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第4章材料家族中的元素［突破训练]1．(2018·湖南六校联考)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr2O3,杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产,实验室模拟工业制法用铬铁矿制K2Cr2O7的主要工艺如图所示。
涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3＋24NaOH＋7KClO3错误!12Na2CrO4＋3Fe2O3＋7KCl＋12H2O.（1)碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是_________________________________________。
(2)反应器①中除发生题中所给反应外，还会发生其他反应，请任写出一个反应的化学方程式：___________________。
③中调节pH为7～8所得滤渣为____________________.(3)从平衡角度分析④中酸化的原因是________________________________________________________________________________________________________________.（4）称取重铬酸钾试样2．500 0 g配成250 mL溶液，取出25．00 mL于碘量瓶中，向其中加入10 mL 2 mol·L－1 H2SO4溶液和足量碘化钾(铬元素转化为Cr3＋），置于暗处5 min.然后加入100 mL水和适量淀粉溶液作指示剂，用0．120 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定(I2＋2S2O错误!===2I－＋S4O错误!)。
学业分层测评(二十三)(建议用时：45分钟) [学业达标]1．(2018·内蒙古集宁一中期末)光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展，它的发明者是被誉为“光纤之父”的华人科学家高锟。
光导纤维的主要成分是 ( )A ．SiB ．SiO 2C ．Na 2SiO 3D ．SiCl 4【解析】 光导纤维的主要成分是SiO 2。
【答案】 B2．假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是( )A ．便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料B ．自然界的含硅化合物易开采C ．硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低，且容易有效控制D ．自然界中存在大量单质硅【解析】 自然界中不存在游离态硅。
【答案】 D3．关于硅的化学性质的叙述中，不正确的是( ) A ．在常温下，不与任何酸反应 B ．在常温下，可与强碱溶液反应 C ．在加热条件下，能与氧气反应 D ．单质硅的还原性比碳的还原性强【解析】 A 项，Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；B 项，Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑；C 项，Si ＋O 2=====△SiO 2；D 项，SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑是在高温下的反应，不能说明还原性：C>Si 。
【答案】 A4．石英沙(主要成分为SiO 2)是一种常用工业原料，其中常混有少量碳酸钙。
要除去石英沙中的少量碳酸钙，应采用的方法是( )A ．用水溶解后过滤分离B ．用稀硫酸溶解后过滤分离C ．用酒精灯加热D ．用稀盐酸溶解后过滤分离【解析】 CaCO 3可溶于盐酸，而石英沙与盐酸不反应，D 正确。
注意B 中CaCO 3与H 2SO 4反应生成CaSO 4会附着在CaCO 3表面，阻止反应的进行，故B 错误。
【答案】 D5．下列关于硅和二氧化硅的说法中，不正确的是( )A ．晶体硅呈灰黑色，是具有金属光泽、硬而脆的固体B ．硅的化学性质很稳定，但自然界里无游离态的硅存在，常温下可与其他物质发生反应C ．硅和二氧化硅都能与NaOH 溶液反应D ．硅是常用的半导体材料，可用于制造光导纤维【解析】 自然界中硅只以化合态形式存在，硅在常温下可与HF 、F 2等反应。
