高中化学人教版本册总复习总复习 第四章非金属及其化合物

eq\a\vs4\al(第一节无机非金属材料的主角——硅)知识一二氧化硅[基础梳理]1．硅元素的存在2．二氧化硅(1)存在SiO2存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。石英、水晶、玛瑙、沙子、光导纤维的主要成分均是SiO2。(2)结构SiO2晶体是四面体空间网状结构，每个Si周围结合4个O，每个O周围有2个Si，Si∶O＝1∶2。(3)物理性质SiO2的熔点高，硬度大，不溶于水。(4)化学性质(5)用途①沙子是基本的建筑材料。②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。③石英和玛瑙制作饰物和工艺品。④实验室中使用的石英坩埚。[牛刀小试]1．判断正误(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。()(2)SiO2是空间正四面体网状结构晶体。()(3)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。()(4)利用石英坩埚可熔融NaOH固体。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．下列物质不与二氧化硅反应的是()A．烧碱B．氢氟酸C．硝酸D．生石灰解析：选C烧碱、氢氟酸和生石灰在一定条件下均可与二氧化硅反应，只有硝酸不与二氧化硅反应。3.长距离联网所使用的传输速度快、信息量大的线路，其材料的主要化学成分为________，该材料的名称是________。这种材料被埋在地下时，如果裸露在碱性土壤中，会导致断路，用离子方程式说明原因：_______________________________________。答案：SiO2光导纤维SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2OSiO2的结构和性质[重点剖析]CO2和SiO2的比较[特别提醒](1)SiO2和CO2都是酸性氧化物，与碱反应生成盐和水。(2)CO2与H2O能反应，但SiO2不溶于水也不与水反应；SiO2与氢氟酸能反应，但CO2不与酸反应。[典例印证][例题]下列叙述正确的是()A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B．因为CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂D．SiO2晶体熔、沸点高，硬度大，故可用于制做光导纤维[解析]CO2的熔、沸点低，溶于水，SiO2的熔、沸点高，硬度大，不溶于水，两者是酸性氧化物和其物理性质没有因果关系，A错误；CaCO3和SiO2反应是SiO2的特殊性质，不能说明H2CO3的酸性比H2SiO3的弱，B错误；SiO2晶体在光学方面的特性，决定了其可制做光导纤维，D错误。[答案]C题组SiO2的性质1．下列说法不正确的是()A．因SiO2不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物B．在反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑中SiO2作氧化剂C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸解析：选AA项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误；B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。2．关于二氧化硅，下列叙述不正确的是()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质上有很大差别C．二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸D．二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸起反应解析：选D水晶的主要成分为SiO2，A项正确；CO2是由分子构成的，而SiO2是Si和O按1∶2组成的空间立体网状结构的晶体，二者物理性质差别较大，B项正确；SiO2不溶于水也不与水反应，C项正确；SiO2可以与氢氟酸反应，D项错误。(1)SiO2是硅最重要的化合物，其组成多样，石英、沙子、玛瑙、光导纤维等的主要成分均为SiO2。(2)SiO2为酸性氧化物，可与CaO、NaOH等反应，SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3；SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(3)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，氢氟酸可用来刻蚀玻璃。知识二硅酸[基础梳理]1．物理性质硅酸是一种不溶于水的白色胶状物。2．化学性质(1)弱酸性：向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，化学方程式为：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓。结论：H2SiO3<H2CO3(酸性)。(2)不稳定性：H2SiO3不稳定，受热易分解，化学方程式为：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))H2O＋SiO2。3．制备实验操作实验现象滴加酚酞溶液后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有透明胶状物生成结论Na2SiO3溶液呈碱性；滴加稀盐酸后反应的化学方程式为：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3(胶体)4.存在及用途浓度小→硅酸溶胶，浓度大→硅酸凝胶，其中，硅酸凝胶干燥脱水得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”，具有强的吸水性，常用作干燥剂或催化剂的载体。[牛刀小试]1．请将下列物质与相应的用途连接起来。(1)eq\x(SiO2)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(A.\x(玛瑙饰物),B.\x(干燥剂)))(2)eq\x(硅胶)eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(C.\x(催化剂载体),D.\x(光导纤维)))答案：(1)—A、D(2)—B、C2．下列关于硅酸的叙述，错误的是()A．硅酸是一种很弱的酸B．硅酸可由二氧化硅与水反应制得C．硅酸不稳定，加热脱水会生成二氧化硅D．硅酸可以由可溶性硅酸盐与盐酸反应制得解析：选B二氧化硅对应的酸虽然是硅酸，但是由于二氧化硅不溶于水也不与水反应，所以B项错误。H2SiO3的性质[重点剖析]H2CO3与H2SiO3性质的比较H2CO3H2SiO3酸性均为弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3水溶性能溶于水难溶于水稳定性常温下易分解生CO2和H2O成受热易分解生成SiO2和H2O制备CO2＋H2OH2CO3Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓转化关系Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓[典例印证][例题]下列关于硅酸的说法正确的是()A．硅酸可以通过SiO2和水的化合反应直接制得B．用反应Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓制取硅酸是利用了可溶性酸制难溶性酸的性质C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D．硅胶可用作袋装食品的干燥剂[解析]SiO2不能与水反应生成硅酸，A错误；B中反应是利用了强酸制弱酸的性质，B错误；硅酸虽难溶于水，但可与强碱溶液反应生成硅酸盐，C错误。[答案]DH2SiO3虽然是SiO2相应的水化物，但因SiO2不溶于水，制备H2SiO3时，应使用可溶性硅酸盐与酸性比硅酸强的酸反应制取。题组H2SiO3的性质1．下列关于碳酸(H2CO3)和硅酸(H2SiO3)的说法中不正确的是()A．两者均为弱酸B．两者均可使紫色石蕊溶液变红色C．CO2气体通入Na2SiO3溶液中可以制得硅酸D．