摘要:25.硅化氢(SiH4)在空气中能自燃.根据甲烷燃烧的化学方程式.写出硅化氢自燃的化学方程式 .此反应中硅化氢是 电子.作为 剂.
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(2009?泰州模拟)高纯超净特种气体主要用于制造半导体器件、化合物半导体、激光器、光导纤维、太阳能电池等.超纯硅化氢制备方法如下:(已知:常温下SiH4难溶于水,与稀硫酸不反应,乙醚沸点34.6℃)
①由下列两种方法制得SiH4
方法一:Mg2Si+4NH4Cl
SiH4+2MgCl2+4NH3
方法二:LiAlH4+SiCl4
SiH4+AlCl3+LiCl
②除去SiH4中混有的杂质气体
请回答下列问题:
(1)对方法一的理解,有同学认为是NH4+水解产生H+,Mg2Si与H+反应生成SiH4,你认为该观点是否正确?并简述理由
(2)将方法二的固体产物溶于水,只有一种物质能促进水的电离,则NaOH、Mg(OH)2、LiOH碱性由强到弱的顺序为
(3)两种方法制得的SiH4中均含有少量杂质,有同学提出用下列方法除去SiH4中的杂质,其中肯定不可行是
a.用稀硫酸洗气 b.高温使杂质分解 c.低温分馏
(4)甲、乙、丙三同学在讨论SiH4制备方法的化学反应类型时发表如下观点,你认为正确的是
a.甲同学认为两个反应均为氧化还原反应
b.乙同学认为两个反应中只有一个属于氧化还原反应
c.丙同学认为要判断是否属于氧化还原反应,还需要知道SiH4中各元素具体的化合价.
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①由下列两种方法制得SiH4
方法一:Mg2Si+4NH4Cl
| 液氨 |
方法二:LiAlH4+SiCl4
| C2H5OC2H5 |
②除去SiH4中混有的杂质气体
请回答下列问题:
(1)对方法一的理解,有同学认为是NH4+水解产生H+,Mg2Si与H+反应生成SiH4,你认为该观点是否正确?并简述理由
不正确,因为该反应在液氨中进行,非水体系,不会水解
不正确,因为该反应在液氨中进行,非水体系,不会水解
.(2)将方法二的固体产物溶于水,只有一种物质能促进水的电离,则NaOH、Mg(OH)2、LiOH碱性由强到弱的顺序为
NaOH>LiOH>Mg(OH)2
NaOH>LiOH>Mg(OH)2
.(3)两种方法制得的SiH4中均含有少量杂质,有同学提出用下列方法除去SiH4中的杂质,其中肯定不可行是
b
b
.a.用稀硫酸洗气 b.高温使杂质分解 c.低温分馏
(4)甲、乙、丙三同学在讨论SiH4制备方法的化学反应类型时发表如下观点,你认为正确的是
bc
bc
.a.甲同学认为两个反应均为氧化还原反应
b.乙同学认为两个反应中只有一个属于氧化还原反应
c.丙同学认为要判断是否属于氧化还原反应,还需要知道SiH4中各元素具体的化合价.
我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法.由于三氯氢硅还原法具有一定优点,被广泛应用.其简化的工艺流程如图所示:

(1)制备三氯氢硅的反应为:Si(s)+3HCl(g)═SiHCl3(g)+H2(g)△H=-210kJ?mol-1.
伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g)△H=-241kJ?mol-1.
SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3,反应的热化学方程式为:
SiCl4(g)+H2(g)═SiHCl3(g)+HCl(g)△H= .
(2)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式为 .该生产工艺中可以循环使用的物质是 (至少写出两种).
(3)由于SiH4具有易提纯的特点,因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法.工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷,化学方程式是 ;整个制备过程必须严格控制无水,否则反应将不能生成硅烷,而是生成硅酸和氢气等,其化学方程式为 ;整个系统还必须与氧隔绝,其原因是 .
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(1)制备三氯氢硅的反应为:Si(s)+3HCl(g)═SiHCl3(g)+H2(g)△H=-210kJ?mol-1.
伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g)△H=-241kJ?mol-1.
SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3,反应的热化学方程式为:
SiCl4(g)+H2(g)═SiHCl3(g)+HCl(g)△H=
(2)由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式为
(3)由于SiH4具有易提纯的特点,因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法.工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷,化学方程式是
[化学-选修3:物质结构与性质]
硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.请回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为
(2)硅主要以硅酸盐、
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备.工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是
(6)在硅酸盐中,SiO
四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式.图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为

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硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.请回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为
M
M
,该能层具有的原子轨道数为9
9
、电子数为4
4
.(2)硅主要以硅酸盐、
二氧化硅
二氧化硅
等化合物的形式存在于地壳中.(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以
共价键
共价键
相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献3
3
个原子.(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备.工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为
Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
.(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
| 化学键 | C-C | C-H | C-O | Si-Si | Si-H | Si-O |
| 键能/(kJ?mol-1) | 356 | 413 | 336 | 226 | 318 | 452 |
C-C键和C-H键较强,所形成的烷烃稳定.而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成.
C-C键和C-H键较强,所形成的烷烃稳定.而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成.
.②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是
C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键
C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键
.(6)在硅酸盐中,SiO
4- 4 |
sp3
sp3
,Si与O的原子数之比为1:3
1:3
,化学式为SiO32-
SiO32-
.我国目前制备多晶硅主要采用三氯氢硅氢还原法、硅烷热解法和四氯化硅氢还原法.由于三氯氢硅还原法具有一定优点,被广泛应用.其简化的工艺流程如图所示:

反应①:Si(粗)+3HCl(g)
SiHCl3(l)+H2(g)
反应②:SiHCl3+H2
Si(纯)+3HCl
(1)制备三氯氢硅的反应为:Si(s)+3HCl(g)═SiHCl3(g)+H2(g);△H=-210kJ?mol-1.伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g);△H=-241kJ?mol-1.SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3,反应的热化学方程式为:SiCl4(g)+H2(g)═SiHCl3(g)+HCl(g);△H=
(2)假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①HCl中的利用率为75%,反应②中和H2的利用率为80%.则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是
(3)由于SiH4具有易提纯的特点,因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法.工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷,化学方程式是
整个制备过程必须严格控制无水,否则反应将不能生成硅烷,而是生成硅酸和氢气等,其化学方程式为
整个系统还必须与氧隔绝,其原因是
(4)若将硅棒与铁棒用导线相连浸在氢氧化钠溶液中构成原电池,则负极的电极反应式为:
(5)硅能用于合成硅橡胶,右图是硅橡胶中的一种,其主要优点是玻璃化温度低,耐辐射性能好,则该硅橡胶的化学式为
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反应①:Si(粗)+3HCl(g)
| ||
反应②:SiHCl3+H2
| ||
(1)制备三氯氢硅的反应为:Si(s)+3HCl(g)═SiHCl3(g)+H2(g);△H=-210kJ?mol-1.伴随的副反应有:Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g);△H=-241kJ?mol-1.SiCl4在一定条件下与H2反应可转化为SiHCl3,反应的热化学方程式为:SiCl4(g)+H2(g)═SiHCl3(g)+HCl(g);△H=
+31kJ?mol-1
+31kJ?mol-1
.(2)假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①HCl中的利用率为75%,反应②中和H2的利用率为80%.则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比是
4:1
4:1
.(3)由于SiH4具有易提纯的特点,因此硅烷热分解法是制备高纯硅很有发展潜力的方法.工业上广泛采用的合成硅烷方法是让硅化镁和固体氯化铵在液氨介质中反应得到硅烷,化学方程式是
Mg2Si+4NH4Cl═SiH4↑+2MgCl2+4NH3↑
Mg2Si+4NH4Cl═SiH4↑+2MgCl2+4NH3↑
;整个制备过程必须严格控制无水,否则反应将不能生成硅烷,而是生成硅酸和氢气等,其化学方程式为
Mg2Si+4NH4Cl+3H2O═2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑
Mg2Si+4NH4Cl+3H2O═2MgCl2+H2SiO3+4NH3↑+4H2↑
;整个系统还必须与氧隔绝,其原因是
由于硅烷在空气中易燃,浓度高时容易发生爆炸
由于硅烷在空气中易燃,浓度高时容易发生爆炸
.(4)若将硅棒与铁棒用导线相连浸在氢氧化钠溶液中构成原电池,则负极的电极反应式为:
Si+6OH--4e-=SiO32-+3H2O
Si+6OH--4e-=SiO32-+3H2O
(5)硅能用于合成硅橡胶,右图是硅橡胶中的一种,其主要优点是玻璃化温度低,耐辐射性能好,则该硅橡胶的化学式为
(C24H18SiO2)n
(C24H18SiO2)n
.
碳和硅的性质相似。碳的最简单的氢化物为甲烷,硅的最简单的氢化物为甲硅烷(SiH4)。甲硅烷是一种无色无味的气体(其密度比空气大),不易溶于水,其化学性质比甲烷活泼。在实验室里制取甲硅烷的方法是:将白净的细沙(SiO2)与镁粉混合起来,灼烧反应物转变为灰黑色的硅化镁(Mg2Si)和白色的氧化镁后冷却到室温,然后取一定量的灼烧后的残留物,置于制取甲硅烷的装置中,滴加稀盐酸后立即有甲硅烷气体逸出,并迅速地自燃。
(1)写出上述内容涉及的化学方程式。
(2)制取甲硅烷的装置与制取________(填“氧气”“氢气”或“氯气”)的装置相似。
(3)加入稀盐酸之前应向密闭装置中通入一会儿氮气,其目的是______________。
(4)收集甲硅烷气体只能采用________法,这是因为________。收集完甲硅烷气体后不能直接将导气管从水槽中取出,这是为了防止________,正确的操作方法是________________。
(5)为了研究甲硅烷的化学性质,进行如下实验:①将甲硅烷通入少量的高锰酸钾酸性溶液中,发现有二氧化锰生成,同时还生成了所有气体中最轻的气体,然后经测定得知所得溶液为无色的硅酸钾(K2SiO3)溶液,该反应的化学方程式为_______________________。②将甲硅烷通入少量的硝酸银溶液,发现有沉淀生成,然后经测定得知沉淀为混合物,其中有二氧化硅。向充分反应后的溶液中滴入几滴稀盐酸,未发现有白色沉淀生成;向反应后的原溶液中滴入几滴碳酸钠溶液,却发现有气泡迅速放出。则将甲硅烷通入硝酸银溶液中,发生反应的化学方程式为____________________________________。
(6)制完甲硅烷后,检验装置中是否有残留的甲硅烷的方法是_________________________。
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