【创新设计】2021年高考化学总复习(江西版)配套文档：第四章-非金属及其化合物-非金属及其化合物

课时1碳、硅及其化合物最新考纲1．了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解碳元素、硅元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一碳、硅单质的性质1．碳、硅的存在形态(1)碳在自然界既有游离态又有化合态。碳的同素异形体有金刚石、石墨、无定形碳、C60等。(2)硅在地壳中的含量占其次位，仅次于氧，全部以化合态存在，是一种亲氧元素，单质硅有晶体和无定形两种。2．碳、硅单质的结构、物理性质与用途的比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池3.碳、硅单质的化学性质(1)碳eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(与O2反应\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(O2（足量）：C＋O2\o(=,\s\up7(点燃))CO2,O2（不足）：2C＋O2\o(=,\s\up7(点燃))2CO)),\a\vs4\al(与氧化,物反应)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(CuO：2CuO＋C\o(=,\s\up7(△))2Cu＋CO2↑（冶炼金属）,SiO2：SiO2＋2C\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑（制取粗硅）,H2O：C＋H2O（g）\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2（制取水煤气）)),\a\vs4\al(与强氧化,性酸反应)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(浓H2SO4：C＋2H2SO4（浓）\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O,浓HNO3：C＋4HNO3（浓）\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O))))(2)①与F2反应：Si＋2F2=SiF4。②与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。④与O2反应：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。⑤与Cl2反应：Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4。4．硅的工业制法探究思考1．用短线把碳的同素异形体与其物理性质和用途连接起来2．推断正误(1)碳的几种单质性质不同的缘由主要是由于其结构不同。()(2)12C、13C、14C是碳的三种同素异形体。()(3)硅是非金属元素，晶体硅是灰黑色有金属光泽的固体()(4)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()(5)硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应()(6)加热到肯定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应()答案(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√【示例1】下列说法不正确的是()。A．高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅(2021·广东，11C)B．单晶硅是将太阳能转变为电能的常用材料(2022·新课标，8B)C．单质硅常用作半导体材料和光导纤维(2011·山东理综，10B)D．硅是构成一些岩石和矿物的基本元素(2009·广东理基，22①)思维启迪硅是现在应用最为广泛的半导体材料，而光导纤维的主要成分为SiO2，光导纤维不导电(填“导电”或“不导电”)。解析光导纤维的主要成分为二氧化硅而不是硅单质。答案C【示例2】(2022·重庆理综，26节选)金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。(1)碳与短周期元素Q的单质化合仅能生成两种常见气态化合物，其中一种化合物R为非极性分子。碳元素在周期表中的位置是______________，Q是________。R的电子式为________。(2)肯定条件下，Na还原CCl4可制备金刚石。反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的试验操作名称为________，除去粗产品中少量钠的试剂为________。(3)碳还原SiO2制SiC，其粗产品中杂质为Si和SiO2。现将20.0gSiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L。生成氢气的离子方程式为_______________________，硅酸盐的物质的量浓度为________。解析(1)C(碳)的两种常见气态化合物为CO、CO2，其中CO2为非极性分子，所以Q为O，R为CO2。(2)依据Na能与H2O(或CH3CH2OH)反应，而金刚石性质稳定的特点，可用H2O(或CH3CH2OH)除去金刚石中含有的Na。(3)Si与NaOH溶液反应的离子方程式为Si＋2OH－＋H2O=SiO32－＋2H2↑。20.0g粗产品中，含有11.4gSiC，依据Si～2H2，可得m(Si)＝0.05mol×28g·mol－1＝1.4g，m(SiO2)＝20.0g－11.4g－1.4g＝7.2g，n(SiO2)＝0.12mol，依据Si原子守恒，可得n(Na2SiO3)＝0.17mol，故c(Na2SiO3)＝eq\f(0.17mol,1L)＝0.17mol·L－1。答案(1)其次周期第ⅣA族O(氧)(2)过滤水(或乙醇)(3)Si＋2OH－＋H2O=SiO32－＋2H2↑0.17mol·L－11．(2021·榆林模拟)科学家在不断深化的争辩中，发觉了一系列新的碳单质，对碳单质的争辩已进展成一门独立的科学——碳科学。下列关于碳单质的叙述正确的是()。A．碳的各种单质互称为碳的同素异形体B．碳元素的各种单质结构虽然不同，但性质差别不大C．碳元素的单质性质不同，其用途相同D．碳元素的单质只有金刚石、石墨和C60解析碳元素的单质结构不同，物理性质差别较大，B错误；碳元素单质性质不同，用途也不相同，C错误；常见的碳元素单质有金刚石、石墨和C60，但同时还存在其他单质，D错误。答案A2．硅作为一种新型能源被广泛开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是()。A．硅燃烧产物对环境产生的污染，简洁得到有效把握B．从Si(s)＋O2(g)eq\o(=,\s\up7(△))SiO2(s)ΔH＝－858.6kJ·mol－1可知，硅燃烧放出的热量多C．自然界中硅的储量丰富，可以从自然界直接获得单质硅D．硅便于运输、贮存，从平安角度考虑，硅是最佳的燃料之一解析硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，其污染简洁得到有效把握；硅为固体燃料，化学性质不活泼，运输、贮存比较简洁且又平安；硅在自然界中无单质形式，只有化合物，所以C是错误的。答案C3．[2009·浙江理综，28(1)(2)(3)]单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450～500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是试验室制备四氯化硅的装置示意图。相关信息如下：a．四氯化硅遇水极易水解；b．硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；c．有关物质的物理常数见下表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8－315－熔点/℃－70.0－107.2－－－升华温度/℃－－180300162请回答下列问题：(1)写出装置A中发生反应的离子方程式：_________________________________________________________________________________________________。(2)装置A中g管的作用是______________；装置C中的试剂是____________；装置E中的h瓶需要冷却的理由是_______________________________。(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是________(填写元素符号)。