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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(shè)計了如下裝置對焦炭還原二氧化硅的氣體產(chǎn)物的成分進行探究。 已知：PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO + PdCl2 + H2O = CO2 + 2HCl + Pd（產(chǎn)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(jīng)檢測兩氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。 （4）該裝置的缺點是____________________________。 （5）設(shè)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(chǎn)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(yīng)要在高溫下進行，高溫下，碳與空氣中氧氣也能反應(yīng)，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(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，根據(jù)元素守恒可知化學(xué)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(yīng)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(zhì)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(zhì)。 2．單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)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(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)溫度450～500℃），四氯化硅經(jīng)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(guān)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(yīng)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(chǎn)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(yù)處理，使鐵元素還原成Fe2＋,再用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件下進行氧化還原滴定。 ①反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(jù)表格數(shù)據(jù)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(yīng)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(shè)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(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)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(zhì)量晶硅材料基礎(chǔ)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(yīng)1中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為：__________________ （2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后,經(jīng)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(zhì)X是：_____________（填化學(xué)式） （3）提純粗硅的過程中必須嚴(yán)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(yīng)的化學(xué)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(zhì)發(fā)生的化學(xué)方程式為__________________________ （5）某工廠用100噸純度為75%的石英砂為原料經(jīng)第一步反應(yīng)制得的粗硅中含硅28噸，則該過程中硅的產(chǎn)率是：__________（精確到小數(shù)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(yīng)1為二氧化硅和碳的反應(yīng)： (5)100噸純度為75%的石英砂中含有二氧化硅的質(zhì)量為75t，其中含有硅元素75t=35t，經(jīng)第一步反應(yīng)制得的粗硅中含硅28噸，該過程中硅的產(chǎn)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(xué)的研究成果?；卮鹣旅鎲栴}。 （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(xué)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?！狈磻?yīng)原理為：S+2KNO3+3CK2S+N2↑+2CO2↑，該反應(yīng)的氧化劑是____ ，反應(yīng)轉(zhuǎn)移4mol電子時，被S氧化的C有____mol。 （3）我國古代中藥學(xué)著作《新修本草》記載的藥物有844種，其中有關(guān)“青礬”的描述為：“本來綠色，新出窟未見風(fēng)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(dāng)之易爛，載木不盛?！鼻嗟\就是綠礬( FeSO47H2O)。根據(jù)以上信息，寫出“青礬”受熱分解的化學(xué)方程式____ （4）中國古代第一部藥物學(xué)專著《神農(nóng)本革經(jīng)》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?！备鶕?jù)以上信息，得出硫磺(S)具有的性質(zhì)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(yīng)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(zhì)氧化——S和KNO3，題目只要求被S氧化的C，需要根據(jù)S轉(zhuǎn)移的電子守恒求解