题目内容
【题目】晶体硅是一种重要的非金属材料,有科学家认为硅是“21世纪的能源”、“未来的石油”。
(1)工业上生产纯硅的工艺流程如下:
石英砂的主要成分是SiO2,在制备粗硅时,焦炭的作用是__________(填“氧化剂”或“还原剂”);在该反应中,若消耗了3.0 g SiO2 ,则转移电子的总数为_______________。
(2)某实验室利用SiHCl3(沸点33.0 ℃)与过量H2在1 000 ℃~1 100 ℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。装置如图所示(热源及夹持装置略去)。
①装置B中的试剂是___________。装置C中的烧瓶需要加热,其目的是_________________。
②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是______________________;装置D中发生反应的化学方程式为___________________________________。
③为检验产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解,取上层清液后需要加入的试剂有______(填字母)。
a.碘水 b.氯水 c.Na2SO3溶液 d.KSCN溶液
【答案】还原剂 1.204×1023或0.2NA 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成 SiHCl3+H2Si+3HCl bd
【解析】
(1)根据工艺流程写出化学方程式,从化合价的变化判断焦炭的作用,根据化学方程式和质量关系求出转移的电子数;
(2) ①A生成的氢气经过干燥,进入D与从C中汽化的SiHCl3反应制粗硅,B是干燥装置,②氢气和SiHCl3发生置换反应,写出化学方程式;
③选择检验亚铁离子的试剂;
(1)根据流程可知,化学方程式为SiO2+2CSi+2CO,碳的化合价升高,做还原剂, 1mol SiO2参加反应转移的电子数为4mol,反应中消耗了3.0 g SiO2 ,n==0.05 mol,转移电子为0.2 mol,即1.204×1023或0.2NA;
(2)SiHCl3能与H2O强烈反应,需要用浓硫酸干燥氢气,反应需要的温度比较高,在D中反应,SiHCl3的沸点较低,C中的烧瓶需要加热是为了使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化;
②装置D中有硅单质生成,即有固体物质生成 。此反应为 SiHCl3+H2Si+3HCl;
③亚铁离子的检验通常用的方法是:先向溶液中加入KSCN,溶液不变红色,再加入氯水溶液变红色,即可却确定有亚铁离子,答案为bd。