题目内容
1．
本月4日，谷歌公司宣布：以60胜O负1平的战绩横扫众多围棋高手的神秘棋手“Master”乃是其人工智能产品AlpbaGo的升级版，人工智能再次成为热门话题．其中，高纯度硅是一种重要的基础材料．以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题（各元素用相应的元素符号表示）：
（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有①②③（填反应代号）．
（2）写出反应①的化学方程式：SiO2+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑；在反应①发生的同时，会发生副反应：SiO2+3C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$SiC+CO↑．若产品中单质硅与碳化硅的物质的最之比为l：l，则参加反应的C和SiO2的物质的量之比为5：2．
（3）写出反应③的化学方程式SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
（4）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3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl．
（5）硅的化合物用途也很广泛，将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式是SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;1373～1623K\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑；A、B、C几种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是CO2（填化学式）；将该气体通入化合物W的水溶液中的现象为出现浑浊（白色沉淀）．
（6）工业上：常将硅酸盐的化学式表示为氧化物的形式，如：Na2SiO3可表示为Na2O•SiO2，正长石的化学式为KAlSi3Ox，则x=8，将正长石的化学式改写为氧化物的形式K2O•Al2O3•6SiO2．
分析 工业上制取纯硅：反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑，反应②是Si+3HCl$\frac{\underline{\;523-527\;}}{\;}$SiHCl3+H2，反应③是SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，反应④为特定条件下的反应：CO+H2O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO2+H2．A、B、C分别为CO、CO2、HCl．
（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应；
（2）反应①碳和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳的反应，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）反应③是SiHCl3被氢气还原得到硅和氯化氢；
（4）SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气，根据反应物与生成物来书写化学反应方程式；
（5）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠；A、B、C分别为CO、CO2、HCl，二氧化碳为温室效应气体，化合物W为硅酸钠；
（6）根据正负化合价的代数和为0，求解x，硅酸盐由盐的书写改写为氧化物的形式为：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水的顺序书写；注意：①氧化物之间以“•”隔开；②系数配置出现的分数应化为整数；③金属氧化物在前（活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物），非金属氧化物在后，若同一元素有变价，那么低价在前，高价在后，H2O一般写在最后．
解答 解：（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑，属于置换反应；反应②是Si+3HCl$\frac{\underline{\;523-527\;}}{\;}$SiHCl3+H2，属于置换反应；反应③是SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：CO+H2O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO2+H2，不属于置换反应，所以属于置换反应有①②③，
故答案为：①②③；
（2）反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑，在反应①发生的同时，会发生副反应：SiO2+3C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$SiC+CO↑．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：SiO2+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑；5：2；
（3）反应③是SiHCl3被氢气还原得到硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，
故答案为：SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl；
（4）SiHCl3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；
（5）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠，反应方程式为：SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;1373～1623K\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑；A、B、C分别为CO、CO2、HCl，作为减排目标的一种气体是CO2，盐酸、碳酸的酸性强于硅酸，氯化氢或二氧化碳通入硅酸钠溶液生成硅酸沉淀，所以化合物W为硅酸钠，能与W反应生成沉淀的是CO2和HCl，所以现象为出现浑浊（白色沉淀），
故答案为：SiO2+Na2CO3$\frac{\underline{\;1373～1623K\;}}{\;}$Na2SiO3+CO2↑；CO2；出现浑浊（白色沉淀）；
（6）正长石的化学式是KAlSi3Ox，正负化合价的代数和为0，正长石中，钾为+1、铝为+3、硅为+4、氧为-2价，写成氧化物时，要特别注意元素守恒，即写成氧化物前后各种元素的原子数相等．（+1）+（+3）+3×（+4）+x×（-2）=0，解得x=8；硅酸盐改写成氧化物形式时：活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含有氢元素的H2O最后写，KAlSi3Ox可表示为：K2O•Al2O3•6SiO2，
故答案为：8；K2O•Al2O3•6SiO2．
点评 本题考查无机物的推断，主要是物质转化关系，物质制备流程分析判断，明确各物质的成分是解题的关键，本题侧重硅及其化合物性质的考查，注意用氧化物形式表示玻璃组成的顺序，题目难度中等．
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