Question

9．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣．請(qǐng)回答下列問(wèn)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(guò)程示意圖如圖：
石英砂$→_{高溫}^{焦炭}$粗硅$→_{573K以上}^{HCl}$SiHCl₃（粗）$\stackrel{精餾}{→}$SiHCl₃（純）$→_{1357K}^{H_{2}}$高純硅
①寫出由純SiHCl₃制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)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SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃↓+H₂↑+3HCl↑．
③H₂還原SiHCl₃過(guò)程中若混O₂，可能引起的后果是高溫下，H₂遇O₂發(fā)生爆炸．
④已知2gH₂在O₂中完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出241.8kJ的熱量．寫出H₂在O₂中完全燃燒生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol．
（2）下列對(duì)硅材料的說(shuō)法正確的是ABC（填字母）．
A．氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承
B．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
C．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)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，通入二氧化碳?xì)怏w，振蕩，觀察．
①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：生成白色膠狀沉淀．②寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：SiO₃^2-+2NH₄⁺+2H₂O═2NH₃•H₂O+H₂SiO₃↓．

Answer 1

分析 （1）①純SiHCl₃與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫；
②依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒結(jié)合化合價(jià)變化寫出方程式；
③高溫下，氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；
④根據(jù)反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)、能量的變化寫出熱化學(xué)方程式；
（2）A．原子晶體熔點(diǎn)高，耐高溫；
B．二氧化硅具有折光性；
C．鹽熔點(diǎn)較高；
D．硅與鹽酸不反應(yīng)；
（3）SiO₃^2-與NH₄⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)生成白色膠狀沉淀硅酸和氨水．

解答 解：（1）①純SiHCl₃與氫氣反應(yīng)生成硅和氯化氫，方程式為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl；
②SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣，化學(xué)方程式為：SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃↓+H₂↑+3HCl↑；
故答案為：SiHCl₃+3H₂O=H₂SiO₃↓+H₂↑+3HCl↑；
③H₂還原SiHCl₃過(guò)程中若混O₂，高溫下，氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸，
故答案為：高溫下，H₂遇O₂發(fā)生爆炸；
④氫氣、氧氣、水蒸氣的狀態(tài)都是氣態(tài)，燃燒后放出能量，所以△H＜0；2g氫氣的物質(zhì)的量是1mol，1mol氫氣燃燒后放出241.8kJ的熱量，2mol氫氣燃燒后放出483.6 kJ的能量，所以氫氣與氧氣完全反應(yīng)生成水蒸氣的熱化學(xué)方程式為：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol，
故答案為：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=-483.6 kJ/mol；
（2）A．SiC和Si₃N₄均為原子晶體，熔點(diǎn)高，性質(zhì)穩(wěn)定，故A正確；
B．二氧化硅具有折光性，可用于光導(dǎo)纖維，故B正確；
C．普通玻璃的主要成分為Na₂SiO₃和CaSiO₃，它是以石英砂（SiO₂）、石灰石（CaCO₃）和純堿（Na₂CO₃）為主要原料反應(yīng)制成的，熔點(diǎn)很高，故C正確，
D．常溫下，Si只能與唯一一種酸HF反應(yīng)，不與HCl反應(yīng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：ABC；
（3）SiO₃^2-與NH₄⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)生成白色膠狀沉淀，SiO₃^2-與NH₄⁺發(fā)生雙水解反應(yīng)，方程式為：SiO₃^2-+2NH₄⁺+2H₂O═2NH₃•H₂O+H₂SiO₃↓，
故答案為：①生成白色膠狀沉淀；②SiO₃^2-+2NH₄⁺+2H₂O═2NH₃•H₂O+H₂SiO₃↓．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查硅和二氧化硅的性質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于化學(xué)與工業(yè)生產(chǎn)的考查，題目難度中等，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累．