物质的性质只有在实际问题中能充分表现其变化的形式、变化的条件以及变化的类型等,学习物质的性质转化通过问题的解决才能更好地感悟物质性质的各种变化规律。下面以问题的解决为基础,从物质的转化形式、条件、量比关系、实验推理等角度阐述物质的转化规律。
一、从物质转化的条件与形式感悟物质性质的转化规律
物质往往在一定条件下才能转化,不同的物质,其转化的形式不同,可以从物质的分类角度看物质之间的转化关系。中学阶段的物质转化是基于“Na、Mg、Al、Fe、Cu五大金属及其重要化合物的性质转化”和“Cl、N、S、Si、C五大非金属及其重要化合物的性质转化”的核心知识体系。一般情况下,金属及其化合物之间的转化形式是:金属→金属氧化物→金属氧化物的水化物→盐。如金属钠及
非金属及其化合物之间的转化形式:
如氮及其化合物之间的转化关系:
在掌握物质之间转化的基本形式的同时,需要理解不同物质之间转化的条件。下面从一道高考题感受物质的转化形式及其转化条件。
例1(年江苏卷)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()。
该试题考查铁及其化合物、硫及其化合物、氮及其化合物、碳和硅及其化合物各知识体系中物质的性质转化关系。
本题考查物质的性质及与转化关系,主要对硫、铁、氮、碳及其化合物性质转化的理解判断。
本题难度不大,关键在于充分理解物质的转化形式与转化条件。
选项A错误的原因是因氯气具有强氧化性,则铁与氯气反应生成三氯化铁,而不是氯化亚铁;选项B的错误原因在于因硫与氧气反应生成二氧化硫,而不是三氧化硫;选项C,CaCO3高温分解生成碱性氧化物CaO,和酸性氧化物二氧化硅高温反应生成盐硅酸钙,故C正确;选项D中氨气催化氧化生成NO,NO和水不反应,不能生成硝酸,故D错误。
物质性质转化类型问题,首先要抓住中学阶段各大金属与非金属及其化合物之间转化关系的核心知识体系,然后理解实现转化过程所需要的条件,可以再看年福建理综试题中第9题:纯净物X、Y、Z转化关系如右所示,下列判断正确的是()。
A.X可能是金属铜
B.Y不可能是氢气
C.Z可能是氯化钠
D.Z可能是三氧化硫
该试题是基于转化条件来实现物质性质转化的判断,从转化条件“点燃”分析,金属Na、Cu等以及非金属H2等均能在Cl2中燃烧,只有SO3是不可能通过燃烧得到的。从转化条件“电解”分析,电解氯化钠水溶液生成的是H2、Cl2、NaOH,不符合题中转化关系。不难分析该题的正确答案是A。
构建基于“Na、Mg、Al、Fe、Cu五大金属及其重要化合物的性质转化”和“Cl、N、S、Si、C五大非金属及其重要化合物的性质转化”的核心知识体系,并充分理解实现各转化关系所需要的转化条件。
二、从反应物的“量变”感悟物质性质的变化规律
物质的转化不但需要一定的条件,也要考虑物质反应的不同环境,因为不同的反应环境往往影响物质性质的不同反应结果,如溶液酸碱性环境、反应物的不同“量比”关系等。但从量的变化角度考虑物质性质的转化更能进一步揭示物质变化的本质与规律。从“量变”体现物质性质变化的规律,犹如我们在外出的路上,虽然对目的地充满了期待,但也能领略途中的优美风景。如何领略研究化学途中的“优美风景”,需要建立正确的认识方式。以“在一定量的NaOH溶液中慢慢通入CO2反应”为例,建立“量变”体现物质性质变化规律的一般模式:
例3
下列是某化学研究性学习小组对某无色水样成分的检验过程,已知该水样中只可能含有
中的若干种离子。该小组同学取mL水样进行实验:向样品中先滴加氯化钡溶液,再滴加1mol·L-1盐酸,实验过程中沉淀质量的变化如图1所示。回答下列问题:
图1
(1)水样中肯定不存在的离子是____,可能存在的离子是____。
(2)水样中
(3)有同学认为溶液中肯定存在K+,且c(K+)≥0.6mol·L-1,该同学的观点____(填“正确”或“错误”)。
(4)写出bc段的离子方程式:___。
常见离子的检验方法、离子共存以及电荷守恒的应用等。
一定问题背景下离子组成的推断及离子反应与离子方程式的书写,考查学生灵活应用物质性质变化知识解释实验过程中物质的变化原因,从而考查考生分析问题、解决实际问题的能力。
本题综合程度较高,但难度中等。能根据实验过程中的现象变化以及实验事实推理有关离子的性质变化,在平时学习中要求能将自己学过的化学反应理论知识与实际问题结合起来,加强理论联系实际问题,提高分析问题、解决问题的能力。
向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中缓慢通入二氧化碳,随n(CO2)增大,先后发生三个不同的反应,当0.01mol＜n(CO2)≤0.mol时发生的反应是2NaAlO2+CO2+2H2O══2Al(OH)3↓+Na2CO3。下列对应关系正确的是()。
该题是根据反应物的一定“量变”体现混合体系中反应顺序的变化规律,根据“量变”体现物质性质变化的规律的一般模式进行分析,过程依然可用数轴显化方式表示:
然后根据不同阶段的反应结果,由反应所得的溶液成分分析溶液中各离子浓度的相对大小,显然选项D是正确的。如果向1L含0.01molNaAlO2和0.02molNaOH的溶液中逐滴滴入1.mol·L-1的盐酸,随V(HCl)增大,先后又发生哪几个不同的反应呢?不同阶段所得溶液的成分又是什么呢?根据上述“量变”体现物质性质变化的规律的一般模式分析可知,反应经过了以下三个阶段:①V(HCl)≤20.00mL,NaOH+HCl══NaCl+H2O;②20.00mL＜V(HCl)≤30.00mL,NaAlO2+HCl+H2O══NaCl+Al(OH)3↓;③30.00mL＜V(HCl)≤60.00mL,Al(OH)3+3HCl══AlCl3+3H2O。
