北京 李宏華

學(xué)科內(nèi)綜合題解題方法與策略

北京 李宏華

學(xué)科內(nèi)綜合題常出現(xiàn)在理綜化學(xué)試題中，由于高考《考試大綱》中所涉及的知識(shí)點(diǎn)很多，高考命題要求覆蓋《考試大綱》中的大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)，而一套試卷的題量是有限的，為了解決題量小與需要考查的知識(shí)點(diǎn)多的矛盾，命題者設(shè)置了這種學(xué)科內(nèi)的綜合題。

一、學(xué)科內(nèi)綜合題的類型

根據(jù)學(xué)科內(nèi)的綜合題背景材料和各小題的關(guān)聯(lián)線索，可把學(xué)科內(nèi)綜合題分為四類：第一類，以元素化合物為中心與理論、實(shí)驗(yàn)的綜合；第二類，以化學(xué)理論為中心的綜合；第三類，以化工流程為背景的結(jié)合實(shí)驗(yàn)的綜合；第四類，以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為中心的綜合。不論哪種類型的綜合，各小題之間都有一條線貫穿，給人以“形散而神不散”的感覺。

二、學(xué)科內(nèi)綜合題的解題方法與策略

該類試題涉及的知識(shí)面廣，單個(gè)知識(shí)點(diǎn)的難度并不大，但由于是多個(gè)知識(shí)點(diǎn)連在一起，客觀上增加了難度。解題時(shí)要采取逐個(gè)分析、各個(gè)擊破的方法，認(rèn)真分析每個(gè)小題所考查的知識(shí)點(diǎn)，迅速轉(zhuǎn)變思路，防止在每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)、一個(gè)思路上走到底。

題型一：以元素化合物為中心，與理論、實(shí)驗(yàn)綜合考查

元素化合物知識(shí)點(diǎn)多，在備考過程中要注意類似知識(shí)的歸納整合，建立知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，這種聯(lián)系既是命題的著眼點(diǎn)，又是解題的關(guān)鍵，忽視這些聯(lián)系會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷。以元素化合物為中心的綜合題，往往以某一種元素為素材，涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)反應(yīng)原理等知識(shí)，除了吃透各知識(shí)間的交融結(jié)合點(diǎn)外，答非所問是考生解答此類試題經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

【例1】（2016新課標(biāo)Ⅰ，節(jié)選）元素鉻（Cr）在溶液中主要以Cr3＋（藍(lán)紫色）、（橙紅色）、（黃色）等形式存在，Cr（OH）3為難溶于水的灰藍(lán)色固體，回答下列問題：

（1）Cr3＋與Al3＋的化學(xué)性質(zhì)相似，在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，可觀察到的現(xiàn)象是______。

①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)________。

（3）在化學(xué)分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋與生成磚紅色沉淀，指示到達(dá)滴定終點(diǎn)。當(dāng)溶液中Cl－恰好完全沉淀（濃度等于1．0×10－5mol·L－1）時(shí)，溶液中c（Ag＋）為_____mol·L－1，此時(shí)溶液中等于_____mol·L－1。（已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分別為2．0×10－12和2．0×10－10）

【解析】（1）由Cr3＋與Al3＋的化學(xué)性質(zhì)相似可知，Cr（OH）3是兩性氫氧化物，能溶解在強(qiáng)堿NaOH溶液中。在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，首先發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生Cr（OH）3灰藍(lán)色固體，當(dāng)堿過量時(shí)，可觀察到沉淀消失。故觀察到的現(xiàn)象是開始有灰藍(lán)色固體生成，隨后沉淀消失。（2）①隨著H＋濃度的增大轉(zhuǎn)化為的離子反應(yīng)式為H2O。②溶液酸性增大，平衡H2O正向進(jìn)行的平衡轉(zhuǎn)化率增大；A點(diǎn)的濃度為0．25mol／L，根據(jù)Cr元素守恒可知的濃度為0．5mol／L；H＋濃度為1×10－7mol／L；此時(shí)該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)為1014；③升高溫度，溶液中的平衡轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，說明正方向放熱，則該反應(yīng)的ΔH＜0；（3）當(dāng)溶液中Cl－完全沉淀時(shí)，即c（Cl－）＝10－5，根據(jù)Ksp（AgCl）＝2．0×10－10，此時(shí)c（Ag＋）＝Ksp（AgCl）／c（Cl－）＝2．0×10－10÷（1．0×10－5）＝2．0×10－5mol·L－1；此時(shí)溶液中（2．0×10－5）2＝5×10－3mol·L－1。

