2023年高考化学总复习高中化学常见的几种高阶思维模型.pdf

2 0 2 3 年高考化学总复习高中化学常见的几种高阶思维模型高中化学质子守恒三种思维模型所谓质子守恒式的本质，是指在水溶液中，酸碱盐组分离子（包括水分子），在电离和离子反应过程中，可能会发生质子转移，也就是印的转移。这样，必有一方为质子接受体，一方为质子给予体，而质子给予体提供的质子总数等于质子接受体接受的质子总数。这便是质子守恒式子的书写依据。书写质子守恒式，一般有质子守恒式原始式和推演式。前者是式中出现的每一种离子都发生了质子的转移；后一类是质子守恒式基础上的衍生式，它对原始式的加工一一或者出现了其他不参与质子转移的离子,或消去了部分离子。我们这里只讨论质子守恒式的原始式。1、质子守恒方法梳理当前质子守恒书写方式方法丰富多样,根据采用的形式不同，一般分为三大类：代数法，框图法，数轴法。1.1 代数法代数法，又称为代数推演法，这是最基本的方法，大家都非常熟悉一一就是由电荷守恒和物料守恒，进行代数运算，消去不参与质子转移的无关离子，进而推出质子守恒式。广泛应用在单一组分溶液质子守恒式的书写中，但当书写双组分时，代数法运算量骤然变大，运算出错概率也随之增大，此时代数法较之肯定是处于劣势。1.2 框图法框图法，通过框图表现形式，使一侧为质子给予体，一侧为质子接受体。单组分溶液利用框图法直观简便。当分析对象为双组分溶液时，根据分析思路不同，分成两种不同方法。一种是组分统筹法，是把混合溶液看成统一整体来分析。一些文献上称为框图分析法 1 ,这种思路中单一组分概念与单一溶液单一组分概念内涵不同，不再指一种具体微粒，而是指可以通过转移质子相互转化的一类微粒,比如C(V、H C O、H2c它们可以通过质子转移相互转化，便把它们看做一种组分；按此思路，那么不同组分即不能通过转移质子相互转化的微粒，比如N H 与C(V 这两种离子无论如何质子转移都不会相互转化，便看做两种组分。另一种为组分分离法，也可称之为校正法，是把混合溶液看成基础单一溶液加外来溶液，但是，这绝对不是单一组分质子守恒式的直接叠加。式子形式：某一组分基础表达式-外加溶液原始浓度 这两种方法本质相同，都可以通过数学运算相互转化，相比较而言组分分离法更能解决有强酸碱参与的混合溶液，组分统筹法更便于直观理解。1.3数轴法数轴法，是与框图法并列的方法，摒弃框图形式，借助一维数轴来体现质子转移。接下来我们来用实例来探讨下这些方法。我们由简到难，单一溶液到双组分不同溶液。2、实例分析2.1单一 溶 液a m o l/L NH4HC 03溶液2.1.1 代数推演法：电荷守恒：c(NH；)+c(H+)=c(HC代)+2 c(C O32)+c(OH)物料守恒：C(NH4+)+C(NH3 H20)=c(HC O；)+c(H2C O3)+c(C O：；)质子守恒：c(H2 C O3)+c(H+)c(OH)2.1.2 框图法：=c(NH3 H20)+c(C 032-)+H*H2cCh W-_u+HCO广-N H J-4 rH 2 O-图1:a m o l/L NH4 HC O3溶液分析框图c(NH3 H20)+c(C O32-)+c(OH)=c(H2C 03)+c(H+)2.1.3数轴解析法：NHS H20 NHZCOj2 HCOf HzCOi_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ I _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _I _I _4 0 1图 2:a m o I /L NH4 HC O3 溶液分析数轴 c(NH3 H20)+c(C 032-)+c(OH)=c(H2 cO3)+c(H)2.2 不同浓度双组分溶液：a mol/L(NH4)2C03 与 b mol/L NH4HC03溶液2.2.1代数推演法电荷守恒式：c(NH，r)+c(H+)=c(HCOf)+2c(C032-)+c(OH).物料守恒式：(a+b)C(NH；)+C(NH3*H20)=(2a+b)c(H2C03)+c(HC0)+c(C(V)由合并，消去 c(NH；),得：(2a+b)c(H2C03)+ac(HC03)+(a+b)c(H+)=(a+b)c(NH3 H20)+bc(C0H+(a+b)c(OH)2.2.2框图法：(1)组分分离法一：图3:amol/L(NH4)2C03 分析框图a c(HCO:t)+2a c(H2C0:i)+a c(H+)=2a c(NH：i H20)+a c(OH)+bH*hU-PCL,bHCO3-.