化學(xué)推理能力提升試題一、無機框圖推斷題專項訓(xùn)練（一）限定范圍型推斷例題1：現(xiàn)有A、B、C三種氣體，均為中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示（反應(yīng)條件略去）。已知A為無色氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍；B為紅棕色氣體；C為無色氣體，是形成酸雨的主要污染物之一。解析：突破口識別：A能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，特征性質(zhì)指向氨氣（NH?）；B為紅棕色氣體，顏色特征直接鎖定二氧化氮（NO?）；C是酸雨的主要污染物，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可推知為二氧化硫（SO?）或二氧化氮，但B已確定為NO?，故C只能為NO（一氧化氮）。轉(zhuǎn)化關(guān)系驗證：NH?（A）經(jīng)催化氧化生成NO（C）：4NH?+5O?$\xlongequal[\Delta]{催化劑}$4NO+6H?ONO（C）與O?反應(yīng)生成NO?（B）：2NO+O?=2NO?NO?（B）與水反應(yīng)生成硝酸和NO（C）：3NO?+H?O=2HNO?+NO三者轉(zhuǎn)化關(guān)系符合題目要求，推斷成立。變式訓(xùn)練：已知X、Y、Z為短周期元素組成的單質(zhì)，A、B、C為化合物，轉(zhuǎn)化關(guān)系為X+Y→A，Y+Z→B，A+B→C+Y。若X為金屬單質(zhì)，Y為非金屬單質(zhì)，且常溫下Y為氣體，C為白色沉淀。請推斷各物質(zhì)化學(xué)式。答案提示：X=Mg，Y=O?，Z=Si，A=MgO，B=SiO?，C=MgSiO?（二）不定范圍型推斷例題2：某白色固體混合物由三種物質(zhì)組成，取少量樣品進行如下實驗：①溶于水得到無色溶液；②向溶液中加入過量稀鹽酸，產(chǎn)生無色無味氣體，該氣體能使澄清石灰水變渾濁；③向②的溶液中滴加BaCl?溶液，產(chǎn)生白色沉淀。解析：整體印象構(gòu)建：混合物溶于水無顏色，排除Cu2?、Fe3?等有色離子；加鹽酸產(chǎn)生CO?氣體（無色無味+澄清石灰水變渾濁），說明存在CO?2?或HCO??；加BaCl?產(chǎn)生沉淀，可能為BaSO?或BaCO?，但②中已加入過量鹽酸，CO?2?/HCO??已被完全反應(yīng)，故沉淀只能是BaSO?，證明存在SO?2?。組分推斷：三種物質(zhì)需滿足：提供CO?2?/HCO??：Na?CO?或NaHCO?（因需形成無色溶液，排除CaCO?等難溶物）；提供SO?2?：Na?SO?或K?SO?；第三種物質(zhì)需為可溶性鈉鹽/鉀鹽，且不干擾上述反應(yīng)，最合理組合為Na?CO?、Na?SO?、NaCl（或K?鹽組合）。思維拓展：若實驗②中產(chǎn)生的氣體有刺激性氣味，可能存在的陰離子組合是什么？（答案：SO?2?與HSO??）二、有機合成推斷題深度解析（一）官能團轉(zhuǎn)化型推斷例題3：某有機物合成路線如下：CH?=CH?$\xrightarrow[H?O]{H?}$A$\xrightarrow[Cu/\Delta]{O?}$B$\xrightarrow[H?]{\text{CH?COOH}}$C（C?H?O?）解析：正向推理鏈：乙烯（CH?=CH?）與水加成生成乙醇（A：CH?CH?OH）；乙醇催化氧化生成乙醛（B：CH?CHO）；乙醛與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙酸乙酯（C：CH?COOCH?CH?），分子式C?H?O?符合要求。逆向驗證法：若從C反推，C為酯類（官能團-COO-），水解可生成乙酸和乙醇，乙醇氧化得乙醛，乙醛還原得乙醇，與正向推理一致。關(guān)鍵官能團轉(zhuǎn)化規(guī)律：醇羥基（-OH）→醛基（-CHO）→羧基（-COOH）（氧化反應(yīng)）；羧基（-COOH）+羥基（-OH）→酯基（-COO-）（酯化反應(yīng)）（二）信息給予型推斷例題4：已知“羥醛縮合”反應(yīng)：RCHO+R'CH?CHO$\xrightarrow{\text{NaOH}}$RCH(OH)CH(R')CHO（加熱脫水生成烯醛）。現(xiàn)以乙醛（CH?CHO）為唯一有機原料合成肉桂醛（C?H?CH=CHCHO），寫出合成路線。解析：信息遷移：羥醛縮合反應(yīng)可增長碳鏈，產(chǎn)物含醛基和羥基，加熱脫水生成碳碳雙鍵。肉桂醛結(jié)構(gòu)為C?H?-CH=CH-CHO，需構(gòu)建苯環(huán)與烯醛結(jié)構(gòu)的連接。分步合成：第一步：乙醛自身縮合生成CH?CH(OH)CH?CHO，脫水后得CH?CH=CHCHO（巴豆醛）；第二步：苯甲醛（C?H?CHO）與乙醛發(fā)生交叉羥醛縮合：C?H?CHO+CH?CHO$\xrightarrow{\text{NaOH}}$C?H?CH(OH)CH?CHO$\xrightarrow{\Delta}$C?H?CH=CHCHO（肉桂醛）注意事項：交叉羥醛縮合需控制反應(yīng)條件，避免同種醛的自縮合競爭反應(yīng)。