非金屬元素中的轉(zhuǎn)化問題

王劍婕

非金屬及其化合物是高考化學(xué)試題中的高頻考點，命題者不僅會依據(jù)元素及其化合物的特點和性質(zhì)設(shè)置問題，還會將非金屬元素及其化合物與生產(chǎn)、生活、科技等聯(lián)系在一起作為試題的背景，一方面考查學(xué)生對知識的掌握程度，另一方面增強(qiáng)學(xué)生對非金屬及其化合物應(yīng)用廣泛的認(rèn)識．非金屬及其化合物之間的轉(zhuǎn)化是非金屬及其化合物化學(xué)性質(zhì)的具體體現(xiàn)，也是以探究意識和深度思維為考查目標(biāo)的高考試題的“新寵”．本文探究解決非金屬及其化合物中轉(zhuǎn)化問題的方法．

１ 分類思想

運用分類思想學(xué)習(xí)非金屬及其化合物相關(guān)理論知識，可以提高知識的系統(tǒng)性和完整性;運用分類思想解決此類試題，可以給予學(xué)生多元的解題思路，有利于將理論與實踐相結(jié)合，以使問題順利解決．

例１ 碘在地殼中主要以NaIO３ 形式存在，在海水中主要以I－ 形式存在，幾種粒子之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖１所示．下列說法正確的是（）．

A．由題圖可知氧化性強(qiáng)弱順序：Cl２＞I２＞IO－ ３

B．可利用I－ 與IO－ ３ 在一定條件下反應(yīng)制備I２

C．途徑Ⅲ中若反應(yīng)１molI－ ，則轉(zhuǎn)移５NA 個電子

D．在淀粉碘化鉀溶液中逐滴滴加氯水，不能觀察到溶液變藍(lán)的現(xiàn)象

分析 教材中系統(tǒng)講解了氯元素及其化合物的性質(zhì)，學(xué)習(xí)時可運用分類思想系統(tǒng)掌握鹵族元素的性質(zhì)．IO－ ３ 與HSO－ ３ 反應(yīng)生成I２，說明IO－ ３ 氧化性強(qiáng)于I２，選項A 錯誤．可利用I－ 與IO－ ３ 在一定條件下反應(yīng)制備I２：IO－ ３ ＋５I－ ＋６H＋ ＝３I２＋３H２O，選項B正確．I－ 生成IO－ ３ ，轉(zhuǎn)移６個電子，途徑Ⅲ中若反應(yīng)１molI－ 生成IO－ ３ ，則轉(zhuǎn)移６N A 個電子，選項C 錯誤．在淀粉碘化鉀溶液中逐滴滴加氯水，Cl２ 能將I－ 氧化生成I２，使淀粉溶液變藍(lán)，選項D錯誤．答案為B．

學(xué)生在學(xué)習(xí)此類知識時，可從鹵族元素的遞變規(guī)律總結(jié)歸納鹵族元素的通性并形成知識體系，分類思想是理解和掌握同族元素性質(zhì)的有效方法．

２ 結(jié)構(gòu)與性質(zhì)思想

物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)，物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途．在解決非金屬元素及其化合物轉(zhuǎn)化問題時，學(xué)生首先要清楚題中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，然后推斷其性質(zhì)和用途，最后結(jié)合已學(xué)知識解決實際問題．

例２ 化合物N（結(jié)構(gòu)如圖２）在熱熔膠、黏合劑、橡膠等多個行業(yè)有廣泛應(yīng)用．下列關(guān)于N 的說法不正確的是（）．

A．分子式為C１０H１４O

B．能發(fā)生消去反應(yīng)和還原反應(yīng)

C．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

D．存在遇FeCl３ 溶液顯色的同分異構(gòu)體

有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)化是非金屬及其化合物轉(zhuǎn)化中的一類重要題型，主要考查有機(jī)物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)．熟練掌握官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與轉(zhuǎn)化是解答此類試題的關(guān)鍵．

３ 一般與特殊思想

一般與特殊思想是化學(xué)研究的重要思想，化學(xué)家通過研究特殊的物質(zhì)或事物得出一般性的規(guī)律，并加以推廣．而物質(zhì)具有一般性的同時又具有其特殊性的一面，如碘單質(zhì)能使淀粉變藍(lán)、氟元素?zé)o正價等．一般將特殊性作為解決轉(zhuǎn)化問題中的突破口，因此，學(xué)生在解題時，既要關(guān)注物質(zhì)具有的一般性質(zhì)，也要關(guān)注物質(zhì)的特殊性，保證問題解答的全面性．

