Question

【題目】含硅元素的化合物廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構成巖石．晶體硅(熔點 1410℃)用途廣泛，制取與提純方法有多種．

(1)煉鋼開始和結束階段都可能發(fā)生反應：Si+2FeO2Fe+SiO2，其目的是________________．

A．得到副產(chǎn)品硅酸鹽水泥 B．制取SiO2，提升鋼的硬度

C．除去生鐵中過多的Si雜質(zhì) D．除過量FeO，防止鋼變脆

(2)一種由粗硅制純硅過程如下：Si(粗)SiCl4 SiCl4(純)Si(純)，在上述由SiCl4制純硅的反應中，測得每生成 1.12kg純硅需吸收a kJ熱量，寫出該反應的熱化學方程式：________________．

對于鈉的鹵化物(NaX)和硅的鹵化物(SiX4)下列敘述正確的是________________

A．NaX易水解

B．SiX4是共價化合物

C．NaX的熔點一般高于SiX4

D．SiF4晶體是由共價鍵形成的空間網(wǎng)狀結構

(3)粗硅經(jīng)系列反應可生成硅烷(SiH4)，硅烷分解也可以生成高純硅．硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，所以Si元素的非金屬性弱于C元素，用原子結構解釋其原因：________________．

(4)此外，還可以將粗硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅(SiHCl3)，通過反應：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)制得高純硅．不同溫度下，SiHCl3的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應物的投料比(反應初始時，各反應物的物質(zhì)的量之比)的變化關系如圖所示．下列說法正確的是________________(填字母序號)．

a．該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大

b．橫坐標表示的投料比應該是

c．實際生產(chǎn)中為提高SiHCl3的利用率，可適當降低壓強

(5)硅元素最高價氧化物對應的水化物是H2SiO3．室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強的是___________，其原因是________________．已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10﹣10、Ka2=1.0×10﹣12，H2CO3：Ka1=4.3×10﹣7 Ka2=5.6×10 ﹣11．

Answer 1

【答案】CD SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol BC C和Si最外層電子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少于Si”) Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷 ac 硅酸鈉 硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，硅酸鈉更易水解

【解析】

(1)根據(jù)煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定范圍的過程，簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調(diào)硅錳含量的過程；在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧元素，是有害的雜質(zhì)，使鋼塑性變壞，軋制時易產(chǎn)生裂紋；

(2)每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為=0.025akJ，據(jù)此寫出反應熱化學方程式；

A．強酸的鈉鹽不水解；

B．硅的鹵化物（SiX4）是由非金屬元素原子間通過共用電子對形成的化合物；

C．離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點；

D．SiF4晶體屬于分子晶體；

(3)硅烷的分解溫度遠低于甲烷的原因為：C和Si最外層電子數(shù)相同（或“是同主族元素”），C原子半徑小于Si（或“C原子電子層數(shù)少于Si”） Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷；
(4)a．因為隨著溫度的升高，SiHCl3的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，則該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大；
b．增大一種反應物的濃度，能提高其它反應物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，故橫坐標表示的投料比應該是；

c．降低壓強平衡向氣體系數(shù)減小方向移動；

(5)依據(jù)鹽類水解規(guī)律“越弱越水解”解答。

(1)煉鋼的要求把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定范圍的過程，簡單地說，是對生鐵降碳、去硫磷、調(diào)硅錳含量的過程，這一過程基本上是一個氧化過程，是用不同來源的氧(如空氣中的氧、純氧氣、鐵礦石中的氧)來氧化鐵水中的碳、硅、錳等元素．化學反應主要是2FeO+Si2Fe+SiO2、FeO+MnFe+MnO；

在使碳等元素降到規(guī)定范圍后，鋼水中仍含有大量的氧，是有害的雜質(zhì)，使鋼塑性變壞，軋制時易產(chǎn)生裂紋，故煉鋼的最后階段必須加入脫氧劑(例如錳鐵、硅鐵和鋁等)，以除去鋼液中多余的氧：Mn+FeOMnO+Fe，Si+2FeOSiO2+2Fe，2Al+3FeOAl2O3+3Fe，故答案選CD；

(2)由題意可知：每生成1.12kg純硅需吸收akJ熱量，即生成=40mol純硅吸收的熱量為akJ熱量，則生成1mol純硅吸收的熱量為kJ=0.025akJ，所以該反應的熱化學方程式：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol；

A．鈉的強酸鹽不水解，NaX(NaF除外)不易水解，故A錯誤；

B．硅的鹵化物(SiX4)是由非金屬元素原子間通過共用電子對形成的化合物，是共價化合物，故B正確；

C．鈉的鹵化物(NaX)為離子化合物屬于離子晶體，硅的鹵化物(SiX4)為共價化合物屬于分子晶體，離子晶體的熔點大于分子晶體的熔點，即NaX的熔點一般高于SiX4，故C正確；

D．SiF4晶體是由分子間作用力結合而成，故D錯誤；

故答案為BC；

(3)C和Si最外層電子數(shù)相同(或“是同主族元素”)，C原子半徑小于Si(或“C原子電子層數(shù)少于Si”) Si元素的非金屬性弱于C元素，硅烷的熱穩(wěn)定性弱于甲烷，故硅烷的分解溫度遠低于甲烷；

(4)a．因為隨著溫度的升高，SiHCl3的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，則該反應的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，故a正確；

b．增大一種反應物的濃度，能提高其它反應物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率反而降低，故橫坐標表示的投料比應該是，故b錯誤；

c．SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)正向為氣體系數(shù)增大的方向，降低壓強平衡向氣體系數(shù)增大方向移動，可以提高SiHCl3的利用率，故c正確；

故答案選a、c；

(5)依據(jù)所給數(shù)據(jù)可知：硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，依據(jù)“越弱越水解”可知硅酸鈉更易水解。