2018-2019学年高中一轮复习化学第二板块专题四　非金属及其化合物

第一部分夯实基础课碳、硅及无机非金属材料碳、硅单质及其氧化物的性质和应用1．碳和硅的比较碳硅在元素周期表中的位置第2周期ⅣA族第3周期ⅣA族元素在自然界中的存在形式既有游离态又有化合态只有化合态结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构C60：足球烯，由多个五边形和六边形构成的分子晶体硅：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，能导电晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点eq\a\vs4\al(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2．碳、硅的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。3．碳、硅的特殊性(1)一般情况下，非金属元素单质熔、沸点低，硬度小，但晶体硅、金刚石的熔、沸点高，硬度大，其中金刚石为自然界存在的硬度最大的物质。究其原因它们是原子晶体。(2)一般情况下，非金属元素单质为绝缘体，但硅为半导体，石墨为电的良导体。(3)C、Si同属ⅣA族，还原性Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来(条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出，可以促使反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑进行。(4)非金属单质与碱反应时一般是非金属发生歧化反应(非金属既作氧化剂又作还原剂)，而Si与碱液反应却只作还原剂：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑。(5)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，而Si却能与氢氟酸发生反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑。(6)一般情况下，只有非常活泼的金属(如Na、K等)才能够置换出水中的氢，但碳单质却能与水蒸气反应：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2。4．硅的工业制法(1)制取粗硅工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。(2)粗硅提纯①Si＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(高温))SiCl4；②SiCl4＋2H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋4HCl。[注意]①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中也含CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。5．二氧化硅与二氧化碳的性质比较物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体(不存在单个分子)分子晶体(晶体中存在单个分子)物理性质熔、沸点高，不溶于水熔、沸点低，能溶于水化学性质与水反应不反应CO2＋H2OH2CO3与C反应SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO与氢氟酸反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O不反应与碱(NaOH)反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。盛碱液的试剂瓶要用橡皮塞。CO2少量：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2OCO2过量：CO2＋NaOH=NaHCO3与盐反应SiO2＋Na2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑Ca(ClO)2＋CO2＋H2O=CaCO3↓＋2HClOCO2＋Na2CO3＋H2O=2NaHCO3与碱性氧化物反应SiO2＋CaOeq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3CO2＋Na2Oeq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3主要用途作光导纤维，制光学仪器、电子部件，水晶可制作饰品制饮料、碳酸盐，干冰用作制冷剂eq\a\vs4\al(微点拨)二氧化碳与碱反应产物的定量判断CO2通入NaOH、Ca(OH)2等强碱溶液的反应产物与CO2的通入量有关，当通入少量CO2时生成碳酸盐，当通入过量CO2时生成碳酸氢盐；当通入CO2的量介于两者之间时，既有正盐又有酸式盐生成。以CO2与NaOH溶液反应为例：CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O；CO2＋NaOH=NaHCO3。当n(OH－)∶n(CO2)的值不同时产物如下：[对点练习]1．下列说法正确的是()A．二氧化硅广泛用于光纤通讯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A刻蚀石英制作艺术品用的是氢氟酸，B错误；水晶项链的主要成分是SiO2，餐桌上的瓷盘是硅酸盐制品，C错误；粗硅制备单晶硅，先利用氧化反应即用Cl2氧化粗硅为SiCl4，再利用还原反应即用H2还原SiCl4，D错误。2．下列关于硅的说法不正确的是()A．硅是非金属元素，晶体硅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硅的化学性质不活泼(尤其是在常温下)，但常温下仍能与氟气、氟化氢和NaOH溶液等发生反应，C错误。3．写出除去下列气体中混有的杂质(括号内为杂质)可采取的方法：(1)CO(CO2)：_________________________________________________。(2)CO2(CO)：_______________________________________________________。(3)CO2(O2)：______________________________________________________。(4)CO2(SO2)：_________________________________________________________。(5)CO2(HCl)：__________________________________________________。答案：(1)通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶(2)通过盛放灼热CuO的硬质玻璃管(3)通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管(4)通过盛有饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液的洗气瓶(5)通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶硅酸、硅酸盐、无机非金属材料1．硅酸2．硅酸盐(1)概念：是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的重要成分。(2)组成的表示方法通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，长石(KAlSi3O8)可表示为K2O·Al2O3·6SiO2。氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。(3)硅酸钠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与酸性较强的酸反应：溶液中通入CO2反应的化学方程式：Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓。③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。eq\a\vs4\al(微点拨)硅酸盐改写成氧化物形式的方法(1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，不同氧化物间以“·”隔开。