有一般性的同时又具有其特殊性的一面，如碘单质能使淀粉变蓝、氟元素无正价等．一般将特殊性作为解决转化问题中的突破口，因此，学生在解题时，既要关注物质具有的一般性质，也要关注物质的特殊性，保证问题解答的全面性．

例３ X、Y、Z、W 為原子序数递增的４种短周期元素，W 的s能级电子数量比p能级的少１个且s能级上有１个未成对电子;Z的原子序数等于X、Y原子序数之和，N、Q、R分别为X、Y、Z元素形成的二元化合物，E、M 分别为Y、Z元素形成的单质，转化关系如图３所示（部分产物省略）．下列说法正确的是（）．

A．氢化物的沸点：W＞Z

B．第一电离能：Z＞Y

C．Q 是酸性氧化物

D．N 中所有原子最外层都满足８电子结构

分析 由题意可知，W 电子排布式为１s２２s２２p６３s１，为Na元素;由题意及图３ 可知N 为NH３，Q 为NO，R 为NO２，E 为N２，M 为O２，则X、Y、Z、W 分别为H、N、O、Na元素．NaH 为离子晶体，H２O２ 或H２O 均为分子晶体，氢化物的沸点：W＞Z，选项A 正确．同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA 族的第一电离能大于第ⅥA 族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O，即Z＜Y，选项B错误．Q 为NO，属于不成盐氧化物，选项C错误．N 为NH３，N 原子最外层满足８电子结构，H 原子最外层满足２电子结构，选项D错误．答案为A．

元素推断类试题中的“特殊”一般是解题的突破口或命题点，如第一电离能大小的判断，同一周期元素（除了稀有气体元素）由左到右第一电离能逐渐增大，但当元素的电子轨道呈全空、半满或全满时会比相邻元素的第一电离能大，如N＞O．因此，学生在掌握规律性的化学知识时，要特别注意其中具有特殊性质的物质，解题时要全面思考，以提高解题的准确性．

４ 绿色化学思想

绿色化学是绿色思想中的重要组成部分，有助于学生养成环境友好的意识，在一言一行中渗透环保理念．高考化学为响应社会号召，与环境联系密切的N、S等元素成为考查热点，学生在解答问题时要将所学非金属及其化合物转化关系与绿色化学思想相融合．

例４ 脱除烟气中的氮氧化物（主要是指NO 和NO２）可以净化空气、改善环境，是环境保护的主要课题．次氯酸盐脱除NO 的主要过程如下：

ⅰ．NO＋HClO＝NO２＋HCl;

ⅱ．NO＋NO２＋H２O?２HNO２;

ⅲ．HClO＋HNO２＝HNO３＋HCl．

（１）下列分析正确的是（填字母）．

A．烟气中含有的少量O２ 能提高NO 的脱除率

B．NO２ 单独存在时不能被脱除

C．脱除过程中，次氯酸盐溶液的pH 下降

（２）研究不同温度下Ca（ClO）２ 溶液对NO 脱除率的影响，结果如图４所示．脱除过程中往往有Cl２ 产生，原因是____（用离子方程式表示）;６０～８０℃ NO 脱除率下降的原因是．

分析 （１）由已知反应可知，NO 的脱除不能一步完成，需要转化为NO２ 或与NO２ 一起生成HNO２ 脱除，所以通入少量O２ 能将NO 转化为NO２，提高NO的脱除率，选项A 正确．NO２ 能与H２O 反应生成NO，一定比例的NO２ 与NO 被HClO 脱除，所以NO２ 单独存在时能被脱除，选项B错误．脱除过程中生成HNO３ 和HCl，所以溶液的pH 降低，选项C正确．（２）脱除过程中生成HCl，HCl与HClO 发生氧化还原反应生成Cl２，离子方程式为HClO＋Cl－ ＋H＋ ＝Cl２↑＋H２O 或ClO－ ＋Cl－ ＋２H＋ ＝Cl２↑＋H２O，HClO 对热不稳定，温度升高时HClO 发生分解，使NO 脱除率下降;气体的溶解度随温度升高而降低，也使NO 脱除率下降．

运用化学思想能提高学生理解、掌握和运用非金属及其化合物转化知识的能力．学生在平时的学习中，要注重提高自身化学思想意识，总结归纳解题方法．