Question

19．碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用．
（1）SiO₂是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應(yīng)用橡膠塞的原因是SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O（用化學(xué)方程式表示）；Na₂SiO₃可通過SiO₂與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是D．
A．普通玻璃坩堝    　B．石英玻璃坩堝      C．氧化鋁坩堝    　D．鐵坩堝
（2）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料．工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：

①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑．
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl₃的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和精餾（或蒸餾）．

物質(zhì)	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點/℃	2 355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃極易水解，其完全水解的化學(xué)方程式為SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．

Answer 1

分析 （1）玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結(jié)在一起，純堿為碳酸鈉熔融時不能創(chuàng)造和碳酸鈉反應(yīng)的物質(zhì)，如玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物和堿發(fā)生反應(yīng)；
（2）①石英砂主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳；
②根據(jù)題中數(shù)據(jù)，采用精餾（或蒸餾）方法提純SiHCl₃；
③SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫．

解答 解：（1）SiO₂是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應(yīng)用橡膠塞的原因是玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結(jié)在一起，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，需要用橡膠塞，Na₂SiO₃可通過SiO₂與純堿混合高溫熔融反應(yīng)制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是鐵坩堝，玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物，都和堿發(fā)生反應(yīng)，不能選擇ABC，
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；D；
（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反應(yīng)中生成碳化硅，反應(yīng)為：SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑，
故答案為：SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
②利用沸點的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），由于沸點差別較大，可以通過精餾（或蒸餾）除去雜質(zhì)，
故答案為：精餾（或蒸餾）；
③SiHCl₃水解反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，故答案為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．

點評 本題考查了實驗方案設(shè)計的有關(guān)知識，側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識，注意粗硅的提純反應(yīng)原理，對知識進行遷移解決情形相似的新問題體現(xiàn)出知識運用與問題分析的能力是本題的特點，題目難度中等．