如高岭土(Al2Si2O7·2H2O)可写成Al2O3·2SiO2·2H2O；石棉(CaMg3Si4O12)可写成CaO·3MgO·4SiO2；沸石(Na2Al2Si3O10·2H2O)可写成Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O。(2)各元素的化合价保持不变，且满足化合价代数和为零，各元素原子个数比符合原来的组成。(3)当计量数配置出现分数时应化为整数。如长石：KAlSi3O8不能写成eq\f(1,2)K2O·eq\f(1,2)Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2。3．无机非金属材料(1)传统无机非金属材料——硅酸盐产品硅酸盐产品水泥玻璃陶瓷主要设备水泥回转窑玻璃熔炉原料石灰石和黏土、石膏纯碱、石灰石、石英黏土反应原理复杂的物理、化学变化Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑复杂的物理、化学变化主要成分2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3Na2O·CaO·6SiO2硅酸盐特性水硬性非晶体，无固定熔点，在一定温度范围内软化，可制成各种形状的玻璃制品高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化、绝缘(2)新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。eq\a\vs4\al(微点拨)(1)玻璃中含有二氧化硅，因此氢氟酸可用于雕刻玻璃，盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。(2)NaOH等碱性溶液可以用带橡皮塞的玻璃瓶盛放，但不能用带玻璃塞的试剂瓶。[对点练习]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)硅胶作袋装食品的干燥剂，没有发生化学变化(√)(2)向Na2SiO3溶液中滴加稀盐酸离子方程式：Na2SiO3＋2H＋=H2SiO3↓＋2Na＋(×)(3)向Na2SiO3溶液中通入过量SO2：SiOeq\o\al(2－,3)＋SO2＋H2O=H2SiO3↓＋SOeq\o\al(2－,3)(×)(4)烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应(×)2．下列有关硅酸盐及无机非金属材料的说法正确的是()A．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中B．反应①Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反应②Na2CO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Na2SiO3＋CO2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生C．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料D．祖母绿的主要成分为Be3Al2Si6O18，用氧化物形式表示为3BeO·Al2O3·6SiO2解析：选DA项，Na2SiO3溶液是一种黏合剂，易造成磨口玻璃塞与瓶口黏结；B项，两反应条件不同，反应①是在溶液中进行，相对强的酸可以制相对弱的酸，而反应②CO2是气体，逸出反应体系，能促使反应发生；C项，石英玻璃的成分为SiO2，SiO2是氧化物不是盐。3．下列变化中，不能一步实现的是()A．Na2SiO3→H2SiO3 B．H2SiO3→SiO2C．SiO2→H2SiO3 D．SiO2→Na2SiO3解析：选CNa2SiO3eq\o(→,\s\up7(盐酸))H2SiO3；H2SiO3eq\o(→,\s\up7(△))SiO2，SiO2eq\o(→,\s\up7(NaOH))Na2SiO3，SiO2不与H2O反应，故不能一步转化为H2SiO3。4．氮化硅(Si3N4)是一种重要的结构陶瓷材料，属于新型功能性硅酸盐产品，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃时反应获得。(1)氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应。试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅及氯化氢，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)沸石是一种含结晶水的，具有多孔结构的铝硅酸盐，化学式为Na2[Al2Si3O10(H2O)2]，若以氧化物形式可表示为________________________。(4)盛装氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因是：________________________(用离子方程式表示)。解析：(1)根据氮化硅的组成元素，并依据二氧化硅和氢氟酸的反应可知，反应后生成物应该是SiF4和氨气，反应的化学方程式是Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑。(2)根据反应物和生成物可知，反应的化学方程式是3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl。(3)钠的金属性最强排在前面，因此根据该硅酸盐的化学式改写成氧化物形成可表示为Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O。(4)由于氢氧化钠溶液能和二氧化硅反应生成黏性很强的硅酸钠溶液，从而使玻璃塞和瓶口黏合在一起而不易打开，反应的离子方程式是2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。答案：(1)Si3N4＋12HF=3SiF4↑＋4NH3↑(2)3SiCl4＋2N2＋6H2eq\o(=,\s\up7(高温))Si3N4＋12HCl(3)Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O(4)2OH－＋SiO2=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O[课下达标练]1．硅及其化合物已被广泛用于生产生活中，下列说法不正确的是()A．图1是常见于汽车中的小摆件“苹果花”，它的动力源于以Si为原料的太阳能电池B．互联网通过光纤交换信息，光纤的主要原料是SiO2C．硅酸钠溶液的俗名是水玻璃，常用作木材的阻燃剂D．图2中这幅玻璃上的精美刻花，是工艺师用盐酸刻蚀玻璃形成的解析：选D工艺师用氢氟酸刻蚀玻璃，D错误。2．下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2都能与碱及碱性氧化物反应B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．SiO2可用来制作干燥剂，因SiO2可与水反应D．CO2和SiO2都是由相应的分子构成的解析：选ACO2、SiO2都是酸性氧化物，都能与碱及碱性氧化物反应，故A正确；SiO2不溶于水，也不能和水反应生成硅酸，B不正确；硅胶可用作干燥剂，但SiO2不与水反应，C不正确；CO2是由分子构成的，SiO2是由Si、O原子直接构成的，D不正确。3．据某网站报道：国家质检总局称，在我国销售的德国NUK牌婴儿爽身粉含有一级致癌物滑石粉。已知滑石粉的化学式为Mg3(Si4O10)(OH)2，色白、滑爽、柔软、耐火。下列有关说法不正确的是()A．滑石粉属于无机硅酸盐类物质B．滑石粉的组成可表示为3MgO·4SiO2·H2OC．爽身粉中添加滑石粉是利用它的滑爽、柔软和耐火性D．滑石粉可能会与氢氟酸、NaOH溶液发生反应解析：选C滑石粉属于无机硅酸盐类物质，故A正确；从滑石粉的化学式可知其组成可表示为3MgO·4SiO2·H2O，故B正确；爽身粉中添加滑石粉，与它的耐火性无关，故C错误；从滑石粉的组成可知它具有SiO2的性质，能与氢氟酸、NaOH溶液反应，故D正确。4．工业制粗硅的反应为2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑。下列说法正确的是()A．SiO2为分子晶体，Si为原子晶体B．Si是光导纤维的主要成分C．在该反应条件下，C的氧化性强于Si的氧化性D．每生成1molSi理论上转移的电子数目约为4×6.02×1023解析：选DA项，SiO2、Si晶体类型均为原子晶体，故该项错误；B项，SiO2是光导纤维的主要成分，故该项错误；C项，在该反应条件下，C的还原性强于Si的还原性，故该项错误；D项，在反应中每有1molSi生成，理论上转移的电子为4mol，即约为4×6.02×1023，故选项正确。5．