专题十一 硅及其化合物.docx
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专题十一硅及其化合物
专题十硅及其化合物
【知识点一】硅及其化合物
1、硅
(1)硅单质的存在:
地壳中含量第位,全部以态形式存在。
(2)物理性质:
色具有光泽硬而脆的固体,熔沸点,是良好的材料。
(3)化学性质:
与氟气反应
常温下性质稳定,只跟少数物质反应与氢氟酸反应
与氢氧化钠溶液反应
加热或高温下:
Si+O2 —;Si+Cl2 —;Si+C —。
(4)制备方法:
。
2、二氧化硅
(1)二氧化硅的存在:
硅石、石英、结晶形(水晶、玛瑙)、无定形(沙子)
(2)物理性质:
硬度,熔点,溶于水。
(3)化学性质:
①酸性氧化物的性质:
与氧化钙高温反应。
与氢氧化钠溶液反应(装碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞)。
②特性:
与氢氟酸反应(雕刻玻璃)。
(4)主要用途:
制造光导纤维的主要原料。
3、硅酸及硅酸盐
(1)硅酸:
酸性比碳酸,溶解度很,硅胶常用作。
硅酸受热易分解:
。
(2)硅酸钠的水溶液称之为或泡花碱,常见的硅酸盐产品有。
(3)硅酸的制备(用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应):
硅酸钠与盐酸反应。
往硅酸钠溶液中通入二氧化碳。
(4)硅酸盐的氧化物表示方法:
金属氧化物·SiO2·H2O
Na2SiO3;Al2(Si2O5)(OH)4。
【知识点二】高中化学一些重要离子的检验方法
1、H+:
能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。
2、Na+、K+:
用焰色反应检验,它们的火焰分别呈黄色、紫色(通过蓝色钴玻璃)。
3、Ba2+:
能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸。
4、Mg2+:
能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀不溶于过量NaOH溶液。
5、A13+:
能与适量的NaOH溶液反应生成白色A1(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液,不溶于氨水。
6、Ag+:
能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀,不溶于稀HNO3,但溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
7、NH4+:
铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝的有刺激性气味的NH3气体。
8、Fe2+:
能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。
或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色。
2Fe2++C12==2Fe3++2C1-。
9、Fe3+:
能与KSCN溶液反应,变成血红色Fe(SCN)3溶液;能与NaOH溶液反应,生成红褐色Fe(OH)3沉淀。
10、Cu2+:
蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的CuO沉淀。
含Cu2+的溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成。
11、OH-:
能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
12、C1-:
能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+。
13、Br-:
能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸。
14、I-:
能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能与氯水反应,生成I2,使淀粉溶液变蓝。
15、S042-:
取样,先加入稀盐酸,没有明显现象(排除Ag+、CO32-、SO32-、PO43-等离子的干扰);再加入BaCl2,生成白色沉淀。
16、SO32-:
浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的SO2气体,该气体能使品红溶液褪色。
17、S2-:
能与Pb(NO3)2溶液反应,生成黑色的PbS沉淀。
18、CO32-:
能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。
19、N03-:
浓溶液中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O
巩固练习
1.写出实现下列变化的化学方程式(注:
是离子反应的只写离子方程式)
CaSiO3
SiSiO2Na2SiO3H2SiO3
①②
③④
⑤⑥
2.下列物质的变化,不能通过一步化学反应完成的是()
A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O2→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3
