Question

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹．
（1）硅在元素周期表中的位置是

 

．
（2）工业生产粗硅的反应有SiO2+2C

3273K  .

.

Si(粗)+2CO↑，SiO2+3C

3273K .

.

SiC+2CO↑．若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO₂的物质的量之比为

 

．
（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅．

①若反应Ⅰ为Si（粗）+3HCl

553-573K  .

SiHCl₃+H₂，则反应Ⅱ的化学方程式为

 

．
②整个制备过程中必须严格控制无水无氧．SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另一种物质，写出该反应的化学方程式：

 

．
③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应Ⅰ中HCl的利用率为90%，反应Ⅱ中H₂的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl和H₂的物质的量之比是

 

．

Answer 1

考点：硅和二氧化硅

专题：碳族元素

分析：（1）硅原子序数为14；
（2）根据方程式中碳和二氧化硅、硅、碳化硅之间的关系式计算；
（3）①根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式；
②SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和氢气；
③反应生产1mol纯硅需补充HCl：

3

90%

-3，需补充H₂：

1

93.95%

-1．

解答： 解：（1）硅原子序数为14，位于第三周期，第ⅣA族，
故答案为：第三周期，第ⅣA族；
（2）根据反应方程式生成1mol Si需C 2mol、SiO₂ 1mol，生成1mol SiC需C 3mol，SiO₂ 1mol，产品中Si与SiC的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO₂物质的量之比为5：2，
故答案为：5：2；
（3）①由工艺流程可知，反应Ⅱ是氢气与SiHCl₃反应生成Si（纯）、HCl，反应方程式为：SiHCl₃+H₂

1373～1453K  .

Si（纯）+3HCl，
故答案为：SiHCl₃+H₂

1373～1453K  .

Si（纯）+3HCl；
②SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和氢气：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl，
故答案为：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl；
③反应生产1mol纯硅需补充HCl：

3

90%

-3，需补充H₂：

1

93.95%

-1，补充HCl与H₂的物质的量之比为≈5：1．
故答案为：5：1．

点评：本题考查硅及其化合物的性质，题目难度不大，计算是该题的难点．