1、第第1 1讲碳、硅及无机非金属材料讲碳、硅及无机非金属材料第四章第四章2023内容索引强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破强基础强基础 增分策略增分策略一、碳及其化合物1.碳单质(1)存在形式:碳单质有金刚石、石墨、C60等,它们互为 。 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等也是碳的单质 同素异形体 (2)三种重要的碳单质 物质金刚石石墨C60立体构型碳原子的排列方式空间网状结构,碳原子形成正四面体结构片层状结构,层内碳原子形成正六边形“足球”形状分子,碳原子形成正五边形和正六边形物理性质熔点高,硬度大,不导电熔点,硬度,导电 不导电高 小能(3)化学性质 反应相关反应的化学方程
2、式与O2反应2C+O2(不足) 2CO、C+O2(足量) CO2与氧化物反应CuO: (冶炼金属)SiO2: (制取粗硅)H2O: (制取水煤气)与强氧化性酸反应浓硫酸: 浓硝酸: CuO+C Cu+COSiO2+2C Si+2COC+H2O(g) CO+H2 C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O C+4HNO3(浓) CO2+4NO2+2H2O2.碳的两种氧化物(1)一氧化碳(CO)无色无味气体,有毒性,难溶于水 可燃性。可作燃料:2CO+O2 2CO2。还原性。可用于冶炼金属,CO还原Fe2O3:。 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 (2)二氧化碳(CO2) 无色无味气体
3、,能溶于水,固态俗称干冰 CO2具有酸性氧化物的通性,能与碱、碱性氧化物、某些盐等反应。Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,化学方程式为。 CO2具有氧化性,点燃时能与金属Mg等反应,如2Mg+CO2 2MgO+C。Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO 3.碳酸(H2CO3)二元弱酸、不稳定,其酸性比盐酸弱,常将CO2+H2O代替H2CO3。应用提升CO2在自然界中的循环(1)CO2的主要来源:大量含碳燃料的燃烧,人和动植物的呼吸。(2)自然界消耗CO2的主要反应:光合作用将CO2转化为O2;CO2+H2O H2CO3(溶于江水、海水中);CaCO3+H2O+CO2=Ca
4、(HCO3)2(岩石的风化)。易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)12 g石墨和12 g金刚石均含有NA个碳原子。()(2)活性炭具有吸附性,故可用于去除异味和杀菌消毒。()(3)碳酸钡难溶于水,故可用于胃肠X射线造影检查。()(4)向BaCl2溶液中通入少量CO2:Ba2+H2O+CO2=BaCO3+2H+。() 二、硅及其重要化合物1.硅和二氧化硅(1)硅的位置及存在硅位于元素周期表第三周期、第族,处于金属与非金属过渡位置,是应用最为广泛的半导体材料。硅在自然界中主要以和(如水晶、玛瑙)的形式存在。 硅具有亲氧性,自然界中不存在硅单质 A 硅酸盐 氧化物 (2)硅的性质和用
5、途 Si+O2 SiO2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 (3)二氧化硅的性质和用途 高 大Na2SiO3+H2OCaSiO3 Na2SiO3+CO2 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 2.硅酸和硅酸盐(1)硅酸(H2SiO3)难 Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3 SiO2+H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl 干燥剂 (2)硅酸盐(如Na2SiO3)Na2SiO3的水溶液俗称,有黏性,水溶液显碱性。 与较强的酸反应与盐酸的反应:。 用途:黏合剂(矿物胶),耐火阻燃材料。水玻璃 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO
6、3 3.硅酸盐材料(1)硅酸盐的结构在硅酸盐中,Si和O构成了硅氧四面体,其结构如图所示:硅氧四面体结构的特殊性,决定了硅酸盐材料大多具有硬度、熔点、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 高 高 (2)常见传统硅酸盐产品比较 名称水泥玻璃陶瓷生产原料、黏土 、石灰石、 主要设备 水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑主要成分 Na2SiO3、CaSiO3和SiO2玻璃生产中的两个重要反应:;。 石灰石纯碱石英黏土Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 (3)特殊功能的含硅材料SiC(俗称)具有类似于金刚石的结构,硬度大,可用作砂纸、砂轮的磨料。 含硅4%硅
