高中化學人教版本冊總復習總復習 第四章非金屬及其化合物

eq\a\vs4\al(第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅)知識一二氧化硅[基礎梳理]1．硅元素的存在2．二氧化硅(1)存在SiO2存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類，統(tǒng)稱硅石。石英、水晶、瑪瑙、沙子、光導纖維的主要成分均是SiO2。(2)結(jié)構(gòu)SiO2晶體是四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個Si周圍結(jié)合4個O，每個O周圍有2個Si，Si∶O＝1∶2。(3)物理性質(zhì)SiO2的熔點高，硬度大，不溶于水。(4)化學性質(zhì)(5)用途①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。③石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。④實驗室中使用的石英坩堝。[牛刀小試]1．判斷正誤(1)硅元素在自然界中既有化合態(tài)，又有游離態(tài)。()(2)SiO2是空間正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體。()(3)SiO2是酸性氧化物，與任何酸都不能發(fā)生反應。()(4)利用石英坩堝可熔融NaOH固體。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．下列物質(zhì)不與二氧化硅反應的是()A．燒堿B．氫氟酸C．硝酸D．生石灰解析：選C燒堿、氫氟酸和生石灰在一定條件下均可與二氧化硅反應，只有硝酸不與二氧化硅反應。3.長距離聯(lián)網(wǎng)所使用的傳輸速度快、信息量大的線路，其材料的主要化學成分為________，該材料的名稱是________。這種材料被埋在地下時，如果裸露在堿性土壤中，會導致斷路，用離子方程式說明原因：_______________________________________。答案：SiO2光導纖維SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OSiO2的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)[重點剖析]CO2和SiO2的比較[特別提醒](1)SiO2和CO2都是酸性氧化物，與堿反應生成鹽和水。(2)CO2與H2O能反應，但SiO2不溶于水也不與水反應；SiO2與氫氟酸能反應，但CO2不與酸反應。[典例印證][例題]下列敘述正確的是()A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以兩者物理性質(zhì)相似B．因為CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強C．CO2和SiO2都能與碳反應，且都作氧化劑D．SiO2晶體熔、沸點高，硬度大，故可用于制做光導纖維[解析]CO2的熔、沸點低，溶于水，SiO2的熔、沸點高，硬度大，不溶于水，兩者是酸性氧化物和其物理性質(zhì)沒有因果關系，A錯誤；CaCO3和SiO2反應是SiO2的特殊性質(zhì)，不能說明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B錯誤；SiO2晶體在光學方面的特性，決定了其可制做光導纖維，D錯誤。[答案]C題組SiO2的性質(zhì)1．下列說法不正確的是()A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B．在反應SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑中SiO2作氧化劑C．SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點高、硬度大D．氫氟酸能夠刻蝕玻璃，故不能用玻璃瓶來盛裝氫氟酸解析：選AA項，SiO2不溶于水，但它能與堿反應生成硅酸鹽和水，是酸性氧化物，錯誤；B項，在該反應中SiO2被C還原為Si，SiO2作氧化劑，正確；C項，由于SiO2是一種空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，故熔點高，硬度大，正確；D項，SiO2能與氫氟酸反應，故常用氫氟酸刻蝕玻璃，不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸，正確。2．關于二氧化硅，下列敘述不正確的是()A．水晶的主要成分是二氧化硅B．二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反應生成酸D．二氧化硅是一種酸性氧化物，它不跟任何酸起反應解析：選D水晶的主要成分為SiO2，A項正確；CO2是由分子構(gòu)成的，而SiO2是Si和O按1∶2組成的空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，二者物理性質(zhì)差別較大，B項正確；SiO2不溶于水也不與水反應，C項正確；SiO2可以與氫氟酸反應，D項錯誤。(1)SiO2是硅最重要的化合物，其組成多樣，石英、沙子、瑪瑙、光導纖維等的主要成分均為SiO2。(2)SiO2為酸性氧化物，可與CaO、NaOH等反應，SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3；SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(3)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，氫氟酸可用來刻蝕玻璃。知識二硅酸[基礎梳理]1．物理性質(zhì)硅酸是一種不溶于水的白色膠狀物。2．化學性質(zhì)(1)弱酸性：向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體，化學方程式為：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。結(jié)論：H2SiO3<H2CO3(酸性)。(2)不穩(wěn)定性：H2SiO3不穩(wěn)定，受熱易分解，化學方程式為：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2。3．制備實驗操作實驗現(xiàn)象滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，滴加稀鹽酸后溶液變?yōu)闊o色，有透明膠狀物生成結(jié)論Na2SiO3溶液呈堿性；滴加稀鹽酸后反應的化學方程式為：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(膠體)4.存在及用途濃度小→硅酸溶膠，濃度大→硅酸凝膠，其中，硅酸凝膠干燥脫水得到硅酸干凝膠，稱為“硅膠”，具有強的吸水性，常用作干燥劑或催化劑的載體。[牛刀小試]1．請將下列物質(zhì)與相應的用途連接起來。(1)eq\x(SiO2)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(A.\x(瑪瑙飾物),B.\x(干燥劑)))(2)eq\x(硅膠)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(C.\x(催化劑載體),D.\x(光導纖維)))答案：(1)—A、D(2)—B、C2．下列關于硅酸的敘述，錯誤的是()A．硅酸是一種很弱的酸B．硅酸可由二氧化硅與水反應制得C．硅酸不穩(wěn)定，加熱脫水會生成二氧化硅D．硅酸可以由可溶性硅酸鹽與鹽酸反應制得解析：選B二氧化硅對應的酸雖然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不與水反應，所以B項錯誤。H2SiO3的性質(zhì)[重點剖析]H2CO3與H2SiO3性質(zhì)的比較H2CO3H2SiO3酸性均為弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3水溶性能溶于水難溶于水穩(wěn)定性常溫下易分解生CO2和H2O成受熱易分解生成SiO2和H2O制備CO2＋H2OH2CO3Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓轉(zhuǎn)化關系Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓[典例印證][例題]下列關于硅酸的說法正確的是()A．硅酸可以通過SiO2和水的化合反應直接制得B．用反應Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制難溶性酸的性質(zhì)C．因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應D．硅膠可用作袋裝食品的干燥劑[解析]SiO2不能與水反應生成硅酸，A錯誤；B中反應是利用了強酸制弱酸的性質(zhì)，B錯誤；硅酸雖難溶于水，但可與強堿溶液反應生成硅酸鹽，C錯誤。[答案]DH2SiO3雖然是SiO2相應的水化物，但因SiO2不溶于水，制備H2SiO3時，應使用可溶性硅酸鹽與酸性比硅酸強的酸反應制取。題組H2SiO3的性質(zhì)1．