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第8讲硅及其化合物
2013届高考化学第一轮复习必修部分讲义
第8讲硅及其重要化合物
考纲要求
考向追踪
了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
1.C、Si元素单质及其化合物知识主要是以实验探究、框图推断考查的综合运用为主要命题形式,难度中等。
2.硅及其化合物在生产、生活中的应用通常是以新材料、新技术为背景考查常识性知识,难度较小。
探究考向一 碳、硅
【知识梳理】碳、硅在参与化学反应时,一般表现________性。
【要点深化】
【特别提醒】
常见非金属置换出非金属的反应:
【典例精析】
例1下列关于硅的说法中,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
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
[归纳总结]单质能够与NaOH溶液产生氢气的有两种:
硅和铝。
其中还原剂是硅和铝,氧化剂都是H2O。
[互动探究]从元素周期表的位置看,碳和硅为第ⅣA族的元素,硅的性质相对较为稳定,为什么自然界中没有单质硅的存在?
探究考向二 碳、硅的氧化物
【知识梳理】
1.一氧化碳:
CO是无色无味的有毒气体,不溶于水,可用作气体燃料和冶金工业的__________。
燃烧的化学方程式为:
_______________________________。
还原Fe2O3的化学方程式为:
__________________________。
2.CO2和SiO2的比较
[问题导思]1.SiO2既能与酸反应又能与碱反应,有同学认为它是一种两性氧化物,你同意这种看法吗?
2.实验室中要熔化NaOH固体,现有三种坩埚:
石英坩埚、陶瓷坩埚和铁坩埚。
你认为选哪一种,为什么?
【要点深化】1.SiO2的特性
2.CO2与碱、盐的反应
3.CO
的检验
(1)检验方法
向待检验溶液中滴加一定量的Ca2+或Ba2+的可溶性盐溶液,有白色沉淀生成,再加入适量的盐酸,白色沉淀溶解且生成无色、无味的气体,则待检验溶液中有CO
。
(2)注意事项
①不能用加酸看是否有无色无味气体产生的方法检验,因CO
与HCO
两种离子都有该现象发生。
②不能用Ca(OH)2溶液和Ba(OH)2溶液鉴别CO
和HCO
,原因是OH-将HCO
转化为CO
。
【典例精析】
例2下列表述正确的是( )
①人造刚玉熔点很高,可用作高级耐火材料,主要成分是二氧化硅
②化学家采用玛瑙研钵摩擦固体反应物进行无溶剂合成,玛瑙的主要成分是硅酸盐
③三峡大坝使用了大量水泥,水泥是硅酸盐材料
④夏天到了,游客佩戴由添加氧化亚铜的二氧化硅玻璃制作的变色眼镜来保护眼睛
⑤太阳能电池可采用硅材料制作,其应用有利于环保、节能
A.①②③ B.②④ C.③④⑤ D.③⑤
[题后反思]学习中要善于关注身边的化学,如钻石——金刚石、玛瑙——SiO2、甘油——丙三醇等。
[互动探究]光电材料和光纤材料的成分分别是什么?