解析依据题中信息可知A为Cl2的发生装置，B、C为Cl2净扮装置，D中发生反应2Cl2＋Sieq\o(=,\s\up7(△))SiCl4，生成SiCl4用E收集，B中为饱和食盐水将氯化氢气体除去，C中应为浓H2SO4除水，由表中数据可知SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4。答案(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡气压浓H2SO4SiCl4沸点较低，用冷却液冷却可得到液态SiCl4(3)Al、B、P碳、硅单质的特殊性1．一般状况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界中硬度最大的物质。2．一般状况下，非金属单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。3．Si的还原性大于C，但C在高温下能还原出Si：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。4．非金属单质与碱反应一般既作氧化剂又作还原剂，且无氢气放出，但硅与强碱溶液反应只作还原剂，且放出氢气：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。5．非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅能跟HF作用：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。6．一般状况下，金属(Na、K)能置换出水中的氢，但C在高温下也能置换出H2O中的氢：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))H2＋CO。考点二碳、硅的氧化物1．一氧化碳(1)物理性质：无色气体，有毒，难溶于水。(2)化学性质①燃烧：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2，淡蓝色火焰；②还原CuO：CuO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2(冶炼金属)。2．二氧化碳和二氧化硅的比较物质二氧化硅二氧化碳结构空间立体网状结构，不存在单个分子存在单个CO2分子主要物理性质硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水化学性质①与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3②与酸反应只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反应③与碱反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞)CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O、CO2过量：CO2＋NaOH=NaHCO3④与盐反应如与Na2CO3反应：SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑如与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(不足)=H2SiO3↓＋Na2CO3或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应如与CaO反应：SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3如与Na2O反应：Na2O＋CO2=Na2CO3用途光导纤维、光学仪器、电子部件制饮料、制碳酸盐探究思考1．推断正误(1)CO2不支持燃烧是相对的。()(2)CO和CO2是碳的两种氧化物，二者均是温室气体。()(3)酸性氧化物都只能与碱反应不能与酸发生反应。()(4)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋CO2↑。()(5)不能用SiO2与水反应的方法来制取硅酸，不能用瓷坩埚来加热烧碱或纯碱使其熔化。()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～E选项中选择正确答案填入括号内。(1)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O()(2)SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑()(3)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑()(4)SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高温))SiC＋2CO↑()(5)SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O()A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E．未参与氧化还原反应答案(1)C(2)D(3)B(4)E(5)A【示例3】下列说法正确的是()。A．二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸(2021·江苏，4B)B．甲eq\o(→,\s\up7(丁))乙eq\o(,\s\up7(丁),\s\do5(甲))丙若甲为焦炭则丁可能是O2(2021·江苏，6A)C．SiO2有导电性，所以SiO2可用于制备光导纤维(2022·广东理综，12B)D．SiO2与酸、碱均不反应(2022·天津理综，2B)解析由于SiO2能与氢氟酸反应，所以不能用石英器皿盛放氢氟酸，A错误；SiO2不导电，C错误；SiO2是酸性氧化物能与碱反应，也能与氢氟酸反应，D错误。答案B【示例4】(2010·福建理综，9)下表各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是()。eq\a\vs4\al(选项XYZANaNaOHNaHCO3BCuCuSO4Cu（OH）2CCCOCO2DSiSiO2H2SiO3,\x())解析A项，NaHCO3无法一步到Na，错；B项，Cu(OH)2无法一步到Cu，错；C项，C与O2不完全燃烧得CO，CO与O2反应得CO2，CO2与Mg反应可得C，正确；D项，SiO2无法一步得H2SiO3，H2SiO3也无法一步得Si，错。答案C1．(2021·镇江模拟)下图是利用二氧化硅制备硅及其化合物的流程，下列说法正确的是()。A．SiO2属于两性氧化物B．非金属性：Si>CC．硅胶吸水后可重复再生D．图中所示转化反应都是氧化还原反应解析SiO2是酸性氧化物；非金属性：C>Si；图中有的转化反应不是氧化还原反应，如SiO2与NaOH溶液的反应。答案C2．(2021·重庆八中月考)向含有0.2molNaOH和0.1molBa(OH)2的溶液中持续稳定地通入CO2气体，当通入气体为8.96L(0℃，1.01×105Pa)时马上停止，则这一过程中，溶液中离子的物质的量与通入CO2气体的体积关系图像正确的是(气体的溶解和离子的水解忽视不计)()。解析本题涉及的化学反应方程式如下：Ba(OH)2＋CO2=BaCO3↓＋H2O①2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O②Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3③BaCO3＋CO2＋H2O=Ba(HCO3)2④当未通入CO2气体时，溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molOH－；当通入2.24LCO2气体时，发生反应①，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molOH－；当通入4.48LCO2时，发生反应②，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molCO32－；当通入6.72LCO2时，发生反应③，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.2molHCO3－；当通入8.96LCO2时，发生反应④，此时溶液中离子的物质的量为0.2molNa＋、0.1molBa2＋、0.4molHCO3－。对比图像可知选项C正确。答案C3．(2011·海南，9改编)“碳捕获技术”是指通过肯定的方法将工业生产中产生的CO2分别出来并利用。如可利用NaOH溶液来“捕获”CO2，其基本过程如下图所示(部分条件及物质未标出)。下列有关该方法的叙述中正确的是()。①能耗大是该方法的一大缺点②整个过程中，只有一种物质可以循环利用③“反应分别”环节中，分别物质的基本操作是蒸发结晶、过滤④该方法可削减碳排放，捕获到的CO2还可用来制备甲醇等产品A．