全国高考化学考试大纲的说明化学

全国高考化学考试大纲的说明化学

2018 年全国高考化学考试大纲 根据教育部考试中心《2018 年普通高等学校招生全国统一考试大纲（理 科·课程标准实验版）》（以下简称《大纲》），结合基础教育的实际情况，制定 《2018 年普通高等学校招生全国统一考试理科综合考试大纲的说明（理科）》 （以下简称《说明》）的化学科部分。 制定《说明》既要有利于化学新课程的改革，又要发挥化学作为基础学科的 作用；既要重视考查考生对中学化学知识的掌握程度，又要注意考查考生进入高 等学校继续学习的潜能；既要符合《普通高中化学课程标准（实验）》和《普通 高中课程方案（实验）》的要求，符合教育部考试中心《大纲》的要求，符合普 通高中课程改革实验的实际情况，又要利用高考命题的导向功能，推动新课程的 课堂教学改革。 Ⅰ 考核目标与要求 　　化学科考试，为了有利于选拔具有学习潜能和创新精神的考生，以能力测 试为主导，将在测试考生进一步学习所必需的知识、技能和方法的基础上，全面 检测考生的化学科学素养。 　　化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，关注与化学有关 的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展，以促进学生在知识和技能、过程 和方法、情感态度和价值观等方面的全面发展。 　　一、对化学学习能力的要求 　　1. 接受、吸收、整合化学信息的能力 （1）对中学化学基础知识能正确复述、再现、辨认，并能融会贯通。 【例 1】短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增加。m、p、r 是由这 些元素组成的二元化合物，n 是元素 Z 的单质，通常为黄绿色气体，q 的水溶液 具有漂白性，0.01 mol·L–1r 溶液的 pH 为 2，s 通常是难溶于水的混合物。上述物 质的转化关系如图所示。下列说法正确的是 A．原子半径的大小 WX>Y C．Y 的氢化物常温常压下为液态 D．X 的最高价氧化物的水化物为强酸 【答案】C（2016 年全国 I·T13） 【说明】本题主要考查考生对原子结构和元素性质周期性变化规律的理解。 考生需要熟练掌握短周期主族元素，并将原子结构、元素单质性质、化合物性质 与相关化学反应等内容进行综合运用，正确得出相关元素的名称及其化合物，并 进而对元素的原子半径大小、非金属性强弱的比较、氢化物的熔点和沸点、氢化 物的水化物的酸碱性强弱等做出判断。 　　（2）通过对自然界、生产和生活中的化学现象的观察，以及实验现象、实 物、模型的观察，对图形、图表的阅读，获取有关的感性知识和印象，并进行初 步加工、吸收、有序存储。 【例 2】某分子的球棍模型如图所示，图中“棍”代表单键或双键或叁键， 不同颜色的球代表不同元素的原子，该模型图可代表一种 A．卤代羧酸 B．酯 C． 氨基酸 D．醇钠 【说明】本题给出了一个有机分子的球棍模型，其中不同颜色的球代表不同 元素的原子，要求考生观察模型中不同原子的链接成键情况，从而得知原子的成 状态，并对分子的组成进行分析。 　【例 3】浓度均为 0.10 mol·L －1、体积均为 V0 的 MOH 和 ROH 溶液，分别加 水稀释至体积 V，pH 随 lgV/V0 的变化如图所示， 下列叙述错误的是 A．MOH 的碱性强于 ROH 的碱性 B．ROH 的电离程度：b 点大于 a 点 C．若两溶液无限稀释，则它们的 c(OH-)相等 D．当 lgV/V0=2 时，若两溶液同时升高温度， 则 c(M+)/c(R+)增大 【答案】D（2015 年全国 I·T13） 【说明】本题创建了 pH- lgV/V0 关系图的新情景，考查考生从中准确提取关 键信息，应用相关知识，采用分析、综合的方法解决问题的能力。试题巧妙地利 用图像提供多种信息，分别用于选项中的相应问题的解答，考查考生的观察能力 和思维能力，同时 4 个选项呈现多角度的设问，综合程度高。 （3）从提供的新信息中，准确地提取实质性内容，并与已有知识整合，重 组为新知识块。 　 【例 4】以乙烯为初始反应物可制得正丁醇（ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ Ｈ）已知两个醛分子在一定条件下可以自身加成．下式中反应的中间产 物（Ⅲ）可看成是由（Ⅰ）中的碳氧双键打开，分别跟（Ⅱ）中的 ２－位碳原 子和２－位氢原子相连而得．（Ⅲ）是一种 ３－羟基醛，此醛不稳定，受热即 脱水而生成不饱和醛（烯醛）： 请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化 学方程式（不必写出反应条件）。 【说明】（94 年 35 题）本题要求考生从醛的“自身加成”反应中，获取该 反应的关键信息，并能与已学过的烯烃与水加成反应、醇氧化为醛以及不饱和键 的加成等反应结合，形成比较系统的有机反应转化知识块，最后写出由乙烯制备 正丁醇的化学方程式。 2. 分析和解决化学问题的能力 　　（1）将实际问题分解，通过运用相关知识，采用分析、综合的方法，解决 简单化学问题。 【例 5】银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S 的缘故.根据电化学 原理可进行如下处理:在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器漫入该溶液 中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S 被还原生成单质银 C．该过程中总反应为 2Al + 3Ag2S = 6Ag + A12S3 D．黑色褪去的原因是黑色 Ag2S 转化为白色 AgCl 【答案】B（2013 年全国 I·T10） 【说明】本题紧密联系生活实际，以电化学原理为基础，考查考生对原电 池的构成要素、工作原理、电极反应等知识的了解程度。原电池工作过程中，化 学能转化为电能，其基本工作原理是氧化还原反应。因此，本题融合了“三大守 恒原理”（质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒）以及常见金属元素与非金属元 素的性质、盐类水解原理等知识，考查考生运用这些原理和知识解决实际生活中 化学问题的能力。 （2）将分析和解决问题的过程及成果，能正确地运用化学术语及文字、图 表、模型、图形等进行表达，并做出合理解释。 　　【例 6】联氨（又称联肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料， 可用作火箭燃料，回答下列问题： （3）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1 ②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2 ③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3 ④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol 上述反应热效应之间的关系式为△H4=________________，联氨和 N2O4 可作为火箭推进剂的主要原因为 _________________________________________________。 （5）联氨是一种常用的还原剂。向装有少量 AgBr 的试管中加入联氨溶液， 观察到的现象是。联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。 理论上 1kg 的联氨可除去水中溶解的 O2kg；与使用 Na2SO3 处理水中溶 解的 O2 相比，联氨的优点是 。 【说明】（2016 年甲卷 26 题）本题给出了有关联氨的物理和化学性质的信 息，要求考生从动力和热量两个角度分析并阐释其作为火箭推进剂的原因；同时 根据联氨与氧气反应的产物，利用化学术语及文字说明其作为高压锅炉除氧试剂 的优点。 3. 化学实验与探究的能力 （1）掌握化学实验的基本方法和技能，并初步实践化学实验的一般过程。 【例 7】下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是 选项 目的 分离方法 原理 A. 分离溶于水的碘 乙醇萃取 碘在乙醇中的溶解度较大 B． 分离乙酸乙酯和乙醇 分液 乙酸乙酯和乙醇的密度不同 C． 除去 KNO3 固体中混杂的 NaCl 重结晶 NaCl 在水中的溶解度很大 D． 除去丁醇中的乙醚 蒸馏 丁醇与乙醚的沸点相差较大 【答案】D（2013 年全国 I·T13） 【说明】本题是物质分离和提纯方面的实验题，考查考生对中学化学相关实 验知识和基本技能的掌握程度。形式上，本题将实验目的、分离方法与原理等内 容以表格形式融于一体；内容上，本题涉及的物质既有无机物，也有有机物。涉 及的物质基本性质有溶解度、密度与沸点等。即考查了考生对化学实验常用分离 和提纯方法具体应用范围的掌握，也考查了考生对这些分离和提纯方法所涉及原 理的理解程度与应用能力。要求考生能在灵活运用相关知识的基础上，正确理解 萃取、分液、蒸馏及重结晶等分离提纯方法的含义及其适用条件。 　　（2）在解决化学问题的过程中，运用化学原理和科学方法，能设计合理方 案，初步实践科学探究。 　　【例 8】某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂 中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶 液，滴加 KSCN 溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3 的结论。 （1）请指出该结论是否合理并说明由 　。 （2）请完成对铁元素价态的探究： 限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹： 3 mol/L H2SO4、3％ H2O2、6 mol/L HNO3、0.01 mol/L KMnO4、NaOH 稀溶液、0.1 mol/L KI、20％ KSCN、蒸馏水。 ① 提出合理假设 假设 1： 　；假设 2： 　；假设 3： 　　　。 ②设计实验方案证明你的假设 　　　。 ③实验过程：根据②的实验方案，进行实验。请按下表格式写出实验操作步 骤、预期现象与结论。 实验操作 预期现象与结论 步骤 1： 步骤 2： 步骤 3： … 【参考答案】（2008 年广东高考题·T21） (1) 该结论不正确。稀 HNO3 有强氧化性，若该铁的价态为 +2 价，则被 氧化为 +3 价同样可使 KSCN 溶液变血红色。 (2) ①提出合理假设 假设 1：催化剂中铁元素的价态为 +3 价。 假设 2：催化剂中铁元素的价态为 +2 价。 假设 3：催化剂中铁元素的价态既有+3 价也有+2 价。 ②设计实验方法证明你的假设（见下表） ③实验过程 实验操作 预期现象与结论 步骤 1：将适量稀 H2SO4 加入少 许样品于试管中，加热溶解； 溶液呈黄绿色，说明溶液中含 Fe2+或 Fe3+。 步骤 2：取少量溶液，滴加酸 性 KMnO4 溶液。 若 KMnO4 溶液的紫红色褪去为无色溶液，则 说明催化剂中铁元素的价态含 +2 价；若不 褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含 +2 价。 步骤 3：另取少量溶液，滴加 KSCN 溶液。 若溶液变为血红色，则说明催化剂中铁元素 的价态含 +3 价；若溶液无明显变化，则说 明催化剂中铁元素的价态不含 +3 价。 【说明】本题以化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探 究为背景，考查 Fe3+和 Fe2+的转化、Fe3+的检验等相关知识；以探究实验的核心 环节为载体，考查考生对实验方案设计和评价能力。 二、对知识内容的要求层次 　　高考化学命题对知识内容的要求分为了解、理解（掌握）、综合应用三个 层次，高层次的要求包含低层次的要求。其含义分别为： 　　了解：对所学化学知识有初步认识，能够正确复述、再现、辨认或直接使用。 　　理解（掌握）：领会所学化学知识的含义及其适用条件，能够正确判断、解 释和说明有关化学现象和问题。能“知其然”，还能“知其所以然”。 　　综合应用：在理解所学各部分化学知识之间的本质区别与内在联系的基础上， 运用所掌握的知识进行必要的分析、类推或计算，解释、论证一些具体的化学问 题。 Ⅱ 考试范围与要求 考试分为必考和选考两部分。必考为必修模块“化学 1”、“化学 2”和选修 模块 “化学反应原理”的内容；选考为选修模块 “物质结构与性质”和“有机 化学基础”的内容，考生从三个选考模块中任意选考一个模块的内容。 必考内容 　　必考内容涵盖必修模块“化学 1”“化学 2”和选修模块“化学反应原理” 的内容。根据化学的学科体系和学科特点，必考部分的内容包括：化学学科特点 和基本研究方法、化学基本概念和基本理论、常见无机物及其应用、常见有机物 及其应用和化学实验基础五个方面。 　　1．化学学科特点和基本研究方法 　　（1）了解化学的主要特点是在原子、分子水平上认识物质。了解化学可以 识别、改变和创造分子。 　　（2）了解科学探究的基本过程，学习运用以实验和推理为基础的科学探究 方法。认识化学是以实验为基础的一门科学。 　　（3）了解物质的组成、结构和性质的关系。了解化学反应的本质、基本原 理以及能量变化等规律。 　　（4）了解定量研究方法是化学发展为一门科学的重要标志。 　　（5）了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。了 解“绿色化学”的重要性。 　　2．化学基本概念和基本理论 　　（1）物质的组成、性质和分类 　　① 了解分子、原子、离子和原子团等概念的含义。 　　② 理解物理变化与化学变化的区别与联系。 　　③ 理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。 　　④ 理解酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系。 　　（2）化学用语及常用物理量 　　① 熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号。 ② 熟悉常见元素的化合价。能根据化合价正确书写化学式（分子式），或 根据化学式判断元素的化合价。 ③ 掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法。 ④了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。 　　⑤ 理解质量守恒定律。 　　⑥ 能正确书写化学方程式和离子方程式，并能进行有关计算。 　　⑦ 了解物质的量（n）及其单位摩尔（mol）、摩尔质量（M）、气体摩尔体 积（Vm）、物质的量浓度（c）、阿伏加德罗常数（NA）的含义。 　　⑧ 能根据微粒（原子、分子、离子等）物质的量、数目、气体体积（标准 状况下）之间的相互关系进行有关计算。 　　（3）溶液 　　① 了解溶液的含义。 　　② 了解溶解度、饱和溶液的概念。 　　③ 了解溶液浓度的表示方法。理解溶液中溶质的质量分数和物质的量浓度 的概念，并能进行有关计算。 　　④ 掌握配制一定溶质质量分数溶液和物质的量浓度溶液的方法。 　　⑤ 了解胶体是一种常见的分散系，了解溶液和胶体的区别。 　　（4）物质结构和元素周期律 　　① 了解元素、核素和同位素的含义。 　　② 了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电 子数以及它们之间的相互关系。 　　③ 了解原子核外电子排布规律。 　　④ 掌握元素周期律的实质。了解元素周期表（长式）的结构（周期、族） 及其应用。 　　⑤ 以第 3 周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关 系。 　　⑥ 以ⅠA 和ⅦA 族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关 系。 　　⑦ 了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。 　　⑧ 了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。 　　（5）化学反应与能量 　　① 了解氧化还原反应的本质。了解常见的氧化还原反应。掌握常见氧化还 原反应的配平和相关计算。 　　② 了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 　　③ 了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概 念。 　　④ 了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 　　⑤ 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机 中的重要作用。 　　⑥ 了解焓变（ΔH）与反应热的含义。 　　⑦ 理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 　　⑧ 理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反 应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 　　⑨ 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的 措施。 　　（6）化学反应速率和化学平衡 　　① 了解化学反应速率的概念和定量表示方法。能正确计算化学反应的转化 率（α）。 　　② 了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。 　　③ 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 　　④ 掌握化学平衡的特征。了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡 常数进行相关计算。 　　⑤ 理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡 的影响，能用相关理论解释其一般规律。 　　⑥ 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的 重要作用。 　　（7）电解质溶液 　　① 了解电解质的概念，了解强电解质和弱电解质的概念。 　　② 理解电解质在水中的电离以及电解质溶液的导电性。 　　③ 了解水的电离、离子积常数。 　　④ 了解溶液 pH 的含义及其测定方法，能进行 pH 的简单计算。 　　⑤ 理解弱电解质在水中的电离平衡，能利用电离平衡常数进行相关计算。 　　⑥ 了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。 　　⑦ 了解离子反应的概念、离子反应发生的条件。掌握常见离子的检验方法。 　　⑧ 了解难溶电解质的沉淀溶解平衡。理解溶度积（ Ksp）的含义，能进行 相关的计算。 　　（8）以上各部分知识的综合应用。 　　3．常见无机物及其应用 　　（1）常见金属元素（如 Na、Mg、Al、Fe、Cu 等） 　　① 了解常见金属的活动顺序。 　　② 了解常见金属及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。 　　③ 了解合金的概念及其重要应用。 　　（2）常见非金属元素（如 H、C、N、O、Si、S、Cl 等） 　　① 了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质 及其应用。 　　② 了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。 　　