硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣.
(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅,工業(yè)上可以按如下步驟制備高純硅.
Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅;
Ⅱ.粗硅與干燥的氯氣在450~500℃條件下反應(yīng)制得SiCl4;
Ⅲ.SiCl4液體經(jīng)精餾提純后與過量H2在1 100~1 200℃條件下反應(yīng)制得高純硅.
已知SiCl4沸點為57.6℃,能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng).1mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.2kJ.
請回答下列問題:
①第Ⅲ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
2H2(g)+SiCl4(g)
 1100-1200℃ 
.
 
Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ?mol-1
2H2(g)+SiCl4(g)
 1100-1200℃ 
.
 
Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ?mol-1

②整個制備純硅的過程中必須嚴(yán)格控制在無水無氧的條件下.SiCl4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧,其生成物是
H2SiO3(或H4SiO4)和HCl
H2SiO3(或H4SiO4)和HCl
;H2還原SiCl4過程中若混入O2,可能引起的后果是
爆炸
爆炸

(2)二氧化硅被大量用于生產(chǎn)玻璃.工業(yè)上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283kg在高溫下完全反應(yīng)時放出CO2 44kg,生產(chǎn)出的玻璃可用化學(xué)式Na2SiO3?CaSiO3?xSiO2表示,則其中x=
4
4
分析:(1)①氫氣能與四氯化硅反應(yīng)生成單質(zhì)硅和氯化氫;
②氫氣中混入氧氣可發(fā)生爆炸,SiCl4與水反應(yīng)生成H2SiO3(或H4SiO4)和HCl;
(2)反應(yīng)過程中n(CO2)=n(Na2CO3)+n(CaCO3)=n(SiO2反應(yīng)).
解答:解:(1)①氫氣能與四氯化硅反應(yīng)生成單質(zhì)硅和氯化氫,1mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.2kJ,那么2mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為240.4kJ,熱化學(xué)方程式:2H2(g)+SiCl4(g)
 1100-1200℃ 
.
 
Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ?mol-1,
故答案為:2H2(g)+SiCl4(g)
 1100-1200℃ 
.
 
Si(s)+4HCl(g)△H=+240.4kJ?mol-1
②SiCl4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧,則SiCl4與水反應(yīng)生成H2SiO3(或H4SiO4)和HCl,H2還原SiCl4過程中若混入O2,可能引起爆炸,
故答案為:H2SiO3(或H4SiO4)和HCl;爆炸;
(2)玻璃的化學(xué)組成可根據(jù)反應(yīng)原理得到,
Na2CO3+SiO2
 高溫 
.
 
NaSiO3+CO2↑;CaCO3+SiO2
 高溫 
.
 
CaSiO3+CO2↑;
由化學(xué)式Na2SiO3?CaSiO3?xSiO2反應(yīng)的Na2CO3和CaCO3的物質(zhì)的量相等,
n(CO2)=n(Na2CO3)+n(CaCO3)=n(SiO2反應(yīng))=
44kg
44g
=1000mol;
n(Na2CO3)=n(CaCO3)=500mol
500molNa2CO3的質(zhì)量是53kg,500molCaCO3的質(zhì)量是50kg,1000molSiO2的質(zhì)量是60kg,
n(SiO2過量)=
283kg-50kg-53kg-60kg
60g
=2000mol,
即剩余的二氧化硅和生成的硅酸鈣、硅酸鈉為2000:500:500=4:1:1,
所以x=4,故答案為:4.
點評:本題考查硅及其化合物的性質(zhì)和計算,(2)為易錯點,注意根據(jù)反應(yīng)的原理解題,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2008?廣東)硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣.請回答下列問題:
(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅.三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下:

①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式
SiHCl3+H2
 1357K 
.
 
Si+3HCl
SiHCl3+H2
 1357K 
.
 
Si+3HCl

②整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧.SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式
3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl
3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl
;H2還原SiHCl3過程中若混O2,可能引起的后果是
高溫下,H2遇O2發(fā)生爆炸
高溫下,H2遇O2發(fā)生爆炸

(2)下列有關(guān)硅材料的說法正確的是
ABCD
ABCD
(填字母).
A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)耐高溫水混
B.氮化硅硬度大、熔點高,可用于制作高溫陶瓷和軸承
C.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂的,其熔點很高
D.鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅
(3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃.取少量硅酸鈉溶液于試管中,逐滴加入飽和氯化銨溶液,振蕩.寫出實驗現(xiàn)象并給予解釋
生成白色絮狀沉淀,又刺激性氣味的氣體生成,SiO32-與NH4+發(fā)生雙水解反應(yīng),SiO32-+2NH4++2H2O═2NH3?H2O+H2SiO3
生成白色絮狀沉淀,又刺激性氣味的氣體生成,SiO32-與NH4+發(fā)生雙水解反應(yīng),SiO32-+2NH4++2H2O═2NH3?H2O+H2SiO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣.三氯硅烷(SiHCl3)還原法是目前工業(yè)制高純度硅的主要方法,生產(chǎn)過程如下圖:
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根據(jù)題意完成下列備題:
(1)硅在元素周期表的位置
 
,其最外層有
 
種能量不同的電子.
(2)硅的氣態(tài)氫化物為SiH4,其空間構(gòu)型為
 
;三氯硅烷中某些元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性
 
 
(填化學(xué)式).
(3)寫出三氯硅烷與氫氣反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式:
 

(4)自然界中硅酸鹽種類多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成.如正長石(KALSi3O8),氧化物形式為:
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請回答下列問題:

(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下:

①寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式____________________________。

②整個制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì),寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式_________________;H2還原SiHCl3過程中若混入O2,可能引起的后果是_________________________。

(2)下列有關(guān)硅材料的說法正確的是__________________(填字母)。

A.碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)耐高溫水泥

B.氮化硅硬度大、熔點高,可用于制作高溫陶瓷和軸承

C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料——光導(dǎo)纖維

D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的,其熔點很高

E.鹽酸可以與硅反應(yīng),故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅

(3)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中,逐滴加入飽和氯化銨溶液,振蕩。寫出實驗現(xiàn)象并給予解釋_______________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源:2011屆福建省廈門外國語學(xué)校高三11月月考化學(xué)試卷 題型:填空題

硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。
(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅,工業(yè)上可以按如下步驟制備純硅:
Ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅
Ⅱ.粗硅與干燥的氯氣在450 ℃~500 ℃ 反應(yīng)制得SiCl4
Ⅲ.  SiCl4液體經(jīng)精餾提純后與過量H2在1100 ℃~1200 ℃ 反應(yīng)制得純硅
已知SiCl4沸點為57.6 ℃,能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)。1 mol H2與SiCl4氣體完全反應(yīng)吸收的熱量為120.2 kJ。請回答下列問題:
① 第Ⅰ步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為                                       ,第Ⅲ步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是                                                   。
②整個制備純硅過程必須嚴(yán)格控制無水無氧。SiCl4在潮濕的空氣中因水解而產(chǎn)生白色煙霧,其生成物是          ;H2還原SiCl4過程中若混O2,可能引起的后果是        。
(2)二氧化硅大量用于生產(chǎn)玻璃。工業(yè)上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高溫下完全反應(yīng)時放出CO2 44 kg,生產(chǎn)出的玻璃可用化學(xué)式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示,則其中x         。

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