下列關于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的說法中不正確的是()A．兩者均為弱酸B．兩者均可使紫色石蕊溶液變紅色C．CO2氣體通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D．兩者受熱時均可以分解解析：選B硅酸不能使紫色石蕊試液變紅，B錯誤。2．下列離子方程式，正確的是()A．澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2OB．碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：COeq\o\al(2－,3)＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2↑C．二氧化硅與燒堿溶液反應：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2↑D．硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2O解析：選D過量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可溶性的碳酸氫鈣，碳酸鈉溶液中加入二氧化硅不反應，二氧化硅與燒堿溶液反應生成硅酸鈉和水，故A、B、C均錯誤。3．為確認HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強弱，某學生設計了如圖所示的裝置，一次實驗即可達到目的(不必選其他酸性物質(zhì))。請據(jù)此回答：(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應為____________。(2)裝置B所盛的試劑是____________________，其作用是________________________。(3)裝置C所盛試劑是____________________，C中反應的離子方程式是___________。(4)由此可得出的結(jié)論是：酸性________>__________>________。解析：根據(jù)強酸＋弱酸鹽→弱酸＋強酸鹽分析可知，分液漏斗中盛裝鹽酸，A中盛放Na2CO3，根據(jù)Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl強于H2CO3，然后將生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反應為Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判斷酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反應會有HCl氣體逸出，故通入Na2SiO3溶液前需將HCl吸收，但不能吸收CO2，故可選用飽和NaHCO3溶液。答案：(1)鹽酸(2)飽和NaHCO3溶液吸收HCl氣體(3)Na2SiO3溶液SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋COeq\o\al(2－,3)(4)HClH2CO3H2SiO3硅酸酸性比碳酸弱，可用化學方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓來證明。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到硅膠，常用作干燥劑和催化劑的載體。

知識三硅酸鹽[基礎梳理]1．硅酸鹽的組成及性質(zhì)2．常見的硅酸鹽——Na2SiO33．常見的硅酸鹽產(chǎn)品——無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設備水泥黏土和石灰石、少量石膏水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃純堿、石灰石和石英玻璃窯陶瓷黏土4.特殊功能的含硅物質(zhì)(1)金剛砂(SiC)具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。(2)硅鋼(含Si4%)具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯。(3)硅橡膠，既耐高溫又耐低溫，用于制造火箭、導彈的零件。(4)人工制造的分子篩(具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑。[牛刀小試]1．判斷正誤(1)硅酸鹽一般易溶于水，化學性質(zhì)很穩(wěn)定。()(2)硅酸鹽是SiO2和金屬氧化物組成的混合物。()(3)Na2SiO3固體是一種很好的干燥劑。()(4)水泥、玻璃、陶瓷都屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．下列物質(zhì)中，不含有硅酸鹽的是()A．水玻璃B．硅芯片C．黏土D．普通水泥解析：選B水玻璃中含有硅酸鈉，普通水泥中含有硅酸鈣、硅酸鈉，黏土含有復雜的硅酸鹽，硅芯片中含的是硅單質(zhì)。3．下列關于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是()A．這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B．在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C．木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D．水玻璃的化學性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)解析：選D水玻璃是一種礦物膠，可作黏合劑、耐酸水泥摻料，木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒，水玻璃的化學性質(zhì)穩(wěn)定，但在空氣中易與二氧化碳反應生成硅酸。硅酸鹽的氧化物形式的寫法[重點剖析]1．硅酸鹽的表示方法硅酸鹽由于組成比較復雜，通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成。(1)書寫形式：①氧化物的排列順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。②氧化物之間用“·”隔開。(2)化學計量數(shù)：①配置原則：各元素原子總個數(shù)符合原來的組成。②若出現(xiàn)分數(shù)應化為整數(shù)。例如：鈉長石NaAlSi3O8不能寫成eq\f(1,2)Na2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，應寫成Na2O·Al2O3·6SiO2。2．玻璃塞的限用盛放NaOH、Na2CO3等堿性溶液的試劑瓶選用橡皮塞而不選用玻璃塞的原因：2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O。Na2SiO3溶液是一種礦物膠，有黏性，會使瓶塞和瓶頸粘在一起不能打開。[典例印證][例題]礦泉水一般是由巖石風化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此處所指的風化作用是指礦物與水和CO2同時作用的過程。例如長石(KAlSi3O8)風化生成高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]，此反應的離子方程式為：2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O=2K＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4(1)將上述復雜硅酸鹽改寫成氧化物形式。①KAlSi3O8_______________________________________________________；②Al2Si2O5(OH)4__________________________________________；(2)上述反應能夠發(fā)生的原因是________________________________。[解析](1)將硅酸鹽化學式寫成氧化物時，需將氧以外的元素寫成同價態(tài)的氧化物，并按活動性順序排列，用“·”將它們連接起來，各種元素原子個數(shù)比符合原來的組成。(2)反應屬于酸與鹽發(fā)生的復分解反應，能發(fā)生的原因是酸性H2CO3>H2SiO3。[答案](1)①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)H2CO3的酸性比H2SiO3強(1)寫成氧化物形式，是為了簡化對硅酸鹽組成的表示方法，實際上硅酸鹽不是以氧化物形式存在的。(2)改寫時，各元素的化合價不變。題組硅酸鹽的組成和性質(zhì)1．下列關于硅酸鹽的說法中正確的是()A．硅酸鹽都難溶于水B．Na2SiO3是一種最簡單的硅酸鹽，其水溶液可用作黏合劑C．硅酸鹽通?？捎醚趸锏男问奖硎?，說明硅酸鹽就是由各種氧化物組成的D．水玻璃的化學性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)解析：選BA項，Na2SiO3可溶于水，錯誤；C項，硅酸鹽可用氧化物的形式表示，但不是由各種氧化物組成，錯誤；D項，水玻璃可以與空氣中的CO2反應，易變質(zhì)，錯誤。2．