（3）以上各部分知识的综合应用。 　　4．常见有机物及其应用 　　（1）了解有机化合物中碳的成键特征。 　　（2）了解有机化合物的同分异构现象，能正确书写简单有机化合物的同分 异构体。 　　（3）掌握常见有机反应类型。 　　（4）了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质及应用。 　　（5）了解氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。 　　（6）了解乙醇、乙酸的结构和主要性质及重要应用。 　　（7）了解糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质及重要应用。 　　（8）了解常见高分子材料的合成及重要应用。 　　（9）以上各部分知识的综合应用。 　　5．化学实验 　　（1）了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。 　　（2）了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。 　　（3）掌握化学实验的基本操作。能识别化学品标志。了解实验室一般事故 的预防和处理方法。 　　（4）掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、反应原理、仪器和收集 方法）。 　　（5）掌握常见物质检验、分离和提纯的方法。掌握溶液的配制方法。 　　（6）根据化学实验的目的和要求，能做到： 　　① 设计实验方案； 　　② 正确选用实验装置； 　　③ 掌握控制实验条件的方法； 　　④ 预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论； 　　⑤ 评价或改进实验方案。 　　（7）以上各部分知识与技能的综合应用。 选考内容 　　选考内容为选修模块“物质结构与性质”和“有机化学基础”，考生从中 任意选一个模块考试。 　　（一）物质结构与性质 　　1．原子结构与元素的性质 　　（1）了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写 1~36 号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。 　　（2）了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 　　（3）了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。 （4）了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。 　 1．化学键与分子结构 　　（1）理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 　　（2）了解共价键的形成、极性、类型（ 键和 键），了解配位键的含义。 　　（3）能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。。 （4）了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp2、 sp3）。 （5）能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空 间结构。　　 　　3．分子间作用力与物质的性质 　　（1）了解范德华力的含义及对物质性质的影响。 　　（2）了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质 的影响。 　　4．晶体结构与性质 　　（1）了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区 别。 　　（2）了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。 　　（3）了解分子晶体结构与性质的关系。 　　（4）了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与 性质的关系。 　　（5）理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解 金属晶体常见的堆积方式。 σ π 　　（6）了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。 　　（二）有机化学基础 　　1．有机化合物的组成与结构 　　（1）能根据有机化合物的元素含量、相对分子质量确定有机化合物的分子 式。 　　（2）了解常见有机化合物的结构。了解有机化合物分子中的官能团，能正 确地表示它们的结构。 　　（3）了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法（如质谱、红外光谱、 核磁共振氢谱等）。 　　（4）能正确书写有机化合物的同分异构体（不包括手性异构体）。 　　（5）能够正确命名简单的有机化合物。 　　（6）了解有机分子中官能团之间的相互影响。 　　2．烃及其衍生物的性质与应用 　　（1）掌握烷、烯、炔和芳香烃的结构与性质。 　　（2）掌握卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的结构与性质，以及它们之间的 相互转化。 　　（3）了解烃类及衍生物的重要应用以及烃的衍生物合成方法。 　　（4）根据信息能设计有机化合物的合成路线。 　　3．糖类、氨基酸和蛋白质 　　（1）了解糖类、氨基酸和蛋白质的组成、结构特点、主要化学性质及应用。 　　（2）了解糖类、氨基酸和蛋白质在生命过程中的作用。 　　4．合成高分子 　　（1）了解合成高分子的组成与结构特点。能依据简单合成高分子的结构分 析其链节和单体。 　　（2）了解加聚反应和缩聚反应的含义。 　　（3）了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质 量方面中的贡献。 　三、题型示例 例 1 化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实的解释正确的是 选项 现象或事实 解释 A 用热的烧碱溶液洗去油污 Na2CO3 可直接与油污反应 B 漂白粉在空气中久置变质 漂白粉中的 CaCl2 与空气中的 CO2 反应生成 CaCO3 C 施肥时，草木灰(有效成分为 K2CO3)不 能与 NH4Cl 混合使用 K2CO3 与 NH4Cl 反应生成氨气会降 低肥效 D FeCl3 溶液可用于铜质印刷线路板制作 FeCl3 能从含有 Cu2 ＋的溶液中置换 出铜 【答案】D （2014 年新课标Ⅰ理综题·T8） 【说明】本题紧密联系社会与生活，体现了化学在社会与生活中的广泛应用。题目以油 污洗除、漂白粉变质、农业施肥与铜质印刷线路板的制作等相关现象或事实为基础，并利用 离子水解、氧化还原反应、沉淀反应、置换反应及平衡移动原理等化学反应原理进行解释， 内容还涉及常见金属元素与非金属元素的性质及应用，考查考生对相关元素知识与反应原理 的了解程度及运用能力。 例 2 下列关于有机化合物的说法正确的是 A.2-甲基丁烷也称为异丁烷 B.由乙烯生成乙醇属于加成反应 C. 有 3 种同分异构体 D.油脂和蛋白质都属于高分子化合物 【答案】B（2016 年新课标Ⅰ理综题·T9） 【说明】本题是关于有机化合物基本概念的问题，主要考查的是必考内容中基本有机化 合物的命名、反应类型、同分异构体以及日常生活中有机高分子化合物的概念及应用。 例 3 某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验： ①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解：再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体 全部溶解； ②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，震荡后仍有固体存在。 该白色粉末可能为 A．NaHCO3、Al(OH)3 B．AgCl、NaHCO3 C．Na2SO3、BaCO3 D．Na2CO3、CuSO4 【答案】C （2016 年新课标Ⅱ理综题·T12） 【说明】本题是关于混合物的成分鉴别的实验题。通过对混合物的性质探究，由实验现 象判断、归纳并形成实验结论。本题从知识层面考差了考生对碳酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐以 及氯化银、铜和铝的化合物等相关性质的理解和掌握情况，涉及的内容不仅覆盖面广，而且 都是元素化合物的核心知识。 例 4 右图表示溶液中 c(H＋)和 c(OH－)的关系， 下列判断错误的是 A.两条曲线间任意点均有 c(H＋)×c(OH－)＝Kw 4 9C H Cl B.M 区域内任意点均有 c(H＋)＜c(OH-) C.图中 T1＜T2 D.XZ 线上任意点均有 pH＝7 【答案】D（2013 年全国大纲卷·T12） 【说明】此题设计新颖，图中给出了不同温度下 c(H＋)和 c(OH-)的关系，考查考生对水 中离子积、c(H＋)和 c(OH-)的关系以及 c(H＋)与 pH 的关系的理解，同时考查考生获取图像信 息和数据，进而分析问题和解决问题的能力。 例 5 右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S） 涂覆在 纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为： TiO2/s TiO2/S＋（激发态） TiO2/S＋ TiO2/S+＋e－ I3－＋2e－ 3I－ 2TiO2/S+＋3I－ 2TiO2/S＋I3－ 下列关于该电池叙述错误的是： A． 电池工作时， 离子在镀铂导电玻璃电极 上放电 B．