Question

16．光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號的一種通訊手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅（一種無機涂層）的工藝流程如圖：

回答下列問題：
（1）反應(yīng)I的化學(xué)方程式為2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，其中還原劑為C（填化學(xué)式），該反應(yīng)涉及的副反應(yīng)可能有（碳不足）C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑和（碳足量）3C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑．
（2）經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如表：

組分名稱	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	HCl	BCl3	PCl3
質(zhì)量分數(shù)	0.545	0.405	0.0462	0.0003	0.00193	0.00157
沸點/℃	57.6	31.8	8.2	-85	12.5	75.5

圖中“操作X”的名稱為精餾（或蒸餾或分餾）；PCl₃的電子式為．
（3）已知反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，則反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣的用途為制取鹽酸．若向一2L恒容密閉容器中投入1mol SiC1₄和1mol NH₃，6min后反應(yīng)完全，則0～6min內(nèi)，HCl的平均反應(yīng)速率為0.25 mol•L^-l•min^-l．

Answer 1

分析 根據(jù)流程反應(yīng)I為焦炭和石英砂高溫條件下發(fā)生反應(yīng)2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，反應(yīng)Ⅱ主要為Si與氯氣高溫反應(yīng)生成SiCl₄，根據(jù)所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)的沸點不同，經(jīng)過精餾（或蒸餾或分餾）得到純SiCl₄，反應(yīng)Ⅲ為SiCl₄與氫氣、氧氣在1500℃時反應(yīng)SiCl₄+O₂+2H₂$\frac{\underline{\;1500℃\;}}{\;}$SiO₂+4HCl，反應(yīng)IV為SiCl₄與NH₃在1400℃時反應(yīng)3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，
（1）還原劑失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；碳足量時，生成碳化硅和CO；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析；PCl₃為共價化合物；
（3）反應(yīng)Ⅲ和Ⅳ中尾氣為氯化氫氣體；根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算．

解答 解：（1）反應(yīng)2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑中，C元素化合價升高被氧化，為還原劑；），該反應(yīng)涉及的副反應(yīng)可能有（碳不足）C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+CO₂↑和（碳足量）3C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
故答案為：C；3C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
（2）根據(jù)所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)的沸點不同，經(jīng)過蒸餾得到純SiCl₄，所以“操作X”的名稱為精餾（或蒸餾或分餾），PCl₃為共價化合物，則電子式為：；
故答案為：精餾（或蒸餾或分餾）；；
（3）反應(yīng)Ⅲ為SiCl₄與氫氣、氧氣在1500℃時反應(yīng)生成SiO₂和HCl，方程式為：SiCl₄+O₂+2H₂$\frac{\underline{\;1500℃\;}}{\;}$SiO₂+4HCl，反應(yīng)IV為SiCl₄與NH₃在1400℃時反應(yīng)生成Si₃N₄和HCl，方程式為：3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，所以反應(yīng)III和IV中尾氣HCl的用途為制取鹽酸，
若向一2L恒容密閉容器中投入1mol SiC1₄和1mol NH₃，發(fā)生反應(yīng)3SiCl₄+4NH₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$Si₃N₄+12HCl，SiC1₄過量，氨氣反應(yīng)完全，6min后反應(yīng)完全，則生成的n（HCl）=3mol，0～6min內(nèi)，HCl的平均反應(yīng)速率為$\frac{3mol÷2L}{6min}$=0.25mol•L^-l•min^-l；
故答案為：制取鹽酸；0.25．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗方案的設(shè)計，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，難度中等，注意把物質(zhì)的性質(zhì)和物質(zhì)反應(yīng)量的關(guān)系．