月球的矿产资源极为丰富，仅月球表层5cm厚的沙土就含铁单质有上亿吨，月球上的主要矿物有辉石CaMgSi2O6、斜长石KAlSi3O8和橄榄石(Mg或Fe)2SiO4等，下列说法或分析不正确的是()A．辉石、斜长石及橄榄石均属于硅酸盐矿B．斜长石的氧化物形式可表示为K2O·Al2O3·3SiO2C．月球表层沙土中有游离态铁是因为月球的表面几乎没有氧气D．橄榄石中铁为＋2价解析：选B斜长石的氧化物形式应为K2O·Al2O3·6SiO2。6．(2018·银川模拟)科学家最新研制的利用氯化氢和氢气生产高纯硅的工艺流程如图所示：容器Ⅰ中进行的反应为①Si(粗)＋3HCl(g)=SiHCl3(l)＋H2(g)；容器Ⅱ中进行的反应为②SiHCl3＋H2=Si(纯)＋3HCl。下列说法正确的是()A．该工艺流程的优点是部分反应物可循环使用B．最好用分液的方法分离Si和SiHCl3C．反应①和②中HCl均作氧化剂D．反应①和②属于可逆反应解析：选A该工艺流程中HCl和H2两种气体可循环使用；分离Si与SiHCl3可用过滤的方法；反应②中HCl是生成物，是氧化产物；反应①、②都不在同一条件下进行，不是可逆反应。7．甲气体可发生如下变化：甲气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的炭层))丙气体eq\o(→,\s\up7(通过灼热的CuO))乙气体eq\o(→,\s\up7(通过澄清石灰水))丁固体。则甲、乙、丙、丁分别为()A．CO2、CO、O2、CaO B．O2、CO、CO2、CaCO3C．O2、CO2、CO、CaCO3 D．CO、CO2、O2、Ca(OH)2解析：选C以丙气体为突破口，丙通过灼热的CuO后，生成的乙气体可与澄清石灰水反应生成固体，说明乙是CO2，则丙是CO，甲是O2，丁是CaCO3。8．二氧化硅(SiO2)又称硅石，是制备硅及其化合物的重要原料(如图)。下列说法正确的是()A．SiO2既能与HF反应，又能与NaOH反应，属于两性氧化物B．玛瑙和红宝石的主要成分都是SiO2，SiO2和Si都是制造光导纤维的材料C．虽然高温下SiO2能与Na2CO3反应放出CO2，但不能说明硅酸的酸性强于碳酸D．图中所示转化反应中非氧化还原反应的种数多于氧化还原反应的种数解析：选CDSiO2只能和特殊酸反应，和其他酸不反应，没有普遍性，所以不能说明其具有两性，故A错误；红宝石的主要成分是Al2O3，玛瑙的主要成分是SiO2，SiO2是制造光导纤维的材料，故B错误；高温条件下，SiO2和Na2CO3反应生成Na2SiO3和CO2，常温下，SiO2和Na2CO3不反应，所以不能说明H2SiO3的酸性强于H2CO3，故C正确；图中氧化还原反应有3个，非氧化还原反应有6个，所以图中所示转化反应中非氧化还原反应的数目多于氧化还原反应的数目，故D正确。9．如图所示物质的转化关系中，A是一种固体单质，E是一种白色沉淀。请回答下列问题：(1)B的化学式是________，目前B已被用作________的主要原料。(2)B和a溶液反应的离子方程式是_______________________________________。(3)A和a溶液反应的离子方程式是__________________________________________。(4)C和过量的盐酸反应的离子方程式是__________________________________。解析：C与过量的盐酸反应生成白色沉淀E，则E可能是H2SiO3或AgCl，若E是AgCl，则C是AgNO3，A为Ag，根据已有知识，Ag与HNO3反应能生成三种产物，不符合框图中物质间的转化关系。故E只能为H2SiO3，C为硅酸盐，A为Si，a溶液为强碱的水溶液，进一步推出B为SiO2。答案：(1)SiO2光导纤维(2)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(3)Si＋2OH－＋H2O=SiOeq\o\al(2－,3)＋2H2↑(4)SiOeq\o\al(2－,3)＋2H＋=H2SiO3↓10．如图中的每一方框表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质，其余物质也都是含有B元素的化合物。C是一种钠盐，E是C对应的酸，其结构与碳酸相似；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)请回答下列问题：(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。(2)A的B的互相转化在工业上的实际意义是__________________________________。(3)写出D→C的化学方程式：______________________________________________。(4)写出E→D的化学方程式：____________________________________________。解析：由单质B的结构类似金刚石可知，B是单质硅，D为B的氧化物，则D是SiO2，结合转化关系知，A为SiCl4，C是一种钠盐，则C是Na2SiO3，E是C对应的酸，则E是H2SiO3。(1)由以上分析可知A为SiCl4，D为SiO2，E为H2SiO3。(2)A和B的互相转化在工业上的实际意义是粗硅提纯。(3)D→C可以为二氧化硅和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O。(4)H2SiO3不稳定，加热分解生成SiO2和H2O，故E→D的化学方程式为H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O。答案：(1)SiCl4SiO2H2SiO(2)粗硅提纯(3)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O(或其他合理答案)(4)H2SiO3eq\o(=,\s\up7(△))SiO2＋H2O11．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、硫、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。如图是实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表：物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点/℃57.712.8—315—熔点/℃－70.0－107.2———升华温度/℃——180300162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：制备四氯化硅的原料为Cl2和Si。A装置为Cl2的制备装置，B、C装置为除杂装置。先用B除去HCl，再用C(浓H2SO4)除去水蒸气。Cl2通入粗硅中反应，用冷水将产生SiCl4冷凝即可。(1)制取氯气用浓盐酸和MnO2在加热条件下反应。(2)g管是将分液漏斗与烧瓶相连，则它们中的压强是相等的，这样便于盐酸能顺利滴下。SiCl4的沸点很低，只有57.7℃，而反应的温度达几百度，故需要冷凝收集。(3)从物质的物理性质表可发现，AlCl3，FeCl3和PCl5均易升华，故还应含有Al、P、Cl元素。答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)平衡压强浓硫酸使SiCl4冷凝(3)Al、P、Cl12．二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。易燃、有毒，与水接触易水解，沸点为8.2℃。在铜催化作用下，HCl与硅在250～260℃反应可以制得SiH2Cl2。(1)利用浓硫酸、浓盐酸为原料，选用A装置制取HCl，利用了浓硫酸的________性。(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为___________________________________。(3)按照气体从左到右的方向，制取SiH2Cl2的装置(h处用止水夹夹好)连接次序为a→()→()→()→()→()→()→()(填仪器接口的字母，其中装置C用到2次)。(4)按从左到右的顺序，前面装置C中装的药品为______，后面装置C的作用为________________________________________________________________________。(5)反应除生成二氯二氢硅之外，还会生成H2和______、________等。(6)新的制取SiH2Cl2的方法是：往硅粉中先通入Cl2，在300～350℃反应生成SiCl4，然后再与HCl在250～260℃反应，可以大大提高产率。如果通入气体次序相反，结果会__________________________(用化学方程式表示)。解析：(1)浓硫酸有吸水性，使浓盐酸更易挥发出HCl。(2)利用原子守恒法配平。(3)A装置制取HCl，连接C装置干燥，从f进入D中反应，SiH2Cl2从g处挥发，在B装置中收集，SiH2Cl2的密度比空气大，导气管应长进短出，为防止空气中的水进入B中，则应在B后接干燥管。