Question

【题目】金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛。

（1）一定条件下，Na与CCl4可制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl4的实验操作名称为____。推测该反应的类型为____。（填标号）

A．.分解反应 B．置换反应 C．氧化还原反应 D．离子反应

（2）已知：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。在高温电炉中碳和SiO2反应可制得SiC，同时生成CO，其粗产品中杂质为Si和SiO2。

①请写出电炉中所发生反应的化学方程式：___________，每有1 mol SiC生成时，转移电子的物质的量为____。

②现将20.0 g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1 mol氢气，过滤得SiC固体11.4 g，滤液稀释到1 L，则硅酸盐的物质的量浓度为______。

（3）下列关于金刚石、SiC和单质Si的说法不正确的是_____。（填标号）

A．金刚石、SiC和单质Si都属于无机非金属材料

B．金刚石和石墨、晶体硅和无定形硅分别互为同素异形体

C．金刚石和单质硅都是良好的半导体材料

D．金刚石、SiC和Si晶体结构类似

Answer 1

【答案】过滤 BC SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 4 mol 0.17 mol·L－1 C

【解析】

（1）将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；Na还原CCl4的反应属于置换反应，

（2）①在高温电炉中碳和SiO2反应可制得SiC，同时生成CO，据此书写反应的化学方程式；根据方程式结合氧化还原反应的规律分析解答；

②根据SiC粗品中杂质为Si和SiO2，Si与NaOH溶液反应生成氢气，据此写出离子方程式，而SiC不与氢氧化钠溶液反应，根据硅酸盐的来源来分析其物质的量和物质的量浓度；

（3）根据无机非金属材料和常见的物质类别分析判断A的正误；根据同素异形体的概念分析判断B的正误；根据金刚石不能导电，属于绝缘体分析判断C的正误；根据金刚石、SiC和Si的结构和晶体类型分析判断D的正误。

（1）金刚石是不溶于CCl4的固体，CCl4是液体，将不溶性固体和液体分离通常采用的方法是过滤；Na还原CCl4反应生成碳和NaCl，该反应属于置换反应，也是氧化还原反应，故答案为：过滤；BC

（2）①在高温电炉中碳和SiO2反应可制得SiC，同时生成CO，反应的化学方程式为SiO2＋3CSiC＋2CO↑；反应中C的化合价部分由0价升高为+2价，部分由0价降低为-4价，每有1 mol SiC生成时，转移电子4mol，故答案为：SiO2＋3CSiC＋2CO↑；4 mol；

②根据SiC粗品中杂质为Si和SiO2，而Si与NaOH溶液反应生成氢气：Si+2OH-+H2O ═ SiO32-+2H2↑，根据生成的氢气的物质的量为0.1mol，故Si与氢氧化钠溶液反应生成的硅酸钠的物质的量为0.05mol；20.0gSiC粗产品中SiO2的物质的量n==0.12mol，而SiO2能溶于NaOH溶液：SiO2+2OH- ═ SiO32-+H2O，可知0.12molSiO2生成的硅酸盐的物质的量为0.12mol，故所得溶液中的硅酸钠的物质的量共为0.17mol，溶液中硅酸盐的浓度c==0.17mol/L，故答案为：0.17mol/L；

（3）A．无机非金属材料是以某些元素的单质、氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，金刚石、SiC和单质Si都属于无机非金属材料，故A正确；B．金刚石和石墨都是碳元素的单质、晶体硅和无定形硅都是硅元素的单质，它们分别互为同素异形体，故B正确；C．金刚石不能导电，属于绝缘体，单质硅是良好的半导体材料，故C错误；D．金刚石、SiC和Si都是原子晶体，在晶体中均存在四面体结构，晶体结构类似，故D正确；故答案为C。