02专题二　化学基础知识与基本理论　53精讲

专题二化学基础知识与基本理论考点透析目录考点1物质的分类及转化考点2物质的量考点3离子反应考点4氧化还原反应题型透析题型新情境中反应方程式的书写考点1物质的分类及转化1.物质的分类考点透析归纳总结物质类别中的“一定”和“不一定”(1)碱性氧化物

金属氧化物(如Mn2O7为酸性氧化物,Al2O3为两性氧化物,Na2O2为过氧化物)。(2)酸性氧化物

非金属氧化物(如酸性氧化物Mn2O7是金属氧化物,非金属氧化物CO、NO不是酸性氧化物)。(3)酸性氧化物、碱性氧化物不一定都能与水反应生成相应的酸、碱(如SiO2、Fe2O3)。(4)与水反应生成酸的氧化物不一定是酸性氧化物(如NO2),与水反应生成碱的氧化物不一定是碱性氧化物(如Na2O2)。2.胶体的性质及应用

3.物质的变化(1)物理变化和化学变化的特征及判断方法

注意

①核素间的转化不属于化学变化。②同素异形体之间的转化属于化学变化。(2)常见的物理变化和化学变化

物理变化化学变化三馏蒸馏、分馏干馏三色焰色试验显色反应、指示剂变色反应五解潮解分解、电解、水解、裂解十七化熔化、汽化、液化氢化、氧化、水化、风化、炭化、钝化、煤的气化、煤的液化、皂化、歧化、卤化、硝化、酯化、裂化注意

溶液导电过程即电解过程,属于化学变化。4.物质的转化

考点2物质的量1.以物质的量为中心的各物理量的换算关系

n=

=

=

=c·V注意

①气体摩尔体积适用的对象是气体;标准状况是0℃、101kPa,不是常。②对22.4L·mol-1的理解:气体摩尔体积的数值与、压强有关,非标准状况下气体摩

尔体积可能是22.4L·mol-1,也可能不是22.4L·mol-1,故1mol气体的体积若为22.4L,它所

处的状况不一定是标准状况。2.阿伏加德罗定律及其推论条件结论同温、同压气体的体积与其物质的量成正比:

=

气体的密度与其摩尔质量成正比:

=

同温、同体积气体的压强与其物质的量成正比:

=

注意

以上结论可通过pV=nRT、n=

及ρ=

导出。3.物质的量浓度的相关计算(1)利用公式计算:cB=

。(2)利用溶质B的质量分数w和溶液的密度ρ(g·cm-3)计算:cB=

。(3)有关溶液稀释的计算:c(浓)·V(浓)=c(稀)·V(稀)。(4)气体溶于水所得溶液中溶质的物质的量浓度的计算:4.一定物质的量浓度溶液的配制(1)图解溶液配制的步骤配制溶液八字方针:算→量→溶→冷→移→洗→定→摇。注意

①容量瓶的常用规格有100mL、250mL、500mL和1000mL等。配制溶液选

择容量瓶时应遵循“大而近”原则,例如,需用240mL某溶液,则应选择250mL容量瓶

来配制溶液。②容量瓶不干燥以及定容摇匀后液面低于刻度线,均对实验结果无影响。③移液时要用玻璃棒引流,且玻璃棒下端在刻度线以下。引起误差的操作nVc

用量筒量取待稀释溶液时仰视读数增大不变偏大定容时俯视容量瓶刻度线不变减小溶液未冷却就转入容量瓶进行定容不变减小(2)误差分析根据c=

来判断,看n、V是变大还是变小,然后确定c的变化。引起误差的操作nVc

药品和砝码位置颠倒(使用游码)减小不变偏小药品已潮解或含有其他杂质减小不变用量筒量取待稀释溶液时俯视读数减小不变转移时有少量液体洒在容量瓶外减小不变没有洗涤烧杯和玻璃棒减小不变定容时仰视容量瓶刻度线不变增大偏小定容时蒸馏水加多后用滴管吸出减小不变定容摇匀后又补加蒸馏水至刻度线不变增大考点3离子反应1.离子共存的判断(1)看条件——题给条件一看题干要求,是“能大量共存”还是“不能大量共存”,是“可能”还是“一定”。二看附加条件,如:①溶液的颜色,若为无色溶液,则Mn

、Fe3+、Cu2+、Fe2+等有色离子不能大量存在;②溶液的酸性、碱性、氧化性、还原性等;③指定溶液中的溶质,例如指定溶液为KMnO4溶液,则能与KMnO4反应的离子不能大量

