资源简介

专题12　硅、氯
一、无机非金属材料的主角——硅
Si和SiO2常见的易错点
1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下从SiO2中还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。
2．酸性氧化物一般能与水反应生成酸，但SiO2不溶于水；酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF反应。
3．氢氟酸不能用玻璃容器盛放，NaOH溶液能用玻璃试剂瓶，但不能用玻璃塞。
4．SiO2不导电，是用作光导纤维的材料；Si是半导体，是用作光电池的材料。
【易错典例1】下列说法中不正确的是（　　）
A．因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2对应的酸
B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀
C．SiO2熔点高、硬度大
D．氢氟酸能够雕刻玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
【答案】A
【解析】H2SiO3对应的酸性氧化物是SiO2，但SiO2不能直接与水反应生成H2SiO3。
硅酸及硅酸盐常见的易错点
1．硅酸盐大多难溶于水，常见可溶性硅酸盐硅酸钠，其水溶液称为水玻璃（又称泡花碱），但却是盐溶液。
2．H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以有Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但高温下Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑也能发生，原因可以从两方面解释：①硅酸盐比碳酸盐稳定；②从化学平衡角度，由高沸点难挥发固体SiO2制得低沸点易挥发的CO2。xk_w
3．水泥、玻璃与陶瓷是三大传统无机非金属材料；碳化硅、氮化硅等是新型无机非金属材料。
【易错典例2】硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。
（1）下列物质不属于硅酸盐的是　　　　。
A．陶瓷 B．普通玻璃
C．水泥 D．生石灰
（2）SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　，工艺师常用　　　　（填物质名称）来雕刻玻璃。
（3）用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作　　　　。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是　　　　。
A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚
C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚
（4）工业上常利用反应2C＋SiO2Si＋2CO↑制备硅单质，该反应中所含元素化合价升高的物质
是　　　　（填化学式，下同），氧化剂是　　　　。
【答案】（1）D　（2）SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O　氢氟酸　（3）防火剂　D　（4）C　SiO2
二、氯
对氯气、氯水和液氯认识的常见误区
1．误认为Cl2具有漂白性。其实不然，只有Cl2遇到水生成的HClO具有漂白性，干燥的Cl2没有漂白性。
2．液氯密封在钢瓶中，而氯水、次氯酸应保存在棕色试剂瓶中。
3．1 mol Cl2 参加反应，转移电子数可能为2NA、1NA或小于1NA（Cl2和H2O的反应为可逆反应）。
4．氯水和液氯是不同的。氯气的水溶液称为氯水，其中会存在H2O、Cl2、HClO、H＋、Cl－、ClO－、OH－；液氯是纯净物，只含有Cl2。
5．忽视新制氯水同时具有酸性和漂白性。氯水中的次氯酸（HClO）是一种弱酸，并具有强氧化性，能杀死水中的病菌；它还可以使有机色质褪色，所以氯水具有杀菌消毒和漂白的作用。
6．氯水中含有强氧化性的物质有Cl2和HClO，但由于c（Cl2）远大于c（HClO），所以氯水加入还原性较强的溶液（如Fe2＋、SO、S2－、I－等）中时一般只考虑Cl2参加反应，不考虑HClO。
【易错典例1】如图所示是一种研究某气体化学性质的实验装置，图中B为开关。如先打开B，在A处通入干燥氯气，C中红色布条颜色无变化；当关闭B时，C处红色布条颜色褪去。则D瓶中盛有的溶液是（　　）
A．浓H2SO4 B．饱和NaCl溶液
C．浓NaOH溶液 D．浓NaBr溶液
【答案】B
对氯气制备的认识误区
1．实验室制Cl2，除了用MnO2和浓盐酸反应外，还可以用KMnO4、KClO3、NaClO与浓盐酸反应且都不需要加热，如ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O。
2．酸性KMnO4溶液，用的是H2SO4酸化而不是盐酸。
3．MnO2必须与浓盐酸在加热条件下制取氯气，MnO2与稀盐酸不反应。
4．工业上制备氯气，利用电解饱和食盐水的方法，方程式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
