2021届一轮复习人教版元素周期表及其应用学案

2021届一轮复习人教版元素周期表及其应用学案

第2讲　元素周期表及其应用 学习指导意见 核心素养 ‎1.了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)。‎ ‎2．能从原子价电子数和价电子排布的角度解释元素周期表的周期、族和区的划分。‎ ‎3．能利用元素周期表的知识、认识第三周期中两种重要的材料元素铝和硅。‎ ‎4．能列举元素周期表的应用。‎ ‎1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识元素周期表的结构，铝、硅及其化合物的性质。能从宏观与微观相结合的角度分析与解决实际问题。‎ ‎2．科学探究与创新意识：能发现和提出与探究价值有关的典型元素及其化合物性质的探究方案，并能进行实验探究。‎ 考点一　元素周期表及其应用 ‎[学在课内]‎ ‎1．原子序数 原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数 ‎2．元素周期表的编排原则 ‎3．元素周期表的结构 ‎(1)原子结构与周期表的关系 周期 能层数 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 原子 基态原子的 每周期 原子序数 基态原子的电子排布式 序数 电子排布式 元素种类 二 ‎2‎ ‎3‎ ‎[He]2s1‎ ‎10‎ ‎1s22s22p6‎ ‎8‎ 三 ‎3‎ ‎11‎ ‎[Ne]3s1‎ ‎18‎ ‎1s22s22p63s23p6‎ ‎8‎ 四 ‎4‎ ‎19‎ ‎[Ar]4s1‎ ‎36‎ ‎1s22s22p63s23p6‎ ‎3d104s24p6‎ ‎18‎ 五 ‎5‎ ‎37‎ ‎[Kr]5s1‎ ‎54‎ ‎1s22s22p63s23p63d10‎ ‎4s24p64d105s25p6‎ ‎18‎ 六 ‎6‎ ‎55‎ ‎[Xe]6s1‎ ‎86‎ ‎1s22s22p63s23p63d104s24p6‎ ‎4d104f145s25p65d106s26p6‎ ‎32‎ ‎(2)每族元素的价电子排布特点 ‎①主族 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 排布特点 ns1‎ ns2‎ ns2np1‎ ns2np2‎ ns2np3‎ ns2np4‎ ns2np5‎ ‎②0族：He：1s2；其他ns2np6。‎ ‎③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。‎ ‎(3)元素周期表的分区 ‎①根据核外电子排布分区 a．分区简图 b．各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 分区 元素分布 外围电子排布 元素性质特点 s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2‎ 除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应 p区 ⅢA族～ⅦA族、0族 ns2np1～6(He除外)‎ 通常是最外层电子参与反应 d区 ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外)‎ ‎(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)‎ d轨道可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 ⅠB族、ⅡB族 ‎(n－1)d10ns1～2‎ 金属元素 f区 镧系、锕系 ‎(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2‎ 镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近 ‎②根据元素金属性与非金属性分区 a．分区简图 b．特别说明：处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。‎ ‎[名师点拨]‎ ‎①ⅠA族元素不等同于碱金属元素，H元素不属于碱金属 ‎②第8、9、10三列是Ⅷ族，不是ⅧB族 ‎③周期数＝能层数＝电子层数 主族序数＝价电子数＝最外层电子数 ‎④对于主族元素，价电子层就是最外层，而对于过渡元素价电子层不仅包括最外层，还可能包括次外层，倒数第三层，如Fe的价电子排布式为3d64s2。‎ ‎[考在课外]‎ 教材延伸 判断正误 ‎(1)同一周期中，从左到右，各元素最外层电子数都是从1个逐渐增加到8个(×)‎ ‎(2)同一主族元素最外层电子数相等(√)‎ ‎(3)第ⅢB族所含元素种数最多，第ⅣA族元素形成化合物种类最多(√)‎ ‎(4)0族元素原子的最外层均有8个电子(×)‎ ‎(5)铁位于元素周期表的第四周期ⅧB族(×)‎ ‎(6)金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属，左侧的都是金属元素(×)‎ ‎(7)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素(×)‎ ‎(8)最外层电子数为2的元素一定属于ⅡA族元素(×)‎ ‎(9)从元素周期表的分区中可以看出，非金属性最强的是F，金属性最强的是Cs(放射性元素除外)(√)‎ ‎(10)过渡元素都是金属元素，金属元素只有正价，没有负价(√)‎ ‎(11)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素(×)‎ ‎(12)短周期元素中，若两种元素的原子序数相差8，则它们一定是同主族元素(×)‎ ‎(13)两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1(√)‎ ‎(14)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数(×)‎ ‎(15)短周期元素中，若两种元素的原子序数相差2，则它们一定不是同主族元素(×)‎ ‎(16)某元素原子的核电荷数为53，则该元素位于第五周期ⅦA族(√)‎ ‎(17)s区全部是金属元素。(×)‎ ‎(18)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族，是s区元素(×)‎ ‎(19)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族(√)‎ ‎(20)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素(√)‎ 拓展应用 请在下表中画出元素周期表的轮廓，并在表中按要求完成下列问题：‎ ‎①标出主族序数。‎ ‎②画出金属与非金属的分界线，并用阴影表示出过渡元素的位置。‎ ‎③标出镧系、锕系的位置。‎ ‎④写出各周期元素的种类。‎ ‎⑤写出稀有气体元素的原子序数。‎ 答案 ‎(2)结合如图所示的元素周期表，回答下列问题：‎ ‎①表中所列元素，属于短周期元素的有________(填字母，下同)，属于主族元素的有________；g元素位于第________周期________族；i元素位于第________周期________族。‎ ‎②f元素位于第________周期第________族，请按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量。‎ 答案　①a、b、c、d、e、f、g　a、b、c、d、e、f　三　0　四　ⅡB ‎②三　ⅥA　 ‎ 思维探究 ‎(1)若甲、乙分别是同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素，则甲、乙两元素的原子序数之差是多少？‎ 答案　二、三周期差1，四、五周期差11，六、七周期差25。‎ ‎(2)若甲、乙分别是同一主族的相邻周期的两种元素，则甲、乙两元素的原子序数之差是多少？‎ 答案　①位于过渡元素左侧的主族元素，差为上一周期元素所在周期所含元素种数。‎ ‎②位于过渡元素右侧的主族元素，差为下一周期元素所在周期所含元素种数。‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1．下列关于现行元素周期表的说法正确的是(　　)‎ A．元素周期表是按相对原子质量逐渐增大的顺序从左到右排列的 B．最外层电子数相同的元素都是同一族 C．同族元素的最外层电子数一定相同 D．同周期元素的电子层数相同 解析　元素周期表是按原子核电荷数递增的顺序排列而成的，A错误；最外层电子数相同的元素不一定是同一族，如He和Mg最外层都有2个电子，但分别处于0族和第ⅡA族，B错误；对于副族元素和第Ⅷ族及0族元素来说，同族的最外层电子数不一定相同，C错误；同周期元素具有相同的电子层数，D正确。‎ 答案　D ‎2.在元素周期表中，铂元素如图所示，下列有关说法正确的是（　　）‎ A.铂是非金属元素，在常温下呈固态 B.78Pt和78Pt的核外电子数相同，互为同位素 C.“195.1”是铂的质量数 D.由78可以推出Pt为第五周期元素 解析　铂为金属元素，A项错误；78Pt和78Pt的质子数相同，中子数不同，是两种不同核素，二者互为同位素，B项正确；“195.1”是铂元素的相对原子质量，C项错误；由78推出Pt为第六周期元素，D项错误。‎ 答案　B ‎3.下列说法中正确的是（　　）‎ A.所有非金属元素都分布在p区 B.最外层电子数为2的元素都分布在s区 C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 D.同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化 解析　非金属元素中氢在s区，其余非金属元素均分布在p区，A项错误；最外层电子数为2的元素可能在s区（如Mg）、p区（如He）或d区（如Ti、Fe）等，B项错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性质而不是周期性变化，D项错误。‎ 答案　C ‎4.已知元素周期表中共有18纵行，如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按轨道能量顺序最后填入的电子的轨道类型的符号。‎ ‎（1）请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影表示d区和ds区。‎ ‎（2）有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在　　　　区。‎ ‎（3）请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。