两者受热时均可以分解解析：选B硅酸不能使紫色石蕊试液变红，B错误。2．下列离子方程式，正确的是()A．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2＋＋2OH－＋CO2=CaCO3↓＋H2OB．碳酸钠溶液中加入二氧化硅：COeq\o\al(2－,3)＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋CO2↑C．二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2↑D．硅酸与烧碱溶液中和：H2SiO3＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2O解析：选D过量二氧化碳通入澄清石灰水中生成可溶性的碳酸氢钙，碳酸钠溶液中加入二氧化硅不反应，二氧化硅与烧碱溶液反应生成硅酸钠和水，故A、B、C均错误。3．为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为____________。(2)装置B所盛的试剂是____________________，其作用是________________________。(3)装置C所盛试剂是____________________，C中反应的离子方程式是___________。(4)由此可得出的结论是：酸性________>__________>________。解析：根据强酸＋弱酸盐→弱酸＋强酸盐分析可知，分液漏斗中盛装盐酸，A中盛放Na2CO3，根据Na2CO3＋2HCl=2NaCl＋H2O＋CO2↑可以知道酸性HCl强于H2CO3，然后将生成的CO2通入Na2SiO3溶液中，反应为Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，由此判断酸性H2CO3>H2SiO3，但需注意的是A中反应会有HCl气体逸出，故通入Na2SiO3溶液前需将HCl吸收，但不能吸收CO2，故可选用饱和NaHCO3溶液。答案：(1)盐酸(2)饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体(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，可用化学方程式：Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓来证明。硅酸凝胶经干燥脱水后得到硅胶，常用作干燥剂和催化剂的载体。

知识三硅酸盐[基础梳理]1．硅酸盐的组成及性质2．常见的硅酸盐——Na2SiO33．常见的硅酸盐产品——无机非金属材料硅酸盐产品原料主要设备水泥黏土和石灰石、少量石膏水泥回转窑玻璃纯碱、石灰石和石英玻璃窑陶瓷黏土4.特殊功能的含硅物质(1)金刚砂(SiC)具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮磨料。(2)硅钢(含Si4%)具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯。(3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。(4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和催化剂。[牛刀小试]1．判断正误(1)硅酸盐一般易溶于水，化学性质很稳定。()(2)硅酸盐是SiO2和金属氧化物组成的混合物。()(3)Na2SiO3固体是一种很好的干燥剂。()(4)水泥、玻璃、陶瓷都属于传统的无机非金属材料。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√2．下列物质中，不含有硅酸盐的是()A．水玻璃B．硅芯片C．黏土D．普通水泥解析：选B水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙、硅酸钠，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。3．下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是()A．这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B．在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C．木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质解析：选D水玻璃是一种矿物胶，可作黏合剂、耐酸水泥掺料，木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧，水玻璃的化学性质稳定，但在空气中易与二氧化碳反应生成硅酸。硅酸盐的氧化物形式的写法[重点剖析]1．硅酸盐的表示方法硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。(1)书写形式：①氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。②氧化物之间用“·”隔开。(2)化学计量数：①配置原则：各元素原子总个数符合原来的组成。②若出现分数应化为整数。例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成eq\f(1,2)Na2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成Na2O·Al2O3·6SiO2。2．玻璃塞的限用盛放NaOH、Na2CO3等碱性溶液的试剂瓶选用橡皮塞而不选用玻璃塞的原因：2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O。Na2SiO3溶液是一种矿物胶，有黏性，会使瓶塞和瓶颈粘在一起不能打开。[典例印证][例题]矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的，此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。例如长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土[Al2Si2O5(OH)4]，此反应的离子方程式为：2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O=2K＋＋2HCOeq\o\al(－,3)＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4(1)将上述复杂硅酸盐改写成氧化物形式。①KAlSi3O8_______________________________________________________；②Al2Si2O5(OH)4__________________________________________；(2)上述反应能够发生的原因是________________________________。[解析](1)将硅酸盐化学式写成氧化物时，需将氧以外的元素写成同价态的氧化物，并按活动性顺序排列，用“·”将它们连接起来，各种元素原子个数比符合原来的组成。(2)反应属于酸与盐发生的复分解反应，能发生的原因是酸性H2CO3>H2SiO3。[答案](1)①K2O·Al2O3·6SiO2②Al2O3·2SiO2·2H2O(2)H2CO3的酸性比H2SiO3强(1)写成氧化物形式，是为了简化对硅酸盐组成的表示方法，实际上硅酸盐不是以氧化物形式存在的。(2)改写时，各元素的化合价不变。题组硅酸盐的组成和性质1．下列关于硅酸盐的说法中正确的是()A．硅酸盐都难溶于水B．Na2SiO3是一种最简单的硅酸盐，其水溶液可用作黏合剂C．硅酸盐通常可用氧化物的形式表示，说明硅酸盐就是由各种氧化物组成的D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质解析：选BA项，Na2SiO3可溶于水，错误；C项，硅酸盐可用氧化物的形式表示，但不是由各种氧化物组成，错误；D项，水玻璃可以与空气中的CO2反应，易变质，错误。2．歌曲《青花瓷》中所描绘的“屏层鸟绘的牡丹一如你梳妆”、“色白花青的景已跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列关于硅酸铜钡的说法不正确的是()A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．