2019-2020年高中化學(xué)第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料教學(xué)案魯科版.doc

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2019-2020年高中化學(xué)第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無機(jī)非金屬材料教學(xué)案魯科版 ————————————————————————————————————— [課標(biāo)要求] 1．了解硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。 2．了解二氧化硅的性質(zhì)，認(rèn)識硅、二氧化硅作為無機(jī)非金屬材料的特性及其用途。 3．了解硅酸鹽等無機(jī)非金屬材料的基本組成、性能和用途。, 1．硅元素在地殼中的含量僅次于氧，處于第二位。 2．單質(zhì)硅用作半導(dǎo)體材料，二氧化硅用于制光導(dǎo)纖維。 3．晶體硅、二氧化硅均由原子直接構(gòu)成。 4．二氧化硅是不溶于水也不與水反應(yīng)的酸性氧化物。 5．傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料指玻璃、水泥、陶瓷等。 6．重要的化學(xué)方程式：SiO2＋2CSi＋2CO↑(制粗硅) SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O(雕刻玻璃) SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(貯存NaOH溶液，不能用磨口玻璃塞) CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑(工業(yè)制玻璃) 1．半導(dǎo)體材料 特指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類材料，最早使用的半導(dǎo)體材料是鍺，現(xiàn)在使用最廣泛的半導(dǎo)體材料是硅。 2．硅元素的存在 在地殼里，硅的含量僅次于氧，全部以化合態(tài)存在，主要存在形式為二氧化硅和硅酸鹽。 3．單質(zhì)硅 (1)硅的同素異形體有：晶體硅和無定形硅。 (2)物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。 (3)化學(xué)性質(zhì)：加熱條件下與O2反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si＋O2SiO2。 (4)制備：用焦炭還原SiO2的化學(xué)方程式為2C＋SiO2Si＋2CO↑。 (5)用途 ①硅：制造晶體管、集成電路、硅整流器和太陽能電池等。 ②硅合金： a．含硅4%的鋼可制造變壓器鐵芯。 b．含硅15%左右的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備。 [特別提醒] (1)硅化學(xué)性質(zhì)不活潑，但自然界中沒有游離態(tài)的硅。 (2)非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但Si為半導(dǎo)體。 (3)Si的還原性強(qiáng)于C，但C能在高溫下還原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 (4)非金屬單質(zhì)跟強(qiáng)堿溶液作用一般無H2放出，但Si能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (5)非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但硅能與氫氟酸反應(yīng)：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 1．判斷正誤。 (1)硅在自然界中以游離態(tài)和化合態(tài)形式存在(　　) (2)單質(zhì)硅性質(zhì)很穩(wěn)定，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)(　　) (3)地殼中含量第一和第二的兩種元素的單質(zhì)在加熱條件下反應(yīng)，故該反應(yīng)吸熱(　　) (4)工業(yè)制粗硅的反應(yīng)為SiO2＋CSi＋CO2(　　) (5)含硅15%的鋼可以制造耐酸設(shè)備(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)　(5)√ 2．下列物質(zhì)屬于半導(dǎo)體材料的是(　　) A．金剛石　　　　　　　　 　B．晶體硅 C．石墨 D．鐵絲 解析：選B　金剛石屬于絕緣體，石墨和鐵絲屬于導(dǎo)體。 1．二氧化硅(SiO2) (1)存在：沙子、石英的主要成分，透明的石英晶體俗稱水晶。 (2)結(jié)構(gòu)：由硅原子和氧原子構(gòu)成。 (3)物理性質(zhì)：熔點高、硬度大、不溶于水。 (4)化學(xué)性質(zhì)(用化學(xué)方程式填空) [特別提醒] (1)SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)，不能直接將其與水反應(yīng)來制取H2SiO3。 (2)非金屬氧化物的熔、沸點一般較低，但SiO2的熔、沸點很高。 (3)酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟氫氟酸反應(yīng)。 2．光導(dǎo)纖維 (1)主要成分：SiO2。 (2)用途：光纖通訊、能量傳輸、信息處理。 1．判斷正誤。 (1)SiO2溶于H2O可得硅酸(H2SiO3)(　　) (2)SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，說明SiO2是一種堿性氧化物(　　) (3)1 mol SiO2中含有6.021023 個SiO2分子(　　) (4)不能用玻璃瓶盛放氫氟酸溶液(　　) (5)SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO2＋2OH－===SiO＋H2O(　　) 答案：(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)√ 2．下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中，不正確的是(　　) A．SiO2的沸點比CO2高 B．CO2與SiO2化學(xué)式雖然相似，但CO2與SiO2的物理性質(zhì)有很大區(qū)別 C．CO2和SiO2均能和水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸 D．CO2和SiO2均能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水 解析：選C　由常溫下二氧化硅為固體，而二氧化碳為氣體，可知A項正確；由CO2與SiO2的狀態(tài)可知B項正確；CO2可溶于水生成H2CO3，但SiO2不溶于水，C項錯誤。 1．硅酸鹽 (1)物理通性：性質(zhì)穩(wěn)定，熔點較高，大都難溶于水。 (2)表示方法 通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為Na2OSiO2，長石(KAlSi3O8)可表示為K2OAl2O36SiO2。 [特別提醒] (1)用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成時，各氧化物的排列順序：較活潑金屬的氧化物→較不活潑金屬的氧化物→二氧化硅→水。 (2)Na2SiO3水溶液俗稱水玻璃，是一種常用礦物膠，在空氣中露置易變質(zhì)： Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。 2．無機(jī)非金屬材料 (1)傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料——硅酸鹽 ①玻璃和水泥： 玻璃 水泥 原料 純堿、石灰石、石英 黏土、石灰石 設(shè)備 玻璃熔爐 水泥回轉(zhuǎn)窯 化學(xué)方 程式 CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑、Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑ 復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 主要成分 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣 主要性質(zhì) 沒有固定熔點 具有水硬性 　?、谔沾桑? a．生產(chǎn)原料：黏土。 b．重要性質(zhì)：耐酸堿侵蝕。 (2)新型無機(jī)非金屬材料 分類 實例 高溫結(jié)構(gòu)陶瓷 氮化硅(Si3N4)陶瓷、碳化硅(SiC)陶瓷等 生物陶瓷 氧化鋁(Al2O3)陶瓷、氧化鋯(ZrO2)陶瓷等 壓電陶瓷 鈦酸鋇(BaTiO3)和鈦酸鉛(PbTiO3)等為主要成分 1．有下列物品或設(shè)備：①陶瓷餐具?、诖u瓦　③水泥路橋?、荛T窗玻璃?、菟хR片　⑥石英鐘表?、攥旇骤C　⑧硅太陽能電池?、崾⒐鈱?dǎo)纖維?、庥嬎銠C(jī)芯片。 (1)用到硅單質(zhì)的是________________。 (2)所用材料為SiO2或用到SiO2的是__________________________________________。 (3)所用材料為硅酸鹽的是________________。 答案：(1)⑧⑩　(2)④⑤⑥⑦⑨　(3)①②③④ 2．氮化硅(Si3N4)是一種具有耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能的新型陶瓷材料，工業(yè)上可用以下方法制取Si3N4：3SiO2＋6C＋2N2Si3N4＋6CO。