①②B．②③C．③④D．①④解析①，该方法中高温反应炉分别出CO2，需要消耗较多能量；②，整个过程中NaOH和CaO均可循环利用；③，从捕获室中得到的溶液中含有大量的NaHCO3，加入CaO后生成CaCO3和NaOH，通过过滤的方法即可分别；④，捕获到的CO2可与H2反应制备甲醇：CO2＋3H2eq\o(→,\s\up7(肯定条件))CH3OH＋H2O。答案D“数轴法”定量推断CO2与碱的反应产物CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液中的反应产物与CO2气体的通入量有关，当CO2通入少量时生成碳酸盐，当CO2通入过量时生成碳酸氢盐；当CO2的通入量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成，因此推断时肯定要留意CO2与碱之间量的关系。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OCO2＋NaOH=NaHCO3当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：考点三硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1．硅酸硅酸难溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。(1)硅酸不稳定，受热易分解：H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。(3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅胶有很强的吸水力量，常用作干燥剂。2．硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分简单，多用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成Na2O·SiO2，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O。(3)硅酸钠(Na2SiO3)①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。②它能与较强的酸反应，如与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓；与CO2水溶液反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。3．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料①三种硅酸盐工业生产的比较：水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土纯碱、石灰石和石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2硅酸盐生产条件高温②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。(2)新型无机非金属材料①高温结构陶瓷：如氮化硅陶瓷具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。②生物陶瓷：对机体无排异反应，不会引起代谢作用特别。③压电陶瓷：具有压电效应。探究思考1．能否依据Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？答案不能。强酸制弱酸的规律：强酸＋弱酸盐=强酸盐＋弱酸，仅适用于常温下水溶液中进行的反应，而该反应是在高温且干态下进行，只能从化学平衡移动角度去解释反应发生的缘由，因CO2为气体，能准时离开反应体系，使化学反应得以向右进行。2．推断下列说法是否正确(1)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。()(2)水玻璃是一种特殊的玻璃，泡花碱属于碱。()(3)向肯定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2消灭白色沉淀，证明H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强。()(4)传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料()(5)新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的很多缺点()(6)高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点()(7)传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×【示例5】下列说法正确的是()。A．石英只能用于生产光导纤维(2021·福建，6A)B．合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料(2022·新课标，8D)C．陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料(2009·广东理基，22)D．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品(2009·广东理基，22)思维启迪①合成纤维属于有机物(填“有机物”“无机物”)；②水晶的主要成分是SiO2。解析石英除用于生产光导纤维外，还可用于制备Si、玻璃等，A错误；合成纤维属于有机物不属于无机非金属材料，B错误；水晶的主要成分为SiO2不属于硅酸盐制品，D错误。答案C1．下列说法正确的是()。A．水泥、玻璃、青花瓷、水晶、玛瑙都属于硅酸盐工业产品B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．由于高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强D．2MgO·SiO2中的酸根阴离子为SiO42－解析硅酸盐工业产品是用含硅物质为原料，经高温加热制成的产品，A中水晶、玛瑙明显不是硅酸盐工业产品；B项正确；C中只能得出高温下硅酸钠比碳酸钠稳定的结论；D中酸根阴离子应为SiO44－。答案B2．A、B、C、D、E五种物质中均含有同一种非金属元素，它们能发生如图所示的转化关系，该元素(用R表示)的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气。请回答下列问题：(1)写出各物质的化学式：A________；B________；C________；D________；E________。(2)写出反应①的化学方程式：___________________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(3)写出反应④的离子方程式：____________________________________。(4)写出反应⑤的离子方程式：________________________________________。(5)H2CO3的酸性强于E的，请用离子方程式予以证明：_________________________________________________________________。解析解答本题的“突破口(1)”是非金属元素R的单质能与NaOH溶液反应生成盐(Na2RO3)和氢气，说明是硅及其化合物之间的转化。“突破口(2)”是反应条件“高温”，A在高温条件下，能与焦炭、CaCO3发生反应，则A为SiO2。从而推知B为CaSiO3，C为Na2SiO3，D为Si，E为H2SiO3。答案(1)SiO2CaSiO3Na2SiO3SiH2SiO3(2)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑1∶2(3)Si＋2OH－＋H2O=SiO32－＋2H2↑(4)SiO32－＋Ca2＋=CaSiO3↓(5)SiO32－＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋CO32－3．A元素的一种单质是一种重要的半导体材料，含A元素的一种化合物C可用于制造高性能的现代通讯材料——光导纤维，C与烧碱反应生成含A元素的化合物D。(1)在元素周期表中，A位于________族，与A同族但相对原子质量比A小的元素B的原子结构示意图为________，A与B原子在电子层结构上的相同点是_______________________________________________________________。(2)易与C发生化学反应的酸是________(填名称)，反应的化学方程式是__________________________________________________________________。