(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的，应选用P2O5或无水CaCl2，后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水进入B中，应选碱石灰。(6)如果通入气体次序相反，SiH2Cl2会与Cl2继续反应，生成SiCl4、SiHCl3。答案：(1)吸水(2)Si＋2HCleq\o(=,\s\up7(250～260℃),\s\do5(铜))SiH2Cl2(3)defgbcd(4)P2O5或无水CaCl2尾气处理和防止空气中的水进入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2＋2Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiCl4＋2HCl(或SiH2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))SiHCl3＋HCl)13．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高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(高温))SiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。已知：SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：(1)第①步制备粗硅的化学方程式为_________________________。(2)粗硅与HCl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采用的方法为________________________。(3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略去)：①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是________________________________________________________________________。②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是________________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是________________________________________，装置D中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性、控制好反应温度以及_________________________________________________。④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂是________(填字母)。a．碘水b．氯水c．Mg(OH)2固体d．KSCN溶液e．Na2SO3溶液解析：(2)沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离。(3)①为防止SiHCl3与H2O强烈反应，需要干燥氢气；升高温度能使SiHCl3汽化，从而使SiHCl3和氢气在D中反应。②D中发生反应SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1000～1100℃))Si＋3HCl，Si为固态，所以看到的现象是有固体物质生成。③Si是亲氧元素，为防止Si被氧化和SiHCl3在空气中易自燃，需要排尽装置中的空气。④向溶液中加入氧化剂将Fe2＋氧化成Fe3＋，然后加入KSCN溶液检验Fe3＋。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有固体物质生成在高温下，普通玻璃会软化SiHCl3＋H2eq\o(=,\s\up7(1000～1100℃))Si＋3HCl③排尽装置中的空气④bd14．石墨在材料领域有重要应用。某初级石墨中含SiO2(7.8%)、Al2O3(5.1%)、Fe2O3(3.1%)和MgO(0.5%)等杂质。设计的提纯与综合利用工艺如下：(注：SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃)(1)向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是____________________。(2)高温反应后，石墨中氧化物杂质均转变为相应的氯化物。气体Ⅰ中的碳氧化物主要为______。由气体Ⅱ中某物得到水玻璃的化学反应方程式为_______________________。(3)步骤①为搅拌、________。所得溶液Ⅳ中的阴离子有________。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为______________________________，100kg初级石墨最多可能获得Ⅴ的质量为______kg。(5)石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐，完成如图防腐示意图，并作相应标注。解析：(1)通入N2的目的是为了排除装置中的空气(特别是氧气)，防止在高温时石墨与氧气反应。(2)高温反应后，SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分别转化为SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因为石墨是过量的，故高温条件下，C和SiO2、Fe2O3反应生成的是CO。由于SiCl4的沸点为57.6℃，低于80℃，故气体Ⅱ为SiCl4，在NaOH溶液中水解生成Na2SiO3和NaCl：SiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。(3)AlCl3、FeCl3、MgCl2的沸点均高于150℃，在80℃下变为固体Ⅲ，AlCl3、FeCl3、MgCl2和过量NaOH反应后生成NaAlO2、Fe(OH)3、Mg(OH)2和NaCl，通过过滤将沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2滤出，得到的溶液Ⅳ主要含过量的NaOH、NaAlO2和NaCl。(4)NaAlO2发生水解导致溶液显碱性：NaAlO2＋2H2OAl(OH)3＋NaOH，加入乙酸乙酯后，发生水解：CH3COOCH2CH3＋NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa＋CH3CH2OH，促使NaAlO2彻底水解生成Al(OH)3沉淀。溶液Ⅳ转化为沉淀Ⅴ的反应为NaAlO2＋2H2O＋CH3COOCH2CH3eq\o(→,\s\up7(△))Al(OH)3↓＋CH3COONa＋CH3CH2OH。根据Al原子守恒，可知100kg初级石墨可得m[Al(OH)3]＝eq\f(100kg×5.1%,102g·mol－1)×2×78g·mol－1＝7.8kg。(5)水体中铜件的电化学防腐利用了电解保护法，该方法中石墨作阳极，铜件作阴极，即外加电流的阴极保护法。答案：(1)排除装置中的空气(2)COSiCl4＋6NaOH=Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O(3)过滤AlOeq\o\al(－,2)、Cl－和OH－(4)AlOeq\o\al(－,2)＋CH3COOCH2CH3＋2H2Oeq\o(→,\s\up7(△))CH3COO－＋CH3CH2OH＋Al(OH)3↓7.8(5)氯及其重要化合物氯及其化合物的性质和应用1．氯气的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气味比空气eq\a\vs4\al(大)有毒1体积水溶解约2体积Cl2[注意]实验室里闻有毒气体及未知气体气味的方法是用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量气体飘进鼻孔即可。2．氯气的化学性质(1)与金属反应①与铁反应：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2FeCl3。②与铜反应：Cu＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))CuCl2。(2)与非金属反应与H2反应：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl。(3)与水反应：溶于水的氯气部分与水反应，离子方程式为Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO。(4)与碱反应与烧碱反应为Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。(5)与还原性无机化合物反应(书写离子方程式)①与碘化钾溶液反应：2I－＋Cl2=I2＋2Cl－。②与SO2水溶液反应：eq\a\vs4\al(Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO\o\al(2－,4))。③与FeCl2溶液反应：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。3．次氯酸(1)不稳定性见光易分解，化学方程式为2HClOeq\o(=,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑。(2)强氧化性①能将有色物质氧化为无色物质，作漂白剂。②杀菌、消毒。(3)弱酸性比碳酸酸性eq\a\vs4\al(弱)，电离方程式为HClOH＋＋ClO－。4．次氯酸盐(1)漂白液有效成分：NaClO，漂白原理用化学方程式表示为NaClO＋CO2＋H2O=NaHCO3＋HClO。(2)漂白粉①成分：漂白粉的主要成分是Ca(ClO)2、CaCl2，其中有效成分是Ca(ClO)2。②制备原理：化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。③漂白原理：化学方程式为Ca(ClO)2＋H2O＋CO2=CaCO3↓＋2HClO。5．氯水的成分和多重性质(1)氯水的成分分析三分子四离子H2O、Cl2、HClOH＋、Cl－、ClO－、OH－(2)新制氯水的多重性质eq\a\vs4\al(微点拨)(1)氯气具有强氧化性，与变价金属反应时均生成高价态的金属氯化物，如FeCl2不能由两种单质化合生成。(2)氯气没有漂白性，不能使干燥的有色布条褪色，但可使湿润的有色布条褪色，起漂白作用的物质是HClO。(3)ClO－不论是在酸性、碱性条件下都能跟亚铁盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐等发生氧化还原反应，即ClO－与I－、Fe2＋、S2－、SOeq\o\al(2－,3)不论是在酸性环境还是在碱性环境中均不能大量共存。(4)氯水中因HClO见光分解，随着HClO的消耗，最后成为盐酸，故久置氯水酸性增强，无漂白性。因此，氯水要现用现配，通常保存在棕色试剂瓶中并置于阴暗处。[对点练习]1．氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，它具有较强的氧化性，下列叙述中不正确的是()A．红热的铜丝在氯气里剧烈燃烧，产生棕黄色的烟B．通常状况下，干燥的氯气能和Fe反应C．纯净的H2在Cl2中安静地燃烧，发出苍白色火焰，集气瓶瓶口呈现雾状；光照H2和Cl2的混合气体时，因迅速化合而爆炸D．氯气能与水反应生成HClO和HCl，久置氯水最终变为稀盐酸解析：选BCl2与铁的反应需要加热，所以在通常状况下，干燥的Cl2与Fe不能反应。2．将Cl2分别通入下列四种溶液中，有关现象及结论的说法正确的是()A．试管①中有白色沉淀生成，说明Cl2与水反应生成了盐酸B．试管②中溶液褪色，只是氯气与水反应生成HClO的缘故C．试管③中能产生白色沉淀，说明Cl2具有还原性D．试管④中溶液变红色，说明Cl2具有氧化性解析：选AD生成白色沉淀AgCl，Ag＋＋Cl－=AgCl↓，说明生成了盐酸，A正确；Cl2与NaOH反应使碱性消失，也可使溶液褪色，B错误；Cl2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SOeq\o\al(2－,4)，Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓，Cl2被还原成Cl－，说明Cl2有氧化性，C错误；2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，氯气将Fe2＋氧化为Fe3＋，D正确。3．在淀粉­碘化钾溶液中加入少量次氯酸钠溶液，并加入少量的稀硫酸，溶液立即变蓝，在上述溶液中加入足量的亚硫酸钠溶液，蓝色逐渐消失。下列判断不正确的是()A．氧化性：ClO－>I2>SOeq\o\al(2－,3)B．漂白粉溶液可使淀粉­碘化钾试纸变蓝C．向氯水中加入亚硫酸钠溶液，氯水褪色D．次氯酸钠可以与亚硫酸钠共存解析：选DKI与NaClO反应生成了I2，其实质是ClO－将I－氧化成I2，而I2又将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，所以氧化性：ClO－>I2>SOeq\o\al(2－,3)，A、B、C正确，D不正确。4．氯气有毒，且大量制取的难度较大、污染严重，在培养皿中研究氯气的性质可实现“绿色实验”。在培养皿的点滴板中央孔穴中滴加能生成氯气的试剂(如漂白精与盐酸)，然后分别滴加所要进行实验的试剂，如图所示。下列是某学生观察到的现象、解释与结论，其中不符合事实的是()选项实验现象解释结论A淀粉KI溶液变蓝氯气置换出KI中的碘使淀粉变蓝非金属性：Cl>IBNa2S溶液中出现淡黄色沉淀氯气置换出Na2S中的硫非金属性：Cl>SC湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色氯气与水反应生成盐酸和次氯酸氯气具有漂白性DFeCl2和KSCN溶液的小液滴变红FeCl2被Cl2氧化成FeCl3后，再与KSCN溶液反应变红氯气具有强氧化性解析：选CC中的现象说明HClO具有漂白性。氯气的实验室制备及性质探究1．氯气的实验室制备(1)实验室制取、收集干燥纯净氯气的装置(2)验满方法①将湿润的淀粉­KI试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸变eq\a\vs4\al(蓝)，证明已集满。②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的集气瓶口，观察到试纸先变红后褪色的变化，则证明已集满。③实验室制取Cl2时，常常根据氯气的颜色判断是否收集满。eq\a\vs4\al(微点拨)(1)制取Cl2时必须用浓盐酸，稀盐酸不反应；随着反应进行，浓盐酸将逐渐变稀，一定程度时，该反应会自动停止，HCl不可能消耗尽。(2)因氧化性强弱不同，MnO2氧化浓盐酸需要加热；KClO3氧化浓盐酸微热即可，KMnO4氧化浓盐酸不需要加热。(3)为了减少制得的Cl2中HCl的含量，应缓缓加热，以减少HCl挥发。(4)实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2，再拆卸装置，避免污染空气。(5)尾气吸收时，不能使用澄清的石灰水，因为石灰水中Ca(OH)2浓度太小，吸收不完全。2．氯气性质的实验探究常见实验形式如图所示：装置试剂实验现象实验目的A浓硫酸—验证氯气无漂白作用，湿润的氯气有漂白作用B干燥红布条无明显变化C湿润红布条红布条褪色D淀粉KI溶液溶液变蓝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浓硫酸—F铁粉产生棕色烟GNaOH溶液—吸收多余的氯气[对点练习]1．实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：选B146gHCl的物质的量为4mol,87gMnO2的物质的量为1mol，由方程式：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O知，1molMnO2可以与4molHCl反应，但是稀盐酸与MnO2不反应，也就是说1molMnO2与足量浓盐酸反应生成的Cl2多。2.某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法正确的是()A．该装置图中至少存在三处明显错误B．该实验中收集氯气的方法不正确C．如果需要得到干燥纯净的Cl2，只需在气体发生装置和收集装置之间连接一个装有浓硫酸的洗气瓶即可D．含有2molHCl的某浓盐酸与足量MnO2混合，在一定条件下反应，转移1mol电子解析：选A实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2，需使用分液漏斗，需使用酒精灯加热，多余Cl2用NaOH溶液吸收，装置中存在三处明显错误，A项正确。3．(2015·海南高考)工业上，向500～600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题：(1)制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为________________________，装置B中加入的试剂是________。