學科內綜合題解題方法與策略

北京 李宏華

學科內綜合題解題方法與策略

北京 李宏華

學科內綜合題常出現在理綜化學試題中，由于高考《考試大綱》中所涉及的知識點很多，高考命題要求覆蓋《考試大綱》中的大多數知識點，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點多的矛盾，命題者設置了這種學科內的綜合題。

一、學科內綜合題的類型

根據學科內的綜合題背景材料和各小題的關聯線索，可把學科內綜合題分為四類：第一類，以元素化合物為中心與理論、實驗的綜合；第二類，以化學理論為中心的綜合；第三類，以化工流程為背景的結合實驗的綜合；第四類，以化學實驗為中心的綜合。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、學科內綜合題的解題方法與策略

該類試題涉及的知識面廣，單個知識點的難度并不大，但由于是多個知識點連在一起，客觀上增加了難度。解題時要采取逐個分析、各個擊破的方法，認真分析每個小題所考查的知識點，迅速轉變思路，防止在每一個知識點、一個思路上走到底。

題型一：以元素化合物為中心，與理論、實驗綜合考查

元素化合物知識點多，在備考過程中要注意類似知識的歸納整合，建立知識點之間的聯系，這種聯系既是命題的著眼點，又是解題的關鍵，忽視這些聯系會導致錯誤的判斷。以元素化合物為中心的綜合題，往往以某一種元素為素材，涉及化學實驗和化學反應原理等知識，除了吃透各知識間的交融結合點外，答非所問是考生解答此類試題經常出現的錯誤。

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

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

①用離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應________。

（3）在化學分析中采用K2CrO4為指示劑，以AgNO3標準溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋與生成磚紅色沉淀，指示到達滴定終點。當溶液中Cl－恰好完全沉淀（濃度等于1．0×10－5mol·L－1）時，溶液中c（Ag＋）為_____mol·L－1，此時溶液中等于_____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＋的化學性質相似可知，Cr（OH）3是兩性氫氧化物，能溶解在強堿NaOH溶液中。在Cr2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至過量，首先發生反應產生Cr（OH）3灰藍色固體，當堿過量時，可觀察到沉淀消失。故觀察到的現象是開始有灰藍色固體生成，隨后沉淀消失。（2）①隨著H＋濃度的增大轉化為的離子反應式為H2O。②溶液酸性增大，平衡H2O正向進行的平衡轉化率增大；A點的濃度為0．25mol／L，根據Cr元素守恒可知的濃度為0．5mol／L；H＋濃度為1×10－7mol／L；此時該轉化反應的平衡常數為1014；③升高溫度，溶液中的平衡轉化率減小，平衡逆向移動，說明正方向放熱，則該反應的ΔH＜0；（3）當溶液中Cl－完全沉淀時，即c（Cl－）＝10－5，根據Ksp（AgCl）＝2．0×10－10，此時c（Ag＋）＝Ksp（AgCl）／c（Cl－）＝2．0×10－10÷（1．0×10－5）＝2．0×10－5mol·L－1；此時溶液中（2．0×10－5）2＝5×10－3mol·L－1。

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

【名師點評】化學平衡原理適用于任何化學平衡。如果改變影響平衡的一個條件，化學平衡會向能夠減弱這種改變的方向移動。會應用沉淀溶解平衡常數計算溶液中離子濃度大小，并根據平衡移動原理分析物質的平衡轉化率的變化及移動方向，并根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒書寫離子反應方程式，是一個綜合性試題。

題型二：以化學理論為中心，與實驗探究綜合考查

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

【例2】（2016北京）用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽已成為環境修復研究的熱點之一。

①作負極的物質是________。

②正極的電極反應式是___________________________。

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

（3）實驗發現：在初始pH＝4．5的水體中投入足量鐵粉的同時，補充一定量的Fe2＋可以明顯提高的去除率。對Fe2＋的作用提出兩種假設：

Ⅰ．Fe2＋直接還原

Ⅱ．Fe2＋破壞FeO（OH）氧化層。

①做對比實驗，結果如圖所示，可得到的結論是_____。

②同位素示蹤法證實Fe2＋能與FeO（OH）反應生成Fe3O4。結合該反應的離子方程式，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pH接近中性 接近中性____