性质稳定，不易脱色C．易溶解于强酸和强碱D．x等于6解析：选C据化合物之和等于零可知x＝6，硅酸铜钡可表示为BaO·CuO·2SiO2，它性质稳定，不易脱色，不易溶于强酸、强碱。3．三硅酸镁能被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为__________，它中和胃酸(HCl)的化学方程式是_____________________________________________。解析：若直接写Mg2Si3O8·nH2O与HCl(aq)的反应，则无从下手。先将Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物形式：2MgO·3SiO2·nH2O再写与HCl(aq)的反应较容易。答案：2MgO·3SiO2·nH2O2MgO·3SiO2·nH2O＋4HCl=2MgCl2＋3SiO2＋(n＋2)H2O4．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证说：“中国至少在距今3000年以前，就已经使用玻璃了。”下列有关普通玻璃的说法不正确的是()A．制普通玻璃的原料主要是纯碱、石灰石和石英B．玻璃在加热熔化时有固定的熔点C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧碱跟二氧化硅反应生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起解析：选B普通玻璃以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得，A正确；玻璃是混合物，没有固定的熔点，B错误；普通玻璃的大致组成为：Na2O·CaO·6SiO2，C正确；二氧化硅易与碱液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有很强的黏合性，因此盛NaOH等强碱性溶液的试剂瓶不得用玻璃塞。(1)硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃，常用于制备黏合剂、防腐剂和耐火材料。(3)常见的无机非金属材料有水泥、玻璃和陶瓷。知识四硅单质[基础梳理]1．种类及结构单质硅分为晶体和无定形两类，晶体硅的结构与金刚石类似。2．性质(1)物理性质：色、态光泽熔点硬度质地导电性灰黑色固体金属光泽高大脆半导体(2)化学性质：在常温下化学性质不活泼，但能与F2、HF、强碱发生反应。3．用途(1)半导体材料，如硅芯片等。(2)新型能源，如光电池等。[牛刀小试]1．下列关于硅的说法不正确的是()A．硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质发生反应D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应解析：选C硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料；硅的化学性质稳定、常温下可与F2、HF、强碱溶液反应，加热或高温下可与O2、Cl2等一些非金属发生反应。2．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。科学家预计，到2023年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为：①SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑；②Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；③SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△))Si＋4HCl。下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是()A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：选D反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。单质硅的性质与制备[重点剖析]1．化学性质(1)常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应：2F2＋Si=SiF4；Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑；Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(2)加热时能与氧气、氯气、碳等反应：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2；Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4；Si＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC。2．制取(1)粗硅的制取：2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO↑＋Si(粗硅)。(2)纯硅的制取：Si(粗硅)＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si(纯硅)＋4HCl。[典例印证][例题]硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：________________________________________________________________________。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出这一过程的化学反应方程式：____________________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是________。(2)下列有关硅材料的说法正确的是________(填字母)。A．碳化硅化学性质稳定，可用于砂纸、砂轮的磨料B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承C．高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维D．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高E．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅[解析](1)①H2还原SiHCl3可制备Si，化学方程式为SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl。②SiHCl3与H2O反应生成H2SiO3、HCl和H2；用H2还原SiHCl3过程中若混入O2，则高温下H2与O2反应发生爆炸。(2)A项，碳化硅的熔点高、性质稳定，可用于生产砂纸、砂轮的磨料；B项，氮化硅的熔点高，硬度大，可用于制作高温陶瓷或轴承；普通玻璃是由石英砂(SiO2)、石灰石、纯碱高温下反应产生的，玻璃是混合物，没有固定熔点，D错误；Si与HCl不反应，E错误。[答案](1)①SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1357K))Si＋3HCl②SiHCl3＋3H2O=H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑发生爆炸(2)A、B、C(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。(2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。题组单质硅的性质与制备1．我国具有独立知识产权的电脑芯片“龙芯一号”的问世，填补了我国计算机制造史上的一项空白。下列对晶体硅的有关叙述正确的是()A．晶体硅和金刚石的物理性质相似B．硅在地壳中含量居第二位，可以以游离态存在于自然界中C．晶体硅是一种良好的半导体材料，但是它的提炼工艺复杂，价格昂贵D．晶体硅具有金属光泽，故它属于金属材料，可以导电解析：选A晶体硅的结构与金刚石相似，是具有空间立体网状结构的原子晶体，所以物理性质与金刚石相似，熔、沸点高，硬度大；硅在地壳中含量居第二位，但在自然界中没有游离态的硅，它主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于自然界中；晶体硅是一种良好的半导体材料，被广泛使用；虽然晶体硅具有金属光泽，但它是一种非金属单质。