Question

【題目】含硅元素的化合物廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成巖石．晶體硅(熔點(diǎn) 1410℃)用途廣泛，制取與提純方法有多種．

(1)煉鋼開(kāi)始和結(jié)束階段都可能發(fā)生反應(yīng)：Si+2FeO2Fe+SiO2，其目的是________________．

A．得到副產(chǎn)品硅酸鹽水泥 B．制取SiO2，提升鋼的硬度

C．除去生鐵中過(guò)多的Si雜質(zhì) D．除過(guò)量FeO，防止鋼變脆

(2)一種由粗硅制純硅過(guò)程如下：Si(粗)SiCl4 SiCl4(純)Si(純)，在上述由SiCl4制純硅的反應(yīng)中，測(cè)得每生成 1.12kg純硅需吸收a kJ熱量，寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：________________．

對(duì)于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX4)下列敘述正確的是________________

A．NaX易水解

B．SiX4是共價(jià)化合物

C．NaX的熔點(diǎn)一般高于SiX4

D．SiF4晶體是由共價(jià)鍵形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

(3)粗硅經(jīng)系列反應(yīng)可生成硅烷(SiH4)，硅烷分解也可以生成高純硅．硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，所以Si元素的非金屬性弱于C元素，用原子結(jié)構(gòu)解釋其原因：________________．

(4)此外，還可以將粗硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅(SiHCl3)，通過(guò)反應(yīng)：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)制得高純硅．不同溫度下，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)物的投料比(反應(yīng)初始時(shí)，各反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比)的變化關(guān)系如圖所示．下列說(shuō)法正確的是________________(填字母序號(hào))．

a．該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大

b．橫坐標(biāo)表示的投料比應(yīng)該是

c．實(shí)際生產(chǎn)中為提高SiHCl3的利用率，可適當(dāng)降低壓強(qiáng)

(5)硅元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是H2SiO3．室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是___________，其原因是________________．已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10﹣10、Ka2=1.0×10﹣12，H2CO3：Ka1=4.3×10﹣7 Ka2=5.6×10 ﹣11．

Answer 1

【答案】CD SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol BC C和Si最外層電子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少于Si”) Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷 ac 硅酸鈉 硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，硅酸鈉更易水解

【解析】

(1)根據(jù)煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定范圍的過(guò)程，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是對(duì)生鐵降碳、去硫磷、調(diào)硅錳含量的過(guò)程；在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧元素，是有害的雜質(zhì)，使鋼塑性變壞，軋制時(shí)易產(chǎn)生裂紋；

(2)每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為=0.025akJ，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)熱化學(xué)方程式；

A．強(qiáng)酸的鈉鹽不水解；

B．硅的鹵化物（SiX4）是由非金屬元素原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化合物；

C．離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體的熔點(diǎn)；

D．SiF4晶體屬于分子晶體；

(3)硅烷的分解溫度遠(yuǎn)低于甲烷的原因?yàn)椋?/span>C和Si最外層電子數(shù)相同（或“是同主族元素”），C原子半徑小于Si（或“C原子電子層數(shù)少于Si”） Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷；
(4)a．因?yàn)殡S著溫度的升高，SiHCl3的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大；
b．增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，故橫坐標(biāo)表示的投料比應(yīng)該是；

c．降低壓強(qiáng)平衡向氣體系數(shù)減小方向移動(dòng)；

(5)依據(jù)鹽類(lèi)水解規(guī)律“越弱越水解”解答。

(1)煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定范圍的過(guò)程，簡(jiǎn)單地說(shuō)，是對(duì)生鐵降碳、去硫磷、調(diào)硅錳含量的過(guò)程，這一過(guò)程基本上是一個(gè)氧化過(guò)程，是用不同來(lái)源的氧(如空氣中的氧、純氧氣、鐵礦石中的氧)來(lái)氧化鐵水中的碳、硅、錳等元素．化學(xué)反應(yīng)主要是2FeO+Si2Fe+SiO2、FeO+MnFe+MnO；

在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧，是有害的雜質(zhì)，使鋼塑性變壞，軋制時(shí)易產(chǎn)生裂紋，故煉鋼的最后階段必須加入脫氧劑(例如錳鐵、硅鐵和鋁等)，以除去鋼液中多余的氧：Mn+FeOMnO+Fe，Si+2FeOSiO2+2Fe，2Al+3FeOAl2O3+3Fe，故答案選CD；

(2)由題意可知：每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，即生成=40mol純硅吸收的熱量為akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為kJ=0.025akJ，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol；

A．鈉的強(qiáng)酸鹽不水解，NaX(NaF除外)不易水解，故A錯(cuò)誤；

B．硅的鹵化物(SiX4)是由非金屬元素原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化合物，是共價(jià)化合物，故B正確；

C．鈉的鹵化物(NaX)為離子化合物屬于離子晶體，硅的鹵化物(SiX4)為共價(jià)化合物屬于分子晶體，離子晶體的熔點(diǎn)大于分子晶體的熔點(diǎn)，即NaX的熔點(diǎn)一般高于SiX4，故C正確；

D．SiF4晶體是由分子間作用力結(jié)合而成，故D錯(cuò)誤；

故答案為BC；

(3)C和Si最外層電子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少于Si”) Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，故硅烷的分解溫度遠(yuǎn)低于甲烷；

(4)a．因?yàn)殡S著溫度的升高，SiHCl3的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，故a正確；

b．增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，故橫坐標(biāo)表示的投料比應(yīng)該是，故b錯(cuò)誤；

c．SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)正向?yàn)闅怏w系數(shù)增大的方向，降低壓強(qiáng)平衡向氣體系數(shù)增大方向移動(dòng)，可以提高SiHCl3的利用率，故c正確；

故答案選a、c；

(5)依據(jù)所給數(shù)據(jù)可知：硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，依據(jù)“越弱越水解”可知硅酸鈉更易水解。