七十 bC032-hNH,+-bH_ _ _ _ _、bNhh H?Ob H+*hU-C-bH+_ hni-i-图 4:b m ol/LNH4HCO3 溶液 分析框图 be(H2C03)+b c(H)=b c(C(V )+b c(NH：；H20)+b c(OH)合并得：(2a+b)c(H2cO3)+a c(HC03-)+(a+b)c(H+)=(a+b)c(NH3 H20)+(a+b)c(0H)+b c(C032-)(2)组分分离法二:C(NH3-H20)+c(OH)=c(HC 03)+2 c(H2C O3)+c(H+)-b/(a+b)c(C 032)+c(HC O3)+c(H2 co 3)即：(a+b)c(NH3 H20)+(a+b)c(OH-)+be (C 032)=a c(HC O；)+(a+b)c(H+)+(2 a+b)c(H2C O3)(3)组分分离法三：c(OHO+c(NH3 H20)HzCCV WbHCO3 H.-H+-H*+H F e2+7的F e CL 溶液中加足量铁粉，振荡,加 1 滴 K S CN溶液K S CN溶液颜色不变B.将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO 2的集气瓶集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生CO 2具有氧化性C.加热盛有少量NH 4 HCO 3 固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸石蕊试纸变蓝NHJICOB显碱性D.向2 支盛有2 m L 相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的Na Cl和 Na i溶液一支试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象X p(A g l)F e2+,A选项能推出相应结论；B 选项：发生的反应为4 Na+C()2点 燃 C+2Na z O,CO 2中 C 元素化合价降低，被还原，所 以 CO 2有氧化性，B 选项能推出相应结论；C 选项：发生的反应为NH,H CO s a NL t +乩0+)21，由于N R 与水反应生成NH3 20,NH3 H20显碱性，所以石蕊试纸变蓝，C 选项不能推出相应结论；D 选项：生成了 A g l 沉淀，没有生成A g Cl 沉淀，所 以/p(A g l)V%(A g Cl),D 选项能推出相应结论。答 案 C3.(20 19 河南八市联盟测评)下列实验操作能达到预期实验目的的是选项目的操作A.比较S 与 C1元素非金属性强弱测定等浓度Na2S Na Cl 溶液的p HB.制取硅酸胶体向饱和硅酸钠溶液中加入浓盐酸C.检验F e CL 溶液中是否含有F e Cl2取少量溶液于试管中，滴加K 3 1F e(CN)6 溶液D.除去N a 2 c C h 溶液中的N a HC O3向溶液中通入足量c o2解 析 比较非金属性的强弱，需要比较硫酸和高氯酸的酸性强弱，故 A错误；制备硅酸胶体，需要稀盐酸，浓溶液会反应生成硅酸沉淀，故 B错误；除去N a 2 )3 溶液中的N a HC O s 应该加入适量 N a O H溶液，故 D错误。答 案 C4.(2 0 1 9 泸州二诊)下列实验操作不能实现对应实验目的的是选项实验目的实验操作A.除去乙酸乙酯中的乙酸向混合液中加入饱和碳酸钠溶液，充分振荡，静置分液解析 要比较Fe升和C/+对艮。2分解的催化效果，选择的试B.证明F e的催化效果强于Cu2+在两支试管中各加2 mL 5%H2O2溶液，再分别滴入 0.1 mol/L FeCb和 0.01 mol/LC11SO 4 溶液 1 mLC.证明碘在四氯化碳中溶解度远大于在水中溶解度向碘水中滴加四氯化碳充分振荡后静置D.证明CuS不溶于稀H2sO4向一定浓度的CuS。,溶液中通入适量H2s气体剂浓度应相同，而且要保证阴离子相同，因二者所含的阴离子不同且浓度不同，所以该方案不能达到实验目的。答 案B5.（2018 全国卷H）下列实验现象与实验操作不相匹配的是实验操作实验现象A.向盛有高镒酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置溶液的紫色逐渐褪去，静置后溶液分层B.将镁条点燃后迅速伸入集满co2的集气瓶集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生C.