例３ X、Y、Z、W 為原子序數(shù)遞增的４種短周期元素，W 的s能級電子數(shù)量比p能級的少１個且s能級上有１個未成對電子;Z的原子序數(shù)等于X、Y原子序數(shù)之和，N、Q、R分別為X、Y、Z元素形成的二元化合物，E、M 分別為Y、Z元素形成的單質(zhì)，轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖３所示（部分產(chǎn)物省略）．下列說法正確的是（）．

A．氫化物的沸點：W＞Z

B．第一電離能：Z＞Y

C．Q 是酸性氧化物

D．N 中所有原子最外層都滿足８電子結(jié)構(gòu)

分析 由題意可知，W 電子排布式為１s２２s２２p６３s１，為Na元素;由題意及圖３ 可知N 為NH３，Q 為NO，R 為NO２，E 為N２，M 為O２，則X、Y、Z、W 分別為H、N、O、Na元素．NaH 為離子晶體，H２O２ 或H２O 均為分子晶體，氫化物的沸點：W＞Z，選項A 正確．同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大，但第ⅤA 族的第一電離能大于第ⅥA 族的，所以其第一電離能大小順序是N＞O，即Z＜Y，選項B錯誤．Q 為NO，屬于不成鹽氧化物，選項C錯誤．N 為NH３，N 原子最外層滿足８電子結(jié)構(gòu)，H 原子最外層滿足２電子結(jié)構(gòu)，選項D錯誤．答案為A．

元素推斷類試題中的“特殊”一般是解題的突破口或命題點，如第一電離能大小的判斷，同一周期元素（除了稀有氣體元素）由左到右第一電離能逐漸增大，但當(dāng)元素的電子軌道呈全空、半滿或全滿時會比相鄰元素的第一電離能大，如N＞O．因此，學(xué)生在掌握規(guī)律性的化學(xué)知識時，要特別注意其中具有特殊性質(zhì)的物質(zhì)，解題時要全面思考，以提高解題的準(zhǔn)確性．

４ 綠色化學(xué)思想

綠色化學(xué)是綠色思想中的重要組成部分，有助于學(xué)生養(yǎng)成環(huán)境友好的意識，在一言一行中滲透環(huán)保理念．高考化學(xué)為響應(yīng)社會號召，與環(huán)境聯(lián)系密切的N、S等元素成為考查熱點，學(xué)生在解答問題時要將所學(xué)非金屬及其化合物轉(zhuǎn)化關(guān)系與綠色化學(xué)思想相融合．

例４ 脫除煙氣中的氮氧化物（主要是指NO 和NO２）可以凈化空氣、改善環(huán)境，是環(huán)境保護(hù)的主要課題．次氯酸鹽脫除NO 的主要過程如下：

ⅰ．NO＋HClO＝NO２＋HCl;

ⅱ．NO＋NO２＋H２O?２HNO２;

ⅲ．HClO＋HNO２＝HNO３＋HCl．

（１）下列分析正確的是（填字母）．

A．煙氣中含有的少量O２ 能提高NO 的脫除率

B．NO２ 單獨存在時不能被脫除

C．脫除過程中，次氯酸鹽溶液的pH 下降

（２）研究不同溫度下Ca（ClO）２ 溶液對NO 脫除率的影響，結(jié)果如圖４所示．脫除過程中往往有Cl２ 產(chǎn)生，原因是____（用離子方程式表示）;６０～８０℃ NO 脫除率下降的原因是．

分析 （１）由已知反應(yīng)可知，NO 的脫除不能一步完成，需要轉(zhuǎn)化為NO２ 或與NO２ 一起生成HNO２ 脫除，所以通入少量O２ 能將NO 轉(zhuǎn)化為NO２，提高NO的脫除率，選項A 正確．NO２ 能與H２O 反應(yīng)生成NO，一定比例的NO２ 與NO 被HClO 脫除，所以NO２ 單獨存在時能被脫除，選項B錯誤．脫除過程中生成HNO３ 和HCl，所以溶液的pH 降低，選項C正確．（２）脫除過程中生成HCl，HCl與HClO 發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl２，離子方程式為HClO＋Cl－ ＋H＋ ＝Cl２↑＋H２O 或ClO－ ＋Cl－ ＋２H＋ ＝Cl２↑＋H２O，HClO 對熱不穩(wěn)定，溫度升高時HClO 發(fā)生分解，使NO 脫除率下降;氣體的溶解度隨溫度升高而降低，也使NO 脫除率下降．

運用化學(xué)思想能提高學(xué)生理解、掌握和運用非金屬及其化合物轉(zhuǎn)化知識的能力．學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中，要注重提高自身化學(xué)思想意識，總結(jié)歸納解題方法．