2．下列关于硅的化学方程式书写错误的是()A．硅与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑B．硅与烧碱溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑C．硅与盐酸反应：Si＋4HCl=SiCl4＋2H2↑D．硅在高温下被O2氧化：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(高温))SiO2解析：选C常温下，硅能与F2、氢氟酸、烧碱溶液反应，但不与盐酸反应，一定条件下能与Br2、O2等发生反应。3．下列说法正确的是()A．硅材料广泛应用于光纤通信B．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D．粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应解析：选AA项，光导纤维的主要原料是SiO2；B项，石英SiO2不能和盐酸反应，但能与氢氟酸反应；C项，瓷盘是硅酸盐制品，水晶成分是SiO2，不是硅酸盐制品；D项，粗硅制单晶硅的反应为Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl，涉及氧化还原反应。4．获取知识和信息是现代人不可缺少的素质，信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动，信息产业的核心材料是高纯度的硅。下面是高纯度单晶硅的生产方法之一：SiO2eq\o(→,\s\up7(C))Si(粗硅)eq\o(→,\s\up7(HCl、Cl2))SiHCl3(沸点℃)eq\o(→,\s\up7(H2))Sieq\o(→,\s\up7(气相沉积法))高纯硅→单晶硅近代用得较多的另一种方法(之二)是：用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷(SiH4)；再热分解硅烷可得高纯硅。单晶硅可用于制作大规模集成电路、整流器等，硅纯度越高，大规模集成电路的性能越好。(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？__________________________________________________________________。(2)写出方法二中，生产高纯硅的两个化学方程式：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。解析：(1)根据方法一的生产流程，可得如下化学方程式：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗硅)＋2CO↑，所得的粗硅中含有大量的其他杂质(如C、SiO2等)，没有实际应用价值，将粗硅用HCl、Cl2处理转化为沸点低的SiHCl3，化学方程式为Si＋Cl2＋HCleq\o(=,\s\up7(高温))SiHCl3，低沸点的SiHCl3通过蒸馏极易将其分离提纯，然后将纯的SiHCl3在高温下用H2还原即可得到高纯度的Si蒸气，SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋3HCl，再进行气相沉淀即可制得高纯度的硅，从而得到单晶硅。答案：(1)由C还原SiO2得到的单质Si中，杂质含量过高，将它用HCl、Cl2处理得到低沸点的SiHCl3，便于蒸馏提纯，然后再还原得到高纯硅(2)①Mg2Si＋4HCl=2MgCl2＋SiH4↑②SiH4eq\o(=,\s\up7(△))Si＋2H2(1)硅以化合态存在于自然界中，常用作半导体材料和合金材料。(2)工业制硅的原理为：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si(粗)＋2CO，Si(粗)＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Si(纯)＋4HCl。[对应学生用书课时达标训练(九)]一、选择题1．有科学家认为“硅是21世纪的能源”、“未来的石油”，下列有关硅可能成为能源的论述不正确的是()A．自然界存在大量硅单质B．自然界的硅易开采且可再生C．硅燃料便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是优质燃料D．硅燃料燃烧放出的热量多，其燃烧产物对环境的污染容易有效控制解析：选A自然界中无游离态的硅，但存在大量化合态的硅；主要的含硅化合物有二氧化硅和硅酸盐；SiO2在高温下可被碳还原为单质硅，硅燃烧又可生成SiO2，从而实现了硅的再生。2．下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()①硅是构成一些岩石和矿物的基本元素②水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品③高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维④陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料A．①②B．②③C．①④D．③④解析：选C硅元素在地壳中的含量仅次于氧，排第二位，是构成岩石和矿物的基本元素，①正确；水晶饰物的材质主要是二氧化硅，不是硅酸盐产品，②错误；广泛用于制作光导纤维的是二氧化硅，而不是硅单质，③错误；陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料，④正确。3．在一定条件下，下列物质不能和SiO2反应的是()①焦炭②纯碱③碳酸钙④氢氟酸⑤硝酸⑥氢氧化钾⑦氧化钙⑧氟气A．③⑤⑦⑧B．⑤⑦⑧C．⑤⑧D．⑤解析：选D二氧化硅是酸性氧化物，可与碱及碱性氧化物反应，⑥、⑦能反应；二氧化硅与纯碱或碳酸钙在高温下能发生反应，②、③能反应；二氧化硅在高温下还能与焦炭发生置换反应，①能反应；二氧化硅作为一种特殊的氧化物还能与氟气、氢氟酸反应，④、⑧能反应；二氧化硅与硝酸不反应，⑤不能反应。4．下列关于碳和硅的比较中，正确的是()A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸B．碳和硅的最高正价都是＋4C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态解析：选BSiO2不溶于水也不与水反应，A错误；在地壳中含量第一的是氧元素，硅占第二位，C错误；自然界中有游离态的碳(石墨、金刚石)，但是没有游离态的硅，因为硅是一种亲氧元素，D错误。5．绿柱石又称为绿宝石，其主要成分为BenAl2[Si6O18]，也可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，则n为()A．1B．2C．3D．4解析：选C绿柱石中Be的化合价是＋2，故有：2n＋3×2＋4×6＋(－2×18)＝0，解得n＝3。6．下列试剂的保存方法正确的是()A．氢氟酸存放在玻璃瓶中B．烧碱溶液存放在带橡皮塞的玻璃瓶中C．水玻璃存放在滴瓶中D．金属钠保存在冷水里解析：选B因为氢氟酸易与玻璃中的SiO2反应，即SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O，故不能保存在玻璃瓶中，A项错误；盛放烧碱溶液的试剂瓶需用橡皮塞，而不能用玻璃塞，是为了防止玻璃塞中的SiO2跟烧碱溶液反应生成Na2SiO3而使瓶口和瓶塞黏合在一起，SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，B项正确；滴瓶是瓶口带有胶头滴管的玻璃磨口试剂瓶，相当于用胶头滴管作玻璃塞，而水玻璃是Na2SiO3的水溶液，其本身就能把胶头滴管与滴瓶粘在一起，C项错误；金属钠与水剧烈反应，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，不能将金属钠保存在冷水里，D项错误。7．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的是()A．钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示为CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石Mg2SiO4表示为2MgO·3SiO2C．