核心素養(yǎng)導(dǎo)向的無機(jī)化合物高效復(fù)習(xí)備考

無機(jī)化合物知識涵蓋必修和選擇性必修課程的大部分內(nèi)容，具體包括化學(xué)語言與概念、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、反應(yīng)變化與規(guī)律、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)原理與方法等．核心素養(yǎng)指向“正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力”．高考是對學(xué)生的核心素養(yǎng)表現(xiàn)水平的量化評價，因此以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的復(fù)習(xí)才能瞄準(zhǔn)方向，進(jìn)而達(dá)到高效備考．

１ 聚焦“價—類—用”促進(jìn)知識結(jié)構(gòu)化

無機(jī)化合物知識零碎而且分散，復(fù)習(xí)時常常不易找到抓手．通過建構(gòu)“價—類—用”三維關(guān)系圖，可以使知識結(jié)構(gòu)化和功能化．現(xiàn)以氮單質(zhì)及其化合物為例進(jìn)行說明（如圖１）．

含氮元素的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化，有的發(fā)生氧化還原反應(yīng)（價變），有的發(fā)生非氧化還原反應(yīng)（價不變），而它們共同決定或影響了含氮元素的不同類別物質(zhì)的應(yīng)用價值．

例１ （２０２４年廣東卷）部分含Mg或Al或Fe物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(guān)系如圖２所示．下列推斷合理的是（ ）．

A．若a在沸水中可生成e，則a→f的反應(yīng)一定是化合反應(yīng)

B．在g→f→e→d轉(zhuǎn)化過程中，一定存在物質(zhì)顏色的變化

C．加熱c的飽和溶液，一定會形成能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)的紅棕色分散系

D．若b和d均能與同一物質(zhì)反應(yīng)生成c，則組成a的元素一定位于周期表p區(qū)

分析 本題給出“價—類”二維圖，需理解與辨析３種金屬元素不同價態(tài)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系．若a在沸水中可生成e，此時a為Mg，e為Mg（OH）２，f為鎂鹽，a→f的反應(yīng)有多種，可能為Mg＋２HCl＝MgCl２＋H２↑，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng);也可能為Mg＋Cl２點(diǎn)燃＝MgCl２，該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)，故a→f的反應(yīng)不一定是化合反應(yīng)，選項(xiàng)A錯誤．

e能轉(zhuǎn)化為d，此時e為白色沉淀Fe（OH）２，d 為紅褐色沉淀Fe（OH）３，說明在g→f→e→d轉(zhuǎn)化過程中，一定存在物質(zhì)顏色的變化，選項(xiàng)B正確．

如果c是鋁鹽，加熱飽和的鋁鹽溶液，可得白色Al（OH）３ 膠體;如果c是鐵鹽，持續(xù)加熱飽和的鐵鹽溶液，也可能直接得到Fe（OH）３ 沉淀，選項(xiàng)C錯誤．

假設(shè)b 為Al２O３，則d 為Al（OH）３，c為鋁鹽，Al２O３、Al（OH）３ 與稀鹽酸反應(yīng)均生成鋁鹽，此時組成a的元素為Al，位于周期表p區(qū);假設(shè)b為Fe２O３，則d為Fe（OH）３，c為鐵鹽，F(xiàn)e２O３、Fe（OH）３ 與稀鹽酸反應(yīng)均生成鐵鹽，此時組成a的元素為Fe，位于周期表d區(qū)，選項(xiàng)D錯誤．

答案 B．

例２ （２０２４年６月浙江卷）利用CH３OH 可將廢水中的NO－ ３ 轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的物質(zhì)后排放．反應(yīng)原理為H＋ ＋CH３OH＋NO－ ３ →X＋CO２＋H２O（未配平）．下列說法正確的是（ ）．

A．X表示NO２

B．可用O３替換CH３OH

C．氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為６∶５

D．若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO２氣體１１.２L，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為２N A （N A 表示阿伏加德羅常數(shù)的值）

分析 從價態(tài)角度分析，應(yīng)用CH３OH 將NO－ ３中＋５價N 元素還原為０價N 元素，即NO－ ３ 轉(zhuǎn)化為無害的N２，體現(xiàn)了“類”“價”決定生態(tài)保護(hù)的“用”．由分析可知，X表示N２，NO２仍然是大氣污染物，選項(xiàng)A不正確．CH３OH 中C元素由－２價升高到＋４價，故CH３OH 是該反應(yīng)的還原劑，O３有強(qiáng)氧化性，不可替換CH３OH，選項(xiàng)B不正確．該反應(yīng)中，氧化劑NO－ ３ 中N 元素由＋５ 價降低到０ 價，降低５ 價，還原劑CH３OH中C元素由－２價升高到＋４價，升高６價，由電子轉(zhuǎn)移守恒可知，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為６∶５，若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CO２氣體１１.２L，即０.５mol，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為０.５×６＝３N A，選項(xiàng)C 正確，選項(xiàng)D不正確．

