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  • 单选题
    大胆、科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在．按照氧化还原理论，在下列假设（猜想）引导下的探究，肯定没有意义的是（　　）
    A．探究用硫酸亚铁受热分解制取铁红（Fe2O3）时，可能有SO2生成
    B．探究硅粉与氢氧化钠溶液反应产生的气体产物可能是O2
    C．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成
    D．探究Cl2通入滴有酚酞的NaOH溶液，红色褪去的原因可能是溶液中的酸性产物或强氧化性产物造成的

    本题信息：化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “大胆、科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在．按照氧化还原理论，在下列假设（猜想）引导下的探究，肯定没有意义的是（ ）A．探究用硫酸亚铁受热分解...” 主要考查您对

单质硅

二氧化硅

氯气

二氧化硫

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  • 单质硅
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  • 二氧化硫

硅：

①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅


硅的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 （2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合


(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：。


碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅及其化合物的几种反常现象:

1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。


硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。


二氧化硅：

①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键


二氧化硅的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性



知识点拨：

二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO2.


二氧化硅的用途：

①光导纤维的主要原料
②石英的主要成分是SiO2，纯净的石英可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。
③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。 

氯气:

①化学式:Cl2
②氯元素在周期表中的位置:第三周期ⅦA族
③氯原子的电子式:
④氯的原子结构示意图:
⑤氯原子的外围电子排布式:
⑥化学键类型:非极性共价键
⑦氯分子的电子式:
⑧氯分子的结构式:


氯气的物理性质和化学性质:

(1)物理性质：黄绿色，有刺激性气味，有毒，密度比空气大，能溶于水(1:2）。
(2)化学性质：氯气（Cl2）是双原子分子，原子的最外层有七个电子，是典型的非金属元素，单质是强氧化剂。
①氯气与金属反应： 2Na+Cl22NaCl（反应剧烈，产生大量白烟） 2Fe+3Cl22FeCl3（反应剧烈，产生大量棕褐色烟，溶于水成黄色溶液） Cu+Cl2CuCl2（反应剧烈，产生大量棕色的烟，溶于水成蓝色或绿色溶液）氯气能与绝大数金属都能发生反应，表明氯气是一种活泼的非金属单质。
②与非金属的反应 H2+Cl22HCl（纯净的氢气在氯气中安静的燃烧，芒白色火焰，在瓶口处有白雾产生）H2+Cl22HCl（发生爆炸） 2P+3Cl22PCl3（液态） PCl3+Cl2==PCl5（固态）磷在氯气中剧烈燃烧，产生大量的烟、雾。雾是PCl3，烟是PCl5。氯气能有很多非金属单质反应，如S、C、Si等。
③与碱反应 Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O 2Cl2+2Ca(OH)2==CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
④与某些还原性物质反应：Cl2+2FeCl2===2FeCl3 Cl2+SO2+2H2O==2HCl+H2SO4
⑤有机反应（参与有机反应的取代和加成反应）
CH4+Cl2→CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2→CCl4+HCl
Cl2+CH2=CH2→CH2Cl-CH2Cl（加成反应）
⑥与水反应 Cl2+H2OHCl+HClO
二氧化硫:

①化学式：SO2
②分子结构：SO2是由极性键形成的极性分子，因此易溶于水，其晶体为分子晶体。

二氧化硫的物理性质和化学性质：

1.物理性质：
SO2是无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水(常温常压下，1体积水大约溶解40体积的SO2)，易液化(沸点-10℃)。
2.化学性质
(1)具有酸性氧化物的通性
①将SO2通入紫色石蕊试液中，试液变红。
②能与碱性氧化物、碱及某些盐反应。如：
 
(2)还原性


(3)弱氧化性

(4)漂白性(不能漂白酸碱指示剂) 能和某些有色物质化合生成无色物质，生成的无色物质不稳定，易分解而恢复原色，因此，SO2的漂白并不彻底。在中学化学常见试剂中，能用SO2漂白的只有品红溶液，品红溶液无色溶液恢复原色。


SO2与一些物质反应的实验现象：



SO2与强碱反应后固体成分的确定：

SO2与强碱(如NaOH)溶液发生反应后的固体成分取决于二者的用量。遇到类似的问题，可以采用数轴分析法讨论。设SO2的物质的量为n(SO2)，NaOH物质的量为n(NaOH)，数轴代表，如下数轴所示：

分析数轴可得：
（1）则固体物质为Na2SO3，
（2），则固体物质为NaOH 和Na2SO3．
（3），则同体物质为NaHSO3
（4），则固体物质为Na2SO3和NaHSO3，
（5），则固体物质为NaHSO3。


二氧化硫的制备：

工业制法：

实验室制法：

(1)收集：向上排空气法。
(2)检验：品红溶液。SO2是中学阶段学到的唯一种既能使品红褪色，加热后又能使其恢复原色的气体。
(3)尾气处理：用NaOH溶液吸收。

二氧化硫的用途：

工业上用二氧化硫漂白纸浆、毛、丝、草编制品等。此外，二氧化硫还可用于杀菌消毒，可以用作防腐剂。

二氧化硫对环境的污染及治理：



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