Question

2．金剛石、SiC具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕特性，應(yīng)用廣泛．
（1）一定條件下金屬鈉可以和足量CO₂反應(yīng)得到金剛石，請寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（2）一定條件下，Na還原CCl₄制備金剛石，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后，回收其中的CCl₄的實(shí)驗(yàn)操作名稱為過濾，除去粗產(chǎn)品中少量鈉的試劑為水．
（3）碳還原SiO₂制SiC產(chǎn)品中雜質(zhì)為Si和SiO₂，現(xiàn)將20.0g SiC粗產(chǎn)品加入到過量的NaOH溶液中充分反應(yīng)，收集到0.1mol氫氣，過濾得SiC固體11.4g，濾液稀釋到1L，生成氫氣的離子方程式為Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，硅酸鹽的物質(zhì)的量濃度為0.17mol/L．
（4）下列敘述正確的有③④（填序號(hào)）．
①Na還原CCl₄的反應(yīng)、Cl₂與H₂O的反應(yīng)均是置換反應(yīng)
②水晶、干冰熔化時(shí)克服粒子間作用力的類型相同
③Na₂SiO₃溶液與SO₃的反應(yīng)可用于推斷Si與S的非金屬性強(qiáng)弱
④鈉、鋰分別在空氣中燃燒，生成的氧化物中陰、陽離子數(shù)目比均為1：2．

Answer 1

分析 （1）金屬鈉和CO₂反應(yīng)時(shí)，鈉做還原劑，CO₂做氧化劑，據(jù)此寫出方程式；
（2）鈉還原CCl₄制備金剛石，根據(jù)所得產(chǎn)物的性質(zhì)來分析回收CCl₄的實(shí)驗(yàn)操作；根據(jù)金剛石和鈉的性質(zhì)的不同來分析除去金剛石中少量鈉的方法；
（3）根據(jù)SiC粗品中雜質(zhì)為Si和SiO₂，Si與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此寫出離子方程式，而SiC不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，根據(jù)硅酸鹽的來源來分析其物質(zhì)的量和物質(zhì)的量濃度；
（4）①一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)為置換反應(yīng)；
②水晶是原子晶體，干冰是分子晶體；
③非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)最高價(jià)含氧酸的酸性越強(qiáng)；
④根據(jù)鈉和鋰在空氣中的燃燒產(chǎn)物來分析．

解答 解：（1）金屬鈉和CO₂反應(yīng)時(shí)，鈉做還原劑，被氧化為Na₂CO₃，CO₂做氧化劑被還原為C，故方程式為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃，故答案為：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃；
（2）鈉還原CCl₄制備金剛石，方程式為：4Na+CCl₄=C+4NaCl，由于金剛石和NaCl均不溶于CCl₄，故回收CCl₄的實(shí)驗(yàn)操作為過濾；根據(jù)金剛石與水不反應(yīng)，而鈉能與水反應(yīng)，故可以加水除去金剛石中少量鈉，故答案為：過濾，水；
（3）根據(jù)SiC粗品中雜質(zhì)為Si和SiO₂，而Si與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，根據(jù)生成的氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，故Si與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的硅酸鈉的物質(zhì)的量為0.05mol；
20.0g SiC粗產(chǎn)品中SiO₂的物質(zhì)的量n=$\frac{20.0g-11.4g-0.05mol×28g/mol}{60g/mol}$=0.12mol，而SiO₂能溶于NaOH溶液：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，可知0.12molSiO₂生成的硅酸鹽的物質(zhì)的量為0.12mol，故所得溶液中的硅酸鈉的物質(zhì)的量共為0.17mol，而溶液中硅酸鹽的濃度C=$\frac{0.17mol}{1L}$=0.17mol/L．
故答案為：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，0.17mol/L；
（4）①一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)為置換反應(yīng)，故Cl₂與H₂O的反應(yīng)不是置換反應(yīng)，故①錯(cuò)誤；
②水晶是原子晶體，故水晶融化時(shí)克服的是共價(jià)鍵；干冰是分子晶體，融化時(shí)克服的是分子間作用力，故②錯(cuò)誤；
③非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)最高價(jià)含氧酸的酸性越強(qiáng)，Na₂SiO₃溶液與SO₃的反應(yīng)說明H₂SO₄的酸性強(qiáng)于H₂SiO₃，故S的非金屬性強(qiáng)于Si，故③正確；
④鈉燃燒生成Na₂O₂，而Na₂O₂中含2個(gè)鈉離子和1個(gè)過氧根，鋰在空氣中的燃燒生成Li₂O，而Li₂O中含2個(gè)鋰離子和1個(gè)氧離子，故生成的氧化物中陰、陽離子數(shù)目比均為1：2，故④正確．
故答案為：③④．

點(diǎn)評 本題考查了金剛石的制備反應(yīng)和除雜，難度不大，應(yīng)注意的是鈉燃燒生成Na₂O₂，而Na₂O₂由含2個(gè)鈉離子和1個(gè)過氧根構(gòu)成．