下列說法正確的是(　　) A．氮化硅陶瓷可用于制造汽車發(fā)動機(jī) B．氮化硅陶瓷是良好的半導(dǎo)體材料 C．該反應(yīng)中二氧化硅作氧化劑 D．該反應(yīng)中氮化硅為氧化產(chǎn)物 解析：選A　由題干可知氮化硅有耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，所以氮化硅陶瓷可用于制造汽車發(fā)動機(jī)，A項正確；在題給反應(yīng)中，Si和O的化合價在反應(yīng)前后無變化，SiO2不是氧化劑，C項錯誤；N的化合價由0降為－3，故Si3N4為還原產(chǎn)物，D項錯誤。 [三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．光導(dǎo)纖維的主要成分是(　　) A．Si　　　　　　　　　　 　B．SiO2 C．SiC D．Na2SiO3 解析：選B　光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO2。 2．賞心悅目的雕花玻璃是用下列物質(zhì)中的一種對玻璃進(jìn)行刻蝕而制成的。這種物質(zhì)是(　　) A．鹽酸 B．氫氟酸 C．燒堿 D．純堿 解析：選B　玻璃中的SiO2與氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，因消耗SiO2而使玻璃受到腐蝕。 3．下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是(　　) A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3 C．SiO2→H2SiO3 D．Na2O2→Na2CO3 解析：選C　SiO2不能與水直接反應(yīng)生成H2SiO3。 4．化學(xué)在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中具有重要作用。下列說法正確的是(　　) ①硅石的主要成分是二氧化硅?、谌龒{大壩使用了大量水泥，水泥是硅酸鹽材料?、坻隙鸲栃l(wèi)星上所用的太陽能電池采用硅材料制作，太陽能電池在生活中的應(yīng)用有利于環(huán)保、節(jié)能　④二氧化硅的熔點高，硬度大，可用來制造電子部件和光學(xué)器件　⑤水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品 A．①②③ B．②④⑤ C．③④⑤ D．①②③④ 解析：選D　硅石的主要成分是SiO2；水泥屬于傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料，主要成分為硅酸鹽；太陽能電池的主要原料是硅；水晶項鏈的主要成分是SiO2，餐桌上的瓷盤是硅酸鹽制品。 5．請選用提供的試劑和操作，除去下列各粉末狀混合物或溶液中的雜質(zhì)(括號內(nèi)為雜質(zhì))。(請將標(biāo)號填在表內(nèi)) 試劑：A.鹽酸　B．燒堿溶液　C．氧氣　D．水　E．鐵　F．不用其他試劑 操作：①加熱燃燒?、诩訜崛廴凇、鄹邷丶訜帷、苓^濾　⑤結(jié)晶 物質(zhì) 試劑 操作 (1)Na2CO3(NaHCO3) (2)SiO2(CaCO3) (3)SiO2(Si) (4)NaCl(SiO2) (5)FeCl2溶液(FeCl3溶液) (6)CuO(SiO2) 解析：解答本題時需根據(jù)各組混合物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)選擇正確的方法進(jìn)行分離。除雜的一般原則是：①引入試劑一般只能與雜質(zhì)反應(yīng)；②后續(xù)試劑能除去過量的前一試劑；③不引入新的雜質(zhì)；④雜質(zhì)與試劑反應(yīng)生成的物質(zhì)易與被提純物質(zhì)進(jìn)行分離；⑤盡可能將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為所需物質(zhì)；⑥加入試劑的順序要合理。 答案：(1)F?、邸?2)A?、堋?3)C?、佟?4)D?、堍荨?5)E?、堋?6)B　④ 1．從現(xiàn)有的考古資料來看，中國原始陶器開始于距今七千年前。時至今日陶瓷已廣泛應(yīng)用于人們的生活和生產(chǎn)中，下列不屬于陶瓷制品的是(　　) 解析：選C　C項試管的成分是玻璃而不是陶瓷。 2．下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是(　　) A．NaOH溶液　　　　　　　　 　B．Na2SiO3溶液 C．鹽酸 D．氫氟酸 解析：選C　玻璃中所含的SiO2能和NaOH溶液反應(yīng)，Na2SiO3是一種黏合劑，能使瓶塞和瓶頸粘到一塊而不能打開，氫氟酸能腐蝕玻璃。 3．下列物質(zhì)：①水；②氫氟酸；③燒堿溶液；④濃H2SO4；⑤氧化鈣；⑥濃HNO3；⑦Na2CO3固體。其中，在一定條件下能與SiO2反應(yīng)的是(　　) A．②③⑤⑦ B．①③⑤⑦ C．