(3)将C与纯碱混合高温熔融时也发生化学反应生成D，同时还生成B的最高价氧化物E；将全部的E与全部的D在足量的水中混合后，又发生化学反应生成含A的化合物F。①写诞生成D和F的化学反应方程式：____________________________________________________________________________________________________，_________________________________________________________________。②要将NaOH高温熔化，下列坩埚中不行选用的是________。A．一般玻璃坩埚B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚D．铁坩埚答案(1)ⅣA最外层均有4个电子(2)氢氟酸SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O(3)①SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑Na2SiO3＋CO2＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓②ABC新型无机非金属材料题型探秘(老师用书独具)[问题探究]材料科学是近年来与化学有关的科学争辩的热点，材料工业和新材料技术是现代经济支柱之一，也是近年来高考的一个命题热点，有关新型无机非金属材料的题型主要有以下两种状况：[当场指导]一、信息挖掘型【例1】氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定，工业上曾普遍接受高纯硅与纯氮在1300℃反应制得。(1)依据性质，推想氮化硅陶瓷的用途是________(填序号)。A．制汽轮机叶片B．制有色玻璃C．制永久性模具D．制造柴油机(2)写出N、Si的原子结构示意图：__________，依据元素周期律学问，请写出氮化硅的化学式__________。(3)氮化硅陶瓷抗腐蚀力量强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推想该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式________________________________________________________________________________________________________。解析(1)氮化硅是一种高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料。将高温结构陶瓷的特性、用途等学问进行迁移，可知氮化硅硬度、强度高，耐磨、耐腐蚀，可以制汽轮机叶片、轴承，制造永久性模具等，选A、C、D。(2)N原子结构示意图：，Si原子结构示意图：，依据原子结构和元素周期律的学问，可以推断出氮元素的非金属性比硅强，故N显－3价，Si显＋4价，再依据化合物中各元素化合价代数和为零的原则，推出氮化硅的化学式为：Si3N4。(3)常温下，Si、SiO2能与HF反应的缘由是生成的SiF4气体脱离了反应体系，促进了反应的进行，同理氮化硅陶瓷与氢氟酸反应也生成了SiF4气体，故化学反应方程式为：Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑。答案(1)ACD(2)Si3N4(3)Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑。二、性质对比型1．四种新型无机非金属材料的对比【例2】有关高温结构陶瓷和光导纤维说法不正确的是()。A．高温结构陶瓷弥补了金属材料的弱点，但是硬度却远远低于金属材料B．氮化硅陶瓷是一种重要的结构材料，具有超硬性，它能与氢氟酸反应C．光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维D．光导纤维的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听解析高温结构陶瓷克服了金属材料的弱点，本身具有很多优点，如硬度、强度高，不怕氧化等，A项错误。氮化硅陶瓷是重要的常见结构材料，有很多优点，如抗腐蚀等，但能与氢氟酸反应，B项正确。光导纤维具有良好的光学特性，是一种高质量传导光的玻璃纤维，具有抗干扰力量、不发生电辐射、能防窃听等性能，C、D项正确。答案A【规律总结】四种新型无机非金属材料的对比类别高温结构陶瓷半导体陶瓷光学材料生物陶瓷主要特性硬度、强度高，能承受高温，不怕氧气、抗腐蚀具有电学特性具有光学特性具有生物功能典型示例氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷氧化锡陶瓷光导纤维氧化铝陶瓷主要用途汽轮机叶片、轴承，永久性模具等集成电路的半导体光缆通讯、医疗、照明等人造骨、人造关节等2．传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比【例3】传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的共同特性是()。A．耐高温B．具有电学特性C．具有生物功能D．质脆、经不起热冲击答案A【规律总结】传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比类别传统无机非金属材料新型无机非金属材料主要特性①抗腐蚀、耐高温②质脆、经不起热冲击①高强度、硬度，耐高温②具有电学特性③具有光学特性④具有生物功能(时间：45分钟分值：100分)一、选择题(本题共10个小题，每题6分，共60分，每个小题只有一个选项符合题意。)1．2021年我国载人飞船再次升空，显示出我国航天技术已进入世界一流。飞船应用了很多尖端的合成材料。据报道我国科学家近年来研制出一种新型“连续纤维增韧”航空材料，其主要成分是由碳化硅陶瓷和碳纤维复合而成的。下列相关叙述不正确的是 ()。A．它耐高温抗氧化B．它比钢铁轻、硬，但质地较脆C．它没有固定熔点D．它是一种新型无机非金属材料解析航空材料具有质轻、高强度、耐高温、抗氧化等性能，又由题中信息可知，该材料具有肯定的韧性，故B错，A正确；复合材料属于混合物，没有固定的熔点，碳化硅高温结构陶瓷和碳纤维复合而成的材料均属于新型无机非金属材料，C、D正确。答案B2．(2021·广东四校联考)材料与化学亲密相关，表中对应关系错误的是()。材料主要化学成分A刚玉、金刚石三氧化二铝B大理石、石灰石碳酸钙C一般水泥、一般玻璃硅酸盐D沙子、石英二氧化硅解析A项中金刚石是碳的一种单质。答案A3．下列叙述正确的是 ()。A．高温下二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，说明硅酸(H2SiO3)的酸性比碳酸强B．陶瓷、玻璃、水泥容器都能贮存氢氟酸C．石灰抹墙、水泥砌墙的硬化过程原理相同D．玻璃窑中出来的气体的主要成分是二氧化碳解析二氧化硅在高温下能与碳酸钠反应：Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，但不能说明硅酸的酸性比碳酸强，上述反应之所以能进行，是由于CO2不断逸出，而促使了反应向右进行；玻璃、陶瓷、水泥中均含有SiO2，会与氢氟酸反应；石灰抺墙的硬化过程是由于发生了反应CO2＋Ca(OH)2=CaCO3＋H2O，而水泥砌墙是水泥与水作用发生一系列变化而凝固变硬。答案D4．硅是构成无机非金属材料的一种主要元素，下列有关硅的化合物的叙述错误的是 ()。A．氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4B．碳化硅(SiC)的硬度大，熔点高，可用于制作高温结构陶瓷和轴承C．光导纤维是一种新型无机非金属材料，其主要成分为SiO2D．二氧化硅为立体网状结构，其晶体中硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶2解析二氧化硅晶体中，一个硅原子可形成4个硅氧单键，故硅原子和硅氧单键的个数之比为1∶4，故D错误。答案D5．在①浓硝酸②水③浓硫酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与单质硅起化学反应的是 ()。A．①② B．②④C．④⑤ D．③④解析硅能与F2、HF、强碱在常温下反应，在加热或高温条件下也能与Cl2、O2、H2发生反应。 答案C6．(2021·石家庄部分学校联考)下列说法正确的是 ()。A．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应B．CO2和钠在肯定条件下反应可以得到金刚石和碳酸钠，反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比是3∶4C．现代海战通过喷放液体SiCl4(极易水解)和液氨可产生烟幕，其主要成分是NH4ClD．