【化學(xué)】化學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料的專項(xiàng)培優(yōu)-易錯(cuò)-難題練習(xí)題附答案(編輯修改稿)
2025-04-01 22:30 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0．高純二氧化硅可用來(lái)制造光纖。某蛇紋石的成分見(jiàn)下表：通過(guò)下圖流程可由蛇紋石制備較純凈的二氧化硅。(1)蛇紋石中涉及的可溶性金屬氧化物有___________________(寫化學(xué)式)。(2)步驟①中涉及SiO2 反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________ 。(3)濾渣 A的成分有__________________ (填化學(xué)式)。(4)步驟②中洗滌沉淀的方法是 _____________________________________________。(5)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _______________________________________；實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟③需要用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒、________和____________?！敬鸢浮縉a2O、K2O SiO2+2OH=SiO32 +H2O MgO和Fe2O3 向漏斗中注入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，讓水自然流下，重復(fù)操作2~3次 H2SiO3 SiO2+H2O 坩堝鉗 三腳架 【解析】【分析】用足量的氫氧化鈉浸泡，二氧化硅可以和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，過(guò)濾得濾液A為硅酸鈉溶液，MgO和Fe2O3不能與氫氧化鈉反應(yīng)，濾渣A為MgO和Fe2O3，氧化鈉、氧化鉀與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氧化鉀；硅酸鈉溶液中加入鹽酸生成硅酸沉淀，過(guò)濾、洗滌得濾渣B為硅酸，煅燒硅酸可得二氧化硅；(1)氧化鈉、氧化鉀、氧化鐵、氧化鎂、二氧化硅中，氧化鈉、氧化鉀為可溶性金屬氧化物；(2)二氧化硅為酸性氧化物，與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水；(3)與氫氧化鈉溶液不反應(yīng)的氧化物為濾渣；(4)加入鹽酸后的沉淀為硅酸，選擇洗滌過(guò)濾后的硅酸的方法；(5)硅酸不穩(wěn)定受熱易分解生成二氧化硅和水；依據(jù)灼燒固體操作選擇合適的儀器。【詳解】(1)蛇紋石中含有的可溶性金屬氧化物有Na2O、K2O，它們能與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氧化鉀；(2)二氧化硅屬于酸性氧化物，可與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硅酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SiO2+2OH=SiO32 +H2O；(3)氧化鈉與氧化鉀屬于可溶性氧化物，氧化鋁屬于兩性氧化物，二氧化硅屬于酸性氧化物，上述四種物質(zhì)都能溶解在氫氧化鈉溶液中，氧化鎂和氧化鐵屬于堿性氧化物且難溶于水，因此，濾渣A的成分有MgO和Fe2O3；(4)步驟②生成沉淀的成分是硅酸，洗滌過(guò)濾出的沉淀的方法是：向過(guò)濾器中注入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流出后，重復(fù)上述操作兩到三次；(5)步驟③用灼燒的方法使硅酸分解生成二氧化硅，化學(xué)方程式為：H2SiO3SiO2+H2O，實(shí)驗(yàn)室灼燒固體時(shí)需要用到的儀器有坩堝、泥三角、酒精燈、玻璃棒、坩堝鉗和三腳架。11．光纖通訊是光導(dǎo)纖維傳送信號(hào)的一種通訊手段，合成光導(dǎo)纖維及氮化硅（一種無(wú)機(jī)涂層）的工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：（1）反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2C+SiO2 Si+2CO↑，其中還原劑為_(kāi)_____，產(chǎn)物Si在周期表中位于______，該反應(yīng)涉及的副反應(yīng)可能有C+SiO2 Si+CO2↑（碳不足）和______（碳足量）。（2）經(jīng)反應(yīng)Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)如下：組分名稱HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)沸點(diǎn)圖中“操作X”的名稱為_(kāi)_____；的電子式為_(kāi)_____。（3）反應(yīng)Ⅳ的化學(xué)方程式為3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl，若向2L恒容密閉容器中投入1mol和1mol，6min后反應(yīng)完全，則min內(nèi)，HCl的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_____mol?Ll?minl；反應(yīng)Ⅲ的與Ⅳ產(chǎn)生的氣體相同，則反應(yīng)Ⅲ化學(xué)方程式為_(kāi)_____。反應(yīng)Ⅲ中的原料氣和在堿性條件下可構(gòu)成燃料電池，其正極反應(yīng)的電極方程式為_(kāi)_____?！敬鸢浮緾 第三周期IVA族 3C+SiO2 SiC+2CO↑ 精餾或蒸餾或分餾 SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl O2+2H2O+4e=4OH 【解析】【分析】由流程可知，反應(yīng)I為焦炭和石英砂高溫條件下發(fā)生反應(yīng)2C+SiO2 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(diǎn)不同，經(jīng)過(guò)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(shí)反應(yīng)SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反應(yīng)IV為SiCl4與NH3在1400℃時(shí)反應(yīng)3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl，據(jù)此分析解答?！驹斀狻?1)反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式為2C+SiO2 Si+2CO↑，C元素的化合價(jià)升高，Si元素的化合價(jià)降低，則其中還原劑為C，Si是14號(hào)元素，在周期表中位于第三周期IVA族，該反應(yīng)涉及的副反應(yīng)可能有C+SiO2 Si+CO2↑(碳不足)和3C+SiO2 SiC+2CO↑(碳足量)，故答案為：C；第三周期IVA族；3C+SiO2 SiC+2CO↑；(2)四氯化硅粗品中所含的物質(zhì)的沸點(diǎn)不同，經(jīng)過(guò)蒸餾得到純SiCl4，“操作X”的名稱為精餾(或蒸餾或分餾)，PCl3為共價(jià)化合物，則電子式為，故答案為：精餾(或蒸餾或分餾)；；(3)2 L恒容密閉容器中投入1 mol SiC14和1 mol NH3，SiC14過(guò)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=?Ll?minl；反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式為SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反應(yīng)Ⅲ中的原料氣H2和O2在堿性條件下可構(gòu)成燃料電池，其正極反應(yīng)的電極方程式為O2+2H2O+4e=4OH，故答案為：；SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl；O2+2H2O+4e=4OH?！军c(diǎn)睛】本題的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)為(1)中副反應(yīng)方程式的書寫，要注意C和Si高溫下能夠化合生成SiC。12．以下是工業(yè)上制取純硅的一種方法。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(各元素用相應(yīng)的元素符號(hào)表示)：（1）在上述生產(chǎn)過(guò)程中，屬于置換反應(yīng)的有____(填反應(yīng)代號(hào))；（2）寫
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