大一轮及课时分组练第四章 专题讲座五 无机框图题的解答策略含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精专题讲座五无机框图题的解答策略1．解题策略无论推断题属于哪种形式，均遵循这样的推断思路：迅速浏览、整体扫描、产生印象、寻找“突破口”,突破点由点到面、随时检验，注意联系、大胆假设、全面分析（正推或逆推),验证确认。解题的关键是仔细审题，依物质的特性或特征转化来确定“突破口”，顺藤摸瓜，进而完成全部未知物的推断。我们可以将推断题的解题方法及推理过程表示如下:推断题eq\o（→,\s\up7(审题)）eq\b\lc\{\rc\}（\a\vs4\al\co1（明显条件，隐含条件)）eq\o(→,\s\up7(抓关键),\s\do5(突破口）)eq\b\lc\{\rc\｝(\a\vs4\al\co1（结构特征，反应特征,现象特征，其他特征）)eq\o（→,\s\up7（推断))结论→验证2．解题“突破口"(1)物质的特殊颜色相关知识：①有色固体a．红色：Cu、Cu2O、Fe2O3；b．红褐色：Fe（OH）3；c．黄色：AgI、Ag3PO4；d．淡黄色：S、Na2O2或AgBr；e．蓝色：Cu(OH)2；f．黑色：炭粉、CuO、FeO、FeS、CuS、Ag2S、PbS;g．紫黑色：KMnO4、I2；h．白色：Fe(OH）2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3.②有色溶液：Fe2＋（浅绿色)、Fe3＋（黄色）、Cu2＋（蓝色）、MnOeq\o\al(－,4）（紫红色)、Fe3＋与苯酚(紫色)、Fe3＋与SCN－(血红色）、I2与淀粉(蓝色)等.水（溶剂）苯(溶剂)CCl4（溶剂)Br2黄→橙黄→红棕I2深黄→褐淡紫→紫红紫→深紫③有色气体：Cl2（黄绿色)、Br2（g）（红棕色)、NO2(红棕色）、I2（g）（紫色）、O3（淡蓝色）等。④火焰颜色:a．焰色反应:Na＋（黄色）、K＋(紫色)、Ca2＋(砖红色）等；b．蓝色：CO在空气中燃烧；c．淡蓝色：S、H2、H2S、CH4等在空气中燃烧;d．苍白色：H2在Cl2中燃烧。【例1】室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适反应条件下，它们可以按下面框图进行反应：又知E溶液是无色的，H为红褐色。请回答：(1）A是________,B是________，C是________。（填化学式）(2)反应⑥的化学方程式为_____________________________________________.（3）反应④的离子方程式为____________________________________________.解析黄绿色气体B是Cl2、红褐色的H是Fe（OH）3，Cl2与无色的气体单质C反应生成E,E溶液与固体单质A反应又生成F和气体C，则C是H2,A是铁.根据物质之间的转化关系，顺推出D是FeCl3，E是HCl，F是FeCl2，G是Fe(OH）2，将推断结果代入原题检验，符合题意。答案（1）FeCl2H2(2）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH）3(3)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(2）物质的特征性质相关知识:①能使品红溶液褪色的气体：SO2（加热后又恢复红色)、Cl2（加热后不恢复红色)。②沉淀特殊的颜色变化：a．白色沉淀先变灰绿色,再变红褐色:Fe(OH)2eq\o（→,\s\up7(放置于空气中))Fe(OH）3；b．白色沉淀迅速变棕褐色：AgOH→Ag2O.③在空气中变为红棕色：NO（无色）eq\o（→,\s\up7(被氧气氧化））NO2(红棕色）。④能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2、SO2。⑤通入CO2气体变浑浊的溶液：石灰水（过量则变澄清)、Na2SiO3溶液、饱和Na2CO3溶液、浓苯酚钠溶液、NaAlO2溶液等。⑥使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。⑦使湿润的淀粉­KI试纸变蓝：NO2、Cl2、Br2、FeCl3等.⑧能与SO2、Cl2、O2等氧化性较强的气体(或其水溶液)反应析出淡黄色沉淀：H2S。⑨在一定条件下具有漂白性的物质：Na2O2、H2O2、SO2、氯水、O3、活性炭等。⑩常温下能溶解SiO2固体的物质：氢氟酸和NaOH溶液。⑪能与浓硫酸、铜片共热产生红棕色气体(NO2）的溶液：硝酸盐(或硝酸)溶液。⑫滴入沸水中可得到红褐色胶体的溶液：含Fe3＋的盐溶液.