Question

【題目】硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統材料到信息材料的發展過程中創造了一個又一個奇跡。

（1）硅在元素周期表中的位置是_______。

（2）工業生產粗硅的反應有：SiO2+2CSi（粗）+2CO↑，SiO2+3CSiC+2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1：1，則參加反應的C和SiO2的質量之比為 。

（3）工業上可以通過如下圖所示的流程制取純硅：

①若反應I為 Si（粗）+3HClSiHCl3+H2，

則反應II的化學方程式為 。

②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另 一種物質，寫出該反應的化學方程式： 。

③假設每一輪次制備1mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失，反應I中HCl的利用率為90%，反應II中H2的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產中，補充投入HCl 和H2的物質的量之比是 。

Answer 1

【答案】（1）第三周期IVA族 （2）1:2

（3）①SiHCl3+H2 Si（純）+3HCl

②SiHCl3+3H2O = H2SiO3+3HCl+H2↑

③5:1

【解析】

試題分析：（1）硅在周期表中位于第三周期第IVA族。

（2）將兩方程式疊加，可知C和SiO2的物質的量之比為5:2，因此質量比為：（5×12）：（2×60）=1:2。

（3）①由流程圖可知反應II是SiHCl3和H2反應生成純硅和HCl，因此方程式為：SiHCl3+H2 Si（純）+3HCl。

②寫出方程式中已知物質：SiHCl3+3H2O — H2SiO3+3HCl，由原子守恒可知另一種物質為H2，故方程式為SiHCl3+3H2O = H2SiO3+3HCl+H2↑。

③由題中條件可知：

Si（粗）+ 3HCl SiHCl3 + H2

1mol 3mol 1mol

SiHCl3+H2 Si（純）+3HCl

1mol 1mol 3mol

由以上數據，循環生產中只能產生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（）molHCl，循環生產中只產生1molH2，但H2的利用率為93.75%，因此需增加（）molH2，因此，補充投入HCl 和H2的物質的量之比為：（）：（）=5:1。