变式题将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液;②Na2SiO3溶液;③Ca(OH)2溶液;④饱和Na2CO3溶液。
最终溶液中有白色沉淀析出的是( )
A.①②③④B.②④C.①②③D.②③
探究考向三 硅酸、硅酸盐
1.硅酸
(1)物理性质:
________溶于水。
(2)化学性质
①弱酸性(比碳酸还弱):
与NaOH溶液反应的化学方程式:
_________________________________。
向Na2SiO3溶液中通入CO2的化学方程式:
②不稳定性
硅酸受热分解的化学方程式:
_________________________________________。
(3)用途:
硅胶可用作干燥剂,也可以用作催化剂的载体等。
2.硅酸盐
(1)由元素组成的化合物的总称,是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠:
硅酸钠水溶液俗称__________,是无色黏稠液体,常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料等。
(3)硅酸盐组成的表示:
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,石棉(CaMg3Si4O12)表示为__________________。
3.特殊功能的含硅材料
(1)SiC(俗称____________)具有金刚石结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。
(2)含硅4%的硅钢具有很高的导磁性,可用作变压器的铁芯。
(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。
【要点深化】
1.硅酸盐组成的表示方法:
硅酸盐的种类多,结构复杂,其组成的表示方法有两种:
(1)盐化学式法如:
硅酸钠Na2SiO3,硅酸钙CaSiO3等。
此法一般用于组成较简单的硅酸盐。
(2)氧化物法如:
高岭土Al2O3·2SiO2·2H2O石棉:
CaO·3MgO·4SiO2沸石:
Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O
云母:
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O滑石:
3MgO·4SiO2·H2O
氧化物的顺序:
活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水
氧化物前系数配置原则:
除氧元素外,其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
注意事项:
①氧化物之间以“·”隔开;②系数配置出现分数应化为整数。
例如:
长石KAlSi3O8不能写成
K2O·
Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2。
2.传统的硅酸盐生产工艺比较
例3矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中一部分生成的。
此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2作用时的过程。
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++2HCO
+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)这个反应能够发生的原因是___________。
2013届高考化学第一轮复习必修部分讲义
第9讲氯及其重要化合物
考纲要求
考向追踪
1.了解Cl元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解Cl元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
1.氯及卤族元素知识的综合应用。
通常以实验探究、框图推断形式考查,以选择、填空的形式考查氯气的性质、制法以及工业生产为本部分知识的主要命题形式,难度较大。
2.氯及其主要化合物的应用。
一般与工业生产、日常生活、医疗保健相结合考查氯气及其化合物的性质与其应用的关系,难度中等。
探究考向一 氯气的性质
1.氯气的物理性质
颜色
状态
气味
密度
毒性
溶解性
____色
____态
气味
比空气____
______
____于水
2.氯气及其化合物的化学性质
(1)氯气
(2)次氯酸(HClO):
弱酸性,比弱不稳定性,所以要保存在中强氧化性,能使褪色,常作,。
(3)漂白粉:
成分,有效成分制取方程式
化学性质:
水解显性具有性漂白原理
变质原理
[问题导思]1.常见有颜色的气体和有毒的气体各有哪些?
2.日常生活中,发现氯气泄漏应如何自救?
【要点深化】
1.氯水与液氯的区别
液氯
新制氯水
久置氯水
成分
Cl2
Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少量)
H+、Cl-、H2O、OH-(少量)
分类
纯净物
混合物
混合物
颜色
黄绿色
黄绿色
无色
性质
氧化性
酸性、氧化性、漂白性
酸性
2.新制氯水的成分与性质
(1)氯水中的粒子及其性质:
在不同的反应中,氯水中起作用的粒子不同
所加试剂
参与反应的粒子
实验现象
离子方程式或解释
AgNO3溶液
Cl-
白色沉淀
Cl-+Ag+=AgCl↓
Na2CO3固体
H+
有气泡产生
2H++CO=CO2↑+H2O
有色布条
HClO
有色布条颜色褪去
发生氧化还原反应
FeCl2溶液
Cl2
溶液变棕黄色
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
石蕊溶液
HClO、H+
先变红后褪色
酸性和漂白性
【特别提醒】氯水久置,会因HClO的分解导致平衡移动使其中的Cl2全部与H2O反应,HClO完全分解生成盐酸和O2,使溶液酸性增强,失去强氧化性而变质。
【典例精析】
例1氯水中存在多种分子和离子,可通过实验的方法加以确定。
下列有关氯水中存在的粒子的说法错误的是( )
[互动探究]写出A、D项涉及的离子方程式?