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第4章材料家族中的元素章末综合检测(四)(时间：60分钟；满分：100分)一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)1．常温下把铝粉加入下列物质中，能产生氢气的是( )A．硫酸钠溶液B．稀硝酸C．浓硫酸D．氯化铵溶液解析：选D。
硫酸钠溶液呈中性，与Al不反应，A项不能产生H2；稀硝酸具有强氧化性，B项不能产生H2；常温下铝粉在浓硫酸中钝化，C项不能产生H2；D项中NH＋4水解，溶液呈酸性，加入铝粉时，Al与H＋反应产生H2。
2．下列有关常见金属及其化合物的说法正确的是( )A．向氯化铁溶液中加入还原性铁粉，溶液无明显颜色变化B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．AlCl3与过量NaOH溶液反应生成[Al(OH)4]－，则AlCl3与过量NH3·H2O反应也生成[Al(OH)4]－D．常温下，将1 mol Cu投入含4 mol HNO3的浓硝酸中，金属可完全溶解解析：选D。
向氯化铁溶液中加入还原性铁粉，二者反应生成氯化亚铁，溶液由黄色变为浅绿色，A选项错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，B选项错误；氨水是弱碱，AlCl3与过量氨水反应生成Al(OH)3，C选项错误；常温下，铜与浓硝酸反应过程中，浓HNO3变为稀HNO3，可继续与Cu反应，由题给条件可以判断金属铜完全溶解，D选项正确。
3．下列除杂方法正确的是( )A．SiO2中含Al2O3杂质，可以加入足量NaOH溶液然后过滤除去B．CO2中含有CO杂质，可以通入盛有CuO的玻璃管且加热C．CO2中含有HCl杂质，可以通过盛有Na2CO3溶液的洗气瓶D．Na2CO3溶液中含有Na2SiO3杂质，可以通入足量的CO2，然后过滤解析：选B。
A项，SiO2、Al2O3均与NaOH溶液反应；C项，应通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶；D项，引入了新杂质NaHCO3。
4．下列各组物质在不同条件下反应时，能得到不同的产物，且主要是由反应物的浓度不同引起的是( )①Fe和H2SO4②Cu和HNO3③NaOH和CO2④Al和NaOHA．①②B．①②③C．②③④D．①②③④解析：选A。
第四章 材料家族中的元素第一节 硅 无机非金属材料[教材基础——自热身]1．硅元素的原子结构与存在 硅元素在地壳中含量为第二位，在周期表中位置为第3周期ⅣA 族，原子结构示意图为，在自然界中只以化合态形式存在，主要存在形式为SiO 2和硅酸盐。
2．单质硅与半导体材料(1)Si 的物理性质灰黑色固体，有金属光泽，熔点高、硬度大、有脆性。
(2)Si 的化学性质(3)用途——半导体材料制晶体管、集成电路、硅芯片、太阳能电池、硅合金等。
3．二氧化硅与光导纤维(1)二氧化硅①存在在自然界中广泛存在，是沙子、石英、水晶的主要成分。
②物理性质：熔点高，硬度大。
③化学性质④用途制造电子部件、光学仪器、光导纤维，生产水泥、玻璃等硅酸盐产品，水晶可制作饰品。
(2)光导纤维光导纤维是高性能的现代通讯材料，又可用于能量传输、信息处理、遥测遥控和医疗器械制造等方面。
[注意] SiO 2既能与HF 反应，又能与NaOH 溶液反应，但SiO 2不是两性氧化物。
[知能深化——扫盲点]提能点(一) 硅单质的特殊性(1)Si 的还原性强于C ，但C 却能在高温下还原出Si ：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO ↑。
(2)非金属单质与碱液反应一般无H 2放出，但Si 与碱液反应却放出H 2：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑。
(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si 能与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。
(4)非金属单质大多为非导体，但Si 为半导体。
[对点练]1．硅及其化合物的应用范围很广。
下列说法正确的是( )A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B ．Si 粉中含有铝粉可用NaOH 溶液除去铝粉C ．反应Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑中，Si 为还原剂，NaOH 和H 2O 为氧化剂D ．能与氢氟酸反应，则硅可以与盐酸反应解析：选A Si 和Al 都可以与NaOH 溶液反应，B 项错误；Si 与烧碱溶液反应的实质是Si 先和H 2O 反应：Si ＋3H 2O===H 2SiO 3＋2H 2↑，生成的H 2SiO 3与NaOH 反应：H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O ，H 2O 是氧化剂，C 项错误；硅不能与盐酸反应，D 项错误。