【易错典例2】实验室用下列两种方法制氯气：①用含HCl 146 g的浓盐酸与足量的MnO2反应；②用87 g MnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气（　　）xk/w
A．①比②多 B．②比①多
C．一样多 D．无法比较
【答案】B
对次氯酸盐的认识误区
1．ClO－不论在酸性环境中还是在碱性环境中均能体现强氧化性，如ClO－与SO、I－、Fe2＋均不能大量共存；ClO－体现水解性，因HClO酸性很弱，ClO－水解显碱性，如Fe3＋＋3ClO－＋3H2O===Fe（OH）3↓＋3HClO，所以ClO－与Fe3＋、Al3＋均不能大量共存。
2．将少量CO2通入Ca（ClO）2溶液中会产生CaCO3沉淀，误认为将少量的SO2气体通入Ca（ClO）2溶液中也会产生CaSO3沉淀。其实不然，这是因为SO2具有还原性，HClO具有强氧化性，两者会发生氧化还原反应生成CaSO4。
【易错典例3】预防一种新型流感，同学们每天用“84”消毒液（NaClO溶液）消毒，下列说法正确的是（　　）
A．NaClO溶液的消毒原理是使蛋白质变性
B．1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应转移2 mol 电子
C．NaClO溶液的漂白原理与Na2O2、SO2相同
D．“84”消毒液与“洁厕灵”（盐酸）共同使用，可达到既清洁又消毒的双重效果
【答案】A
【解析】1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应转移1 mol电子，B错；SO2的漂白原理是发生化合反应生成了不稳定的无色物质，而NaClO、Na2O2的漂白原理是强氧化性，C错；D中会发生Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，生成了有毒气体，D错。
1．下列物质：①氢氟酸；②浓H2SO4；③烧碱溶液；④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥ 浓HNO3，其中在常温下能与SiO2反应的有 （　 　）
A．①②⑥ B．①③ C．①③⑤ D．②③⑥?
【答案】B
2．潮湿的氯气、新制的氯水及漂粉精的水溶液均能使有色布条褪色，因为它们都含有
A．Cl2 B．HClO C．ClO￣ D．HCl
【答案】B
【解析】氯气与水反应生成HClO、HCl，Cl2、HCl都没有漂白性，HClO具有漂白性，故B正确。
3．常温下，将Cl2缓慢通入100mL水中至饱和，然后向所得饱和氯水中逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液，整个过程中溶液pH的变化如图所示。下列有关叙述正确的是
A．溶液中c（HClO）的大小关系：①处大于②处
B．可依据②处数据计算所溶解的n（Cl2）
C．曲线③④段有离子反应：HClO+OH-==ClO-+H2O
D．③处表示氯水与氢氧化钠溶液恰好反应完全
【答案】C
4．下列制取Cl2，用其氧化含I－废液，回收并提纯I2的装置和原理能达到实验目的的是
【答案】D
【解析】A、MnO2与浓盐酸反应制Cl2，故A错误；B、Cl2通入含I-溶液中，应长管进，短管出，故B错误；C、应用萃取的方法提取碘，过滤是分离固体与液体的，故C错误；D、可用升华法提取碘，故D正确；故选D。
5．已知: 将Cl2通入适量KOH溶液，产物中可能有KCl、KClO、KC1O3，且与温度高低有关。当n(KOH)=amol 时，下列有关说法错误的是 x*kw
A．若某温度下，反应后=11，则溶液中=
B．参加反应的氯气的物质的量等于amol
C．改变温度，产物中KC1O3的最大理论产量为amol
D．改变温度，反应中转移电子的物质的量n的范围: amol≤n≤amol
【答案】C
由钾离子守恒：n(KCl)+n(KClO3)=n(KOH)，故n(KClO3)= n(KOH)= a mol，转移电子最大物质的量=a mol×5=a mol，氧化产物只有KClO时，转移电子最少，根据电子转移守恒n(KCl)=n(KClO)，由钾离子守恒：n(KCl)+n(KClO)=n(KOH)，故n(KClO)= n(KOH)= amol，转移电子最小物质的量=amol×1=amol，故反应中转移电子的物质的量n的范围： amol≤n≤amol，故D正确；故选C。
点睛：本题考查氧化还原反应计算，注意电子转移守恒及极限法的应用。本题的易错点为D，氧化产物只有KClO3时，转移电子最多，氧化产物只有KClO时，转移电子最少，分别根据电子转移守恒及钾离子守恒计算。
6．下图所示是验证氯气性质的微型实验，a、b、c、d、e是浸有相关溶液的滤纸。已知：KMnO4+ 16HC1=2KCl+5Cl2↑ +2MnCl2+8H2O,向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后，立即用另一培养皿扣在上面。
下列有关说法正确的是
A．a处变蓝、b处变棕红说明非金属性:C12> Br2 > I2
B．c处先变红、后褪色说明Cl2与H2O反应生成HC1
C．d处立即褪色说明Cl2与H2O反应生成HCIO
D．e处变红说明Cl2与Fe2+反应生成Fe3+
【答案】D
点睛：本题通过元素化合物知识，考查考生实验能力和对实验现象的分析、推断能力，注意把握氯气以及其它物质的相关化学性质，把握离子检验方法和特征反应的现象是关键。
7．硅在地壳中的含量较高，硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用．回答下列问题：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料，其中生产普通玻璃的主要原料有____________________。