变式题在新制的氯水中存在下列平衡:
Cl2+H2OH++Cl-+HClO,若向氯水中加入少量Na2CO3粉末,溶液中发生的变化是( )
A.pH增大,HClO浓度减小B.pH减小,HClO浓度增大
C.pH增大,HClO浓度增大D.pH减小,HClO浓度减小
探究考向二 氯气的制取
1.装置(如图11-1)
2.反应原理:
_______________________________________;
3.收集方法:
_________________________________________;
4.尾气吸收反应的离子方程式为:
_________________________________。
【要点深化】实验室制取、收集纯净干燥Cl2的装置如下
【特别提醒】
用NaOH溶液吸收多余Cl2时,因为Cl2与NaOH的反应属氧化还原反应,进行比较缓慢,不会引起倒吸,因此导气管可直接插入NaOH溶液中,不需要采取防倒吸装置。
【典例精析】
例2图11-3是一个实验室制得氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置。
(1)A是氯气发生装置,其中发生的离子方程式为________________。
(2)实验开始时,先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处酒精灯,Cl2通过C瓶后再进入D。
D装置的硬质玻璃管内盛有碳粉,发生氧化还原反应,其产物为CO2和HCl。
则该反应的化学方程式为___________________。
(3)该装置图尚未画完,请在E处补充完整,并注明试剂名称。
(4)D处反应完毕后,关闭旋塞K,移去酒精灯,但由于余热的作用,A处仍有Cl2产生,则B的作用是___________________。
(5)若实验中使用12mol/L的浓盐酸10mL与足量的MnO2反应,则生成的Cl2的物质的量总是小于0.3mol,试分析可能存在的原因是_______________________。
[互动探究]饱和食盐水可以收集较纯净的氯气的原因是什么?
该原理还可以用于收集哪些气体?
变式题[2011·镇江模拟]某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。
A.Ⅰ图中:
如果MnO2过量,浓盐酸就可全部消耗完
B.Ⅱ图中:
生成蓝色的烟C.Ⅲ图中:
量筒中发生了加成反应
D.Ⅳ图中:
湿润的有色布条能褪色,将硫酸溶液滴入烧杯中,至溶液显酸性,结果有Cl2生成
探究考向三 卤素及卤离子的检验
1.卤素位于元素周期表中第______族,包括:
氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)。
2.结构与性质:
卤素原子最外层都有______个电子,都是典型的非金属元素,其单质具有相似的化学性质。
(1)卤素单质和H2的反应
(2)卤素单质和H2O的反应
2F2+2H2O=__________X2+H2O=____________(X为Cl、Br、I)
(3)卤素间的置换反应
将氯水滴入溴化钠溶液:
________________。
将溴水滴入碘化钾溶液:
_________________________。
3.卤离子的检验
[问题导思]检验X-存在时,加入稀硝酸的作用是什么?
能否用盐酸代替?
【要点深化】
1.卤素单质及其化合物的特性
(1)氟
①无正价和含氧酸,非金属性最强,F-的还原性最弱。
②2F2+2H2O=4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸。
③HF是弱酸,能腐蚀玻璃,保存在铅制器皿或塑料瓶中;有毒;在HX中沸点最高(因为存在氢键)。
④F2保存在钢瓶里
(2)溴
①Br2是深红棕色液体,易挥发。
溴蒸气为色②Br2易溶于有机溶剂。
被萃取现色
③盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用橡胶塞。
溴水为色
(3)碘
①I2遇淀粉变蓝色。
②I2加热时易升华。
I2蒸气为色,碘水为色
③I2易溶于有机溶剂。
被萃取现色④食用盐中加入KIO3可防治甲状腺肿大。
4)卤化银
①AgF易溶于水,AgCl为不溶于水的白色沉淀,AgBr为不溶于水的淡黄色沉淀,AgI为不溶于水的黄色沉淀。
AgCl、AgBr、AgI也不溶于稀硝酸。
②除AgF外,均有感光性,其中AgBr作感光材料,可用于照相。
③AgI可进行人工降雨。
④I2与Fe反应产生FeI2,其他卤素单质生成FeX3。
2.海水提取溴与海带提碘
(1)海水提溴
①工艺流程
②海水提取溴涉及的化学反应
Cl2+2NaBr===2NaCl+Br23Br2+3Na2CO3===5NaBr+NaBrO3+3CO2↑
5NaBr+NaBrO3+3H2SO4===3Br2+3Na2SO4+3H2O
(2)海带提碘
【特别提醒】氯离子的检验必须加HNO3酸化以排除CO
等离子的干扰,含Ag+且不溶于水的白色沉淀中,只有AgCl不溶于HNO3。
例3为验证卤素单质氧化性的相对强弱,某小组用如图11-5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)验证氯气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。
[互动探究]本题中若去掉装置A中的淀粉碘化钾试纸,是否影响判断氯、溴、碘单质氧化性的顺序?
