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2.常见的框图结构探讨

注：本资料的方程式中省去了部分的反应条件

省略部分反应物和生成物的框图结构

（1）三角关系型

“三角转化关系”是推断题中经常提到的一种重要的转化关系，一般的“三角关系”是三者之间均可相互转化的形式，如课本上提到过的“铁三角”。而推断题中常出现的是上图中的简化型的“三角关系”。这种转化模式中，B相当于由A到C的一个中间物质，其性质应是较为多样的。下面给出几组非常重要的“三角关系”。

①铁三角

“铁三角”的转化是无机推断题中永恒的热点，考察的变化很多，但基本的原则是始终如一的。单质Fe和Fe²⁺离子都是还原剂，而Fe³⁺是氧化剂，Fe²⁺/Fe和Fe³⁺/Fe²⁺构成两组氧化还原电对。在相应的氧化剂或还原剂作用下，即可实现氧化还原电对中氧化型与还原型的相互转化。而Fe单质直接转化为Fe³⁺，需要通过O₂、Cl₂、硝酸等强氧化剂的作用，将Fe³⁺转化为Fe单质，则应用还原剂还原Fe的+3价氧化物。当然，在三角转化关系之外，我们还应注意这三者同时出现的反应Fe+2Fe³⁺==3Fe²⁺。

下面是一组填入上面的简化三角关系图的情况：

A. Fe  B. FeCl₂  C. FeCl₃

Fe+2HCl==FeCl₂+H2↑ 2FeCl₂+Cl₂==2FeCl₃  2Fe+3Cl₂ 2FeCl₃

与Fe元素有关的另一组重要的情况

A. Fe³⁺（FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃等）  B. Fe(OH)₂  C. Fe(OH)₃

Fe³⁺+3OH^-== Fe(OH)₃↓  Fe²⁺+2OH^-== Fe(OH)₂↓  4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O==4Fe(OH)₃

特别要注意的是B→C的反应现象为“沉淀先变成灰绿色，后变成红褐色”。

②铝三角

“铁三角”是“氧化还原三角”，而“铝三角”则是“离子反应三角”，二者正好代表了高中阶段重点接触的两种基本反应。铝三角的成因是Al(OH)₃的两性，即Al(OH)₃在溶液体系中存在两种电离方式H⁺+AlO₂^-+H₂O Al(OH)₃ Al³⁺+3OH^-，Al(OH)₃在酸中溶解变成Al³⁺，在碱中溶解变成AlO₂^-，基于上面的两个可逆反应，便形成了三角转化关系。同样，我们也应注意这三者同时出现的反应Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O==4Al(OH)₃↓

下面是一组填入上面的简化三角关系图的情况：

A. Al³⁺  B. Al(OH)₃  C. AlO₂^-

Al³⁺+3OH^-== Al(OH)₃↓  Al(OH)₃+ OH^-== AlO₂^--+2H₂O  Al³⁺+4OH^-== AlO₂^--+2H₂O

当然，任意调换三者的位置，我们都可以得到一组合理的能填入上面的简化三角关系图的情况。

若考虑Al单质，还可以得到下面的填法：

A. Al  B. Al³⁺  C. AlO₂^-

2Al+6H⁺==2Al³⁺+3H₂↑ Al³⁺+4OH^-== AlO₂^--+2H₂O  2Al+2OH^-+2H₂O==2AlO₂^-+3H₂↑

或可填成 A. Al  B. AlO₂^-  C. Al³⁺

2Al+2OH^-+2H₂O==2AlO₂^-+3H₂↑ AlO₂^-+4H⁺ ==Al³⁺+2H₂O  2Al+6H⁺==2Al³⁺+3H₂↑

③“碱—正盐—酸式盐”三角

“碱—正盐—酸式盐”三角关系是我们从初中阶段就开始接触到的经典转化关系，和“铝三角“一样，它也是一个基于电解质溶液和离子反应原理的转化关系。这一三角关系的关键环节是酸式盐离子HCO₃^-，在溶液中，其存在着电离和水解的双重平衡；在固体状态下，酸式盐能分解成正盐。而利用沉淀反应的方法可以实现CO₃^2-→OH^-，HCO₃^-→OH^-的转化。同样，我们也应该注意三者同时出现的反应 OH^-+HCO₃^-==CO₃^2-+H₂O

下面是一组填入上面的简化三角关系图的情况：

A. Na₂CO₃  B. NaOH  C. NaHCO₃

CO₂+H₂O+Na₂CO₃==2NaHCO₃  Na₂CO₃+Ca(OH)₂==CaCO₃↓+2NaOH

CO₂+NaOH==NaHCO₃（过量CO₂通入NaOH溶液中）

实际的题目中，命题人常常会将Na单质和其氧化物加入到上面的“NaOH—Na₂CO₃—NaHCO₃”关系中，构成复合反应关系，如下面得这个简单的框图，它实际上是由两个前面的“简化三角关系图”复合而成的，若A为Na单质，有下面的填法：