突破全国卷专题讲座(一) 突破阿伏加德罗常数的六个陷阱[命题解读]围绕阿伏加德罗常数(N A)的有关说法的正误判断,可通过多方面的知识点来进行考查。
这类问题常设置的陷阱大致有如下六个角度。
角度一状况不一定为标准状况或物质不一定是气态只给出物质的体积,而不指明物质的状态,或者标准状况下物质的状态不为气体,所以求解时,一要看是否为标准状况下,不为标准状况无法直接用22.4 L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n;二要看物质在标准状况下是否为气态,若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n,如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯、汽油等常作为命题的干扰因素迷惑学生。
例如：判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)2.24 L CO2中含有的原子数为0.3N A。
( )(2)常温下11.2 L甲烷含甲烷分子数为 0.5N A。
( )(3)标准状况下,22.4 L己烷中含共价键数目为19N A。
( )(4)常温常压下,22.4 L氯气与足量镁粉充分反应,转移的电子数为2N A。
( )答案：(1)×(2)×(3)×(4)×角度二物质的量或质量与外界条件给出非标准状况下气体的物质的量或质量,干扰学生正确判断,误以为无法求解物质所含的粒子数,实际上,此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。
例如：判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)常温常压下,3.2 g O2所含原子数为0.2N A。
( )(2)标准状况下,1 mol H2O所含氧原子数为N A。
( )(3)常温常压下,92 g NO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6N A。
( )答案：(1)√(2)√(3)√角度三物质的微观结构此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉,弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。
突破全国卷专题讲座(四) 无机化工流程题的解题策略[备考分析]化学工艺流程题是近年高考命题的热点。
命题特点是将化学知识与化工生产密切联系，与化工产品成本、产品提纯、环境保护等相融合，对化工生产的综合经济效益进行分析与评价。
主要考查物质的性质、制备、分离提纯等基本操作，同时考查物质结构、平衡速率理论、氧化还原反应等知识。
[解题策略]一、物质制备类化工流程题1．熟悉原料处理的常用方法(1)研磨——减小固体的颗粒度，增大固体与液体或气体间的接触面积，加快反应速率。
(2)水浸——与水接触反应或溶解。
(3)酸浸——与酸接触反应或溶解，使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去。
(4)灼烧——除去可燃性杂质或使原料初步转化，如从海带中提取碘时的灼烧就是为了除去可燃性杂质。
(5)煅烧——改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土。
2．熟悉控制反应条件的常用方法(1)调节溶液的pH。
常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀。
(2)控制温度。
根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动。
(3)控制压强。
改变速率，影响平衡。
(4)使用合适的催化剂。
加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间。
(5)趁热过滤。
防止某物质降温时析出。
(6)冰水洗涤。
洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗。
二、提纯类化工流程题1．物质分离提纯的原则(1)不增：不引入新的杂质。
(2)不减：不减少被提纯的物质。
(3)易分离：被提纯物与杂质易于分离。
(4)易复原：被提纯的物质易恢复原来的组成、状态。
2．明确常用的提纯方法(1)水溶法：除去可溶性杂质。
(2)酸溶法：除去碱性杂质。
(3)碱溶法：除去酸性杂质。
(4)氧化剂或还原剂法：除去还原性或氧化性杂质。
(5)加热灼烧法：除去受热易分解或易挥发的杂质。