(2)制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取________。尾气的成分是________。若仍用D的装置进行尾气处理，存在的问题是______________________________________、____________________________________________________。(3)若操作不当，制得的FeCl2会含有少量FeCl3，检验FeCl3常用的试剂是________。欲制得纯净的FeCl2，在实验操作中应先________，再________。解析：(1)制取无水氯化铁的实验中，A装置为氯气的制备装置，发生的反应为二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，装置B的作用是除去氯气中的水蒸气，B中加入的试剂是浓硫酸。(2)根据题给信息知制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取HCl；尾气的成分是HCl和H2；若仍用D的装置进行尾气处理，氯化氢气体极易溶于水，氢气与氢氧化钠溶液不反应，则存在的问题是发生倒吸、可燃性气体H2不能被吸收。(3)检验FeCl3常用的试剂是KSCN溶液；欲制得纯净的FeCl2，应防止装置中氧气的干扰，在实验操作中应先通入氯化氢，利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气，再点燃C处的酒精灯。答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())MnCl2＋Cl2↑＋2H2O浓硫酸(2)HClHCl和H2易发生倒吸可燃性气体H2不能被吸收(3)KSCN溶液通入氯化氢(赶尽装置中的空气)点燃C处的酒精灯卤素的性质及卤素离子的检验1．溴、碘单质的物理性质单质Br2I2颜色深红棕色紫黑色状态液体固体溶解性水中可溶可溶酒精、CCl4等有机溶剂中易溶易溶特性易挥发、有毒易升华、遇淀粉变蓝色保存棕色细口瓶并用水封，置冷暗处棕色广口瓶2．氯、溴、碘的化学性质(1)与碱溶液反应如与NaOH溶液反应的化学方程式为2NaOH＋X2=NaX＋NaXO＋H2O(X＝Cl、Br、I)。(2)氧化性①都能与金属反应生成金属卤化物，如与钠反应的化学方程式为2Na＋X2=2NaX(X＝Cl、Br、I)。②氯、溴、碘单质的氧化性强弱是Cl2eq\a\vs4\al(>)Br2eq\a\vs4\al(>)I2，阴离子的还原性：Cl－eq\a\vs4\al(<)Br－eq\a\vs4\al(<)I－。如Cl2能从Br－的溶液中置换出Br2，Br2能从I－的溶液中置换I2，其离子方程式分别为Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2、Br2＋2I－=2Br－＋I2。③与一些还原性离子反应，如Br2与SOeq\o\al(2－,3)、Fe2＋反应的离子方程式分别为SOeq\o\al(2－,3)＋Br2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－＋2H＋、2Fe2＋＋Br2=2Br－＋2Fe3＋。3．卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法未知液eq\o(→,\s\up7(滴加AgNO3溶液),\s\do5(稀硝酸))生成eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(白)色沉淀，有Cl－,浅黄色沉淀，有Br－,\a\vs4\al(黄)色沉淀，有I－))(2)置换——萃取法未知液eq\o(→,\s\up7(先加适量新制饱和氯水，振荡),\s\do5(再加入CCl4下层或汽油上层))有机层eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(红棕色或橙红色，表明有Br－,紫色、浅紫色或紫红色，表明有I－))(3)氧化——淀粉法检验I－未知液eq\o(→,\s\up7(先加入适量新制饱和氯水或双氧水),\s\do5(再加入淀粉溶液振荡))蓝色溶液，表明有I－eq\a\vs4\al(微点拨)(1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质；液溴易挥发且有毒，通常用水液封来保存。(2)氟元素无正价，F2与H2O发生置换反应生成O2：2F2＋2H2O=4HF＋O2，所以F2不能从NaX溶液中置换出X2(X代表Cl、Br、I)。(3)F2、Cl2、Br2均能将Fe氧化为Fe3＋，而I2只能将铁氧化为Fe2＋。(4)加碘食盐中的碘是KIO3而不是I2或KI。(5)氯易液化，溴易挥发，碘易升华。[对点练习]1．下列叙述中正确的是()A．碘易升华，所以要保存在有铁盖旋紧的密闭容器中B．液溴应保存在磨口玻璃塞棕色细口试剂瓶中，并加少量水进行水封C．碘易溶于酒精，所以可用酒精从碘水中将碘萃取出来D．用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去解析：选B碘易与铁反应，不能用有铁盖的容器保存碘，A错误；酒精与水互溶，不能够从碘水中将碘萃取出来，C错误；加热时NaHCO3会分解生成Na2CO3、H2O和CO2，D错误。2．甲、乙、丙三种溶液中各含有一种X－(X－为Cl－、Br－或I－)，向甲溶液中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变为橙色，再加入丙溶液，颜色无明显变化。则甲、乙、丙含有的卤素离子依次为()A．Br－、Cl－、I－ B．Br－、I－、Cl－C．I－、Br－、Cl－ D．Cl－、I－、Br－解析：选B当向甲中加入淀粉和氯水时，淀粉不显蓝色，说明甲中不含有I－，溶液变为橙色，说明甲中含有Br－；再加入丙溶液，无明显变化，说明丙溶液中也无I－，则丙中含有Cl－，故甲、乙、丙三种溶液中依次含有Br－、I－、Cl－。3．在NaBr和KI的混合溶液中通入过量的氯气，然后将溶液蒸干并灼烧，最后留下的物质是()A．NaCl B．NaCl和KBrC．KCl和NaBr D．NaCl和KCl解析：选D氯气具有强氧化性，可将Br－和I－氧化生成Br2和I2，在加热灼烧时，Br2易挥发，I2易升华，故最终留下的物质是NaCl和KCl。4．为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验)。实验过程：Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a。Ⅳ.……(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是________。(2)验证Cl2的氧化性强于碘的实验现象是_____________________________________。(3)B中溶液发生反应的离子方程式是__________________________________________。(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是____________________________。(5)过程Ⅲ实验的目的是_______________________________________________。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下___________________，得电子能力逐渐减弱。解析：(1)A中产生的黄绿色气体为Cl2，其电子式为。(2)Cl2遇湿润的淀粉­KI试纸时，发生反应：Cl2＋2KI=I2＋2KCl，产生的I2遇淀粉变蓝，可以证明Cl2的氧化性强于I2。(3)B中Cl2与NaBr发生置换反应，离子方程式为Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2。(4)C中NaBr与Cl2反应生成NaCl和Br2，将C中溶液滴入D中，振荡，发生反应：Br2＋2KI=I2＋2KBr，静置后D中溶液分层，下层为碘的CCl4溶液，显紫红色，可以说明溴的氧化性强于碘。(5)过程Ⅲ的B中溶液由黄色变为棕红色说明仍有Br2生成，由于B与C中溶液相同，故C中通入Cl2不足，NaBr过量，故C的黄色溶液中无Cl2，排除对溴置换碘实验的干扰。(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱，是因为从Cl到I，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱。答案：(1)(2)淀粉­KI试纸变蓝(3)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡。静置后CCl4层变为紫红色(5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰(6)原子半径逐渐增大卤素单质的工业制法1．