A . Na  B. Na₂O  C. Na₂O₂  D. NaOH  E. Na₂CO₃  F. NaHCO₃

4Na+O₂==2Na₂O  2Na+O₂==Na₂O₂  2Na₂O+O₂==2Na₂O₂  2Na₂O₂+2H₂O==4NaOH+O₂↑

 CO₂+2NaOH==Na₂CO₃+H₂O  CO₂+H₂O+Na₂CO₃==2NaHCO₃  CO₂+NaOH==NaHCO₃

藉由反应2Na₂O₂+2CO₂==2Na₂CO₃+O₂↑，当D为Na₂CO₃时同样能填出右边的三个空。

    除了上面三个典型的三角关系外，若充分挖掘高中化学中的反应方程式，我们还可以以“N、S、Cl、Mg、C、Si、P”等各种常见元素为中心写出很多个三角关系图（不一定要xx能相互转化），并据此填出上面的简化三角关系图，这项工作交由读者们自己来完成。同学们列关系图时，一定要注意自己所列的是“氧化还原关系图（如”铁三角“）”还是“离子反应关系图（如“碱—正盐—酸式盐”三角）”，这是充分掌握这些反应关系的前提。

（2）直线型

    直线转化是框图中常见的结构，而命题人最青睐的莫过于上面的“连续氧化型”的线型框图。连续氧化型框图中B、C是一种元素的两种不同价态的化合物，而A可以是单质，也可以是化合物。连续氧化型框图中“A+O₂→B”、“B+O₂→C”是“主干部分”，而有些框图通常还会在{zh1}加上“C+H₂O→D”一步，或在前面加上“D+H₂O→A”。在直线型的框图中，A、B、C、D中一般都含有同一种元素。

下面是以某种元素为主线的符合连续氧化条件的几组常见物质：

①主线元素：C

A. C（CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆等烃类）B. CO  C. CO₂  D.H₂CO₃

Ａ→Ｂ为碳或烃类的不xx燃烧，Ｂ→Ｃ为CO的燃烧，如

2C+O₂==2CO（CH₄+3O₂==2CO+4H₂O等）  2CO+O₂==2CO₂  CO₂+H₂O==H₂CO₃

②主线元素：S

A. S（H₂S、FeS₂等） B. SO₂  C. SO₃  DH₂SO₄

Ａ→Ｂ为S或H₂S的xx燃烧或煅烧FeS₂等含硫的矿物，Ｂ→Ｃ为SO₂的接触氧化，C→D为SO₃的吸收，硫酸工业的流程也符合这一转化关系，如

S+O₂==SO₂（2H₂S+3O₂==2SO₂+2H₂O或4FeS₂+11O₂==2Fe₂O₃+8SO₂）

2SO₂+O₂2SO₃  SO₃+H₂O==H₂SO₄

③主线元素：N

A. N₂（NH₃） B. NO  C. NO₂  DHNO₃

Ａ→Ｂ为N₂与O₂放电时反应或NH₃的催化氧化，Ｂ→Ｃ为NO的氧化，C→D为NO₂与H₂O的重新生成NO的反应，如

N₂+O₂2NO（4NH₃+5O₂==4NO+6H₂O） 2NO+O2==2NO₂  3NO₂+H₂O==2HNO₃+NO

④主线元素：Na、O

A. Na  B. Na₂O  C.Na₂O₂  DNaOH

这一关系中虽然A、B、C、D中都含有Na元素，但决定了这一关系的实际上是O元素的价态变化。A→B为Na在空气中的氧化，B→C为Na₂O的进一步氧化，C→D为Na₂O₂与H₂O的放出O₂的反应，如

4Na+O₂==2Na₂O  2Na₂O+O₂==2Na₂O₂  2Na₂O₂+2H₂O==4NaOH+O₂↑

⑤有机物的连续氧化

有机化学中醇→醛→酸转化正好也能构成一个连续氧化关系，而将D移至A前，构成“D+H₂O→A”的转化，然后加入“A+C→E”的转化，便可得到“卤代烃→醇→醛→酸→酯”的完整转化关系，如

CH₃CH₂Br+H₂O→CH₃CH₂OH+HBr  2CH₃CH₂OH+O₂→2CH₃CHO+2H₂O

2CH₃CHO+O₂→CH₃COOH  CH₃COOH+ C₂H₅OH→CH₃COOCH₂CH₃+H₂O

对于一般的直线型转化关系，当A、B、C、D中含有同一种元素时，我们可以写出很多组情况。读者们可以用“接龙”的方法进行训练，即先写出A物质，然后根据某个反应条件使A转化为B，A与B中至少有一种元素相同；不断重复这一过程直至填出A、B、C、D为止（或者一直填下去，直至填不出下一个物质为止）。这不失为充分训练元素化合物推断的一种好方法。下面给出几组示例：

①H₂→H₂O→NaOH→Mg(OH)₂      ②CaC₂→C₂H₂→CO₂→CO₃^2-

③NH₄HCO₃→NH₃→NO→NO₂      ④Na→Na₂O₂→Na₂CO₃→NaOH

⑤Mg→MgO→Mg²⁺→Mg(OH)₂    ⑥Al³⁺(AlO₂^-)→Al(OH)₃→Al₂O₃→Al

⑦Na₂SiO₃→H₂SiO₃→ SiO₂→Si    ⑧P→P₂O₅→H₃PO₄→Ca₃PO₄

⑨NaCl→Cl₂→Ca(ClO)₂→HClO    ⑩Cu→CuO→Cu²⁺→Cu(OH)₂