元素化学解题省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

竞赛培训之元素化学题解竞赛培训之元素化学题解林瑞蔡第1页元素化学学习方法理论指导1.原子结构Fe3+比Fe2+稳定2.离子极化碳酸盐稳定性3.相同相溶原理I2易溶于有机溶剂4.软硬酸碱理论AlF63-稳定原因，AgCl中加入I5.库仑定律金属、离子晶体熔点6.惰性电子对效应7.电中性原理PCl5电离形成PCl4+和PCl6-非Cl-等等第2页元素化学学习方法类比1.对角线规则2.Ti与Si3.Cr与Al4.Co与Fe5.Mn与Fe等等第3页元素化学学习方法找规律1.金属活动次序表应用KCaNaMgAlZnFeHCuHgAg 还原性n逐步减弱离子氧化性n逐步增强与酸反应能与酸反应难与酸反应n氢氧化物碱性n逐步减弱水溶性n逐步减弱稳定性n逐步减弱硫化物颜色白色，水溶液无色或水解黑色水溶性n逐步减弱n硝酸盐稳定性亚硝酸盐和氧气氧化物、NO2、O2单质、NO2、O2第4页元素化学学习方法找规律2.元素周期表应用(1)元素金属性、非金属性(2)氢化物稳定性(3)最高价氧化物水化物酸碱性(4)卤化银水溶性、颜色(5)碱土金属硫酸盐水溶性(6)碳酸盐稳定性等等第5页元素化学学习方法构建知识网络1.金刚石二氧化硅2.白磷三氧化二磷五氧化二磷3.原硅酸多聚硅酸二氧化硅4.磷酸多聚磷酸五氧化二磷第6页元素化学考查特点单纯知识考查（,1）X和Y在周期表中相邻。CaCO3与X单质高温反应，生成化合物B和一个气态氧化物；B与Y单质反应生成化合物C和X单质；B水解生成D；C水解生成E，E水解生成尿素。确定B、C、D、E、X和Y。直接考查B:CaC2 C:CaCN2 D:C2H2 或或Ca(OH)2 E:NH2CN C(NH)2也可 X:C Y:N第7页元素化学考查特点单纯知识考查联络考查与生活、科技、化工等第8页元素化学考查特点单纯知识考查联络考查与生活、科技、化工等第9页元素化学考查特点单纯知识考查联络考查与生活、科技、化工等第10页元素化学考查特点单纯知识考查联络考查与生活、科技、化工等第11页元素化学考查特点作为考查载体考查结构第12页元素化学考查特点作为考查载体考查结构簇状化合物指含有原子间直接键合成团簇有限原子骨架化合物。Ru6(CO)16是一个常见金属羰基簇合物，其分子结构高度对称性，全部Ru原子都是等价，而CO有两种空间位置。试画出Ru6(CO)16一个合理结构式。（Ru处于八面体位置，有12个CO处于棱上形成桥键，还有4个处于8个面中四个面上组成正四面体位置）第13页元素化学考查特点作为考查载体考查配合物第14页元素化学考查特点作为考查载体考查电化学第15页元素化学考查特点作为考查载体考查试验第16页元素化学竞赛题型描述型n（全国预赛第4题）已探明我国锰矿储量占世界第三位，但富矿仅占6.4%，每年尚需进口大量锰矿石。有些人设计了把我国菱锰矿（贫矿）转化为高端“菱锰矿砂”绿色工艺。该工艺首先将矿砂与硫酸铵一起焙烧，较佳条件是：投料比m(NH4)2SO4/mMnCO31.5；焙烧温度450oC；焙烧时间1.5 小时。n（1）写出焙烧反应方程式：n (NH4)2SO4MnCO3MnSO42NH3CO2H2O n（2）其次，将焙烧产物转化为高端“菱锰矿砂”，写出反应方程式：nMnSO42NH3CO2H2O(NH4)2SO4MnCO3n（3）若焙烧温度过高或时间过长，将造成什么结果？n MnSO4，MnCO3分解生成高价锰氧化物而造成锰浸出率下降。