从燃煤烟道灰中(含GeO2)提取半导体材料单质锗(Ge)，没有发生氧化还原反应解析玻璃的主要成分是SiO2，高温下与C(碳)反应，A错误；反应中CO2作氧化剂，Na作还原剂，依据化合价升降值相等的原则，作为氧化剂的CO2与作为还原剂的Na的物质的量之比为1∶4，B错误；SiCl4水解生成HCl和硅酸，HCl与液氨反应生成NH4Cl，C正确；由化合态到游离态，肯定发生氧化还原反应，D错误。答案C7．(2021·陕西质检)下列关于SiO2和CO2的叙述中不正确的是 ()。A．都是共价化合物B．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应解析SiO2和CO2中都只含有共价键，均为共价化合物，A项正确；干冰升华吸热，可用于人工降雨，B项正确；SiO2不能与水反应，C项错误；SiO2与强碱溶液反应生成硅酸盐，CO2与强碱溶液反应生成碳酸盐或碳酸氢盐，D项正确。答案C8．(2021·福州质检)寿山石主要成分为叶蜡石，叶蜡石组成为Al2O3·4SiO2·H2O，下列观点不正确的是 ()。A．寿山石雕刻作品要避开与酸、碱接触B．寿山石颜色丰富多彩是由于含有不同形态的金属氧化物C．潮湿的空气可能导致寿山石作品表面溶解变质D．置于干燥空气中可能会导致寿山石作品脱水变质解析依据寿山石的主要成分，可知其能与酸或碱发生反应，A对；寿山石中含有不同形态的Al2O3，造成其颜色丰富，B对；其中的氧化物Al2O3和SiO2不溶于水也不和水反应，不会溶解变质，C错；久置于干燥空气中，会造成其中的结晶水失去而变质，D对。答案C9．将足量CO2通入KOH和Ca(OH)2的混合稀溶液中，生成沉淀的物质的量(n)和通入CO2体积(V)的关系正确的是 ()。解析CO2与KOH和Ca(OH)2都会反应，但存在着竞争，假如先与KOH反应，则反应后生成的K2CO3马上会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，因此，可以看成CO2先与Ca(OH)2反应，所以通CO2后马上有CaCO3生成。其次步还要推断CO2是先跟KOH反应还是先与生成的CaCO3反应，同样可以接受假设法推断，即假如先与CaCO3反应，则生成的Ca(HCO3)2又会与KOH反应，因此应是先与KOH反应，此过程生成沉淀的物质的量不变，当KOH反应完全，再与CaCO3反应，直至沉淀完全溶解，故选D。答案D10．用如图装置来分别CO2和CO混合气体并干燥，图中a、c、d为止水夹，b为分液漏斗活塞，通过Y形管和止水夹分别接两个球胆，现装置内空气已排尽，为使试验成功，甲、乙、丙分别盛放的试剂为 ()。甲乙丙A饱和NaHCO3溶液12mol·L－1盐酸18.4mol·L－1H2SO4B饱和Na2CO3溶液2mol·L－1H2SO4饱和NaOH溶液C饱和NaOH溶液2mol·L－1H2SO418.4mol·L－1H2SO4D18.4mol·L－1H2SO4饱和NaOH溶液18.4mol·L－1H2SO4解析分别CO2和CO应当先把CO2吸取，干燥后用一个球胆收集CO，然后再用酸制出CO2，干燥后用另一个球胆收集，故丙装置中盛的肯定是浓硫酸(18.4mol·L－1H2SO4)，其中乙中的酸应选用2mol·L－1的硫酸，而不能选用盐酸，由于盐酸易挥发HCl气体而混进CO2中。另外，饱和NaHCO3溶液不能吸取CO2，用饱和Na2CO3溶液吸取CO2，再用酸制CO2时会转变CO2的量，且吸取效果不如饱和NaOH溶液，故选C。答案C二、非选择题(本题共4个小题，共40分)11．(8分)如何除去下列各粉末状混合物中的杂质(括号内为杂质)，请选用下面供应的试剂和操作，将标号填在表内。供选试剂：A.盐酸B．烧碱溶液C．氧气D．水E．CO2F．不用其他试剂供选操作：①加热②加热熔融③过滤④结晶含杂质的物质所加试剂主要操作(1)SiO2(NaHCO3)(2)SiO2(CaCO3)(3)SiO2(Si)(4)NaCl(SiO2)解析(1)除去SiO2中的NaHCO3可用水溶法；(2)除去SiO2中的CaCO3可先用盐酸溶解，然后再过滤。(3)除去SiO2中的Si可用加热法：Si＋O2eq\o(=,\s\up7(△))SiO2。(4)因NaCl溶于水而SiO2不溶于水，所以除去NaCl中的SiO2可用过滤、结晶法。答案(1)D③(2)A③(3)C①(4)D③④12．(10分)(2021·厦门模拟)已知A、B、C、D、E、F、G、H可以发生如下图所示的转化，反应中部分生成物已略去。其中，A、G为同一主族元素的单质，B、C、H在通常状况下为气体，化合物C是一种形成酸雨的大气污染物。请填空：(1)写出E的两种用途____________、____________。(2)反应②的离子方程式为__________________________________________。(3)反应③的化学方程式是___________________________________________。(4)反应④的离子方程式是__________________________________________。(5)写出一个由A生成H的置换反应方程式：______________________________________________________________________________________________。解析由题中信息及转化关系可知A、B、C、D、E、F、G、H分别为：C、CO2、SO2、H2SiO3、SiO2、Na2SiO3、Si、CO。答案(1)制光导纤维作建筑材料(或其他合理答案)(2)SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O(3)C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(4)SiO32－＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋CO32－(5)C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2(合理即可)13．(12分)纯碱、烧碱等是重要的化工原料。(1)利用上图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应。将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的试验现象是___________________________________________________________________________________________________________________________________，若其他操作不变，将A与C连接，可观看到的现象是_________________________________________________________________________________。(2)向NaOH溶液中通入肯定量CO2，结晶后得到白色固体，该白色固体的组成可能是A．NaOH和Na2CO3；B.________________；C．________________；D.________________。(3)设计试验确定(2)中白色固体中存在A项中的阴离子：试验操作试验现象结论(1)取少量白色固体于试管中，加足量水溶解，再加足量BaCl2溶液(2)答案(1)水沿长导管由广口瓶进入烧瓶广口瓶中的长导管口有气泡产生(2)Na2CO3Na2CO3和NaHCO3NaHCO3(3)试验操作试验现象结论产生白色沉淀有CO32－(2)过滤，取少量滤液于试管中，滴加酚酞滤液变红有OH－14.(10分)晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：①高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl3(Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃),\s\do5(铜粉))SiHCl3＋H2)；③SiHCl3与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl3能与水猛烈反应，在空气中易自燃。请回答：(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为______________________________。(2)粗硅与HCl气体反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点－84.7℃)，提纯SiHCl3接受的方法为________________________________________________________________。(3)试验室用SiHCl3与过量的H2反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________，装置C中的烧杯需要加热，目的是_________________________________________________________________。