微专题强化提升课与碳和硅相关的实验考查学案.docx

与碳和硅相关的实验考查命题角度1:含碳化合物性质的探究【典例1】（2021 临沂模拟）某学习小组拟探究C02和锌粒反响是否生成CO, CO能与银氨溶液 反响产生黑色固体。实验装置如以下图：以下说法正确的选项是（）A.实验开始时，先点燃酒精灯，后翻开活塞KB. b、c、f中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液C.装置e的作用是收集一氧化碳气体D. a中发生的离子反响为CaCOa+2H+=Ca2+H20+C02 t【以图析题培养关键能力】【解析】选D。根据题意分析可知装置图中各个装置的作用：a装置是二氧化碳气体发生装置, 生成的二氧化碳气体中含有氯化氢和水蒸气，通过b中饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，通过 装置c中浓硫酸除去水蒸气，通过d加热和锌发生反响，生成的气体通过装置e除去二氧化 碳和一氧化碳混合气体中的C02, 一氧化碳进入装置f中的银氨溶液产生黑色固体，验证一氧 化碳的存在。实验开始时，装置内含有空气，假设先点燃酒精灯，锌与空气反响产生ZnO,无 法使C02与锌粒反响，所以应该先翻开活塞K,使C02充满整个装置后再点燃酒精灯，A错误； b中饱和碳酸氢钠溶液用来除去HCL c中浓硫酸用来枯燥C02气体，f中试剂为银氨溶液，验 证一氧化碳的存在，B错误；装置e的作用是除去二氧化碳与一氧化碳的混合气体中的CO2, C 错误；a是制取CO2的装置，发生反响的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2+CO2 t +达0, D正确。 （科学态度与社会责任）上题的反响装置有一处明显的缺乏，请指出。提示：缺少尾气处理装置。【归纳总结】不宜采用液体吸收的气体的尾气处理某些可燃性气体可用点燃或转化的方法，如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。收集法，尾气也可以采用提供的方法，如CH八C2H八七、C0等。命题角度2：含硅化合物的制备【典例2在工业中利用镁制取硅：2Mg + SiO2= 2MgO + Si,同时有副反响发生：2Mg +Si= Mg2Si, MgzSi遇盐酸迅速反响生成SiHM硅烷），SiH,在常温下是一种不稳定、易分解 的气体。如图是Mg与SiOz反响的实验装置：由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用（填序号）。a.石灰石 b.锌粒 c.纯碱实验开始时，必须先通入X气体，再加热反响物，其理由是当反响开始后，移走酒精灯反响能继续进行，其原因是反响结束后，待冷却至常温时，往反响后的混合物中参加稀盐酸，可观察到闪亮的火星，产生此现象的原因用化学方程式表示为【解析】（1）由于Mg可在C02中燃烧，故不能用C02作为保护气而应用压，那么试管中应选用 的固体药品为锌粒。（2）实验开始时应先通入氢气排尽装置内的空气，防止空气中的成分对实 验的影响，然后才能点燃酒精灯；因反响放热，反响开始后移走酒精灯，可利用自身放出的 热量维持反响继续进行。（3）反响结束后，向反响后的混合物中参加稀盐酸会发生反响：Mg2Si + 4HCl=2MgCl2+SiH4 t ,生成的SiH4可自燃，SiH4+2O2=SiO2+2H2O,所以会观察到闪亮 的火星。答案：（Db让氢气排尽装置内的空气，防止空气中的成分对实验的影响 该反响为放热反响，可利用 自身放出的热量维持反响进行（3）Mg2Si+4HCl=2MgCl2+SiH4 f , SiH4+2O2=SiO2+2H2O【归纳总结】三氯甲硅烷复原法制备高纯度硅（常用方法）（1）工艺流程：操作步骤。高温下用焦炭在电炉中隔绝空气复原二氧化硅制得粗硅。粗硅与枯燥的HC1气体在300 以上反响生成SiHCLoSiHCL与过量的上在1 0001 100 反响制得纯硅。（3）反响原理。