‎ ‎（4）请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：_________________________________________________________________。‎ ‎（5）随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则元素周期表共可以排布　　　　种元素。‎ 解析　（1）正确理解题意，明确按构造原理分区的含义即可，注意把握关键信息“……最后填入的电子的轨道类型的符号”。‎ ‎（2）ds区外围电子排布为（n－1）d10ns1和（n－1）d10ns2，而d区内6纵行外围电子排布为（n－1）d5ns1，7纵行外围电子排布为（n－1）d5ns2，因此类比可以放在ds区。‎ ‎（3）4s轨道半充满，即为4s1，根据轨道能量顺序和能量最低原理、洪特规则，该元素原子的电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1（K）或1s22s22p63s23p63d54s1（Cr）或1s22s22p63s23p63d104s1（Cu），分别标在元素周期表中相应位置即可。‎ ‎（4）Fe外围电子排布为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋为3d5，Fe3＋为半充满状态较稳定。‎ ‎（5）根据0族元素原子序数知，第7周期排满，其0族元素的原子序数应为2＋8＋8＋18＋18＋32＋32＝118。‎ 答案　（1）如图 ‎（2）ds　（3）见上图 ‎（4）Fe2＋为3d6不稳定结构，Fe2＋失去一个电子后变为Fe3＋，Fe3＋为3d5的半充满稳定结构　（5）118‎ ‎[能力点提升]‎ ‎5.某元素基态原子的价电子排布式为3d54s2，则下列说法不正确的是（　　）‎ A.该元素为Mn元素 B.该元素原子核外有4个能层 C.该元素原子最外层共有7个电子 D.该元素属于d区元素 答案　C ‎6.A～H元素在元素周期表中的相对位置如图。B与F的原子序数相差6，F元素形成的单质呈黄绿色，D与H元素原子核外的电子层数相同，下列判断不正确的是（　　）‎ A.原子半径：H>F>E B.金属性：D>B>A C.C与G的原子核外电子数相差16‎ D.简单阴离子的还原性：F>H 解析　由F的单质呈黄绿色可判断出F为Cl元素，由B、F的原子序数相差6可判断出B为Na元素，结合A、B、C、D的位置关系可知A、C、D分别为Li、K、Ca，结合E、F、G、H的位置关系，可知E、G、H分别为F、Br、Se。A项原子半径Se>Br>Cl>F，正确；B项金属性Ca>Na>Li，正确；C项，K与Br的核外电子数分别为19、37相差16，正确；D项，阴离子的还原性：Se2－>Br－>Cl－，错误。‎ 答案　D ‎7.甲～戊五种短周期元素（除稀有气体元素外）在元素周期表中的位置如下所示，其中元素戊的原子半径在同周期中最小。下列有关判断一定正确的是（　　）‎ A.甲、丁位于第ⅠA族，均为碱金属元素 B.五种元素中，原子半径最大的元素为丁 C.甲、乙、丙三种元素组成的物质中只含共价键 D.五种元素的最高价氧化物对应的水化物中只有一种强酸 解析　由于第一、二、三周期为短周期，故甲只能是H，丁为Na，乙、丙为第二周期元素，戊为第三周期原子半径最小的元素，故戊为Cl，根据乙、丙和戊的位置关系可知乙、丙分别为N、O。A项，H位于第ⅠA族，但不是碱金属元素，错误；B项，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，故Na的原子半径最大，正确；C项，H、N、O三种元素可组成HNO3、HNO2、NH4NO3等物质，其中HNO3和HNO2中均只含共价键，但NH4NO3中含有共价键和离子键，错误；D项，N、Cl两种元素的最高价氧化物对应的水化物分别为HNO3和HClO4，且HNO3和HClO4均为强酸，错误。‎ 答案　B ‎8.短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是（　　） ‎ W X Y Z A.氢化物沸点：W＜Z B.氧化物对应水化物的酸性：Y＞W C.化合物熔点：Y2X3＜YZ3‎ D.简单离子的半径：Y＜X 解析　根据短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置可知四种元素位于二、三周期，又知这四种元素原子的最外层电子数之和为21，可设Y的最外层电子数为x，则有x＋（x＋2）＋（x＋3）＋（x＋4）＝21，x＝3，所以W、X、Y、Z依次为N、O、Al、Cl。A项，NH3分子之间存在氢键，故沸点：NH3>HCl，错误；B项，Y的氧化物对应水化物为Al（OH）3，W的氧化物对应水化物若为HNO3，则HNO3酸性强于Al（OH）3，错误；C项，Al2O3为离子晶体，而AlCl3为分子晶体，离子键要比分子间作用力强得多，故一般离子晶体的熔、沸点高于分子晶体的熔、沸点，错误；D项，O2－与Al3＋的电子层结构相同，但O2－的核电荷数少，故其半径较大，正确。‎ 答案　D ‎9.下表是元素周期表的一部分，其中每个数字序号代表一种短周期元素。‎ 请按要求回答下列问题：‎ ‎（1）写出②的元素名称　　　　；‎ ‎（2）将①②和③三种元素相比较，非金属性最强的是　　　　（填元素符号）；‎ ‎（3）元素⑥的氢化物的化学式为　　　　；‎ ‎（4）元素④和元素⑤的最高价氧化物对应的水化物在溶液中相互反应的离子方程式是__________________________________________________________。