Question

硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個又一個奇跡．
（1）硅在元素周期表中的位置是

 

．
（2）工業(yè)生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有SiO2+2C

3273K  .

.

Si(粗)+2CO↑，SiO2+3C

3273K .

.

SiC+2CO↑．若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1：1，則參加反應(yīng)的C和SiO₂的物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅．

①若反應(yīng)Ⅰ為Si（粗）+3HCl

553-573K  .

SiHCl₃+H₂，則反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為

 

．
②整個制備過程中必須嚴(yán)格控制無水無氧．SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
③假設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)Ⅰ中HCl的利用率為90%，反應(yīng)Ⅱ中H₂的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl和H₂的物質(zhì)的量之比是

 

．

Answer 1

考點：硅和二氧化硅

專題：碳族元素

分析：（1）硅原子序數(shù)為14；
（2）根據(jù)方程式中碳和二氧化硅、硅、碳化硅之間的關(guān)系式計算；
（3）①根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
②SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣；
③反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl：

3

90%

-3，需補(bǔ)充H₂：

1

93.95%

-1．

解答： 解：（1）硅原子序數(shù)為14，位于第三周期，第ⅣA族，
故答案為：第三周期，第ⅣA族；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式生成1mol Si需C 2mol、SiO₂ 1mol，生成1mol SiC需C 3mol，SiO₂ 1mol，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為1：1，則參加反應(yīng)的C和SiO₂物質(zhì)的量之比為5：2，
故答案為：5：2；
（3）①由工藝流程可知，反應(yīng)Ⅱ是氫氣與SiHCl₃反應(yīng)生成Si（純）、HCl，反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+H₂

1373～1453K  .

Si（純）+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+H₂

1373～1453K  .

Si（純）+3HCl；
②SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl，
故答案為：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl；
③反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl：

3

90%

-3，需補(bǔ)充H₂：

1

93.95%

-1，補(bǔ)充HCl與H₂的物質(zhì)的量之比為≈5：1．
故答案為：5：1．

點評：本題考查硅及其化合物的性質(zhì)，題目難度不大，計算是該題的難點．