第17页元素化学竞赛构型计算型第18页元素化学竞赛题型推理型第19页元素化学解题方法顺藤摸瓜沿沿题给题给信息信息(“藤藤”)、认认真分析、找到真分析、找到题题眼眼(“瓜瓜”)（,4（1）汞与次）汞与次氯氯酸（摩酸（摩尔尔比比1：1）发发生反生反应应，得到，得到2种反种反应产应产物，物，其一是水。其一是水。该该反反应应方程式方程式为为：；反反应应得到含汞得到含汞产产物物汉汉字名称字名称为为 。2Hg+2HClO=Hg2OCl2+H2O碱式碱式氯氯化汞（或化汞（或氯氯氧化汞）。（氧化汞）。（1分）。分）。注：注：Hg2OCl2也可写成也可写成HgOHgCl2或或HgCl2HgO第20页以下是某一以下是某一类类主要主要铂铂配合物生配合物生产产方法，用方法，用NaOH调调整整氯铂氯铂酸溶液至酸溶液至pH=12,煮沸煮沸2小小时时，冷却到室温，冷却到室温，迟缓迟缓滴加硝酸溶液，滴加硝酸溶液，调调整整pH至至5，得，得到黄色沉淀（到黄色沉淀（A），洗），洗涤涤，干燥后，干燥后备备用。原子吸收光用。原子吸收光谱测谱测量配合物（量配合物（A）中中铂铂含量含量为为65.22%，失重分析，失重分析试验试验得到两个得到两个阶阶段，段，120-300之之间间失失重重为为24.09%,300-600第二次失重第二次失重过过程程为为10.70%。元素化学解题方法顺藤摸瓜1.写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。2.经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。第21页以下是某一以下是某一类类主要主要铂铂配合物生配合物生产产方法，用方法，用NaOH调调整整氯铂氯铂酸溶液至酸溶液至pH=12,煮沸煮沸2小小时时，冷却到室温，冷却到室温，迟缓迟缓滴加硝酸溶液，滴加硝酸溶液，调调整整pH至至5，得，得到黄色沉淀（到黄色沉淀（A），洗），洗涤涤，干燥后，干燥后备备用。原子吸收光用。原子吸收光谱测谱测量配合物（量配合物（A）中中铂铂含量含量为为65.22%，失重分析，失重分析试验试验得到两个得到两个阶阶段，段，120-300之之间间失失重重为为24.09%,300-600第二次失重第二次失重过过程程为为10.70%。元素化学解题方法顺藤摸瓜1.写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。2.经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。第22页以下是某一以下是某一类类主要主要铂铂配合物生配合物生产产方法，用方法，用NaOH调调整整氯铂氯铂酸溶液至酸溶液至pH=12,煮沸煮沸2小小时时，冷却到室温，冷却到室温，迟缓迟缓滴加硝酸溶液，滴加硝酸溶液，调调整整pH至至5，得，得到黄色沉淀（到黄色沉淀（A），洗），洗涤涤，干燥后，干燥后备备用。原子吸收光用。原子吸收光谱测谱测量配合物（量配合物（A）中中铂铂含量含量为为65.22%，失重分析，失重分析试验试验得到两个得到两个阶阶段，段，120-300之之间间失失重重为为24.09%,300-600第二次失重第二次失重过过程程为为10.70%。元素化学解题方法顺藤摸瓜1.写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。写出该铂配合物化学式和合成该配合物方程式。2.经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。经过计算，写出第一次失重和第二次失重后含铂产物化学式。