化學(xué)反應(yīng)紛繁復(fù)雜，找準(zhǔn)規(guī)律撥云見日

馮存良　高小艷

高中學(xué)生中流傳著這樣一句話：“化學(xué)繁，物理難，數(shù)學(xué)的作業(yè)做不完?！蓖瑢W(xué)們之所以覺得“化學(xué)繁”，是因?yàn)榛瘜W(xué)知識(shí)點(diǎn)是零碎的，這就要求大家在復(fù)習(xí)時(shí)由點(diǎn)到面，將知識(shí)點(diǎn)架構(gòu)成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

本文將從三個(gè)方面分析化學(xué)反應(yīng)，幫助同學(xué)們熟悉相關(guān)知識(shí)、找出規(guī)律，掌握解題的方法，把必備知識(shí)與關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值緊密相連，形成具備內(nèi)在聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)，提升解決問題的能力。

一、元素及其化合物的相互轉(zhuǎn)化

【例1】下列各組物質(zhì)中，物質(zhì)之間通過一步反應(yīng)就能實(shí)現(xiàn)如圖1所示轉(zhuǎn)化的是（ ）

選項(xiàng) X Y Z R

A Al AlCl3 Al（OH）3 NaAlO2

B Na Na2O Na2O2 NaOH

C H2S S SO2 SO3

D N2 NH3 NO NO2

圖1

【解析】A項(xiàng)，Al不能經(jīng)一步反應(yīng)生成Al（OH）3;B項(xiàng)，Na可以與O2（常溫或加熱）、H2O經(jīng)一步反應(yīng)分別生成Na2O、Na2O2、NaOH，Na2O在O2中加熱生成Na2O2，Na2O、Na2O2均能與H2O反應(yīng)生成NaOH;C項(xiàng)，H2S、S不能經(jīng)一步反應(yīng)生成SO3;D項(xiàng)，NH3、N2不能經(jīng)一步反應(yīng)生成NO2。

【答案】B

【知識(shí)總結(jié)】

元素及其化合物轉(zhuǎn)化

（一）常見“串珠”型轉(zhuǎn)化

1.連續(xù)氧化型

①NaNa2ONa2O2NaOH

②CCOCO2H2CO3

③S（或H2S）SO2SO3H2SO4

④N2（或NH3）NONO2HNO3

注意：SiO2不能通過一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2SiO3。

2.連續(xù)轉(zhuǎn)化型

①鋁土礦提取鋁

方式一：Al2O3AlCl3Al（OH）3Al2O3Al

方式二：Al2O3NaAlO2Al（OH）3Al2O3Al

②工業(yè)提取鎂

方式一：Mg2+Mg（OH）2MgCl2

MgCl2Mg

方式二：MgCO3MgCl2MgCl2·6H2OMgCl2Mg

③侯氏制堿法

NaClNaHCO3Na2CO3

（二）常見“三角”轉(zhuǎn)化

【高分錦囊】

元素及其化合物相互轉(zhuǎn)化的易錯(cuò)點(diǎn)

1.Na不能置換出鹽溶液中的金屬，與熔融的鹽反應(yīng)才可以;向飽和的Na2CO3溶液中通入過量CO2，有NaHCO3 白色晶體析出。

2.Al雖是活潑金屬，但因?yàn)槠渑c空氣中的氧反應(yīng)，表面生成一層致密的氧化物薄膜，所以Al的抗腐蝕性比較強(qiáng)。

3.Fe與O2、H2O（g）反應(yīng)的產(chǎn)物都是Fe3O4而不是Fe2O3;制備FeCl2，除了有Fe與鹽酸的置換反應(yīng)外，還有化合反應(yīng)：2FeCl3+Fe=3FeCl2;制備Fe（OH）3，除了有Fe3+與堿的復(fù)分解反應(yīng)，還有化合反應(yīng)：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3。

4.Al、Fe在冷的濃硫酸和濃硝酸中會(huì)鈍化，但加熱后反應(yīng)會(huì)繼續(xù)。

5.Cu在潮濕的空氣中生成銅綠[Cu2（OH）2CO3]，不生成CuO;常用灼熱的銅粉除去N2中的O2，灼熱的CuO除去CO2中的CO。

二、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)