‎ 答案　（1）氧　（2）F　（3）H2S　（4）OH－＋Al（OH）3===AlO＋2H2O 考点二　（选讲）分界线附近的重要金属材料元素——铝 ‎[学在课内]‎ ‎1.铝的原子结构与物理性质 ‎2.金属铝的化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①‎ ‎②2Al＋3Cl22AlCl3‎ ‎③‎ ‎④2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎⑤2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe（铝热反应）‎ ‎[名师点拨]‎ ‎①钝化不是不反应，而是反应后很快停止了。‎ ‎②能与铝反应产生氢气的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性。‎ ‎3.铝的制备及用途 ‎（1）制备：电解熔融Al2O3：。‎ ‎（2）用途：‎ ‎①纯铝用作导线。②铝合金制备汽车、飞机、生活用品等。‎ ‎4.氧化铝 ‎（1）物理性质：白色固体，难溶于水，熔点很高。‎ ‎（2）化学性质：‎ ‎ 5.氢氧化铝 ‎（1）物理性质 白色胶状不溶于水的固体，有较强的吸附性。‎ ‎（2）化学性质（用化学方程式表示）‎ Al（OH）3的电离方程式为 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：‎ ‎①Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O；‎ ‎②Al（OH）3＋OH－===AlO＋2H2O；‎ ‎③2Al（OH）3Al2O3＋3H2O。‎ ‎[考在课外]‎ 教材延伸 判断正误 ‎（1）铝合金门窗及餐具坚固耐用，所以铝不易与氧气反应。（×）‎ ‎（2）铝箔插入稀硝酸中无现象，说明铝箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜。（×）‎ ‎（3）1 mol Al与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同。（√）‎ ‎（4）铝与盐酸反应时，盐酸作氧化剂，铝与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠作氧化剂。（×）‎ ‎（5）能用铝槽车储运浓硫酸与浓硝酸，是因为铝的化学性质稳定，不与浓硫酸、浓硝酸反应。（×）‎ ‎（6）铝制餐具不能长时间存放酸性、碱性或咸的食物。（√）‎ ‎（7）加入铝粉能产生H2的溶液中，可能存在大量的Na＋、Ba2＋、AlO、NO。（√）‎ ‎（8）MgO与Al粉的混合物也可称为铝热剂。（×）‎ ‎（9）工业上电解熔融状态的Al2O3制备Al。（√）‎ ‎（10）铝条用砂纸打磨后插入浓硝酸中产生红棕色气体。（×）‎ ‎（11）使用氢氧化钠溶液不能分离氧化镁中混有的氧化铝。（×）‎ ‎（12）氢氧化铝可作胃酸的中和剂。（√）‎ ‎（13）中国古代利用明矾溶液的酸性清除铜镜表面的铜锈。（√）‎ ‎（14）明矾水解时能生成具有吸附性的Al（OH）3胶粒，可用于净水和消毒。（×）‎ ‎（15）泡沫灭火器灭火是利用了Al2（SO4）3和小苏打的反应。（√）‎ ‎（16）强酸性溶液中铝元素以Al3＋形式存在，强碱性溶液中铝元素以AlO形式存在。（√） ‎ 拓展应用 ‎（1）下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是　　　　。‎ ‎①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2‎ ‎（2）已知NaOH＋Al（OH）3===NaAlO2＋2H2O。向集满CO2的铝制易拉罐中加入过量NaOH浓溶液，立即封闭罐口，易拉罐渐渐凹瘪；再过一段时间，罐壁又重新凸起。上述实验过程中发生反应的离子方程式分别为：‎ ‎_________________________________________________________________。‎ 答案　（1）①③④　（2）CO2＋2OH－===CO＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1.将等物质的量的镁和铝混合，取等质量该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是（　　）‎ A.3 mol·L－1 HCl B.4 mol·L－1 HNO3‎ C.8 mol·L－1 NaOH D.18 mol·L－1 H2SO4‎ 解析　在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4都不产生H2；加入NaOH溶液，只有Al与之反应生成H2，而镁不反应；加入盐酸，镁、铝都与盐酸反应生成H2，所以放出H2的量最多。‎ 答案　A ‎2.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸（非氧化性酸）反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：‎ ‎（1）等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是　　　　。