⑬烟雾现象：a．棕（黄）色的烟：Cu或Fe在Cl2中燃烧；b．白烟:Na在Cl2中或P在空气中燃烧；NH3遇到HCl气体；c．白雾：由HX等极易溶于水的气体产生；d．白色烟雾:P在Cl2中燃烧。【例2】A~M为中学化学的常见物质,它们之间的转化关系如图所示,部分生成物和反应条件省略。已知C、D是由元素X、Y、Z中的两种组成的化合物，X、Y、Z的原子序数依次增大,在周期表中X的原子半径最小,Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色气体且不能燃烧，G为黄绿色单质气体，J、M为金属，I有漂白作用，反应①常用于制作印刷电路板。请回答下列问题：（1）写出A的化学式:______________。（2)比较Y与Z的原子半径大小:________>________（填元素符号）。(3）检验L溶液中金属阳离子的方法是____________________________________.（4)已知F溶于稀硝酸，溶液变成蓝色，放出无色气体.请写出该反应的化学方程式:_____________________________________________________________________。解析本题的“题眼”是“L为棕黄色溶液”推出L中含有Fe3＋；“K为浅绿色溶液"推出K中含有Fe2＋,再根据“G为黄绿色单质气体”推出G为Cl2,故L为FeCl3，K为FeCl2（进而推出J为铁)；根据“反应①常用于制作印刷电路板”知M为Cu，B为CuCl2，E为Cu（OH）2。因为Cl2(G）和C生成H，H与Fe（J)生成K（FeCl2)，故H为HCl；又因“I有漂白作用”，所以I为HClO,C为H2O；最后综合分析知D为CO2,A为CuCO3或Cu2（OH）2CO3或Cu（OH）2·CuCO3.答案（1）CuCO3[或Cu2（OH)2CO3或Cu(OH)2·CuCO3]（2）CO（3)取少量L溶液于试管,滴加KSCN溶液，如溶液呈血红色，证明溶液含Fe3＋(或其他合理答案均可）(4)3Cu2O＋14HNO3(稀)=6Cu（NO3)2＋2NO↑＋7H2O（3)物质之间的特征转化关系相关知识：①连续氧化反应：Aeq\o(→,\s\up7（O2)）Beq\o（→,\s\up7(O2））Ceq\o（→,\s\up7（H2O））D（酸或碱)。a．NH3(g）eq\o（→,\s\up7（O2））N2eq\o（→，\s\up7（O2))NOeq\o(→,\s\up7(O2））NO2eq\o（→，\s\up7（H2O))HNO3；b．H2S（g）eq\o（→，\s\up7（O2))Seq\o(→,\s\up7(O2))SO2eq\o(→，\s\up7（O2）)SO3eq\o（→,\s\up7（H2O))H2SO4；c．CH4(g）eq\o(→，\s\up7(O2））Ceq\o(→，\s\up7（O2))COeq\o（→，\s\up7（O2）)CO2eq\o(→，\s\up7（H2O）)H2CO3;d．Na（s）eq\o(→,\s\up7（O2)）Na2Oeq\o(→，\s\up7(O2))Na2O2eq\o(→，\s\up7(H2O))NaOH.②X（盐)——eq\b\lc\｜\rc\(\a\vs4\al\co1（\o（→,\s\up7（强酸)）Y气体,\o（→,\s\up7（强碱)）Z气体）)X可能为弱酸的铵盐：（NH4）2CO3或NH4HCO3；（NH4）2S或NH4HS；（NH4）2SO3或NH4HSO3等.③三角转化关系:④化合物＋化合物→单质＋化合物这类反应主要有：CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温）)CO2＋H2、Fe2O3＋3COeq\o（=,\s\up7(高温）)2Fe＋3CO2等。⑤化合物A＋单质B→化合物C＋单质D。这类反应主要有：CO2＋2Mgeq\o（=,\s\up7(点燃))2MgO＋C;Fe2O3＋3H2eq\o（=,\s\up7（高温))2Fe＋3H2O；Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑；C＋H2O（g）eq\o(=，\s\up7（高温））CO＋H2；3Fe＋4H2O（g）eq\o(=,\s\up7（高温))Fe3O4＋4H2等。【例3】已知A、B、C、D为气体,E、F为固体,G是氯化钙，它们之间的转换关系如下图所示：(1)D的化学式是____________，E的化学式是________。（2）A和B反应生成C的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________________。