Question

19．碳、硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應用．
（1）SiO₂是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應用橡膠塞的原因是SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O（用化學方程式表示）；Na₂SiO₃可通過SiO₂與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是D．
A．普通玻璃坩堝    　B．石英玻璃坩堝      C．氧化鋁坩堝    　D．鐵坩堝
（2）高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料．工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：

①用石英砂和焦炭在電弧爐中制粗硅，該反應的化學方程式為SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑．
②在流化床反應的產物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有關物質的沸點數(shù)據如下表，提純SiHCl₃的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和精餾（或蒸餾）．

物質	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點/℃	2 355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃極易水解，其完全水解的化學方程式為SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．

Answer 1

分析 （1）玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結在一起，純堿為碳酸鈉熔融時不能創(chuàng)造和碳酸鈉反應的物質，如玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物和堿發(fā)生反應；
（2）①石英砂主要成分為二氧化硅，二氧化硅和碳在高溫的條件下反應生成碳化硅和一氧化碳；
②根據題中數(shù)據，采用精餾（或蒸餾）方法提純SiHCl₃；
③SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫．

解答 解：（1）SiO₂是玻璃的主要成分之一，保存氫氧化鈉溶液的玻璃瓶應用橡膠塞的原因是玻璃中的二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應生成硅酸鈉是礦物膠能把瓶口和瓶塞粘結在一起，發(fā)生反應的化學方程式為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O，需要用橡膠塞，Na₂SiO₃可通過SiO₂與純堿混合高溫熔融反應制得，高溫熔融純堿時下列坩堝可選用的是鐵坩堝，玻璃、石英玻璃中的二氧化硅，氧化鋁是兩性氧化物，都和堿發(fā)生反應，不能選擇ABC，
故答案為：SiO₂+2NaOH═Na₂SiO₃+H₂O；D；
（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，在反應中生成碳化硅，反應為：SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑，
故答案為：SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
②利用沸點的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），由于沸點差別較大，可以通過精餾（或蒸餾）除去雜質，
故答案為：精餾（或蒸餾）；
③SiHCl₃水解反應方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，故答案為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．

點評 本題考查了實驗方案設計的有關知識，側重考查了硅及其化合物的有關知識，注意粗硅的提純反應原理，對知識進行遷移解決情形相似的新問題體現(xiàn)出知識運用與問題分析的能力是本題的特點，題目難度中等．