Question

【題目】金剛石、SiC具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕特性，應(yīng)用廣泛。

（1）一定條件下，Na與CCl4可制備金剛石，反應(yīng)結(jié)束冷卻至室溫后，回收其中的CCl4的實驗操作名稱為____。推測該反應(yīng)的類型為____。（填標(biāo)號）

A．.分解反應(yīng) B．置換反應(yīng) C．氧化還原反應(yīng) D．離子反應(yīng)

（2）已知：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。在高溫電爐中碳和SiO2反應(yīng)可制得SiC，同時生成CO，其粗產(chǎn)品中雜質(zhì)為Si和SiO2。

①請寫出電爐中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________，每有1 mol SiC生成時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為____。

②現(xiàn)將20.0 g SiC粗產(chǎn)品加入到過量的NaOH溶液中充分反應(yīng)，收集到0.1 mol氫氣，過濾得SiC固體11.4 g，濾液稀釋到1 L，則硅酸鹽的物質(zhì)的量濃度為______。

（3）下列關(guān)于金剛石、SiC和單質(zhì)Si的說法不正確的是_____。（填標(biāo)號）

A．金剛石、SiC和單質(zhì)Si都屬于無機非金屬材料

B．金剛石和石墨、晶體硅和無定形硅分別互為同素異形體

C．金剛石和單質(zhì)硅都是良好的半導(dǎo)體材料

D．金剛石、SiC和Si晶體結(jié)構(gòu)類似

Answer 1

【答案】過濾 BC SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 4 mol 0.17 mol·L－1 C

【解析】

（1）將不溶性固體和液體分離通常采用的方法是過濾；Na還原CCl4的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，

（2）①在高溫電爐中碳和SiO2反應(yīng)可制得SiC，同時生成CO，據(jù)此書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；根據(jù)方程式結(jié)合氧化還原反應(yīng)的規(guī)律分析解答；

②根據(jù)SiC粗品中雜質(zhì)為Si和SiO2，Si與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此寫出離子方程式，而SiC不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，根據(jù)硅酸鹽的來源來分析其物質(zhì)的量和物質(zhì)的量濃度；

（3）根據(jù)無機非金屬材料和常見的物質(zhì)類別分析判斷A的正誤；根據(jù)同素異形體的概念分析判斷B的正誤；根據(jù)金剛石不能導(dǎo)電，屬于絕緣體分析判斷C的正誤；根據(jù)金剛石、SiC和Si的結(jié)構(gòu)和晶體類型分析判斷D的正誤。

（1）金剛石是不溶于CCl4的固體，CCl4是液體，將不溶性固體和液體分離通常采用的方法是過濾；Na還原CCl4反應(yīng)生成碳和NaCl，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，也是氧化還原反應(yīng)，故答案為：過濾；BC

（2）①在高溫電爐中碳和SiO2反應(yīng)可制得SiC，同時生成CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑；反應(yīng)中C的化合價部分由0價升高為+2價，部分由0價降低為-4價，每有1 mol SiC生成時，轉(zhuǎn)移電子4mol，故答案為：SiO2＋3CSiC＋2CO↑；4 mol；

②根據(jù)SiC粗品中雜質(zhì)為Si和SiO2，而Si與NaOH溶液反應(yīng)生成氫氣：Si+2OH-+H2O ═ SiO32-+2H2↑，根據(jù)生成的氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，故Si與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的硅酸鈉的物質(zhì)的量為0.05mol；20.0gSiC粗產(chǎn)品中SiO2的物質(zhì)的量n==0.12mol，而SiO2能溶于NaOH溶液：SiO2+2OH- ═ SiO32-+H2O，可知0.12molSiO2生成的硅酸鹽的物質(zhì)的量為0.12mol，故所得溶液中的硅酸鈉的物質(zhì)的量共為0.17mol，溶液中硅酸鹽的濃度c==0.17mol/L，故答案為：0.17mol/L；

（3）A．無機非金屬材料是以某些元素的單質(zhì)、氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料，金剛石、SiC和單質(zhì)Si都屬于無機非金屬材料，故A正確；B．金剛石和石墨都是碳元素的單質(zhì)、晶體硅和無定形硅都是硅元素的單質(zhì)，它們分別互為同素異形體，故B正確；C．金剛石不能導(dǎo)電，屬于絕緣體，單質(zhì)硅是良好的半導(dǎo)體材料，故C錯誤；D．金剛石、SiC和Si都是原子晶體，在晶體中均存在四面體結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)類似，故D正確；故答案為C。