氯的制法——氯碱工业(1)制备原理海水→粗盐eq\o(→,\s\up7(精制))饱和食盐水eq\o(→,\s\up7(电解))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳极产物：Cl2,阴极产物：H2、NaOH))电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)电解装置(3)产物检验①将a管上收集到的气体靠近火焰，有轻微爆鸣声，该气体为eq\a\vs4\al(H2)；②从b管导出的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，该气体为eq\a\vs4\al(Cl2)。2．海水中提取溴(1)流程(2)主要过程及反应原理①eq\x(浓缩)：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩。②eq\x(氧化)：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化成Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。③eq\x(富集)：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，反应的离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋2Br－＋SOeq\o\al(2－,4)。④eq\x(提取)：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴：2HBr＋Cl2=2HCl＋Br2。3．海带中提取碘(1)流程(2)通入Cl2发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－=I2＋2Cl－。[对点练习]1．从海水中可以提取溴，主要反应为2Br－＋Cl2=2Cl－＋Br2。下列说法正确的是()A．溴离子具有氧化性 B．氯气是还原剂C．该反应属于复分解反应 D．氯气的氧化性比溴单质强解析：选D该反应是置换反应，说明氯气的氧化性比溴单质强。2．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下：下列关于海水制碘的说法，不正确的是()A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B．在含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D．在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”解析：选A灼烧干海带应在坩埚中进行。3．实验室从含碘废液(除H2O外，含有CCl4、I2、I－等)中回收碘，其实验过程如下：(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式为_________________________；该操作将I2还原为I－的目的是_______________________。(2)操作X的名称为____________。(3)氧化时，在三颈烧瓶中将含I－的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl2，在40℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是____________________；锥形瓶里盛放的溶液为________________________________________________________________________。(4)已知：5SOeq\o\al(2－,3)＋2IOeq\o\al(－,3)＋2H＋=I2＋5SOeq\o\al(2－,4)＋H2O。某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IOeq\o\al(－,3)中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IOeq\o\al(－,3)的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在；___________________________________。实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。解析：(1)该反应为Na2SO3、I2的氧化还原反应，离子方程式为SOeq\o\al(2－,3)＋I2＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋2H＋。含碘废液中碘以I－、I2的形式存在，将废液中的I2还原为I－的目的是使CCl4中碘进入水层。(2)操作X为分液操作。(3)实验控制在较低温度下进行，是为了使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)。锥形瓶中溶液的作用是吸收过量的Cl2，故锥形瓶中盛放的溶液为NaOH溶液。(4)检验I－，可以利用I－的还原性，先加入淀粉溶液，再加盐酸酸化，最后滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，则说明废水中含有I－，若溶液不变蓝，则说明废水中不含有I－；检验IOeq\o\al(－,3)，可以利用IOeq\o\al(－,3)的氧化性，先加入淀粉溶液，再加盐酸酸化，最后滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，则说明废水中含有IOeq\o\al(－,3)，若溶液不变蓝，则说明废水中不含有IOeq\o\al(－,3)。答案：(1)SOeq\o\al(2－,3)＋I2＋H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋使CCl4中的碘进入水层(2)分液(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)NaOH溶液(4)从水层取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I－；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I－；另从水层取少量溶液，加入1～2mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IOeq\o\al(－,3)，若溶液不变蓝，说明废水中不含有IOeq\o\al(－,3)[课下达标练]1．下列与含氯化合物有关的说法正确的是()A．HClO是弱酸，所以NaClO是弱电解质B．向沸水中逐滴加入少量饱和FeCl3溶液，可制得Fe(OH)3胶体C．HCl溶液和NaCl溶液均通过离子导电，所以HCl和NaCl均是离子化合物D．电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况)，理论上需要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)解析：选BNaClO属于盐，为强电解质，A错；B可制备Fe(OH)3胶体，故正确；HCl为共价化合物，C错；电解NaCl溶液时，阴极反应：2H＋＋2e－=H2↑，产生标准状况下22.4LH2，应转移2NA个电子，D错。2．某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液，最合理的生产途径是()A．Cl2eq\o(→,\s\up7(废铁),\s\do5(高温))FeCl3eq\o(→,\s\up7(水))FeCl3溶液B．Cl2eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(点燃))HCleq\o(→,\s\up7(水))盐酸eq\o(→,\s\up7(废铁))FeCl2溶液eq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3溶液C．Cl2eq\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(光照))HCleq\o(→,\s\up7(水))盐酸eq\o(→,\s\up7(废铁))FeCl2溶液eq\o(→,\s\up7(Cl2))FeCl3溶液D.eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(Cl2\o(→,\s\up7(H2),\s\do5(光照))HCl\o(→,\s\up7(水))盐酸,废铁\o(→,\s\up7(高温))Fe2O3))FeCl3溶液解析：选B高温需要消耗能源，A不符合题意；氢气和氯气光照容易发生爆炸，C不符合题意；高温要消耗大量能源，D不符合题意。