②反应一段时间后，装置D中观看到的现象是___________________________________________________________________________________________，装置D不能接受一般玻璃管的缘由是________________________________，装置D中发生反应的化学方程式是__________________________________。③为保证制备纯硅试验的成功，操作的关键是检查试验装置的气密性，把握好反应温度以及__________________________________________________。解析(3)①因SiHCl3与水猛烈反应，故A中产生的H2必需干燥，因此B中的试剂为浓H2SO4，且C烧瓶需加热，其目的是使SiHCl3汽化，加快其与H2的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故D中有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1100～1200℃，此温度下一般的玻璃简洁软化。③因高温下H2与O2反应简洁爆炸，故还应排尽装置中的空气。答案(1)SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑(2)分馏(或蒸馏)(3)①浓硫酸使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化②有固体物质生成在题给反应温度下(1100～1200℃)，一般的玻璃会软化SiHCl3＋H2eq\o(===,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl③排尽装置中的空气课时2氯及其化合物最新考纲1．了解氯气及其重要化合物的主要性质及应用。2.把握氯气的试验室制法。3.了解氯元素的单质及其重要化合物对环境质量的影响。考点一氯的单质及其化合物的性质1．氯气的性质(1)物理性质颜色状态气味密度毒性溶解性黄绿色气体刺激性比空气大有毒1体积水溶解2体积Cl2(2)化学性质(写出反应的化学方程式和部分反应现象，指出在反应中表现氧化性还是还原性)eq\a\vs4\al(氯气的化学性质)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(与单质\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(与Fe：2Fe＋3Cl2\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3，产生,红棕色烟,与Cu：Cu＋Cl2\o(=,\s\up7(点燃))CuCl2，产生,棕黄色烟,与H2：H2＋Cl2\o(=,\s\up7(点燃))2HCl，产生,苍白色火焰))\a\vs4\al(Cl2均表,现氧化性)))eq\a\vs4\al(氯气的化学性质)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(与H2O：Cl2＋H2OHCl＋HClO,与碱NaOH：Cl2＋2NaOH=,NaCl＋NaClO＋H2O))Cl2既表现,氧化性，又表,现还原性,\a\vs4\al(与还,原剂)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(与FeCl2：2FeCl2＋Cl2=2FeCl3,与SO2＋H2O：SO2＋2H2O＋Cl2,=H2SO4＋2HCl,与KI溶液：2KI＋Cl2=2KCl＋I2))\a\vs4\al(Cl2表现,氧化性)))2．氯的重要化合物(1)次氯酸(2)漂白粉探究思考1．将Cl2通入石蕊试液中的现象是什么？能用pH试纸测定氯水的pH吗？答案将Cl2通入石蕊试液中的现象是先变红后褪色。不能用pH试纸测定氯水的pH，由于氯水中的HClO能将pH试纸漂白。2．氯水中的平衡体系有哪些？答案氯水中存在三个平衡体系。一是Cl2＋H2OHCl＋HClO的化学平衡；二是HClOH＋＋ClO－的电离平衡；三是H2OH＋＋OH－的电离平衡。3．为什么在工业上将氯气制成漂白粉？答案氯气用于杀菌消毒时，起作用的是HClO，而HClO不稳定，难以保存。所以在工业上用Cl2与石灰乳反应制成较稳定的漂白粉，便于贮存和运输。4．如何保存氯水、漂白粉？说明缘由。答案应避光(棕色试剂瓶中)，密封保存。缘由：氯水中的HClO见光易分解，氯水具有挥发性，易挥发出Cl2；漂白粉易吸取空气中的CO2和水蒸气生成HClO，HClO见光分解而使漂白粉失效。【示例1】下列说法错误的是()。A．次氯酸钠溶液可用于环境的消毒杀菌(2021·四川，1D)B．Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性(2022·山东理综，12A)C．冷的氢氧化钠溶液中通入氯气发生反应：Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O(2022·大纲全国卷，7C)D．氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在纯水中的溶解度(2010·全国理综Ⅱ，8A)思维启迪品红溶液eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(通入SO2),\s\do5()))褪色eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(加热至沸),\s\do5()))eq\a\vs4\al(恢复红色)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(通入Cl2),\s\do5()))褪色eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(加热至沸),\s\do5()))eq\a\vs4\al(不显红色)解析Cl2能使品红溶液褪色是由于Cl2与H2O反应生成的HClO具有强氧化性，能把品红氧化成无色物质；SO2能使品红褪色是由于SO2能与品红化合生成了无色物质，不是由于SO2具有氧化性。答案B【示例2】(2021·北京理综，28)某同学对SO2与漂粉精的反应进行试验探究：操作现象取4g漂粉精固体，加入100mL水部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝(约为12)，后褪色ⅰ.液面上方消灭白雾；ⅱ.稍后，消灭浑浊，溶液变为黄绿色；ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是____________________________________________________________________________________________。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是____________________。(3)向水中持续通入SO2，未观看到白雾。推想现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下试验：a．用潮湿的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。①试验a的目的是________。②由试验a、b不能推断白雾中含有HCl，理由是___________________________________________________________________________________________。(4)现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能缘由：随溶液酸性的增加，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。通过进一步试验确认了这种可能性，其试验方案是________。(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是________。②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的缘由：______________________________________________________________________________________。思维启迪依据试验现象，分析可能缘由，结合物质性质，进行试验探究。解析(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。