SiO2+2C=S Si+2C0 t o有口门300 以上 S1+3HC1S1HCI3+H20SiHCl3+H2Si + 3HClo1 000-1 100 1 .实验中加热操作先后顺序的选择：假设气体制备和参加的实验都需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气 后，再给实验中需要加热的物质加热。目的：防止爆炸（如氢气复原氧化铜）；保证产品 纯度，防止反响物或生成物与空气中的物质反响。熄灭酒精灯的顺序那么相反。2 .化学实验中的其他常见“先后规律：加热试管时，应先均匀加热后局部加热。（2）用排水法收集气体时，先拿出导管后撤酒精灯。制取气体时，先检验装置气密性后装药品。收集气体时，先排净装置中的空气后收集。（5）点燃山、CO、CH，C2H4、C2H2等可燃性气体时,先检验纯度后点燃。（6）用4（或CO）复原CuO时，先通压（或CO）,后加热CuO；反响完毕后先撤酒精灯，冷却后再 停止通似或C0）oL （含碳化合物性质的探究）CaCOs广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成 分为CaC（）3,另外有少量的含硫化合物（如硫化物）。实验室用大理石和稀盐酸反响制备CO2气 体。以下装置可用于C02气体的提纯和枯燥。完成以下填空：用浓盐酸配制1 ： 1（体积比）的稀盐酸（约6 mol -L-l）,应选用的仪器是（多项选 择）。a.烧杯 b.玻璃棒 c.量筒 d.容量瓶上述装置中，A是, NallCO,溶液可以吸收。上述装置中，B物质是。用这个实验得到的气体测定C02的相对分子质量，如果B 物质失效，测定结果（填“偏高 "偏低”或"不受影响"）o一次性饭盒中石蜡（高级烷烧）和CaC03在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测 定溶出量的主要实验步骤设计如下：剪碎、称重一浸泡溶解一过滤一残渣烘干一冷却、称重一恒重为了将石蜡和碳酸钙溶出，应选用的试剂是 oa.氯化钠溶液b.稀醋酸c.稀硫酸d.正己烷在溶出量测定实验中，为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量，应先溶出，后溶出（6）上述测定实验中，连续，说明样品已经恒重。【解析】（1）考查等体积比浓度的溶液配制，用量筒量取等体积水与浓盐酸，倒入烧杯，搅拌 混合即可。（2）由于制备得到的C02中含H2s以及反响挥发出的HC1,因此可通过CuS04溶液或 酸性KMnOi溶液除去HzS,通过饱和NaHCOs溶液除去HC1。（3）固体B应为无水CaCk,可除去 CO2中的凡0（3。如果CaCL失效，那么气体为CO?与国0（g）的混合气体，其平均相对分子质量 小于C02的相对分子质量，因此测定结果偏低。（4）要溶解CaC03应选用稀醋酸，不能用稀H2soI, 因为H2s01与CaC03反响生成的CaSO,微溶于水；正己烷用于溶解石蜡。（5）先用正己烷溶解石 蜡，才能使其中的CaC03与醋酸充分接触发生反响，使二者到达最大溶出量。（6）两次称量的 质量差不超过0.001 g,说明已经恒重。答案：（DabcCuSO,溶液或酸性KMnOi溶液IIC1气体或酸性气体无水CaCk 偏低（4）bd （5）石蜡CaC03（6）两次称量的结果相差不超过0.001 g2.（含硅化合物性质的探究）晶体硅是一种重要的非金属材料。物质沸点/SiHCL33.0SiCli57.6HC1-84模拟制备纯硅的主要步骤如下：高温下用碳复原二氧化硅制得粗硅；粗硅与枯燥HC1气体反响制得SiHCl3：c.,Qurl300 以上 c.ur_ . uS1 + 311C1 S1IICI3+H2；SiHCk与过量上在1 0001 100 °C反响制得纯硅。可能用到的信息如下：SiHCk能与强烈反响，在空气中易自燃;步骤中粗硅与枯燥HC1反响时会生成少量SiCL。