存在。(2)看反应——所给离子之间能否发生反应①复分解反应:如Ba2+与S

,N

与OH-,H+与CH3COO-等。②氧化还原反应:如Fe3+与I-、S2-,N

(H+)与Fe2+等。③相互促进的水解反应:如Al3+与C

、HC

或[Al(OH)4]-等。④配合反应:如Fe3+与-等。规律总结判断溶液酸碱性的常见信息(1)酸性溶液:①使甲基橙变红;②

>1;③常

<1×10-7mol/L、

>1×10-7mol/L。(2)碱性溶液:①使酚酞变红;②

<1;③常

>1×10-7mol/L、

<1×10-7mol/L。(3)酸性或碱性溶液:①常水电离出的c(H+)<1×10-7mol/L的溶液;②与Al反应能放

出H2的溶液(若是酸性溶液,则不含有N

);③使甲基橙变黄。2.离子推断的“四原则”方法示例与说明看是否符合客观事实如Fe与盐酸的反应不能写成2Fe+6H+

2Fe3++3H2↑,应写成Fe+2H+

Fe2++H2↑看化学式拆写是否正确如CaCO3与盐酸的反应不能写成C

+2H+

CO2↑+H2O,应写成CaCO3+2H+

Ca2++CO2↑+H2O看符号使用是否正确注意“

”“

”“↓”“↑”等符号的正确使用,如明矾净水的原理不能写成Al3++3H2O

Al(OH)3↓+3H+,应写成Al3++3H2O

Al(OH)3(胶体)+3H+看是否漏掉离子反应如CuSO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应不能写成Cu2++2OH-

Cu(OH)2↓,应写成Cu2++S

+Ba2++2OH-

Cu(OH)2↓+BaSO4↓3.离子方程式正误判断看是否遵循原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒如Fe3++Cu

Fe2++Cu2+不符合电荷守恒和得失电子守恒,应写成2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+看反应物或产物的配比是否正确如稀硫酸与Ba(OH)2溶液反应,不能写成H++OH-+Ba2++S

H2O+BaSO4↓,应写成2H++2OH-+Ba2++S

2H2O+BaSO4↓看是否符合题设条件的要求常见的题设条件有过量、少量、等物质的量(或给出具

体比例)、适量以及滴加顺序等。如向FeBr2溶液中通入

少量Cl2的反应为2Fe2++Cl2

2Fe3++2Cl-,通入过量Cl2的反应为2Fe2++4Br-+3Cl2

2Fe3++2Br2+6Cl-。此外,还需注意反应环境(酸性溶液、碱性溶液、熔融状态等)4.与量有关的离子方程式的书写(1)连续型反应类别示例与说明可溶性多元弱酸与强碱反应如H2S与NaOH溶液反应,NaOH不足时反应为H2S+OH-

