Question

20．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等．以下是工业上制取纯硅的一种方法．

请回答下列问题（各元素用相应的元素符号表示）：
（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有①②③（填反应代号）．
（2）写出反应③的化学方程式SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl．
（3）化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂．将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式是SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;1373-1623K\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑．
（4）A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是CO₂（填化学式）；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是CO₂和HCl（填化学式）．

Answer 1

分析 反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑，属于置换反应；反应②是Si+3HCl$\frac{\underline{\;523-527\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，属于置换反应；反应③是SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：CO+H₂O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO₂+H₂，不属于置换反应．A、B、C分别为CO、CO₂、HCl，其中CO₂是温室气体，是节能减排的目标气体，CO₂和HCl通入W（硅酸钠）溶液中能够生成白色沉淀（硅酸）．
（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应；
（2）反应③是SiHCl₃被氢气还原得到硅和氯化氢；
（3）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠；
（4）A、B、C分别为CO、CO₂、HCl，二氧化碳为温室效应气体，化合物W为硅酸钠．

解答 解：（1）置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si+2CO↑，属于置换反应；反应②是Si+3HCl$\frac{\underline{\;523-527\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，属于置换反应；反应③是SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，属于置换反应，反应④为特定条件下的反应：CO+H₂O（g）$\frac{\underline{\;催化剂1073K\;}}{\;}$CO₂+H₂，不属于置换反应，所以属于置换反应有①②③，
故答案为：①②③；
（2）反应③是SiHCl₃被氢气还原得到硅和氯化氢，反应的化学方程式为SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl，
故答案为：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1357K\;}}{\;}$Si+3HCl；
（3）二氧化硅与碳酸钠高温反应生成硅酸钠，反应方程式为：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;1373-1623K\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑，
故答案为：SiO₂+Na₂CO₃$\frac{\underline{\;1373-1623K\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（4）A、B、C分别为CO、CO₂、HCl，作为减排目标的一种气体是CO₂，盐酸、碳酸的酸性强于硅酸，氯化氢或二氧化碳通入硅酸钠溶液生成硅酸沉淀，所以化合物W为硅酸钠，能与W反应生成沉淀的是CO₂和HCl，
故答案为：CO₂；CO₂和HCl．

点评 本题考查无机物的推断，主要是物质转化关系，物质制备流程分析判断，明确各物质的成分是解题的关键，本题侧重硅及其化合物性质的考查，题目难度中等．