H2Pt(OH)6 或Pt(OH)4(H2O)2 PtO2,Pt 第23页元素化学解题方法分析讨论(,4）在）在30以下，将以下，将过过氧化氧化氢氢加到硼酸和加到硼酸和氢氢氧化氧化钠钠混合溶液中，混合溶液中，析出一个无色晶体析出一个无色晶体X。组组成份析成份析证实证实，该该晶体晶体质质量量组组成成为为Na 14.90，B 7.03%，H 5.24%。加。加热热X，得无色晶体，得无色晶体Y。Y含含Na 23.0%，是一个温和氧化，是一个温和氧化剂剂，常温下在干燥空气里，常温下在干燥空气里稳稳定，但在潮湿定，但在潮湿热热空空气中分解放氧，广泛用作洗气中分解放氧，广泛用作洗涤剂涤剂、牙膏、牙膏、织织物漂白物漂白剂剂和美和美发产发产品，品，也用于有机合成。也用于有机合成。结结构分析构分析证实证实X和和Y晶体中有同一个阴离子晶体中有同一个阴离子Z2-，该该离子中硼原子化学离子中硼原子化学环环境相同，而氧原子却有两种成境相同，而氧原子却有两种成键键方式。方式。(1)写出写出X、Y最最简简式，式，给给出推理出推理过过程。程。X最最简简式；式；Y最最简简式；式；(数据不足数据不足)利用利用题给题给数据，找到方程，数据，找到方程，进进行行讨论讨论第24页元素化学解题方法分析讨论 X最最简简式；式；NaBH8O7 Y最最简简式；式；NaBH2O4(写成水合物也可写成水合物也可)推理推理过过程：程：Na B H O 14.90/23.0=0.648 7.03/10.8=0.651 5.24/1.008=5.20 72.83/16.0=4.55 11 8 7 X变变成成Y是脱水是脱水过过程。程。若若X为为NaBH6O6H2O，则则Y中中Na质质量百分数量百分数为为23/135.8=0.17 不符合不符合题题意意若若X为为NaBH4O52H2O，则则Y中中Na质质量百分数量百分数为为23/117.8=0.20 不符合不符合题题意意若若 X为为NaBH2O43H2O,则则Y中中Na质质量百分数量百分数为为23/99.8=0.23若若X为为NaBO34H2O，则则Y中中Na质质量分数量分数为为23/81.8=0.28 不符合不符合题题意。意。第25页元素化学解题方法分析讨论NO2-是一个常是一个常见见配体，在八面体配离子配体，在八面体配离子MR2(NO2)4-中，中，中心离子中心离子M含量含量为为21.27%，氮元素含量，氮元素含量为为30.33%，只只检测检测到一个到一个N-O键长键长，请请回答以下回答以下问题问题3-1、给给出自由状出自由状态态下下NO2-结结构，构，NO2-在在该该配合物中配位配合物中配位方式方式3-2、经过计经过计算，算，给给出配离子化学式和名称出配离子化学式和名称3-3、画出、画出该该配离子配离子结结构构第26页3-2、若、若R中不含中不含N,则氧元素含量为则氧元素含量为(0.3033/14)x32=0.6933,M,N,O之之和将超出和将超出1，是不可能。，是不可能。所以所以R必必为含氮配体。含氮配体。设R中含中含x个个N，则有有nM:nN=0.2127/MM:0.3033/14.01=1：（：（2x+4）MM=19.65(x+2)x=1时，有合了解，时，有合了解，MM=58.95 为为Co元素，元素，配离子摩尔质量配离子摩尔质量=277g/mol,扣除掉扣除掉1个个Co,6个个N,8个个O后还剩下后还剩下6，应为，应为6个个H，故配体，故配体R为为NH3,配离子化学式为配离子化学式为Co(NH3)2(NO2)4-，名称为四硝基名称为四硝基二氨合钴二氨合钴(|)离子离子3-3、因为只一个、因为只一个N-O键长，全部氧原子等价，则配离子结构应为：键长，全部氧原子等价，则配离子结构应为：元素化学解题方法分析讨论3-1、NO2-为角型，为角型，因为只一个因为只一个N-O键长，应为氮原子配位键长，应为氮原子配位第27页元素化学解题方法图表法利用利用题给题给信息，信息，绘绘成成图图表，使表，使题题愈加清楚明了愈加清楚明了（1997,1）次磷酸）次磷酸H3PO2是一个是一个强强还还原原剂剂，将它加入，将它加入CuSO4水溶液，水溶液，加加热热到到4050，析出一个，析出一个红红棕色棕色难难溶物溶物A。