2021高考化学人教版一轮复习规范演练：第四章　非金属及其化合物 章末总结提升 10页

www.ks5u.com 章末总结提升 一、三氯甲硅烷还原法制备高纯度硅(常用方法)‎ ‎1．工艺流程：‎ ‎2．操作步骤：高温下用焦炭在电炉中隔绝空气还原二氧化硅制得粗硅；粗硅与干燥的HCl气体在300 ℃以上反应生成SiHCl3；SiHCl3与过量的H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。‎ ‎3．反应原理：SiO2＋2CSi＋2CO↑，Si＋3HCl SiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2Si＋3HCl。‎ ‎　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＋3HClSiHCl3＋H2；③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃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步制备粗硅的化学反应方程式为___________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(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(热源及夹持装置已略去)：‎ ‎①装置B中的试剂是________。装置C中的烧瓶需要加热，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．NaOH溶液　d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液 解析：(1)高温下C参与的还原反应的产物是CO而非CO2，所以粗硅的制备原理是：SiO2＋2CSi＋2CO↑。(2)对沸点不同的液态混合物分离提纯的方法一般选择分馏(或蒸馏)。(3)从装置图和题目信息可知A装置是制备氢气，但因含有H2O(g)不能直接还原SiHCl3，所以必须进行洗气干燥，所以装置B中的试剂应该是浓硫酸；而SiHCl3与H2的反应制得纯硅SiHCl3＋H2Si＋3HCl，其温度高达1 000～1 100 ℃，只能在装置D石英管中进行，因为在此反应温度下，普通玻璃会软化。显然，装置C是使液态的SiHCl3气化，并与H2‎ 充分混合。由于硅在高温下易与空气中的氧气反应，所以实验要取得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排尽装置中的空气。(4)将试样用稀盐酸溶解后溶液中的Fe主要以Fe2＋离子的形式存在，检验的方法一般是将其氧化成Fe3＋用KSCN试液检验。‎ 答案：(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑　(2)分馏(或蒸馏)　(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl3气化　②有固体物质生成　在反应温度下，普通玻璃会软化　SiHCl3＋H2Si＋3HCl　③排尽装置中的空气　④bd 二、常见漂白性物质 物质 二氧化硫 氯水 双氧水 漂白粉 活性炭 原理 二氧化硫与有色物质结合成不稳定的化合物 次氯酸的强氧化性将有色物质氧化为无色物质 双氧水的强氧化性将有色物质氧化为无色物质 在酸性条件下生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，可将有色物质氧化为无色物质 吸附 作用 品红 溶液 褪色，加热后恢复红色 褪色，加热后不恢复红色 褪色，加热后不恢复红色 褪色，加热后不恢复红色 褪色 稳定性 不稳定 稳定 稳定 稳定 ‎－‎ ‎　某校化学兴趣小组为研究铜丝与过量浓硫酸的反应及SO2的部分化学性质，设计了下图所示的装置并进行实验。请回答下列问题：‎ ‎(1)装置A中发生反应的化学方程式为_______________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)请写出玻璃导管的作用________________________________‎ ‎______________________________________(任写一点)。‎ ‎(3)对试管A进行加热，发现D试管中有气泡逸出，品红溶液很快褪色，但最终未见C试管中氢氧化钡溶液出现浑浊，为探究C试管中未出现浑浊的原因，该小组同学在化学手册中只查阅到下列物质常温下的溶解度数据：‎ 物质 溶解度/g 物质 溶解度/g Ca(OH)2‎ ‎0.173‎ Ba(OH)2‎ ‎3.89‎ CaCO3‎ ‎0.001 3‎ BaSO3‎ ‎0.016‎ Ca(HCO3)2‎ ‎16.60‎ ‎－‎ ‎－‎ 请用类比研究方法预测C试管未出现浑浊的原因：___________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(4)为验证C试管中溶液的组成，进行了下列实验，请你完成下列实验报告：‎ 实验方案 现象 方案1：取少量溶液于试管中，加入稀盐酸，加热，用①______________检验产生的气体 ‎②______________‎ ‎________________‎ 方案2：取少量溶液于试管中，加入③____________溶液并观察现象 ‎④______________‎ ‎________________‎ ‎(5)实验完毕，取下试管B并加热，可观察的现象是_________，该实验可以达到的目的是________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 解析：(1)装置A中铜与浓H2SO4反应生成CuSO4、SO2和H2O。(2)当试管A中的压强减小时，空气可通过玻璃管进入试管A中，从而防止B中液体倒吸。(3)SO2气体通入Ba(OH)2溶液中，但未出现白色浑浊现象，其原因可能是SO2过量，与Ba(OH)2反应生成了可溶性的Ba(HSO3)2。(4)若C中的液体含有Ba(HSO3)2，则它和盐酸反应会生成使品红溶液褪色的SO2气体，它能与NaOH溶液反应生成BaSO3白色沉淀。(5)SO2能使品红溶液褪色，溶有SO2的品红溶液加热后又会复原，这说明SO2漂白品红的原理是SO2与有色物质化合生成了不稳定的无色物质。‎ 答案：(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)防止B中的液体倒吸(或检验反应时导管是否堵塞或其他合理答案)‎ ‎(3)生成了溶解度较大的Ba(HSO3)2　(4)①湿润的品红试纸　②试管中有气泡产生，品红试纸无色　③NaOH　④试管中出现浑浊(或其他合理答案)　(5)溶液由无色恢复为红色　说明SO2与有色物质生成的无色物质是不稳定的 ‎1．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(夹持和净化装置已略去)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　)‎ 选项 a中 的物质 b中 的物质 c中收集 的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3‎ H2O B 浓硫酸 Na2SO3‎ SO2‎ NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2‎ H2O D 浓盐酸 MnO2‎ Cl2‎ NaOH溶液 解析：该装置分别为固液不加热制气体，向上排空气法收集气体，以及采用防倒吸的方法进行尾气处理。氨气不能使用向上排空气法，A错误；铜与稀硝酸反应需要加热，且生成物为NO，并且NO2吸收不宜使用防倒吸装置，C错误；制取氯气需要加热，D错误。