3.只用一种试剂就能将Na2SiO3、Na2CO3、MgCl2、Na2SO3四种无色溶液区别开来,此试剂是()
A.氢氧化钠溶液B.澄清石灰水C.盐酸D.硝酸
4.SiO2属于酸性氧化物的理由主要是()
A.Si是非金属元素B.SiO2对应的水化物是可溶性弱酸
C.SiO2与强碱反应生成盐和水D.SiO2不能与酸反应
5.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()
A.CO2溶于水形成碳酸,SiO2难溶于水
B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
6.对于某些离子的检验及结论一定正确的是()
A.加入稀盐酸产生无色气体,将气体通入澄清石灰水中,溶液变浑浊,一定有CO32-
B.加入氯化钡溶液有白色沉淀产生,再加盐酸,沉淀不消失,一定有SO42-
C.加入氢氧化钠溶液并加热,产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝,一定有NH4+
D.加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,一定有Ba2+
7.对某酸性溶液(可能含有Br-,SO42-,H2SO3,NH4+)分别进行如下实验:
①加热时放出的气体可以使品红溶液褪色
②加碱调至碱性后,加热时放出的气体可以使润湿的红色石蕊试纸变蓝;
③加入氯水时,溶液略显黄色,再加入BaCl2溶液时,产生的白色沉淀不溶于稀硝酸
对于下列物质不能确认其在溶液中是否存在的是
A.Br-B.SO42-C.H2SO3D.NH4+
8.A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转换关系如下图所示。
A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质。
请填空:
(1)形成单质A的原子的结构示意图为,它的最高化合价为。
(2)B的化学式(分子式)为。
B和碳反应生成A和E的化学方程式是。
(3)C的化学式(分子式)为,D的化学式(分子式)为。
9.有A、B、C、D、E、F、G7瓶不同物质的溶液,它们各是Na2CO3、Na2SO4、KCl、AgNO3、MgCl2、Ca(NO3)2和Ba(OH)2溶液中的一种。
为了鉴别,各取少量溶液两两混合,实验结果如表所示。
表中“↓”表示生成沉淀或微溶化合物,“-”表示观察不到明显变化。
试回答下面问题。
A
B
C
D
E
F
G
A
-
-
-
-
-
-
↓
B
-
-
-
-
↓
↓
↓
C
-
-
―
↓
-
↓
↓
D
-
-
↓
-
↓
↓
↓
E
-
↓
-
↓
-
↓
-
F
-
↓
↓
↓
↓
-
↓
G
↓
↓
↓
↓
-
↓
-
(1)A的化学式是,G的化学式是。
判断理由是。
(2)写出其余几种物质的化学式。
B:
,C:
,D:
,E:
,F:
。
10.某固体混合物可能含有MgCO3、Al2(SO4)3、Na2SO4、Ba(NO3)2、AgNO3和CuSO4。
将该混合物进行如下实验。
根据所给实验现象完成表格(对于能确定的物质在相应位置写化学式,暂不能确定的物质在相应位置填“无”):
(1)将少许混合物放入水中得到无色溶液和白色沉淀。
肯定存在的物质
肯定不存在的物质
理由
(2)取溶液进行焰色反应,火焰呈黄色;
肯定存在的物质
肯定不存在的物质
理由
(3)取白色沉淀加入稀盐酸,沉淀完全溶解并放出气体。
肯定存在的物质
肯定不存在的物质
理由
(4)通过上述实验仍无法确定的物质是
§3.3力的合成和分解
【学习目标】
1、理解合分力与力的合成和力的分解的概念。
2、掌握利用平行四边形定则求合力和分力的方法。
3、理解多个力求合力时,常常先分解再合成。
4、知道常见的两种分解力的方法。
【自主学习】
1.合力、分力、力的合成
一个力作用在物体上产生的效果常常跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这一个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这一个力的分力.求几个已知力的合力叫做力的合成.
2.力的平行四边形定则
求两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小和方向.
说明:
①矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)
②力的合成和分解实际上是一种等效替代.
③由三角形定则还可以得到一个有用的推论:
如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这n个力的合力为零.
④在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用.也就是说,在分析问题时,考虑了合矢量就不能再考虑分矢量;考虑了分矢量就不能再考虑合矢量.
⑤矢量的合成分解,一定要认真作图.在用平行四边形定则时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线,平行四边形的另外两个边必须画成虚线.各个矢量的大小和方向一定要画得合理.
3.根据力的平行四边形定则可得出以下几个结论:
①共点的两个力(F1、F2)的合力(F)的大小,与它们的夹角(θ)有关;θ越大,合力越小;θ越小,合力越大.F1与F2同向时合力最大;F1与F2反向时合力最小,合力的取值范围是:
│F1-F2│≤F≤F1+F2
②合力可能比分力大,也可能比分力小,也可能等于某一分力.