(3）E和F反应生成D、H和G的化学方程式是_________________________________________________________________________________________________。解析本题的突破口为“D(气体）→E（固体）→D(气体）"这一系列转化过程，可联想到中学化学中“氨气→铵盐→氨气”这一转化过程，据此可推测D为NH3，结合G为CaCl2，可知E为NH4Cl，F为Ca(OH）2。其余物质可以逐一确定：A为H2（或Cl2）,B为Cl2(或H2),C为HCl,H为H2O。答案(1)NH3NH4Cl(2）H2＋Cl2eq\o（=,\s\up7（点燃））2HCl(3)2NH4Cl＋Ca（OH）2eq\o（=,\s\up7(△））CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(4)特殊反应条件相关知识：具有特殊反应条件的反应,大多数是重要的工业生产反应。①高温条件：CaCO3eq\o(=，\s\up7（高温）)CaO＋CO2↑；SiO2＋CaCO3eq\o(=，\s\up7(高温）)CaSiO3＋CO2↑；SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7（高温))Na2SiO3＋CO2↑；SiO2＋CaOeq\o（SiO2＋2Ceq\o（=，\s\up7(高温))Si＋2CO↑；C＋H2O(g）eq\o（=，\s\up7(高温)）CO＋H2;CO＋H2O（g)eq\o(=，\s\up7（高温)）CO2＋H2；3Fe＋4H2O（g)eq\o（=,\s\up7（高温))Fe3O4＋4H2；2Al＋Fe2O3eq\o（=，\s\up7(高温)）2Fe＋Al2O3;4FeS2＋11O2eq\o（=,\s\up7（高温）)2Fe2O3＋8SO2等。②高温、高压和催化剂条件：N2＋3H2eq\o(，\s\up7（高温、高压),\s\do5(催化剂))2NH3等.③加热、催化剂条件：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7（催化剂），\s\do5（△))4NO＋6H2O；2SO2＋O2eq\o(，\s\up7（催化剂）,\s\do5(△））2SO3等。④通电条件：2NaCl＋2H2Oeq\o(=，\s\up7(电解））2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；2H2Oeq\o(=，\s\up7(电解)）2H2↑＋O2↑等。【例4】A～F均为中学化学中常见的物质，它们之间相互转化的关系如下图所示(产物水等略去)(1)写出下列物质的化学式：A__________,D__________,F________。（2）C和D的稀溶液不反应,但若B与C反应后再与D反应可生成A，试写出有关反应方程式:________________________________________________________.（3）写出A的溶液电解时阳极的电极反应方程式：________________________________________________________________________________________________。解析根据框式:A的溶液eq\o(→，\s\up7（电解)）单质B＋单质C＋D可知A可能是NaCl或CuSO4型的盐溶液，又由框式单质B＋Eeq\o（→,\s\up7（催化剂）,\s\do5(△））F中的反应条件催化剂可知，F只能是SO3，因此B是O2，E是SO2，D是H2SO4。最后由D(浓H2SO4)＋单质C可生成SO2，推知A是CuSO4.答案（1）CuSO4H2SO4SO3(2）2Cu＋O2eq\o(=，\s\up7(△））2CuO，CuO＋H2SO4=CuSO4＋H2O(3）4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(5）特征数据相关知识:近几年无机框图推断题已融入计算的成分，计算型框图推断题成为高考热点之一，解答这类问题时,要善于抓住物质转化过程中以下物理量的变化：①相对分子质量(例CO→CO2、NO→NO2、SO2→SO3转化时分子中都增加1个氧原子，相对分子质量增加16）；②放出气体的体积或生成沉淀的量；③化合物中各元素的含量；④气体的相对密度;⑤离子化合物中离子个数之比；⑥反应物之间的物质的量之比；⑦电子总数;⑧质子总数等。⑨常见10电子微粒及相互转化关系a．分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；b．阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al（＋,4)、H3O＋；c．阴离子：F－、O2－、N3－、OH－、NHeq\o\al(－,2)等。其相互转化关系为NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o（=,\s\up7（△））NH3↑＋H2O；H3O＋＋OH－=2H2O等。⑩常见18电子微粒a．分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、N2H4；b．阳离子：K＋、Ca2＋；c．阴离子：Cl－、S2－、P3－、Oeq\o\al（2－，2）;d．有机物:CH3OH、CH3NH2、CH3F、CH3CH3等⑪常见物质的相对分子质量a．相对分子质量为28的物质：CO、N2、C2H4等；b．相对分子质量为26的物质：C2H2等；c．相对分子质量为32的物质：S、O2等；d．相对分子质量为78的物质：Na2S、Na2O2、Al（OH）3等；e．相对分子质量为100的物质：CaCO3、KHCO3、Mg3N2等。【例5】已知甲、乙、丙为常见单质，A、B、C、D、E、F、G、X均为常见的化合物；B和X的摩尔质量相同，E的相对分子质量比D的相对分子质量大16。在一定条件下,各物质相互转化关系如下图所示：(1)写出X的电子式和G的化学式:X__________________________________，G______________。（2）写出有关变化的化学方程式：B＋H2O：_________________________________________________________；D＋丙:___________________________________________________________。解析单质甲、乙均能分别与单质丙连续两次反应，可能是单质甲、乙分别被O2连续两次氧化，生成不同的氧化物，则丙是O2。氧化物B与水反应能放出O2，则B是Na2O2，那么C是NaOH，A是Na2O，甲是Na。又因B和X的摩尔质量相同，则X是Na2S,那么乙是S，F是SO2,G是SO3。进一步推出D是Na2SO3,E是Na2SO4，而Na2SO4的相对分子质量比Na2SO3的相对分子质量大16，符合题意。答案(1)SO3(2）2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑2Na2SO3＋O2=2Na2SO41．有一化合物X，其水溶液为浅绿色，可发生如下的转化关系(部分反应物、生成物已略）。其中B、D、E、F均为无色气体,M、L为常见的金属单质,C为难溶于水的红褐色固体。在混合液中加入BaCl2溶液可生成不溶于稀盐酸的白色沉淀，H和M反应可放出大量的热。请回答下列问题：(1）B的电子式为____________.(2）画出元素M的原子结构示意图_______________________________________。（3)物质X的化学式为____________.(4）电解混合液时阳极反应式为_________________________________________.（5）按要求写出上述转化关系中有关反应的化学方程式：①含有L元素的化合反应______________________________________________。②含有L元素的置换反应______________________________________________。(6）已知agE气体在D中完全燃烧生成稳定的化合物时，放出bkJ的热量，写出E气体燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________________________。答案(2）(3）（NH4）2Fe（SO4)2(4)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O(5）①4Fe（OH）2＋O2＋2H2O=4Fe(OH）3②Fe2O3＋2Aleq\o（=，\s\up7(高温））2Fe＋Al2O3(6)H2(g)＋eq\f（1，2）O2（g）=H2O（l)ΔH＝－eq\f（2b,a）kJ·mol－1解析由颜色可知C为Fe（OH）3，则A为Fe(OH）2、H为Fe2O3，由M、L为常见的金属单质,可知M、L分别为Al、Fe；X与NaOH反应生成气体B,B一定是NH3；在混合液中加入BaCl2溶液,可知含有SOeq\o\al（2－，4），所以X为(NH4）2Fe（SO4)2,混合液为NaOH和Na2SO4溶液，电解生成H2、O2,D、E分别为O2、H2,F为NO、G为HNO3。最后从头到尾再检查一遍。2．