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15.硅是無機非金屬材料的主角,硅芯片的使用,促進了信息技術的革命.
(1)陶瓷、水泥和玻璃都屬于傳統(tǒng)硅酸鹽材料.其中,生產(chǎn)普通玻璃的主要原料除了SiO2、Na2CO3外還CaCO3.玻璃制作過程中發(fā)生了Na2CO3+SiO2_Na2SiO3+CO2的反應,碳酸酸性強于硅酸,但為什么該反應可在高溫下發(fā)生?高溫下Na2SiO3的穩(wěn)定性比Na2CO3強.
(2)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如圖:

①請寫出反應Ⅱ、Ⅲ的化學方程式:ⅡSi+3HCl_SiHCl3+H2、ⅢSiHCl3+H2_Si+3HCl;
②在流化床反應的產(chǎn)物中,SiHCl3大約占85%,所含有的其它物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表:
物質(zhì)SiSiCl4SiHCl3SiH2Cl2SiH3ClHClSiH4
沸點/℃235557.631.88.2-30.4-84.9-111.9
提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和分餾(相當于多次蒸餾).沉降是為了除去Si;在空氣中冷凝所得液體主要含有SiCl4、SiHCl3;若在實驗室進行分餾提純液體,應該采取以下加熱方法中的D;
A.電爐加熱     B.酒精燈加熱    C.砂浴加熱    D.水浴加熱
③SiHCl3極易水解,其完全水解時的反應方程式為SiHCl3+4H2O=H4SiO4+H2↑+3HCl.

分析 (1)生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有:SiO2、Na2CO3以及CaCO3;反應向生成更穩(wěn)定物質(zhì)的方向進行;
(2)①石英砂與焦炭反應得到Si與CO,粗硅與HCl反應得到SiHCl3與氫氣,最后再用氫氣還原SiHCl3得到高純度硅;
②沉降除去高沸點的硅,在空氣中冷凝所得液體的沸點應高于空氣的沸點,主要沸點相對較高的SiCl4、SiHCl3,二者沸點均低于水的沸點,可以利用水浴加熱;
③SiHCl3極易水解,其完全水解生成原硅酸、氫氣與HCl.

解答 解:(1)生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有:SiO2、Na2CO3以及CaCO3;碳酸酸性強于硅酸,但高溫下二氧化硅與碳酸鈉反應生成硅酸鈉與二氧化碳,說明高溫下Na2SiO3的穩(wěn)定性比Na2CO3強,
故答案為:CaCO3;高溫下Na2SiO3的穩(wěn)定性比Na2CO3強;
(2)①石英砂與焦炭反應得到Si與CO,粗硅與HCl反應得到SiHCl3與氫氣,最后再用氫氣還原SiHCl3得到高純度硅,反應Ⅱ的化學方程式為:Si+3HCl_SiHCl3+H2,反應Ⅲ的化學方程式:,
故答案為:Si+3HCl_SiHCl3+H2;SiHCl3+H2_Si+3HCl;
②沉降除去高沸點的硅,在空氣中冷凝所得液體的沸點應高于空氣的沸點,主要沸點相對較高的SiCl4、SiHCl3,二者沸點均低于水的沸點,可以利用水浴加熱,受熱均勻,
故答案為:Si;SiCl4、SiHCl3;D;
③SiHCl3極易水解,其完全水解生成原硅酸、氫氣與HCl,反應方程式為:SiHCl3+4H2O=H4SiO4+H2↑+3HCl,
故答案為:SiHCl3+4H2O=H4SiO4+H2↑+3HCl.

點評 本題是對化學技術的考查,涉及硅酸鹽工業(yè)、硅的制備與提純,注意對基礎知識的理解掌握.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

5.短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如圖所示,其中T所處的周期序數(shù)與主族序數(shù)相等,
請回答下列問題:
(1)T的原子結構示意圖為
(2)元素的非金屬性為(原子的得電子能力):Q弱于W(填“強于”或“弱于”).
(3)Q的單質(zhì)與W最高價氧化物的水化物濃溶液共熱能發(fā)生反應,反應的化學方程式為C+2H2SO4(濃)_CO2↑+2SO2↑+2H2O.
(4)原子序數(shù)比R多1的元素的一種氫化物能分解為它的另一種氫化物,此分解反應的化學方程式是2H2O2MnO2_2H2O+O2↑.
(5)R有多種氧化物,其中甲的相對分子質(zhì)量最�。ǔG闆r下,甲遇到空氣即可轉變成一種紅棕色的氣體乙,甲、乙分別是NO和NO2(填化學式).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.現(xiàn)有六種元素,其中A、B、C、D為短周期主族元素,E、F為第四周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大.請根據(jù)下列相關信息,回答問題:
A元素原子的核外p電子總數(shù)比s電子總數(shù)少1
B元素原子p電子總數(shù)與s電子總數(shù)相等,且不與A元素在同一周期
C原子所有軌道全滿或半滿
D元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4
E是前四周期中電負性最小的元素
F在周期表的第七列
(1)A基態(tài)原子中能量最高的電子,其電子云在空間有3個方向,原子軌道呈紡錘形.
(2)某同學根據(jù)上述信息,所畫的B原子的電子排布圖為,違背了泡利不相容原理.
(3)F位于ⅦB族d區(qū),其基態(tài)原子電子有25種運動狀態(tài),價電子排布式為3d54s2
(4)CD3中心原子的雜化方式為sp3,用價層電子對互斥理論推測其分子空間構型為三角錐形.檢驗E元素的方法是焰色反應.
(5)HA3是一種弱酸,可部分電離出H+和A3-.配合物[Co(A3)(AH35]SO4中的配體是N3-、NH3(填化學式),鈷離子的配位數(shù)是6.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