请答复以下问题：粗硅与HC1反响完全后，依据上表所示沸点差异提纯SiIICl3,该提纯方法为用SiHCL与过量上反响制备纯硅的装置如图（热源及夹持装置略去）：依次连接的合理顺序为（填写字母序号）；装置D中g管的作用是:装置B中的试剂是；装置C中的烧瓶 加热的目的是 o装置 A 中发生反响的化学方程式为O操作时应先翻开装置（填"C或"D）中分液漏斗的旋塞，理由是O请设计实验证明产品硅中是否含微量铁单质：将产品用稀盐酸溶解，取上层清液后O【解析】根据沸点差异可知提纯SiHCh的方法为蒸馆。SiHC能与上0强烈反响,故 制得的比要先枯燥，再与SiHCh反响，仪器的连接顺序为DBCAE；装置D中g管的作用是平 衡压强，使分液漏斗中液体能顺利滴下；装置B中的试剂为浓硫酸，用于枯燥氢气；装置C 中的烧瓶加热的目的是使滴入烧瓶中的SiHCL汽化。装置A中SiHCL、上发生置换反响， 制得纯硅。因为SiHCk容易在空气中自燃，故操作时应先翻开装置D中分液漏斗的旋塞， 使生成的山排尽装置中的空气。（3）用盐酸溶解后，可以检验上层清液中是否含有Fe?+来证明 产品硅中是否含微量铁单质。答案：（1）蒸储DBCAE平衡压强（其他合理答案均可）浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCL汽化 in1 ooo-i 100 S1HCI3 + H2S1 + 3HC1D SiHCL容易在空气中自燃，先通一段时间山排尽装置中的空气（3）先滴加氯水，再滴 加硫氟化钾溶液，溶液显红色（或参加氢氧化钠溶液，出现白色沉淀后变成灰绿色最后变成红 褐色，合理答案均可）【加固训练一拔高】SiO2> SO2、CO2都是酸性氧化物，化学性质具有一定的相似性；Mg和Na的化学性质也具有一 定的相似性（提示：2Mg+C02电暨2Mg0+C）oI .用如以下图的装置进行Mg和S02反响的实验：选择制取SO2的适宜试剂（填选项代号）o10 %的口2soi溶液；80%的H2s0溶液；Na2s固体；CaS03固体。写出装置 B 中发生的主要反响的化学方程式：你认为该装置是否有缺乏之处？ ，如果有，请说明 (答两点)。II,某研究性学习小组进行了 “实验室制Si的研究，他们以课本为根底，查阅资料后得到以 下可供参考的信息：工业上在高温时用C复原Si02可制得Si；Mg在点燃的条件下即可与Si02反响；金属硅化物与稀硫酸反响生成硫酸盐和SiHi；Si和Si()2均不与稀硫酸反响；SiH,在空气中能自燃。他们在研究报告中记载着“选用适宜的物质在适宜的条件下充分反响，再用足量稀硫酸 溶解固体产物，然后过滤、洗涤、枯燥，最后称量在用稀硫酸溶解固体产物时，发现有 爆鸣声和火花，其产率也只有预期值的63%左右。该小组“实验室制 Si 的化学方程式是你估计“用稀硫酸溶解固体产物时，发现有爆鸣声和火花的原因是O【解析】(1)由于S02易溶于水，应选用试剂，由于CaSOi微溶于水，故应选试剂，、 反响来制S02o (2)B中发生的主要反响的化学方程式为3Mg+SO2 2MgO+MgS(或2Mg +S02= 2MgO+S, Mg+S= MgS) o该装置有缺乏之处，由于在高温下水可和Mg反响产 生山，故应在A和B之间连接一个枯燥装置；C装置应与大气相通，防止发生事故，由于S02 溶于水易与NaOH溶液反响，故应设计一个防倒吸装置；镁能与玻璃中的Si02反响，故应在Mg 下方垫一个不锈钢垫片。(4)由题给资料可知制Si的化学方程式为2Mg+SiO2型 2MgO+ Sio(5)Mg与Si反响生成Mg2Si, Mg2Si与H2s反响生成的Si也可自燃，用方程式可表示为2Mg + Si=Mg2Si> Mg2Si + 2H2S01=2MgS04+SiH4 t > SiHi + 202=Si02+2H20o答案：(1)(2)3Mg+SO2：2MgO+MgS（或写成 2卜馆+5。2金=2MgO+S, Mg + S= MgS）有 在A和B之间未连接一个枯燥装置；C装置未与大气相通；在镁下方未垫一个不锈钢垫片，镁能与玻璃管反响；未设计一个防倒吸装置（只要答出两点即可）（4） 2Mg+SiO2® 2MgO+Si金属镁与生成的硅继续反响生成硅化镁，硅化镁与稀硫酸反响生成的Si山可自燃（或用方程式表示：2Mg+Si=Mg2Si, Mg2Si + 2H2S0i=2MgS04 + SiH.i t , SiHi + 2O2=SiO2+2H2O）