经经判定：反判定：反应应后溶液是后溶液是磷酸和硫酸混合物；磷酸和硫酸混合物；X射射线线衍射衍射证实证实A是一个六方晶体，是一个六方晶体，结结构构类类同于同于纤维锌矿纤维锌矿(ZnS),组组成成稳稳定；定；A主要化学性主要化学性质质以下：以下：1.温度超出温度超出60，分解成金属，分解成金属铜铜和一个气体；和一个气体；2.在在氯氯气中着火；气中着火；3.与与盐盐酸酸应应放出气体。放出气体。回答以下回答以下问题问题：(1)写出写出A化学式。化学式。(2)写出写出A生成反生成反应应方程式。方程式。(3)写出写出A与与氯氯气反气反应应化学方程式。化学方程式。(4)写出写出A与与盐盐酸反酸反应应化学方程式。化学方程式。第28页元素化学解题方法图表法（1997,1）次磷酸）次磷酸H3PO2是一个是一个强强还还原原剂剂，将它加入，将它加入CuSO4水溶液，水溶液，加加热热到到4050，析出一个，析出一个红红棕色棕色难难溶物溶物A。经经判定：反判定：反应应后溶液是后溶液是磷酸和硫酸混合物；磷酸和硫酸混合物；X射射线线衍射衍射证实证实A是一个六方晶体，是一个六方晶体，结结构构类类同于同于纤维锌矿纤维锌矿(ZnS),组组成成稳稳定；定；A主要化学性主要化学性质质以下：以下：1.温度超出温度超出60，分解成金属，分解成金属铜铜和一个气体；和一个气体；2.在在氯氯气中着火；气中着火；3.与与盐盐酸酸应应放出气体。放出气体。第29页元素化学解题方法图表法（1998,8）锇锇名称源自拉丁文，原名称源自拉丁文，原义义“气味气味”，这这是因是因为锇为锇粉末会被空气氧化粉末会被空气氧化为为有有恶恶臭臭OsO4（代号（代号A，熔点，熔点40，沸点，沸点130）。）。A溶于溶于强强碱碱转转化化为为深深红红色色OsO4(OH)22离子（代号离子（代号B）,向含向含B水溶液通入氨，生成水溶液通入氨，生成C，溶液溶液颜颜色色转为转为淡黄色。淡黄色。C十分十分稳稳定。定。C是是A等等电电子体，其中子体，其中锇锇氧化氧化态态仍仍为为8。红红外外图谱图谱能能够检够检出分子中一些化学出分子中一些化学键键振振动动吸收。吸收。红红外外谱图显谱图显示示C有一个四氧化有一个四氧化锇锇所没有吸收。所没有吸收。C含含钾钾化合物是黄色晶体，与高化合物是黄色晶体，与高锰锰酸酸钾钾类质类质同晶。同晶。（1）给给出出C化学式。化学式。（2）给给出出A、B、C最可能立体最可能立体结结构。构。第30页元素化学解题方法图表法（1999,3）铬铬化学丰富多采，化学丰富多采，试验结试验结果常出人意料。将果常出人意料。将过过量量30%H2O2加入加入(NH4)2CrO4氨水溶液氨水溶液,热热至至50后冷至后冷至0，析出暗棕，析出暗棕红红色晶体色晶体A。元。元素分析素分析汇报汇报：A含含Cr 31.1%，N 25.1%，H 5.4%。在极性溶。在极性溶剂剂中中A不不导电导电。红红外外图谱证实图谱证实A 有有NH键键，且与游离氨分子，且与游离氨分子键键能相差不太大，能相差不太大，还证实还证实A 中中铬铬原子周原子周围围有有7个配位原子提供孤个配位原子提供孤对电对电子与子与铬铬原子形成配原子形成配位位键键，呈五角双，呈五角双锥锥构型。构型。（1）以上信息表明）以上信息表明A化学式化学式为为：；可能；可能结结构式构式为为：。