③共点的三个力,如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力,那么这三个共点力的合力可能等于零.
4.力的分解
求一个已知力的分力叫力的分解.力的分解是力的合成的逆运算,也遵从平行四边形定则.一个已知力可以分解为无数对大小和方向不同的分力,在力的分解过程中,常常要考虑到力实际产生的效果,这样才能使力的分解具有唯一性.要使分力有唯一解,必须满足:
已知两个分力的方向或已知一个分力的大小和方向.
注意:
已知一个分力(F2)大小和另一个分力(F1)的方向
(F1与F2的夹角为θ),则有三种可能:
①F2 ②F2=Fsinθ或F2≥F时有一组解 ③Fsinθ 5解题的方法 求合力的方法 (1)作图法。 作图法是先作力的图示,然后根据平行四边形定则作如图1所示的平行四边形,或如图2、3所示的三角形,再根据相同的标度,确定出合力的大小,再用量角器量出角度的大小,即合力的方向。 (2)公式法。 公式法是根据合力和分力的大小关系,用公式 或用正弦定理、相似三角形的规律等数学知识来求合力大小和方向的方法。 (3)正交分解法。 正交分解法就是把力沿着两个选定的互相垂直的方向上先分解,后合成的方法。 其目的是便于运用普通代数运算公式来解决适量的运算,它是处理合成和分解复杂问题的一种简便方法。 .求分力的方法 (1)分解法。 一般按力对物体实际作用的效果进行分解的方法。 (2)图解法。 根据平行四边形定则,作出合力与分力所构成的首尾相接的矢量三角形,利用边、角间的关系分析力的大小变化情况的方法。 【典型例题】 例1.4N、7N、9N三个共点力,最大合力为20N,最小合力是0N. 例2.轻绳AB总长l,用轻滑轮悬挂重G的物体。 绳能承受的最大拉力是2G,将A端固定,将B端缓慢向右移动d而使绳不断,求d的最大可能值. 解: 以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象,在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力(大小为G)和绳的拉力F1、F2共同作用下静止。 而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的,它们的合力N是压力G的平衡力,方向竖直向上。 因此以F1、F2为分力做力的合成的平行四边形一定是菱形。 利用菱形对角线互相垂直平分的性质,结合相似形知识可得: d∶l= ∶4,所以d最大为 例3.将一个大小为F的力分解为两个分力,其中一个分力F1的方向跟F成600角,当另一个分力F2有最小值时,F1的大小为 ,F2的大小为 . 例4.如图所示,河道内有一艘小船,有人用100N的力F1与 河道成300拉船.现要使船始终沿河道前进,则至少需加多大的力才 行? 这个力的方向如何? (50N,方向与河岸垂直) 例5.重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。 若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各如何变化? 解: 由于挡板是缓慢转动的,可以认为每个时刻小球都处于静止状态,因此所受合力为零。 应用三角形定则,G、F1、F2三个矢量应组成封闭三角形,其中G的大小、方向始终保持不变;F1的方向不变;F2的起点在G的终点处,而终点必须在F1所在的直线上,由作图可知,挡板逆时针转动90°过程,F2矢量也逆时针转动90°,因此F1逐渐变小,F2先变小后变大.(当F2⊥F1,即挡板与斜面垂直时,F2最小) 【针对训练】 1.如图所示,用一根长为L的细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向夹300角且绷紧,小球A处于静止,则需对小球施加的最小力等于() A. B. C. D. 2.已知质量为m、电荷为q的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少? 3.如图所示,A、B两物体的质量分别为mA和mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计.如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统 重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角θ如何变化? () A.