歌曲《青花瓷》中所描繪的“屏層鳥繪的牡丹一如你梳妝”、“色白花青的景已躍然于碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學家才得知大多為硅酸鹽，如藍紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關于硅酸銅鋇的說法不正確的是()A．可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2B．性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C．易溶解于強酸和強堿D．x等于6解析：選C據(jù)化合物之和等于零可知x＝6，硅酸銅鋇可表示為BaO·CuO·2SiO2，它性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色，不易溶于強酸、強堿。3．三硅酸鎂能被用來治療胃酸過多的胃潰瘍，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸鎂Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物的形式為__________，它中和胃酸(HCl)的化學方程式是_____________________________________________。解析：若直接寫Mg2Si3O8·nH2O與HCl(aq)的反應，則無從下手。先將Mg2Si3O8·nH2O改寫成氧化物形式：2MgO·3SiO2·nH2O再寫與HCl(aq)的反應較容易。答案：2MgO·3SiO2·nH2O2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O4．世界著名的科技史專家、英國劍橋大學的李約瑟博士考證說：“中國至少在距今3000年以前，就已經(jīng)使用玻璃了?！毕铝杏嘘P普通玻璃的說法不正確的是()A．制普通玻璃的原料主要是純堿、石灰石和石英B．玻璃在加熱熔化時有固定的熔點C．普通玻璃的成分主要是硅酸鈉、硅酸鈣和二氧化硅D．盛放燒堿溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止燒堿跟二氧化硅反應生成硅酸鈉而使瓶塞與瓶口粘在一起解析：選B普通玻璃以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得，A正確；玻璃是混合物，沒有固定的熔點，B錯誤；普通玻璃的大致組成為：Na2O·CaO·6SiO2，C正確；二氧化硅易與堿液反應生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很強的黏合性，因此盛NaOH等強堿性溶液的試劑瓶不得用玻璃塞。(1)硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。(2)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，常用于制備黏合劑、防腐劑和耐火材料。(3)常見的無機非金屬材料有水泥、玻璃和陶瓷。知識四硅單質(zhì)[基礎梳理]1．種類及結(jié)構(gòu)單質(zhì)硅分為晶體和無定形兩類，晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似。2．性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：色、態(tài)光澤熔點硬度質(zhì)地導電性灰黑色固體金屬光澤高大脆半導體(2)化學性質(zhì)：在常溫下化學性質(zhì)不活潑，但能與F2、HF、強堿發(fā)生反應。3．用途(1)半導體材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光電池等。[牛刀小試]1．下列關于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應解析：選C硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料；硅的化學性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下可與F2、HF、強堿溶液反應，加熱或高溫下可與O2、Cl2等一些非金屬發(fā)生反應。2．單晶硅是制作電子集成電路的基礎材料。科學家預計，到2023年一個電腦芯片上將會集成10億個晶體管，其功能遠比我們想象的要大得多，這對硅的純度要求很高。用化學方法可制得高純度硅，其化學方程式為：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑；②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△))Si＋4HCl。下列對上述三個反應的敘述中，不正確的是()A．①③為置換反應B．②為化合反應C．①②③均為氧化還原反應D．三個反應的反應物中硅元素均被還原解析：選D反應①③中硅元素被還原，反應②中硅元素被氧化，D錯誤。單質(zhì)硅的性質(zhì)與制備[重點剖析]1．化學性質(zhì)(1)常溫下能與氟氣、氫氟酸、強堿等反應：2F2＋Si=SiF4；Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(2)加熱時能與氧氣、氯氣、碳等反應：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2；Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC。2．制取(1)粗硅的制?。?C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO↑＋Si(粗硅)。(2)純硅的制?。篠i(粗硅)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si(純硅)＋4HCl。[典例印證][例題]硅單質(zhì)及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式：________________________________________________________________________。②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出這一過程的化學反應方程式：____________________________；H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是________。(2)下列有關硅材料的說法正確的是________(填字母)。A．碳化硅化學性質(zhì)穩(wěn)定，可用于砂紙、砂輪的磨料B．氮化硅硬度大、熔點高，可用于制作高溫陶瓷和軸承C．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導纖維D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點很高E．鹽酸可以與硅反應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅[解析](1)①H2還原SiHCl3可制備Si，化學方程式為SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl。②SiHCl3與H2O反應生成H2SiO3、HCl和H2；用H2還原SiHCl3過程中若混入O2，則高溫下H2與O2反應發(fā)生爆炸。(2)A項，碳化硅的熔點高、性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪的磨料；B項，氮化硅的熔點高，硬度大，可用于制作高溫陶瓷或軸承；普通玻璃是由石英砂(SiO2)、石灰石、純堿高溫下反應產(chǎn)生的，玻璃是混合物，沒有固定熔點，D錯誤；Si與HCl不反應，E錯誤。[答案](1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑發(fā)生爆炸(2)A、B、C(1)Si、SiO2都能與氫氟酸反應。(2)常見單質(zhì)中能與NaOH溶液反應產(chǎn)生H2的有金屬Al，非金屬Si。(3)粗硅制備時，要隔絕空氣，在電爐中進行，且生成的是CO而不是CO2。題組單質(zhì)硅的性質(zhì)與制備1．我國具有獨立知識產(chǎn)權的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關敘述正確的是()A．晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B．硅在地殼中含量居第二位，可以以游離態(tài)存在于自然界中C．晶體硅是一種良好的半導體材料，但是它的提煉工藝復雜，價格昂貴D．晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導電解析：選A晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石相似，是具有空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體，所以物理性質(zhì)與金剛石相似，熔、沸點高，硬度大；硅在地殼中含量居第二位，但在自然界中沒有游離態(tài)的硅，它主要以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在于自然界中；晶體硅是一種良好的半導體材料，被廣泛使用；雖然晶體硅具有金屬光澤，但它是一種非金屬單質(zhì)。