7、钢具有很高的导磁性,可用作的铁芯。 硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。金刚砂 变压器 (4)新型无机非金属材料 材料类型主要特性示例用途高温结构陶瓷能承受高温,强度高 氮化硅陶瓷汽轮机叶片、轴承、永久性模具等半导体陶瓷具有电学特性二氧化锡陶瓷 集成电路中的半导体光学材料具有光学特性光导纤维光缆通信、医疗、照明等生物陶瓷具有生物功能氧化铝陶瓷人造骨骼、人造关节、接骨螺钉旁栏边角必修1P81阅读教材“习题第9题”,判断下列说法的正误。(1)粗硅制备过程中,C与Si在高温下可能反应生成SiC。()(2)SiCl4分子为正四面体结构。()(3)制取Si涉及的三个反应都属于氧化还原反应。()(4)利用石英
8、砂制取高纯硅的过程,需要耗费大量的能源。() 应用提升1.硅的工业制法 2.新教材关于硅的制备流程及原理: 涉及的主要反应为 易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)工业上用焦炭和石英制取粗硅的反应方程式为SiO2+C Si+CO2。()(2)SiO2既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,因此SiO2是两性氧化物。()(3)Si和SiO2都可用于制造光导纤维、集成电路板。()(4)将SO2通入Na2SiO3溶液,产生胶状沉淀,则酸性:H2SO3H2SiO3。() 增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点二考点一考点一碳及其化合物的性质与应用碳及其化合物的性质与应用能力概述能力概
9、述考点一考点二命题解读命题解读新教材变化增加“碳纳米材料”,介绍了富勒烯、碳纳米管、石墨烯等结构、性能及用途考情透析高频考点从近几年高考试题来看,碳及其化合物的性质与应用、碳纳米材料的用途等仍是高考命题的考查点。预测考向新的一年高考可能会在选择题中考查碳及其化合物的性质、转化及应用考点一考点二典例突破草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色,熔点为101 ,易溶于水,受热脱水、升华,170 以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解
10、产物。装置C中可观察到的现象是,由此可知草酸晶体分解的产物中有。装置B的主要作用是。 考点一考点二考点一考点二(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。考点一考点二乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、。装置H反应管中盛有的物质是。 能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是。 考点一考点二答案 (1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊解析 (1
11、)乙二酸的分解产物中含有二氧化碳,装置C中产生气泡,澄清石灰水变浑浊;由于草酸易升华,在澄清石灰水中会生成白色沉淀草酸钙,故在检验CO2之前必须将草酸蒸气除去,以免对二氧化碳的检验产生干扰,而装置B中的冰水冷凝即可除去草酸蒸气。考点一考点二(2)检验CO可用灼热的氧化铜,由于实验中需检验生成物的二氧化碳,所以在CO还原氧化铜之前必须预先将草酸分解生成的二氧化碳除去。因此装置的连接顺序是:首先使B中逸出的气体通过浓氢氧化钠溶液将二氧化碳除去,并用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽;然后将气体先进行干燥以免玻璃管H炸裂,再通入玻璃管H使CO还原氧化铜。检验生成的二氧化碳仍需使用澄清石灰水。最后,用排水
12、法收集未反应完的CO,以免污染空气,故装置的连接顺序是F、D、G、H、D、I。若分解产物中含有CO,则玻璃管中黑色的氧化铜变为红色,其后的澄清石灰水会变浑浊。考点一考点二考题点睛 考点一考点二针对训练1.灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2。某校化学研究小组利用下图实验装置检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)。下列有关说法正确的是()考点一考点二A.、中依次盛装澄清石灰水、浓硫酸和氢氧化钠溶液B.为了实验安全性,应先点燃处酒精灯,后点燃处酒精灯C.当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和COD.若用碱石灰替换无水硫酸铜,也可达到检验H2和CO的目的考点一考点二