答案 C．

２ 分析真實(shí)情境，解決實(shí)際問題

以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的命題堅(jiān)持以真實(shí)情境為測試載體，以實(shí)際問題為測試任務(wù)，以化學(xué)知識為解決問題的工具．高考試題精心遴選情境素材，注重聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，體現(xiàn)學(xué)科社會功能，彰顯化學(xué)學(xué)科的價值．高考試題通過日常生活、生產(chǎn)環(huán)保、實(shí)驗(yàn)探究、化學(xué)史料、學(xué)術(shù)探索等情境問題的解決，實(shí)現(xiàn)對無機(jī)化合物的不同內(nèi)容、不同水平學(xué)科素養(yǎng)的測評．分析真實(shí)情境到解決實(shí)際問題的思維模型如圖３所示．

例３ （２０２４年湖南卷）下列過程中，對應(yīng)的反應(yīng)方程式錯誤的是（ ）．

分析 情境是連接生產(chǎn)生活與化學(xué)知識的橋梁，通過分析真實(shí)情境，推理其中蘊(yùn)含的反應(yīng)方程式．火法煉鋅過程中C 作還原劑，ZnCO３ 在高溫條件下分解為ZnO、CO２，CO２ 與C在高溫條件下生成還原性氣體CO，CO 還原ZnO 生成Zn，因此總反應(yīng)為ZnCO３＋２C 高溫＝Zn＋３CO↑，選項(xiàng)A 方程式錯誤．CaH２ 為活潑金屬氫化物，因此能與H２O 發(fā)生歸中反應(yīng)生成堿和氫氣，反應(yīng)方程式為CaH２＋２H２O＝Ca（OH）２＋２H２↑，選項(xiàng)B方程式正確．鍋爐水垢中含有CaSO４，由于溶解性：CaSO４＞CaCO３，因此向鍋爐水垢中加入飽和Na２CO３ 溶液，CaSO４ 可以轉(zhuǎn)化為CaCO３，反應(yīng)方程式為CaSO４（s）＋CO２３－（aq）?CaCO３（s）＋SO２４－（aq）選項(xiàng)C方程式正確．Cr２O２７－ 具有強(qiáng)氧化性，加入具有還原性的Fe２＋ ，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe３＋ 、Cr３＋ ，離子反應(yīng)方程式為６Fe２＋＋Cr２O２７－＋１４H＋＝６Fe３＋＋２Cr３＋＋７H２O，選項(xiàng)D方程式正確．

答案 A．

例４ （２０２４年全國新課標(biāo)卷，節(jié)選）鈷及其化合物在制造合金、磁性材料、催化劑及陶瓷釉等方面有著廣泛應(yīng)用．一種從濕法煉鋅產(chǎn)生的廢渣（主要含Co、Zn、Pb、Fe的單質(zhì)或氧化物）中富集回收得到含錳高鈷成品的工藝如圖４所示．

已知溶液中相關(guān)離子開始沉淀和沉淀完全（c≤１.０×１０－５mol·L－１）時的pH 如表１所示．

回答下列問題：

（１）“過濾１”后的溶液中加入MnO２ 的作用是____．取少量反應(yīng)后的溶液，加入化學(xué)試劑____檢驗(yàn)____，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，需補(bǔ)加MnO２．

（２）“氧化沉鈷”中氧化還原反應(yīng)的離子方程式為____、____．

分析 本題涉及解決除雜、檢驗(yàn)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化等實(shí)際化工流程中的工藝問題．向?yàn)V液中加入MnO２ 將Fe２＋ 氧化為Fe３＋ ，然后加入ZnO 調(diào)節(jié)pH＝４，使Fe３＋ 完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）３，則“濾渣Ⅱ”的主要成分為Fe（OH）３，濾液中的金屬離子主要是Co２＋ 、Zn２＋ 和Mn２＋ ;最后“氧化沉鈷”，加入強(qiáng)氧化劑KMnO４，將溶液中的Co２＋ 氧化為Co３＋ ，在pH＝５ 時，Co３＋ 形成Co（OH）３ 沉淀，而KMnO４ 則被還原為MnO２，KMnO４ 還會與溶液中的Mn２＋ 發(fā)生歸中反應(yīng)生成MnO２，得到Co（OH）３ 和MnO２ 的混合物．

答案 （１）將溶液中的Fe２＋ 氧化為Fe３＋ ，以便在后續(xù)調(diào)pH 時除去Fe 元素;K３ [Fe（CN）６ ]溶液;Fe２＋ ．

（２）３Co２＋ ＋MnO－ ４ ＋７H２O＝３Co（OH）３ ↓ ＋MnO２↓＋５H＋ ;３Mn２＋ ＋２MnO－ ４ ＋２H２O＝４H＋ ＋５MnO２↓．

３ 關(guān)聯(lián)必備知識注重遷移應(yīng)用

高考試題精心遴選最有發(fā)展價值的知識，注重知識的綜合性和應(yīng)用性，體現(xiàn)知識遷移應(yīng)用的價值．課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求主要涉及鈉、鐵、硫、氯、氮等元素，但近年高考高頻出現(xiàn)磷、溴、鋰、錳、銅、鈷等陌生元素，它們與學(xué)過的元素同族或同周期，需要利用元素周期律推測已知元素與陌生元素間的關(guān)聯(lián)性．同時，無機(jī)物轉(zhuǎn)化涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的相關(guān)知識，像蒸餾、萃取等分離提純實(shí)驗(yàn)操作也要關(guān)注溶質(zhì)和溶劑的結(jié)構(gòu)．因此要打破知識之間的界限，融合各個模塊，形成知識關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化．