HS-+H2O;NaOH过量时继续发生反应HS-+OH-

S2-+H2O,总反应为H2S+2OH-

S2-+2H2O酸性氧化物与强碱反应如CO2与NaOH溶液反应,CO2不足时反应为CO2+2OH-

C

+H2O;CO2过量时继续发生反应CO2+C

+H2O

2HC

,总反应为CO2+OH-

HC

多元弱酸盐与强酸反应如Na2CO3溶液与盐酸反应,盐酸不足时反应为C

+H+

HC

;盐酸过量时继续发生反应HC

+H+

CO2↑+H2O,总反应为C

+2H+

CO2↑+H2O铝盐与强碱反应如AlCl3溶液与NaOH溶液反应,NaOH不足时反应为Al3++

3OH-

Al(OH)3↓;NaOH过量时继续发生反应Al(OH)3+OH-

[Al(OH)4]-,总反应为Al3++4OH-

[Al(OH)4]-[Al(OH)4]-与强酸反应如Na[Al(OH)4]溶液与盐酸反应,盐酸不足时反应为[Al

(OH)4]-+H+

Al(OH)3↓+H2O;盐酸过量时继续发生反应Al(OH)3+3H+

Al3++3H2O,总反应为[Al(OH)4]-+4H+

Al3++4H2O[Al(OH)4]-与CO2反应如Na[Al(OH)4]溶液与CO2反应,CO2不足时反应为2[Al

(OH)4]-+CO2

2Al(OH)3↓+C

+H2O;CO2过量时继续发生反应CO2+C

+H2O

2HC

,总反应为[Al(OH)4]-+CO2

Al(OH)3↓+HC

Fe与硝酸反应如Fe与稀硝酸反应,Fe不足时反应为Fe+N

+4H+

Fe3++NO↑+2H2O;Fe过量时继续发生反应2Fe3++Fe

3Fe2+,总反应为3Fe+2N

+8H+

3Fe2++2NO↑+4H2O氨水与Cu2+、Ag+反应向含有Cu2+或Ag+的溶液中加入氨水,氨水不足时生成Cu(OH)2或AgOH沉淀,氨水过量时生成[Cu(NH3)4]2+或[Ag(NH3)2]+(2)物质配比型反应根据相对量,将少量物质定为1mol,若少量物质有两种或两种以上离子参加反应,则参

加反应的离子的物质的量之比与物质组成之比相符。例如,向Ca(HCO3)2溶液中加入过量NaOH溶液的离子方程式的书写方法如下:(3)竞争型反应当溶液中存在多个可能发生的反应时,若反应间存在先后顺序,则应结合反应物的量按

反应先后顺序书写离子方程式。在不明确反应的先后顺序时,可先假设反应的先后顺序,若生成物不和其他物质反应,则假设正确,否则需调整顺序。类型示例与说明复分解反应型如某溶液中含有H+、N

、Al3+,逐滴加入NaOH溶液时,OH-依次与H+、Al3+、N

、Al(OH)3反应,离子方程式分别为H++OH-

H2O、Al3++3OH-

Al(OH)3↓、N

+OH-

NH3·H2O、Al(OH)3+OH-

[Al(OH)4]-氧化还原反应型如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2可氧化Fe2+和Br-,假设Cl2先与Br-反应,则生成的Br2会将Fe2+氧化为Fe3+,这样即可确定Cl2应先与Fe2+反应,后与Br-反应,再根据Cl2的量书写对应的离子方程式考点4氧化还原反应1.氧化还原反应的常见规律

注意

同种元素相邻价态间不发生氧化还原反应,如浓硫酸不能氧化SO2,故可用浓硫酸干燥SO2。2.氧化还原反应方程式的配平技巧(1)正向配平法:氧化剂、还原剂中某元素化合价全部变化时,一般从反应物着手配平。(2)逆向配平法:自身氧化还原反应(包括分解、歧化),以及某元素化合价部分变化时,一

般从生成物着手配平。(3)缺项配平法:先使元素化合价升降总数相等,再根据电荷守恒和溶液酸碱性,补H+或

OH-。3.氧化还原反应的计算——得失电子守恒法

归纳总结

得失电子守恒是氧化还原滴定实验数据处理和电化学相关计算的依据。利用得失电

子守恒,只需找出反应过程中始态和终态物质的关系式,即可快速正确求解。题型新情境中反应方程式的书写题型透析典题导入典题展示典例1

(2024山东枣庄一模,17改编)GaN作为第三代半导体材料广泛应用于大功率充

电器和5G通讯技术,某工厂利用炼锌矿渣[主要成分为ZnFe2O4、Ga2(Fe2O4)3、CuO和Fe

3O4]制备并提取GaN,工艺流程如下:

已知:ⅰ.镓和铝位于同一主族,性质相似。ⅱ.“酸浸”后浸出液中存在的金属离子有Fe3+、Zn2+、Ga3+、Cu2+。(1)“酸浸”过程中Ga2(Fe2O4)3发生反应的化学方程式为________________________

_____________________________。(2)“反萃取”过程中Ga3+转化为物质B,溶于水相分离,生成物质B的离子方程式为____

_______________________。+4OH- [Ga(OH)4]-Ga3+Ga2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+12H2OGa2(Fe2O4)3+12H2SO4

方法链接[工艺流程题高频设问角度]①原料的预处理

②试剂的作用

③基本操作的分析④新情境中反应方程式的书写

⑤实验条件的分析⑥工艺流程评价

⑦循环利用物质或滤液、滤渣成分分析⑧Ksp、产率等的计算(1)新情境中非氧化还原反应方程式的书写(直接给出反应物与生成物)(2)新情境中非氧化还原反应方程式的书写(根据元素类比)解析

(1)镓和铝位于同一主族,故Ga2(Fe2O4)3中Ga为+3价,则Fe为+3价。已知“酸浸”

后浸出液中有Ga3+和Fe3+,则“酸浸”过程中Ga2(Fe2O4)3与H2SO4发生非氧化还原反应,生

成物有Ga2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根据原子守恒书写相应的化学方程式。(2)“反萃取”时加入过量NaOH溶液与Ga3+反应,镓和铝位于同一主族,性质相似,已知

