Question

在陜西省高新技術(shù)開發(fā)區(qū)的應(yīng)用材料公司、三星企業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、光纖產(chǎn)業(yè)中，硅都發(fā)揮著重要的作用，請回答下列問題：
（1）人類使用硅酸鹽產(chǎn)品（玉器、陶瓷等）的歷史已經(jīng)快一萬年了，但在1823年才獲得單質(zhì)硅，瑞典化學(xué)家貝采烏斯用金屬鉀還原SiF₄獲得單質(zhì)硅，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（2）由于制取方法和條件的不同，得到的單質(zhì)硅形態(tài)不同，其性質(zhì)也不同．
①用鋁熱法還原氟硅酸鉀制得較純凈的晶體硅：4Al+3K₂SiF₆═3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₃，關(guān)于該反應(yīng)的下列說法正確的是

 

（填序號）．
A．Al是還原劑                       B．氧化產(chǎn)物只有KAlF₄
C．每轉(zhuǎn)移6N_A電子，得到42 g Si       D．Al元素在KAlF₄和K₂AlF₅中化合價(jià)不同
②用白砂子與鎂粉混合在高溫條件下得到無定形硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
③無定形硅和晶體硅的結(jié)構(gòu)有很大的差別，無定形硅為棕色粉末，而晶體硅是純灰色、不透明而有光澤的等軸八面晶體，無定形硅的化學(xué)性質(zhì)比晶體硅活潑得多．通過上述描述你能得出的結(jié)論是

 

（寫一條即可）． 
（3）硅在煉鋼時(shí)用作脫氧劑，還原在冶煉過程中所形成的FeO，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（4）在野外，為了迅速得到氫氣，用硅粉與干燥的Ca（OH）₂和NaOH混合，并加強(qiáng)熱，即可迅速得到H₂、NaSiO₃、CaO．這種混合物叫做生氫劑．請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（5）某科研單位利用原電池原理，用SO₂和O₂來制備硫酸，裝置如圖所示，電極為多孔的材料，能吸附氣體，同時(shí)也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸．
①B電極的電極反應(yīng)式為

 

．
②溶液中H⁺的移動方向由

 

極到

 

極．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）鉀與四氟化硅反應(yīng)生成硅和氟化鉀；
（2）①依據(jù)反應(yīng)4Al+3K₂SiF₆

高溫  .

3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₅，各種元素化合價(jià)變化解答；
②鎂與二氧化硅反應(yīng)生成硅和氧化鎂，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒判斷產(chǎn)物，寫出化學(xué)方程式；
③晶體硅和無定形硅為同素異形體，二者結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)不同；
（3）Si和FeO反應(yīng)生成Fe和二氧化硅；
（4）依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒寫出化學(xué)方程式；
（5）本題為SO₂與O₂反應(yīng)生成SO₃，SO₃再與水化合生成硫酸，根據(jù)硫酸的出口判斷正負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動．

解答： 解：（1）瑞典化學(xué)家貝采尼烏斯用金屬鉀還原SiF₄獲得單質(zhì)硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4K+SiF₄═Si+4KF，故答案為：4K+SiF₄═Si+4KF；
（2）①在反應(yīng)4Al+3K₂SiF₆

高溫  .

3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₅，鋁元素化合價(jià)升高，硅元素化合價(jià)降低，所以鋁做還原劑，K₂SiF₆做氧化劑，硅為還原產(chǎn)物，KAlF₄和2K₂AlF₅為還原產(chǎn)物，反應(yīng)3mol鋁轉(zhuǎn)移12mol電子，生成84g硅，所以每轉(zhuǎn)移6N_A電子，得到42g Si，Al元素在KAlF₄和K₂AlF₅中化合價(jià)都是+3價(jià)，
故答案為：AC；
②鎂與二氧化硅反應(yīng)生成硅和氧化鎂，方程式為：2Mg+SiO₂

高溫  .

Si+2MgO，
故答案為：2Mg+SiO₂

高溫  .

Si+2MgO；
③晶體硅和無定形硅為同素異形體，二者結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)可能存在較大差別，
故答案為：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，當(dāng)結(jié)構(gòu)不同時(shí)，物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)可能存在較大差別；
（3）Si和FeO反應(yīng)生成Fe和二氧化硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si+2FeO

高溫  .

SiO₂+2Fe，
故答案為：Si+2FeO

高溫  .

SiO₂+2Fe；
（4）硅粉與干燥的Ca（OH）₂和NaOH混合，并加強(qiáng)熱，即可迅速得到H₂、Na₂SiO₃、CaO，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒，轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Si+2NaOH+Ca（OH）₂=Na₂SiO₃+CaO+2H₂↑；
故答案為：Si+2NaOH+Ca（OH）₂=Na₂SiO₃+CaO+2H₂↑；
（5）該原電池中，負(fù)極上失電子被氧化，所以負(fù)極上投放的氣體是二氧化硫，二氧化硫失電子和水反應(yīng)生成硫酸根離子和氫離子，正極上投放的氣體是氧氣，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，根據(jù)硫酸和水的出口方向知，B極是負(fù)極，A極是正極，
①B極上的電極反應(yīng)式為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：SO₂-2e^-+2H₂O═SO₄^2-+4H⁺；
②原電池放電時(shí)，氫離子由負(fù)極B移向正極A；
故答案為：B、A．

點(diǎn)評：本題考查了硅及其化合物的性質(zhì)、原電池原理的應(yīng)用，側(cè)重于元素化合物知識的綜合理解和運(yùn)用的考查，熟悉硅及其化合物的性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)的規(guī)律、原電池原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等．