Question

“材料”的發現和使用往往會極大地推動生產、生活的發展，一些材料的出現甚至具有里程碑式劃時代的意義．請你回答以下問題：
（1）無機非金屬材料．高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導體”材料，它的發現和使用曾引起計算機的一場“革命”．這種材料可以按下列方法制備：

①寫出步驟①的化學方程式：

 

．
②步驟②經過冷凝得到的SiHCl₃（沸點33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），提純SiHCl₃的主要化學操作的名稱是

 

；SiHCl₃和SiCl₄一樣遇水可發生劇烈水解，已知SiHCl₃水解會生成兩種氣態產物，請寫出其水解的化學方程式：

 

．
③請寫出二氧化硅與氫氟酸反應的化學方程式：

 

．
（2）磁性材料．這種材料一般含有鐵元素，鐵是用途最為廣泛的金屬，也較為活潑，所以從它的使用開始就不斷實施著對它的防護．最常見的鐵制品腐蝕就是電化學腐蝕，寫出最為普遍的電化學腐蝕的負極反應式

 

．
（3）激光材料．我國是激光技術先進的國家，紅寶石（Al₂O₃）是最早用于產生激光的材料，它是一種兩性氧化物，請用離子方程式加以說明：

 

，

 

．
（4）納米材料．膠體是一種物質以“納米”顆粒的形式分散到另一種物質里形成的分散系，膠體粒子的直徑大約是

 

，三氯化鐵溶液可以加速傷口止血，請簡述原因

 

．
（5）高分子材料．可以分成無機高分子材料和有機高分子材料．一種新型高效凈水劑[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m就屬于無機高分子材料，廣泛應用于生活用水和工業污水處理，其中鐵元素的化合價為

 

．一種合成纖維腈綸，又稱“人造羊毛”，由丙烯腈（CH₂═CH-CN）為原料聚合生成，請寫出生成該有機高分子材料的化學方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）①焦炭在高溫下可以置換二氧化硅中的硅；
②根據熔沸點的不同實現物質分離的方法為蒸餾或分餾；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫；
③二氧化硅能和唯一的酸：氫氟酸反應；
（2）在鐵制品腐蝕的電化學腐蝕中，金屬鐵作負極發生氧化反應；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應又能和強堿反應，均放出氫氣；
（4）膠體的分散質微粒直徑介于1nm～100nm之間，電解質溶液能使膠體聚沉；
（5）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合價代數和為0，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發生加聚反應．

解答：解：（1）①工業上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來制備粗硅，方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
②SiHCl₃（沸點33.0℃）、SiCl₄（沸點57.6℃）、HCl（沸點-84.7℃），他們的沸點不同，根據沸點的不同實現物質分離的方法為蒸餾或分餾；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫，反應方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，
故答案為：蒸餾或分餾；SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑；
③二氧化硅只能和氫氟酸反應，方程式為：SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O，
故答案為：SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O；
（2）在鐵制品的電化學腐蝕中，金屬鐵作負極發生氧化反應，電極反應為：Fe→Fe²⁺+2e^-，
故答案為：Fe→Fe²⁺+2e^-；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應又能和強堿反應，反應的方程式分別為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O═2[Al（OH）₄]^-，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O═2[Al（OH）₄]^-；
（4）膠體的分散質微粒直徑范圍：1nm～100nm，膠體聚沉的條件：加熱、攪拌、加入電解質等，氯化鐵是電解質，能使血液膠體聚沉而止血，
故答案為：1nm～100nm；氯化鐵是電解質，使血液膠體聚沉；
（5）化合物中鋁元素顯+3價，氫氧根為-1價，各元素的化合價代數和為0，故鐵元素的化合價為+3價，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發生加聚反應，方程式為：，
故答案為：+3；．

點評：本題考查了實驗方案設計的有關知識，題目難度中等，掌握實驗原理的解題的關鍵，會根據實驗目的和物質的性質選取實驗裝置和實驗藥品，然后進行相應的實驗．