【解析】用零價鐵去除水體中的硝酸鹽，實驗過程中涉及多種化學原理分析，如（1）（2）為電化學原理分析，（3）（4）以實驗探究為依托，考查化學反應速率和化學平衡的影響因素。

【名師點評】該題一改化學原理綜合應用的拼題，改成“借實驗考原理”的方式來考查學生應用化學反應基本理論、化學反應速率平衡、電化學等理論聯系實際，解題時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。此問極易誘導學生從復雜角度分析問題，不容易得到正確答案。

題型三：以化工流程為背景的結合實驗的綜合

“變廢為寶”是中學化學環保命題的主流課題，無機化工流程圖題是2017年高考命題的新方向，通過化工流程圖考查中學化學的基本原理和實驗操作，對處理新信息的能力進行有效考查。解答這類題關鍵是讀懂圖示，分析物質的進入與流出方向，以及每一步發生什么反應，物質組成是什么，根據組成采取混合物分離、提純的方法。

【例3】（2016新課標Ⅲ）以硅藻土為載體的五氧化二釩（V2O5）是接觸法生產硫酸的催化劑。從廢釩催化劑中回收V2O5既避免污染環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 V2O5 V2O4___K2S O4__SiO2___Fe2O3A l2O3質量分數／%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V2O5轉化為，反應的離子方程式為________________，同時V2O4轉化成VO2＋?！皬U渣1”的主要成分是________。

（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋變為，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”中發生反應的化學方程式：_____________________________。

【解析】（1）“酸浸”時V2O5轉化為，V元素化合價不變，說明不是氧化還原反應，根據原子守恒可知反應的離子方程式為；二氧化硅與硫酸不反應，則“廢渣1”的主要成分是二氧化硅。（2）“氧化”中欲使3mol的VO2＋變為，V元素化合價從＋4價升高到＋5價，而氧化劑KClO3中氯元素化合價從＋5價降低到－1價，則根據電子得失相等可知需要氯酸鉀的物質的量為少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）根據方程式可知為了提高洗脫效率，反應應該向逆反應方向進行，因此淋洗液應該呈堿性。（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，發生反應的化學方程式為H2O＋2NH3↑。

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

題型四：以化學實驗為中心的綜合考查

【例4】（2016全國Ⅱ）某班同學用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質?；卮鹣铝袉栴}：

（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溶液與氯水反應的離子方程式為_________________。

（3）乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹，該組同學在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支試管中進行如下實驗：

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，生成藍色沉淀：

③ 第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。

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

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

【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，反應的離子方程式為2Fe3＋＋2Cl－。（3）防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產生干擾，所以煤油的作用是隔絕空氣。（4）根據Fe2＋的檢驗方法，向溶液中加入1滴K3［Fe（CN）6］溶液，生成藍色沉淀，一定含有亞鐵離子；則實驗②檢驗的離子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，Fe3＋遇KSCN溶液顯血紅色，實驗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為可逆反應。（5）H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發生反應的離子方程式為，鐵離子的溶液呈棕黃色；一段時間后，溶液中有氣泡出現，并放熱。隨后有紅褐色沉淀生成，產生氣泡的原因是H2O2分解反應放熱，促進Fe3＋的水解平衡正向移動。

【答案】（1）防止Fe2＋被氧化2Fe3＋＋2Cl－（3）隔絕空氣（排除氧氣對實驗的影響）（4）Fe2＋Fe3＋可逆反應2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解產生O2H2O2分解反應放熱，促進Fe3＋的水解平衡正向移動

【名師點評】本題以常見的鐵離子和亞鐵離子的性質、H2O2的性質為基礎，考查探究實驗方案的設計與評價，學生讀題不會感到陌生，有利于考查學生的基礎知識，涉及鐵離子和亞鐵離子的性質、離子的檢驗、H2O2的性質、鹽類的水解等知識。

（作者單位：北京市順義區第八中學）