正长石KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·6SiO2D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O解析：选B用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其通式为：aMxOy·bSiO2·cH2O。当金属有多种时，先写活泼金属的氧化物，按K2O、Na2O、CaO、MgO等顺序排列；各氧化物化学式之间用“·”隔开；各氧化物前的计量数只能取整数；写成氧化物后，原化学式中各元素的原子个数比应保持不变。Mg2SiO4应表示为2MgO·SiO2，B错误。8．下列说法正确的是()A．硅是良好的半导体材料，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应B．二氧化硅不导电，能与盐酸或氢氧化钠溶液反应C．硅酸具有多孔性结构，可用作吸附剂或催化剂载体D．二氧化硅是酸性氧化物，能与氢氟酸反应，也能与氢氧化钠溶液反应解析：选D硅与盐酸不反应，A错误；二氧化硅与盐酸也不反应，B错误；具有多孔结构，用作吸附剂或催化剂载体的是硅胶，而不是硅酸，C错误；D正确，SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O,2NaOH＋SiO2=Na2SiO3＋H2O。9．硅酸钠的水溶液俗称水玻璃。下列关于水玻璃的说法中不正确的是()A．水玻璃是一种纯净物B．水玻璃可作木材防火剂C．水玻璃与盐酸反应所得的白色胶体状沉淀是硅酸D．滴有酚酞的水玻璃呈红色，说明水玻璃呈碱性解析：选A水玻璃是Na2SiO3的水溶液，是一种混合物。10．下列说法中正确的是()A．SiO2溶于水显酸性B．SiO2是酸性氧化物，它不能与任何酸发生反应C．碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的棕色玻璃瓶中D．光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的解析：选DSiO2虽然是酸性氧化物，但是它不能溶于水也不能与水反应生成相应的酸，A不正确；SiO2具有能与HF反应的特性，B不正确；Na2CO3或Ca(OH)2溶液是碱性溶液，会与玻璃中含有的SiO2反应，使得玻璃塞与试剂瓶粘在一起，所以C不正确。11．下列反应的离子方程式不正确的是()A．大理石与醋酸反应：CaCO3＋2CH3COOH=Ca2＋＋2CH3COO－＋CO2↑＋H2OB．硅与NaOH溶液：Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑C．水玻璃与醋酸反应：SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓D．硅石与烧碱溶液反应：SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O解析：选CCaCO3、H2SiO3都难溶于水，硅石即SiO2，也难溶于水，Na2SiO3、Ca(CH3COO)2都易溶于水，易电离。CH3COOH易溶于水但难电离。写离子方程式时，易溶于水且易电离的物质用有关的离子符号表示，其他的物质一概用化学式表示。12．能证明碳酸的酸性比硅酸强的事实是()A．CO2溶于水生成碳酸，SiO2不溶于水也不能跟水直接反应生成硅酸B．在高温条件下，SiO2和Na2CO3能发生反应：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑C．SiO2熔点比CO2高D．CO2通入Na2SiO3稀溶液中，生成白色胶状沉淀，所生成的H2SiO3逐渐聚合而形成硅酸溶胶解析：选DB项是在固体反应中难挥发性(高沸点)物质制取易挥发性(低沸点)物质，它是利用两者共熔时生成易挥发的CO2使反应发生；D项是较强的酸与较弱的酸的盐溶液反应生成较强酸的盐和较弱酸的复分解反应，这是该类复分解反应发生的条件之一；A项是二者的水溶性，不能证明碳酸的酸性比硅酸强；C项是二者的熔点，也不能证明碳酸的酸性比硅酸强。二、非选择题、B、C、D、E代表单质或化合物，它们之间的相互转换关系如图所示。A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。请填空：(1)形成单质A的原子的结构示意图为________，它的最高化合价为________。(2)B的化学式(分子式)为________。B和碳反应生成A和E的化学方程式是________________________。(3)C的化学式为________，D的化学式为________。解析：由“A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质”知A是硅，根据图可初步假定B是SiO2，然后代入转化关系进行验证。答案：(1)＋4(2)SiO2SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(3)CaSiO3Na2SiO314．有三种透明、不溶于水的坚硬固体A、B、C。固体A在氧气中完全燃烧只得到一种无色气体，此气体能使澄清石灰水变浑浊，标准状况下测得此气体的密度为氧气密度的倍。固体B可溶于热的苛性钠溶液，再往该溶液中加入过量酸时，析出白色胶状沉淀，此沉淀干燥后为不溶于水的白色粉末，它是一种比碳酸还弱的酸。将B与石灰石、纯碱按比例混合加热后得到C，C在高温时软化，无固定熔点。(1)A为________________，有关反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)B为__________________。(3)C为__________________，有关反应的化学方程式为_______________________。解析：解答本题应从A的燃烧产物入手，该气体的相对分子质量为：32×＝44。该气体无色，且能使澄清石灰水变浑浊，应为二氧化碳。因为A为透明、不溶于水、坚硬的固体，由此推断A为金刚石。B同样为透明、不溶于水的坚硬固体，但可溶于热的苛性钠溶液，所得溶液中加入过量的酸时可析出白色固体，最终得到一种比碳酸还弱的酸，因此B为石英。C物质由石灰石、纯碱和B物质(石英)混合加热反应而制得的，故C中含CaCO3、NaCO3。答案：(1)金刚石C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2(2)石英(3)普通玻璃SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑，SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑15．如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，B的结构类似金刚石，D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去)，请填写空白：(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义？________________________________________________________________________。(3)写出D→C反应的化学方程式：____________________________________________。(4)写出E→D反应的化学方程式：_____________________________________________。解析：本题的突破口是：“B是一种单质”，“B的结构类似金刚石”。据此，容易推断出B是晶体硅。硅与氯气在加热条件下生成SiCl4，因此，A为SiCl4。经过分馏提纯后得到纯净的SiCl4，SiCl4可以被氢气还原得纯净的硅。根据D能转化成B(Si)，可知D为SiO2，由此可知其他答案。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO3(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(4)H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O16．氮化硅高温陶瓷材料是现代重要的结构陶瓷，因其有硬度大、熔点高、化学性质稳定等特点而受到广泛关注。工业上普遍用下列流程进行生产：(1)SiO2和C反应除了得到粗硅外，还有可能得到一种硬度也很大的物质，是生成粗硅还是生成该物质主要是由________决定的。