【例2】下列化學(xué)方程式或相應(yīng)的描述涉及的反應(yīng)與相應(yīng)的反應(yīng)類型不一致的是（ ）

A.CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+ H2O（取代反應(yīng)）

B.苯中加入溴水，充分振蕩靜置后溴水褪色（取代反應(yīng)）

C.nCH2 =CHClCH2-CHCln（加聚反應(yīng)）

D.CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br（加成反應(yīng)）

【解析】苯中加入溴水，充分振蕩靜置后溴水褪色，是因?yàn)楸捷腿×虽逅械匿鍐钨|(zhì)。

【答案】B

【知識(shí)總結(jié)】

常見有機(jī)物或官能團(tuán)及其性質(zhì)

種類 官能團(tuán) 主要化學(xué)性質(zhì) 反應(yīng)類型

烷烴 — ①在光照下發(fā)生鹵代反應(yīng) 取代反應(yīng)

②不能使酸性KMnO4溶液褪色 —

③高溫分解 裂化、裂解

烯烴 ①與X2、H2、HX、H2O等發(fā)生反應(yīng)（X表示鹵素單質(zhì)，下同） 加成反應(yīng)

②加成聚合反應(yīng)生成聚合物 加聚反應(yīng)

③使酸性KMnO4溶液褪色 氧化反應(yīng)

苯及其同系物

— ①苯環(huán)上發(fā)生硝化、磺化、鹵代反應(yīng) 取代反應(yīng)

②與H2發(fā)生加成反應(yīng) 加成反應(yīng)

③苯的同系物側(cè)鏈在光照下發(fā)生鹵代反應(yīng) 取代反應(yīng)

④苯的同系物使酸性KMnO4溶液褪色 氧化反應(yīng)

鹵代烴 —X ①在NaOH的水溶液、加熱條件下生成醇 水解（取代）反應(yīng)

②在NaOH的醇溶液、加熱條件下生成不飽和烴 消去反應(yīng)

醇 —OH ①與活潑金屬Na等反應(yīng)產(chǎn)生H2 置換反應(yīng)

醇 —OH ②催化氧化生成醛、酮 氧化反應(yīng)

③與羧酸及無機(jī)含氧酸反應(yīng) 酯化（取代）反應(yīng)

④在濃硫酸、加熱條件下生成不飽和烴 消去反應(yīng)

【高分錦囊】

有機(jī)物反應(yīng)條件及反應(yīng)類型

1.在NaOH水溶液中能發(fā)生酯的水解、鹵代烴的水解。

2.在光照、X2條件下發(fā)生烷基上的取代反應(yīng);在鐵粉、X2條件下發(fā)生苯環(huán)上的取代反應(yīng)。

3.在濃H2SO4、加熱條件下，能發(fā)生苯的硝化反應(yīng)，醇的酯化反應(yīng)、消去反應(yīng)等。

4.與溴水或溴的CCl4溶液反應(yīng)，可能發(fā)生烯烴的加成反應(yīng)。

5.與H2在催化劑作用下發(fā)生烯烴、芳香烴加成（還原）反應(yīng)。

6.在O2、Cu（或Ag）、加熱條件下發(fā)生醇的催化氧化反應(yīng)。

7.與新制Cu（OH）2懸濁液或銀氨溶液反應(yīng)，發(fā)生—CHO的氧化反應(yīng)。

8.在稀H2SO4、加熱條件下發(fā)生酯、低聚糖、多糖等的水解反應(yīng)。

三、化學(xué)工藝流程題中方程式的書寫

【例3】三氧化二鎳（Ni2O3）是一種重要的電子元件材料和蓄電池材料。工業(yè)上利用含鎳廢料（鎳、鐵、鈣、鎂合金為主）制取草酸鎳（NiC2O4·2H2O），再高溫煅燒草酸鎳制取三氧化二鎳。已知草酸的鈣、鎂、鎳鹽均難溶于水。工藝流程如圖2所示：

圖2

請(qǐng)回答下列問題：

（1）加入H2O2發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為。加入碳酸鈉溶液調(diào)pH至4.0～5.0，其目的為。

（2）草酸鎳（NiC2O4·2H2O）在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒，可制得Ni2O3，同時(shí)獲得混合氣體，該混合氣體的主要成分為（水除外） 。

