硅在地殼中的含量較高.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.回答下列問題:
(1)1810年瑞典化學家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時,得到一種“金屬”.這種“金屬”可能是
 

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料.其中,生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有
 

(3)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:

  發(fā)生的主要反應(yīng)
電弧爐 SiO2+2C
 1600-1800℃ 
.
 
   Si+2CO↑
流化床反器 Si+3HCl
 250-300℃ 
.
 
  SiHCl3+H2
還原爐 SiHCl3+H2 
 1100-1200℃ 
.
 
Si+3HCl
①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅,該反應(yīng)的化學方程式為
 
;碳化硅又稱
 
,其晶體結(jié)構(gòu)與
 
相似.
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/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
③SiHCl3極易水解,其完全水解的產(chǎn)物為
 

(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料,這些原料是
 
考點:硅和二氧化硅
專題:碳族元素
分析:(1)石英砂主要成分為二氧化硅,碳做還原劑還原二氧化硅為單質(zhì)硅;
(2)生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石英和石灰石;
(3)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;碳化硅又稱金剛砂,其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似;
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)電解飽和食鹽水稱為氯堿工業(yè),結(jié)合上述工藝流程解答.
解答: 解:(1)石英砂的主要成分是二氧化硅,加熱石英砂、木炭和鐵時,發(fā)生置換反應(yīng),SiO2+2C
 高溫 
.
 
Si+2CO↑,所以在加熱石英砂、木炭和鐵時,得到一種“金屬”.這種“金屬”可能是含有硅碳的鐵合金,
故答案為:含有硅碳的鐵合金;
(2)制造普通玻璃的主要原料是:純堿、石灰石和石英,在玻璃窯中強熱時的主要發(fā)生反應(yīng):SiO2+Na2CO3
 高溫 
.
 
Na2SiO3+CO2↑、SiO2+CaCO3
 高溫 
.
 
CaSiO3+CO2↑,
故答案為:純堿、石英和石灰石;
(3)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+3C
 高溫 
.
 
SiC+2CO↑,碳化硅又稱金剛砂,其晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似,
故答案為:SiO2+3C
 高溫 
.
 
SiC+2CO↑;金剛砂;金剛石;
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↑,生成硅酸、氫氣和氯化氫,
故答案為:H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl;
(4)氯堿工業(yè)主要反應(yīng)為電解飽和食鹽水:2NaCl+2H2O
 電解 
.
 
2NaOH+H2↑+Cl2↑,為該化學工藝提供H2、HCl,
故答案為:H2、HCl.
點評:本題考查了實驗方案設(shè)計的有關(guān)知識,側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識,注意粗硅的提純反應(yīng)原理,對知識進行遷移解決情形相似的新問題體現(xiàn)出知識運用與問題分析的能力是本題的特點,題目難度中等.
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相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

下列關(guān)于鈉的說法不正確的是( 。
A、金屬鈉和氧氣反應(yīng),條件不同,產(chǎn)物不同
B、鈉鉀合金通常狀況下呈液態(tài),可作原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑
C、鈉的化學活潑性很強,少量的鈉可保存在有機溶劑CCl4
D、由于鈉比較活潑,所以它能從鹽的熔融物中置換出金屬活動順序表中鈉后面的金屬

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科目:高中化學 來源: 題型:

某一反應(yīng)物的物質(zhì)的量是2.0mol,經(jīng)過4min后,它的物質(zhì)的量變成了1.68mol,則在這4min內(nèi)它的反應(yīng)速率是( 。
A、無法確定
B、0.08 mol?L-1?min-1
C、0.32 mol?L-1?min-1
D、0.06 mol?L-1?min-1

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科目:高中化學 來源: 題型:

2006年諾貝爾化學獎、醫(yī)學和生理學獎分別授予在研究DNA、RNA方面有突出成就的美國科學家.核酸有兩種:含核糖的是核糖核酸(RNA),含脫氧核糖的是脫氧核糖核酸(DNA),人們的基因組通過從細胞核里的DNA向蛋白質(zhì)的合成機制發(fā)出生產(chǎn)蛋白質(zhì)的指令運作,這些指令通過mRNA傳送.核糖是合成核酸的重要原料,常見的兩種核糖結(jié)構(gòu)簡式為:戊醛糖CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO,下列關(guān)于核糖的敘述不正確的是( 。
A、戊醛糖和D-核糖互為同分異構(gòu)體
B、它們都能發(fā)生酯化反應(yīng)
C、戊醛糖屬于單糖
D、由戊醛糖→脫氧核糖(CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO)可看成是一個氧化過程