2．下列關于硅的化學方程式書寫錯誤的是()A．硅與氫氟酸反應：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑B．硅與燒堿溶液反應：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑C．硅與鹽酸反應：Si＋4HCl=SiCl4＋2H2↑D．硅在高溫下被O2氧化：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiO2解析：選C常溫下，硅能與F2、氫氟酸、燒堿溶液反應，但不與鹽酸反應，一定條件下能與Br2、O2等發(fā)生反應。3．下列說法正確的是()A．硅材料廣泛應用于光纖通信B．工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品C．水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D．粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應解析：選AA項，光導纖維的主要原料是SiO2；B項，石英SiO2不能和鹽酸反應，但能與氫氟酸反應；C項，瓷盤是硅酸鹽制品，水晶成分是SiO2，不是硅酸鹽制品；D項，粗硅制單晶硅的反應為Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高溫))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋4HCl，涉及氧化還原反應。4．獲取知識和信息是現(xiàn)代人不可缺少的素質(zhì)，信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展離不開材料科學的推動，信息產(chǎn)業(yè)的核心材料是高純度的硅。下面是高純度單晶硅的生產(chǎn)方法之一：SiO2eq\o(→,\s\up7(C))Si(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl、Cl2))SiHCl3(沸點℃)eq\o(→,\s\up7(H2))Sieq\o(→,\s\up7(氣相沉積法))高純硅→單晶硅近代用得較多的另一種方法(之二)是：用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷(SiH4)；再熱分解硅烷可得高純硅。單晶硅可用于制作大規(guī)模集成電路、整流器等，硅純度越高，大規(guī)模集成電路的性能越好。(1)從方法一生產(chǎn)單晶硅的過程看，由碳還原得到的硅為何還要進一步處理？__________________________________________________________________。(2)寫出方法二中，生產(chǎn)高純硅的兩個化學方程式：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。解析：(1)根據(jù)方法一的生產(chǎn)流程，可得如下化學方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗硅)＋2CO↑，所得的粗硅中含有大量的其他雜質(zhì)(如C、SiO2等)，沒有實際應用價值，將粗硅用HCl、Cl2處理轉(zhuǎn)化為沸點低的SiHCl3，化學方程式為Si＋Cl2＋HCleq\o(=,\s\up7(高溫))SiHCl3，低沸點的SiHCl3通過蒸餾極易將其分離提純，然后將純的SiHCl3在高溫下用H2還原即可得到高純度的Si蒸氣，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋3HCl，再進行氣相沉淀即可制得高純度的硅，從而得到單晶硅。答案：(1)由C還原SiO2得到的單質(zhì)Si中，雜質(zhì)含量過高，將它用HCl、Cl2處理得到低沸點的SiHCl3，便于蒸餾提純，然后再還原得到高純硅(2)①Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑②SiH4eq\o(=,\s\up7(△))Si＋2H2(1)硅以化合態(tài)存在于自然界中，常用作半導體材料和合金材料。(2)工業(yè)制硅的原理為：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si(粗)＋2CO，Si(粗)＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Si(純)＋4HCl。[對應學生用書課時達標訓練(九)]一、選擇題1．有科學家認為“硅是21世紀的能源”、“未來的石油”，下列有關硅可能成為能源的論述不正確的是()A．自然界存在大量硅單質(zhì)B．自然界的硅易開采且可再生C．硅燃料便于運輸、貯存，從安全角度考慮，硅是優(yōu)質(zhì)燃料D．硅燃料燃燒放出的熱量多，其燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的污染容易有效控制解析：選A自然界中無游離態(tài)的硅，但存在大量化合態(tài)的硅；主要的含硅化合物有二氧化硅和硅酸鹽；SiO2在高溫下可被碳還原為單質(zhì)硅，硅燃燒又可生成SiO2，從而實現(xiàn)了硅的再生。2．下列關于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是()①硅是構(gòu)成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料A．①②B．②③C．①④D．③④解析：選C硅元素在地殼中的含量僅次于氧，排第二位，是構(gòu)成巖石和礦物的基本元素，①正確；水晶飾物的材質(zhì)主要是二氧化硅，不是硅酸鹽產(chǎn)品，②錯誤；廣泛用于制作光導纖維的是二氧化硅，而不是硅單質(zhì)，③錯誤；陶瓷材料是人類應用最早的硅酸鹽材料，④正確。3．在一定條件下，下列物質(zhì)不能和SiO2反應的是()①焦炭②純堿③碳酸鈣④氫氟酸⑤硝酸⑥氫氧化鉀⑦氧化鈣⑧氟氣A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤解析：選D二氧化硅是酸性氧化物，可與堿及堿性氧化物反應，⑥、⑦能反應；二氧化硅與純堿或碳酸鈣在高溫下能發(fā)生反應，②、③能反應；二氧化硅在高溫下還能與焦炭發(fā)生置換反應，①能反應；二氧化硅作為一種特殊的氧化物還能與氟氣、氫氟酸反應，④、⑧能反應；二氧化硅與硝酸不反應，⑤不能反應。4．下列關于碳和硅的比較中，正確的是()A．它們的氧化物都能與水反應生成對應的酸B．碳和硅的最高正價都是＋4C．硅元素在地殼中的含量占第二位，碳占第一位D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游離態(tài)也有化合態(tài)解析：選BSiO2不溶于水也不與水反應，A錯誤；在地殼中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C錯誤；自然界中有游離態(tài)的碳(石墨、金剛石)，但是沒有游離態(tài)的硅，因為硅是一種親氧元素，D錯誤。5．綠柱石又稱為綠寶石，其主要成分為BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示，則n為()A．1B．2C．3D．4解析：選C綠柱石中Be的化合價是＋2，故有：2n＋3×2＋4×6＋(－2×18)＝0，解得n＝3。6．下列試劑的保存方法正確的是()A．氫氟酸存放在玻璃瓶中B．燒堿溶液存放在帶橡皮塞的玻璃瓶中C．水玻璃存放在滴瓶中D．金屬鈉保存在冷水里解析：選B因為氫氟酸易與玻璃中的SiO2反應，即SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，故不能保存在玻璃瓶中，A項錯誤；盛放燒堿溶液的試劑瓶需用橡皮塞，而不能用玻璃塞，是為了防止玻璃塞中的SiO2跟燒堿溶液反應生成Na2SiO3而使瓶口和瓶塞黏合在一起，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，B項正確；滴瓶是瓶口帶有膠頭滴管的玻璃磨口試劑瓶，相當于用膠頭滴管作玻璃塞，而水玻璃是Na2SiO3的水溶液，其本身就能把膠頭滴管與滴瓶粘在一起，C項錯誤；金屬鈉與水劇烈反應，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，不能將金屬鈉保存在冷水里，D項錯誤。7．用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中不正確的是()A．鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示為CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石Mg2SiO4表示為2MgO·3SiO2C．正長石KAlSi3O8表示為K2O·Al2O3·6SiO2D．高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4表示為Al2O3·2SiO2·2H2O解析：選B用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其通式為：aMxOy·bSiO2·cH2O。