Al3++4OH-

[Al(OH)4]-,故可类比写出Ga3++4OH-

[Ga(OH)4]-。典例2

(2023辽宁,16节选)某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液(含Ni2+、Co2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+和Mn2+),实现镍、钴、镁元素的回收。

(2)“氧化”中,混合气在金属离子的催化作用下产生具有强氧化性的过一硫酸(H2SO5),1molH2SO5中过氧键的数目为______。NA(3)“氧化”中,用石灰乳调节pH=4,Mn2+被H2SO5氧化为MnO2,该反应的离子方程式为

___________________________________(H2SO5的电离第一步完全,第二步微弱)。(5)“沉钴镍”中得到的Co(Ⅱ)在空气中可被氧化成CoO(OH),该反应的化学方程式为_

__________________________________。4Co(OH)2+O2 4CoO(OH)+2H2OMn2++HS +H2O MnO2↓+S +3H+方法链接[隐藏在工艺流程题中的反应方程式书写的陷阱]①基于物质/离子存在形式的陷阱②基于物质核心元素化合价变化的陷阱(3)新情境中氧化还原反应方程式的书写(识别、提取信息,注意需写出离子方程式)(5)新情境中氧化还原反应方程式的书写(给出氧化产物)解析

(2)类比H2O2可知,形成1个过氧键(—O—O—)时,有2个氧原子呈-1价。设1个H2

SO5分子中有x个氧原子呈-1价,则(+1)×2+(+6)+(-1)×x+(-2)×(5-x)=0,解得x=2,故1个H2SO5分子中有1个过氧键。(3)书写步骤:①MnO2中Mn的化合价为+4,Mn2+

MnO2;HS

得电子生成S

,HS

S

。②根据得失电子守恒可得Mn2++HS

MnO2↓+S

。③根据电荷守恒且已知溶液呈酸性,在右边补上3H+:Mn2++HS

MnO2↓+S

+3H+。④根据原子守恒,在左边补上H2O,完成书写:Mn2++HS

+H2O

MnO2↓+S

+3H+。(5)书写步骤:①Co(OH)2被空气中的O2氧化为CoO(OH),Co的化合价变化为+2→+3,O2中O的化合价

变化为0→-2。②根据得失电子守恒可得4Co(OH)2+O2

4CoO(OH)。③根据原子守恒,在右边补上2H2O,完成书写:4Co(OH)2+O2

4CoO(OH)+2H2O。方法突破一、新情境中非氧化还原反应方程式的书写[典例1(1)(2),变式1(1)]分类方法示例直接给出反应物与生成物根据题干或流程图信息写出反应物

与生成物,再根据原子守恒、电荷守恒配平即可[例]BaS溶液与ZnSO4溶液混合生成立德粉(ZnS·BaSO4),写出该反应的离子方程式[2019课标Ⅱ,26]

[解题方法]根据题意,写出反应物与生成物即可得反应的离子方程式:Ba2++S2-+Zn2++S

ZnS·BaSO4↓知识迁移类根据元素类比[例]写出焙烧时SnO2与NaOH反应的化学方程式[2022重庆,15][解题方法]Sn与Si同族,类比SiO2与NaOH的反应即可得到:SnO2+2NaOH

Na2SnO3+H2O结合已学反应迁移[例]向Na2CrO4溶液中通入CO2生成NaHCO3(s)和Na2Cr2O7,写出该反应的离子方程式[解题方法]结合已学反应:2Cr

+2H+

Cr2

+H2O,向溶液中通入CO2,CO2与水反应提供酸性环境,再结合已知信息写出反应物和生成物并配平:2Na++2Cr

+2CO2+H2O

Cr2

+2NaHCO3↓基于盐类水解原理书写[例]写出Al(CH3)3与水反应的化学方程式[解题方法]水解的基本原理是盐电离出的弱碱阳离子与水电离出的OH-结合,弱酸阴离子与水电离出的H+结合,即两种物质中带正、负电荷的粒子分别结合。类比该原理可得化学方程式:Al(CH3)3+3H2O

Al(OH)3↓+3CH4↑基于物质的稳定性[例]“煅烧”偏钒酸铵(NH4VO3)可得到五氧化二钒(V2O5),“煅烧”中发生反应的化学方程式为2NH4VO3

V2O5+2NH3↑+H2O↑[2016课标Ⅲ,28]知识迁移类根据平衡某著名企业原理书写[例]将FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀,写出生成FeCO3沉淀的离子方程式[2020江苏,19][解题方法]溶液中存在平衡:HC

