- 硅酸盐的化学性质
- 共939题
近年来,科学家在氦的气氛中给石墨电极通电,石墨挥发,在其挥发的黑烟中发现了C60,它与金刚石互称 。它是一种具有空心类似足球状结构的新分子,碳原子之间存在 键,它的摩尔质量是 ,而金刚石是一种 结构的 晶体,碳原子间通过 键结合,含有碳原子构成的环,则最小环上有 (填数字)个碳原子,每个碳原子上的两个碳碳键的夹角都是 (填角度)。
正确答案
同素异形体 共价 720 g/mol 空间网状 原子 共价 6 109°28′
从C60分子组成便知,它是由碳元素组成的一种单质,与金刚石互为同素异形体。在分子中,碳原子与碳原子之间以共价键结合, 它的摩尔质量可由化学式求, 即12×60=720 g/mol。金刚石是一种正四面体型空间网状结构,晶体中一个碳原子位于正四面体中心,四个碳原子以共价键与它结合,分别位于正四面体的四个顶点上。形成最小的环,含的碳原子数必须通过平时分析教材中插图或模型而知,键角为109°28′。本题着重考学生同素异形体概念及培养三维空间思维能力。
(10分)含有SiO2的石灰石5 g和0.267 L 0.5 mol·L-1的盐酸反应,所得CO2在标准状况下的体积为1 064 mL。
(1)要中和剩余的盐酸,需1 mol·L-1的NaOH溶液的体积多少毫升?
(2)煅烧这种不纯的石灰石1 t,最后残留固体的质量是多少?
正确答案
(1)38.5 mL (2)0.582 t
CO2的物质的量为1.064 L/22.4 L·mol-1="0.047" 5 mol,则5 g石灰石含碳酸钙:0.047 5 mol×100 g·mol-1="4.75" g,消耗盐酸:0.047 5 mol×2="0.095" mol,剩余盐酸:0.267 L×0.5 mol·L-1-0.095 mol="0.133" 5 mol-0.095 mol="0.038" 5 mol,要中和剩余的盐酸,需1 mol·L-1的NaOH溶液的体积为0.038 5 mol/1 mol·L-1="0.038" 5 L="38.5" mL;煅烧这种不纯的石灰石1 t,最后残留固体的质量为1 t×[(5-4.75)/5]+1 t×(4.75/5)×(56/100)="0.582" t。
有三种透明、不溶于水的坚硬固体。A固体在氧气中完全燃烧只得到一种无色无味气体,此气体能使澄清石灰水变浑浊,标准状况下测得此气体的密度是氧气密度的1.375倍。B固体能溶于热的苛性钠溶液,再往该溶液中加入过量盐酸时,析出白色沉淀,此沉淀是一种比H2CO3还弱的酸,干燥后为不溶于水的白色粉末。B与石灰石、纯碱按一定比例混合加热后,能得到C,C在高温时软化,无固定熔点。根据以上事实,判断A、B、C各为何物,写出有关反应的化学方程式。
正确答案
A为金刚石、B为石英、C为普通玻璃。有关的化学方程式如下:
C+O2CO2,CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O; SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
Na2SiO3+2HCl+H2O=H4SiO4↓+2NaCl; H4SiO4=H2SiO3+H2O;
CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑; SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑
A物质燃烧后产生气体的相对分子质量为:32×1.375=44。结合它无色无味且使澄清石灰水变浑浊的性质,可推断此气体为CO2,又因为A为透明不溶于水的坚硬固体,故可判断A为金刚石。方程式为: C+O2CO2。
B物质能与苛性钠反应,且所得溶液与盐酸反应生成一种比H2CO3还弱的酸,且这种酸是一种难溶于水的白色固体,故可判断B为石英。相关方程式为: SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O; Na2SiO3+2HCl+H2O=H4SiO4↓+2NaCl; H4SiO4=H2SiO3+H2O。
C物质由石灰石、纯碱、B物质(石英)混合加热而制得,结合高温时软化且无固定熔点,判断C物质为普通玻璃。相关方程式为:SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑;SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑。
本题考查有关SiO2、Na2SiO3、H2SiO3以及玻璃等物质的性质以及推理判断能力。其突破口是C高温时软化,无固定熔点,这是玻璃的特性,由此推知B可能为SiO2是解题的关键。
由“嫦娥奔月”到“万户飞天”,由“东方红”乐曲响彻寰宇到航天员杨利伟遨游太空,中华民族载人航天的梦想已变成现实。载人飞船上两副硅太阳能电池帆板提供了飞船所需的电力。请画出硅原子的原子结构示意图____________。
正确答案
本题起点较高,落点较低,考查同学们常见元素原子结构示意图的写法。硅是14号元素,即有14个核电荷,各层电子数分别为2、8、4。
硅晶体结构类似于金刚石,低温下单质硅不活泼,与空气、H2O、酸均无作用,但可与强碱和强氧化剂在适当温度下作用,如硅能与卤素在加热或高温下生成四卤化硅;高价态硅的化合物可在高温下被碳、镁、氢等还原剂还原成单质硅;工业上也可用硅与焦炭在高温下制金刚砂(SiC)。某高纯硅炼制厂利用食盐、石英、水、焦炭为原料制取用作半导体材料的高纯硅。根据上述材料回答:
(1)假设根据每步反应建立一个生产车间,该高纯硅厂家需要几个车间
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
(2)生产原理中没有涉及到的反应是
A.置换反应 B.复分解反应
C.化合反应 D.电解反应
(3)该厂家不采用石英与焦炭直接制高纯硅的主要原因是
A.产量太低 B.产品中含SiC
C.产品中含有过量的硅石和焦炭 D.耗能太大
正确答案
(1)B (2)B (3)B
主要牵扯的反应有:①电解食盐水制取氢气和氯气;②高温下石英与焦炭反应制取粗硅;③在加热条件下粗硅与氯气反应;④用氢气将生成的四氯化硅还原得高纯硅。由此可知答案。
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