當金屬有多種時，先寫活潑金屬的氧化物，按K2O、Na2O、CaO、MgO等順序排列；各氧化物化學式之間用“·”隔開；各氧化物前的計量數(shù)只能取整數(shù)；寫成氧化物后，原化學式中各元素的原子個數(shù)比應保持不變。Mg2SiO4應表示為2MgO·SiO2，B錯誤。8．下列說法正確的是()A．硅是良好的半導體材料，能與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應B．二氧化硅不導電，能與鹽酸或氫氧化鈉溶液反應C．硅酸具有多孔性結(jié)構(gòu)，可用作吸附劑或催化劑載體D．二氧化硅是酸性氧化物，能與氫氟酸反應，也能與氫氧化鈉溶液反應解析：選D硅與鹽酸不反應，A錯誤；二氧化硅與鹽酸也不反應，B錯誤；具有多孔結(jié)構(gòu)，用作吸附劑或催化劑載體的是硅膠，而不是硅酸，C錯誤；D正確，SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O,2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O。9．硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃。下列關于水玻璃的說法中不正確的是()A．水玻璃是一種純凈物B．水玻璃可作木材防火劑C．水玻璃與鹽酸反應所得的白色膠體狀沉淀是硅酸D．滴有酚酞的水玻璃呈紅色，說明水玻璃呈堿性解析：選A水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是一種混合物。10．下列說法中正確的是()A．SiO2溶于水顯酸性B．SiO2是酸性氧化物，它不能與任何酸發(fā)生反應C．碳酸鈉溶液或氫氧化鈣溶液存放在配有磨口玻璃塞的棕色玻璃瓶中D．光導纖維是以二氧化硅為主要原料制成的解析：選DSiO2雖然是酸性氧化物，但是它不能溶于水也不能與水反應生成相應的酸，A不正確；SiO2具有能與HF反應的特性，B不正確；Na2CO3或Ca(OH)2溶液是堿性溶液，會與玻璃中含有的SiO2反應，使得玻璃塞與試劑瓶粘在一起，所以C不正確。11．下列反應的離子方程式不正確的是()A．大理石與醋酸反應：CaCO3＋2CH3COOH=Ca2＋＋2CH3COO－＋CO2↑＋H2OB．硅與NaOH溶液：Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑C．水玻璃與醋酸反應：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓D．硅石與燒堿溶液反應：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：選CCaCO3、H2SiO3都難溶于水，硅石即SiO2，也難溶于水，Na2SiO3、Ca(CH3COO)2都易溶于水，易電離。CH3COOH易溶于水但難電離。寫離子方程式時，易溶于水且易電離的物質(zhì)用有關的離子符號表示，其他的物質(zhì)一概用化學式表示。12．能證明碳酸的酸性比硅酸強的事實是()A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反應生成硅酸B．在高溫條件下，SiO2和Na2CO3能發(fā)生反應：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2熔點比CO2高D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色膠狀沉淀，所生成的H2SiO3逐漸聚合而形成硅酸溶膠解析：選DB項是在固體反應中難揮發(fā)性(高沸點)物質(zhì)制取易揮發(fā)性(低沸點)物質(zhì)，它是利用兩者共熔時生成易揮發(fā)的CO2使反應發(fā)生；D項是較強的酸與較弱的酸的鹽溶液反應生成較強酸的鹽和較弱酸的復分解反應，這是該類復分解反應發(fā)生的條件之一；A項是二者的水溶性，不能證明碳酸的酸性比硅酸強；C項是二者的熔點，也不能證明碳酸的酸性比硅酸強。二、非選擇題、B、C、D、E代表單質(zhì)或化合物，它們之間的相互轉(zhuǎn)換關系如圖所示。A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)。請?zhí)羁眨?1)形成單質(zhì)A的原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________，它的最高化合價為________。(2)B的化學式(分子式)為________。B和碳反應生成A和E的化學方程式是________________________。(3)C的化學式為________，D的化學式為________。解析：由“A為地殼中含量僅次于氧的非金屬元素的單質(zhì)”知A是硅，根據(jù)圖可初步假定B是SiO2，然后代入轉(zhuǎn)化關系進行驗證。答案：(1)＋4(2)SiO2SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑(3)CaSiO3Na2SiO314．有三種透明、不溶于水的堅硬固體A、B、C。固體A在氧氣中完全燃燒只得到一種無色氣體，此氣體能使澄清石灰水變渾濁，標準狀況下測得此氣體的密度為氧氣密度的倍。固體B可溶于熱的苛性鈉溶液，再往該溶液中加入過量酸時，析出白色膠狀沉淀，此沉淀干燥后為不溶于水的白色粉末，它是一種比碳酸還弱的酸。將B與石灰石、純堿按比例混合加熱后得到C，C在高溫時軟化，無固定熔點。(1)A為________________，有關反應的化學方程式為________________________________________________________________________。(2)B為__________________。(3)C為__________________，有關反應的化學方程式為_______________________。解析：解答本題應從A的燃燒產(chǎn)物入手，該氣體的相對分子質(zhì)量為：32×＝44。該氣體無色，且能使澄清石灰水變渾濁，應為二氧化碳。因為A為透明、不溶于水、堅硬的固體，由此推斷A為金剛石。B同樣為透明、不溶于水的堅硬固體，但可溶于熱的苛性鈉溶液，所得溶液中加入過量的酸時可析出白色固體，最終得到一種比碳酸還弱的酸，因此B為石英。C物質(zhì)由石灰石、純堿和B物質(zhì)(石英)混合加熱反應而制得的，故C中含CaCO3、NaCO3。答案：(1)金剛石C＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2(2)石英(3)普通玻璃SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高溫))Na2SiO3＋CO2↑15．如圖中的每一方格表示相關的一種反應物或生成物。其中B是一種單質(zhì)，其余物質(zhì)也都是有B元素的化合物。C是一種鈉鹽，E是C對應的酸，B的結(jié)構(gòu)類似金剛石，D為B的氧化物(其他不含B元素的反應產(chǎn)物以及各步反應添加的必要試劑和反應條件已被略去)，請?zhí)顚懣瞻祝?1)A、D、E的化學式分別為________、________、________。(2)A和B的互相轉(zhuǎn)化在工業(yè)上有什么實際意義？________________________________________________________________________。(3)寫出D→C反應的化學方程式：____________________________________________。(4)寫出E→D反應的化學方程式：_____________________________________________。解析：本題的突破口是：“B是一種單質(zhì)”，“B的結(jié)構(gòu)類似金剛石”。據(jù)此，容易推斷出B是晶體硅。硅與氯氣在加熱條件下生成SiCl4，因此，A為SiCl4。經(jīng)過分餾提純后得到純凈的SiCl4，SiCl4可以被氫氣還原得純凈的硅。根據(jù)D能轉(zhuǎn)化成B(Si)，可知D為SiO2，由此可知其他答案。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO3(2)粗硅提純(3)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(4)H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O16．氮化硅高溫陶瓷材料是現(xiàn)代重要的結(jié)構(gòu)陶瓷，因其有硬度大、熔點高、化學性質(zhì)穩(wěn)定等特點而受到廣泛關注。工業(yè)上普遍用下列流程進行生產(chǎn)：(1)SiO2和C反應除了得到粗硅外，還有可能得到一種硬度也很大的物質(zhì)，是生成粗硅還是生成該物質(zhì)主要是由________決定的。(2)反應①的條件是_____________________________________________________。(3)寫出反應②的化學方程式：_________________________________________________。(4)A中可能的雜質(zhì)有_________________________________________________。(5)現(xiàn)在是用四氯化硅、氮氣、氫氣在稀有氣體保護下加強熱，得到純度較高的氮化硅，其反應的化學方程式為________________________________________________________________________。