13、答案 B 解析 灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2,要检验产物中的H2和CO,需要除去产物中的少量二氧化碳,通入装置的气体需要干燥,因此中盛放氢氧化钠溶液,中盛放浓硫酸,中反应后的气体中含有水蒸气和二氧化碳,因此无水硫酸铜变成蓝色,说明含有氢气,中澄清石灰水变浑浊,说明含有一氧化碳。除去二氧化碳不能选用澄清石灰水,因为其浓度太小,A错误;生成的氢气和一氧化碳容易燃烧,可能发生爆炸,为了实验安全性,应先点燃处酒精灯,用生成的气体排尽装置内的空气,经验纯后点燃处酒精灯,B正确;当黑色氧化铜变红色,即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种,C错误;若用碱石灰替换无水硫酸铜,
14、不能检验H2和CO,只能说明生成了H2和CO中的一种或两种,D错误。考点一考点二2.某科研小组探究用非贵金属催化剂对汽车尾气进行催化转化,实验装置如下:已知用草酸制备CO反应的化学方程式为H2C2O42H2O CO+CO2+3H2O。下列说法错误的是()考点一考点二A.可用铜与稀硝酸反应制取NO并经无水CaCl2干燥B.制取并纯化CO时,将草酸分解产生的气体依次通过足量NaOH浓溶液、碱石灰C.设计装置b是为了收集生成的N2D.装置c中盛放的试剂可以是澄清石灰水考点一考点二答案 C解析 CO、NO经干燥后在催化剂作用下发生反应,转化为无毒的CO2、N2,利用该原理可将汽车尾气处理后排放。通入装
15、置a反应管前,气体必须干燥,铜与稀硝酸反应生成NO,可用无水CaCl2干燥,A正确;草酸受热分解产生的气体通过足量NaOH浓溶液可以除去CO2,通过碱石灰干燥,还可除去可能存在的极少量CO2,最终只剩下干燥的CO气体,B正确;装置b为安全瓶,用于防倒吸,C错误;装置c用于检验是否有CO2生成,故可以用澄清石灰水,D正确。考点一考点二归纳总结CO2和CO气体的除杂及检验方法(1)除杂方法 情形方法CO中混有CO2通过盛有NaOH溶液的洗气瓶,然后干燥气体CO2中混有CO通过盛有灼热CuO的硬质试管CO2中混有少量SO2或HCl通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,然后干燥气体考点一考点二(2)检
16、验CO气体:先通过灼热氧化铜,固体由黑色变为红色,再将产生的气体通过澄清石灰水,溶液变浑浊。注意澄清石灰水只用于检验CO2,不能用于除去混合气体中的CO2,应用NaOH溶液除去。CO2、SO2通入CaCl2或BaCl2溶液均无沉淀产生。考点一考点二考点二考点二硅及其化合物、硅酸盐材料硅及其化合物、硅酸盐材料能力概述能力概述考点一考点二命题解读命题解读新教材变化将硅及其化合物放在新型无机非金属材料中,删去了硅酸,“练习与应用”中涉及SiO2的性质考情透析高频考点从近几年高考试题来看,硅及其化合物的性质与应用、硅酸盐材料仍是高考命题的考查点。预测考向新的一年高考可能会在选择题中考查硅及其化合物的性
17、质及应用、硅酸盐材料等考点一考点二典例突破(2020浙江7月选考)Ca3SiO5是硅酸盐水泥的重要成分之一,其相关性质的说法不正确的是()A.可发生反应:Ca3SiO5+4NH4Cl CaSiO3+2CaCl2+4NH3+2H2OB.具有吸水性,需要密封保存C.能与SO2反应生成新盐D.与足量盐酸作用,所得固体产物主要为SiO2考点一考点二答案 D解析 Ca3SiO5可以写成CaSiO32CaO,可与NH4Cl反应生成CaCl2、NH3和H2O,A正确;水泥是由黏土和石灰石经高温烧制而成,具有吸水性,为防止吸水变硬,要将水泥密封保存,B正确;H2SO3的酸性比H2SiO3强,与SO2发生反应:
18、Ca3SiO5+3SO2+H2O=3CaSO3+H2SiO3,C正确;Ca3SiO5与盐酸反应:Ca3SiO5+6HCl=3CaCl2+H2SiO3+2H2O,固体为H2SiO3,D错误。考点一考点二针对训练1.(2021浙江1月选考)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图),其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,化学组成可表示为Ma(AlO2)x(SiO2)yzH2O(M代表金属离子)。下列推测不正确的是()A.常采用水玻璃、偏铝酸钠在强酸溶液中反应后结晶制得分子筛D.分子筛中的笼状空穴和通道,可用于筛分分子 考点一考点二答案 A 解析 偏铝酸钠在强酸性溶液中不能稳定存在,容易
19、形成Al3+,不可以利用偏铝酸钠在强酸性溶液中制备分子筛,A错误;设M的化合价为m价,则根据正负化合价代数和为0计算,m +x(-1)=0,解得m=+2,B正确;调节硅铝比可以改变分子筛的结构,从而改变分子筛的稳定性,C正确;调节硅铝比可以调节分子筛的孔径,根据分子筛孔径的大小可以筛分不同大小的分子,D正确。考点一考点二2.(2021北京石景山区一模)“中国芯”的发展离不开高纯单晶硅。从石英砂(主要成分为SiO2)制取高纯硅涉及的主要反应如下:下列说法不正确的是()A.反应中氧化剂和还原剂之比为1 2B.流程中HCl和H2可以循环利用C.反应均为置换反应D.由反应推测,为放热反应考点一考点二答