例５ （２０２４年全國新課標(biāo)卷）我國科學(xué)家最近研究的一種無機(jī)鹽Y３[Z（WX）６]２納米藥物具有高效的細(xì)胞內(nèi)亞鐵離子捕獲和抗氧化能力．W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加，且W、X、Y 屬于不同族的短周期元素．W 的外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的２倍，X 和Y的第一電離能都比左右相鄰元素的高．Z的M 層未成對電子數(shù)為４．下列敘述錯誤的是（ ）．

A．W、X、Y、Z４種元素的單質(zhì)中Z的熔點(diǎn)最高

B．在X的簡單氫化物中X 原子軌道雜化類型為sp３

C．Y 的氫氧化物難溶于NaCl溶液，可以溶于NH４Cl溶液

D．Y３[Z（WX）６]２中WX－ 提供電子對與Z３＋ 形成配位鍵

分析 本題的解題關(guān)鍵是抓住元素周期表中原子結(jié)構(gòu)的周期性變化和元素性質(zhì)的相似性與遞變性．W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增加，且W、X、Y 屬于不同族的短周期元素．W 的外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的２倍，則W 為C元素;每個周期的第ⅡA 和第ⅤA的元素的第一電離能都比左右相鄰元素的高，由于配合物Y３[Z（WX）６]２中Y 在外界，Y 可形成簡單陽離子，則Y屬于金屬元素，故X 和Y 分別為N 元素和Mg元素;Z的M 層未成對電子數(shù)為４，則其３d軌道上有４個不成對電子，其價層電子排布式為３d６４s２，Z為Fe元素，Y３[Z（WX）６]２為Mg３[Fe（CN）６]２．

答案 A．

４ 培育關(guān)鍵能力發(fā)展創(chuàng)新思維

高考化學(xué)試題突出關(guān)鍵能力的考查，提出“理解與辨析”“分析與推測”“歸納與論證”“實(shí)驗(yàn)與探究”四大學(xué)科關(guān)鍵能力．關(guān)鍵能力是發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)、培育核心價值的能力基礎(chǔ)，因此要注意關(guān)鍵能力培育的進(jìn)階性，既要在無機(jī)化合物性質(zhì)與轉(zhuǎn)化的“理解與辨析”能力中夯實(shí)基礎(chǔ)，也要在“實(shí)驗(yàn)與探究”能力中培育高階水平的關(guān)鍵能力，從而促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)展，最終達(dá)成化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)．

例６ （２０２４年河北卷，節(jié)選）市售的溴（純度９９％）中含有少量的Cl２和I２，某化學(xué)興趣小組利用氧化還原反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備高純度的溴．回答下列問題：

（１）裝置如圖５所示（夾持裝置等略），將市售的溴滴入盛有濃CaBr２溶液的B中，水浴加熱至不再有紅棕色液體餾出．CaBr２溶液的作用為____;D 中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為____．

（２）將D 中溶液轉(zhuǎn)移至____（填儀器名稱）中，邊加熱邊向其中滴加酸化的KMnO４溶液至出現(xiàn)紅棕色氣體，繼續(xù)加熱將溶液蒸干得固體R．該過程中生成I２的離子方程式為____．

（３）利用圖示相同裝置，將R和K２Cr２O７固體混合均勻放入B中，D中加入冷的蒸餾水．由A 向B中滴加適量濃H２SO４，水浴加熱蒸餾．然后將D中的液體分液、干燥、蒸餾，得到高純度的溴．D 中蒸餾水的作用為____和____．

分析 本題設(shè)計(jì)新穎的情境和陌生的化學(xué)反應(yīng)，既要求依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理書寫反應(yīng)方程式，又涉及實(shí)驗(yàn)儀器的選擇和裝置使用，綜合考查高階水平的分析推測和歸納論證等關(guān)鍵能力．市售的溴滴入濃CaBr２ 溶液中，Cl２ 可與CaBr２ 發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被除去，I２ 與Br２ 一起蒸餾進(jìn)入草酸鉀溶液中，并被草酸鉀分別還原為I－ 和Br－ ，并向溶液中滴加酸性的高錳酸鉀溶液氧化I－ ，加熱蒸干所得固體R 的主要成分為KBr，將KBr固體和K２Cr２O７ 固體混合均勻，同時滴加適量濃H２SO４，Br－ 被氧化為Br２，由于溴單質(zhì)易揮發(fā)，故水浴加熱蒸餾，得到的液體分液、干燥、蒸餾，即可得高純度的溴．

答案 （１）除去市售的溴中少量的Cl２;Br２ ＋K２C２O４=△=２KBr＋２CO２↑．

（２）蒸發(fā)皿;２MnO４－＋１０I－＋１６H＋=△=２Mn２＋＋５I２＋８H２O．

（３）液封;降低溫度．