Question

【題目】碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。

（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應(yīng)用橡膠塞的原因是______________（用化學(xué)方程式表示）；Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是________。

A．普通玻璃坩堝 B．石英玻璃坩堝 C．氧化鋁坩堝 D．鐵坩堝

（2）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：

①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和_______。

物質(zhì)	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點/℃	2 355	57.6	31.8	8.2	－30.4	－84.9	－111.9

③SiHCl3極易水解，其完全水解的化學(xué)方程式為_____________。

（3）某同學(xué)為了驗證碳和硅兩種元素非金屬性的相對強弱，用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器已略去，氣密性已檢驗），實驗操作步驟：

Ⅰ.打開彈簧夾1，關(guān)閉彈簧夾2，并打開活塞a，滴加鹽酸。

Ⅱ.A中看到白色沉淀時，關(guān)閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，，關(guān)閉活塞a。

① B中反應(yīng)的離子方程式是________。

②通過步驟Ⅰ得知鹽酸具有的性質(zhì)是________（填字母）。

A．揮發(fā)性 B. 還原性 C. 氧化性 D. 酸性

③ C裝置中的試劑X是________（寫化學(xué)式）。D中反應(yīng)的化學(xué)方程式是________。

④碳、硅的非金屬性逐漸減弱的原因：碳和硅______。

Answer 1

【答案】SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O D SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 精餾(或蒸餾) SiHCl3+4H2O（或3H2O） = H4SiO4(或H2SiO3) +H2↑+3HCl↑ CaCO3+ 2H+= Ca2++ CO2↑+ H2O A D NaHCO3 Na2SiO3+ CO2+ H2O = H2SiO3（膠體）+ Na2CO3 位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子能力減弱，非金屬性減弱。

【解析】

（1）玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結(jié)在一起，純堿為碳酸鈉熔融時不能創(chuàng)造和碳酸鈉反應(yīng)的物質(zhì)，如玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物和堿發(fā)生反應(yīng)；

（2）①石英砂主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳；

②根據(jù)題中數(shù)據(jù)，采用精餾（或蒸餾）方法提純SiHCl3；

③SiHCl3水解生成硅酸、氫氣和氯化氫；

④根據(jù)同一主族性質(zhì)遞變規(guī)律分析解答。

（1）SiO2是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應(yīng)用橡膠塞的原因是玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結(jié)在一起，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O，需要用橡膠塞，Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是鐵坩堝，玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物，都和堿發(fā)生反應(yīng)，不能選擇ABC，

故答案為：SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O；D；

（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反應(yīng)中生成碳化硅，反應(yīng)為：SiO2＋3CSiC＋2CO↑，

故答案為：SiO2＋3CSiC＋2CO↑；

②利用沸點的不同提純SiHCl3屬于蒸餾，SiHCl3（沸點33.0℃）中含有少量SiCl4（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），由于沸點差別較大，可以通過精餾（或蒸餾）除去雜質(zhì)，

故答案為：精餾（或蒸餾）；

③SiHCl3水解反應(yīng)方程式為：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，故答案為：SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑；

④由于碳和硅位于同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，得電子的能力減弱，非金屬性減弱，所以碳、硅的非金屬性逐漸減弱。