元素化合物在高考題中的考向分析

廣東 童建軍

縱觀近幾年理綜化學試題，元素化合物內容占有的比例約 30%，分布在選擇題、流程題、實驗題、計算題等各種題型中，考查識記、理解、綜合應用、探究等各種能力層次，中等難度的題目較多。元素化合物知識是中學化學的重要組成部分。由于元素化合物知識是高一完成的新課學習，課時少、任務重造成學生基礎知識不牢，性質反應不熟練。分析近年高考閱卷反饋的信息，考生失分原因是審題不夠仔細、基礎不夠扎實、思維不夠靈活、表達不夠清楚、書寫不夠規范、實驗能力較差，教師應就這幾方面對學生加強訓練，提高備考效率。

考向一、元素化合物與氧化還原反應化學方程式書寫

近年來高考試題中經常出現氧化還原反應方程式書寫的問題，此類問題常在工藝流程題或探究實驗題中呈現,由于其知識背景相對陌生,涉及的過程也較復雜,往往成為解題的難點。有些氧化還原反應的配平很復雜，但也不是無規可循的,書寫氧化還原反應方程式時應注意以下問題：(1)根據題目所給信息或流程圖準確確定氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物的化學式；(2)利用化合價升降法確定氧化劑、還原劑、氧化產物和還原產物的化學計量數；(3)利用題目所給條件及原子個數守恒或電荷守恒配平得到反應物和生成物的化學計量數；(4)若題目明確了溶液酸堿性，一般通過H+或OH-配平化學計量數后，再根據原子守恒、電荷守恒配平，最后注意檢查是否正確書寫了反應條件、沉淀或氣體符號。

【例1】(1)NaClO2是一種重要的殺菌消毒劑，也常用來漂白織物等，其一種生產工藝如下，NaClO2中Cl的化合價為________，“反應”步驟中生成ClO2的化學方程式為 _____________。

考向二、元素化合物與化學計算

化學計算是將基本概念、基本理論、元素化合物知識和化學實驗等綜合應用, 它涉及化學和數學的融合，而通過計算又能進一步加深理解和鞏固化學基礎知識。近幾年高考試題中，與元素化合物有關的計算，常常結合氧化還原反應考查反應物的消耗量、生成物的生成量、各物質的質量分數計算等。對于涉及氧化還原反應的計算題，首先要找出氧化劑、還原劑及相應的還原產物和氧化產物，然后確定得失電子數，進而根據題中物質的物質的量和得失電子守恒列出等式。對于多步連續進行的氧化還原反應，只要中間各步反應過程沒有損耗，可直接找出起始物和最終產物，刪去中間產物，建立二者之間的電子守恒關系快速求解。

【例2】(1)“有效氯含量”可用來衡量含氯消毒劑的消毒能力，其定義是每克含氯消毒劑的氧化能力相當于多少克Cl2的氧化能力。NaClO2的有效氯含量為________(計算結果保留兩位小數)。

(2)NaCN超標的電鍍廢水可用兩段氧化法處理：NaCN與NaClO反應，生成NaOCN和NaCl，NaOCN與NaClO反應，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2。已知HCN(Ki=6.3×10-10)有劇毒；HCN、HOCN中N元素的化合價相同。處理100 m3含NaCN 10.3 mg/L的廢水，實際至少需NaClO________g(實際用量應為理論值的4倍)，才能使NaCN含量低于0.5 mg/L，達到排放標準。

答案：(1)1.57 (2)14 900

考向三、元素化合物與化學工藝流程

化學工藝流程試題就是將化工生產過程中的主要生產階段即生產流程用框圖形式表示出來，并根據生產流程中有關的化學知識步步設問，形成與化工生產緊密聯系的化工工藝試題。高考中“化學工藝流程試題”命題內容廣泛，密切聯系生產、生活實際，設問方式靈活，充分體現了“化學是真實的”的命題指導思想。主要考查學生對已學知識的掌握、理解、遷移、轉換、重組和解決實際問題的能力。這類題型不但綜合考查考生在中學階段所學的元素及其化合物知識以及物質結構、元素周期律、氧化還原反應、化學用語、電解質溶液、化學平衡、電化學、實驗操作等知識，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力。該類題的綜合性強，涉及的知識面廣，要求有較好的基礎知識和知識的運用能力。

【例3】過氧化鈣(CaO2)難溶于水，在常溫下穩定，在潮濕空氣及水中緩慢分解放出氧氣，因而廣泛應用于漁業、農業、環保等許多方面。下圖是以大理石(主要雜質是氧化鐵)等為原料制取過氧化鈣(CaO2)的流程。

請回答下列問題：

(1)操作①應包括下列操作中的________。(填序號)

A．溶解 B．過濾 C．蒸餾 D．分液 E．蒸發結晶

(2)用氨水調節pH至8～9的目的是________。

(5)操作②是：在低溫下，往過氧化氫濃溶液中投入無水氯化鈣進行反應，一段時間后，再加入氫氧化鈉溶液，當調節溶液pH至9～11，才出現大量沉淀。寫出該反應的化學方程式:________；用簡要的文字解釋用氫氧化鈉調節pH至9～11的原因: _____________。

(6)已知大理石含CaCO3的質量分數為a，mg大理石可以制得ng CaO2，請計算：CaCO3轉化為CaO2過程中，Ca原子的利用率________。

考向四、元素化合物和化學實驗方案設計

化學是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗方案的設計貫穿每一個化學實驗的始終，對于化學實驗具有至關重要的作用，有時甚至直接影響到一個實驗的成功與否，也是高考實驗考查的重點。近幾年的理綜化學試題中化學實驗方案設計和評價反復考查，主要以物質制備、實驗探究為背景考查相關元素化合物知識。

【例4】為了測定含氰廢水中CN-的含量，某化學小組利用下圖裝置進行實驗。關閉活塞a，將100 mL含氰廢水與過量NaClO溶液置于裝置B的圓底燒瓶中充分反應，打開活塞b，滴入稀硫酸溶液，然后關閉活塞b。

(1)裝置D的作用是________。

(2)反應過程中，裝置C中的實驗現象為________。

(3)待裝置 B中反應結束后，打開活塞a，緩慢通入一段時間的空氣，目的是________。

(4)反應結束后，裝置C中生成39.4 mg沉淀，則廢水中c(CN-)=________mol·L-1。

(5)對上述實驗裝置進行合理改進，可通過直接測量裝置C反應前后的質量變化，測定廢水中CN-的含量。設計合理實驗方案： _____________。儀器自選。供選擇的試劑：濃硫酸、NaOH溶液、飽和食鹽水、飽和NaHCO3溶液、CCl4。

答案：(1)防止空氣中的CO2和水蒸氣進入C裝置 (2)有白色沉淀生成，溶液的紅色逐漸褪色 (3)將反應產生的CO2全部排入C裝置并被Ba(OH)2溶液完全吸收 (4)0.002 (5)在裝置B、C之間依次連接盛有CCl4、濃硫酸的洗氣瓶