电池工作时，是将太阳能转化为电能 C． 电池的电解质溶液中 I-和 I3-的浓度不会减少 D．电池中镀铂导电玻璃为正极 【答案】A（2010 年新课标Ⅰ理综题·T10） 【说明】本题给出了太阳能电池中一系列电子转移、物质转换反应以及电池结构的信息， 信息内容丰富、图文并茂。考查考生利用原电池的基本原理分析和解释光电转化电池中电子 转移、离子迁移、化学反应和能量转换的一系列基本问题的能力，同时还考查考生获取新信 息并与已有知识融合重组在陌生情景中分析问题和解决问题的能力。 例 6 设 为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是 A．14 乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为 B．1 与 4 反应生成的 分子数为 C．1 溶于过量硝酸，电子转移数为 2TiO I− AN g A2N mol 2N mol 2H 3NH A2N mol Fe A2N D．标准状况下， 含有的共价键数为 【答案】A（2016 年新课标Ⅰ理综题·T8） 【说明】本题以阿伏加德罗常数为核心，考查内容涉及混合物的组成计算、可逆反应中 反应物的转化率、氧化还原反应中电子转移数目的计算以及物质结构中价键的数目等问题， 具有较强的综合性。 例 7 四种短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W、X 的简单离子具有 相同电子层结构，X 的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W 与 Y 同族，Z 与 X 形 成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是 A．简单离子半径：WZ 【答案】B（2016 年新课标Ⅲ理综题·T12） 【说明】本题主要考查考生对元素性质周期性变化规律的理解，需要熟练掌握短周期主 族元素，并将原子结构、离子结构、元素单质性质、化合物性质与相关化学反应等内容进行 综合运用，要求正确得出相关元素的名称及其化合物，并进而对元素的原子半径大小、简单 离子半径大小、相关化合物水溶液的酸碱性、气态氢化物的热稳定性等做出正确判断。 例 8 用右图所示装置进行下列实验：将①中溶液滴入②中，预测的现象与实际相符的 是 选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A． 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡 B． 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C． 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀 2.24L 4CCl A0.4N D． 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色 【答案】D（2015 年新课标Ⅱ理综题·T13） 【说明】本题将物质性质实验探究设计的试剂选择和预测的实验现象以表格形式呈现， 信息容量大、综合性强、问题结构表述简洁清晰。从内容方面看，涉及的都是高中最常见的 一些微粒之间的反应，但问题的设计在于打破考生的思维定式，所以选择了或者是混合加入 试剂时离子的反应顺序，或者是相同的物质反应，改变了加入试剂的顺序等问题，不仅考查 了考生对实验现象的预测和分析能力。 例 9 实验室制备 1，2-二溴乙烷的反应原理如下： CH3CH2OH CH2=CH2+H2O CH2=CH2+Br2 BrCH2CH2Br 可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸的存在下在 l40℃脱水生成乙醚。用少量的溴和足量 的乙醇制备 1,2—二溴乙烷的装置如下图所示： 有关数据列表如下： 乙醇 1,2-二溴乙烷 乙醚 状态 无色液体 无色液体 无色液体 密度／g · cm-3 0.79 2.2 0.71 沸点／℃ 78.5 132 34.6 熔点／℃ 一l30 9 -1l6 回答下列问题： (1)在此制各实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到 170℃左右，其最主要目的 是 ；(填正确选项前的字母) a.引发反应 b.加快反应速度 c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成 浓H2SO4 170℃ (2)在装置 C 中应加入 ，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体：(填正确选项 前的字母) a．水 b．浓硫酸 c．氢氧化钠溶液 d．饱和碳酸氢钠溶液 (3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是 ； (4)将 1，2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在 层(填“上”、 “下”)； (5)若产物中有少量未反应的 Br2，最好用 洗涤除去；(填正确选项前的字母) a．水 b．氢氧化钠溶液 c．碘化钠溶液 d．乙醇 (6)若产物中有少量副产物乙醚，可用 的方法除去； (7)反应过程中应用冷水冷却装置 D，其主要目的是 ；但又不能过度冷却(如 用冰水)，其原因是 。 【答案】（2012 年海南高考化学卷·T17） (1)d (2)c (2)溴的颜色完全褪去 (4)下 (5)b (6)蒸馏 (7) 乙烯与溴反应时放热，冷却可避免溴的大量挥发；1, 2—二溴乙烷的凝固点较低 （9℃），过度冷却会使其凝固而使气路堵塞。 【说明】本题是一道有机化学实验题，主要考查考生对有机实验知识的了解程度和对所 提供的实验信息及物理常数的解读能力，要求考生利用已经学过的基础化学实验知识和基本 技能并结合获取的数据信息，回答合成有副产物生成的有机反应及实验操作的相关问题。 例 10 草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其 K1=5.4×10－2，K2=5.4×10－5。草酸的 钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为 101℃， 易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题： （1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可 观察到的现象是_________，由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置 B 的主要作 用是________。 （2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有 CO，为进行验证，选用甲组实验中的 装置 A、B 和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 ①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为 A、B、______。装置 H 反应管中盛 有的物质是_______。 ②能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是_______。 （3）设计实验证明： ①草酸的酸性比碳酸的强______。 ②草酸为二元酸______。 【答案】（2015 年全国理综 I 卷·T26） ⑴有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊；CO2；冷凝（水蒸气、草酸等），避免草酸进入装 置 C 反应生成沉淀，干扰 CO2 的检验。 ⑵ ①F、D、G、H、D、I； CuO（氧化铜）； ②H 中的粉末有黑色变为红色，其后的 D 中的石灰水变浑浊； ⑶ ① 向盛有少量 NaHCO3 溶液的试管中滴加草酸溶液，有气泡产生。 ②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液，消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍 【分析】本题研究和验证草酸（乙二酸）的物理性化学性质。要求考生根据提供的信息 预测和描述草酸分解的实验现象，并要求选用合适的实验装置证明草酸分解产生 CO 及其实 验现象。该题其新颖之处是要求考生对于给出具体要求的推论----草酸的酸性比碳酸的强等， 设计出具有明显反应现象或者定量数据的实验方案能够证明推论。 例 11 碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题： （1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 MnO2 和 H2SO4，即 可得到 I2，该反应的还原产物为____________。 （2）上述浓缩液中含有 I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 AgNO3 溶液， 当 AgCl 开始沉淀时，溶液中 为：_____________，已知 Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp （AgI）=8.5×10-17。 （3）已知反应 2HI（g）=H2(g) + I2(g)的 ΔH= +11kJ·mol-1，1molH2（g）、1molI2（g） 分子中化学键断裂时分别需要吸收 436kJ、151kJ 的能量，则 1molHI（g）分子中化学键断 裂时需吸收的能量为__________kJ。 （4）Bodensteins 研究了下列反应：2HI（g） H2（g）+I2（g），在 716K 时，气体 混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t 的关系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0. 784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 ①根据上述实验结果，该反应的平衡常数 K 的计算式为：___________。 ②上述反应中，正反应速率为 v 正= k 正·x2(HI)，逆反应速率为 v 逆=k 逆·x(H2)·x(I2)，其中 k 正、k 逆为速率常数，则 k 逆为________(以 K 和 k 正表示)。若 k 正 = 0.0027min-1，在 t=40min 时，v 正=________min-1 ③ 由上述实验数据计算得到 v 正~x(HI)和 v 逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某 一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________（填字母）。 【参考答案】（2015 年全国新课标Ⅰ·T28） ⑴MnSO4； ⑵ 4.7×10-7； ⑶ 299 ⑷①K=0.1082/0.7842；②k 正/K；1.95×10-3 ③A 点、E 点 【说明】本题以碘及其化合物的制备和反应为情景，考查了中学化学中一些基本物质的 )( )( − − Clc Ic 制备反应、运用盖斯定律进行相关热化学方程式的运算，同时要求考生能够正确理解相关沉 淀溶解平衡之间的相互关系以及影响，比较全面地认识化学反应原理和有关规律，了解相应 的实验方法，并且根据实验数据关系图表、运用化学基本原理来正确分析、定量描述温度等 因素对反应速率及平衡变化的影响。 例 12 乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答 下列问题： （1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生 成乙醇。写出相应反应的化学方程式 。 （2）已知： 甲醇脱水反应 2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H1＝－23.9kJ·mol－1 甲醇制烯烃反应 2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g) △H2＝－29.1kJ·mol－1 乙醇异构化反应 C2H5OH (g)＝CH3OCH3(g)) △H3＝＋50.7kJ·mol－1 则乙烯气相直接水合反应 C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的 △H＝ kJ·mol－1。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是 。 （3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中 ︰ =1︰1）。 ①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 Kp＝ （用平 衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 ②图中压强 P1、P2、P3、P4 的大小顺序为 ，理由是 。 ③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度 290 ℃，压 强 6.9MPa， ︰ =0.6︰1。乙烯的转化率为 5℅，若要进一步提高乙烯的转化率， 除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有 、 。 【参考答案】（2014 年全国新课标Ⅰ·T28） OHn 2 42HCn OHn 2 42HCn （1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H、C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4 （2）－45.5 污染小、腐蚀性小等 （3）① ②P1< P2< P3< P4 反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高 ③将产物乙醇液化移去 增加 ︰ 比 【说明】本题以实际工业生产的乙烯水合制乙醇反应为情景，涉及化学反应方程式、热 效应计算、平衡常数计算及影响因素分析等考点，涵盖高中化学原理部分几乎所有的主干知 识，具有较高的综合性。本题的亮点一是将有机化学反应基本类型的加成反应和水解反应迁 移到无机物与有机物的反应，考查考生的信息归纳和迁移能力；二是以各物质平衡分压代替 各物质的平衡浓度来表达和计算化学平衡常数，对于考生的临场吸收、消化和应用新知识的 能力具有较好的考查功能。 例 13 甲醇既是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气（主要成分为 CO、CO2 和 H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下： ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1 ②CO2(g)+3H2(g) CH3OH（g）+H2O(g) △H2 ③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3 回答下列问题： （1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下： 由此计算△H1= kJ.mol-1，已知△H2=-58kJ.mol-1，则△H3= kJ.mol-1 （2）反应①的化学平衡常数 K 的表达式为 ；图 1 中能正确反映平衡常 数 K 随温度变化关系的曲线为 （填曲线标记字母），其判断理由是 。 1 2 2242 52 )(07.085.780 18020 )%202 %80( %202 %20 )()( )( −=× ×= − −=⋅= MPaMPa nn np nn np OHpHCp OHHCpK p OHn 2 42HCn 化学键 H-H C-O C O H-O C-H E/（kJ.mol-1） 436 343 1076 465 413 （3）合成气的组成 n(H2)/n(CO+CO2)=2.60 时体系中的 CO 平衡转化率（a）与温度和压 强的关系如图 2 所示。 （CO）值随温度升高而 （填“增大”或“减小”），其原 因是 。图 2 中的压强由大到小为__ ___，其判断理由 是___ __。 【答案】（1）—99；＋41 （2） ； a；反应①为放热反应，平衡 常数应随温度升高变小； （3）减小；升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中 CO 的量增 大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生 CO 的量增大；总结果，随温度升高，使 CO 的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利 于提升 CO 的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生 CO 的量不受压强影响，故 增大压强时，有利于 CO 的转化率升高 【说明】本题作为化学反应原理的考核题目，尽管以多重反应为载体，较为复杂。但考 核知识仍为中学化学的基础知识，考查考生灵活运用所学知识进行综合分析，进而解决实际 问题的能力。 例 14 酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉， 二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生 MnOOH，回收处理该 废电池可以得到多种化工原料，有关数据下图所示： 溶解度/(g/100g 水) 温度/℃ 化合物 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29．3 37．2 45．8 55．3 65．6 77．3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 α )(c)(c )(c 2 2 3 HCO OHCHK •= 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 近似值 10-17 10-17 10-39 回答 下列问题： （1）该电池的正极反应式为 ，电池反应的离子方程式为 。 （2）维持电流强度为 0．5A，电池工作五分钟，理论消耗 Zn g。（已经 F=96500C/mol） （3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以 通过 分离回收，滤渣的主要成分是二氧化锰、______和 ，欲从中得到较纯 的二氧化锰，最简便的方法是 ，其原理是 。 （4）用废电池的锌皮制作七水合硫酸锌，需去除少量杂质铁，其方法是：加入新硫酸和 双氧水，溶解，铁变为 ，加碱调节 pH 为 ，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于 1×10-5mol/L 时，即可认为该离子沉淀完全）。继续加碱调节 pH 为 ，锌开始沉淀（假 定 Zn2＋浓度为 0．1mol/L）。若上述过程不加双氧水的后果是 ，原因是 。 