解析：SiO2與C在高溫下反應，會因C的用量不同而使產(chǎn)物不同：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Si＋2CO↑或SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑；反應①的條件是高溫和隔絕空氣；反應②的化學方程式為3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O；A中可能的雜質(zhì)有NH3和H2O；得到純度較高的氮化硅的化學方程式為3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋12HCl。答案：(1)C的用量(2)高溫和隔絕空氣(3)3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(4)NH3和H2O(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高溫))Si3N4＋12HCleq\a\vs4\al(第二節(jié)富集在海水中的元素——氯)知識一氯氣[基礎梳理]1．氯的原子結(jié)構(gòu)及存在氯原子結(jié)構(gòu)示意圖為：Cl→氯原子易得到1個電子→表現(xiàn)出典型非金屬性→自然界中以化合態(tài)存在。2．物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性溶解性黃綠色氣體刺激性氣味有毒1體積水溶解2體積氯氣3.化學性質(zhì)(1)與金屬反應(與變價金屬反應生成高價金屬氯化物)：(2)與非金屬反應：(3)與H2O反應：①溶于水的Cl2部分與水發(fā)生反應，化學方程式為：Cl2＋H2O=HCl＋HClO。②實驗探究氯水的漂白性實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論有色布條不褪色干燥的Cl2無漂白作用有色布條褪色氯水有漂白作用，起漂白作用的是HClO(4)與堿反應：漂白粉在空氣中長期放置易失效，其原因為：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3＋2HClO；2HClOeq\o(=,\s\up7(光))2HCl＋O2↑。4．用途(1)氯氣是一種重要的化學工業(yè)物質(zhì)。氯的化合物可作為制取高純硅、鍺(半導體)和金屬鈦的重要中間物質(zhì)。(2)在有機化工中，氯氣是合成塑料、橡膠、人造纖維、農(nóng)藥、染料和藥品的重要原料。[牛刀小試]1．判斷正誤(1)氯氣可使?jié)竦募t布條褪色，所以氯氣具有漂白性。()(2)氯氣沒有漂白性，但能使鮮艷的花朵褪色。()(3)過量的鐵在氯氣中燃燒可生成氯化亞鐵。()(4)聞其氣味時要小心的將集氣瓶放在鼻孔下直接聞。()(5)Cl2具有很強的氧化性，在化學反應中只能作氧化劑。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2．下列關于氯氣的說法不正確的是()A．氯氣化學性質(zhì)很活潑，但是干燥的液氯能用鋼瓶貯存B．氯氣和液氯是兩種不同物質(zhì)C．可以用濃硫酸除去氯氣中的水蒸氣D．氯氣有毒，它曾在戰(zhàn)爭中被用于制造毒氣彈解析：選B在通常狀況下，干燥的液氯可以用鋼瓶儲運，A正確；氯氣和液氯是同一種物質(zhì)的不同狀態(tài)，B錯誤；除去氯氣中混有的水蒸氣應選用不能和氯氣反應的干燥劑，因為氯氣氣體呈酸性，不宜選用堿性干燥劑，如堿石灰等，常選用酸性或中性干燥劑，如：濃硫酸、無水氯化鈣等，C正確；氯氣有毒，對人體有害，曾用于制造毒氣彈應用于戰(zhàn)爭中。3．下列關于HClO的說法不正確的是()A．HClO是弱酸B．HClO是強酸C．HClO是強氧化性酸D．HClO能殺菌消毒解析：選B次氯酸是弱酸，具有強氧化性，能殺菌消毒。氯水的成分及性質(zhì)[重點剖析]1．氯水的成分(1)氯水中的化學反應及物質(zhì)的電離：Cl2＋H2O=H＋＋Cl－＋HClO，HClOH＋＋ClO－，2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(2)氯水的成分：①三分子：Cl2、HClO、H2O；②四離子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。2．氯水的性質(zhì)氯水成分的多樣性決定了其性質(zhì)的多重性：[典例印證][例題]在新制氯水中存在多種分子和離子，下列實驗現(xiàn)象和結(jié)論一致且正確的是()A．新制氯水使紅玫瑰變?yōu)榘酌倒?，說明有Cl2B．加入石蕊試液，試液變紅，說明該溶液一定不含OH－C．將KHCO3固體加入新制的氯水中，有氣泡產(chǎn)生，說明有HClOD．光照新制氯水有氣泡逸出，該氣體一定是O2[解析]A項，新制氯水中因含HClO而具有漂白性，Cl2沒有漂白性；B項，氯水中含有鹽酸，能使石蕊試液變紅色；C項，氯水中的鹽酸與KHCO3反應產(chǎn)生CO2；D項，光照下氯水中的HClO發(fā)生分解反應產(chǎn)生O2。[答案]D氯水強氧化性的應用(1)氯水中含有Cl2和HClO，二者均具有強氧化性，但Cl2的濃度比HClO大得多。因此當氯水作用于還原性物質(zhì)時，只考慮Cl2與還原性物質(zhì)反應，不再考慮HClO與之反應。(2)由于干燥的Cl2無漂白作用，故當氯水作用于有色物質(zhì)時，只考慮HClO將有色物質(zhì)氧化為無色物質(zhì)，顯示漂白性質(zhì)。題組一氯氣的性質(zhì)和用途1．氯氣可用于消滅田鼠，可將氯氣用軟管通入田鼠洞中，這是利用了氯氣下列性質(zhì)中的()①黃綠色②密度比空氣大③有毒④易液化⑤溶于水A．①②B．②③C．①②③D．③④⑤解析：選B將氯氣通入到田鼠洞中起滅鼠作用，一方面是利用其密度比空氣大得多，可沉在洞里，另一方面氯氣有毒。2．下列關于Cl2用途的說法正確的是()A．Cl2有毒，不能用來給自來水消毒B．飲用Cl2消毒的自來水不會對人體有任何傷害C．Cl2是一種重要的化工原料D．用Cl2與金屬鈉反應制取NaCl解析：選C任何事物都有兩面性，Cl2有毒但可作消毒劑，用Cl2對自來水消毒時，Cl2會與水中的有機物反應，生成對人體有害的有機氯化物。NaCl主要是從海水中提取的，而不用Na和Cl2反應制備。3．下列氯化物中，既能由金屬和氯氣直接反應制得，又能由金屬和鹽酸反應制得的是()A．CuCl2B．FeCl2C．FeCl3D．AlCl3解析：選D銅與鹽酸不反應，A錯；鐵與氯氣反應生成FeCl3，與鹽酸反應生成FeCl2，故B、C錯。4．如圖是一組檢驗氯氣性質(zhì)的裝置。(1)現(xiàn)關閉活塞K，若有色布條是干燥的，溶液B為濃硫酸，則有色布條________；若溶液B為水，則有色布條________；若溶液B為飽和的NaHCO3溶液，則有色布條________。(2)現(xiàn)打開K，溶液B為氫氧化鈉溶液，通入的Cl2是濕潤的，布條是干燥的，則有色布條________。解析：(1)關閉K通入Cl2，若B為濃硫酸，則進入(Ⅱ)的是干燥的Cl2，有色布條不褪色；若B為水，則進入(Ⅱ)的是濕潤的Cl2，有色布條褪色；若B是NaHCO3溶液，則Cl2在(Ⅰ)中被消耗，有色布條不褪色。(2)打開K，盡管B是NaOH溶液，濕潤的Cl2還是直接進入(Ⅱ)，有色布條褪色。答案：(1)不褪色褪色不褪色(2)褪色題組二氯水的成分及性質(zhì)5．用自來水養(yǎng)金魚時，將水注入魚缸以前需把水放在陽光下暴曬一段時間，目的是()A．起到殺菌作用B．使水中次氯酸分解C．提高水的溫度D．增加水中氧氣的含量解析：選B自來水中的次氯酸有強氧化性，易導致金魚死亡，經(jīng)暴曬可使自來水中的次氯酸分解。6．在氯水中存在多種分子和離子，它們在不同的反應中表現(xiàn)出各自的性質(zhì)。下列實驗現(xiàn)象和結(jié)論一定正確的是()A．加入有色布條，一會兒有色布條褪色，說明溶液中有Cl2存在B．溶液呈黃綠色，且有刺激性氣味，說明有Cl2存在C．加入鹽酸酸化，再加入硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀，說明氯水中含有Cl－D．加入NaOH溶液，氯水黃綠色消失，說明含有HClO分子解析：選BA項，HClO能使有色布條褪色，而干燥的Cl2不能，有色布條褪色不能說明有Cl2分子存在；C項，加入鹽酸酸化，引入了Cl－，加AgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀，不能說明氯水中有Cl－存在；D項，加入NaOH溶液，黃綠色消失，只能說明Cl2被消耗，不能說明有HClO分子的存在。7．在新制的氯水參加的反應中，有如下幾種情況：(1)向FeCl2溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反應的離子方程式為________________________________________________________________________。(2)向AgNO3溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反應的離子方程式為________________________________________________________________________。(3)向氯水中滴加石蕊試液，溶液變紅，氯水中起作用的微粒是________，然后又褪色，起作用的微粒是________。解析：考查氯水成分的多樣性，要從氯水所含的微粒種類(Cl2、HClO、H＋、Cl－)來考慮。