（2）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如图：
ⅰ锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意如下：
① 过程Ⅰ发生反应的化学方程式为______________________(SiO2+3CSiC+2CO↑为副反应）若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO2的质量之比为________________。
②整个制备过程必须严格控制无水。SiCl4遇水剧烈水解生成两种酸，反应的化学方程式是_________________________。
ⅱ 工业上也可以通过如下图所示的流程制取纯硅：
①有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和_________；SiHCl3极易水解，其完全水解的化学方程式为___________________________。
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
﹣30.4
﹣84.9
﹣111.9
② 假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H2的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H2的物质的量之比是___________________。
【答案】 纯碱、石英、石灰石 SiO2+2C?Si+2CO↑ 1:2 SiCl4?+ 3H2O = H2SiO3↓?+ 4HCl 蒸馏 SiHCl3+3H2O═H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑ 5:1
ⅱ．①利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，SiHCl3(沸点31.8℃)中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.9℃)，由于沸点差别较大，可以通过精馏(或蒸馏)除去杂质；SiHCl3水解反应生成硅酸、氢气和氯化氢，反应的方程式为：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+ H2↑+ 3HCl↑；故答案为：蒸馏；SiHCl3+3H2O═H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑；
② 根据①中方程式SiHCl3+3H2O═H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑可知，反应生产1mol纯硅需补充HCl： -3，需补充H2： -1，补充HCl与H2的物质的量之比为(-3)：(-1)≈5：1，故答案为：5：1。
8．下图所示反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是工业生产中常见的反应。其中A、B 为化合物，C 是温室气体之一，D 和K均可用做干燥剂，H 常温下为液态化合物，J是一种具有漂白作用的盐，反应Ⅲ和E 与G反应的原理相同。
（1）C 与J的水溶液反应后生成的含氧酸的电子式是_________。
（2） E 与G 反应的离子方程式是_________。
（3） 工业上测定反应Ⅲ产品的有效成分J的含量，先将一定量的产品的溶液加入过量的KI溶液和稀硫酸中，使之反应生成小然后用Na2S2O3标准溶液滴定I2，计算出结果。
①生成I2的反应的离子方程式是_________。
②用Na2S2O3标准溶液滴定I2时选用的指示剂是_________。
（4） 已知: 2Fe2++ Br2=2Fe3++2Br-.若将E 通入FeBr2溶液中，溶液中有三分之一的Br-被氧化成Br2,则此反应离子方程式是_________。
【答案】 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O 淀粉溶液 6Fe2++4Br-+5Cl2=6Fe3++2Br2+10Cl-
（2）Cl2与Ca(OH)2反应的离子方程式：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
（3）①Ca(ClO)2将KI氧化生成I2的离子方程式为：ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O，故答案为：ClO-+2I-+2H+=Cl-+I2+H2O；
②碘与淀粉变蓝色，滴定过程中有碘参与，因此用Na2S2O3标准溶液滴定I2时选用的指示剂为淀粉溶液，故答案为：淀粉溶液；
（4）若将0.1mol Cl2通入100mL FeBr2溶液中，溶液中有三分之一的Br-被氧化成Br2；溶液中Fe2+的还原性大于Br-的还原性；通入氯气会先氧化Fe2+离子，Fe2+完全反应后再氧化Br-；设FeBr2溶液浓度为xmol/L，含Fe2+物质的量为0.1xmol；含Br-物质的量为0.2xmol；Cl2物质的量为0.1mol；依据溶液中有三分之一的Br-被氧化成Br2得到；
Cl2 + 2Br-=Br2+2Cl-；
1???? 2

展开更多......

收起↑