向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊D.向盛有FeCL溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后加1滴KSC黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变N溶液解析 酸性KMnO,溶液能将乙烯氧化成C02,故可以看到溶液的紫色逐渐褪去，但静置后液体不会分层，A项符合题意；点燃的镁条能在CO?中燃烧，集气瓶中产生浓烟（MgO颗粒）和黑色颗粒（单质碳），B项不符合题意；向盛有饱和Na2s2O3溶液的试管中滴加稀盐酸，溶液中发生反应S2O 2-3+2H+=S O2 t+S I+H20,有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊，C项不符合题意；向FeCL溶液中加入过量铁粉，发生反应2Fe3+F e=3 F e2+,可以看到溶液中黄色逐渐消失，加入KSCN后，溶液颜色不发生变化，D项不符合题意。答 案A6.（2019 南昌二模）下列实验方案中，能达到实验目的的是选项实验目的实验方案及现象A.比较CH3COOH和HC10的酸性强弱分别测定等体积等物质的量浓度的CH3C O O H和HC10溶液消耗NaOH的物质的量B.验证Na2s2O3是否氧化变质在Na2s2O3溶液中滴加稀盐酸，然后滴加BaCL溶液观察是否产生白色沉淀C.证明Fe2+有还原性向较浓的FeCL溶液中滴入少量酸性KM nO4溶液，观察KMnO,溶液紫色褪去D.比较总(AgBr)Vkp(AgCl)在1 L浓度均为0.1 mol L_ 1的NaCl与NaB r 混合溶液中滴加A g N O s 溶液，先出现淡黄色沉淀解析 等物质的量的C LC O O H和 HC 1 0 溶液消耗N a O H的物质的量相等，不能比较C H3C O O H和 HC 1 O 的酸性强弱，A错误；在N a 2 s 2 O 3 溶液中滴加盐酸会发生反应：N a 2 s 2 O 3 +2 HC 1=2 N a C 1 +S O2t +S I +H20,溶液中生成浅黄色浑浊，会对后续白色沉淀的观察产生影响，B 错误；向较浓的F e C L溶液加少量酸性K M n(h 溶液，K M n O,溶液紫色褪去可能是与C 1 一反应导致，无法证明F e?+有还原性，C错误。故选D。答 案 D7.(2 01 9 遂宁三诊)下列实验操作，现象和结论正确的是实验操作和现象结论A.向浓度均为0.1 m ol/L的F eC k 和A 1 CL 混合溶液中滴加N a O H 溶液，出现红褐色沉淀/F e(0H)3V/A l(0H)3B.将 F e(N 03)2 样品溶于稀硫酸后，滴加KSC N 溶液，溶液变为红色样品已部分或全部变质C.加热盛有少量N H J K X h 固体的试管，并在试管口放置润湿的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝N H 4H C O 3显碱性D.向某黄色溶液中加入淀粉K I 溶液，溶液呈蓝色溶液中含B o解 析 F e2+在酸性条件下会被硝酸根离子氧化成F e?+,故加入 K SC N 溶液后变红，无法判断原样品是否变质，B错误；N H4H C 03固体受热易分解生成氨气、二氧化碳与水，其中氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则不能证明N H 4H C O 3是否显碱性，C错误；向某黄色溶液中加入淀粉K I 溶液，溶液呈蓝色，说明混合后的溶液 中 有 L 分子，则原溶液可能含有1 2、F e+或 B n 等，D错误。故选A o答 案 A8.（2 01 8 全国卷i n）下列实验不能达到目的的是选项目的实验A.制取较高浓度的次氯酸溶液将 C 1 2 通入碳酸钠溶液中B.加快氧气的生成速率在过氧化氢溶液中加入少量M n O2C.除去乙酸乙酯中的少量乙酸加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液D.制备少量二氧化硫气体向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸解 析 C b 与水反应生成H C 1 和 H C 1 0,且该反应为可逆反应，N a 2 c 水解使溶液呈碱性，水解产生的Of 能同时消耗H C 1 和H C 1 0,A符合题意；向过氧化氢溶液中加入少量M n O z能加快生。