Question

【题目】锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法，该制备过程示意图如下：

（1）1mol焦炭在过程Ⅰ中失去____mol电子。

（2）过程Ⅱ中Cl2用电解饱和食盐水制备，制备Cl2的离子方程式为________。

（3）步骤（2）中的电解过程中，若用甲醇燃料电池作电源，用KOH作电解质，负极反应为_________。

（4）整过生产过程必须严格控制无水，回答下列问题：

①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，化学反应方程式为_________。

②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，需将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，然后再通入浓H2SO4中。冷却的作用是_________。

（5）Zn还原SiCl4的可逆反应如下：

SiCl4(g)+2Zn(s)Si(S)+2ZnCl2(g)△H＜0下列说法正确的是（___）

A．还原过程需在无氧的气氛中进行

B．投入1molZn可生成14g还原产物

C．增加SiCl4(g)的量，该反应平衡常数不变

D．若SiCl4(g)过量可增大△H的值

（6）有一种由硅制作的材料中常加入Ag2SO4 ，已知某温度下Ag2SO4（M＝312g/mol）的溶解度为0.624g/100g H2O，该温度下Ag2SO4的Ksp＝_______（两位有效数字）。

Answer 1

【答案】2 2Cl-+ 2H2OCl2↑ + H2↑ + 2OH- CH3OH一6e-+8OH- =CO32-+7H2O SiCl4+2H2O＝SiO2+4HCl 使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水，保持浓硫酸持续的吸水性，同时降低放出的热量 AC 3.2×10-5

【解析】

石英砂的主要成分是二氧化硅，用焦炭在高温下还原得到粗硅，和氯气反应生成液体SiCl4，分离出SiCl4后用锌在高温下还原得到高纯硅。

（1）焦炭与二氧化硅反应生成Si和CO，C元素的化合价升高2价，所以1mol焦炭参加反应，转移电子的物质的量是2mol；

（2）电解饱和食盐水生成氯气、氢气、氢氧化钠、离子方程式是2Cl-+ 2H2OCl2↑ + H2↑ + 2OH-；

（3）若用甲醇燃料电池作电源，用KOH作电解质，则甲醇在负极发生氧化反应，因为电解质溶液为碱性，所以生成的二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，则负极反应方程式是CH3OH一6e-+8OH- =CO32-+7H2O；

（4）①SiCl4遇水剧烈水解生成SiO2和一种酸，根据元素守恒，该酸为HCl，所以水解方程式是SiCl4+2H2O＝SiO2+4HCl ；

②干燥Cl2时从有利于充分干燥和操作安全的角度考虑，将约90℃的潮湿氯气先冷却至12℃，使水蒸气冷凝，减少进入浓硫酸的水，保持浓硫酸持续的吸水性，因为浓硫酸与水混合会放出大量的热，从操作安全着想，该操作还能降低放出的热量，降低安全隐患；

（5）A.Zn为活泼金属，易与空气中的氧气反应，所以还原过程需在无氧的气氛中进行 ，正确；B.该反应是可逆反应，投入1molZn不可能完全转化为生成物，所以生成还原产物的质量小于14g ，错误； C.温度不变，则平衡常数不变，所以增加SiCl4(g)的量，该反应平衡常数不变，正确； D.一个固定反应的反应热是固定值，不随反应物的用量而改变，错误，答案选AC；

（6）已知某温度下Ag2SO4（M＝312g/mol）的溶解度为0.624g/100g H2O，则100g水中Ag2SO4的物质的量是0.624g/312g/mol=0.002mol，溶有0.002mol Ag2SO4的100g水的体积近似为0.1L，根据饱和溶液中存在Ag2SO42Ag++SO42-，则硫酸根离子的浓度是0.002mol/0.1L=0.02mol/L，银离子的浓度是0.04mol/L，所以该温度下Ag2SO4的Ksp＝ 0.02×0.042=3.2×10-5。