硅和硅酸盐工业A.doc

第七章 硅和硅酸盐工业第一节 碳族元素碳族元素1碳族元素位于元素周期表的_族，包括_（写出元素名称）等元素，相应的元素符号分别为_。在地壳中，硅的含量居第_位，均以化合态形式存在，且几乎以_和_的形式存在于各种矿物和岩石里。2锗是A族元素，它的单质晶体是一种良好的半导体材料，广泛应用于电子工业。锗可以从燃烧的烟道灰中提取，其过程如下：烟道灰中所含锗的高价氧化物盐酸锗的氯化物水解锗酸分解，纯净的锗的氧化物氢气，锗 试写出上述过程中、各步反应的化学方程式.3已知PbO2具有强氧化性，将PbO2放入浓盐酸中会产生Cl2，写出此反应的化学方程式： _，据此比较PbO2与Cl2的氧化性的强弱。4关于碳族元素的说法正确的是 （A）原子半径由上到下逐渐减小 （B）各元素形成的化合物均以+4价稳定 （C）各元素最高价氧化物均易溶于水 （D）硅和锗均可作为半导体的材料5四氯化锡常温下是无色液体，在空气中极易水解，熔点-36，沸点114，金属锡的熔点为231。拟利用以下仪器，设计组装一套实验装置。用熔融的金属锡跟干燥的氯气直接作用制取无水四氯化锡（此反应过程放出大量的热）。请回答下列各个问题。用玻管（未画出）连接上述装置，正确的顺序是（填各接口的代码字母）（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）；装置的作用是_；装置的作用是_；冷凝管里冷却水的流向是从_进入，从_流出；实验时应先点燃_处酒精灯，加热温度应大于_，待_即可停止加热；已知四氯化锡遇水强烈水解，产物之一是固态二氧化锡，那么四氯化锡水解的化学方程式为：_；如果将制取的四氯化锡少许暴露于空气中，预期可看到的现象是_；为了防止污染空气，在装置的最后应_。碳及其碳的化合物6碳有三种同素异形体：金刚石、石墨、足球烯（C60）。其晶体和分子结构如下图所示：请回答下列问题：（1）在金刚石的网状结构中，含有由共价键形成的碳原子环，其中最小的环上有_个碳原子，每个碳原子上的任意两个CC键的夹角都是_（填角度）。（2）石墨的层状结构是由无数个正六边形构成的，平均每个正六边形所占有的碳原子数为_。（3）在以上三种碳的同素异形体中，能溶解于苯中的是_，能作为高温润滑剂的有_。它们在充足的氧气中燃烧后的产物都是_。（4）用来证实金刚石、石墨和足球烯是同素异形体的重要依据是：7已知在某温度时发生如下三个反应： C + CO2 = 2CO C + H2O = CO + H2 CO + H2O = CO2 + H2 由此可以判断，在该温度下C、CO、H2的还原性强弱顺序是 （A）CO C H2 （B）C CO H2 （C）C H2 CO （D）CO H2 C 8由CO2、H2和CO组成的混合气在同温同压下与氮气的密度相同。则该混合气体中CO2、H2 和CO的体积比为 （A）29:8:13 （B）22:1:14 （C）13:8:29 （D）26:16:579根据以下叙述，回答第题.科学研究认为：人类活动使大气中CO2含量发生大幅度变化，是造成“温室效应”的关键因素，而“温室效应”将对气候及人类生活产生影响；CO2一般不属于大气污染物，但空气中CO2含量超过6%可对人体产生致命的危险。 （1）导致“温室效应”的主要原因是 （A）煤和石油作燃料 （B）人类的呼吸 （C）水源被污染 （D）森林被砍 （2）减缓大气中CO2大量增加的可能而且有效的措施是 （A）立即减少煤和石油的燃烧 （B）控制全球人口的急剧膨胀 （C）植树造林，保护森林 （D）将煤和石油转化为气态燃料 （3）检查空气中CO2含量的最容易而适宜的方法是 （A）通入澄清石灰水 （B）观察蜡烛燃烧的现象 （C）用湿润的蓝色石蕊试纸检验 （D）用pH试纸检验10下列离子方程式不正确的是 （A）氢氧化钠溶液与碳酸氢钠溶液反应 HCO3- + OH- = CO32- + H2O （B）盐酸与碳酸氢钠溶液反应 2H+ + CO32- = H2O + CO2 （C）澄清石灰水与碳酸氢钠溶液反应 Ca2+ + CO32- = CaCO3 （D）澄清石灰水与碳酸氢钙溶液反应 Ca2+ + OH- + HCO3- = CaCO3 + H2O11苏尔维制碱法的工艺流程可简单表示如下：在氨化的饱和食盐水中通入CO2制小苏打；焙烧小苏打制纯碱；在析出小苏打的母液中加入生石灰有NH3放出，NH3循环使用。 