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无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

在物质结构与性质类考题中,通过微粒的结构确定化学式(或通式)是常见的考点之一,如何在紧张的高三复习备考中教会学生快速、有效地解决此类问题,形成解题模型是值得我们在教学过程中探索的内容之一。下面以近期《汉台区2024 届高三年级教学质量检测考试》35题为例,结合近年来相关高考真题,利用“均摊法”解决关于“无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定”。

【汉台区2024届高三年级教学质量检测考试】35题

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

由最小重复单元的结构可知:两种不同价态的铜与Cl原子形成的无限长链结构对应的阴离子结构中Cu:Cl=1:3,根据Cl的化合价为-1,结合Cu的两种价态(+1、+2价)可推知其对应的阴离子分别为:【CuCl32-和【CuCl3。据此,两种化合物的化学式分别为:K2CuCl3和KCuCl3

下面利用均摊法解决几道高考题:

(2021·河北卷)(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

如果有n(个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸),则相应的酸根可写为___。

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

由最小重复单元的结构可知:最小重复单元的组成式为HPO3,因此,如果有n(个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸),则可脱去n(个水分子得到)(HPO3)n,其失去H后得到相应的酸根,故该酸根可写为无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

[2019·新课标Ⅲ](5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

由最小重复单元的结构可知:最小重复单元的组成式为PO3,但每个阴离子结构中都有一个端位O剩余,因此,可推知在直链的多磷酸盐中,这类磷酸根的化学式可用通式表示为(PnO3n+1),结合磷酸盐中P的化合价为+5、O的化合价为-2,可知这类磷酸根离子的化合价为:—(n+2),故这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)-

解法二:可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导:PO42、P2O74、P3O105-:

磷原子的变化规律为:1,2,3,4,n

氧原子的变化规律为:4,7,10,3n+1

酸根的变化规律为:3,4,5,n+2

因此,通过数学规律可推知这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(PnO3n+1)(n+2)-

比较以上两种解题方法,均摊法相对而言节省时间、较易掌握。

因此,针对此类题型,建议使用均摊法构建解题模型:

(1)先找最小重复单元;

(2)最小重复单元的组成式;

(3)确定无限长链结构中物质化学式(或通式)。

【试一试】

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

解析:如下图所示,利用均摊法找出最小重复单元,发现1个实线圈为一个基本结构单元,其中含6个C,2个O(虚线圈的N被O取代),实线圈线上的3个N被3个结构单元均摊,内部还有5个N,共6个N,故化简为C3N3O。

(2023·陕西安康统考二模)

(4)磷酸聚合可以生成链状多磷酸或环状多磷酸。其中环状多磷酸是由3个或3个以上磷氧四面体通过共用氧原子环状连接而成,常见的三聚环状多磷酸结构如图所示,则n(聚环状多磷酸的通式为)__________(用含n(的式子表示))。

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

【2015海南化学】

(4)V2O5溶解在NaOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子的立体构型为;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为。

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定

无限长链结构中物质化学式(或通式)的确定



(责任编辑:化学自习室)
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