Question

【化學(xué)--選修2：化學(xué)與技術(shù)】“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．請回答下列問題：

（1）無機(jī)非金屬材料．高純度單晶硅是典型的無機(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“革命”．這種材料可以按下列方法制備：
①寫出步驟I的化學(xué)方程式：

 

．
②步驟II經(jīng)過冷凝得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)為33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸點(diǎn)為57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)為-84.7℃），提純SiHCl₃的實(shí)驗(yàn)方法是

 

．
（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，所以從它的使用開始就不斷實(shí)施著對它的使用開始就不斷實(shí)施著對它的防護(hù)．最常見的鐵制品腐蝕就是電化學(xué)腐蝕，請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．我國是激光技術(shù)先進(jìn)的國家，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，請用離子方程式加以說明：

 

_、

 

．
（4）高分子材料．它可以分成無機(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就屬于無機(jī)高分子材料，它廣泛應(yīng)用生活用水和工業(yè)污水的處理，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，請寫出生成該有機(jī)高分子材料的化學(xué)方程式：

 

．
（5）合金材料．14g銅銀合金與一定量某濃度的硝酸完全反應(yīng)后，將放出的氣體與1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O₂混合通入水中，恰好全部被水吸收，則合金中銅的質(zhì)量為

 

g．

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；
（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）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)；
（5）銅、銀合金與足量的某濃度的硝酸反應(yīng)，硝酸所起作用為酸性和氧化性，起酸性作用的硝酸生成硝酸銅、硝酸銀，起氧化性作用的硝酸被還原為氮的氧化物（無法確定具體物質(zhì)），氮的氧化物與氧氣混合通入水中，反應(yīng)又生成硝酸，根據(jù)氮元素守衡，該硝酸的量恰好等于起氧化性作用的硝酸的量．所以有銅、銀合金失去的電子總數(shù)等于氧氣獲得的電子總數(shù)．利用銅、銀合金失去的電子總數(shù)等于氧氣獲得的電子總數(shù)以及銅、銀合金總質(zhì)量為14g，列方程求解．

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，故答案為：蒸餾或分餾；
（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-2e^-→Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-→Fe²⁺；
（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)，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（4）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；；
（5）解：n（O₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol 
設(shè)Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為x、y，則：
根據(jù)質(zhì)量列方程：x×64g/mol+y×108g/mol=14g
根據(jù)電子守恒列方程：2x+1×y=0.05mol×4 
解得：x=0.05mol；y=0.1mol 
m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：3.2g．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道有關(guān)硅的無機(jī)推斷題，考查的知識(shí)點(diǎn)范圍較廣，涉及原電池、兩性氧化物、高分子材料、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算等，題目難度較大．