20、案 D解析 反应中SiO2与焦炭生成Si和CO,SiO2是氧化剂,C是还原剂,据得失电子守恒推知,其物质的量之比为1 2,A正确;中消耗HCl生成H2,中消耗H2生成HCl,故流程中HCl和H2可以循环利用,B正确;反应都是“单质+化合物新单质+新化合物”,故属于置换反应,C正确;对比反应,反应SiHCl3与H2在1 100 下反应生成Si和HCl,推测应为吸热反应,D错误。考点一考点二归纳总结硅及其化合物的性质与应用的易错点(1)Si、SiO2都能与NaOH溶液、氢氟酸反应,但不能与其他酸反应。(2)SiO2是酸性氧化物,但不与水反应,不能用SiO2与水反应制备H2SiO3。(3)在溶液中,
21、硅酸盐能与稀盐酸、CO2等反应析出H2SiO3沉淀,如Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3。第第2 2讲富集在海水中的元素讲富集在海水中的元素卤素卤素第四章第四章2023内容索引强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破研专项研专项 前沿命题前沿命题强基础强基础 增分策略增分策略一、氯气的性质1.氯气的物理性质颜色气味密度特性色 气味 比空气 易液化黄绿 刺激性 大 2.氯气的化学性质Cl2是一种有毒气体。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(如图所示)。(1)从原子结构角度认识Cl2的氧化性 2Fe+3Cl2 2F
22、eCl3 棕褐 Cu+Cl2 CuCl2 棕黄 H2+Cl2 2HCl 苍白 Cl2+2KI=2KCl+I2 Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl Cl2+2FeCl2=2FeCl3 (2)从化合价角度认识Cl2与水、碱的反应Cl2中氯元素为0价,处于氯元素的中间价态,因此Cl2既具有氧化性又具有还原性。常温下,Cl2与水或碱溶液反应时,Cl2发生“歧化反应”,Cl元素由0价变为+1价和-1价。微点拨1 mol Cl2与水反应时(可逆反应),转移电子数小于NA,而1 mol Cl2与足量冷的NaOH溶液(或石灰乳)反应时,转移电子数为NA。Cl2+H2O H+Cl-+HClO Cl2
23、+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 3.从平衡的角度认识氯水的成分和性质(1)氯水的成分氯气能溶于水(常温下1体积水可溶解约2体积氯气),氯气的水溶液称为氯水,溶于水的氯气只有少量与水反应。氯水中存在三种平衡关系:(2)氯水的性质 二、次氯酸和次氯酸盐1.次氯酸(HClO) 弱 2HClO 2HCl+O2 棕色 2.漂白液(“84”消毒液) NaClO 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O 3.漂白粉 CaCl2和Ca(ClO)2 Ca(ClO)2 2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+
24、2H2O 碱 氧化 Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO 2HClO 2HCl+O2 应用提升HClO的弱酸性及分析 易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)铁与稀盐酸、少量氯气反应均生成FeCl2。()(2)Cl2与NaOH溶液反应时,Cl2既是氧化剂又是还原剂。()(3)实验室常用pH试纸测定氯水、“84”消毒液的pH。()(4)次氯酸具有强氧化性,可用作棉、麻和纸张的漂白剂。()(5)使用氯气对自来水消毒时,氯气会与水中的有机化合物发生反应,生成的有机氯化物可能对人体有害。() 三、氯气的实验室制法
25、1.制取原理实验室常用强氧化剂如KMnO4、KClO3、MnO2、Ca(ClO)2等与浓盐酸反应制取氯气。利用MnO2制取氯气的化学方程式为;离子方程式为。 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O MnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O 2.实验装置 3.制取过程 饱和食盐水 浓硫酸 向上排空气法 排饱和食盐水法 淀粉KI品红 NaOH溶液 旁栏边角必修1P82阅读教材“科学史话(氯气的发现和确认)”,判断下列说法的正误。(1)实验室利用MnO2与浓盐酸制取Cl2、利用MnO2与H2O2溶液制取O2的发生装置相同。()(2)由于NO的密度大于空气的密度,故实验室采用
26、向上排空气法收集NO。()(3)除去CO2中混有的少量HCl,可将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。()(4)HCOOH与浓硫酸混合加热制取CO,用NaOH溶液吸收尾气。() 应用提升实验室中制取气体装置的设计(1)实验室中制取气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置等。(2)选择各部分装置的依据:发生装置反应物的状态和反应条件;除杂装置气体及其所含杂质的性质;收集装置气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水反应;尾气处理装置尾气的性质。(3)实验装置的连接顺序:发生装置除杂装置(如需要)收集装置尾气处理装置(如需要)。易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“
