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简答题

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:

(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是       

(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有       

(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为       ;碳化硅又称       ,其晶体结构与       相似。

②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       

③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为       

(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是       

正确答案

(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)   (2)石英砂、纯碱和石灰石

(3)①SiO2+3CSiC+2CO↑    金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏)③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl    (4)H2、HCl

(1)加热石英砂、木炭和铁时,得到的为合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①石英砂和焦炭在电弧炉中高温中反应生成碳化硅,方程式:SiO2+3CSiC+2CO↑;碳化硅俗称金刚砂,其晶体结构与金刚石类似。②比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏可分离二者。③SiHCl3极易水解:SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl,能作为上述工艺生产的原料。

本题考查无机非金属材料——硅及其化合物。

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(3分) 实验室里盛装NaOH溶液试剂瓶用橡皮塞或软木塞,而不用玻璃塞。用化学方程式解释:                                                          

正确答案

SiO2 + 2NaOH ="=" Na2SiO3 + H2O

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(6分)单晶硅是制作电子集成电路的基础材料。科学家预计,到2011年一个电脑芯片上将会集成10亿个晶体管,其功能远比我们想象的要大的多,这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅,其化学方程式为:    ①SiO2 + 2C Si + 2CO    ②Si + 2Cl2SiCl4

③SiCl4 + 2H2Si + 4HCl。回答下列问题:

(1)上述反应中,属于氧化还原反应的是           (填序号)。

(2)反应①和③属于           

A.化合反应      B.分解反应       C.置换反应      D.复分解反应

(3)下列描述正确的是         

A.氧化还原反应都是置换反应

B.判断一个反应是否为氧化还原反应的依据是是否有化合价的升降

C.化合反应全部都是氧化还原反应          D.复分解反应全部都是氧化还原反应

正确答案

(1) ①②③ 。 (2) C 。(3)  B  。(每空2分)

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(8分)(1)光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维,利用光缆通讯,能同时传输大量信息。制造光纤电缆的主要原材料的化学式是                ,它属于

         材料。

(2)有些烟幕弹产生烟幕的原理是应用了水解反应。水解反应是一类广泛存在的反应,如PCl3、SiCl4易水解,PCl3的水解反应为PCl3+4H2O   H3PO4+5HCl。现代海战中,常常通过喷放SiCl4和液氨产生大量烟幕,所涉及反应的化学方程式是                   

正确答案

⑴SiO2  ⑵无机非金属材料            

(2)SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl或SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl;NH3+HCl=NH4Cl

(1)光导纤维的主要成分是二氧化硅,二氧化硅属于无机非金属材料。

(2)由于SiCl4水解能产生氯化氢,氨水易挥发出氨气,氯化氢和氨气化合生成氯化铵,同时冒白烟,有关的方程式为SiCl4+2H2O=SiO2+4HCl或SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl;NH3+HCl=NH4Cl。

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简答题

工业上用“三氯氢硅还原法”制备纯硅的工业流程如图:

(1)石英砂的主要成分是        (填化学式),在制备粗硅时焦炭的作用是        

(2)制备三氯氢硅的反应:

Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)

伴随的副反应为:        

Si(s)+4HCl(g) SiCl4(g)+2H2(g)

已知SiHCl3和SiCl4常温下均为液体,工业上分离SiHCl3和SiCl4的操作方法

        

写出SiHCl3(g)和HCl反应生成SiCl4(g)和H2的热化学方程式        

(3)该生产工艺中可以循环使用的物质是        

(4)实验室用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下图(热源及夹持装置略去).已知SiHCl3能与H2O强烈反应,在空气中易自燃。

①装置B中的试剂是        (填名称),装置C中的烧瓶需要加热,其目的是         。

②实验中先让稀硫酸与锌粒反应一段时间后,再加热C、D装置的理由是        ,装置D中发生反应的化学方程式为        

正确答案

(1)(1分)   还原剂(1分)

(2)蒸馏,(2分)  (2分)

(3)HCl和(2分)

(4)①浓硫酸,(1分)使进入烧瓶的液态变为气体。(1分)②让排尽装置中的空气;(2分)(2分)

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