‎ ‎（2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H2的体积之比是　　　　。‎ ‎（3）足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是　　　　。‎ ‎（4）甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V（甲）∶V（乙）＝1∶2，则加入铝粉的质量为　　　　。（填字母）‎ A.5.4 g B.3.6 g C.2.7 g D.1.8 g 解析　（1）根据化学方程式：2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑得Al与H2的关系式均为2Al～3H2，故只要参加反应的Al的量相等，所得H2的量必相等。‎ ‎（2）因为在反应中Al过量，产生的H2由HCl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式：6HCl～3H2、2NaOH～3H2，故当HCl、NaOH物质的量相等时，二者产生H2的体积比为1∶3。‎ ‎（3）因为铝足量且产生H2相等，根据关系式n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1，又因为两溶液体积相等，故物质的量浓度c（HCl）∶c（NaOH）＝n（HCl）∶n（NaOH）＝3∶1。‎ ‎（4）其反应原理分别为2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时，产生H2的体积比是1∶3，而题设条件体积比为1∶‎ ‎2，说明此时投入的铝粉对盐酸来说是过量的，而对于NaOH来说是不足的。‎ ‎2Al＋6HCl　　　===　　　2AlCl3＋3H2↑‎ ‎ 6 mol 3 mol ‎ 3 mol·L－1×0.1 L 0.15 mol 则Al与NaOH反应生成的H2为0.15 mol×2＝0.3 mol。‎ ‎2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑‎ ‎2×27 g 3 mol ‎5.4 g 0.3 mol 即投入的铝粉为5.4 g。‎ 答案　（1）1∶1　（2）1∶3　（3）3∶1　（4）A ‎3.某课外活动小组欲对铝镁合金进行研究，测定其中镁的质量分数，他们利用盐酸、氢氧化钠溶液设计了三种不同的实验方案：‎ 方案一：铝镁合金测定生成气体的体积 方案二：铝镁合金测定生成气体的体积 方案三：铝镁合金溶液称量灼烧产物的质量。‎ ‎（1）写出方案一中发生反应的离子方程式：____________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎（2）实验小组根据方案二设计了两个实验装置，如图（图中的铁架台已省略）。‎ 你认为选择　　　　（填“甲”或“乙”）装置进行实验更合理，误差更小。‎ ‎（3）用方案三进行实验时，除了称量灼烧产物质量外，还需称量的是　　　　。‎ 解析　（1）镁和氢氧化钠溶液不反应，但铝是可以的，反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎。（2）根据装置构造特点可知，乙装置可以使盐酸与合金的反应随时停止，操作简单，所以实验更合理，误差更小。（3）灼烧得到的是氧化镁，所以要计算合金中镁的质量分数，还需要称量合金样品的质量。‎ 答案　（1）2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎（2）乙　（3）合金样品的质量 ‎[名师点拨]‎ 铝与酸、碱反应生成H2的量的关系 铝与酸、强碱溶液反应的实质都是ll，故Al与酸、强碱溶液反应时，Al与H2的关系都是2Al～3H2。‎ ‎（1）等量铝分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生氢气体积比为＝1∶1。‎ ‎（2）足量的铝分别与含等物质的量的HCl和NaOH的溶液反应，产生氢气的体积比为＝1∶3。‎ ‎（3）一定量的铝分别与一定量的盐酸和氢氧化钠溶液反应，若产生氢气的体积比为<<，则必定是①铝与盐酸反应时，铝过量而盐酸不足；②铝与氢氧化钠溶液反应时，铝不足而氢氧化钠过量。‎ ‎（4）与铝反应放出H2的溶液中，既可能呈酸性，又可能呈碱性，但在酸性环境中不可能存在NO。‎ ‎[能力点提升]‎ ‎4.镓（ Ga）与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如下图所示，下列判断不合理的是（　　）‎ A.Al、Ga均处于ⅢA族 B.Ga2O3可与盐酸反应生成GaCl3‎ C.Ga（OH）3可与NaOH反应生成NaGaO2‎ D.酸性：Al（OH）3>Ga（OH）3‎ 解析　镓（ Ga）与铝同主族，均处于ⅢA族，故A项正确；Ga2O3与Al2O3‎ 的性质具有相似性，可与盐酸反应生成GaCl3，故B项正确；Ga（OH）3属于两性氢氧化物，与Al（OH）3的性质相似，能与NaOH溶液生成NaGaO2，故C项正确；化学反应遵循强酸制弱酸的原理，在NaAlO2和NaGaO2，的混合液中通入CO2，只有Al（OH）3沉淀，而没有Ga（OH）3沉淀，是由于镓酸酸性强于碳酸，酸性Al（OH）3Na2CO3，溶液的pH减小。