【答案】（2015 年新课标Ⅱ·T26） （1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH；Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH （2）0.05g （3）加热浓缩、冷却结晶；碳粉、MnOOH；在空气中加热；碳粉转变为 CO2，MnOOH 氧化为 MnO2 （4）Fe3＋；2.7；6；Zn2＋和 Fe2＋分离不开；Fe(OH)2 和 Zn(OH)2 的 Ksp 相近 【说明】本题通是一道联系生活实际考查元素化合物性质的试题，融合了资源的回收利 用等环保意识。该题主要考查酸性锌锰干电池回收处理中的化学问题，涉及电化学、重结晶、 溶液中沉淀溶解平衡等化学原理，考查考生灵活应用表中的信息分析和解答问题的能力，同 时通过知识的迁移和扩展考查考生的学习判断能力和对新知识点的理解和把握能力。 例 15 次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题： （1）H3PO2 是一元弱酸，写出其电离方程式 。 （2）H3PO2 及 NaH2PO2 均可将溶液中的 Ag+还原为银，从而可用于化学镀银。 ①(H3PO2)中，P 元素的化合价为 。 ②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 4︰1，则氧化产 物为： （填化学式）。 ③NaH2PO2 为 （填“正盐”或“酸式盐”），其溶液显 （填“弱 酸性”、“中性”或“弱碱性”）。 （3）(H3PO2)的工业制法是：将白磷(P4)与 Ba(OH)2 溶液反应生成 PH3 气体和 Ba(H2PO2)2， 后者再与 H2SO4 反应。写出白磷与 Ba(OH)2 溶液反应的化学方程式 。 （4）H3PO2 也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别 只允许阳离子、阴离子通过）： ①写出阳极的电极反应式 。 ②分析产品室可得到 H3PO2 的原因 。 ③早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2 稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产 品中混有 杂质，该杂质产生的原因是 。 【答案】（2014 年全国新课标Ⅰ·T27） （1） + （2）①+1 ②H3PO4 ③正盐 弱碱性 （3）2P4+3Ba(OH)2+6H2O=3Ba(H2PO2)2+2PH3↑ （4）①2H2O-4e-=O2↑+4H+ ②阳极室的 H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室， 二者反应生成 H3PO2 ② 或 被氧化 【说明】本题以考生不太熟悉的次磷酸为载体，涵盖电离平衡、化合价推断、氧化还原 反应、物质分类判断以及电化学等知识，要求考生能够从中获取信息、应用信息并进行综合 处理才能解答问题。其中第(4)小题的电化学内容，结合给出图示的工业生产背景，具有很 好的综合性和开放性。该题的亮点是在回答电离方程式、物质分类的判断时需要直接和间接 使用题中一元强酸的信息，而对于强还原性的信息也需要直接和间接地多次使用才能完成镀 银产物的判断以及对“三室电渗析法”缺点的分析。 例 16 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据： 23 POH − 22 POH +H − 22 POH −3 4PO − 22 POH 23 POH 溶液温度/℃实验 序号 金属 质量/g 金属 状态 C(H2SO4) /mol·L-1 V(H2SO4) /mL 反应前 反应后 金属消失 的时间/s 1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500 2 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50 3 0.10 丝 0.7 50 20 36 250 4 0.10 丝 0.8 50 20 35 200 5 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25 6 0.10 丝 1.0 50 20 35 125 7 0.10 丝 1.0 50 35 50 50 8 0.10 丝 1.1 50 20 34 100 9 0.10 丝 1.1 50 20 44 40 分析上述数据，回答下列问题： （1）实验 4 和 5 表明， 对反应速率有影响， 反应速率越快，能表明 同一规律的实验还有 （填实验序号）； （2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有 （填实验序号）； （3）本实验中影响反应速率的其他因素还有 ，其实验序号是 。 （4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约 15℃）相近，推测其原 因： 。 【参考答案】（2007 年海南高考题·T17） ⑴固体反应物的表面积 表面积越大 1 和 2 ⑵1、3、4、6、8 2、5 ⑶反应温度 6 和 7、8 和 9 ⑷因为所有反应中，金属质量和硫酸溶液体积均相等，且硫酸过量，产生热量相等，所 以溶液温度变化值相近 【说明】本题考查影响化学反应速率的因素的相关知识以及考生对实验数据的查阅、分 析能力。要求考生利用控制变量的方法分析实验数据，认识对化学物质及其变化进行探究的 过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。 例 17．锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸 锂（LiCoO2）。导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为 废旧锂离 子电池 放 电 处理 拆解 正 极 碱浸 NaOH 溶液 过滤 滤液 滤渣 调 pH 过滤 滤液 Al(OH)3 固体 酸浸 H2SO4、H2O2 调 pH 过滤 滤渣 滤液 萃取 水相（Li2SO4 溶液） 有机相 反萃取 有机相 再 生 回 用 水相（CoSO4 溶液） 沉钴 NH4HCO3 溶液 过滤 滤液 CoCO3 固体 6C+xLi++xe-=LixC6,现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件 未给出）。 回答下列问题： （1）LiCoO2 中，Co 元素的化合价为 。 （2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式 。 （3）“酸浸”一般在 80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ； 可用盐酸代替 H2SO4 和 H2O2 的混合溶液，但缺点是 。 （4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。 （5）充放电过程中，发生 LiCoO2 与 Li1-xCoO2 之间的转化，写出放电时电池反应方程式 、 。 （6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因 是 。 在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式）。 （1）根据化合价代数和为零可算出 LiCoO2 中，Co 元素的化合价为+3 价 （2）根据工艺流程中有 Al(OH)3 固体和题干中的铝箔，易推知是铝与 NaOH 溶液反应， 所以离子方程式为： 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑ （3）根据工艺流程中有 Li2SO4 溶液、CoSO4（Co+2 价）溶液，所以加 H2SO4、H2O2 酸 浸的过程中发生氧化还原反应有 2LiCoO2+3H2SO4+H2O2= Li2SO4+2 CoSO4+O2↑+4H2O， 因为反应是温度 80℃，还会发生双氧水制氧气的反应：2H2O 2 O2↑+2H2O； 用盐酸酸浸，由于盐酸容易被氧化成 Cl2，污染环境，或污染更大。 （4）2CoSO4+2 NH4HCO3=CoCO3↓+ (NH4)2SO4+H2O+CO2↑ （5）充电时，该锂离子电池负极发生的反应为 6C+xLi ++xe-=LixC6,可知放电时是 Li1-xCoO2 转化为 LiCoO2。所以方程式为 Li1-xCoO2+ LixC6= LiCoO2+6C （6）放电时，LixC6 在负极失电子变 Li+，经电解质移向正极，并进入正极材料 LiCoO2 中。 流程工艺中回收的金属化合物有 Al(OH)3 、Li2SO4、CoCO3。 【参考答案】（2013 年全国新课标Ⅰ·T27） （1）+3 价 （2）2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑ （3）2LiCoO2+3 H2SO4+H2O2= Li2SO4+2 CoSO4+O2↑+4H2O， 2H2O 2 O2↑+2H2O； 盐酸容易被氧化成 Cl2，污染环境 （4）2CoSO4+2 NH4HCO3=CoCO3↓+ (NH4)2SO4+H2O+CO2↑ （5）Li1-xCoO2+ LixC6= LiCoO2+6C （6）放电时 Li+移向正极；Al(OH)3 、Li2SO4、CoCO3 【说明】本题紧密联系生活实际，以锂离子电池正极材料的再生利用工艺为背景，考查 内容涉及常见金属元素、非金属元素及其化合物的性质与应用，化学反应方程式、离子反应 方程式与电极反应的书写，氧化还原反应的本质与配平，常见化学电源的种类及其工作原理， 常见元素的化合价及根据化学式判断化合价，反应条件对产物的控制与影响，离子反应概念、 质量守恒定律的含义。 例 18 是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下： 回答下列问题： （1） 中 的化合价为__________。 （2）写出“反应”步骤中生成 的化学方程式 。 