2 的分解，从而加快氧气的生成速率，B不符合题意；饱和碳酸钠溶液可除去乙酸乙酯中的少量乙酸，而且能降低乙酸乙酯的溶解度，便于分液，C不符合题意；向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸，符合用强酸制备弱酸的原理，可制备少量二氧化硫气体，D不符合题意。答 案A化学的思维方法有六种：第 一，计算中的守恒思想化学反应的实质是原子间重新结合，质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液或浓缩溶液（溶质难挥 发）过程中，溶质的质 量不变。利用质量守恒关系解题的方法叫 质 量 守 恒 法 。化学计算中的物质微粒的守恒思想是迅速解答计算题的利器，如 质量守恒法、原子守恒法、电子守 恒 及 电 荷 守 恒 、物料守恒。第 二，化学计算中的差量法差量法是根据在化学反应物与生成物的差量和造成这种差量的实质及其关系，列出比例式求解的解题方法。1.原理：化学变化中某些物质差量的大小与参与反应的物质的有关量成正比，差量法是根据化学反应前后物质的某些物理量的变化进行有关计算的一种方法。差量法的实质是借助教学中的”等比 定 理 ，把有增减量变化的反应式列成比例式，即 a：b=c：d=(a-c)：(b一d)。2.解题：根据题意确 定 理论差量，再根据题目提供的 实际差 量 ，列出比例式，然后求解。3.类型题：质量差、气体体积差、密度差、压强差、关于溶解度的溶解或析出晶体的计算、有关气体的化学平衡计算、天平平衡的计算。4.注意：任何一个化学反应中，均可能找到一个或多个有关量的差 值，因此运用此法解题时，必须仔细分析题意，理清思路，选好有关物理量的差量。第 三，建立模型 法在化学平衡中的应用化学平衡是化学反应原理模块的重要内容之一，是中学化学重要的一个基本理论知识，它指导着后面章节中的水溶液中的离子平衡的学习。也是高考中重点考查的内容，经常和其它知识综合在一起考察。由于化学平衡内容抽象，对于学生来说一直是一个难点，然 而，对于一些抽象的问题，如果我们能建立具体的思维模型，会使问题简单、明了化，这种方法称为 建立模型法。包 括：用于化学平衡状态的判断；用于化学平衡移动的问题；用于转化率变化的问题；利用 三行式 解有关化学平衡的计算题；归纳与演绎一等效平衡。第 四，化学反应速率中的“控制变量 法化学世界里所发生的各种现象往往都是错综复杂的，并且被研究的对象也不是孤立的，总是与其他事物和现象相互联系，因此要想精确地把握研究对象的 各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体研究对象时远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量的思想。控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中意义的目的。实验法优于观察法和描述法的地方就在于它可以人为地干预和控制所研究的对象，这实际上就是控制变量思想的重要体现。在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故为搞清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变时，再进行实验。因 此，变量控制思想在这部分体现较为充分，在高考题中近几年也考查较多，且多以探究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段，模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管涉及因素较多，有其复杂性，但仍然重在考查学生基础知识和基本技能、学生分析能力和实验能力。第 五，电极反应式4种书写技巧1、原电池中电极反应式的书写2、电解池中电极反应式的书写电解池的电极反应式和总反应式的书写方法3、可充电电池电极反应式的书写4、特殊情况电极反应式的书写Q)注意溶液中的离子浓度的改变会引起离子放电顺序的改变，溶液中的离子浓度改变，有时可导致离子放电顺序的改变。(2)注意电解质溶液的改变会引起电极正负的改变，在原电池中，一般较活泼金属作负极，但当电解质溶液发生改变时，较活泼金属就不一定作负极了。(3)注意电解质溶液的酸碱性改变会引起电极反应的改变，一些电池若改变其电解质溶液的酸碱性，虽不会改变电池的正负极，但却改变了电极反应。第 六，常见物质的制备基本思维方法包括易水解的盐酸盐的制备、海水的综合利用溪、镁、从铝土矿到铝、氨碱法和侯氏制碱法、氯碱工业。