Question

3．硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅．三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下：

①寫(xiě)出由純SiHCl₃制備高純硅的化學(xué)方程式：SiHCl₃+H₂ $\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
②整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧．SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另一種物質(zhì)，配平后的化學(xué)反應(yīng)方程式為??3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl；H₂還原SiHCl₃過(guò)程中若混入O₂，可能引起的后果是??發(fā)生爆炸．
（2）下列有關(guān)硅材料的說(shuō)法正確的是?BC?（填字母）．
A．碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥
B．氮化硅硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承
C．高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料--光導(dǎo)纖維
D．普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔點(diǎn)很高
E．鹽酸可以與硅反應(yīng)，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅?
（3）硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃．取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入稀硝酸，振蕩．寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋有白色膠狀沉淀生成，反應(yīng)原理為 Na₂SiO₃+2HNO₃=H₂SiO₃↓+2NaNO₃．

Answer 1

分析 （1）石英砂和焦炭高溫加熱反應(yīng)生成硅和一氧化碳，粗硅在573K和HCl反應(yīng)生成SiCl₄，精餾得到SiHCl₃，用氫氣在1357K加熱反應(yīng)生成高純硅，
①根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)方程式；
②根據(jù)元素守恒判斷另一種物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書(shū)寫(xiě)方程式；加熱條件下，氫氣和氧氣混合易發(fā)生爆炸；
（2）A．原子晶體熔點(diǎn)高、性質(zhì)穩(wěn)定；
B．原子晶體熔點(diǎn)高、硬度大；
C．光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅；
D．普通玻璃無(wú)固定的熔點(diǎn)；
E．鹽酸不能與硅反應(yīng)；
（3）硅酸鈉和稀硝酸反應(yīng)生成不溶性的硅酸．

解答 解：（1）①氫氣和純SiHCl₃反應(yīng)生成高純硅和氯化氫：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，故答案為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl；
②SiHCl₃和H₂O劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另一種物質(zhì)，分析它們化合價(jià)的變化可知，，而Cl的化合價(jià)未發(fā)生變化，因此另一種元素即H元素的化合價(jià)必定降低，即另一種物質(zhì)是H₂，SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl，加熱條件下，氫氣遇氧氣易爆炸，故答案為：3SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl；發(fā)生爆炸；
（2）A．碳化硅屬于原子晶體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且熔點(diǎn)較高，但不可用于生產(chǎn)耐高溫水泥，故A錯(cuò)誤；
B．氮化硅屬于原子晶體，硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承，故B正確；
C．光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，是利用光的全反射原理，故C正確；
D．普玻璃是一種玻璃態(tài)物質(zhì)，無(wú)固定的熔點(diǎn)，故D錯(cuò)誤；
E．鹽酸不能與硅反應(yīng)，而HCl在573 K以上的溫度下可與硅發(fā)生反應(yīng)，故E錯(cuò)誤；
故選BC；
（3）硅酸的酸性小于硝酸，硅酸鈉和硝酸反應(yīng)生成難溶性的硅酸鈉，所以看到有白色膠狀物產(chǎn)生，反應(yīng)方程式為，
故答案為：有白色膠狀沉淀生成，反應(yīng)原理為 Na₂SiO₃+2HNO₃=H₂SiO₃↓+2NaNO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查硅單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，考查學(xué)生的綜合思維能力．題目難度中等．