H++C

,Fe2+与C

结合生成FeCO3沉淀,NH3·H2O与H+结合生成N

和H2O,使平衡正向某著名企业,故离子方程式为Fe2++HC

+NH3·H2O

FeCO3↓+N

+H2O或Fe2++HC

+NH3

FeCO3↓+N

二、新情境中氧化还原反应方程式的书写[典例2(3)(5),变式1(4),变式2(2)(3)]突破这类反应方程式的书写,只要抓住得失电子守恒的反应本质,书写就会得心应

手。书写步骤如下:

例如,书写酸性KMnO4溶液与SO2反应的离子方程式,KMnO4为氧化剂,对应的还原

产物为Mn2+;SO2为还原剂,对应的氧化产物为S

。根据得失电子守恒配平变价物质:2Mn

+5SO2

2Mn2++5S

,该反应在酸性环境中进行,根据电荷守恒,在右边补上4H+,根据原子守恒,在左边补上2H2O,可得离子方程式:2Mn

+5SO2+2H2O

2Mn2++5S

+4H+。在离子方程式左右两边补上2K+,将相应离子“配对”,即可得化学方程式:2KMnO4+5SO2+2H2O

2MnSO4+K2SO4+2H2SO4。注意

(1)对于中性溶液中发生的反应,配平电荷时一般在生成物一侧加H+或OH-。酸

性条件下,离子方程式中不能出现OH-;碱性条件下,离子方程式中不能出现H+。(2)记住一些常见物质的转化关系:①含氯元素的氧化剂(例如ClO-)被还原时,一般考虑生成Cl-(题目中暗示有别的产物时

除外)。②金属硫化物(例如CuS)在空气中灼烧,一般考虑生成金属氧化物与SO2。③含-2价硫元素的物质(例如S2-)在溶液中被氧化,一般考虑生成S。④含+4价硫元素的物质(例如S

)被氧化,一般考虑生成S

。变式训练变式1

新情境中非氧化还原/氧化还原反应方程式的书写(2024山东潍坊二模,18

节选)锆是一种稀有金属,广泛应用于航空航天、军工、核反应和原子能领域。一种以

锆英砂(主要含ZrSiO4,还含有少量Cr、Fe、Hf等元素)为原料生产金属锆和副产物硅酸

钙的工艺流程如下:部分氯化物的沸点数据如表所示。物质ZrCl4CrCl3FeCl3FeCl2沸点/℃3311300316700回答下列问题:(1)“碱熔”时有Na2ZrO3生成,则ZrSiO4发生反应的化学方程式为__________________

____________________________。(4)“煅烧”时Zr(OH)4分解生成ZrO2,“沸腾氯化”时步骤①中ZrO2发生反应的化学方

程式为_______________________________。ZrO2+2C+2Cl2 ZrCl4+2CONa2ZrO3+Na2SiO3+2H2OZrSiO4+4NaOH 解析

(1)“碱熔”时ZrSiO4与NaOH反应生成Na2ZrO3,Zr元素化合价不变,根据Si元素

守恒可知有Na2SiO3生成,根据原子守恒写出相应的化学方程式。(4)“沸腾氯化”时步骤①中ZrO2与C、Cl2反应转化为ZrCl4,根据元素守恒,生成的还原

性气体为CO,据此写出相应的化学方程式。变式2

新情境中氧化还原反应方程式的书写(2024山东济南一模,17节选)工业上

常用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)和Li2CO3合成电极材料LiMn2O4并回收净水剂明矾,其工艺流程如图所示。当溶液中某离子浓度c(Mn+)≤1.0×10-5mol·L-1时,可认为该离子沉淀完全;常,几种沉

淀的Ksp如下表所示:沉淀Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Fe(OH)2Ksp1.0×10-391.0×10-335.0×10-125.0×10-17回答下列问题:(1)“酸浸”时,通入稍过量SO2的目的是_______________________________________

_________________________________;一定,软锰矿与不同浓度的硫酸反应

60min时结果如下表所示:Fe2+,防止在滤渣Ⅱ中引入Fe(OH)3将MnO2全部转化为Mn2+,且将Fe3+还原为c(H2SO4)/(mol·L-1)1.05.010.016.018.0Mn浸出率/%2578958555Al浸出率/%35908350则“酸浸”时,选择c(