无机非金属材料的主角—硅 单元测试(2)

2019-08-31 14:44

少进入浓硫酸的水,使浓硫酸能保持持续的吸水性,同时降低放出的热量

15.(2016届河南省三门峡市陕州中学高三高考仿真训练)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)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是________。

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中生产普通玻璃的主要原料有________。 (3)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:

电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 SiO2+2C=====Si+2CO↑ Si+3HCl=====SiHCl3+H2 SiHCl3+H2=====Si+3HCl 1100~1200 ℃250~300 ℃1600~1800 ℃①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为______________________,碳化硅又称________,其晶体结构与________相似。

②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,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________。

物质 沸点/℃ Si 2355 SiCl4 57.6 SiHCl3 31.8 SiH2Cl2 8.2 SiH3Cl -30.4 HCl -84.9 SiH4 -111.9 ③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为________。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是________。

解析:考查工艺流程、化学原理等知识。(1)石英砂是SiO2,在高温下和木炭发生反应:2C+SiO2=====2CO↑+Si,然后硅和铁形成合金,或者是硅、铁、过量的碳形成合金;(2)制造普通玻璃的原料:石英砂、石灰石、纯碱,高温下SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2,SiO2+Na2CO3=====Na2SiO3+CO2;(3)④根据信息,在高温下,C和二氧化硅反应生成硅单质,硅单质再和C反应生成碳化硅,故:3C+SiO2=====SiC+2CO,碳化硅俗名金刚砂,属于原子晶体,碳和硅属于同一主族,晶体结构与金刚石或晶体硅相似;②沉降、冷凝后成分是:SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2,都是液体,因此采用蒸馏的方法提纯,水解的反应方程式:SiHCl3+H2O===H2SiO3↓+HCl+H2↑,故H2SiO3、H2、HCl;(4)2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑,根据发生的主要反应,可以提供H2、HCl。

通电

高温

高温

高温

高温

答案:(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英砂、纯碱和石灰石 (3)①SiO2+3C=====SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅等) ②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl (4)H2、HCl

高温


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