（2）A中中铬铬氧化数氧化数为为：。（3）预预期期A 最特征化学性最特征化学性质为质为：。（4）生成晶体）生成晶体A反反应应是氧化是氧化还还原反原反应应，方程式是：，方程式是：。第31页元素化学解题方法图表法第32页第33页（预赛第7题）某不活泼金属 X在氯气中燃烧产物Y溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体Z，其中 X质量分数为50。在500mL浓度为0.10mol/LY水溶液中投入锌片，反应结束时固体质量比反应前增加4.95g。X是 ；Y是 ；Z是 。不活泼不活泼不活泼不活泼金属金属金属金属 X X X XXClXCln nCl2HHa aXClXCln+an+a?（黄）（黄）（黄）（黄）HClXClXCln n +(n/2)Zn =X+(n/2)Zn Cl +(n/2)Zn =X+(n/2)Zn Cl2 2 M MX X-(n/2)M-(n/2)MZn Zn 0.050 0.050 4.954.95 M MX X 32.7n 32.7n99 99 （n n1 1，2 2，3)3)M MX X=132,164 or 197 X=Au=132,164 or 197 X=Au AuAuAuClAuCl3 3第34页（预赛第7题）某不活泼金属 X在氯气中燃烧产物Y溶于盐酸得黄色溶液，蒸发结晶，得到黄色晶体Z，其中 X质量分数为50。在500mL浓度为0.10mol/LY水溶液中投入锌片，反应结束时固体质量比反应前增加4.95g。X是 ；Y是 ；Z是 。不活泼不活泼不活泼不活泼金属金属金属金属 X X X XXClXCln nCl2HHa aXClXCln+an+a?（黄）（黄）（黄）（黄）HCl HAuCl HAuCl4 4?HH3 3AuClAuCl6 6?Au:57.9%47.7%Au:57.9%47.7%197-(1+35.5197-(1+35.544）54 54？3H 3H2 2OOHAuClHAuCl4 4 3H 3H2 2OOHAuClHAuCl4 4 3H 3H2 2OOAuAuAuClAuCl3 3第35页元素化学解题方法猜测求证（1997,1）次磷酸）次磷酸H3PO2是一个是一个强强还还原原剂剂，将它加入，将它加入CuSO4水溶液，水溶液，加加热热到到4050，析出一个，析出一个红红棕色棕色难难溶物溶物A。经经判定：反判定：反应应后溶液是后溶液是磷酸和硫酸混合物；磷酸和硫酸混合物；X射射线线衍射衍射证实证实A是一个六方晶体，是一个六方晶体，结结构构类类同于同于纤维锌矿纤维锌矿(ZnS),组组成成稳稳定；定；A主要化学性主要化学性质质以下：以下：1.温度超出温度超出60，分解成金属，分解成金属铜铜和一个气体；和一个气体；2.在在氯氯气中着火；气中着火；3.与与盐盐酸酸应应放出气体。放出气体。回答以下回答以下问题问题：(1)写出写出A化学式。化学式。(2)写出写出A生成反生成反应应方程式。方程式。(3)写出写出A与与氯氯气反气反应应化学方程式。化学方程式。(4)写出写出A与与盐盐酸反酸反应应化学方程式。化学方程式。依据依据题给题给各种信息，大胆推各种信息，大胆推测测，细细心求心求证证第36页元素化学解题方法猜测求证首先能够把A写成MX。其中M是铜是无疑，因A经加热分解能够得到铜(M=Cu)。X是什么？这是本题难点。先依据MX含有ZnS结构，是M：X=1：1组成，A只可能是CuS，CuP，CuO和CuH等等，显然，只有CuH才是与其它信息对应，若是CuS或CuO，生成反应中就找不到被强还原剂(NaH2PO2)还原元素，若是CuP，与铜和磷化合价矛盾(按化合价，应是Cu3P或者Cu3P2，均不是ZnS组成)，所以A是CuH。