- 硅酸盐的化学性质
- 共939题
三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡,是因为该物质不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。把三硅酸镁Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为____, 它中和胃酸( HCl)的化学方程式是____。
正确答案
2MgO·3SiO2·nH2O ;2MgO·3SiO2·nH2O+ 4HCl=2MgCl2+3SiO2·nH2O+2H2O
市场上出现过一种一氧化碳检测器,其外观像一张塑料信用卡,正中有一个直径不到2cm的小窗口,露出橙红色固态物质。若发现橙红色转为黑色而在短时间内不复原,表明室内一氧化碳浓度超标,有中毒危险。一氧化碳不超标时,橙红色虽也会变黑却能很快复原。已知检测器的化学成分:亲水性的硅胶、氯化钙、固体酸H8[Si(Mo2O7)6]·28H2O、CuCl2·2H2O和PdCl2·2H2O(注:橙红色为复合色,不必细究)。
4-1 CO与PdCl2·2H2O的反应方程式为: 。
4-2 4-1的产物之一与CuCl2·2H2O反应而复原,化学方程式为: 。
4-3 4-2的产物之一复原的反应方程式为: 。
正确答案
4-1化学方程式 CO + PdCl2·2H2O = CO2 + Pd + 2HCl + H2O (4分)
写PdCl2不写PdCl2·2H2O同时也配平,给2分。
4-2化学方程式 Pd + 2CuCl2·2H2O = PdCl2·2H2O + 2CuCl + 2H2O (4分)
写Pd + CuCl2·2H2O = PdCl2·2H2O + Cu给2分
4-3化学方程式 4CuCl + 4HCl + 6H2O + O2 = 4CuCl2·2H2O (4分)
竞赛是科学普及的一部分,要通过竞赛宣传化学在经济发展人类进步人民健康质量、生活质量及环境质量改善中的作用,以促进中学生关心发生在世界上和周围的新事物,激励他们为之奋斗,本题就体现这种思想。鉴于试题涉及的器件的化学组成很复杂,命题人从中挑选了学生的知识背景足以理解的问题,也正好是该器件性能的主要化学原理,甚至提示应试者集中精力解决主要问题,舍弃不必细究的枝节,这本身也是一种如何理论联系实际的教育。命题人在组题时进一步帮助应试人缕清器件化学原理的思考程序,分3个问题要求学生思考,但每一个问题都留有需应试者通过原有知识基础来补充完善的内容,以此来考察应试者的应变能力。第一个问题的关键是:CO和PdCl2·2H2O谁是氧化剂?当然有两种正好相反的假设,假设1,得到C和某种高价钯化合物,假设2,得到CO2和金属钯。哪一个假设正确?要从第二问得到启示。显然,第二问需要应试者自己得出结论的首先是CuCl2·2H2O不可能是还原剂,只可能是氧化剂,因为在水体系里铜的价态不能再升高。如果应试者没有这种基本思路,就无助于对第1问两种假设的抉择。有了这种思路,必然对“4-1的产物之一”对准C和Pd。问:其中哪一个可以跟CuCl2·2H2O反应?中学课本上讨论过碳的氧化,使用的都是强氧化剂,如空气中的氧气、浓硫酸、浓硝酸等,而且都需加热,可见碳不是强还原剂,把它氧化不那么容易,应当排除,于是“定音”,假设2是正确的,这是一箭双雕,既答了第1问,又答了第2问。当然,第2问又存在两种可能,铜被还原得铜(I)呢还是得铜(0)。怎样判断?需要第3问来帮助,第3问要求写出4-2问中产物之一被复原,自然是指铜(I)或铜(0)的复原。先不必问氧化剂是谁,应试者就清楚,铜(I)比铜(0)易复原,即容易被氧化。这是不是中学知识?笔者认为是。由此选择了铜(I)为第2问的答案,完成第2问的解答。再接着思考第3问:使铜(I)复原为铜(II)使用了什么试剂?首先要明确,它一定是氧化剂(应试者明确吗?),然后从器件化学组成中去找,找不到(有人会认为存在2Cu++2H+=2Cu2++H2的反应吗?),于是被逼到“华容道”上去了,只能选择空气中的氧气,别无它路,全题得解。当然,解完后应回顾器件的整个化学组成来讨论它们各自的作用,但试题没有设问,留给应试者自己思索。
下表为部分短周期元素化合价及其相应原子半径的数据。请回答下列问题:
(1)元素G在周期中的位置是 ;元素F所形成的常见单质的电子式为 。
(2)A、B、C、E的氢化物稳定性顺序是 。(用化学式回答)
(3)分子组成为ACH2的物质在水中会强烈水解,产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸。该反应的化学方程式是 。
(4)请写出B的单质的一种重要用途 ;工业上制取该单质的原理反应为 。
(5)请设计一个实验方案,使铜和A的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应,得到蓝色溶液和氢气。请在方框内绘出该实验方案原理装置示意图。
正确答案
(11分)(1)第二周期第ⅣA族;(各1分) (2)HF>H2O>H2S>SiH4(2分)
(3)SOCl2+H2O=2HC+SO2↑(2分)
(4)半导体材料、制造合金、光电池等合理答案(1分);SiO2+2CSi+2CO↑(2分)
(5)(2分)
试题分析:根据元素的主要化合价和原子半径的递变规律可知,元素A~H分别是S、Si、O、P、F、N、C、Cl。
(1)元素G是C元素,在周期中的位置是第二周期第ⅣA族;元素F所形成的常见单质是氮气,其电子式为。