物体A的高度升高,θ角变大 B.物体A的高度降低,θ角变小 C.物体A的高度升高,θ角不变 D.物体A的高度不变,θ角变小 4.如图所示,固定在水平面上的光滑半球,球心O的正上方固定一个小定滑轮,细绳一端拴一小球,小球置于半球面上的A点,另一端绕过定滑轮.今缓慢拉绳使小球 从A点滑到半球顶点,则此过程中,小球对半球的压力N及细绳的拉 力F大小变化情况是() A.N变大,F变大B.N变小,F变大 C.N不变,F变小D.N变大,F变小 5、两根长度相等的轻绳,下端悬挂一质量为m的物体,上端分别固定在水平天花板上的M、N点,M、N两点间的距离为s,如图所示。 已知两绳所能经受的最大拉力均为T,则每根绳的长度不得短于_______。 6.如图所示,电灯的重力为 ,AO绳与顶板间的夹角为 ,BO绳水平,则AO绳所受的拉力 和BO绳所受的拉力 分别为多少? 7、在例2中,如果保持A、O位置不变,当B点逐渐向上移动到O点的正上方时,AO、BO绳的拉力大小是如何变化的? 8.在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与两个分力的夹角的关系图。 问: (1)两个分力的大小各是多少? (2)合力的变化范围是多少? 9两个大人与一个小孩沿河岸拉一条船前进,两个大人的拉力分别为 , ,它们的方向如图7所示,要使船在河流中平行河岸行驶,求小孩对船施加的最小力的大小和方向。 【学后反思】 ________________________________________________________________________________________________________________________________。 参考答案: 1.C 2.解: 根据题意,释放后小球所受合力的方向必为OP方向。 用三角形定则从右图中不难看出: 重力矢量OG的大小方向确定后,合力F的方向确定(为OP方向),而电场力Eq的矢量起点必须在G点,终点必须在OP射线上。 在图中画出一组可能的电场力,不难看出,只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq才会最小,所以E也最小,有E= 这是一道很典型的考察力的合成的题,不少同学只死记住“垂直”,而不分析哪两个矢量垂直,经常误认为电场力和重力垂直,而得出错误答案。 越是简单的题越要认真作图. 3.C 4.C 5. 6.解析;先分析物理现象,为什么绳AO、BO受到拉力呢? 原因是OC绳受到电灯的拉力使绳张紧产生的,因此OC绳的拉力产生了两个效果,一是沿AO向下的拉竖AO的分力 ,另一个是沿BO绳向左的拉紧BO绳的分力 。 画出平行四边形,如图5—2所示。 因为OC绳的拉力等于电灯的重力,因此由几何关系得 其方向分别为沿AO方向和沿BO方向(如图所示)。 7.解析: 由上题分析得,OC绳的拉力效果有两个,一是沿AO绳拉紧AO的效果,另一个是沿BO绳使BO绳拉紧的效果。 根据OC绳拉力的效果,用平行四边形定则,作出OC绳的拉力和两个分力在OB绳方向变化时的几个平行四边形,如图5—3所示。 由图可知,当B点位置逐渐变化到B’、B’’的过程中,表示 大小的线段 的长度在逐渐减小。 故 在不断减小;表示 大小的线段 的长度先减小后增大,故 是先减小后增大。 说明: 在分析分力如何变化时,一般采用图解法来分析比较容易和方便。 8.解析: (1)由图6得,当 或 时,合力F为5N,即 当 时,合力为1N,即 由 (1)、 (2)解得 (2)合力的变化范围是 9.解析: 为了使船沿河中央航线行驶,必须使两个大人和一个小孩对船的三个拉力的合力沿河中央方向。 方法一: 设两个大人对船拉力的合力 跟 的夹角为 ,由图可知 因此合力 与河流中央方向OE间的夹角为 要使合力F沿OE线,且 最小,则 必须垂直OE,所以 大小为 方法二: 为了使船沿河的中央航线行驶,必须使船在垂直于中央航线方向上的合力等于零。 因此,小孩拉力的垂直分量必须与两个大人拉力的垂直分量平衡。 即 要使小孩的拉力最小,应使小孩的拉力就在垂直OE的方向上, 所以 。 说明: 方法二采用了“先分解,后合成”,比较简便,这是求合力的一种常用方法,请加以体会。
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- 专题十一 硅及其化合物 专题 十一 及其 化合物