27、”。(1)足量MnO2与含4 mol HCl的浓盐酸混合加热,充分反应后,可收集到22.4 L Cl2(标准状况)。()(2)实验室常用饱和食盐水除去Cl2中HCl。()(3)将干燥的淀粉KI试纸放在集气瓶口检验Cl2是否收集满。()(4)用NaOH溶液吸收多余Cl2时,为防止倒吸,导气管不能插入NaOH溶液中。() 四、卤素的性质及卤素离子(X-)的检验1.卤素单质的相似性F2、Cl2、Br2具有强氧化性,I2具有弱氧化性 (1)都能与大多数金属反应,如2Fe+3Br2=2FeBr3,但I2与Fe反应生成。 (2)都能与H2反应生成HX:X2+H2=2HX(X=F、Cl、Br、I,下同)。(
28、3)都能与水反应:X2+H2O=HX+HXO(F2例外)。(4)都能与碱溶液反应:X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O(常温下,F2例外)。FeI2 2.卤素单质的递变性 性质F2Cl2Br2I2规律颜色 色 色 色 色 逐渐 状态气体气体液体固体熔、沸点逐渐 氧化性与氢气化合由到 逐渐 简单离子(X-)的还原性单质的氧化性越,对应离子的还原性越 逐渐 淡黄绿 黄绿 深红棕紫黑加深升高易难减弱弱强增强3.卤素单质的特殊性 元素特殊性氟无正价,非金属性最强,F-的还原性最弱;2F2+2H2O=4HF+O2,与H2反应在暗处即爆炸;氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃,故应保存在中 溴Br2是色液体,易
29、;Br2易溶于有机溶剂;盛溴的试剂瓶中加水,进行水封,保存液溴不能用塞 碘淀粉遇I2变色;I2加热时易;I2易溶于有机溶剂塑料瓶 深红棕挥发橡胶蓝升华4.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液沉淀法 白 淡黄 黄 Br- I- 蓝 五、海水中提取溴和碘1.海水提溴的工艺流程发生反应的化学方程式:2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl;Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4;2HBr+Cl2=2HCl+Br2。2.从海带中提取碘的实验流程 易错辨析判断正误:正确的画“”,错误的画“”。(1)卤素单质都能与铁反应生成FeX3(X=F、Cl、Br、I)。()(2)卤素单质都能与水反应,生成H
30、X和HXO(X=F、Cl、Br、I)。()(3)某无色溶液中滴加氯水和CCl4,振荡、静置,下层溶液呈紫红色,则该溶液中含I-。()(4)CCl4萃取碘水中的I2,先从分液漏斗下口放出有机层,再从上口倒出水层。()(5)实验室从海带中提取单质碘的方法是:取样灼烧溶解过滤萃取。() 增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点二考点一考点一氯气及含氯化合物的制备和性质氯气及含氯化合物的制备和性质能力概述能力概述考点一考点二命题解读命题解读新教材变化增加“验证次氯酸光照分解产物的数字化实验”“氯气的实验室制法”“方法导引实验室中制取气体装置的设计”,加强实验操作及技能的培养考情透析高频考点从近几年高考
31、试题来看,氯气的性质及含氯化合物的制备仍是高考的命题热点。预测考向新的一年高考可能会在实验题中考查氯气及含氯化合物的制备,将教材中氯气的制备实验融于其中考点一考点二考向考向1.1.氯气的制备与性质实验的综合氯气的制备与性质实验的综合典例突破(2021广东卷节选)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为。 考点一考点二(2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl
32、2所需装置的接口连接顺序为。 (3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是。 考点一考点二答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O(2)cdbae(3)HClO向溶液中加入过量稀硝酸,再加入少量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,则证明久置氯水中含有Cl-考点一考点二解析 (2)利用MnO2和浓盐酸加热制取Cl2,制得的Cl2中混有HCl、H2O(g),氯气有毒,必须进行尾气处理,利用饱和食盐水吸收HCl气体,利用浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,考虑气体通过洗气瓶时“长进短出”,故接口连接顺序为cdbae