③电解熔融Al2O3，阳极O2－放电生成O2，石墨（C）电极会被O2氧化。‎ 答案　（1）①适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率 ‎②减小 ‎（2）①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　②减小 ‎③石墨电极被阳极上产生的O2氧化 考点三　（选讲）分界线附近的重要非金属材料元素——硅 ‎[学在课内]‎ ‎1.硅 ‎ ‎（1）硅的结构与物理性质 ‎（2）化学性质——在化学反应中性质稳定，一般表现还原性 ‎2.二氧化硅（SiO2）的化学性质 特性—与HF反应　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ‎（3）用途：光导纤维、光学仪器。‎ ‎[名师点拨]‎ ‎①SiO2虽能与HF反应，但不是两性氧化物，是酸性氧化物。‎ ‎②SiO2虽是酸酐，但难溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。‎ ‎③H2CO3酸性强于H2SiO3，但高温下可发生Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑‎ ‎④Si还原性强于C，但高温下可发生2C＋SiO2Si＋2CO↑‎ ‎3.硅酸 ‎4.传统无机非金属材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。‎ ‎①常见硅酸盐材料比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石和石英 黏土 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 陶瓷窑 生产条件 高温 ‎②玻璃生产中的两个重要反应：‎ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑；CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑。‎ ‎[考在课外]‎ 教材延伸 判断正误 ‎（1）硅在自然界中只以化合态的形式存在。（√）‎ ‎（2）晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料。（×）‎ ‎（3）高纯度的单晶硅用于制造光导纤维。（×）‎ ‎（4）Si→SiO2→H2SiO3均能一步转化。（×）‎ ‎（5）常温下硅既不能与强酸反应也不能与强碱反应。（×）‎ ‎（6）加热到一定温度，硅能与氧气、氯气等非金属反应。（√）‎ ‎（7）非金属性：C>Si，则热稳定性：CH4>SiH4。（√）‎ ‎（8）高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅。（√）‎ ‎（9）常温下，SiO2既能与KOH溶液反应又能与稀盐酸反应。（×）‎ ‎（10）SiO2分子是由一个硅原子和两个氧原子构成。（×）‎ ‎（11）常温下，SiO2与氢氟酸、NaOH溶液均可反应，SiO2是两性氧化物。（×）‎ ‎（12）因为HF与SiO2反应，故用氢氟酸在玻璃器皿上刻蚀标记。（√）‎ ‎（13）向硅酸钠溶液中通入适量CO2，出现白色沉淀，证明碳的非金属性大于硅。（√）‎ ‎（14）水玻璃是混合物，可用于生产黏合剂和防火剂。（√）‎ ‎（15）硅胶多孔，吸水能力强，常用作袋装食品的干燥剂和抗氧化剂。（×）‎ ‎（16）普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品（×）‎ ‎（17）合成纤维与光导纤维都是新型无机非金属材料。（×）‎ 拓展应用 ‎（1）用SiO2制备H2SiO3的方法用化学方程式表示：_____________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ 答案　SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl ‎（2）高温熔融烧碱、纯碱时可选用下列坩埚中的　　　　。‎ A.普通玻璃坩埚　　　 B.石英玻璃坩埚 C.氧化铝坩埚 D.铁坩埚 答案　D 思维探究 ‎（1）Si的还原性比C强，为什么高温条件下可以用C与SiO2反应制硅？‎ 答案　2C＋SiO2Si＋2CO↑中CO为气体，逸出有利于反应发生。‎ ‎（2）氢氟酸、NaOH溶液保存时试剂瓶选择应注意什么？‎ 答案　由于氢氟酸可以与玻璃中的SiO2发生SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，‎ 氢氟酸可以腐蚀玻璃，保存氢氟酸，应选塑料瓶。‎ 由于NaOH溶液可以和玻璃中的SiO2发生反应生成Na2SiO3，时间一长会将瓶口与瓶塞粘在一起，故应选橡胶塞。‎ ‎[基础点巩固]‎ ‎1.我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是（　　）‎ A.SiO2与干冰的晶体结构相似 B.SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应 C.工业上用SiO2制备粗硅 D.光纤主要成分是SiO2，具有导电性 答案　C ‎2.下列离子方程式的书写正确的是（　　）‎ A.