‎ 答案：B ‎2．下列反应与酸性氧化物的通性无关的是(　　)‎ A．实验室用碱石灰吸收SO2‎ B．Na2O2与水反应制备氧气 C．N2O5与水反应制备HNO3‎ D．CO2与澄清石灰水作用 解析：碱石灰的主要成分是NaOH和CaO，前者是强碱，后者是碱性氧化物，SO2与NaOH、CaO都能反应生成盐，说明SO2‎ 是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，A不符合题意；过氧化钠与水反应制备氧气是氧化还原反应，存在化合价变化，与酸性氧化物的通性无关，B符合题意；五氧化二氮与水发生化合反应或非氧化还原反应，生成硝酸，说明五氧化二氮是酸性氧化物，与酸性氧化物的通性有关，C不符合题意；澄清石灰水的溶质是氢氧化钙，Ca(OH)2是强碱，CO2与Ca(OH)2反应生成盐和水，说明CO2是酸性氧化物，与酸性氧化物的通性有关，D不符合题意。‎ 答案：B ‎3．下列推断正确的是(　　)‎ A．SiO2是酸性氧化物，能与NaOH溶液反应 B．Na2O、Na2O2组成元素相同，与CO2反应产物也相同 C．CO、NO、NO2都是大气污染气体，在空气中都能稳定存在 D．新制氯水显酸性，向其中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液呈红色 解析：SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，符合酸性氧化物的定义，A正确；Na2O与CO2反应生成Na2CO3，Na2O2与CO2反应的产物为Na2CO3和O2，B错误；NO在常温下与空气中的O2迅速反应生成NO2，化学方程式为2NO＋O2===2NO2，C错误；新制氯水中存在H＋和HClO，具有酸性和漂白性，所以滴加紫色石蕊试液振荡，溶液先变红后褪色，D错误。‎ 答案：A ‎4．白炭黑(SiO2·H2O)广泛用于橡胶、涂料、印刷等行业，可用蛇纹石[主要成分为Mg6(Si4O10)(OH)8]来制取，其主要工艺流程如下：‎ ‎(1)蛇纹石用氧化物形式可表示为_________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)碱浸时，为提高其中硅酸盐的浸取率，除采用合适的液固比和循环浸取外，还可采用的方法有①__________________；②__________________(任写两种)。‎ ‎(3)过滤1得到的滤液的主要成分是________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(4)滤液与盐酸反应的主要离子方程式为_______________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(5)洗涤时，如何证明产品已洗涤干净？___________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：该流程中，加NaOH溶液碱浸的目的是将蛇纹石转化成可溶性硅酸盐进入溶液，然后用盐酸和NaCl溶液将硅酸盐转化成硅酸从溶液中分离出来，再经过进一步处理获得白炭黑。(1)书写氧化物一般先写金属氧化物，再写二氧化硅，最后写水。(2)浸取的目的是将蛇纹石转化成可溶性硅酸盐。提高浸取率，可以从是否充分反应、充分接触等角度考虑。(3)碱浸后，溶液中含有可溶的硅酸钠，以及剩余的NaOH溶液。(4)Na2SiO3与盐酸反应的离子方程式为SiO＋2H＋===H2SiO3↓。(5)从流程图可知，H2SiO3是从NaCl溶液中分离出来的，表面沾有Na＋和Cl－，所以只要检验最后一次洗涤液中是否含有Na＋或 Cl－即可。‎ 答案：(1)6MgO·4SiO2·4H2O　(2)升高碱液温度并搅拌　将矿石粉碎　(3)Na2SiO3、NaOH　(4)SiO＋2H＋===H2SiO3↓　(5)取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴AgNO3溶液，若不出现白色浑浊，表示已洗涤干净 ‎5．某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：‎ 操作 现象 取4 g漂粉精固体，加入100 mL水 部分固体溶解，溶液略有颜色 过滤，测漂粉精溶液的pH pH试纸先变蓝(约为12)，后褪色 ⅰ.液面上方出现白雾；ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去 请回答下列问题：‎ ‎(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程是_______________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(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，未观察到白雾。推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：a.用湿润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实验a目的是_________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是____________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(4)现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是__________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(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中黄绿色褪去的原因：__________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 解析：(1)Cl2和Ca(OH)2生成氯化钙、次氯酸钙与水。(2)pH试纸先变蓝(约为12)，说明溶液呈碱性，后颜色褪去，说明具有漂白性。(3)①反应中生成Cl2，用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾中是否Cl2，排除Cl2干扰；②白雾中含有SO2，可以被硝酸氧化为硫酸，故SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀。(4)向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸，观察溶液颜色是否变为黄绿色。(5)①取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明SO2被氧化为SO，故沉淀X为CaSO4；②溶液呈黄绿色，有Cl2生成，Cl2与SO2反应生成盐酸与硫酸。‎ 答案：(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2O ‎(2)碱性、漂白性　(3)①检验白雾中是否Cl2，排除Cl2干扰　②白雾中含有SO2，SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀　(4)向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸，观察溶液颜色是否变为黄绿色　(5)①CaSO4　②Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－‎