33、。(3)氯水中使品红溶液褪色的是HClO,久置氯水不能使品红溶液褪色,推测氯水中HClO已经完全分解。利用稀硝酸和AgNO3溶液检验氯水中的Cl-,先加足量稀硝酸排除 等离子干扰,再滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明久置氯水中含有Cl-。考点一考点二针对训练1.(2021河南濮阳一模)某同学欲利用浓盐酸、MnO2、Fe等试剂制取无水氯化铁、收集一定量的氯气并验证其某些性质,实验装置如图所示(制气装置省略)。下列说法错误的是()考点一考点二A.中a导管应向下延伸至接近瓶底B.若撤去,则中可能有Fe2O3生成C.当中充满黄绿色气体时再点燃处酒精灯D.中试纸若是湿润的,则根据产生的现象可证明氯气
34、有酸性、漂白性考点一考点二答案 D解析 氯气的密度比空气的大,应采用向上排空气法收集,故需要将a导管延长至接近瓶底,A正确;若撤去,则中的水蒸气逆向进入中,导致FeCl3水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解变为Fe2O3,B正确;加热时装置中的空气会与Fe反应,故应先通入一段时间Cl2,以排尽装置中的空气,防止加热时Fe被空气氧化,C正确;干燥的氯气没有漂白性,氯气没有酸性,D错误。考点一考点二2.(2020全国卷,26)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。考点一考点二回答下列问题:
35、(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是,a中的试剂为。 (2)b中采用的加热方式是。c中化学反应的离子方程式是,采用冰水浴冷却的目的是。 (3)d的作用是,可选用试剂(填字母)。 A.Na2S B.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4考点一考点二(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,干燥,得到KClO3晶体。 (5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1 号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显色。可知该条件下KClO3的氧化能力(填“大于”或“小于”)NaClO。 考点一考点二答案 (1)圆底烧瓶饱和食盐水(
36、2)水浴加热Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O避免生成NaClO3(3)吸收尾气(Cl2)AC(4)过滤少量(冷)水洗涤(5)紫小于解析 本题考查了氯气的制备、除杂、尾气吸收,用氯气在不同的温度条件下制备KClO3、NaClO,同时还考查了物质氧化性强弱的比较等。实验装置分析:整套装置的最左端为氯气的发生装置,利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气,由于盐酸有挥发性,导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气。其中,氯气中的杂质HCl气体会影响后面KClO3和NaClO的制备,故需要用饱和食盐水(a中盛放试剂)除去氯气中的HCl杂质。b为氯气与KOH溶液在加热条件下制取KClO3的装置,发
37、生的反应为考点一考点二3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O。c为氯气与NaOH溶液在较低温度下制取NaClO的装置,发生的反应为Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。d为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。(2)b中采用的是水浴加热方法。c装置中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴的目的是防止温度较高氯气和NaOH溶液生成NaClO3。(3)d装置中应盛放还原性物质或碱性物质,故符合条件的试剂为A、C。(4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为:冷却结晶过滤洗涤(少量冷水)干燥。考点一考点二(5)1号
38、试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为单质I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故在此条件下氧化性:KClO3小于NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,静置一段时间可观察到液体分为两层,由于四氯化碳的密度大于水的密度,则碘的四氯化碳溶液在下层,呈紫色。考点一考点二归纳总结实验室制取Cl2各部分装置的选择依据(1)依据反应物的状态和反应条件,选择Cl2的发生装置,利用MnO2与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体 气体”装置;利用KClO3、KMnO4等氧化剂与浓盐酸制取Cl2选择“固体+液体气体”装置。(2)依据Cl2及所含杂质的性质,选择除杂装置:利用饱和食盐水除去HCl,利