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科目:高中化學 來源: 題型:

某同學用下列各裝置設(shè)計一個實驗,驗證氯氣的性質(zhì).
請回答:
(1)②中濃硫酸的作用是
 
;
(2)③中的實驗現(xiàn)象是
 
;④中的實驗現(xiàn)象是
 
;上述實驗現(xiàn)象說明起漂白作用的是
 
(填化學式).
(3)⑤中NaOH溶液的作用是吸收多余的氯氣、防止污染大氣,試寫出反應(yīng)的離子方程式:
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應(yīng):
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)(△H<0)
(1)寫出該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式 K=
 

(2)降低溫度,該反應(yīng)K值
 
,二氧化硫轉(zhuǎn)化率
 
,
化學反應(yīng)速率
 
(以上均填增大、減小或不變)
(3)600℃時,在一密閉容器中,將二氧化硫和氧氣混合,反應(yīng)過
程中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量變化如圖,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的時間是
 

(4)據(jù)圖判斷,反應(yīng)進行至20min時,曲線發(fā)生變化的原因是
 
(用文字表達),10-15min的曲線變化的原因能是
 
(填寫編號)
a.加了催化劑  b.縮小容器體積     c.降低溫度     d.增加SO3的物質(zhì)的量
(5)將0.23mol SO2和0.11O2 mol放入容積為1L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2SO2+O2 
催化劑
2SO3(正反應(yīng)放熱),在一定溫度下,反應(yīng)達到平衡,得到0.12mol SO3,則計算出改反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
 
.若溫度不變,再加入0.50mol O2后重新達到平衡,則SO2的平衡濃度
 
(填“增大”、“不變”或“減小”),O2的轉(zhuǎn)化率
 
(填“升高”、“不變”或“降低”),SO3的體積分數(shù)
 
(填“增大”、“不變”或“減小”).

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科目:高中化學 來源: 題型:

25℃時,某一元酸HA的電離常數(shù)Ka=10-6,現(xiàn)將0.1mol?L-1的HA溶液和0.1mol?L-1的NaA溶液等體積混合,溶液顯
 
(填“酸性”、“中性”、堿性“).

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科目:高中化學 來源: 題型:

美籍埃及人澤維爾用激光閃爍照相機拍攝到化學反應(yīng)中化學鍵斷裂和形成的過程,因而獲得1999年諾貝爾化學獎.激光有很多用途,例如波長為10.3 微米的紅外激光能切斷B(CH33分子中的一個B-C鍵,使之與HBr發(fā)生取代反應(yīng):B(CH33+HBr→B(CH32Br+CH4而利用9.6微米的紅外激光卻能切斷兩個B-C鍵,并與HBr發(fā)生二元取代反應(yīng).
(1)試寫出二元取代的化學方程式:
 

(2)利用5.6g B(CH33和9.72g HBr正好完全反應(yīng),則生成物中甲烷的物質(zhì)的量為
 
,其他兩種產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象,所得的實驗結(jié)論正確的是( 。
實驗操作及現(xiàn)象 實驗結(jié)論
A 向2mL 0.1mol?L-1 CH3COOH溶液中滴加等濃度的NaHCO3溶液,有氣泡產(chǎn)生 酸性:
CH3COOH>H2CO3
B 向2mL 0.1mol?L-1 NaOH溶液中滴加3滴0.1mol?L-1 MgCl2溶液,出現(xiàn)白色沉淀后,再滴加3滴0.1mol?L-1 FeCl3溶液,出現(xiàn)紅褐色沉淀 溶度積:
Mg(OH)2>Fe(OH)3
C 在少量無水乙醇中加入金屬Na,生成可以在空氣中燃燒的氣體 CH3CH2OH是弱電解質(zhì)
D 用3mL稀H2SO4溶液與足量Zn反應(yīng),當氣泡稀少時,加入1mL濃H2SO4,又迅速產(chǎn)生較多氣泡 H2SO4濃度增大,反應(yīng)速率加快
A、AB、BC、CD、D

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