(2)由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性：(3)向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用潮湿的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；依据试验a、b不能推断白雾中含有HCl，由于白雾中混有SO2时也能满足试验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。(4)现象ⅱ中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：Cl－＋ClO－＋2H＋=Cl2↑＋H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观看溶液是否变为黄绿色。(5)①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有SO42－，则沉淀X中含有CaSO4。答案(1)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(2)碱性、漂白性(3)①检验白雾中是否含有Cl2，排解Cl2干扰②白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应成生白色沉淀(4)向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观看溶液是否变为黄绿色(5)①CaSO4②SO2＋Cl2＋2H2O=SO42－＋2Cl－＋4H＋1．下列说法正确的是()。①氯气的性质活泼，它与氢气混合后马上发生爆炸②试验室制取氯气时，为了防止环境污染，多余的氯气可以用氢氧化钙溶液吸取③新制氯水的氧化性强于久置氯水的氧化性④检验HCl气体中是否混有Cl2，方法是将气体通入硝酸银溶液⑤除去HCl气体中的Cl2，可将气体通入饱和食盐水中A．①②③B．②③④C．③D．③⑤解析氯气与氢气混合，达到爆炸极限，在光照的条件下能发生爆炸，①错，氢氧化钙溶液浓度小，试验中常用氢氧化钠溶液吸取多余的氯气，②错，排解A、B项；HCl和Cl2气体与AgNO3溶液作用均可产生沉淀，④错；将气体通入饱和食盐水中，除去的是HCl气体，而不是Cl2，⑤错，排解D项。答案C2．(2021·武汉月考)分别向盛有Cl2的三个集气瓶甲、乙、丙中各注入下列液体中的一种，振荡，现象如下图所示，则甲、乙、丙中注入的液体分别是()。①AgNO3溶液②NaOH溶液③水A．①②③B．②①③C．③②①D．①③②解析AgNO3与氯水中的Cl－反应生成AgCl白色沉淀，并促使Cl2与H2O反应完全，所以乙中注入的为①AgNO3溶液；NaOH与Cl2反应生成NaCl和NaClO，所以甲中注入的为②NaOH溶液；Cl2溶于水所得溶液呈黄绿色，则丙中注入的是水。答案B3．(2022·上海化学，15)下图所示是验证氯气性质的微型试验，a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，马上用另一培育皿扣在上面。已知：2KMnO4＋16HCl=2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O对试验现象的“解释或结论”正确的是()。选项试验现象解释或结论Aa处变蓝，b处变红棕色氧化性：Cl2＞Br2＞I2Bc处先变红，后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处马上褪色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性：Fe2＋＞Cl－解析A项，由现象得，氧化性：Cl2＞Br2、Cl2＞I2，但无法对比Br2与I2的氧化性强弱；B项，由现象可知在此过程中有酸性物质生成，同时生成了漂白性物质；C项，在此过程中只能推断溶液不再显碱性，无法推断有无漂白性物质生成；D项，此时Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋，而Cl2被还原为Cl－，还原剂Fe2＋的还原性强于还原产物Cl－。答案D氯水成分及性质1．氯水的成分氯水中存在三个平衡关系：(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO(2)HClOH＋＋ClO－(3)H2OH＋＋OH－依据可逆反应的特点，即可得出氯水中存在的各种微粒。2．氯水的多重性质氯水的各种成分打算了它具有多重性质：(1)Cl2的氧化性——与还原性物质反应。如：2FeCl2＋Cl2=2FeCl3(除去FeCl3溶液中的FeCl2)。(2)HCl的酸性向NaHCO3溶液中加入氯水，有气泡产生表现了盐酸的酸性。(3)Cl－的性质加入AgNO3溶液有白色沉淀生成，说明氯水中有Cl－。(4)HClO的氧化性氯水具有漂白性，就是由于其中的HClO具有强氧化性。考点二氯气的试验室制法1．试验装置2．制取过程 用强氧化剂(如KMnO4、K2Cr2O7、eq\x(反应原理)→KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸制取Cl2： MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2Oeq\x(\a\al(制备装置,类型))→eq\a\vs4\al(固体＋液体\o(→,\s\up7(△),\s\do5())气体)eq\x(净化方法)→用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去水蒸气eq\x(收集方法)→eq\a\vs4\al(向上排空气法或排饱和食盐水法)eq\x(尾气吸取)→eq\a\vs4\al(用强碱溶液（如NaOH溶液）吸取)eq\x(验满方法)→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(（1）用潮湿的淀粉－碘化钾试纸,（2）用潮湿的蓝色石蕊试纸,（3）依据氯气的颜色推断是否收集满))3．留意事项(1)必需用浓盐酸，MnO2与稀盐酸不反应。(2)为了削减制得的Cl2中HCl的含量，所以加热温度不宜过高，削减HCl的挥发。(3)试验结束后，先使反应停止并排出装置中残留的Cl2，再拆卸装置，避开污染空气。(4)尾气吸取时，不能用澄清石灰水吸取Cl2，由于溶液中Ca(OH)2浓度小，吸取不完全。探究思考1．一套完整的制取气体的试验装置包括哪几部分？答案一套完整的制取气体的试验装置包括四个部分：发生装置→净扮装置→收集或性质验证装置→尾气处理装置。2．试验室用MnO2和浓盐酸来制取氯气，主要操作有：①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上；②把酒精灯放在铁架台上，依据酒精灯确定铁圈的高度，固定好铁圈，放好石棉网；③用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中；④检查气密性；⑤在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导管。最好的试验操作挨次是________。答案②①⑤④③【示例3】(2021·广东理综，33节选)化学试验有助于理解化学学问，形成化学观念，提高探究与创新力量，提升科学素养。在试验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关试验。(1)下列收集Cl2的正确装置是________。(2)将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。(3)设计试验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，____________。思维启迪①Cl2的密度比空气大，应用向上排空气法收集；②Cl2有毒，易溶于NaOH溶液且和NaOH发生反应：Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，所以用NaOH溶液吸取Cl2时要防止倒吸。解析(1)集气瓶中使用单孔橡胶塞塞紧，只能进气，不能排气，则瓶内压强增大到肯定程度，可能将橡胶塞压出，A项错误；由于Cl2比空气的密度大，Cl2应短管进，B项错误；C项该装置既能收集Cl2，又能进行尾气处理且防倒吸，正确；由于Cl2和NaOH反应，所以不能收集到Cl2，D项错误。(2)Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，HClOH＋＋ClO－，Cl2、ClO－、HClO均具有氧化性。(3)依据Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－，证明Cl2的氧化性强于Br2，设计试验时，应把Br2用有机溶剂萃取出来，以便观看颜色确认有Br2生成。答案(1)C(3)Cl2、HClO、ClO－(3)加入肯定量的NaBr溶液，充分振荡，静置，若观看到CCl4层呈橙红色，证明Cl2的氧化性强于Br2【示例4】[2011·全国，29(1)]请回答下列试验室中制取气体的有关问题。