(2)反应①的条件是_____________________________________________________。(3)写出反应②的化学方程式：_________________________________________________。(4)A中可能的杂质有_________________________________________________。(5)现在是用四氯化硅、氮气、氢气在稀有气体保护下加强热，得到纯度较高的氮化硅，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。解析：SiO2与C在高温下反应，会因C的用量不同而使产物不同：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑或SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑；反应①的条件是高温和隔绝空气；反应②的化学方程式为3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O；A中可能的杂质有NH3和H2O；得到纯度较高的氮化硅的化学方程式为3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl。答案：(1)C的用量(2)高温和隔绝空气(3)3CuO＋2NH3eq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(4)NH3和H2O(5)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCleq\a\vs4\al(第二节富集在海水中的元素——氯)知识一氯气[基础梳理]1．氯的原子结构及存在氯原子结构示意图为：Cl→氯原子易得到1个电子→表现出典型非金属性→自然界中以化合态存在。2．物理性质颜色状态气味毒性溶解性黄绿色气体刺激性气味有毒1体积水溶解2体积氯气3.化学性质(1)与金属反应(与变价金属反应生成高价金属氯化物)：(2)与非金属反应：(3)与H2O反应：①溶于水的Cl2部分与水发生反应，化学方程式为：Cl2＋H2O=HCl＋HClO。②实验探究氯水的漂白性实验操作实验现象结论有色布条不褪色干燥的Cl2无漂白作用有色布条褪色氯水有漂白作用，起漂白作用的是HClO(4)与碱反应：漂白粉在空气中长期放置易失效，其原因为：Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3＋2HClO；2HClOeq\o(=,\s\up7(光))2HCl＋O2↑。4．用途(1)氯气是一种重要的化学工业物质。氯的化合物可作为制取高纯硅、锗(半导体)和金属钛的重要中间物质。(2)在有机化工中，氯气是合成塑料、橡胶、人造纤维、农药、染料和药品的重要原料。[牛刀小试]1．判断正误(1)氯气可使湿的红布条褪色，所以氯气具有漂白性。()(2)氯气没有漂白性，但能使鲜艳的花朵褪色。()(3)过量的铁在氯气中燃烧可生成氯化亚铁。()(4)闻其气味时要小心的将集气瓶放在鼻孔下直接闻。()(5)Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2．下列关于氯气的说法不正确的是()A．氯气化学性质很活泼，但是干燥的液氯能用钢瓶贮存B．氯气和液氯是两种不同物质C．可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气D．氯气有毒，它曾在战争中被用于制造毒气弹解析：选B在通常状况下，干燥的液氯可以用钢瓶储运，A正确；氯气和液氯是同一种物质的不同状态，B错误；除去氯气中混有的水蒸气应选用不能和氯气反应的干燥剂，因为氯气气体呈酸性，不宜选用碱性干燥剂，如碱石灰等，常选用酸性或中性干燥剂，如：浓硫酸、无水氯化钙等，C正确；氯气有毒，对人体有害，曾用于制造毒气弹应用于战争中。3．下列关于HClO的说法不正确的是()A．HClO是弱酸B．HClO是强酸C．HClO是强氧化性酸D．HClO能杀菌消毒解析：选B次氯酸是弱酸，具有强氧化性，能杀菌消毒。氯水的成分及性质[重点剖析]1．氯水的成分(1)氯水中的化学反应及物质的电离：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；②四离子：H＋、Cl－、ClO－、OH－。2．氯水的性质氯水成分的多样性决定了其性质的多重性：[典例印证][例题]在新制氯水中存在多种分子和离子，下列实验现象和结论一致且正确的是()A．新制氯水使红玫瑰变为白玫瑰，说明有Cl2B．加入石蕊试液，试液变红，说明该溶液一定不含OH－C．将KHCO3固体加入新制的氯水中，有气泡产生，说明有HClOD．光照新制氯水有气泡逸出，该气体一定是O2[解析]A项，新制氯水中因含HClO而具有漂白性，Cl2没有漂白性；B项，氯水中含有盐酸，能使石蕊试液变红色；C项，氯水中的盐酸与KHCO3反应产生CO2；D项，光照下氯水中的HClO发生分解反应产生O2。[答案]D氯水强氧化性的应用(1)氯水中含有Cl2和HClO，二者均具有强氧化性，但Cl2的浓度比HClO大得多。因此当氯水作用于还原性物质时，只考虑Cl2与还原性物质反应，不再考虑HClO与之反应。(2)由于干燥的Cl2无漂白作用，故当氯水作用于有色物质时，只考虑HClO将有色物质氧化为无色物质，显示漂白性质。题组一氯气的性质和用途1．氯气可用于消灭田鼠，可将氯气用软管通入田鼠洞中，这是利用了氯气下列性质中的()①黄绿色②密度比空气大③有毒④易液化⑤溶于水A．①②B．②③C．①②③D．③④⑤解析：选B将氯气通入到田鼠洞中起灭鼠作用，一方面是利用其密度比空气大得多，可沉在洞里，另一方面氯气有毒。2．下列关于Cl2用途的说法正确的是()A．Cl2有毒，不能用来给自来水消毒B．饮用Cl2消毒的自来水不会对人体有任何伤害C．Cl2是一种重要的化工原料D．用Cl2与金属钠反应制取NaCl解析：选C任何事物都有两面性，Cl2有毒但可作消毒剂，用Cl2对自来水消毒时，Cl2会与水中的有机物反应，生成对人体有害的有机氯化物。NaCl主要是从海水中提取的，而不用Na和Cl2反应制备。3．下列氯化物中，既能由金属和氯气直接反应制得，又能由金属和盐酸反应制得的是()A．CuCl2B．FeCl2C．FeCl3D．AlCl3解析：选D铜与盐酸不反应，A错；铁与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，故B、C错。4．如图是一组检验氯气性质的装置。(1)现关闭活塞K，若有色布条是干燥的，溶液B为浓硫酸，则有色布条________；若溶液B为水，则有色布条________；若溶液B为饱和的NaHCO3溶液，则有色布条________。(2)现打开K，溶液B为氢氧化钠溶液，通入的Cl2是湿润的，布条是干燥的，则有色布条________。解析：(1)关闭K通入Cl2，若B为浓硫酸，则进入(Ⅱ)的是干燥的Cl2，有色布条不褪色；若B为水，则进入(Ⅱ)的是湿润的Cl2，有色布条褪色；若B是NaHCO3溶液，则Cl2在(Ⅰ)中被消耗，有色布条不褪色。(2)打开K，尽管B是NaOH溶液，湿润的Cl2还是直接进入(Ⅱ)，有色布条褪色。答案：(1)不褪色褪色不褪色(2)褪色题组二氯水的成分及性质5．用自来水养金鱼时，将水注入鱼缸以前需把水放在阳光下暴晒一段时间，目的是()A．起到杀菌作用B．使水中次氯酸分解C．提高水的温度D．增加水中氧气的含量解析：选B自来水中的次氯酸有强氧化性，易导致金鱼死亡，经暴晒可使自来水中的次氯酸分解。6．在氯水中存在多种分子和离子，它们在不同的反应中表现出各自的性质。下列实验现象和结论一定正确的是()A．加入有色布条，一会儿有色布条褪色，说明溶液中有Cl2存在B．溶液呈黄绿色，且有刺激性气味，说明有Cl2存在C．加入盐酸酸化，再加入硝酸银溶液产生白色沉淀，说明氯水中含有Cl－D．加入NaOH溶液，氯水黄绿色消失，说明含有HClO分子解析：选BA项，HClO能使有色布条褪色，而干燥的Cl2不能，有色布条褪色不能说明有Cl2分子存在；C项，加入盐酸酸化，引入了Cl－，加AgNO3溶液产生白色沉淀，不能说明氯水中有Cl－存在；D项，加入NaOH溶液，黄绿色消失，只能说明Cl2被消耗，不能说明有HClO分子的存在。7．在新制的氯水参加的反应中，有如下几种情况：(1)向FeCl2溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)向AgNO3溶液中加入氯水，氯水中起作用的主要微粒是________，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)向氯水中滴加石蕊试液，溶液变红，氯水中起作用的微粒是________，然后又褪色，起作用的微粒是________。