(6)调节溶液的pH法：如除去酸性铜盐溶液中的Fe3＋等。
3．明确常用的分离方法(1)过滤：分离难溶物和易溶物，根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法。
(2)萃取和分液：利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提取分离物质，如用CCl4或苯萃取溴水中的溴。
(3)蒸发结晶：提取溶解度随温度变化不大的溶质，如NaCl。
(4)冷却结晶：提取溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物，如KNO3、FeCl3、CuCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O等。
(5)蒸馏或分馏：分离沸点不同且互溶的液体混合物，如分离乙醇和甘油。
(6)冷却法：利用气体液化的特点分离气体，如合成氨工业采用冷却法分离平衡混合气体中的氨气。
(1)溶解度的表示方法①列表法硝酸钾在不同温度时的溶解度温度/℃0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 溶解度/g 13．3 20．9 31．6 45．8 63．9 85．5 110 138 169 202 246(2)溶解度曲线的含义①不同物质在各温度时的溶解度不同。
②曲线与曲线交点的含义：表示两物质在某温度时有相同的溶解度。
③能很快比较出两种物质在某温度时溶解度的大小。
④能反映出溶解度随温度的变化趋势。
三、工艺流程题的解题策略1．粗读题干，挖掘图示图示中一般会呈现超出教材范围的知识，但题目中往往会有提示或者问题中不涉及，所以一定要关注题目的每一个关键字，尽量弄懂流程图，但不必将每一种物质都推出，只需问什么推什么。
如制备类无机化工题，可粗读试题，知道题目制取什么、大致流程和有什么提示等。
2．携带问题，精读信息这里信息包括三个方面：一是主干，二是流程图示，三是设置问题。
读主干抓住关键字、词；读流程图，重点抓住物质流向(“进入”与“流出”)、实验操作方法等。
3．跳跃思维，规范答题答题时应注意前后问题往往没有“相关性”，即前一问未答出，不会影响后面答题。
要求用理论回答的试题，应采用“四段论法”：改变了什么条件(或是什么条件)→根据什么理论→有什么变化→得出什么结论。
4．积累常考的答题模板(1)除杂：除去……中的……(2)干燥：除去……气体中的水蒸气，防止……(3)增大原料浸出率(离子在溶液中的含量多少)的措施：搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气体的流速(浓度、压强)，增大气液或固液接触面积。
(4)加热的目的：加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动。
(5)温度不高于××℃的原因：适当加快反应速率，但温度过高会造成挥发(如浓硝酸)、分解(如H2O2、NH4HCO3)、氧化(如Na2SO3)或促进水解(如AlCl3)等，影响产品的生成。
(6)从滤液中提取一般晶体(溶解度随温度升高而增大)的方法：蒸发浓缩(至少有晶膜出现)、冷却结晶、过滤、洗涤(冰水洗、热水洗、乙醇洗等)、干燥。
(7)从滤液中提取溶解度受温度影响较小或随温度升高而减小的晶体的方法：蒸发浓缩、趁热过滤(如果温度下降，杂质也会以晶体的形式析出来)、洗涤、干燥。
(8)控制某反应的pH使某些金属离子以氢氧化物的形式沉淀，调节pH所用试剂为主要元素对应的氧化物、碳酸盐、碱等，以避免引入新的杂质；沉淀时pH范围的确定：范围过小导致某离子沉淀不完全，范围过大导致主要离子开始沉淀。
(9)减压蒸馏(减压蒸发)的原因：减小压强，使液体沸点降低，防止(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解、挥发。
(10)检验溶液中离子是否沉淀完全的方法：将溶液静置一段时间后，向上层清液中滴入沉淀剂，若无沉淀生成，则离子沉淀完全。
(11)洗涤沉淀：沿玻璃棒往漏斗中加蒸馏水至液面浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次。
(12)检验沉淀是否洗涤干净的方法：取少量最后一次的洗涤液于试管中，向其中滴入某试剂，若未出现特征反应现象，则沉淀洗涤干净。
(13)洗涤沉淀的目的：除掉附着在沉淀表面的可溶性杂质。
(14)冰水洗涤的目的：洗去晶体表面的杂质离子并降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。
(15)乙醇洗涤的目的：降低被洗涤物质的溶解度，减少其在洗涤过程中的溶解损耗，得到较干燥的产物。
(16)蒸发、反应时的气体氛围：抑制某离子的水解，如加热蒸发AlCl3溶液时为获得AlCl3需在HCl气流中进行。
