Question

16．“材料”的发现和使用往往会极大地推动生产、生活的发展，一些材料的出现甚至具有里程碑式的划时代的意义．
请回答下列问题：
（1）无机非金属材料
高纯度单晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”．这种材料可以按下列方法制备：
SiO₂$→_{高温}^{Ⅰ．C}$Si（粗）$→_{300℃}^{Ⅱ．HCl}$SiHCl₃$→_{1000℃-1100℃}^{Ⅲ．过量H_{2}}$Si（纯）
①写出步骤Ⅰ的化学方程式：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑．
②步骤Ⅱ经过冷凝得到的SiHCl₃（沸点为33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸点为57.6℃）和HCl（沸点为-84.7℃），提纯SiHCl₃的实验方法是蒸馏或分馏．
（2）磁性材料
这种材料一般含有铁元素，铁是用途最为广泛的金属，也较为活泼，所以从它的使用开始就不断实施对它的防护．最常见的铁制品腐蚀是电化学腐蚀，请写出最为普遍的电化学腐蚀的负极反应式：Fe-2e^-=Fe²⁺．
（3）激光材料
我国是激光技术先进的国家，红宝石（Al₂O₃）是最早用于产生激光的材料，它是一种两性氧化物，请用离子方程式加以说明：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-．
（4）高分子材料
它可以分成无机高分子材料和有机高分子材料．一种新型高效净水剂[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m就属于无机高分子材料，它广泛应用于生活用水和工业污水的处理，其中铁元素的化合价为+3；一种合成纤维腈纶，又称“人造羊毛”，以丙烯腈（CH₂═CH-CN）为原料聚合生成，请写出生成该有机高分子材料的化学方程式：．
（5）合金材料
14g铜银合金与一定量某浓度的硝酸完全反应后，将放出的气体与1.12L（标准状况下）O₂混合通入水中，恰好全部被水吸收，则合金中铜的质量为3.2 g．

Answer 1

分析 （1）①焦炭在高温下可以置换二氧化硅中的硅；
②根据熔沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏；
（2）在铁制品腐蚀的电化学腐蚀中，金属铁作负极发生氧化反应；
（3）氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应，均放出氢气；
（4）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合价代数和为0，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的双键能发生加聚反应；
（5）铜、银合金与足量的某浓度的硝酸反应，硝酸所起作用为酸性和氧化性，起酸性作用的硝酸生成硝酸铜、硝酸银，起氧化性作用的硝酸被还原为氮的氧化物（无法确定具体物质），氮的氧化物与氧气混合通入水中，反应又生成硝酸，根据氮元素守衡，该硝酸的量恰好等于起氧化性作用的硝酸的量．所以有铜、银合金失去的电子总数等于氧气获得的电子总数．利用铜、银合金失去的电子总数等于氧气获得的电子总数以及铜、银合金总质量为14g，列方程求解．

解答 解：（1）①工业上用焦炭在高温下置换二氧化硅中的硅来制备粗硅，方程式为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑；
②SiHCl₃（沸点33.0℃）、SiCl₄（沸点57.6℃）、HCl（沸点-84.7℃），他们的沸点不同，根据沸点的不同实现物质分离的方法为蒸馏或分馏，故答案为：蒸馏或分馏；
（2）在铁制品的电化学腐蚀中，金属铁作负极发生氧化反应，电极反应为：Fe-2e^-→Fe²⁺，
故答案为：Fe-2e^-→Fe²⁺；
（3）氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（4）化合物中铝元素显+3价，氢氧根为-1价，各元素的化合价代数和为0，故铁元素的化合价为+3价，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的双键能发生加聚反应，方程式为：，故答案为：+3；；
（5）n（O₂）=$\frac{1.12g}{22.4g/mol}$=0.05mol
设Cu、Ag的物质的量分别为x、y，则：
根据质量列方程：x×64g/mol+y×108g/mol=14g
根据电子守恒列方程：2x+1×y=0.05mol×4
解得：x=0.05mol；y=0.1mol
m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案为：3.2g．

点评 本题是一道有关硅的无机推断题，考查的知识点范围较广，涉及原电池、两性氧化物、高分子材料、氧化还原反应的计算等，题目难度中等．