Question

【题目】含硅元素的化合物广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成岩石．晶体硅(熔点 1410℃)用途广泛，制取与提纯方法有多种．

(1)炼钢开始和结束阶段都可能发生反应：Si+2FeO2Fe+SiO2，其目的是________________．

A．得到副产品硅酸盐水泥 B．制取SiO2，提升钢的硬度

C．除去生铁中过多的Si杂质 D．除过量FeO，防止钢变脆

(2)一种由粗硅制纯硅过程如下：Si(粗)SiCl4 SiCl4(纯)Si(纯)，在上述由SiCl4制纯硅的反应中，测得每生成 1.12kg纯硅需吸收a kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________．

对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4)下列叙述正确的是________________

A．NaX易水解

B．SiX4是共价化合物

C．NaX的熔点一般高于SiX4

D．SiF4晶体是由共价键形成的空间网状结构

(3)粗硅经系列反应可生成硅烷(SiH4)，硅烷分解也可以生成高纯硅．硅烷的热稳定性弱于甲烷，所以Si元素的非金属性弱于C元素，用原子结构解释其原因：________________．

(4)此外，还可以将粗硅转化成三氯氢硅(SiHCl3)，通过反应：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)制得高纯硅．不同温度下，SiHCl3的平衡转化率随反应物的投料比(反应初始时，各反应物的物质的量之比)的变化关系如图所示．下列说法正确的是________________(填字母序号)．

a．该反应的平衡常数随温度升高而增大

b．横坐标表示的投料比应该是

c．实际生产中为提高SiHCl3的利用率，可适当降低压强

(5)硅元素最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3．室温下，0.1mol/L的硅酸钠溶液和0.1mol/L的碳酸钠溶液，碱性更强的是___________，其原因是________________．已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10﹣10、Ka2=1.0×10﹣12，H2CO3：Ka1=4.3×10﹣7 Ka2=5.6×10 ﹣11．

Answer 1

【答案】CD SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol BC C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于Si”) Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷 ac 硅酸钠 硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，硅酸钠更易水解

【解析】

(1)根据炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程；在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧元素，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹；

(2)每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为=0.025akJ，据此写出反应热化学方程式；

A．强酸的钠盐不水解；

B．硅的卤化物（SiX4）是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物；

C．离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点；

D．SiF4晶体属于分子晶体；

(3)硅烷的分解温度远低于甲烷的原因为：C和Si最外层电子数相同（或“是同主族元素”），C原子半径小于Si（或“C原子电子层数少于Si”） Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷；
(4)a．因为随着温度的升高，SiHCl3的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大；
b．增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横坐标表示的投料比应该是；

c．降低压强平衡向气体系数减小方向移动；

(5)依据盐类水解规律“越弱越水解”解答。

(1)炼钢的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程，简单地说，是对生铁降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程，这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素．化学反应主要是2FeO+Si2Fe+SiO2、FeO+MnFe+MnO；

在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹，故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn+FeOMnO+Fe，Si+2FeOSiO2+2Fe，2Al+3FeOAl2O3+3Fe，故答案选CD；

(2)由题意可知：每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，即生成=40mol纯硅吸收的热量为akJ热量，则生成1mol纯硅吸收的热量为kJ=0.025akJ，所以该反应的热化学方程式：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+0.025akJ/mol；

A．钠的强酸盐不水解，NaX(NaF除外)不易水解，故A错误；

B．硅的卤化物(SiX4)是由非金属元素原子间通过共用电子对形成的化合物，是共价化合物，故B正确；

C．钠的卤化物(NaX)为离子化合物属于离子晶体，硅的卤化物(SiX4)为共价化合物属于分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体的熔点，即NaX的熔点一般高于SiX4，故C正确；

D．SiF4晶体是由分子间作用力结合而成，故D错误；

故答案为BC；

(3)C和Si最外层电子数相同(或“是同主族元素”)，C原子半径小于Si(或“C原子电子层数少于Si”) Si元素的非金属性弱于C元素，硅烷的热稳定性弱于甲烷，故硅烷的分解温度远低于甲烷；

(4)a．因为随着温度的升高，SiHCl3的转化率增大，平衡右移，则该反应的平衡常数随温度升高而增大，故a正确；

b．增大一种反应物的浓度，能提高其它反应物的转化率，而本身的转化率反而降低，故横坐标表示的投料比应该是，故b错误；

c．SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g)正向为气体系数增大的方向，降低压强平衡向气体系数增大方向移动，可以提高SiHCl3的利用率，故c正确；

故答案选a、c；

(5)依据所给数据可知：硅酸的Ka2小于碳酸的Ka2，依据“越弱越水解”可知硅酸钠更易水解。