碳和硅
√
3、用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物,把生成的CO2全部通 入到过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为8.0 g, 则此铅氧化物的化学式是 A.PbO B.Pb2O3 C.Pb3O4 D.PbO2
√
4、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶 液中,生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为
答案 高温 (1)SiO2+2C=====Si+2CO↑ (2)分馏(或蒸馏) (3)①浓硫酸 使滴入烧瓶中的 SiHCl3 气化 ②有固体物质生成 在反应温度下,普通玻璃会软化 1 000~1 100 ℃ SiHCl3+H2=============Si+3HCl ③排尽装置中的空气 ④bd
③有关物质的物理常数见下表:
物质 沸点/℃ SiCl4 57.7 BCl3 12.8 AlCl3 - FeCl3 315 PCl5 -
熔点/℃ -70.0 -107.2 - - - 180 300 162 升华温度/℃ - - 请回答下列问题: (1)装置A中g管的作用是______;装置C中的试剂是____。 (2)甲方案:f 接装置Ⅰ;乙方案:f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、 Ⅱ都有不足之处,请你评价后填写下表。
浓硫酸
缺点 ①空气中的水蒸气进入产品收集装 置,使四氯化硅水解 ②尾气没有处理,污染环境 ①产品易堵塞导管②没有冷凝装置, 产品易损失
乙
(3)在装置Ⅰ的 i 处接干燥管 j 高温 (4)SiCl4+2H2=====Si+4HCl
2、晶体硅是一种重要的非金属材料,制备纯硅的主要步骤如下: ①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅;②粗硅与干燥HCl气体反 应制得SiHCl3:Si+3HCl=SiHCl3+H2(300 ℃ );③SiHCl3与 过量H2在1000~1100℃反应制得纯硅。已知SiHCl3能与H2O强烈 反应,在空气中易自燃。 请回答下列问题: (1)第①步制备粗硅的化学反应方程式为___________。 (2)粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3(沸点33.0℃) 中含有少量SiCl4(沸点57.6℃)和HCl(沸点-84.7℃),提纯 SiHCl3采用的方法为___________________。 (3)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装 置略去):
光导纤维、光学仪器、电子部件 岩石、水晶、硅藻土
物质 分类
二氧化碳
化 CO2+H2O=H2CO3 学 与水反应 性 质 与 CaO 反应 CaO+CO2 =CaCO3 与 HF 反应
用途 存在
制饮料、碳酸盐等 空气
5、下列关于二氧化硅的叙述中,正确的是(双选)
A.二氧化硅不溶于水,也不与水反应生成对应的酸 √ B.二氧化硅是一种酸性氧化物,它不与任何酸发生反应 C.二氧化硅在高温下与碳酸钠发生反应生成硅酸钠和 CO2, 说明硅酸的酸性强于碳酸,这就是用较强的酸制较弱的酸
CO2 和SiO2 的比较
二氧化硅 均为酸性氧化物 由氧原子与硅原子构成立体网 结构特点 由二氧化碳分子构成 状结构 物理性质 熔沸点低,可溶于水 坚硬难熔的固体,不溶于水 与碱(如 CO2+2NaOH= SiO2+2NaOH=Na2SiO3+ H2O NaOH)反应 Na2CO3+H2O
高温 CaO+SiO2====CaSiO3 4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O
√ D.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差异
6、下列叙述正确的是 高温 A. 因为 Na2CO3+SiO2=====Na2SiO3+CO2↑,所以硅酸的酸 性比碳酸强 B. 碳和硅都是ⅣA 族的元素,所以二氧化碳和二氧化硅的物理 性质相似 C. 二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又溶于氢氟酸, 所以二氧化硅 是两性氧化物 D. √ 二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物,但二氧化硅不能和水 反应生成硅酸
实验探究1 单质硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在 高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗 硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450℃~500℃),四氯 化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯 化硅的装置图:
相关信息如下: ①四氯化硅遇水极易水解 ②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的 氯化物Fra bibliotek碳、硅及其化合物
思考并回答如下问题:
1、第ⅣA族是化合物种类最多的主族,主要是因为碳元素是 有机物的主要构成元素,为什么会有如此之多的有机物? 2、你能说出哪些碳的同素异形体?说出它们的晶体类型。 3、请写出碳单质和浓硫酸、浓硝酸的化学反应方程式,并用 线桥表达反应中的电子转移情况。 4、硅及其化合物中,可用来做光导纤维的是什么?可用来做 半导体、集成电路、太阳能电池的是什么? 5、金刚石是地球上硬度最大的物质的原因是什么?试比较金 刚石、金刚砂(SiC)、晶体硅三者的熔点高低。 6、为什么装碱性试剂的药剂瓶不能用玻璃塞?用化学方程式 进行表达(以NaOH为例)。
推断题:
1、物质 A 是一种高熔点化合物,不溶于硫酸、硝酸等强酸。 A 与纯碱熔融反应,生成化合物 B,同时放出气体 C;把气 体 C 通过 B 的溶液中,则得到化合物 D;D 在干燥空气中转 变为化合物 E;将 E 加热又得到化合物 A。 试写出 A、B、C、D、E 的化学式: A________、 B________、 C________、 D________、 E________。
1、澳大利亚研究人员最近开发出被称为第五形态的固体碳, 这种新的碳结构称作“纳米泡沫碳”,它外形类似海绵,比 重极小,并具有磁性。纳米泡沫碳与金刚石的关系是 A.同素异形体 B.同分异构体 C.同位素 D.同系物
√
2、关于通信光缆成分的有关说法,不妥当的是 A.光导纤维的主要成分为SiO2 B.硅为亲氧元素,在自然界中都以化合态形式存在 C.硅是良好的半导体材料 D.科学家提出硅将作为21世纪一种普遍使用的新型能源被 开发利用。寻找高效催化剂使SiO2分解同时释放能量,是硅 能源大规模利用的关键
√
化学方程式书写:
高温 ①SiO2+C=====____________ ②SiO2+NaOH===_________________ ③SiO2+HF===________________ 高温 ④SiO2+CaCO3=====________________ 高温 ⑤SiO2+Na2CO3=====_________________ 高温 ⑥Si+O2=====_________________ ⑦Si+NaOH+H2O___________________ ⑧Na2SiO3+CO2+H2O===_________________
2、下列各单质和化合物之间有以下转化关系,而且各单质和 化合物的组成元素皆为短周期元素。
根据上述关系判断: (1)单质 A 只可能是________。 (2)单质 B 是________(填“金属”或“非金属”)。 (3)写出各化合物的化学式: 甲:_____、乙:_____、丙:_____、丁:_____。
方案 优点 缺点
甲
乙
(3)在上述(2)的评价基础上,请你设计一个合理方案并用 文字表达:_____________________________。 (4)SiCl4与H2反应的化学方程式为_______________。
答案 (1)平衡压强,使液体从分液漏斗中顺利流下 (2)
方案 甲 优点 ①收集产品的导管粗, 不会堵 塞导管 ②冷凝产品,减少产品损失 ①有尾气处理装置, 注重环保 ②避免空气中的水蒸气进入 装置
答案 A:SiO2 B:Na2SiO3 C:CO2 D:H4SiO4 E:H2SiO3
2、A、B、C、D、E 代表单质或化合物,它们之间的相互 转换关系如图所示。A 为地壳中含量仅次于氧的非金属元素 的单质,其晶体结构与金刚石相似。
(1)形成单质 A 的原子的结构示意图为________,它的最 高化合价为________。 (2)B 的化学式为________,B 和碳反应生成 A 和 E 的化 学方程式是:____________________________________。 (3)C 的化学式为________,D 的化学式为_____________。
①装置B中的试剂是_______________________。 装置C中的烧瓶需要加热,其目的是___________。 ②反应一段时间后,装置D中观察到的现象是___________, 装置D不能采用普通玻璃管的原因是___________________, 装置D中发生反应的化学方程式为______________________。 ③为保证制备纯硅实验的成功,操作的关键是检查实验装置 的气密性,控制好反应温度以及__________________。 ④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质,将试样用稀盐酸溶解, 取上层清液后需再加入的试剂(填写字母代号)是 ____________________________。 a.碘水 b.氯水 c.NaOH溶液 d.KSCN溶液 e.Na2SO3溶液