变式题1.根据如图11-6所示的转化关系完成下列有关问题。
1)写出①的离子反应方程式_________________。
写出②的离子反应方程式_________________。
(2)推出下列物质或溶液中溶质的化学式。
E__________;I__________。
(3)在上述转化过程中,B、C、F、H氧化能力由弱到强的顺序(写化学式)__________。
2.用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中,当滴到最后一滴时,红色突然褪去,试回答下列问题:
(1)实验室保存饱和氯水的方法是__________________。
(2)产生上述现象的原因可能有两种(用简要文字说明)
①是由于______________,
②是由于_______________。
简述用实验证明红色褪去的原因____________。
2013届高考化学第一轮复习必修部分讲义
第10讲硫及其重要化合物
考纲要求
考向追踪
1.了解硫元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解硫元素单质及其重要化合物对环境的影响。
1.硫及其化合物的综合考查。
本部分为元素化合物的重要组成部分,命题中会以各种题型对硫及其化合物之间的转化以及含硫化合物如SO2、SO3和H2SO4的性质进行考查。
难度较大。
2.与环境保护、绿色化学相联系。
以SO2对环境的影响,辐射考查环境污染以及食品安全等社会生活问题是高考的热点,以及浓硫酸性质实验改进等,难度较大。
探究考向一 硫的性质
1.硫的存在
(1)游离态:
硫单质俗名________,主要存在于_________附近或地壳的岩层里。
(2)化合态:
主要以金属硫化物和硫酸盐的形式存在,如硫铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)、石膏(________________)和芒硝(Na2SO4·10H2O)等。
2.硫的物理性质:
硫通常是一种________色固体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于________。
3.硫的化学性质
【要点深化】
2.硫及其化合物之间的转换规律
(1)当硫元素的化合价升高或降低时,一般升高或降低到其相邻的价态,即台阶式升降,如:
(2)相邻价态的粒子不发生氧化还原反应:
如S和H2S、S和SO2、SO2和浓硫酸之间不发生氧化还原反应。
(3)典型的归中反应2H2S+SO2===3S↓+2H2O2Na2S+Na2SO3+3H2SO4===3Na2SO4+3S↓+3H2O
(4)含硫物质的连续氧化
硫元素
【典例精析】
例1能实现下列物质间直接转化的元素是( )
[互动探究]氧化物分为酸性氧化物、碱性氧化物的分类与氧化物能够与水反应生成酸、碱有什么关系?
变式题在如图12-1所示的转化关系中A、B、C、D、E、F、G、H、I均为常见物质。
已知B、D都是淡黄色固体,且A与D可反应生成离子化合物I,B与I的相对分子质量相同。
请完成下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A________,F________,H________。
(2)写出C的电子式:
________________,写出H2O2的电子式:
________________。
(3)用电子式表示I的形成过程_________________。
(4)写出B→C、E→F的化学反应方程式:
B→C_______________,E→F___________________。
探究考向二 硫的氧化物 环境保护
1.二氧化硫(SO2)
(1)物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
____色
____态
气味
比空气____
____于水
(2)化学性质
2.三氧化硫
(1)物理性质熔点16.8℃,沸点44.8℃,常温下为____________,标准状况下为____________。
(2)化学性质:
酸性氧化物,与H2O、CaO、Ca(OH)2、NaHSO3反应的方程式为:
H2O+SO3=____________(放出大量的热)CaO+SO3=____________Ca(OH)2+SO3=____________
2NaHSO3+SO3=Na2SO4+2SO2↑+H2O(除去SO2中的SO3)
3.硫的氧化物对大气的污染与防治
(1)来源:
。
(2)危害:
危害人体健康,形成酸雨(pH<________)。
(3)治理:
燃煤脱硫、改进燃烧技术。
为防止造成酸雨,可以在燃烧前进行脱硫;或在煤中加入脱硫剂(主要成分为______________);尾气通入碱液,如浓氨水吸收,相关反应的离子方程式为:
。
[问题导思]有两瓶分别经过Cl2和SO2漂白的品红溶液,如何通过简单实验鉴别?