A、B、C、D、E为中学化学常见的单质或化合物，相互转化关系如图所示（部分产物略去).(1）若A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体;C、D均为空气的主要成分；E是一种有毒气体。①C的电子式为______________。②写出反应Ⅰ的化学方程式_____________________________________________。③写出反应Ⅱ的化学方程式__________________________________________。（2)若A是淡黄色化合物；常温下D是无色气体；C中含有的阴、阳离子均为10电子粒子。①D的结构式为____________，C中所含化学键的类型是____________________。②写出反应Ⅰ的化学方程式___________________________________________.③写出反应Ⅱ的化学方程式____________________________________________。（3)将(2)中一定量的气体D通入2LC的溶液中，在所得溶液中逐滴加入稀盐酸至过量，并将溶液加热，产生的气体与HCl物质的量的关系如图所示（忽略气体的溶解和HCl的挥发①O点溶液中所含溶质的化学式为__________，常温下a点溶液的pH________（填“>”、“＝”或“<”)7，a点溶液中各离子浓度由大到小的关系是________________________________________________________________________________。②标况下，通入气体D的体积为______L，C溶液的物质的量浓度为______mol·L－1。答案（1）①eq\o\al(·，·）N⋮⋮Neq\o\al（·,·）②4NH3＋5O2eq\o(=，\s\up7（催化剂），\s\do5（△)）4NO＋6H2O③2NO＋2COeq\o（=,\s\up7（催化剂))N2＋2CO2（2）①O=C=O(极性）共价键、离子键②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2③Ca(OH)2＋Na2CO3=CaCO3↓＋2NaOH（3）①NaOH、Na2CO3〉c（Na＋)>c（Cl－)>c(HCOeq\o\al(－,3）)>c(OH－）〉c（H＋)>c(COeq\o\al（2－,3）)②44.82。5解析(1）A是能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，说明其为NH3，C、D为空气的主要成分，且A能与D反应，故D为O2，C为N2。反应Ⅰ为氨的催化氧化反应，那么B为NO，NO与有毒气体E反应可生成N2，说明E具有还原性，故其为CO。（2）A是淡黄色化合物，故A是Na2O2,常温下D是无色气体且能与Na2O2反应，故D必为CO2.Na2O2与CO2反应生成B,那么B为Na2CO3，Na2CO3经反应Ⅱ可得到C，C中的阴、阳离子都含10个电子，故其为NaOH。（3)分析图像可知，加入盐酸时，开始没有气体产生，加到一定的量时，才产生气体.故溶液中的溶质为NaOH、Na2CO3,在a点开始产生气体，说明a点的溶质为NaHCO3和NaCl,故其溶液呈碱性,其离子浓度大小关系为c（Na＋)〉c(Cl－）>c(HCOeq\o\al（－，3）)>c(OH－)>c(H＋）〉c(COeq\o\al（2－,3)).从a点开始是NaHCO3与盐酸反应,消耗盐酸的物质的量为2mol，故NaHCO3的物质的量为2mol,由碳元素守恒可得,n（NaHCO3)＝n(CO2)＝2mol，故标况下CO2的体积为44.8L。NaHCO3恰好反应完时消耗的盐酸的物质的量为5mol，此时溶液中的溶质全部为NaCl，由氯和钠元素守恒可得：n（HCl）＝n（NaCl)＝n(NaOH)＝5mol,故c（NaOH）＝eq\f（nNaOH，V）＝eq\f（5mol,2L）＝2.5mol·L－1。3．已知A~K均为中学化学的常见物质,它们之间的转化关系如下图所示，其中A、D为金属单质，反应过程中生成的水及其他部分产物已略去.请回答以下问题：（1）B的主要用途是______________(填一项)，C的化学式为__________。(2)E中阳离子的结构示意图为____________,CO2的电子式为________________。(3）向F中通入足量CO2生成K的离子方程式是__________________________________________________________________________________________________。（4)J在工业上可用于净水，其原理是_____