三、離子推斷題解題策略（一）定性分析型例題5：某無色透明溶液中可能含有以下離子中的若干種：K?、NH??、Mg2?、Ba2?、Cl?、CO?2?、SO?2??，F(xiàn)進行如下實驗：①取少量溶液，加入NaOH溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍的氣體；②另取少量溶液，加入BaCl?溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，沉淀部分溶解。解析：離子共存判斷：實驗①證明NH??存在（NH?氣體）；實驗②中白色沉淀部分溶于硝酸，說明沉淀為BaCO?（溶于硝酸）和BaSO?（不溶），故CO?2?、SO?2?同時存在；由于CO?2?與Mg2?、Ba2?不能共存（生成沉淀），故Mg2?、Ba2?一定不存在；溶液呈電中性，必須存在陽離子K?，Cl?可能存在。結(jié)論：一定含有NH??、CO?2?、SO?2?、K?；一定不含Mg2?、Ba2?；可能含有Cl?。（二）定量計算型例題6：某溶液中僅含Na?、Al3?、Cl?、SO?2?四種離子，已知前三種離子的物質(zhì)的量濃度分別為0.2mol/L、0.1mol/L、0.3mol/L，則SO?2?的濃度為多少？解析：根據(jù)電荷守恒定律：c(Na?)+3c(Al3?)=c(Cl?)+2c(SO?2?)代入數(shù)據(jù)：0.2+3×0.1=0.3+2c(SO?2?)解得：c(SO?2?)=0.1mol/L四、物質(zhì)結(jié)構(gòu)推斷題綜合應(yīng)用例題7：短周期元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大，A原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的2倍；B是地殼中含量最高的元素；C2?與B2?具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；D與B同主族。解析：原子結(jié)構(gòu)特征突破：A原子最外層電子數(shù)是內(nèi)層2倍，只能為碳（C）：2個內(nèi)層電子，4個外層電子；B為地殼中含量最高元素，即氧（O）；C2?與O2?電子層結(jié)構(gòu)相同（10電子），則C為鎂（Mg）；D與O同主族且原子序數(shù)更大，為硫（S）。物質(zhì)性質(zhì)驗證：A與B形成的CO?是直線形分子，固態(tài)為分子晶體；C與B形成的MgO是離子化合物，熔點高；D的最高價氧化物對應(yīng)水化物為H?SO?，是強酸。五、解題技巧總結(jié)與提升（一）三大核心思維方法特征突破法：牢記物質(zhì)的特殊性質(zhì)（如顏色、氣味、狀態(tài)、反應(yīng)現(xiàn)象），例如：淡黃色固體：S、Na?O?、AgBr；使品紅溶液褪色的氣體：SO?（加熱恢復(fù)）、Cl?（永久褪色）；焰色反應(yīng)：鈉（黃色）、鉀（紫色，透過藍色鈷玻璃）。轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)法：構(gòu)建常見物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖，如“鋁三角”（Al3?、Al(OH)?、AlO??）、“鐵三角”（Fe、Fe2?、Fe3?），在解題時快速定位物質(zhì)所屬轉(zhuǎn)化鏈。守恒思想應(yīng)用：質(zhì)量守恒：化學(xué)反應(yīng)前后元素種類和原子個數(shù)不變；電子守恒：氧化還原反應(yīng)中得失電子總數(shù)相等；電荷守恒：溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)。（二）易錯點警示忽略反應(yīng)條件：如“電解”與“點燃”的區(qū)別，Cl?與Fe反應(yīng)需加熱，而Fe與HNO?反應(yīng)的產(chǎn)物與濃度有關(guān)。漏寫可能成分：離子推斷中易忽略“可能存在”的離子，需通過電荷守恒或后續(xù)實驗進一步驗證。有機官能團混淆：如醛基（-CHO）與羰基（-CO-）的性質(zhì)差異，酯水解與鹵代烴水解的條件不同。六、綜合應(yīng)用題訓(xùn)練例題8：某工廠排放的廢液中含有Cu2?、Fe2?、Zn2?、Hg2?四種金屬離子，設(shè)計實驗方案回收銅和汞，并除去Fe2?、Zn2?。實驗步驟設(shè)計：調(diào)節(jié)pH值：向廢液中加入過量NaOH溶液，生成Cu(OH)?、Fe(OH)?、Zn(OH)?沉淀，Hg2?轉(zhuǎn)化為HgO沉淀（Hg2?+2OH?=HgO↓+H?O）；分離汞：過濾后向沉淀中加入稀鹽酸，Cu(OH)?、Fe(OH)?、Zn(OH)?溶解，HgO不溶，過濾得到HgO固體，加熱分解得Hg；除雜凈化：向濾液中加入H?O?氧化Fe2?為Fe3?，再調(diào)節(jié)pH至3-4，使Fe(OH)?沉淀完全；回收銅：向剩余溶液中加入過量鋅粉，置換出Cu，過濾后用稀硫酸洗滌過量鋅粉，得到純凈銅單質(zhì)。關(guān)鍵反應(yīng)方程式：2Fe2?+H?O?+2H?=2Fe3?+2H?OFe3?+3H?O$\xlongequal{\Delta}$Fe(