水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO＋H2SiO3‎ B.澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca（OH）2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO C.硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑‎ D.二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O 解析　Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO，CO2过量且应生成HCO，且生成的H2SiO3应加沉淀符号，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO，B错；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－，C错。‎ 答案　D ‎3.2016年3月，哈萨克斯坦境内有大量陨石坠落，经化学分析，陨石中游离态的铁含量约为10%，此外还有橄榄石（Fe2SiO4）、亚硫酸盐等成分。下列有关说法正确的是（　　）‎ A.橄榄石中含有一定量的石英晶体 B.此陨石具有耐酸、碱的特性 C.陨石中含有游离态的铁是因为在外太空中铁的活性比地球上铁的活性低 D.橄榄石中Fe为＋2价 解析　A项，橄榄石为硅酸盐，其中不含SiO2；B项，硅酸盐、Fe均与酸反应；C项，Fe单质的性质一样，而环境不一样；D项，由Fe2SiO4分析知Fe为＋2价。‎ 答案　D ‎[能力点提升]‎ ‎4.硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。‎ ‎（1）硅在元素周期表中的位置是_________________________________________。‎ ‎（2）工业上生产粗硅的反应有：SiO2 ＋2CSi（粗）＋2CO↑；SiO2＋3CSiC＋2CO↑。‎ 若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为　　　　。‎ ‎（3）工业上可以通过如图所示的流程制取纯硅：‎ ‎①若反应Ⅰ为Si（粗）＋3HClSiHCl3＋H2，则反应Ⅱ的化学方程式为__________________________________________________________。‎ ‎②整个制备过程中必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：________________。‎ 解析　（1）硅在元素周期表中的位置是第三周期第ⅣA族。（2）根据反应SiO2＋2CSi（粗）＋2CO↑，SiO2 ＋3CSiC＋2CO↑，生成1 mol Si需2 mol C、1 mol SiO2，生成1 mol SiC需3 mol C、1 mol SiO2，产品中Si与SiC的物质的量之比为1∶1，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为5∶2。‎ ‎（3）①反应Ⅱ的化学方程式为SiHCl3＋H2Si（纯）＋3HCl。②化学方程式为SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑。‎ 答案　（1）第三周期第ⅣA族　（2）5∶2‎ ‎（3）①SiHCl3＋H2Si（纯）＋3HCl ‎②SiHCl3＋3H2O===H2SiO3↓＋3HCl＋H2↑‎ ‎5.]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________，‎ 还可使用　　　　代替硝酸。‎ ‎（2）沉淀A的主要成分是　　　　，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为_______________________________________________‎ ‎___________________________________________________。‎ ‎（3）加氨水过程中加热的目的是________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ 沉淀B的主要成分为　　　　　　 、　　　　　　　（填化学式）。‎ 解析　（1）Fe3＋容易在pH较小时转化为沉淀，所以需要将Fe2＋氧化为Fe3＋。双氧水可以将Fe2＋氧化为Fe3＋且不会引入杂质。（2）二氧化硅不与强酸反应，但与HF反应，所以沉淀A是二氧化硅。SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。（3）加热可以促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀。pH为4～5时Ca2＋、Mg2＋不沉淀，Fe3＋、Al3＋沉淀，所以沉淀B为Fe（OH）3、Al（OH）3。‎ 答案　（1）将Fe2＋氧化为Fe3＋ 　双氧水 ‎（2） SiO2 　SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O ‎（3）防止胶体生成，易沉淀分离　Fe（OH）3 　Al（OH）3‎