【要点深化】1.将二氧化硫分别通入下列溶液中,产生的现象与其体现的性质如下:
溶液
石蕊试液
加有酚酞的氢氧化钠溶液
KMnO4酸性溶液
溴水
品红溶液
现象
变红
褪色
褪色
褪色
褪色
SO2的性质
溶于水显酸性
溶于水显酸性
还原性
还原性
漂白性
2.二氧化硫和二氧化碳性质的异同
【特别提醒】SO2和CO2都可以使澄清石灰水先变浑浊后变澄清,所以当SO2和CO2同时存在时,要想证明CO2的存在,应先将SO2除去再通过澄清石灰水。
【典例精析】
例2某探究学习小组利用图12-2中所列装置设计实验,证明浓硫酸和木炭粉在加热条件下反应有SO2和CO2生成。
(1)实验时可观察到装置A的溶液褪色,C瓶的溶液不褪色。
A瓶的作用是____________________,B瓶的作用是________________,C瓶的作用是______________。
(2)装置D中所盛的液体是____________,可验证的产物是____________。
(3)若想同时验证另一种产物的存在,需使用的药品为____________,该装置在整套装置中的位置是______________,理由是______________。
[互动探究]若去掉装置C,是否一定会影响CO2的检测结果?
为什么?
变式题下列化学实验中,能证明某种中学常见气体为SO2的是( )
①能使澄清的石灰水变浑浊;②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红;③既能使品红溶液褪色又能使澄清的石灰水变浑浊;④将其通入足量的NaOH溶液中,再滴加BaCl2溶液,有白色沉淀生成,该沉淀溶于稀盐酸;⑤通入溴水,能使溴水褪色,再滴加Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀产生
A.都能证明 B.都不能证明C.③⑤都能证明D.只有⑤能证明
探究考向三 浓硫酸的性质
1.硫酸的物理性:
硫酸____挥发,易溶于水,浓硫酸溶于水放出__________,所以稀释浓硫酸的方法是____________________________________。
2.稀硫酸的通性:
稀硫酸具有酸的五个通性,能分别与___________、________________、________________、_______及_____________发生反应。
【要点深化】
2.SO
的检验
(1)盐酸酸化,排除其他离子的干扰。
①Ag+的干扰:
先用盐酸酸化,能防止Ag+干扰,因为Ag++Cl-=AgCl↓。
②CO
、SO
干扰:
因为BaCO3、BaSO3也是白色沉淀,与BaSO4白色沉淀所不同的是这些沉淀能溶于强酸中。
因此检验SO
时,必须用酸酸化(不能用HNO3酸化)。
所用钡盐不能用Ba(NO3)2溶液,因为在酸性条件下,SO
、HSO
、SO2等会被溶液中的NO
氧化为SO
,从而得出错误的结论。
【典例精析】
例3图12-3甲所示的是铜与浓硫酸反应的实验装置,该实验过程中会有二氧化硫气体放出,污染室内空气,严重地损害师生健康。
为此某课外小组对此实验进行如图乙所示的改进,改进的实验操作简单、现象明显,并且几乎无二氧化硫气体泄漏。
实验步骤如下:
①首先按装置图安装仪器,安装仪器时,在支管胶塞的铁丝钩上挂一片品红试纸。
②向试管中加入约10mL的浓硫酸,加热(在加热浓硫酸时,将铜片向上提起,铜片先不要伸入浓硫酸中),当加热至沸腾时,把铜片
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- 第8讲 硅及其化合物 及其 化合物