【答案】（1）藍(lán)紫色溶液變淺，同時(shí)有灰藍(lán)色沉淀生成，然后沉淀逐漸溶解形成綠色溶液（3）2．0×10－55×10－3

【名師點(diǎn)評(píng)】化學(xué)平衡原理適用于任何化學(xué)平衡。如果改變影響平衡的一個(gè)條件，化學(xué)平衡會(huì)向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。會(huì)應(yīng)用沉淀溶解平衡常數(shù)計(jì)算溶液中離子濃度大小，并根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率的變化及移動(dòng)方向，并根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒書寫離子反應(yīng)方程式，是一個(gè)綜合性試題。

題型二：以化學(xué)理論為中心，與實(shí)驗(yàn)探究綜合考查

高考要求考生要有分析綜合能力，而體現(xiàn)分析綜合能力水平高低就是看考生是否具有把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干個(gè)較簡單的問題，并找出它們之間的聯(lián)系的能力，即考生要善于大題化小題，把綜合性問題分解為簡單化學(xué)問題。

【例2】（2016北京）用零價(jià)鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。

①作負(fù)極的物質(zhì)是________。

②正極的電極反應(yīng)式是___________________________。

______初始pH pH＝2．5 pH＝4．5________NO－3的去除率_______接近100%＜5 0%___________2 4小時(shí)pH 接近中性 接近中性鐵的最終物質(zhì)形態(tài)

（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在初始pH＝4．5的水體中投入足量鐵粉的同時(shí)，補(bǔ)充一定量的Fe2＋可以明顯提高的去除率。對(duì)Fe2＋的作用提出兩種假設(shè)：

Ⅰ．Fe2＋直接還原

Ⅱ．Fe2＋破壞FeO（OH）氧化層。

①做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示，可得到的結(jié)論是_____。

②同位素示蹤法證實(shí)Fe2＋能與FeO（OH）反應(yīng)生成Fe3O4。結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式，解釋加入Fe2＋提高去除率的原因：________。

____初始pH pH＝2．5 pH＝4．5____NO－3的去除率約10%約3%________1小時(shí)pH接近中性 接近中性____

【解析】用零價(jià)鐵去除水體中的硝酸鹽，實(shí)驗(yàn)過程中涉及多種化學(xué)原理分析，如（1）（2）為電化學(xué)原理分析，（3）（4）以實(shí)驗(yàn)探究為依托，考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素。

【名師點(diǎn)評(píng)】該題一改化學(xué)原理綜合應(yīng)用的拼題，改成“借實(shí)驗(yàn)考原理”的方式來考查學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)基本理論、化學(xué)反應(yīng)速率平衡、電化學(xué)等理論聯(lián)系實(shí)際，解題時(shí)我們只要抓住主要矛盾，便可簡化解題思路。我們只需要從影響速率平衡的主要因素（此題主要是濃度）考慮問題即可。此問極易誘導(dǎo)學(xué)生從復(fù)雜角度分析問題，不容易得到正確答案。

題型三：以化工流程為背景的結(jié)合實(shí)驗(yàn)的綜合

“變廢為寶”是中學(xué)化學(xué)環(huán)保命題的主流課題，無機(jī)化工流程圖題是2017年高考命題的新方向，通過化工流程圖考查中學(xué)化學(xué)的基本原理和實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)處理新信息的能力進(jìn)行有效考查。解答這類題關(guān)鍵是讀懂圖示，分析物質(zhì)的進(jìn)入與流出方向，以及每一步發(fā)生什么反應(yīng)，物質(zhì)組成是什么，根據(jù)組成采取混合物分離、提純的方法。

【例3】（2016新課標(biāo)Ⅲ）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生產(chǎn)硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環(huán)境又有利于資源綜合利用。廢釩催化劑的主要成分如下表所示：

____物質(zhì) V2O5 V2O4___K2S O4__SiO2___Fe2O3A l2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)／%2．2～2．9 2．8～3．1 2 2～2 8 6 0～6 5 1～2 ＜1_