①④⑥ D．全部 解析：選A　SiO2能與②、③、⑤、⑦分別發(fā)生如下反應(yīng)：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O、SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、SiO2＋CaOCaSiO3、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。 4．久置在空氣中不易變質(zhì)的物質(zhì)是(　　) A．氫氧化鈉固體 B．硅酸鈉 C．純凈的氯化鈉 D．漂白粉 解析：選C　A項，氫氧化鈉久置在空氣中易潮解并吸收空氣中的二氧化碳而變質(zhì)；B項，硅酸鈉久置在空氣中易與二氧化碳、水反應(yīng)生成硅酸而變質(zhì)；D項，漂白粉久置在空氣中易與二氧化碳、水反應(yīng)生成易分解的次氯酸而失效；C項，純凈的氯化鈉久置在空氣中不易變質(zhì)。 5．下列物質(zhì)中，既能與氫氟酸反應(yīng)，又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的單質(zhì)是(　　) A．鐵 B．硅酸 C．硅 D．二氧化硅 解析：選C　A項，F(xiàn)e與NaOH溶液不反應(yīng)，錯誤；C項，硅可與氫氟酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，C項正確；硅酸和二氧化硅是化合物，不是單質(zhì)，B、D項錯誤。 6．用二氧化硅和金屬氧化物形式表示硅酸鹽的組成，不正確的是(　　) A．鈣沸石[Ca(Al2Si3O103H2O)] CaOAl2O33SiO23H2O B．鎂橄欖石(Mg2SiO4)　2MgOSiO2 C．正長石(KAlSi3O8)　K2OAl2O33SiO2 D．硅酸鈉[Na2SiO3]　Na2OSiO2 解析：選C　正長石(KAlSi3O8)的正確寫法為K2OAl2O36SiO2。 7．下列物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化不可以通過化合反應(yīng)一步完成的是(　　) A．SiO2→H2SiO3　　　　　　 B．Fe→FeCl2 C．Cu→Cu2S D．Fe(OH)2→Fe(OH)3 解析：選A　SiO2不溶于水；B、C、D均可以通過化合反應(yīng)一步完成：Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2Cu＋SCu2S、4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。 8．玻璃、水泥、陶瓷和磚瓦都是傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品，下列關(guān)于它們的說法中不正確的是(　　) A．制普通玻璃的基本原料是純堿、石灰石和石英 B．制水泥的基本原料是石灰石和黏土 C．制陶瓷的基本原料是黏土 D．黑磚中三價鐵元素的含量最高 解析：選D　黏土中三價鐵元素主要以氧化鐵(紅色)的形式存在，黑磚中鐵元素主要以氧化亞鐵(黑色)和四氧化三鐵(黑色)的形式存在。 9．(1)請用兩種常見的不同方法來鑒別Na2CO3和SiO2兩種固體： ①_____________________________________________________________； ②___________________________________________________________。 (2)已知硅酸是一種難溶于水的白色膠狀固體，酸性：H2SiO3＜H2CO3。如何用最簡單的方法來鑒別Na2CO3和Na2SiO3兩種溶液？ 答案：(1)①焰色反應(yīng)法：焰色反應(yīng)為黃色的是Na2CO3，余者為SiO2 ②酸液產(chǎn)氣法：分別取少許待測粉末，滴加稀鹽酸，有氣泡出現(xiàn)的是Na2CO3；無明顯現(xiàn)象的是SiO2。Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ ③水溶法：分別用小燒杯取少許待測粉末，加足量的水，固體溶解的是Na2CO3，不能溶解的是SiO2 (2)分別用兩支小試管取少許待測液，向其中滴加稀鹽酸，有氣泡出現(xiàn)的是Na2CO3溶液；無氣泡出現(xiàn)，有沉淀產(chǎn)生的是Na2SiO3溶液。 10．已知A是一種熔點很高的非金屬單質(zhì)，D是難溶性的白色沉淀，請根據(jù)以下關(guān)系圖回答有關(guān)問題： (1)A的名稱為________，C的俗名為________。 (2)②的離子方程式為______________________________________________________， ⑤的化學(xué)方程式為________________________________________________________。 (3)D的摩爾質(zhì)量為________，E的名稱為________。 (4)已知：Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，這兩個反應(yīng)是否矛盾？________(填“矛盾”或“不矛盾”)，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：由A是一種熔點很高的非金屬單質(zhì)，并結(jié)合關(guān)系圖可推知A為Si，E是SiO2，D是H2SiO3，B是Na2SiO3，C是Na2CO3。 答案：(1)硅　純堿 (2)Si＋2OH－＋H2O===SiO＋2H2↑ H2SiO3SiO2＋H2O (3)78 gmol－1　二氧化硅 (4)不矛盾　前者是在溶液中的反應(yīng)，遵循“強(qiáng)酸制弱酸”的原理，而后者不是在溶液中的反應(yīng) 1．能說明SiO2為酸性氧化物的事實為(　　) A．SiO2與H2SO4、HNO3不反應(yīng) B．SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O C．SiO2＋2KOH===K2SiO3＋H2O D．SiO2＋2CSi＋2CO↑ 解析：選C　根據(jù)酸性氧化物是指與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，可知C項正確。 2．在一定條件下，下列物質(zhì)與硅、二氧化硅均不反應(yīng)的是(　　) A．氫氟酸 B．濃硫酸 C．燒堿 D．氟氣 解析：選B　A項，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；C項，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；D項，Si＋2F2===SiF4。 3．一定條件下，下列物質(zhì)與二氧化碳、二氧化硅均不反應(yīng)的是(　　) A．氧氣 B．氫氟酸 C．澄清石灰水 D．碳 解析：選A　B項，SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；C項，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O或2CO2＋Ca(OH)2===Ca(HCO3)2, Ca(OH)2＋SiO2===CaSiO3↓＋H2O；D項，CO2＋C2CO，SiO2＋2CSi＋2CO↑。 4．下列變化需加入氧化劑才能實現(xiàn)的是(　　) A．SiO2→Na2SiO3 B．SiO2→Si C．Na2SiO3→H2SiO3 D．Si→SiF4 解析：選D　加入氧化劑實現(xiàn)的變化為氧化反應(yīng)，即元素化合價升高的反應(yīng)。 5．下表各組物質(zhì)中，滿足圖中物質(zhì)一步轉(zhuǎn)化關(guān)系的選項是(　　) 選項 X Y Z A C CO CO2 B Si SiO2 H2SiO3 C Na NaOH Na2CO3 D Mg MgSO4 Mg(OH)2 解析：選A　C不完全燃燒得到CO，CO繼續(xù)燃燒生成CO2，Mg在CO2中燃燒可得到C，A正確；B項，SiO2不能一步轉(zhuǎn)化為H2SiO3，H2SiO3也不能一步轉(zhuǎn)化為Si；C項，Na2CO3不能一步轉(zhuǎn)化為Na；D項，Mg(OH)2不能一步轉(zhuǎn)化為Mg。 6．下列離子方程式書寫不正確的是(　　) A．石英與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2＋2OH－===SiO＋H2O B．少量二氧化碳通入水玻璃中：CO2＋SiO＋H2O===CO＋H2SiO3↓ C．二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)：SiO2＋4H＋===Si4＋＋2H2O D．向水玻璃中加入過量鹽酸：2H＋＋SiO===H2SiO3↓ 解析：選C　由于SiF4為氣體，氫氟酸為弱酸，在離子方程式中不能拆分，故二氧化硅和氫氟酸反應(yīng)沒有相應(yīng)的離子方程式。 7．對于反應(yīng)：3C＋SiO2SiC＋2CO↑，下列說法正確的是(　　) A．C作還原劑，SiO2作氧化劑 B．每消耗3.6 g C，可得到4.48 L CO C．氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2 D．每生成1 mol CO，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA 解析：選C　該反應(yīng)是一個氧化還原反應(yīng)，其中C既作氧化劑也作還原劑，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2，A錯誤、C正確；由于沒有指明氣體所處的狀態(tài)，B錯誤；該反應(yīng)中每生成1 mol CO，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA，D錯誤。 8．現(xiàn)有一種粗硅，含有雜質(zhì)鐵，取等質(zhì)量的粗硅樣品分別投入足量的稀鹽酸和足量的稀氫氧化鈉溶液中，放出等物質(zhì)的量的H2，則下列表示該粗硅中鐵和硅的量的關(guān)系正確的是(　　) A．