39、用浓硫酸除去H2O(g)。(3)依据Cl2的密度,选择收集装置:采用向上排空气法收集。(4)依据Cl2的性质,选择尾气处理装置,一般用NaOH溶液吸收尾气。考点一考点二考向考向2.2.氯气与其他含氯化合物制备的综合氯气与其他含氯化合物制备的综合典例突破(2021辽宁营口二模)Cl2O是黄棕色、具有强烈刺激性气味的气体,是一种强氧化剂,易溶于水且会与水反应生成次氯酸,与有机化合物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示。考点一考点二已知:Cl2O的熔点为-116 ,沸点为3.8 ;Cl2的沸点为-34.6 ;HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O。下列说法中不正确的是
40、()A.装置中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸B.通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸风险C.从装置中逸出气体的主要成分是Cl2OD.装置与之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸考点一考点二答案 C解析 制取Cl2O需要干燥纯净的氯气,所以中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸,A正确;高浓度的Cl2O易爆炸,所以通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释,减小爆炸风险,B正确;是收集Cl2O的装置,所以温度低于3.8 ,此时氯气是气体,逸出的气体主要是空气和剩余的Cl2,C错误;Cl2O与有机化合物接触会发生燃烧并爆炸,装置与之间不用橡胶管连接,是为了防止橡胶管燃烧和爆炸
41、,D正确。考点一考点二针对训练1.(2021四川攀枝花模拟)氯乙酸(CH2ClCOOH)是重要的分析试剂和有机合成中间体。一种制备氯乙酸的方法为CH3COOH+Cl2 CH2ClCOOH+HCl,已知:PCl3易水解。学习小组用如图所示装置进行探究,下列说法正确的是()考点一考点二A.试剂X、Y依次选用浓盐酸、MnO2B.的作用为除去Cl2中的HClC.中反应后的液体经蒸馏可得氯乙酸D.中出现白色沉淀说明有HCl生成考点一考点二答案 C解析 中若用浓盐酸与MnO2混合制取Cl2需要加热,装置图没有加热装置,所以试剂X是浓盐酸,试剂Y可以是KMnO4,A错误;用浓盐酸与KMnO4反应制取的Cl2
42、中含有水蒸气,由于PCl3易水解,所以Cl2在进入反应装置制取CH2ClCOOH之前需要干燥处理,则中试剂为干燥剂浓硫酸,B错误;乙酸与Cl2在PCl3催化下加热制得氯乙酸,同时还有副产物二氯乙酸、三氯乙酸,它们是沸点不同的液体化合物,因此中反应后的液体经蒸馏可得氯乙酸,C正确;未反应的Cl2及反应产生的HCl气体在中都能与AgNO3溶液反应产生AgCl白色沉淀,因此不能根据中出现白色沉淀判断有HCl生成,D错误。考点一考点二2.(2021安徽师大附中期末)ICl(氯化碘)是红棕色液体,熔点为13.9 ,沸点为974 ,易水解,接触空气时能形成五氧化二碘,能与许多单质发生作用,溶于乙醇、乙醚等
43、。某校研究性学习小组的同学拟用下列仪器制备氯化碘。回答下列问题:考点一考点二(1)检查A装置气密性的方法为 。 (2)上述装置,按气流方向连接的顺序为(装置可重复使用),A装置中发生反应的离子方程式为 。 (3)C装置的作用是。 (4)E装置中的物质反应时需放在水中,控制温度大约40 ,其目的是。 (5)按上述连接好的装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品打开分液漏斗活塞关闭分液漏斗活塞停止加热E,充分冷却水浴加热E请按正确的顺序填入上述步骤的序号:。 考点一考点二(6)在A装置后可连接下图所示装置,当反应结束关闭分液漏斗活塞后,关闭K,该装置的作用是。 (7)ICl和水反应的
44、化学方程式为。 考点一考点二答案 (1)从A装置的导管口连接一个导管伸入水中,关闭分液漏斗活塞,手握圆底烧瓶,若导管口有气泡冒出,手放开烧瓶后,有一段水柱倒吸入导管且维持一定高度,说明A装置气密性良好(合理即可)(2)ACBEBDMnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O(3)除去Cl2中混有的HCl(4)加快反应速率,减少I2的升华和ICl的挥发(5)(6)储存多余的Cl2(7)ICl+H2O=HIO+HCl考点一考点二解析 (2)利用二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,氯气中含有氯化氢、水蒸气,因此混合气体先通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸除去水蒸气,得到干燥、纯净的氯气,氯气进入