下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B：___________________________________________________________；C：___________________________________________________________；D：___________________________________________________________。解析A是制取氯气的装置；B是利用氯气的密度大于空气的密度，用向上排空气法收集氯气的装置；C装置可以防止D中的稀NaOH溶液倒吸进入试管B中，起平安瓶的作用；氯气有毒，装置D可以吸取尾气，防止氯气集中到空气中污染环境。答案向上排气收集氯气平安瓶作用，防止D中的液体倒吸进入试管B中吸取尾气，防止氯气集中到空气中污染环境1．已知KMnO4与浓盐酸在常温下反应能产生Cl2。现用下图所示的试验装置来制备纯洁、干燥的氯气，并进行它与金属反应的试验。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是()。A．①②B．②④C．②③D．②③④解析②中用NaOH溶液吸取HCl的同时，也会吸取Cl2，故②不正确；③中导气管应进步短出，故③不正确；④中只有进气口却无出气口，存在很大的平安隐患，故④不正确。答案D2．试验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()。A．①比②多B．②比①多C．一样多D．无法比较解析146gHCl的物质的量为4mol，87gMnO2的物质的量为1mol，由化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是由于稀盐酸与MnO2不反应，所以含有4molHCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应。答案B3．某校化学试验爱好小组欲接受如图所示的试验装置制备Cl2，同时进行与氯气有关的某些试验，按要求回答问题。(1)A是浓盐酸，B是二氧化锰，将A滴入B中时发生反应的离子方程式为____________________________。(2)甲同学用含有0.2molHCl的浓盐酸与足量的MnO2反应制Cl2，结果制得的Cl2体积(标准状况下)小于1.12L，这是由于反应过程中盐酸浓度变小造成的。请列举导致盐酸浓度变小的缘由：___________________________________________________________________________________________________。(3)在试验室中，乙同学欲用下图中的装置净化氯气，则瓶①②中应盛放的试剂分别是①________________，②________________(填试剂名称)。(4)丙同学将纯洁的Cl2通入肯定量石灰乳中来制取漂白粉，若通入224mL(标准状况下)Cl2完全反应，则反应过程中转移电子的物质的量为____________。解析(2)浓盐酸浓度变小是由于二氧化锰和浓盐酸反应过程中消耗HCl，加热时氯化氢挥发，生成的水稀释浓盐酸。(3)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，净化时应先通过饱和食盐水吸取氯化氢，后通过浓硫酸吸取水蒸气。(4)反应2Ca(OH)2＋2Cl2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O中，1molCl2参与反应转移1mol电子，故通入224mL(标准状况下)Cl2完全反应，反应过程中转移电子0.01mol。答案(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)①氯化氢挥发；②反应生成水；③反应消耗HCl(3)饱和食盐水浓硫酸(4)0.01mol常见尾气处理装置通常有毒和有污染的尾气必需适当处理。常见的尾气处理装置有：a装置可用于NaOH吸取Cl2、CO2；硫酸铜吸取H2S(气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸)；b装置可用于收集少量气体然后处理；c、d装置可吸取易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等，其中d吸取量少；e用于处理难以吸取(有毒)且可燃的气体，如H2、CO等。

素养8性质验证型试验题的答题建模[问题探究]常见试验形式装置试剂试验现象试验目的A浓硫酸验证干燥的氯气无漂白作用，潮湿的氯气有漂白作用B干燥红布条无明显变化C潮湿红布条红布条褪色DFeCl2溶液溶液由浅绿色变棕黄色验证氯气具有强氧化性，可与金属及还原性化合物反应E淀粉KI溶液溶液为蓝色F铁粉产生棕色烟GNaOH溶液吸取多余的氯气常见问题(1)留意氯气的尾气吸取试剂的选择。试验室制取氯气时，常用NaOH溶液吸取多余的氯气，也可以用Na2SO3溶液或Na2CO3溶液，但不用澄清石灰水，由于Ca(OH)2的溶解度较小，澄清石灰水中Ca(OH)2的含量少，吸取不完全。(2)制取氯气时要缓缓加热，温度过高会导致HCl大量挥发。(3)留意盐酸的浓度对反应的影响。制取Cl2所用的盐酸为浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应。随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸，反应停止。[当场指导]【典例】如图所示，是一个制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置，其中各试剂瓶装的试剂为：B(氢硫酸)、C(溴化亚铁溶液)、D(KI－淀粉溶液)、E(混有二氧化硫的氯化钡溶液)、F(水)、H(紫色石蕊试液)。(1)A是氯气发生装置，其化学反应方程式是____________________________。(2)Ⅰ中b瓶内加入的液体最好是_____________________________________。(3)用图示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行？________。简要说明理由_________________________________________________________________。(4)试验开头时，先点燃A处酒精灯，打开分液漏斗旋塞和Ⅰ处活塞，让氯气布满整个装置，再点燃G处酒精灯，回答下列问题：①怎样证明氯气已布满了整个装置？_________________________________。②下列装置中的现象是C________；D________；E________；F________。(5)G装置的硬质玻璃管内盛有炭粉，发生氧化还原反应，其产物为二氧化碳和氯化氢，写出G中反应的化学方程式：_________________________________。装置F的作用是__________________________________________________。(6)在H处，紫色石蕊试液的颜色由紫色变为红色，再变为无色，其缘由是________________________________________________________________。解析(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2＋2H2O↑。(2)b瓶的作用是贮存多余的Cl2，试剂最好为饱和食盐水。(3)Ⅱ原理同Ⅰ，可代替Ⅰ；Ⅲ中c瓶口密封，担忧全。(4)①当黄绿色气体布满整个装置时，说明Cl2已布满。②Cl2有强氧化性，可将Fe2＋、Br－、I－、SO2氧化为Fe3＋、Br2、I2、SO42－，故C中溶液由浅绿色变为深红棕色；D中溶液变蓝；E中产生白色沉淀BaSO4；F中由于吸取了Cl2变为浅黄绿色。(5)C＋2H2O＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CO2＋4HCl，F的作用是供应G中发生反应所需的水蒸气。(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色，剩余的Cl2与水反应生成HClO又起漂白作用。答案(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋2H2O＋Cl2↑(2)饱和食盐水(3)Ⅱ可行，Ⅲ不行Ⅱ与Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，瓶内压强增大会有危急(4)①观看，当整个装置内布满黄绿色气体时，说明氯气已布满整个装置②溶液由浅绿色变为深红棕色溶液变蓝生成白色沉淀溶液变为浅黄绿色(5)C＋2H2O＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))CO2＋4HCl向G中供应反应所需的水蒸气(6)生成的HCl使紫色石蕊试液变红色，剩余的氯气又与水作用生成次氯酸，起漂白作用，使红色褪色解答性质验证型试验题的关键是结合题目要求和所给的仪器、装置以及试剂，了解命题意图。一般思路是