物質(zhì)的量之比為1∶1 B．物質(zhì)的量之比為1∶2 C．質(zhì)量之比為4∶1 D．質(zhì)量之比為2∶1 解析：選C　粗硅與鹽酸的反應(yīng)是所含的Fe與鹽酸的反應(yīng)：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，粗硅與堿液的反應(yīng)是所含的硅與堿液的反應(yīng)：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑；因反應(yīng)放出的H2的物質(zhì)的量相等，故樣品中Fe與Si的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為4∶1。 9．晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下： ①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅。 ②粗硅與干燥的Cl2反應(yīng)制得SiCl4：Si＋2Cl2SiCl4。 ③SiCl4被過量的H2在1 000 ℃～1 100 ℃時還原制得純硅。 某同學(xué)從資料中查知：SiCl4的熔點為－70 ℃，沸點為57.6 ℃，其在潮濕的空氣中能與水發(fā)生反應(yīng)而變質(zhì)。該同學(xué)設(shè)計了以下制取純硅的實驗裝置(熱源及夾持裝置略去)。 請回答下列問題： (1)為使SiCl4從裝置B中逸出與氫氣混合，應(yīng)采取的措施是________________________________________________________________________。 (2)盛放稀硫酸的儀器名稱為________，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (3)裝置C能否采用普通玻璃管？________(選填“能”或“不能”)，原因是________________________________________________________________________。 (4)已知SiCl4在潮濕的空氣中能與水發(fā)生反應(yīng)生成氯化氫，為防止空氣污染，含有SiCl4的尾氣要通入盛有____________溶液的燒杯中。 (5)為保證制備純硅實驗的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度，還應(yīng)對該裝置進(jìn)行的改進(jìn)是________________________________________________。 解析：解題過程中要充分利用題干所給信息，考慮裝置的設(shè)計、優(yōu)化應(yīng)采取的措施。(1)SiCl4的沸點較低(57.6 ℃)，欲使其逸出燒瓶與裝置C中的H2反應(yīng)，需對裝置B進(jìn)行水浴加熱。(3)由于H2與SiCl4在1 000 ℃～1 100 ℃時反應(yīng)制得純硅，反應(yīng)溫度高，普通玻璃管在此溫度下會軟化，因此需要用石英管。(5)為了防止裝置A中的水蒸氣進(jìn)入裝置B中，應(yīng)在裝置A、B之間加一干燥裝置。 答案：(1)對裝置B進(jìn)行水浴加熱 (2)分液漏斗　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)不能　在1 000 ℃～1 100 ℃時普通玻璃管會軟化 (4)NaOH (5)在裝置A與裝置B之間連接一盛有濃硫酸的洗氣瓶(或盛有堿石灰的干燥管) 10．將10.6 g硅和過氧化鈉固體的混合物加入水中，可發(fā)現(xiàn)劇烈反應(yīng)且有氣體產(chǎn)生，最終得到100 mL只含一種溶質(zhì)的澄清溶液。問： (1)混合物中m(Si)＝______g，n(Na2O2)＝______mol。 (2)固體混合物加入水中，所得氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。 (3)澄清溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度＝________molL－1　。 解析：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。根據(jù)題意，最終得到100 mL只含一種溶質(zhì)(Na2SiO3)的澄清溶液，故：2Si～2Na2O2～ 2Na2SiO3～4H2～O2，即硅和過氧化鈉的物質(zhì)的量相等，設(shè)均為x mol，則有28x＋78x＝10.6，解得x＝0.1；則n(Si)＝n(Na2O2)＝n(Na2SiO3)＝0.1 mol，n(H2)＝0.2 mol，n(O2)＝0.05 mol，V(氣體)總＝(0.2 mol＋0.05 mol)22.4 Lmol－1＝5.6 L；c(Na2SiO3)＝＝1 molL－1。 答案：(1)2.8　0.1　(2)5.6　(3)1