Question

3．探秘海灘上的物質(zhì)
在海灘上，你能見到各種各樣的物質(zhì)，除海洋生物外，最常見的有海沙、貝殼和海水．雖然它們性質(zhì)和用途各異，但是從元素組成的角度看，這些物質(zhì)僅是由氧、硅、氯、鉀、鈣等有限的幾種元素組成的．
原子是構(gòu)成物質(zhì)的“基石”．一種原子，可以構(gòu)成最簡單的單質(zhì)，但更多的是跟其它原子結(jié)合成各種化合物，請回答：
[一]．從化學(xué)的視角認(rèn)識物質(zhì)
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(xué)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(xué)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(zhì)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(gòu)成硫酸鎂的微粒符號：Mg²⁺、SO₄^2-．假設(shè)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(zhì)量的計算公式為：$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$．
④食用低鈉鹽可預(yù)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(zhì)構(gòu)成的角度看，氯化鉀有苦味可能是鉀離子造成的．

[二]．用化學(xué)的方法改造物質(zhì)
（1）海水中含有豐富的鎂元素，目前大多數(shù)金屬鎂是從海水中提取的，其生產(chǎn)流程如下（如圖2）：
①請寫出步驟一和步驟二反應(yīng)的化學(xué)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(fā)電最關(guān)鍵的材料是高純硅，生產(chǎn)高純硅的流程示意圖如下（如圖3）：

發(fā)生的反應(yīng)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(xué)和節(jié)約資源的目的，上述流程中某化合物需要循環(huán)使用，該物質(zhì)的化學(xué)式是HCl．

Answer 1

分析 （一1）①熟記常見物質(zhì)的主要成分；②根據(jù)提供的元素和物質(zhì)的類別來確定物質(zhì)的化學(xué)式；③根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量=溶液的質(zhì)量×溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(gòu)成異同點來分析；
（二）（1）當(dāng)將生石灰放入海水中，氧化鈣先與水反應(yīng)生成氫氧化鈣，然后氫氧化鈣再與氯化鎂反應(yīng)；
明確每一步中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(jù)氫氣與氧氣反應(yīng)的情況和Si與氧氣反應(yīng)的情況考慮；由生產(chǎn)高純硅的流程示意圖可知，鹽酸既是反應(yīng)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(zhì)分屬于氧化物和鹽，根據(jù)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(fù)電荷，故硫酸鎂的化學(xué)式為：MgSO₄，是由鎂離子與硫酸根離子構(gòu)成的；Wg海水中含有鎂離子的質(zhì)量為：Wg×3.5%×3.69%，那么氯化鎂的質(zhì)量為$\frac{Wg×3.5%×3.69%}{\frac{24}{95}}$=$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$．故填：Mg²⁺；SO₄^2-；$\frac{Wg×3.5%×3.69%×95}{24}$；
④氯化鈉是由鈉離子和氯離子構(gòu)成的，沒有苦味，氯化鉀是由鉀離子和氯離子構(gòu)成的，有苦味，據(jù)此分析可能是鉀離子導(dǎo)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(yīng)生成氫氧化鈣，然后氫氧化鈣與氯化鎂反應(yīng)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(yīng)能生成氯化鎂和水，屬于復(fù)分解反應(yīng)；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(fā)生反應(yīng)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(chǎn)高純硅的流程示意圖可知，為了達到綠色化學(xué)和節(jié)約資源的目的，物質(zhì)A需要循環(huán)使用，A的化學(xué)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(xué)們新信息獲取、處理及靈活運用所學(xué)知識進行分析問題、解決問題的能力．化學(xué)實驗現(xiàn)象是化學(xué)實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力．