45、装置E中,与碘进行反应,由于ICl(氯化碘)是红棕色液体,易水解,所以还必须连接装置B,最后多余的尾气被碱液吸收,按气流方向装置的连接顺序为ACBEBD;A装置中发生反应的离子方程式为MnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O。(5)装置连接好后,首先检查装置的气密性,不漏气后,加入药品,打开分液漏斗活塞,反应开始进行,水浴加热装置E,反应结束后,停止加热E,充分冷却,待温度降到室温后,关闭分液漏斗活塞,正确的实验步骤为。考点一考点二归纳总结(1)制备Cl2及含氯化合物实验装置的连接顺序:发生装置除杂装置收集装置尾气处理装置,注意气体通过洗气瓶时“长进短出”。(2)尾气吸收时,用NaO
46、H溶液吸收Cl2,不能用澄清石灰水吸收,因为澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少,吸收不完全。(3)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2后,再拆卸装置,避免污染空气。考点一考点二考点二考点二卤素单质及化合物的制备和性质卤素单质及化合物的制备和性质能力概述能力概述考点一考点二命题解读命题解读新教材变化新增“思考与讨论”,介绍“吹出法”提取溴的工艺流程及原理;将原必修2教材中从海带中提取碘的“实验4-2”变为“练习与应用”第5题介绍海带中提取碘的实验流程考情透析高频考点从近几年高考试题来看,溴、碘及其化合物的制备及性质仍是高考的命题点。预测考向新的一年高考可能会在实验题中考查溴、碘及其化合物的
47、制备及性质,侧重对化学实验基础和基本技能的考查考点一考点二典例突破(2021全国甲卷,26题节选)碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:(1)I2的一种制备方法如图所示:通入Cl2的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为;若反应物用量比 =1.5时,氧化产物为;当 1.5后,单质碘的收率会降低,原因是。 考点一考点二(2)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2,若生成1 mol I2,消耗的KI至少为 mol。I2在KI溶液中可发生反应:I2+I- 。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应
48、中加入过量KI的原因是。 考点一考点二答案 (1)FeI2+Cl2=I2+FeCl2I2、FeCl3I2被进一步氧化(2)4防止单质碘析出解析 (1)由于I-的还原性强于Fe2+,通入Cl2时I-优先被Cl2氧化,故通入Cl2只生成一种氧化产物时反应的化学方程式为FeI2+Cl2=I2+FeCl2;当 =1.5时,I-和Fe2+全部被氧化,氧化产物为I2和FeCl3;当 1.5时,由于生成的I2会被Cl2进一步氧化,故I2的收率降低。考点一考点二考点一考点二考题点睛 考点一考点二针对训练1.某化学兴趣小组从含有KI、KNO3等成分的工业废水中回收I2和KNO3,其流程如下:下列说法正确的是()
49、A.步骤1中有机相应从分液漏斗下端放出,无机相从上口倒出B.步骤2分离方法为过滤考点一考点二C.步骤3可在装置 中完成D.步骤4中,将溶液蒸发至只剩少量水时,用余热蒸干 答案 C解析 苯的密度小于水的密度,步骤1中有机相在上层,无机相在下层,故分液时,无机相从下端放出,有机相从上口倒出,A错误;步骤2从有机相分离苯和粗碘的方法为蒸馏,B错误;碘易升华,步骤3利用粗碘制取精碘可采用升华凝华的方法,C正确;KNO3的溶解度受温度影响较大,从溶液中获得KNO3晶体,采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误。考点一考点二2.实验室从含碘废液(除H2O外,还有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下
50、: (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。 考点一考点二(2)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。 考点一考点二分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;。 供选试剂稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。考点一考点二答案 使CCl4中的碘进入水层(2)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(3)从水层取少量溶液,加入12