答案：(1)Cl2Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－(2)Cl－Ag＋＋Cl－=AgCl↓(3)H＋HClO8．某同學應用如圖所示的方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，其中氣體a的主要成分是氯氣，雜質(zhì)是空氣和水蒸氣。(1)該實驗的主要目的是___________________________________________________。(2)濃硫酸的作用是___________________________________________________，與研究目的直接相關的實驗現(xiàn)象是____________________________________________。(3)從物質(zhì)性質(zhì)的方面來看，這樣的實驗設計存在著事故隱患，事故隱患表現(xiàn)是________________________________________________________________________。請在圖中D框中以圖的形式表明消除事故隱患的措施。解析：本題的實驗目的是探究氯氣能否跟水反應。依據(jù)此目的本題設計了氯氣分別與干燥的有色布條和濕潤的有色布條作用。實驗隱患是Cl2有毒，污染環(huán)境。答案：(1)探究Cl2能否與水反應(2)吸收氣體a中的水蒸氣B瓶內(nèi)布條不褪色，C瓶內(nèi)的布條褪色(3)多余的Cl2污染空氣如圖所示(1)Cl2為黃綠色有毒氣體，密度比空氣大。(2)Cl2和金屬、非金屬、水、堿等均可發(fā)生反應，必記的重要化學方程式有：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2FeCl3；Cl2＋H2O=HCl＋HClO；Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O；2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。(3)新制氯水中，除水外，還含有Cl2、HClO、H＋、Cl－等，氯水成分的多樣性，決定了其性質(zhì)的多重性。(4)HClO具有弱酸性、強氧化性、漂白性和不穩(wěn)定性。(5)光照時HClO分解放出O2。知識二氯離子(Cl－)的檢驗[基礎梳理]1．檢驗試劑AgNO3溶液和稀硝酸。2．檢驗步驟先往待檢液中滴入少量的稀硝酸酸化，再加AgNO3溶液。3．反應原理Ag＋＋Cl－=AgCl↓，AgCl為白色沉淀，不溶于稀硝酸。4．對比實驗在5支試管中分別加入2～3mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自來水、蒸餾水，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，觀察現(xiàn)象。然后再分別加入少量稀硝酸，觀察現(xiàn)象。2～3mL試樣現(xiàn)象解釋或離子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀鹽酸白色沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓NaCl溶液白色沉淀不溶解Ag＋＋Cl－=AgCl↓Na2CO3溶液白色沉淀溶解并產(chǎn)生氣泡2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑自來水渾濁渾濁自來水中含有少量Cl－蒸餾水－檢驗的注意事項(1)一般先在待測液中加入稀硝酸酸化，以排除其他離子的干擾，如COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)。Ag＋與COeq\o\al(2－,3)可產(chǎn)生白色沉淀Ag2CO3，此沉淀可溶于稀硝酸。POeq\o\al(3－,4)也能與Ag＋反應產(chǎn)生沉淀，但Ag3PO4是黃色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。(2)不能用稀鹽酸酸化，因為用鹽酸會引入Cl－。(3)若待測液中有SOeq\o\al(2－,4)存在，由于SOeq\o\al(2－,4)可以與Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且Ag2SO4不溶于稀硝酸，故在檢驗Cl－之前，需先用Ba(NO3)2溶液除去SOeq\o\al(2－,4)，再加入稀硝酸酸化的AgNO3溶液檢驗Cl－的存在。題組Cl－的檢驗1．為了證明氯酸鉀中含有氯元素，選用給出的試劑和操作，其操作順序正確的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③過濾、取濾液④與MnO2混合共熱⑤加稀硝酸⑥與濃鹽酸反應⑦加NaOH溶液共熱⑧用淀粉碘化鉀試紙檢驗A．⑥⑦①⑤B．⑥⑧C．④②③①⑤D．②①⑤解析：選CKClO3中的氯元素呈＋5價，往KClO3溶液中直接加AgNO3溶液不會生成AgCl沉淀。2．檢驗某未知溶液中是否含有氯離子(Cl－)，正確的操作是()A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，加入鹽酸，沉淀不消失C．向未知溶液中加入稀硝酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生D．向未知溶液中加入稀鹽酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生解析：選CA操作不正確，它不能排除COeq\o\al(2－,3)等的干擾；B操作不正確，因為Ag2CO3跟HCl反應時，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作用鹽酸酸化，加入了Cl－，操作不正確。[對應學生用書課時達標訓練(十)]一、選擇題1．下列實驗過程中，不會產(chǎn)生氣體的是()解析：選CA項氯水中的HClO見光分解生成氧氣；B項氯水中的HCl與發(fā)酵粉中的NaHCO3反應生成CO2；C項氯水滴入NaBr溶液中反應生成Br2和NaCl，沒有氣體產(chǎn)生；D項H2O與Na2O2反應產(chǎn)生O2。2．下列關于氯氣的說法中正確的是()A．氯氣在常溫下能與鐵反應，故不能用鐵罐存放液氯B．點燃氫氣和氯氣的混合氣體可以制取氯化氫C．氯氣氧化性很強，一般都能將還原劑氧化為它的最高價態(tài)D．氯原子最外層有7個電子，所以氯元素只有－1和＋7價解析：選C氯氣是一種化學性質(zhì)非?；顫姷姆墙饘賳钨|(zhì)，幾乎能與所有金屬化合，但與金屬反應時通常都需加熱，常溫或低溫條件下，干燥氯氣不能與鐵反應，故常溫下能用鐵罐存放液氯，A項不正確；在空氣中燃燒著的氫氣可以在氯氣中繼續(xù)安靜地燃燒，生成氯化氫，工業(yè)上就是利用這一原理來制備氯化氫的，但如果點燃的是氫氣和氯氣的混合氣體，則可能會發(fā)生爆炸，B項不正確；氯氣是一種強氧化性氣體，通常能將還原劑氧化為其最高價態(tài)，C項正確；氯元素除－1價和＋7價外，還有0價(Cl2)、＋1價(HClO)、＋3價(HClO2)、＋5價(HClO3)等，D項不正確。3．欲除去Cl2中的少量HCl氣體，可選用()A．NaOH溶液B．AgNO3溶液C．飽和食鹽水D．石灰水解析：選C氯化氫極易溶于水，而氯氣難溶于飽和食鹽水，所以可用飽和食鹽水來洗氣。A、B、D三項與氯氣和氯化氫都能反應，不能用于分離。4．某學生用自來水配制下列物質(zhì)的溶液，不會產(chǎn)生明顯藥品變質(zhì)的是()A．石蕊B．AgNO3C．NaOHD．AlCl3解析：選D自來水由于消毒通入氯氣產(chǎn)生HCl和HClO，A項，HCl使石蕊變色；B項，生成AgCl沉淀；C項，發(fā)生酸堿中和反應。5．濃鹽酸與次氯酸鈣能發(fā)生反應Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。用貯存很久的漂白粉與濃鹽酸反應制得的氯氣中，可能含有的雜質(zhì)是()①CO2②HCl③H2O(g)④O2A．①②③B．②③④C．②③D．①④解析：選A貯存很久的漂白粉可能已經(jīng)變質(zhì)，生成CaCO3，加濃鹽酸可產(chǎn)生CO2，濃鹽酸揮發(fā)出HCl氣體，還有水蒸氣。6．有關漂白粉和漂白液的說法正確的是()A．漂白粉是純凈物，漂白液是混合物B．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2C．工業(yè)上將氯氣通入澄清石灰水制取漂白粉D．漂白液的有效成分是Na2O2解析：選B漂白粉是將Cl2通入石灰乳中制得的混合物，化學方程式為2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，故其主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分為Ca(ClO)2；漂白液的主要成分是NaClO，以上符合題意的只有B項。7．關于氯水的漂白性，下列敘述中正確的是()A．氯水的漂白性實際上是氯氣的氧化性B．干燥的氯氣也有漂白性C．氯水的漂白性是由氯氣與水反應生成的次氯酸引起的D．氯水的漂白性和氯氣的漂白性原理相同解析：選C氯水具有漂白性是因為氯氣和水反應生成了次氯酸，次氯酸的強氧化性能使有色物質(zhì)褪色。干燥的氯氣是沒有漂白性的。8．下列有關化學反應過程或?qū)嶒灛F(xiàn)象的敘述中，正確的是()A．氯氣的水溶液可以導電，說明氯氣是電解質(zhì)B．