题目内容
硅在地壳中的含量较高,硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料,其中生产普通玻璃的主要原料有 。
(2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外,也可以生产碳化硅,则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为 。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式 。
(3)有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和 ;SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为 。
物质 | Si | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | SiH3Cl | HCl | SiH4 |
沸点/℃ | 2355 | 57.6 | 31.8 | 8.2 | -30.4 | -84.9 | -111.9 |
(4)还原炉中发生的化学反应为: 。
(5)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是 。
(1)石英砂、纯碱和石灰石 (2分)
(2)①①SiO2+2CSi+2CO↑(2分)、SiO2+3CSiC+2CO↑(2分)
②Si+3HCl SiHCl3 + H2 (2分)
(3)精馏(或蒸馏)(1分) H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (2分)
(4)SiHCl3 + H2 Si+3HCl(2分)
(5)H2、HCl(2分)
解析试题分析:制取粗硅过程中可发生两个反应SiO2+2CSi+2CO↑、SiO2+3CSiC+2CO↑,粗硅提纯生成SiHCl3的化学方程式为Si+3HCl SiHCl3 + H2 ,结合表中数据可知利用蒸馏的方法提纯SiHCl3;其水解产物为H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl。
考点:硅的提取过程、氯碱工业。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及纺织品的漂白。过氧化氢法生产亚氯酸钠的操作步骤如下:
①将氯酸钠(NaClO3)和盐酸加入到ClO2发生器中;
②将产生的ClO2气体在稳定装置中用水吸收后,再加入NaOH和双氧水;
③在固体分离装置中进行分离,得到亚氯酸钠。
已知NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2·3H2O,且NaClO2在碱性条件下稳定性较高。试回答下列问题:
(1)在ClO2发生器中同时有氯气产生,则在ClO2发生器中发生反应的化学方程式为 。
(2)在ClO2稳定装置中,H2O2作 (选填序号)。
A.氧化剂
B.还原剂
C.既作氧化剂又作还原剂
D.既不作氧化剂也不作还原剂
(3)在实验室模拟“固体分离装置”中的技术,必须进行的实验操作是 (按实验先后顺序填写操作代号)。
A.过滤 B.加热 C.蒸发
D.分液 E.蒸馏 F.冷却
(4)经查阅资料可知,当pH≤2.0时,ClO2-能被I-完全还原成Cl-,欲测定成品中NaClO2的含量,现进行以下操作:
步骤Ⅰ | 称取样品Wg于锥形瓶中,并调节pH≤2.0 |
步骤Ⅱ | 向锥形瓶中加入足量的KI晶体,并加入少量的指示剂 |
步骤Ⅲ | 用c mol·L-1的Na2S2O3溶液滴定,生成I-和S4O62- |
①步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式是 ,步骤Ⅲ中达到滴定终点时的现象是 。
②若上述滴定操作中用去了V mL Na2S2O3溶液,则样品中NaClO2的质量分数为 (用字母表示)。
硅及其化合物对人类现代文明的发展具有特殊贡献。请回答下列有关问题:
(1)硅原子的结构示意图:________。
(2)下列物品或设备所用的材料属于硅酸盐的是________。
①长江三峡水泥大坝 ②石英光导纤维 ③陶瓷坩埚
④普通玻璃 ⑤硅太阳能电池
A.①②⑤ | B.③④⑤ | C.②③④ | D.①③④ |
___________________________________________________________。
“蛇纹石石棉”主要成分有二氧化硅、氧化镁和结晶水,它的化学式是Mg6[(OH)4Si2O5]2。
(1)“蛇纹石石棉”的氧化物形式为______________________,其中原子半径最大的元素
在周期表中的位置是______________________。
(2)Si原子的最外层的电子排布式为_____________,SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式
为________________________________________________。
(3) SiCl4比SiO2的熔点_____(填“低”、“高”),原因是__________________________。
(4)从哪些方面不能判断Si和O的非金属性强弱 。
A.利用Si和O在周期表中的位置 |
B.SiO2与水不发生反应 |
C.Si在一定条件下与氧气反应,生成SiO2 |
D.H2SiO3的酸性比H2O的酸性强 |
喷泉是一种常见的自然现象,其产生的原因是存在压强差。制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。
(1)写出实验室制取氨气的化学方程式: _________ 。
(2)收集氨气应使用 法。
(3)要得到干燥的氨气可选用下列 做干燥剂。
A.浓硫酸 | B.碱石灰 | C.NaOH固体 | D.P2O5固体 |
(5)如果只提供如图2的装置,请举例说明引发喷泉法 。
清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH,Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。
回答下列问题
(1)能否用玻璃试剂瓶来盛HF溶液,为什么?用化学方程式加以解释 ;
(2)写出晶片制绒反应的离子方程式 ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH一反应,生成SiO44一,然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为 。
(3)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:
| 实验事实 |
事实一 | 水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气。 |
事实二 | 盛放于铂或石英器皿中的纯水长时间对粉末状还原硅无腐蚀作用。 |
事实三 | 普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中缓慢溶解。 |
事实四 | 在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2。 |
事实五 | 1g(0.036mo1)Si和20mL含有lgNaOH(0.025mol)的溶液,小心加热(稍微预热),收集到约1700mL H2,很接近理论值(1600mL)。 |
结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作 剂;NaOH作 剂,降低反应 。高温无水环境下,NaOH作 剂。
(4)在太阳能电池表面沉积深蓝色减反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)与氨气(NH3)在等离子体中反应。硅烷是一种无色、有毒气体,常温下与空气和水剧烈反应。下列关于硅烷、氮化硅的叙述不正确的是 。
A.在使用硅烷时要注意隔离空气和水,SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2;
B.硅烷与氨气反应的化学方程式为:3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑,反应中NH3作氧化剂;
C.它们具有卓越的抗氧化、绝缘性能和隔绝性能,化学稳定性很好,不与任何酸、碱反应;
D.氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料。