解析：考查氯水成分的多样性，要从氯水所含的微粒种类(Cl2、HClO、H＋、Cl－)来考虑。答案：(1)Cl2Cl2＋2Fe2＋=2Fe3＋＋2Cl－(2)Cl－Ag＋＋Cl－=AgCl↓(3)H＋HClO8．某同学应用如图所示的方法研究物质的性质，其中气体a的主要成分是氯气，杂质是空气和水蒸气。(1)该实验的主要目的是___________________________________________________。(2)浓硫酸的作用是___________________________________________________，与研究目的直接相关的实验现象是____________________________________________。(3)从物质性质的方面来看，这样的实验设计存在着事故隐患，事故隐患表现是________________________________________________________________________。请在图中D框中以图的形式表明消除事故隐患的措施。解析：本题的实验目的是探究氯气能否跟水反应。依据此目的本题设计了氯气分别与干燥的有色布条和湿润的有色布条作用。实验隐患是Cl2有毒，污染环境。答案：(1)探究Cl2能否与水反应(2)吸收气体a中的水蒸气B瓶内布条不褪色，C瓶内的布条褪色(3)多余的Cl2污染空气如图所示(1)Cl2为黄绿色有毒气体，密度比空气大。(2)Cl2和金属、非金属、水、碱等均可发生反应，必记的重要化学方程式有：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))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，还含有Cl2、HClO、H＋、Cl－等，氯水成分的多样性，决定了其性质的多重性。(4)HClO具有弱酸性、强氧化性、漂白性和不稳定性。(5)光照时HClO分解放出O2。知识二氯离子(Cl－)的检验[基础梳理]1．检验试剂AgNO3溶液和稀硝酸。2．检验步骤先往待检液中滴入少量的稀硝酸酸化，再加AgNO3溶液。3．反应原理Ag＋＋Cl－=AgCl↓，AgCl为白色沉淀，不溶于稀硝酸。4．对比实验在5支试管中分别加入2～3mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。然后再分别加入少量稀硝酸，观察现象。2～3mL试样现象解释或离子方程式加入AgNO3溶液加入稀硝酸稀盐酸白色沉淀不溶解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产生气泡2Ag＋＋COeq\o\al(2－,3)=Ag2CO3↓Ag2CO3＋2H＋=2Ag＋＋H2O＋CO2↑自来水浑浊浑浊自来水中含有少量Cl－蒸馏水－检验的注意事项(1)一般先在待测液中加入稀硝酸酸化，以排除其他离子的干扰，如COeq\o\al(2－,3)、POeq\o\al(3－,4)。Ag＋与COeq\o\al(2－,3)可产生白色沉淀Ag2CO3，此沉淀可溶于稀硝酸。POeq\o\al(3－,4)也能与Ag＋反应产生沉淀，但Ag3PO4是黄色沉淀，此沉淀也可溶于稀硝酸。(2)不能用稀盐酸酸化，因为用盐酸会引入Cl－。(3)若待测液中有SOeq\o\al(2－,4)存在，由于SOeq\o\al(2－,4)可以与Ag＋生成白色微溶物Ag2SO4且Ag2SO4不溶于稀硝酸，故在检验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溶液检验Cl－的存在。题组Cl－的检验1．为了证明氯酸钾中含有氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与MnO2混合共热⑤加稀硝酸⑥与浓盐酸反应⑦加NaOH溶液共热⑧用淀粉碘化钾试纸检验A．⑥⑦①⑤B．⑥⑧C．④②③①⑤D．②①⑤解析：选CKClO3中的氯元素呈＋5价，往KClO3溶液中直接加AgNO3溶液不会生成AgCl沉淀。2．检验某未知溶液中是否含有氯离子(Cl－)，正确的操作是()A．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生B．向未知溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生，加入盐酸，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，有白色沉淀产生D．向未知溶液中加入稀盐酸酸化后，再加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生解析：选CA操作不正确，它不能排除COeq\o\al(2－,3)等的干扰；B操作不正确，因为Ag2CO3跟HCl反应时，生成的AgCl仍是白色沉淀；D操作用盐酸酸化，加入了Cl－，操作不正确。[对应学生用书课时达标训练(十)]一、选择题1．下列实验过程中，不会产生气体的是()解析：选CA项氯水中的HClO见光分解生成氧气；B项氯水中的HCl与发酵粉中的NaHCO3反应生成CO2；C项氯水滴入NaBr溶液中反应生成Br2和NaCl，没有气体产生；D项H2O与Na2O2反应产生O2。2．下列关于氯气的说法中正确的是()A．氯气在常温下能与铁反应，故不能用铁罐存放液氯B．点燃氢气和氯气的混合气体可以制取氯化氢C．氯气氧化性很强，一般都能将还原剂氧化为它的最高价态D．氯原子最外层有7个电子，所以氯元素只有－1和＋7价解析：选C氯气是一种化学性质非常活泼的非金属单质，几乎能与所有金属化合，但与金属反应时通常都需加热，常温或低温条件下，干燥氯气不能与铁反应，故常温下能用铁罐存放液氯，A项不正确；在空气中燃烧着的氢气可以在氯气中继续安静地燃烧，生成氯化氢，工业上就是利用这一原理来制备氯化氢的，但如果点燃的是氢气和氯气的混合气体，则可能会发生爆炸，B项不正确；氯气是一种强氧化性气体，通常能将还原剂氧化为其最高价态，C项正确；氯元素除－1价和＋7价外，还有0价(Cl2)、＋1价(HClO)、＋3价(HClO2)、＋5价(HClO3)等，D项不正确。3．欲除去Cl2中的少量HCl气体，可选用()A．NaOH溶液B．AgNO3溶液C．饱和食盐水D．石灰水解析：选C氯化氢极易溶于水，而氯气难溶于饱和食盐水，所以可用饱和食盐水来洗气。A、B、D三项与氯气和氯化氢都能反应，不能用于分离。4．某学生用自来水配制下列物质的溶液，不会产生明显药品变质的是()A．石蕊B．AgNO3C．NaOHD．AlCl3解析：选D自来水由于消毒通入氯气产生HCl和HClO，A项，HCl使石蕊变色；B项，生成AgCl沉淀；C项，发生酸碱中和反应。5．浓盐酸与次氯酸钙能发生反应Ca(ClO)2＋4HCl(浓)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。用贮存很久的漂白粉与浓盐酸反应制得的氯气中，可能含有的杂质是()①CO2②HCl③H2O(g)④O2A．①②③B．②③④C．②③D．①④解析：选A贮存很久的漂白粉可能已经变质，生成CaCO3，加浓盐酸可产生CO2，浓盐酸挥发出HCl气体，还有水蒸气。6．有关漂白粉和漂白液的说法正确的是()A．漂白粉是纯净物，漂白液是混合物B．漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2C．工业上将氯气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：选B漂白粉是将Cl2通入石灰乳中制得的混合物，化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O，故其主要成分是CaCl2、Ca(ClO)2，其有效成分为Ca(ClO)2；漂白液的主要成分是NaClO，以上符合题意的只有B项。7．关于氯水的漂白性，下列叙述中正确的是()A．氯水的漂白性实际上是氯气的氧化性B．干燥的氯气也有漂白性C．氯水的漂白性是由氯气与水反应生成的次氯酸引起的D．氯水的漂白性和氯气的漂白性原理相同解析：选C氯水具有漂白性是因为氯气和水反应生成了次氯酸，次氯酸的强氧化性能使有色物质褪色。干燥的氯气是没有漂白性的。8．下列有关化学反应过程或实验现象的叙述中，正确的是()A．氯气的水溶液可以导电，说明氯气是电解质B．漂白粉和明矾都常用于自来水的处理，二者的作用原理是相同的C．氯气可以使湿润的有色布条褪色，但实际起漂白作用的物质是次氯酸而不是氯气D．铁在氯气中的燃烧，若铁过量则生成FeCl2，氯气过量则生成FeCl3解析：选CA项，电解质必须是化合物；B项，漂白粉是利用其强氧化性消毒，而明矾净水是利用Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体来吸附杂质；D项，铁在氯气中燃烧时，无论哪种物质过量产物均为FeCl3。