(17)事先煮沸溶液的原因：除去溶解在溶液中的氧化性气体(如氧气)，防止某物质被氧化。
[突破训练]1．(2018·湖南六校联考)重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿(主要成分为FeO·Cr2O3，杂质为SiO2、Al2O3)为原料生产，实验室模拟工业制法用铬铁△矿制K2Cr2O7的主要工艺如图所示。
涉及的主要反应是6FeO·Cr2O3＋24NaOH＋7KClO3=====12Na2CrO4＋3Fe2O3＋7KCl＋12H2O。
(1)碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是_________________________________________。
(2)反应器①中除发生题中所给反应外，还会发生其他反应，请任写出一个反应的化学方程式：___________________。
③中调节pH为7～8所得滤渣为____________________。
(3)从平衡角度分析④中酸化的原因是________________________________________________________________________________________________________________。
(4)称取重铬酸钾试样2．500 0 g配成250 mL溶液，取出25．00 mL于碘量瓶中，向其中加入10 mL 2 mol·L－1 H2SO4溶液和足量碘化钾(铬元素转化为Cr3＋)，置于暗处5 min。
然后加入100 mL水和适量淀粉溶液作指示剂，用0．120 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定(I 2＋2S 2O 2－3===2I －＋S 4O 2－6)。
若实验中共用去Na 2S 2O 3标准溶液40．00 mL ，则所得产品中重铬酸钾的纯度为(设整个过程中其他杂质不参加反应)________。
(保留两位有效数字)解析：(1)碱浸前将铬铁矿粉碎，可以增大接触面积，从而加快反应速率，使反应更充分。
(2)除题给反应外，还能发生的反应有SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ，Al 2O 3＋2NaOH ＋3H 2O===2Na[Al(OH)4]，SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑，Al 2O 3＋Na 2CO 3＋4H 2O===2Na[Al(OH)4]＋CO 2↑。
充分反应后过滤，由于滤液中含有Na 2SiO 3和Na[Al(OH)4]，调节pH 为7～8，使SiO 2－3和[Al(OH)4]－分别生成H 2SiO 3沉淀和Al(OH)3沉淀而除去。
(3)CrO 2－4在酸性条件下可转化成Cr 2O 2－7：2CrO 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－7＋H 2O ，酸化时，增大了H ＋浓度，平衡向右移动，促使CrO 2－4转化为Cr 2O 2－7。
(4)根据题意知：Cr 2O 2－7――→得6e －2Cr 3＋，2I －――→失2e －I 2，根据得失电子守恒，存在K 2Cr 2O 7～3I 2～6S 2O 2－3，故试样中n (K 2Cr 2O 7)＝16×n (S 2O 2－3)×250 mL 25.00 mL ＝16×0．120 0 mol·L －1×40．00×10－3 L ×250 mL 25.00 mL＝8×10－3 mol ，m (K 2Cr 2O 7)＝8×10－3 mol ×294 g ·mol －1＝2．352 g ，故K 2Cr 2O 7的纯度为2.352 g 2.500 0 g×100%＝94%。
答案：(1)增大接触面积，加快反应速率(或增大接触面积，加快反应速率，使反应进行更充分)(2)SiO 2＋Na 2CO 3=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑{或Al 2O 3＋Na 2CO 3＋4H 2O===2Na[Al(OH)4]＋CO 2↑或SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O 或Al 2O 3＋2NaOH ＋3H 2O===2Na[Al(OH)4]} Al(OH)3、H 2SiO 3[或Al(OH)3、H 4SiO 4](3)2CrO 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－7＋H 2O ，酸化时，增大了H ＋浓度，平衡向右移动 (4)94%(或0．94)2．(2016·高考全国卷Ⅲ，28，14分)以硅藻土为载体的五氧化二钒(V 2O 5)是接触法生产硫酸的催化剂。