3.化學與人類社會可持續(xù)發(fā)展密切相關,能源、環(huán)境、材料以及日常生活等都離不開化學.
(1)硅是無機非金屬材料的主角.請你舉出兩種含硅的材料名稱玻璃、水泥、陶瓷、光導纖維等;鋁制品表面因有一層氧化鋁薄膜而經(jīng)久耐用,但該氧化膜易被酸、堿破壞.若將氧化鋁與氫氧化鈉溶液作用,反應的離子方程式為Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O.
(2)氯氣用于漂白時,實際上起漂白作用的物質(zhì)不是Cl2而是它和水反應生成的HClO(寫化學式).缺鐵性貧血患者補充的鐵,通常以硫酸亞鐵的形式,而硫酸鐵則沒有這種藥效.當用硫酸亞鐵制成藥片時外表要包有一層特殊的糖衣,這層糖衣的作用是防止Fe2+被氧化.
(3)從降低成本和減少環(huán)境污染的角度考慮,制取硫酸銅最好的方法是C(填字母).
A.銅和濃硫酸反應
B.銅和稀硫酸反應
C.氧化銅和稀硫酸反應
D.銅與Fe2(SO43溶液反應.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

10.下列表示對應化學反應的離子方程式正確的是(  )
A.MnO2與濃鹽酸反應制Cl2:MnO2+4HCl_Mn2++2Cl-+Cl2↑+2H2O
B.氯化鐵溶液滴加到沸水中得到Fe(OH)3 膠體:Fe3++3H2O═Fe(OH)3↓+3H+
C.鐵溶于鹽酸產(chǎn)生H2:2Fe+6H+═2Fe3++3H2
D.Ca(HCO32溶液與少量NaOH溶液反應:HCO3-+Ca2++OH-═CaCO3↓+H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.25℃時,向10mL0.2mol•L-1NaCN溶液中加入0.2mol•L-1鹽酸,溶液pH隨加入鹽酸的體積變化情況如如圖所示.,則下列說法不正確的是( �。┮阎篕a(HCN)=6.4×10-10
A.a點時,CN-離子濃度大于其他點B.b點時,c(HCN)>c(CN-
C.c點時,c(Na+)=c(Cl-)+c(CN-D.d點時,溶液的c(H+)≈8×10-5mol•L-1

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7.硝酸錢可用作化肥、軍用炸藥、殺蟲劑、冷凍劑等,工業(yè)制取硝酸錢的工藝流程如圖1:

(l)合成氨氣的工業(yè)設備名稱是合成塔,設備中設置熱交換器的目的是充分利用熱能,節(jié)約能源,合成氨的原料氣必須先脫硫,目的是防止催化劑中毒
(2)吸收塔中反應的化學方程式為4NO+3O2+2H2O=4HNO3從生產(chǎn)流程看,吸收塔中需要補充空氣,其原因是可使NO循環(huán)利用,提高原料利用率
(3)生產(chǎn)硝酸的過程中常會產(chǎn)生氮的氧化物,可用如下三種方法處理:
方法一:堿性溶液吸收法
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;
2NO2+N2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
方法二:NH3還原法
8NH3(g)+6NO2(g)═7N2(g)+12H2O(g)△H=-2635kJ.mol-1(NO也有類似的反應)
方法三:甲烷吸收法
CH4(g)+2NO2(g)═CO2(g)+N2(g)+2H2O(g)△H=+867kJ.mol-1(NO也有類似的反應)
上述三種方法中,方法一的主要缺點是單獨的NO不能被吸收
方法三和方法二相比,方法三的缺點是耗能高
(4)工業(yè)上也可以通過電解NO制備NH4N03,其工作原理如圖2所示.
①圖中通入NH3的目的是使電解產(chǎn)物全部轉化為NH4NO3
②若維持電流強度為3A,電解2小時,理論上可制得NH4NO3的最大質(zhì)量為6.0g.(已知F=96500C•mol一l
(5)某化肥廠用NH3制備NH4NO3.己知:NH3制NO的產(chǎn)率是94%,NO制HNO3的產(chǎn)率是89%,則制HNO3所用NH3的質(zhì)量占總耗NH3質(zhì)量(不考慮其他損耗)的百分比為54.4%.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

4.如圖是某市自來水廠對天然水進行處理的過程

(1)沉淀池中需加入凝聚劑(或混凝劑),目的是吸附水中懸浮顆粒并使之沉降
(2)圖中的“加殺菌消毒劑”可以是液氯或臭氧(寫出一種常用殺菌消毒劑的名稱),其原理是利用這類物質(zhì)的氧化性(填“氧化性”或“還原性”)
(3)自來水廠的水源常被污染,下列選項中不會導致水污染的是①(填標號)
①生活污水經(jīng)處理后排放       �、诓缓侠硎褂棉r(nóng)藥、化肥
③工業(yè)生產(chǎn)中廢渣任意堆放         ④石油運輸過程中原油泄露流入江河.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

5.已知::①2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566kJ•mol-1
②Na2O2(s)+CO2(g)═Na2CO3(s)+12O2(g)△H=-226kJ•mol-1
根據(jù)以上熱化學方程式判斷,下列說法正確的是( �。�
A.Na2O2(s)與CO2(g)反應時,放出226kJ熱量
B.CO的燃燒熱為△H=-566kJ/mol
C.CO(g)與Na2O2 (S)反應的熱化學方程式為:Na2O2(s)+CO(g)═Na2CO3(s)△H=-509kJ•mol-1
D.2Na2O2(s)+2CO2(g)═2Na2CO3(s)+O2(g)△H=-452kJ•mol-1

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