2NaClO 2NaClO Cl 2ClO （3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去 和 ，要加入的试 剂分别为__________、__________。“电解”中阴极反应的主要产物是 。 （4）“尾气吸收”是吸收“电解”过程排出的少量 ，此吸收反应中，氧化剂与还原剂 的物质的量之比为__________，该反应中氧化产物是 。 （5）“有效氯含量”可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力，其定义是：每克含氯消毒剂的氧 化能力相当于多少克 的氧化能力。 的有效氯含量为 。（计算结果保留两 位小数）。 【参考答案】（2016 年全国新课标Ⅰ·T28） （1）+3 （2） （3） ； ； （4） ， （5） 【说明】本题紧密联系化工生产实际，以“氯酸钠、SO2、NaCl 等为原料合成 NaClO2” 为情境，流程图中展示了若干考生熟悉和不熟悉的信息，考查内容涉及常见元素单质及其化 合物的物理性质、化学性质及应用，较复杂化合物中元素化合价的计算，化学反应原理及其 应用，离子反应的概念，化学方程式的书写，氧化还原反应的本质、基本概念与方程式的配 平，电解原理及其电极产物判断，利用离子反应生成除去杂质离子的原理和方法，简单的化 学计算等。该题给出的信息非常丰富，要求考生既要具有接受、吸收与整合化学信息的能力， 又要具有分析问题和解决问题的能力。 例 19 碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题： （ 1 ） 处 于 一 定 空 间 运 动 状 态 的 电 子 在 原 子 核 外 出 现 的 概 率 密 度 分 布 可 用 形象化描述。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。 （2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 。 （3）CS2 分子中，共价键的类型有 ，C 原子的杂化轨道类型是 ， 写出两个与 CS2 具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 。 （4）CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物熔点为 253K，沸点为 376K，其固体属 于 晶体。 （5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示： 2Mg + 2Ca + 2ClO 2Cl 2NaClO 3 2 2 4 2 42NaClO SO H SO === 2ClO 2NaHSO+ + + NaOH 2 3Na CO 2NaClO 2 :1 2O 1.57 ① 在石墨烯晶体中，每个 C 原子连接 个六元环，每个六元环占有 个 C 原子。 ② 在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个 C 原子连接 个六 元环，六元环中最多有 个 C 原子在同一平面。 【答案】（2015 年全国新课标Ⅰ·T37） （1）电子云 2 （2）C 有 4 个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构 （3）σ 键和 π 键 sp CO2、SCN- （4）分子 （5）①3 2 ②12 4 【说明】本题考查的内容涉及碳及其化合物的结构、化学性质、化学反应和应用。要求 考生根据有关元素在周期表中的位置，正确书写其原子核外电子排布式，掌握化学键及其类 型等概念，并且熟练掌握化合物中有关成键原子轨道杂化的形式、分子构型、晶体结构及其 性质等。 例 20 硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态 Si 原子中，电子占据的最高能层符号 ，该能层具有的原子轨道数为 、 电子数为 。 (2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。 (3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以 相结合， 其晶胞中共有 8 个原子，其中在面心位置贡献 个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4) 分解反应来制备。工业上采用 Mg2Si 和 NH4CI 在液氨介 质中反应制得 SiH4,，该反应的化学方程式为 。 (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实: ① 硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 ② SiH4 的稳定性小于 CH4，更易生成氧化物，原因是 (6)在硅酸盐中，SiO44+四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、 骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中 Si 原子的杂化形 式为 。Si 与 O 的原子数之比为 化学式为 【参考答案】 （1）M 9 4 （2）二氧化硅 （3）共价键 3 （4）Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4 + 4NH3 + 2MgCl2 （5）①C—C 键和 C—H 键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中 Si—Si 键和 Si—H 键的 键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。 ②C—H 键的键能大于 C—O 键，C—H 键比 C—O 键稳定。而 Si—H 键的键能却远小 于 Si—O 键，所以 Si—H 键不稳定而倾向于形成稳定性更强的 Si—O 键。 （6）sp3 1∶3 [SiO3] n 2n- (或 SiO32-) 【说明】本题主要考查了 IVA 族的主要元素硅（Si）、碳（C）等及其化合物的一些重 要化学性质、反应和应用。要求考生根据有关元素在周期表中的位置，正确书写其原子核外 电子排布式，了解核外电子能层、原子轨道等概念，并且熟练掌握化合物中有关成键原子的 轨道杂化形式、分子构型、晶体结构及其性质，掌握化学键键能对于化合物稳定的影响等等。 例 21 锗（ ）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： （1）基态 原子的核外电子排布式为 __________，有__________个未成对电子。 （2） 与 是同族元素， 原子之间可以形成双键、叁键，但 原子之间难以形成双键 或叁键，从原子结构角度分析，原因是 。 （3）比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因 。 Ge Ge [ ]Ar Ge C C Ge 熔点/℃ 26 146 沸点/℃ 186 约 400 （4）光催化还原 制备 反应中，带状纳米 是该反应的良好催化剂， 、 、 电负性由大至小的顺序是____________________。 （5） 单晶具有金刚石型结构，其中 原子的杂化方式为__________，微粒之间存在的 作用力是__________。 （6）晶胞有两个基本要素： ①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为 Ge 单晶的晶胞，其中原子坐标 参数 A 为 ；B 为 ；C 为 。则 D 原子的坐标参数为 。 ②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状。已知 单晶的晶胞参数 ，其密度为 __________ （列出计算式即可）。 【答案】（2016 年全国新课标Ⅰ·T37）（1） ；2。 （2） 原子半径较大，难以形成稳定的 键，不易形成双键或叁键。 （3） 、 、 的熔沸点依次上升。因为其组成和结构相似的物质，随分 子量增大，范德华力增大，熔沸点上升。 （4） 。 （5） ，共价键。 （6）① ；② 。 【说明】碳族元素是典型的半导体元素，在电子、材料、催化、能源等领域应用广泛，是当 前的研究热点领域。本题主要考查碳族元素锗（Ge）及其化合物的结构、重要化学性质、 化学反应和应用，要求考生根据有关元素在元素周期表中的位置，正确书写其原子核外电子 4GeCl 4GeBr 4GeI 49.5− 83.1 2CO 4CH 2 4Zn GeO Zn Ge O Ge Ge ( )0 0 0， ， 1 102 2     ， ， 1 1 02 2     ， ， Ge 565.76pma = 3g cm−⋅ 10 2 23d 4s 4p Ge π 4GeCl 4GeBr 4GeI O Ge Zn> > 3sp 1 1 1( , , )4 4 4 23 10 3 8 73 6.02 10 (565.76 10 )− × × × × 排布式，了解其化学键的成键特征，并且熟练掌握化合物中有关成键原子的轨道杂化形式、 分子构型、晶体结构及其性质等。 例 22 (新增) 我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用 R 代表）。回答下列问题： （1）氮原子价层电子对的轨道表达式（电子排布图）为_____________。 （2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子 亲和能（E1）。第二周期部分元素的 E1 变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其 他元素的 E1 自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的 E1 呈现异常的原因是 __________ 。 （3）经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。 ①从结构角度分析，R 中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。 （填标号） A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 ②R 中阴离子 N5-中的 σ 键总数为________个。分子中的大 π 键可用符号 表示，其 中 m 代表参与形成的大 π 键原子数，n 代表参与形成的大 π 键电子数（如苯分子中的大 π 键可表示为 ），则 N5-中的大 π 键应表示为____________。 ③ 图 （ b ） 中 虚 线 代 表 氢 键 ， 其 表 示 式 为 （ NH4+ ） N-H ┄ Cl 、 ____________ 、 ____________。 （ 4 ） R 的 晶 体 密 度 为 d g·cm-3 ， 其 立 方 晶 胞 参 数 为 a nm ， 晶 胞 中 含 有 y 个 [(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl] 单 元 ， 该 单 元 的 相 对 质 量 为 M ， 则 y 的 计 算 表 达 式 为 ______________。 n m Π 6 6 Π 【参考答案】（2017 年全国Ⅱ.T35 题） （1） （2）同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能 量依次增大 N 的 2p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子 （3）①ABD； C ②5NA ③（H3O+）O—H…N （NH4+））N—H…N （4）602a3d/M（或 ） 【说明】2017 年初国际顶级科学期刊《Science》发表了我国科学家的论文“（N5）6 （H3O）3（NH4）4Cl 中五唑盐环 N5-阴离子的合成与表征”。本题目以这一新化合物的合成 和结构为载体，紧紧围绕其储能原理、合成难点及晶体结构等设计问题，考查该离子化合物 中各离子的结构和成键知识以及晶体中离子间作用力和晶体结构特征参数等。 例 23 A（C2H2）是基本有机化工原料。由 A 制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式异戊二烯的 合成路线（部分反应条件略去）如图所示： 回答下列问题： （1）A 的名称是 ，B 含有的官能团是 。 （2）①的反应类型是 ，⑦的反应类型是 。 （3）C 和 D 的结构简式分别为 、 。 （4）异戊二烯分子中最多有 个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简 式为 。 （5）写出与 A 具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体 （写结 构简式）。 6 5 π 7 3( 10 ) Ad a N M −× × × （6）参照异戊二烯的上述合成路线，设计一天有 A 和乙醛为起始原料制备 1，3—丁二 烯的合成路线 。 【答案】（2015 年全国 I·T38） ⑴ 乙炔；碳碳双键、酯基 ⑵ 加成反应；消去反应； ⑶ ；CH3CH2CH2CHO。 ⑷ 11； ⑸ ⑹ 【说明】本题以乙炔制备聚乙烯醇和顺式异戊二烯的合成路线为情景，内容涵盖了“有机化 学基础”模块的主要内容，突出对信息获取能力和推理能力的考查，要求考生分析合成路线 中物质的原子数、官能团、碳骨架等变化，确定相关物质的结构和制定反应的反应类型。同 时注重设问问题的创新，要求考生读懂试题的信息，结合已学知识，设计可行的合成路线。 例 24 PC 是一种可降解的聚碳酸酯类的高分子材料，由于其具有优良的耐冲击性和韧性， 因而得到了广泛的应用。以下是某小组开发的生产 PC 的合成路线： 已知以下信息： ①A 可使溴的 CCl4 溶液褪色； ②B 中有 5 种不同化学环境的氢； ③C 可与 FeCl3 溶液发生显色反应； ④D 不能使溴的 CCl4 溶液褪色，其核磁共振氢谱为单峰。 请回答下列问题： （1）A 的化学名称是___________； （2）B 的结构简式为___________； A (C3H6) C (C6H6O) D (C3H6O) E (C15H16O2) H+ ② H+/H2O ① O2 (PC) 催化剂 2C + D nE + nCO2 H2O (n-1)H2O + + + C CH3 CH3 O C O OHH n + （3）C 与 D 反应生成 E 的化学方程式为___________________________； （4）D 有多种同分异构体，其中能发生银镜反应的是___________（写出结构简式）； （5）B 的同分异构体中含有苯环的还有________种，其中在核磁共振氢谱中出现两组 峰，且峰面积之比为 3:1 的是______________________（写出结构简式）。 【答案】(2010 年新课标理综题·T38) （1）丙烯 （2 分） （2） （3） （4）CH3CH2CHO （5）7 【说明】本题以一种可降解的聚碳酸酯类高分子材料为背景，给出某研究小组开发的生 产 PC 的合成路线、特殊的反应现象、核磁共振氢谱的特征，考查考生综合运用所学知识， 并与获取的新信息相结合，推断指定物的名称、结构简式、同分异构体的数目及符合指定要 求的结构简式、写出新反应的化学方程式的能力。 例 25 聚戊二酸丙二醇酯（PPG）是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材枓的生物相 存性方面有很好的应用前景。 PPG 的一种合成路线如下： 已知： ①烃 A 的相对分子质 量为 70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢； ②化合物 B 为单氯代烃：化合物 C 的分子式为 C5H8； ③E、F 为相对分子质量差 14 的同系物，F 是福尔马林的溶质； 回答下列问题： H2O+H+ OH 2 + O C CH3 CH3 OHH E G HBA C D PPGCl2光照 ΔNaOH/乙醇 KMnO4H＋ 浓 H2SO4Δ催化剂H2F稀 NaOH ④ R1CHO＋R2CH2CHO 稀 NaOH CH CH R2CHOR1HO （1）A 的结构简式为 。 （2）由 B 生成 C 的化学方程式为 。 （3）由 E 和 F 生成 G 的反应类型为，G 的化学名称为 。 （4） ①由 D 和 H 生成 PPG 的化学方程式为 。 ②若 PP G 平均相对分子质量为 10000，则其平均聚合度约为 (填标号). a． 48 b． 58 c． 76d．122 （5）D 的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种（不含立体异构）： ①能与饱和 NaHCO3 溶液反应产生气体②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应 其中核磁共振氢谱显示为 3 组峰，且峰面积比为 6：1：1 的是 （写结构简式)： D 的所有同分异构体在下列—种表征仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是 ___________(填标号)。 a．质谱仪 b．红外光谱仪 c．元素分析仪 d．核磁共振仪 【答案】（2015 年全国Ⅱ·T38） （1） （2） （3）加成反应；3—羟基丙醛 （或 β—羟基丙醛） （4）① ③ b 【说明】本题是一道比较典型的有机反应转化流程题，主要考查考生对有机基本反应 的了解和对所给信息的解读能力，考查内容涉及有机反应的概念、反应类型的分类、有机分 析方法和同分异构的概念等。 例 26（新增）秸秆（含多糖类物质）的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合 成聚酯类高分子化合物的路线： Δ 乙醇 Cl + NaOH + NaCl + H2O 浓H2SO4 Δ + nCOOHn HOOC HCHO CO (CH2)3(CH2)3 O O O +(2n-1)H2O n HO OH OCHOC COOHH3C CH3（5）5； ； c 回答下列问题： （1）下列关于糖类的说法正确的是______________。（填标号） a.糖类都有甜味，具有 CnH2mOm 的通式 b.麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖 c.用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全 d.淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物 （2）B 生成 C 的反应类型为______。 （3）D 中官能团名称为______，D 生成 E 的反应类型为______。 （4）F 的化学名称是______，由 F 生成 G 的化学方程式为______。 （5）具有一种官能团的二取代芳香化合物 W 是 E 的同分异构体，0.5 mol W 与足量碳酸氢 钠溶液反应生成 44 g CO2，W 共有______种（不含立体结构），其中核磁共振氢谱为三组峰 的结构简式为_________。 （6）参照上述合成路线，以（反,反）-2,4-己二烯和 C2H4 为原料（无机试剂任选），设计制 备对二苯二甲酸的合成路线_______________________。 【答案】（2016 年全国Ⅰ. T 38） （1）cd； （2）取代反应（酯化反应）； （3）酯基、碳碳双键；消去反应； （4）己二酸 ； ； （5）12 ； ； （6） 。 [说明] 本题以糖类为主，设计芳烃、醇、酸、酯及聚合物等高中有机化学的主要知识 点，主要考查考生对有机化合物的分子式、结构式、有机反应方程式、同分异构体、有机官 能团相互转化、有机物合成路线设计等内容，对考生的综合应用能力及运用新知识解决问题 的能力要求较高。