Question

“材料”的發(fā)現(xiàn)和使用往往會(huì)極大地推動(dòng)生產(chǎn)、生活的發(fā)展，一些材料的出現(xiàn)甚至具有里程碑式劃時(shí)代的意義．請(qǐng)你回答以下問(wèn)題：
（1）無(wú)機(jī)非金屬材料．高純度單晶硅是典型的無(wú)機(jī)非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計(jì)算機(jī)的一場(chǎng)“革命”．這種材料可以按下列方法制備：

①寫出步驟①的化學(xué)方程式：

 

．
②步驟②經(jīng)過(guò)冷凝得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），提純SiHCl₃的主要化學(xué)操作的名稱是

 

；SiHCl₃和SiCl₄一樣遇水可發(fā)生劇烈水解，已知SiHCl₃水解會(huì)生成兩種氣態(tài)產(chǎn)物，請(qǐng)寫出其水解的化學(xué)方程式：

 

．
③請(qǐng)寫出二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）磁性材料．這種材料一般含有鐵元素，鐵是用途最為廣泛的金屬，也較為活潑，所以從它的使用開(kāi)始就不斷實(shí)施著對(duì)它的防護(hù)．最常見(jiàn)的鐵制品腐蝕就是電化學(xué)腐蝕，寫出最為普遍的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式

 

．
（3）激光材料．我國(guó)是激光技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，紅寶石（Al₂O₃）是最早用于產(chǎn)生激光的材料，它是一種兩性氧化物，請(qǐng)用離子方程式加以說(shuō)明：

 

，

 

．
（4）納米材料．膠體是一種物質(zhì)以“納米”顆粒的形式分散到另一種物質(zhì)里形成的分散系，膠體粒子的直徑大約是

 

，三氯化鐵溶液可以加速傷口止血，請(qǐng)簡(jiǎn)述原因

 

．
（5）高分子材料．可以分成無(wú)機(jī)高分子材料和有機(jī)高分子材料．一種新型高效凈水劑[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m就屬于無(wú)機(jī)高分子材料，廣泛應(yīng)用于生活用水和工業(yè)污水處理，其中鐵元素的化合價(jià)為

 

．一種合成纖維腈綸，又稱“人造羊毛”，由丙烯腈（CH₂═CH-CN）為原料聚合生成，請(qǐng)寫出生成該有機(jī)高分子材料的化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

分析：（1）①焦炭在高溫下可以置換二氧化硅中的硅；
②根據(jù)熔沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫；
③二氧化硅能和唯一的酸：氫氟酸反應(yīng)；
（2）在鐵制品腐蝕的電化學(xué)腐蝕中，金屬鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)，均放出氫氣；
（4）膠體的分散質(zhì)微粒直徑介于1nm～100nm之間，電解質(zhì)溶液能使膠體聚沉；
（5）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為0，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發(fā)生加聚反應(yīng)．

解答：解：（1）①工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來(lái)制備粗硅，方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
②SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）、SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）、HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），他們的沸點(diǎn)不同，根據(jù)沸點(diǎn)的不同實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫，反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，
故答案為：蒸餾或分餾；SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑；
③二氧化硅只能和氫氟酸反應(yīng)，方程式為：SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O，
故答案為：SiO₂+4HF═SiF₄↑+2H₂O；
（2）在鐵制品的電化學(xué)腐蝕中，金屬鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Fe→Fe²⁺+2e^-，
故答案為：Fe→Fe²⁺+2e^-；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強(qiáng)酸反應(yīng)又能和強(qiáng)堿反應(yīng)，反應(yīng)的方程式分別為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O═2[Al（OH）₄]^-，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O═2[Al（OH）₄]^-；
（4）膠體的分散質(zhì)微粒直徑范圍：1nm～100nm，膠體聚沉的條件：加熱、攪拌、加入電解質(zhì)等，氯化鐵是電解質(zhì)，能使血液膠體聚沉而止血，
故答案為：1nm～100nm；氯化鐵是電解質(zhì)，使血液膠體聚沉；
（5）化合物中鋁元素顯+3價(jià)，氫氧根為-1價(jià)，各元素的化合價(jià)代數(shù)和為0，故鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發(fā)生加聚反應(yīng)，方程式為：，
故答案為：+3；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，題目難度中等，掌握實(shí)驗(yàn)原理的解題的關(guān)鍵，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮臀镔|(zhì)的性質(zhì)選取實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)藥品，然后進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)．