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專題11 硅及其化合物 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．某實驗小組設計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產物的成分進行探究。 已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO + PdCl2 + H2O = CO2 + 2HCl + Pd（產生黑色金屬鈀粉末，使溶液變渾濁）。 （1）實驗時要通入足夠長時間的N2，其原因是________________________。 （2）裝置B的作用是____________________________。 （3）裝置C、D中所盛試劑分別為___、___，若裝置C、D中溶液均變渾濁，且經檢測兩氣體產物的物質的量相等，則該反應的化學方程式為____________________________。 （4）該裝置的缺點是____________________________。 （5）設計實驗證明碳酸的酸性比硅酸的強：____________________________。 【答案】 要用氮氣將裝置中的空氣排盡，避免空氣中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣對實驗產生干擾 作安全瓶，防止倒吸 澄清石灰水 PdCl2溶液 3SiO2＋4C2CO2↑＋2CO↑＋3Si 沒有尾氣處理裝置將CO吸收 向硅酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體，溶液變渾濁，證明碳酸酸性大于硅酸 【解析】(1)碳與二氧化硅反應要在高溫下進行，高溫下，碳與空氣中氧氣也能反應，所以實驗時要將裝置液；若裝置C、D中溶液均變渾濁，說明既有二氧化碳又有一氧化碳，檢測兩氣體產物的物質的量相等，根據元素守恒可知化學方程式為3SiO2+4C2CO2+2CO+3Si，故答案為：澄清石灰水；PdCl2溶液；3SiO2+4C2CO2+2CO+3Si； (4)一氧化碳有毒，有能排放到空氣中，而該裝置沒有尾氣吸收裝置將CO吸收，故答案為：沒有尾氣吸收裝置將CO吸收； 點睛：解答本題需要注意題干信息的分析判斷和應用。本題的易錯點是(5)，驗證碳酸、硅酸的酸性強弱，要注意避免氣體物質的干擾，如果二氧化碳需要制備，則需要除去二氧化碳中的氯化氫雜質。 2．單晶硅是信息產業(yè)中重要的基礎材料。通常用炭在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質)，粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度450～500℃），四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實驗室制備四氯化硅的裝置示意圖。 相關信息：①四氯化硅遇水極易水解；②SiCl4沸點為57.7℃，熔點為－70.0℃。請回答： （1）寫出裝置A中發(fā)生反應的離子方程式___________________________________________。 （2）裝置C中的試劑是______________；裝置F的作用是_____________________________； 裝置E中的h瓶需要冷卻的理由是_____________________________________________。 （3）裝置E中h瓶收集到的粗產物可通過精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中含有鐵元素，為了分析殘留物中鐵元素的含量，先將殘留物預處理，使鐵元素還原成Fe2＋,再用KMnO4標準溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定。 ①反應的離子方程式：______________。 ②滴定前是否要滴加指示劑？ _____（填“是”或“否”），請說明理由___________________。 ③滴定前檢驗Fe3＋是否被完全還原的實驗操作是__________________________________。 【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O濃硫酸防止空氣中的水進入H中產物SiCl4沸點低，需要冷凝收集5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O否KMnO4溶液的紫紅色可指示反應終點取少量還原后的溶液于試管中，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明Fe3+已完全還原 【解析】 【分析】制四氯化硅是由粗硅與Cl2反應得到的，所以必須先制得Cl2，因SiCl4極易水解，所以Cl2須干燥，再根據表格數據分析提純SiCl4的方法。 【詳解】 （1）裝置A是制取氯氣的，所以發(fā)生反應的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。（2）四 【點睛】本題考查了實驗方案設計，涉及氯氣的制法、硅的提純、氧化還原滴定和離子檢驗，把握制備原理及實驗流程中的反應、物質的性質等為解答的關鍵。 3．硅是最理想的太陽能電池材料，高性能晶硅電池是建立在高質量晶硅材料基礎上的。工業(yè)上可以用如圖所示的流程制取高純硅。 （1）硅在周期表中的位置是_______________，反應1中氧化劑與還原劑的物質的量之比為：__________________ （2）粗硅與HCl反應完全后,經冷凝得到的SiHCl3 (沸點31.8℃)中含有少量SiCl4 (沸點57.6℃)和SiH2Cl2 (沸點8.2℃)、SiH3Cl(沸點-30.4℃)提純SiHCl3采用的方法為__________，整個過程中可以循環(huán)利用的物質X是：_____________（填化學式） （3）提純粗硅的過程中必須嚴格控制無水無氧，原因之一是硅的鹵化物極易水解，寫出SiCl4遇水劇烈反應的化學方程式___________________________________ （4）硅在有HNO3存在的條件下，可以與HF生成H2SiF6，同時有不溶于水的氣體生成，該氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色，硅單質發(fā)生的化學方程式為__________________________ （5）某工廠用100噸純度為75%的石英砂為原料經第一步反應制得的粗硅中含硅28噸，則該過程中硅的產率是：__________（精確到小數點后兩位） 【答案】 第三周期第IVA族 1:2 蒸餾或分餾 HCl SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl或3SiCl4+4H2O=H3SiO4↓+4HCl 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑+8H2O 0.80或80.00% 【解析】(1)硅是14號元素，在周期表中位于第三周期第IVA族，反應1為二氧化硅和碳的反應： (5)100噸純度為75%的石英砂中含有二氧化硅的質量為75t，其中含有硅元素75t=35t，經第一步反應制得的粗硅中含硅28噸，該過程中硅的產率=100%=80.00%，故答案為：80.00%。 4．中國傳統(tǒng)文化是人類文明的瑰寶，古代文獻中記載了大量古代化學的研究成果。回答下面問題。 （1）我國最原始的陶瓷約出現(xiàn)在距今12000年前，制作瓷器所用的原料是高嶺士，其晶體化學式是Al4[Si4O10](OH)8，用氧化物表示其組成為____。 （2）《本草綱目》中記載：“（火藥）乃焰消( KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以為烽燧銃機諸藥者。”反應原理為：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+2CO2↑，該反應的氧化劑是____ ，反應轉移4mol電子時，被S氧化的C有____mol。 （3）我國古代中藥學著作《新修本草》記載的藥物有844種，其中有關“青礬”的描述為：“本來綠色，新出窟未見風者，正如瑁璃…燒之赤色…?！蔽覈缙诳萍紖矔段锢硇∵m-金石類》 記載有加熱青礬時的景象：“青礬廠氣熏人，衣服當之易爛，載木不盛?！鼻嗟\就是綠礬( FeSO47H2O)。根據以上信息，寫出“青礬”受熱分解的化學方程式____ （4）中國古代第一部藥物學專著《神農本革經》記載：“石硫磺(S)…主陰蝕疽痔惡血，堅筋骨，除頭禿，能化金銀銅鐵奇物。”根據以上信息，得出硫磺(S)具有的性質或用途是 _____________。 【答案】Al2O32SiO22H2OS，KNO31/6或0.17或0.1672FeSO47H2OFe2O3+SO3↑+SO2↑+14H2O氧化性 殺菌(劑)或消毒(劑) 【解析】 【詳解】 【點睛】本題考查了硅酸鹽的表示形式、氧化還原反應的規(guī)律和計算等。本題的易錯點為（2），要注意還原劑C被兩種物質氧化——S和KNO3，題目只要求被S氧化的C，需要根據S轉移的電子守恒求解