饱和食盐水+ CO2小苏打晶体氯化铵溶液+ CaO+ NH3CaCl2固体NH3Na2CO3固体NaCl晶体 (a)苏尔维制碱法的工艺流程（1）写出在生产过程、中所发生的化学反应方程式：（2）苏尔维制纯碱过程中没有涉及的化学反应类型是 （A）化合反应 （B）置换反应 （C）分解反应 （D）复分解反应中国化工专家侯德榜在40年代改进了苏尔维制碱法：在析出小苏打的母液中加入NaCl固体代替生石灰，这一改进被誉为候氏制碱法。侯德榜制碱生产过程的流程简图如下所示：+ CO2小苏打晶体氯化铵溶液+ NH3Na2CO3固体NaCl晶体 饱和食盐水氯化铵晶体(b) 侯德榜制碱法的工艺流程简图（3）通过比较分别说明苏尔维制碱法与侯德榜制碱法所使用的原料和最终产物各是什么？（4）请说明同苏尔维制碱法相比，侯氏制碱法的优点有：副产品NH4Cl可作化肥，无副产品CaCl2；食盐的利用率比苏尔维法高；无污染大气的气体产生. 其中正确的是 （A）只有和 （B）只有和 （C）只有和 （D）只有12在CO2气体中混有少量的SO2，去除SO2的一般原理可分为： 根据亚硫酸（SO2的水溶液）的酸性比碳酸（CO2的水溶液）强的性质，可选用饱和_作为除杂试剂，能否使用饱和Na2CO3溶液？_（“能”或“不能”）。并说明理由：_。 根据亚硫酸（或SO2）的特性还可选用其他试剂作为除杂试剂： 由其还原性可选用_ 等一系列的氧化剂，以除去SO2。由其氧化性还可选用_作为除杂试剂。相比较而言，在以上使用的试剂中，以_为试剂最佳，因为_。根据上题的启示，若CO2中混有少量的HCl 气体，可： 利用盐酸的酸性，用_溶液作为除杂试剂； 利用盐酸所能发生的沉淀反应可用_ 将HCl气体除去，并说明CO2不与该试剂反应的原因：_。【思考】在实验室制取CO2气体的过程中，是怎样混有HCl气体的？13读“某洞穴剖面景观示意图”，完成下列各题：某洞穴剖面景观示意图（1）图中所表示的地形景观是在 A 石灰岩分布区 B 花岗岩分布区 C 玄武岩分布区 D 片麻岩分布区（2）写出你所知道的如图中景观的著名旅游景点名称两个：_。 （3）根据你所理解的化学知识，写出在钟乳石、石笋和石柱等景观在形成过程中涉及的主要的化学反应方程式。14将一定质量的碳酸钠和碳酸氢钠组成的均一混合物，放入过量稀盐酸中，完全反应后收集到二氧化碳气体13.2g，取同质量的上述混合物，加热至固体质量不再减少为止，冷却至室温，然后将加热后所得固体放人过量稀盐酸中，完全反应后，收集到二氧化碳气体8.8g，求：混合物中碳酸氢钠和碳酸钠的质量比。15取0.45 mol的NaOH、0.35mol Na2CO3和0.20mol NaHCO3 溶解于水，在该混合物溶液中逐渐加入盐酸，反应明显分为三个阶段进行。若加入的盐酸为n mol， 溶液中NaCl、Na2CO3和NaHCO3分别为x mol、y mol、z mol。 试分别计算在n值增大的过程中，不同反应阶段的n值范围和对应的 x、y、z的值。将其结果填入下表。n的取值NaCl的物质的量（Xmol）Na2CO3的物质的量（Ymol）NaHCO3的物质的量（Zmol）硅及其硅的化合物18下列物质中能溶解硅单质的是 （A）硝酸 （B）盐酸 （C）氢氟酸 （D）氨水19下列溶液可用有玻璃塞的试剂瓶贮存的是 （A）浓H2SO4 （B）NaOH （C）HF （D）Na2SiO320下列叙述正确的是 （A）SiO2溶于水，溶液呈酸性 （B）SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸 （C）SiO2的熔点比干冰的熔点高 （D）用碳还原SiO2制粗硅，反应中氧化剂和还原剂的质量比为5:321将过量的CO2通入下列溶液中，溶液最终浑浊的是 （A）澄清石灰水 （B）BaCl2溶液 （C）饱和Na2CO3溶液 （D）Na2SiO3溶液22四氯化硅的结构与四氯化碳相似，对其性质有如下推断:SiCl4是分子晶体，常温常压下，SiCl4是液态，它是由极性键构成的非极性分子.