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3.探秘海灘上的物質
在海灘上,你能見到各種各樣的物質,除海洋生物外,最常見的有海沙、貝殼和海水.雖然它們性質和用途各異,但是從元素組成的角度看,這些物質僅是由氧、硅、氯、鉀、鈣等有限的幾種元素組成的.
原子是構成物質的“基石”.一種原子,可以構成最簡單的單質,但更多的是跟其它原子結合成各種化合物,請回答:
[一].從化學的視角認識物質
①海沙是由石英和貝殼小碎片組成,石英的主要成分是(用化學符號表示,下同)SiO2,貝殼的主要成分是CaCO3
②請寫出一種同時符合下列兩個條件的2種不同類別的化合物的化學式Ca(OH)2、H2CO3
(Ⅰ)由氧、硅、氫、碳、鈣五種元素中的三種組成;
(Ⅱ)按組成分類,與①中兩種物質的主要成分類別不同.
③海水中含有多種無機鹽,各離子的含量如圖1所示.請寫出構成硫酸鎂的微粒符號:Mg2+、SO42-.假設海水中無機鹽的含量為3.5%,鎂離子全部以氯化鎂的形式存在,則Wg海水中含有氯化鎂質量的計算公式為:$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$.
④食用低鈉鹽可預防高血壓,低鈉鹽是在氯化鈉中添加了適量的氯化鉀,氯化鉀除了有咸味外,還帶有苦味,從物質構成的角度看,氯化鉀有苦味可能是鉀離子造成的.

[二].用化學的方法改造物質
(1)海水中含有豐富的鎂元素,目前大多數金屬鎂是從海水中提取的,其生產流程如下(如圖2):
①請寫出步驟一和步驟二反應的化學方程式.
步驟一:CaO+H2O=Ca(OH)2、Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2
步驟二:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O;
②在步驟一中,分離出沉淀A的方法是過濾,在實驗室中進行此項操作,除燒杯外,還需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒.
(2)太陽能光伏發電最關鍵的材料是高純硅,生產高純硅的流程示意圖如下(如圖3):

發生的反應為:①SiO2+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑    ②Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl3+H2
③SuHCl2+H2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl
①整個制備過程必須達到無水無氧,在H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是Si會被再次氧化,得不到純凈的Si,易引起爆炸.
②為了達到綠色化學和節約資源的目的,上述流程中某化合物需要循環使用,該物質的化學式是HCl.

分析 (一1)①熟記常見物質的主要成分;②根據提供的元素和物質的類別來確定物質的化學式;③根據溶質的質量=溶液的質量×溶液中溶質的質量分數來計算;④從入海的河水含鹽量較低來分析;⑤從氯化鈉和氯化鉀的構成異同點來分析;
(二)(1)當將生石灰放入海水中,氧化鈣先與水反應生成氫氧化鈣,然后氫氧化鈣再與氯化鎂反應;
明確每一步中發生的化學反應及其類型就能順利解答;將固體與液體分離開的方法是過濾;
(2)根據氫氣與氧氣反應的情況和Si與氧氣反應的情況考慮;由生產高純硅的流程示意圖可知,鹽酸既是反應物,又是生成物進行解答.

解答 解:(一)①石英砂的主要成分是二氧化硅,貝殼的主要成分是碳酸鈣;故填:SiO2;CaCO3
②上述兩種物質分屬于氧化物和鹽,根據提供的元素可以組成的符合兩個條件的是氫氧化鈣、碳酸.故填:Ca(OH)2;H2CO3
③鎂離子帶2個單位的正電荷,硫酸根離子帶2個單位的負電荷,故硫酸鎂的化學式為:MgSO4,是由鎂離子與硫酸根離子構成的;Wg海水中含有鎂離子的質量為:Wg×3.5%×3.69%,那么氯化鎂的質量為$\frac{Wg×3.5%×3.69%}{\frac{24}{95}}$=$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$.故填:Mg2+;SO42-;$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$;
④氯化鈉是由鈉離子和氯離子構成的,沒有苦味,氯化鉀是由鉀離子和氯離子構成的,有苦味,據此分析可能是鉀離子導致氯化鉀具有苦味的;故填:鉀離子;
(二)(1)在步驟一中:氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣,然后氫氧化鈣與氯化鎂反應生成氯化鈣和氫氧化鎂白色沉淀;故填:CaO+H2O=Ca(OH)2;Ca(OH)2+MgCl2=Mg(OH)2↓+CaCl2
鹽酸和氫氧化鎂反應能生成氯化鎂和水,屬于復分解反應;故填:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O;
通過過濾可以把沉淀從溶液中分離出來,過濾操作需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒.故填:過濾;漏斗、玻璃棒.
(2)在H2還原SiHCl3過程中若混入O2,還原出的Si會被再次氧化,得不到純凈的Si,氫氣與氧氣會發生反應并放出大量熱量,會引起爆炸.故整個制備過程必須達到無水無氧;故填:Si會被再次氧化,得不到純凈的Si,易引起爆炸;
由生產高純硅的流程示意圖可知,為了達到綠色化學和節約資源的目的,物質A需要循環使用,A的化學式是HCl.故填:HCl.

點評 本題難度不大,但綜合性較強,考查了同學們新信息獲取、處理及靈活運用所學知識進行分析問題、解決問題的能力.化學實驗現象是化學實驗最突出、最鮮明的部分,也是進行分析推理得出結論的依據,掌握物質的性質和相互之間的反應關系,有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力.

練習冊系列答案
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