9．检验氯化氢气体中是否混有Cl2，可采用的方法是()A．用干燥的蓝色石蕊试纸B．用干燥有色布条C．将气体通入硝酸银溶液D．用湿润的淀粉碘化钾试纸解析：选D检验氯气采用湿润的淀粉碘化钾试纸，而干燥的有色布条、干燥的蓝色石蕊试纸都不能检验氯气。硝酸银溶液与氯化氢和氯气反应的现象相同。10．现有盐酸、氯化钠、氢氧化钠和氯水四种溶液，可用来区别它们的一种试剂是()A．AgNO3溶液B．酚酞溶液C．紫色石蕊溶液D．饱和食盐水解析：选C盐酸使紫色石蕊溶液变红，NaCl与石蕊溶液无明显现象，NaOH溶液使石蕊溶液变蓝，而氯水使石蕊溶液先变红、后褪色。11．下列说法不正确的是()①钠、氢气都能在氯气中燃烧生成白色烟雾②铜丝在氯气中燃烧，生成蓝绿色的氯化铜③液氯就是氯气的水溶液，它能使干燥的有色布条褪色④久置的氯水，因氯气几乎完全挥发掉，剩下的就是水A．②③④B．①②④C．①③④D．①②③④解析：选D本题为组合选择题，应首先分析①～④叙述的正确性，然后选择对应的选择。悬浮在空气中的固体微小颗粒称“烟”；悬浮在空气中的微小液滴称“雾”。钠在氯气中燃烧，生成白色的NaCl固体微小颗粒，应称“白烟”；氢气在氯气中燃烧，生成氯化氢，遇空气中的水蒸气，形成盐酸小液滴，应称“白雾”，可见①叙述不正确。铜丝在氯气中燃烧生成棕黄色的烟——CuCl2的微小晶体颗粒，溶于水时能形成蓝色溶液，因此②不正确。“液氯”指通常情况下的氯气冷却到－℃所得的液体。液氯中只含氯分子，属于纯净物，而氯气的水溶液即氯水中含有多种成分，属于混合物。液氯中只有氯分子，不含次氯酸，也就不能使干燥的有色布条褪色，③④也不正确。12．某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO－和ClOeq\o\al(－,3)的浓度之比为1∶3，则反应中，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为()A．21∶5B．11∶3C．1∶3D．4∶1解析：选DCl2→ClO－，化合价升高，被氧化；Cl2→ClOeq\o\al(－,3)，化合价升高，被氧化；Cl2→Cl－，化合价降低被还原。设n(ClO－)＝xmol，则n(ClOeq\o\al(－,3))＝3xmol，设n(Cl－)＝ymol，由电子得失守恒有：x＋3x·5＝y，故y＝16x。被还原的Cl与被氧化的Cl之比为：n(Cl－)∶[n(ClO－)＋n(ClOeq\o\al(－,3))]＝16x∶(x＋3x)＝4∶1。二、非选择题13．有一包白色固体，它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种，进行下列实验：①溶于水，得无色溶液；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，沉淀量减少但不完全消失，同时有气泡产生。根据上述现象判断：(1)白色固体一定含有的成分是________，可能含有的成分是________。(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式：________________________________________________________________________。解析：由②产生白色沉淀知，可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种；由③沉淀量减少且有气泡产生知，一定含有K2CO3；根据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．室温下，单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体，在合适的反应条件下，它们可以按下列框图进行反应。又知E溶液是无色的。请回答：(1)试写出下列物质的化学式：A__________，B__________，C__________。(2)反应①的化学方程式：____________________________________________________。(3)反应③的化学方程式：____________________________________________________。(4)反应④的离子方程式：____________________________________________________。解析：从反应的框图中看到：反应①A＋B→D固体，反应④F＋B→D溶液，可知：F是化合物，A是变价金属，且A在F中呈低价。又从气体颜色中可判断B是Cl2。由此可推出A是Fe，D为FeCl3，F为FeCl2。从反应③A＋E→F＋C可知，E为HCl，C为H2。答案：(1)FeCl2H2(2)2Fe＋3Cl2=2FeCl3(3)2HCl＋Fe=FeCl2＋H2↑(4)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－15．为了讲授“氯气的性质和用途”，李老师以二氧化锰和浓盐酸为主要原料制取氯气，并设计了如图所示装置(其中A是连有注射器针头的橡皮管，针头已插入并穿过橡皮塞)进行教学。试回答下列问题：(1)乙中的现象是__________________________，丙中的现象是__________________________，丁中的现象是__________________________，分离丁中液体的方法是____________。(2)烧瓶内发生反应的离子方程式为___________________________________________。解析：利用图示装置制备Cl2，制得的Cl2通过浓H2SO4(甲中)，浓H2SO4干燥Cl2；Cl2与干红布条不反应(乙中)；Cl2与H2O生成HClO，HClO起漂白作用(丙中)；Cl2与KI溶液反应生成I2，CCl4萃取I2，溶液分层(丁中)；用向上排空气法收集Cl2(戊中)；进行尾气吸收(己中)。答案：(1)干燥的红布条不褪色湿润的红布条褪色下层CCl4层呈紫红色分液(2)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O16．某研究小组制备消毒液(主要成分为NaClO)设计了图示装置，并查阅到下列资料：在加热情况下卤素单质和碱液发生反应3X2＋6OH－eq\o(=,\s\up7(70℃))5X－＋XOeq\o\al(－,3)＋3H2O。回答下列问题：(1)写出装置中的大试管内发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)装置中能否省去饱和NaCl溶液的洗气瓶？________，理由是________________________________________________________________________。(3)装置中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？_______________________________________，理由是_________________________________________________________。(4)装置中能否省去盛冰水的烧杯？______________，理由是________________________________________________________________________。解析：装置产生的Cl2在冰水冷却下和NaOH发生反应制得消毒液。运用该装置必须通过饱和NaCl溶液除去HCl，否则将生成NaCl，降低NaClO的纯度；但干燥装置可以省略，因为少量水蒸气不会影响反应；冷却装置不可省略，因为题给信息“氯气和水的反应是放热反应”，温度升高，引起副反应：3Cl2＋6OH－eq\o(=,\s\up7(70℃))5Cl－＋ClOeq\o\al(－,3)＋3H2O。答案：(1)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(2)否氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会与氢氧化钠溶液反应，降低NaClO的产量和纯度(3)能少量水蒸气进入试管中不影响反应(4)否氯气和水的反应是放热反应，反应时温度升高，会引起副反应，生成NaClO3第三节硫和氮的氧化物1．了解硫在自然界的存在形态。了解硫的性质和用途。2．掌握SO2的化学性质及检验方法。学会设计实验验证SO2的还原性及漂白性。3．了解NO、NO2的性