（3）工業(yè)上還可用電解法制取Ni2O3，用NaOH溶液調(diào)NiCl2溶液的pH至7.5，加入適量Na2SO4后利用惰性電極電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2有80%在弱堿性條件下生成ClO-，再把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。ClO-氧化Ni（OH）2生成Ni2O3的離子方程式為 ，a mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過電子的物質(zhì)的量為 mol。

（4）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)，NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）2，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為，其放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為 。

【解析】（1）加入H2O2的目的是將Fe2+氧化成Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。加入碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至4.0～5.0，可促進(jìn)Fe3+水解，除去所生成Fe（OH）3沉淀。

（2）NiC2O4·2H2O在熱空氣中干燥脫水后在高溫下煅燒可制得Ni2O3，Ni元素的化合價(jià)升高，則必有元素化合價(jià)降低，故生成CO，又因?yàn)樯傻氖腔旌蠚怏w，所以必有CO2生成。

（3）ClO-具有強(qiáng)氧化性，將Ni（OH）2氧化成Ni2O3，自身被還原為Cl-，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Ni（OH）2=Cl-+Ni2O3+2H2O。由離子方程式可知，a mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，消耗0.5a mol ClO-，再由Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O可知，電解產(chǎn)生的Cl2的物質(zhì)的量為=0.625a mol，再由2Cl--2e-=Cl2↑可知，外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.625a mol×2=1.25a mol。

（4）該電池放電時(shí)，NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）2，Ni離子由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，故正極的電極反應(yīng)式為NiO（OH）+e-+ H2O=Ni（OH）2+OH-，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al-3e-+ 4OH-=AlO2-+2H2O，該電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al+ 3NiO（OH）+NaOH+H2O=3Ni（OH）2+NaAlO2。

【答案】（1）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 促進(jìn)Fe3+水解，除去沉淀 （2）CO、CO2（3）ClO-+2Ni（OH）2=Cl-+Ni2O3+2H2O 1.25a （4）Al+3NiO（OH）+NaOH+H2O=3Ni（OH）2+NaAlO2? ? NiO（OH）+e-+H2O=Ni（OH）2+OH-

【知識(shí)總結(jié)】

理清離子反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)

1.化學(xué)工藝流程題中主要涉及的5類離子反應(yīng)

（1）難溶物溶解的離子反應(yīng)。

（2）沉淀轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)。

（3）同種元素在同種價(jià)態(tài)、不同pH條件下轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)。

（4）與量有關(guān)的離子反應(yīng)。

（5）涉及氧化還原反應(yīng)的離子反應(yīng)。

2.書寫離子方程式時(shí)需注意的事項(xiàng)

（1）觀察離子方程式中的符號(hào)是否正確、合理，如“”“↑”“↓”。

（2）拆寫是否合理。

①難溶于水、難電離的物質(zhì)用化學(xué)式表示。

②微溶物（如Ca（OH）2等）作為反應(yīng)物時(shí)，若為澄清溶液則寫離子符號(hào)，若是渾濁液則寫化學(xué)式;作為生成物時(shí)一般寫化學(xué)式。

③多元弱酸的酸式酸根離子不能拆開寫;而多元強(qiáng)酸的酸式酸根離子在水溶液中可完全電離，如NaHSO4在水溶液中的離子為Na+、H+和SO42-。

（3）靈活應(yīng)用電荷守恒及氧化還原反應(yīng)中的得失電子守恒，判斷離子方程式書寫是否正確。

【高分錦囊】

掌握陌生方程式的書寫技巧

1.陌生化學(xué)方程式的書寫思路

首先根據(jù)題意寫出材料中的部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無變化判斷反應(yīng)類型：元素化合價(jià)無變化則遵循質(zhì)量守恒定律;元素化合價(jià)有變化則除遵循質(zhì)量守恒定律外，還要遵循得失電子守恒規(guī)律;最后根據(jù)題目要求寫出化學(xué)方程式或離子方程式（遵循電荷守恒規(guī)律）。

2.陌生氧化還原反應(yīng)方程式書寫的具體步驟

第一步：根據(jù)元素化合價(jià)的升降，判斷氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物;

第二步：按“氧化劑+還原劑===還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物”寫出方程式，根據(jù)得失電子守恒配平上述四種物質(zhì);

第三步：根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H+、OH-或H2O等;

第四步：根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。