1、填空题 硅单质及其化合物应用很广。请回答下列问题:
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式____________________。
②整个制备过程必须严格控制无水、无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出配平的化学反应方程式____________________;H2还原SiHCl3过程中若混有O2,可能引起的后果是____________________。
(2)下列有关硅材料的说法正确的是? ( )。
A.单质硅化学性质稳定,但可以被强碱溶液腐蚀
B.盐酸可以与硅反应,故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
C.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的,其熔点很高
D.光导纤维的主要成分是SiO2
(3)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中,逐滴加入盐酸,振荡。写出实验现象并给予解释(用化学方程式说明)_________________________ ____。
(4)在人体器官受到损伤时,需要使用一种新型无机非金属材料来植入体内,这种材料是________(填字母)。
A.高温结构陶瓷? B.生物陶瓷 ? C.导电陶瓷
参考答案:(1)①SiHCl3+H2
Si+3HCl
②SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2↑+3HCl↑
高温下,H2遇O2可能会引起爆炸;O2可能会氧化SiHCl3
(2)AD
(3)生成白色絮状沉淀,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
(4)B
本题解析:①SiHCl3和H2在高温下反应得到高纯硅的同时,可得到HCl,因此化学方程式为SiHCl3+H2
Si+3HCl,②SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,不难得出另一种物质为氢气,从而写出反应化学方程式,当混有氧气时,氢气和氧气会发生反应,可能会引起爆炸,另外,氧气也可能会氧化SiHCl3;(2)A、D比较简单,属于正确的说法,B中,单晶硅性质稳定,能与氢氟酸反应,而不能与盐酸反应,所以这一说法是错误的;C中要注意玻璃是混合物,不具备固定的熔沸点,所以C错误;(3)用盐酸制取硅酸,由于硅酸不溶于水,所以可以看到有白色絮状沉淀产生,反应化学方程式为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓;(4)因是植入人体内,因此选用生物陶瓷,故选择B。
本题难度:一般
2、选择题 下列有关说法正确的是(?)
A.CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体
B. 14C可用于文物鉴定,14C与12C互为同素异形体
C.二氧化硅不与任何酸反应,可用石英制造耐酸容器
D.精炼粗铝时要清除坩埚表面的石英砂,铝与石英砂反应的方程式为
参考答案:D
本题解析:N2不是造成温室效应的气体,A错;14C与12C互为同位素,B错;SiO2能与氢氟酸反应,C错;D正确。
本题难度:一般
3、填空题 硅在地壳中的含量较高,硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)陶瓷、水泥和玻璃是常用的传统的无机非金属材料,其中生产普通玻璃的主要原料有?。
(2)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

①工业上用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热到1600℃-1800℃除生成粗硅外,也可以生产碳化硅,则在电弧炉内可能发生的反应的化学方程式为?。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式?。
(3)有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和?;SiHCl3极易水解,其完全 水解的产物为?。
物质
| Si
| SiCl4
| SiHCl3
| SiH2Cl2
| SiH3Cl
| HCl
| SiH4
|
沸点/℃
| 2355
| 57.6
| 31.8
| 8.2
| -30.4
| -84.9
| -111.9
|
?
(4)还原炉中发生的化学反应为:?。
(5)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是?。
参考答案:(1)石英砂、纯碱和石灰石(2分)
(2)①SiO2 + 2C
Si + 2CO↑(2分)、SiO2 + 3C
SiC + 2CO↑(2分)
②Si + 3HCl
SiHCl3 + H2(2分)
(3)蒸馏(1分)? H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl(2分,答不全,少一种扣一分,但有错不给分)
(4)SiHCl3 + H2
?Si + 3HCl (2分)
(5)H2、HCl(2分)
本题解析:(1)生产普通玻璃的主要原料有石英砂、纯碱和石灰石
(2)①石英砂的主要成分是SiO2,与C可能的反应有:SiO2 + 2C
Si + 2CO↑、SiO2 + 3C
SiC + 2CO↑
②粗硅生成SiHCl3的化学反应方程式为Si + 3HCl
SiHCl3 + H2
(3)硅的氯化物的熔点相差较大且互溶,所以采用蒸馏的方法可提纯SiHCl3,从元素的种类上分析SiHCl3完全水解的产物有H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
(4)还原炉中发生的反应是氢气还原SiHCl3,化学方程式为SiHCl3 + H2
?Si + 3HCl
(5)氯碱工业的产品有H2、Cl2、NaOH,所以为上述工艺生产提供部分原料是H2、HCl
本题难度:困难
4、选择题 关于硅及其化合物的用途,不正确的是
A.硅胶可用作干燥剂
B.二氧化硅可用作计算机的芯片
C.硅酸钠是制备木材防火剂的原料
D.用纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃
参考答案:B
本题解析:略
本题难度:简单
5、计算题 将一定量的碳和氧气放入一密闭容器中燃烧,待氧气耗尽时,得到10g气体,将该气体通过足量石灰水后,气体剩余5.6g。试计算反应前密闭容器中有氧气多少g?
参考答案:6.4g
本题解析:氧气耗尽,氧气不足,生成物有两种,减少量为CO2的质量为10g—5.6g="4.4g" ,剩余气体为CO:5.6g。
设生成CO消耗O2的质量为x,生成CO2消耗O2的质量为y
C +O2
CO2? 2C+ O2
2CO
32?44? 32? 56
y? 4.4g? x? 5.6g


故反应前密闭容器中氧气的质量为:3.2g+3.2g=6.4g
本题难度:简单