(2)非金属性越强,氢化物的稳定性越强。同周期自左向右非金属性逐渐增强,同主族自上而下非金属性逐渐减弱, A、B、C、E的非金属性强弱顺序是F>O>S>Si,所以其氢化物稳定性顺序是HF>H2O>H2S>SiH4。
(3)分子组成为ACH2的物质是SOCl2,在水中会强烈水解,产生使品红溶液褪色的无色气体和一种强酸,所以该气体是SO2。根据原子守恒可知,强酸应该是盐酸,所以该反应的化学方程式是SOCl2+H2O=2HC+SO2↑。
(4)硅单质的一种重要用途半导体材料、制造合金、光电池等;工业上制取该单质的原理反应为SiO2+2CSi+2CO↑。
(5)铜不能和稀硫酸反应生成氢气和硫酸铜,因此要使该反应进行,则应该借助于电解原理。其中铜和电源的正极相连,作阳极,电解质溶液是稀硫酸。氢离子在阴极放电生成氢气,所以该装置图是。
单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息:①四氯化硅遇水极易水解;②SiCl4沸点为57.7℃,熔点为-70.0℃。请回答:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式 。
(2)装置C中的试剂是 ;装置F的作用是 ;
装置E中的h瓶需要冷却的理由是 。
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中含有铁元素,为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。
①反应的离子方程式: 。
②滴定前是否要滴加指示剂? (填“是”或“否”),请说明理由 。
③滴定前检验Fe3+是否被完全还原的实验操作是 。
正确答案
(1)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O(2分)
(2)浓硫酸(2分);
防止空气中的水进入H中;产物SiCl4沸点低,需要冷凝收集(2分)
(3)①5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(2分)
②否;KMnO4溶液的紫红色可指示反应终点;(2分)
③取少量还原后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+已完全还原(2分)
试题分析:(1)装置A为制取氯气的装置,所以发生的离子反应方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)装置B为除去氯气中的氯化氢,所以装置C中的试剂是浓硫酸,干燥氯气;四氯化硅遇水易水解,所以装置F的作用是防止空气中的水进入H中;产物SiCl4沸点低,需要冷凝收集,所以h瓶需要冷却;
(3)①亚铁离子与酸性高锰酸钾反应被氧化成铁离子,高锰酸钾被还原成锰离子,离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;
②滴定前不用加任何指示剂,因为高锰酸钾溶液本身为紫红色溶液,可用高锰酸钾溶液的颜色判断反应终点;
③Fe3+的检验通常用KSCN溶液,取少量还原后的溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,表明Fe3+已完全还原。
12.0g含2种化合物(由常见元素组成)的近白色固体溶于过量盐酸, 释放出2.94L气体(标准状态), 气体密度为同温度下空气密度的1.52倍; 剩余的不溶性残渣含氧53.2%,既不溶于酸又不溶于稀碱溶液。通过计算分别写出2种化学物质的化学式。
正确答案
要点1: 1.52´29.0g·mol-1= 44.1g·mol-1,这种气体是CO2 (2分)
CO2物质的量:2.94L / 22.4L·mol -1=" 0.131mol" ; (2分)
(或CO2的质量:0.131mol ´ 44.0g·mol-1 = 5.78g)
要点2: 由上面的计算可知一种物质为碳酸盐:MCO3。(M=Mg)
设M为常见元素 Mg, 则MgCO3质量为0.131mol´84.3g·mol-1 =" 11.0" g ;
(若设M="Ca," 则CaCO3质量为0.131mol´100g·mol-1 =" 13.1" g>12.0g;
不合题意。若为Na2CO3(106g·mol-1)也不合题意) 故M="Mg " (6分)
注:若没有对CaCO3的讨论,只给3分。
要点3: 既不溶于酸也不溶于稀碱的另一种物质是SiO2 (不可能是M2O,
MO,M2O3):[32.0/(28.1+32.0) ]´100%=53.2%(符合题意) (2分)
化合物的化学式: MgCO3,SiO2
解这个试题的关键是找到突破点。就像侦察破案一样,先要找到相对独立的线索。故此题首先是在考察参赛者对信息相互关系的判断力。此题给出的5个数据中,相对独立的是气体的相对密度,它是突破点。由此可得出气体是什么,然后“跟踪追击”,可得出其中一种化合物是碳酸盐,其物质的量,然后应进行“扫描”,寻找“嫌疑犯”,所有由常见元素构成的常见碳酸盐均是答案,条件是其总质量小于12.0。
若参赛人对此题的信息关系制作一个信息相关图,解题就容易多了,如:
A+B A 气体
相对密度1.52
分子量=29X1.52
B =" 44.1 " CO2
此题的妙趣是可以作的假设是多样的,可以是相同的+1价阳离子的碳酸盐,也可以是不同的+1价阳离子的碳酸盐、可以是+2价阳离子的碳酸盐,又可以是它们的酸式盐,试题仅要求假设涉及的元素是常见的。现场考察发现作图者寡,作多种假设者也不多。
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