Question

【題目】碳、硅及其化合物的開發由來已久，在現代生活中有廣泛應用。

（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用橡膠塞的原因是______________（用化學方程式表示）；Na2SiO3可通過SiO2與純堿混合高溫熔融反應制得，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）高純硅是現代信息、半導體和光伏發電等產業都需要的基礎材料。工業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下：

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

②在流化床反應的產物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關物質的沸點數據如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和_______。

物質	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，其完全水解的化學方程式為_____________。

（3）某同學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，關閉彈簧夾1，打開彈簧夾2，，關閉活塞a。

① B中反應的離子方程式是________。

②通過步驟Ⅰ得知鹽酸具有的性質是________（填字母）。

A．揮發性 B. 還原性 C. 氧化性 D. 酸性

③ C裝置中的試劑X是________（寫化學式）。D中反應的化學方程式是________。

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生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結在一起，純堿為碳酸鈉熔融時不能創造和碳酸鈉反應的物質，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生反應；

（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生成碳化硅和一氧化碳；

②根據題中數據，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根據同一主族性質遞變規律分析解答。

（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生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結在一起，發生反應的化學方程式為：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，都和堿發生反應，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，在反應中生成碳化硅，反應為：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，

故答案為：精餾（或蒸餾）；

③SiHCl3水解反應方程式為：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。