其中正确的是高温 （A）只有 （B）只有 （C）只有 （D）23在SiO2 + 3C = SiC + 2CO 反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为 （A）5:3 （B）3:5 （C）2:1 （D）1:230024工业上由粗硅值取纯硅有以下反应：950 （1） Si(s) + 3HCl(g) = SiHCl3(g) + H2(g) + 381kJ （2） SiHCl3(g) + H2(g) = Si(s) + 3HCl(g) 试分析：上述反应（1）和（2）是否是可逆反应？为什么？反应（2）是放热反应还是吸热反应？其能量变化的值将是多少？25普通水泥的主要成分是_，生产水泥时，常在熟料中加入一定量的石膏，其作用是_。26（1）经分析得知，某钾玻璃成分含K 15.3%、Ca 7.8%、Si 32.94%、O 43.92%，试推断此钾玻璃的化学式：_，若用氧化物的形式表示，其化学式为：_。（2）请写出工业上用K2CO3、CaCO3、SiO2生产钾玻璃过程中的化学方程式：（3）若需制造5.1吨钾玻璃，需用碳酸钾、石灰石和二氧化硅各多少吨？27硅酸盐的种类很多, 结构也很复杂, 通常用氧化物的形式来表示。如高岭石Al2(Si2O5)(OH)4可表示为_；钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O可表示为_；正长石的化学式是KAlSi3Ox，x的值为_；以氧化物的形式表示其化学式，可写作_。28将玻璃窑里出来的气体通入灼热的固体A，能生成另一种气体B，B气体能和O2反应生成气体C，它与玻璃窑放出的气体完全相同。C与NaOH反应可生成D，也可生成E，但D还可以与NaOH反应生成E， 固体D受热分解可生成E、C和水，A与O2反应可生成B也可生成C。 （1）写出上述物质的化学式： A_、B_、C_、D_、E_. （2）写出下列转化关系的化学方程式： C + A B：_； C + NaOH D：_；高温 D + NaOH E：_。29已知高温下能发生反应Si + C = SiC ，现有石英和炭粉的混合物a mol，在高温电炉中反应，反应完全后，冷却得到残留固体。（1）写出可能发生的反应方程式（注意方程式书写过程中的有序性）。 （2）若石英砂与混合物的物质的量之比为x（0x1），试讨论x的取值范围与残留固体的成分及相对应的物质的量。30（1）图（a）是金刚石晶体的局部结构图示。碳化硅是一种新型的耐高温的耐磨材料。其结构与金刚石相似，若晶体结构中原子间都以单键相连，且C原子和C原子、Si原子和Si原子不直接相连，向在下图中将表示Si原子的小球涂黑。（2）图（b）是晶体硅与氧气反应生成的二氧化硅理想晶体的一部分。请根据Si、O原子的成键特点，将图（b）中可能是硅原子的小球涂黑。晶体中存在的环状结构中，最可能含有_个原子。图（b）图（a）（3）在具有相似结构特征的金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅等原子晶体中，其熔点的高低与形成共价键的原子的核间距有关，请根据对这些晶体中原子半径的大小判断，排列上述四种晶体的熔点高低顺序：_。查阅有关数据，证实你的观点。31氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定。工业上曾普遍采用高纯硅与纯氮在1300反应获得。已知氮化硅的晶体结构中，同时每个原子都满足8电子稳定结构。请写出氮化硅的化学式_；现用四氯化硅和氮