漂白粉和明礬都常用于自來水的處理，二者的作用原理是相同的C．氯氣可以使?jié)駶櫟挠猩紬l褪色，但實際起漂白作用的物質(zhì)是次氯酸而不是氯氣D．鐵在氯氣中的燃燒，若鐵過量則生成FeCl2，氯氣過量則生成FeCl3解析：選CA項，電解質(zhì)必須是化合物；B項，漂白粉是利用其強氧化性消毒，而明礬凈水是利用Al3＋水解生成的Al(OH)3膠體來吸附雜質(zhì)；D項，鐵在氯氣中燃燒時，無論哪種物質(zhì)過量產(chǎn)物均為FeCl3。9．檢驗氯化氫氣體中是否混有Cl2，可采用的方法是()A．用干燥的藍色石蕊試紙B．用干燥有色布條C．將氣體通入硝酸銀溶液D．用濕潤的淀粉碘化鉀試紙解析：選D檢驗氯氣采用濕潤的淀粉碘化鉀試紙，而干燥的有色布條、干燥的藍色石蕊試紙都不能檢驗氯氣。硝酸銀溶液與氯化氫和氯氣反應的現(xiàn)象相同。10．現(xiàn)有鹽酸、氯化鈉、氫氧化鈉和氯水四種溶液，可用來區(qū)別它們的一種試劑是()A．AgNO3溶液B．酚酞溶液C．紫色石蕊溶液D．飽和食鹽水解析：選C鹽酸使紫色石蕊溶液變紅，NaCl與石蕊溶液無明顯現(xiàn)象，NaOH溶液使石蕊溶液變藍，而氯水使石蕊溶液先變紅、后褪色。11．下列說法不正確的是()①鈉、氫氣都能在氯氣中燃燒生成白色煙霧②銅絲在氯氣中燃燒，生成藍綠色的氯化銅③液氯就是氯氣的水溶液，它能使干燥的有色布條褪色④久置的氯水，因氯氣幾乎完全揮發(fā)掉，剩下的就是水A．②③④B．①②④C．①③④D．①②③④解析：選D本題為組合選擇題，應首先分析①～④敘述的正確性，然后選擇對應的選擇。懸浮在空氣中的固體微小顆粒稱“煙”；懸浮在空氣中的微小液滴稱“霧”。鈉在氯氣中燃燒，生成白色的NaCl固體微小顆粒，應稱“白煙”；氫氣在氯氣中燃燒，生成氯化氫，遇空氣中的水蒸氣，形成鹽酸小液滴，應稱“白霧”，可見①敘述不正確。銅絲在氯氣中燃燒生成棕黃色的煙——CuCl2的微小晶體顆粒，溶于水時能形成藍色溶液，因此②不正確?！耙郝取敝竿ǔＧ闆r下的氯氣冷卻到－℃所得的液體。液氯中只含氯分子，屬于純凈物，而氯氣的水溶液即氯水中含有多種成分，屬于混合物。液氯中只有氯分子，不含次氯酸，也就不能使干燥的有色布條褪色，③④也不正確。12．某溫度下，將Cl2通入NaOH溶液中，反應得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，經(jīng)測定ClO－和ClOeq\o\al(－,3)的濃度之比為1∶3，則反應中，被還原的氯元素與被氧化的氯元素的物質(zhì)的量之比為()A．21∶5B．11∶3C．1∶3D．4∶1解析：選DCl2→ClO－，化合價升高，被氧化；Cl2→ClOeq\o\al(－,3)，化合價升高，被氧化；Cl2→Cl－，化合價降低被還原。設n(ClO－)＝xmol，則n(ClOeq\o\al(－,3))＝3xmol，設n(Cl－)＝y(tǒng)mol，由電子得失守恒有：x＋3x·5＝y(tǒng)，故y＝16x。被還原的Cl與被氧化的Cl之比為：n(Cl－)∶[n(ClO－)＋n(ClOeq\o\al(－,3))]＝16x∶(x＋3x)＝4∶1。二、非選擇題13．有一包白色固體，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一種或幾種，進行下列實驗：①溶于水，得無色溶液；②在所得溶液中滴入AgNO3溶液，生成白色沉淀；③再滴加稀硝酸，沉淀量減少但不完全消失，同時有氣泡產(chǎn)生。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷：(1)白色固體一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。(2)請寫出上述實驗中有關反應的離子方程式：________________________________________________________________________。解析：由②產(chǎn)生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一種或兩種；由③沉淀量減少且有氣泡產(chǎn)生知，一定含有K2CO3；根據(jù)沉淀不完全消失可知，一定含有KCl。答案：(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag＋＋Cl－=AgCl↓，2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓，Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑14．室溫下，單質(zhì)A、B、C分別為固體、黃綠色氣體、無色氣體，在合適的反應條件下，它們可以按下列框圖進行反應。又知E溶液是無色的。請回答：(1)試寫出下列物質(zhì)的化學式：A__________，B__________，C__________。(2)反應①的化學方程式：____________________________________________________。(3)反應③的化學方程式：____________________________________________________。(4)反應④的離子方程式：____________________________________________________。解析：從反應的框圖中看到：反應①A＋B→D固體，反應④F＋B→D溶液，可知：F是化合物，A是變價金屬，且A在F中呈低價。又從氣體顏色中可判斷B是Cl2。由此可推出A是Fe，D為FeCl3，F(xiàn)為FeCl2。從反應③A＋E→F＋C可知，E為HCl，C為H2。答案：(1)FeCl2H2(2)2Fe＋3Cl2=2FeCl3(3)2HCl＋Fe=FeCl2＋H2↑(4)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－15．為了講授“氯氣的性質(zhì)和用途”，李老師以二氧化錳和濃鹽酸為主要原料制取氯氣，并設計了如圖所示裝置(其中A是連有注射器針頭的橡皮管，針頭已插入并穿過橡皮塞)進行教學。試回答下列問題：(1)乙中的現(xiàn)象是__________________________，丙中的現(xiàn)象是__________________________，丁中的現(xiàn)象是__________________________，分離丁中液體的方法是____________。(2)燒瓶內(nèi)發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________________。解析：利用圖示裝置制備Cl2，制得的Cl2通過濃H2SO4(甲中)，濃H2SO4干燥Cl2；Cl2與干紅布條不反應(乙中)；Cl2與H2O生成HClO，HClO起漂白作用(丙中)；Cl2與KI溶液反應生成I2，CCl4萃取I2，溶液分層(丁中)；用向上排空氣法收集Cl2(戊中)；進行尾氣吸收(己中)。答案：(1)干燥的紅布條不褪色濕潤的紅布條褪色下層CCl4層呈紫紅色分液(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O16．某研究小組制備消毒液(主要成分為NaClO)設計了圖示裝置，并查閱到下列資料：在加熱情況下鹵素單質(zhì)和堿液發(fā)生反應3X2＋6OH－eq\o(=,\s\up7(70℃))5X－＋XOeq\o\al(－,3)＋3H2O?；卮鹣铝袉栴}：(1)寫出裝置中的大試管內(nèi)發(fā)生反應的離子方程式：________________________________________________________________________。(2)裝置中能否省去飽和NaCl溶液的洗氣瓶？________，理由是________________________________________________________________________。(3)裝置中能否省去盛濃硫酸的洗氣瓶？_______________________________________，理由是_________________________________________________________。(4)裝置中能否省去盛冰水的燒杯？______________，理由是________________________________________________________________________。解析：裝置產(chǎn)生的Cl2在冰水冷卻下和NaOH發(fā)生反應制得消毒液。運用該裝置必須通過飽和NaCl溶液除去HCl，否則將生成NaCl，降低NaClO的純度；但干燥裝置可以省略，因為少量水蒸氣不會影響反應；冷卻裝置不可省略，因為題給信息“氯氣和水的反應是放熱反應”，溫度升高，引起副反應：3Cl2＋6OH－eq\o(=,\s\up7(70℃))5Cl－＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O。答案：(1)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(2)否氯氣中混有的HCl氣體進入大試管中也會與氫氧化鈉溶液反應，降低NaClO的產(chǎn)量和純度(3)能少量水蒸氣進入試管中不影響反應(4)否氯氣和水的反應是放熱反應，反應時溫度升高，會引起副反應，生成NaClO3第三節(jié)硫和氮的氧化物1．了解硫在自然界的存在形態(tài)。了解硫的性質(zhì)和用途。2．掌握SO2的化學性質(zhì)及檢驗方法。學會設計實驗驗證SO2的還原性及漂白性。3．了解NO、NO2的性