第37页用用PCl5、PBr3、Br2和和NH3在在C2H2Cl4中回流得到固体中回流得到固体A，经测经测定定发觉发觉A中有两种分子，物中有两种分子，物质质量比量比为为（约约等于）等于）1：1，且不能分离出一个没有，且不能分离出一个没有极性分子。极性分子。A中分子有六元中分子有六元环结环结构，且能构，且能产产生生类类似于苯似于苯环环磁磁场场。A中中Cl元素百分含量元素百分含量为为9.71%，P元素百分含量元素百分含量为为16.96%。依据以上信息回答以下依据以上信息回答以下问题问题：1试试推推导导出出A平均分子式。平均分子式。2写出写出组组成分子中，可能有哪些不一成分子中，可能有哪些不一样结样结构，构，请请分分别别画出。画出。元素化学解题方法猜测求证第38页1P3N3Br4.5Cl1.5 2P3N3Br4Cl2三种、P3N3Br 5Cl一个 元素化学解题方法猜测求证第39页第40页第41页一个名一个名为为TAPB非烈性炸非烈性炸药药是苯取代是苯取代产产物，它最物，它最简简式是式是CHNO，因，因为这为这种炸种炸药药分子在没有引分子在没有引发剂发剂特殊特殊稳稳定性而定性而较较易易储储存，因而有主要用途。存，因而有主要用途。请请写出写出TAPB含有特殊含有特殊稳稳定性原定性原因所在，并画因所在，并画图说图说明。明。C6H6N6O6，元素化学解题方法猜测求证第42页第43页(1)A:Co(NH3)5H2OBr3,B:CoBr(NH3)5Br2,C:CoBr(NH3)5Cl2 ，推断过程，推断过程:A中只含中只含Co,N,H,O,Br五种元素，计算得五种元素，计算得Co:N=1:5,且式量不超出且式量不超出500,则式量为则式量为401.7（含一个钴），扣除一钴，五氨还余（含一个钴），扣除一钴，五氨还余257.77，钴应被双氧水氧化为钴应被双氧水氧化为+3价，扣除价，扣除3个个Br,恰好余恰好余18.07为为1个水。个水。（2）CoCO3+2HBr=CoBr2+CO2+H2O 2CoBr2+2NH4Br+8NH3+H2O2=2Co(NH3)5H2OBr3 三溴化五氨三溴化五氨一水合钴（一水合钴（III）第44页第45页（1）2HNO3+P2O5 （或（或1/2 P4O10）=N2O5+2HPO3 (2分，写分，写H3PO4 得得1分分)（2）D：（：（NO2）2OBF3,E：NO2BF4,F：NO2F （各（各2分）分）(3)C6H6+NO2F=C6H5NO2+HF （2分）分）第46页第47页第48页1996年第7题在有机溶在有机溶剂剂里令里令n摩摩尔尔五五氯氯化磷与化磷与n摩摩尔尔氯氯化化铵铵定量地定量地发发生完全反生完全反应应，释释放出放出4n摩摩尔尔氯氯化化氢氢，同，同时时得到一个白色晶体得到一个白色晶体A。A熔点熔点为为113，在减在减压压下，下，50即可升即可升华华，在，在1Pa下下测测得得A蒸汽密度若蒸汽密度若换换算成算成标标准状准状况下况下则为则为15.5g/L。1经过计经过计算算给给出出A分子式。分子式。2分子分子结结构构测测定定试验结论试验结论表明，同种元素原子在表明，同种元素原子在A分子所分子所处环处环境境毫无区分，毫无区分，试试画出画出A分子分子结结构构简图简图（即用（即用单键单键一和双一和双键键等把分子里等把分子里原子原子连连接起来路易斯接起来路易斯结结构式）。构式）。【参考答案】【参考答案】（1）PCl5NH4ClPNCl24HClM(PNCl2)31十十1435.5211615.522.4347.2347.21162.993答：答：A分子式分子式为为P3N3Cl6（2）第49页