以下是一種廢釩催化劑回收工藝路線：

回答下列問題：

（1）“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為，反應(yīng)的離子方程式為________________，同時(shí)V2O4轉(zhuǎn)化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是________。

（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)?，則需要氧化劑KClO3至少為________mol。

（5）“流出液”中陽離子最多的是________。

（6）“沉釩”得到偏釩酸銨（NH4VO3）沉淀，寫出“煅燒”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________________。

【解析】（1）“酸浸”時(shí)V2O5轉(zhuǎn)化為，V元素化合價(jià)不變，說明不是氧化還原反應(yīng)，根據(jù)原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為；二氧化硅與硫酸不反應(yīng)，則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋變?yōu)椋琕元素化合價(jià)從＋4價(jià)升高到＋5價(jià)，而氧化劑KClO3中氯元素化合價(jià)從＋5價(jià)降低到－1價(jià)，則根據(jù)電子得失相等可知需要氯酸鉀的物質(zhì)的量為少3mol÷6＝0．5mol。（3）“中和”作用之一是使釩以形式存在于溶液中，同時(shí)生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，則“廢渣2”中含有Fe（OH）3、Al（OH）3。（4）根據(jù)方程式可知為了提高洗脫效率，反應(yīng)應(yīng)該向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此淋洗液應(yīng)該呈堿性。（5）由于前面加入了氯酸鉀和氫氧化鉀，則“流出液”中陽離子最多的是鉀離子。（6）根據(jù)原子守恒可知偏釩酸銨（NH4VO3）“煅燒”生成七氧化二釩、氨氣和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2O＋2NH3↑。

【名師點(diǎn)評(píng)】本題是工藝流程問題，充分體現(xiàn)了“源于教材又不拘泥于教材”的指導(dǎo)思想，在一定程度上考查了學(xué)生的知識(shí)的靈活運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力。書寫離子反應(yīng)方程式，首先找出反應(yīng)物和生成物，然后判斷此反應(yīng)是否屬于氧化還原反應(yīng)，最后根據(jù)原子守恒、反應(yīng)前后電荷守恒配平其他；工藝流程中充分把握題目所給數(shù)據(jù)。

題型四：以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為中心的綜合考查

【例4】（2016全國Ⅱ）某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)。回答下列問題：

（1）分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0．1mol／L的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屬，其目的是__________________________________________________。

（2）甲組同學(xué)取2mL FeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_________________。

（3）乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mL FeCl2溶液中先加入0．5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和l滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是______________________________________________________。

（4）丙組同學(xué)取10mL 0．1mol／LKI溶液，加入6mL 0．1mol／LFeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

① 第一支試管中加入1mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層呈紫色；

② 第二只試管中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成藍(lán)色沉淀：

③ 第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。

實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是________（填離子符號(hào)）；實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________（填離子符號(hào)），由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為________。

（5）丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱。隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是_____________________；生成沉淀的原因是_____________________（用平衡移動(dòng)原理解釋）。

【解析】（1）亞鐵離子具有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵屬的目的是防止Fe2＋被氧化。（2）Cl2可將Fe2＋氧化成鐵離子，自身得電子生成氯離子，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋2Cl－。（3）防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產(chǎn)生干擾，所以煤油的作用是隔絕空氣。（4）根據(jù)Fe2＋的檢驗(yàn)方法，向溶液中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成藍(lán)色沉淀，一定含有亞鐵離子；則實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液顯血紅色，實(shí)驗(yàn)①和③說明，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)。（5）H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為，鐵離子的溶液呈棕黃色；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱。隨后有紅褐色沉淀生成，產(chǎn)生氣泡的原因是H2O2分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動(dòng)。

【答案】（1）防止Fe2＋被氧化2Fe3＋＋2Cl－（3）隔絕空氣（排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響）（4）Fe2＋Fe3＋可逆反應(yīng)2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解產(chǎn)生O2H2O2分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動(dòng)

【名師點(diǎn)評(píng)】本題以常見的鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)、H2O2的性質(zhì)為基礎(chǔ)，考查探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，學(xué)生讀題不會(huì)感到陌生，有利于考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，涉及鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)、離子的檢驗(yàn)、H2O2的性質(zhì)、鹽類的水解等知識(shí)。

（作者單位：北京市順義區(qū)第八中學(xué)）