3．某消毒液的主要成分为NaClO，还含有一定量的NaOH。下列用来解释事实的方程式中，不合理的是(已知：饱和NaClO溶液的pH约为11)()A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2OB．该消毒液的pH约为12：ClO－＋H2OHClO＋OH－C．该消毒液与洁厕灵(主要成分为HCl)混用，产生有毒Cl2：2H＋＋Cl－＋ClO－=Cl2↑＋H2OD．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：CH3COOH＋ClO－=HClO＋CH3COO－解析：选BA．将Cl2通入NaOH溶液中可制得消毒液，离子方程式为2OH－＋Cl2=Cl－＋ClO－＋H2O。B.饱和NaClO溶液的pH约为11，现在该消毒液的pH为12，故不可能仅为ClO－的水解所致，该消毒液中还含有一定量的NaOH，是使消毒液的pH约为12的主要原因。C.该消毒液与洁厕灵混用时，ClO－与Cl－会发生氧化还原反应生成Cl2。D.HClO有较强的漂白性。因为CH3COOH的酸性强于HClO，在该消毒液中加入CH3COOH，会使CH3COOH与ClO－反应生成HClO，增强其漂白性。4．常温下，将一定量的氯气通入100mL4mol·L－1氢氧化钠溶液中，发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O。充分反应后，下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数)()A．当通入的Cl2为2.24L时，反应中电子转移数目为0.1NAB．当溶液中Na＋为0.4NA时，溶液中的Cl－为0.2NAC．当电子转移数目为0.2NA时，溶液质量增加14.2gD．当溶液质量增加7.1g时，溶液中ClO－为0.1NA解析：选CCl2为2.24L时，状况未知，不能计算其物质的量，则不能计算转移电子数，A错误；100mL4mol·L－1氢氧化钠溶液中，Na＋的物质的量为0.1L×4mol·L－1＝0.4mol，Na＋不参加反应，则不能确定反应进行的程度，无法计算溶液中Cl－的物质的量，B错误；由Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O可知，电子转移数目为NA时，有1mol氯气参加反应，溶液质量增加71g，则当电子转移数目为0.2NA时，溶液质量增加为0.2×71g＝14.2g，C正确；当溶液质量增加7.1g时，即参加反应的氯气为0.1mol，由反应可知，生成NaClO为0.1mol，但ClO－水解，则溶液中ClO－小于0.1NA，D错误。5.某同学在一pH试纸上滴几滴新制的氯水，现象如图所示，下列有关该实验的说法中正确的是()A．该实验说明Cl2分子具有漂白性B．该实验说明H＋扩散速度比HClO分子快C．将实验后的pH试纸在酒精灯上微热，试纸又恢复为原来的颜色D．若用久置的氯水进行实验，现象相同解析：选BHClO具有漂白性，Cl2无漂白性，A项错误；久置的氯水主要成分为稀盐酸，无漂白性，D项错误；HClO的漂白持久、稳定，实验后的pH试纸加热不会恢复原来的颜色，C项错误。6．如图烧瓶内装有新制的氯水，将其长时间放置在阳光下，溶液的pH变化正确的是()解析：选C氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸见光分解，所以溶液的pH会降低。由于新制的氯水中有酸溶质，所以pH开始应该小于7，结合这些依据，正确的图形应该是C。7．目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法，其流程图如下：下列推断不合理的是()A．热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B．SO2吸收溴的反应方程式为SO2＋2H2O＋Br2=H2SO4＋2HBrC．流程中循环利用的物质有SO2、Br2、Cl2等D．没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能解析：选C溴易挥发，所以用热空气将溴吹出，A项正确；SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，B项正确；流程中SO2被氧化为H2SO4，不可能被循环使用，C项错误；“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高，消耗能源少，成本低，D项正确。8．(CN)2、(SCN)2、(OCN)2称“拟卤素”，与卤素单质性质相似，且其阴离子性质也相似，有2Fe＋3(SCN)2=2Fe(SCN)3。又知拟卤素与氢形成的酸一般比氢卤酸弱。下列化学方程式中错误的是()A．CN－＋H2OHCN＋OH－B．(CN)2＋2Cu=2CuCNC．(OCN)2＋H2O=2H＋＋OCN－＋OCNO－D．MnO2＋4HSCNeq\o(=,\s\up7(△))(SCN)2＋Mn(SCN)2＋2H2O解析：选BC根据信息“与卤素单质性质相似，且其阴离子性质也相似”可知，可以用卤素单质来代替“拟卤素”验证方程式。所以B中应生成Cu(CN)2，C选项中的离子方程式应为(OCN)2＋H2OH＋＋OCN－＋HOCNO。9．碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间有如图所示关系，根据图示转化关系推测下列说法不正确的是()A．可用淀粉­KI试纸和食醋检验加碘盐中是否含有碘B．足量Cl2能使湿润的淀粉­KI试纸变白的原因可能是5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HClC．由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IOeq\o\al(－,3)D．途径Ⅱ中若生成1molI2，反应中转移的电子数为10NA解析：选C加碘盐中含有IOeq\o\al(－,3)，在酸性条件下可被I－还原生成I2，淀粉­KI试纸会变蓝，A正确；根据图示转化关系可知原因可能是5Cl2＋I2＋6H2O=2HIO3＋10HCl，B正确；根据途径Ⅰ可知氧化性：Cl2>I2，根据途径Ⅱ可知氧化性：IOeq\o\al(－,3)>I2，根据途径Ⅲ可知氧化性：Cl2>IOeq\o\al(－,3)，C错误；根据关系式：2IOeq\o\al(－,3)～I2～10e－可知，若生成1molI2，反应中转移的电子数为10NA，D正确。10.如图所示。若关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，让一种含氯气的气体经过甲瓶后，通入乙瓶，布条不褪色；若关闭阀门Ⅱ，打开阀门Ⅰ，再通入这种气体，布条褪色。甲瓶中所盛的试剂可能是()①浓硫酸②饱和氯化钠溶液③亚硫酸钠溶液④饱和碳酸氢钠溶液A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④解析：选DCl2与H2O反应生成的HClO具有漂白作用。气体通过甲瓶后不能使有色布条褪色，可能有两个原因：一是甲瓶中溶液将Cl2干燥，二是甲瓶中溶液能吸收Cl2。浓H2SO4吸水，Na2SO3溶液、饱和NaHCO3溶液都能与Cl2发生反应。11．某校兴趣小组用如图Ⅰ装置制取漂白液(气密性已检验，试剂已添加)，并研究其相关性质。实验操作和现象：打开分液漏斗的活塞，缓缓滴加一定量浓盐酸，点燃酒精灯；一段时间后，关闭分液漏斗的活塞，熄灭酒精灯。(1)烧瓶中反应的化学方程式为_____________________________________________。(2)饱和食盐水的作用是_____________________________________________________。(3)若用图Ⅱ装置收集多余的氯气，请在虚线框内画出该装置简图。(4)该小组同学用上述装置制得的漂白液中NaClO的浓度偏低。查阅资料：在溶液中发生反应：(a)Cl2(g)＋2NaOH(aq)=NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)ΔH1＝－101.1kJ·mol－1(b)3NaClO(aq)=2NaCl(aq)＋NaClO3(aq)ΔH2＝－112.2kJ·mol－1反应(a)的反应速率很快，反应(b)在室温下较慢根据资料，请对图Ⅰ装置提出改进建议：_______________________________________。(5)修改方案后，该小组同学制得了较高浓度的NaClO溶液。他们把漂白液和滴有酚酞的红色Na2SO3溶液混合后，得到无色溶液。提出猜想：ⅰ.NaClO把Na2SO3氧化了ⅱ.NaClO把酚酞氧化了ⅲ.NaClO把Na2SO3和酚酞均氧化了①下列实验方案中可以证明NaClO氧化了Na2SO3的是________