题目

题型：不详难度：来源：

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。
（1）硅在元素周期表中的位置是_______。
（2）工业生产粗硅的反应有：SiO₂+2CSi（粗）+2CO↑，SiO₂+3CSiC+2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO₂的质量之比为          。
（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

①若反应I为  Si（粗）+3HClSiHCl₃+H₂，
则反应II的化学方程式为                                           。
②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、HCl和另 一种物质，写出该反应的化学方程式：                                   。
③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H₂的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H₂的物质的量之比是           。

答案

（1）第三周期IVA族   （2）1:2
（3）①SiHCl₃+H₂ Si（纯）+3HCl 
②SiHCl₃+3H₂O = H₂SiO₃+3HCl+H₂↑
③5:1

解析

试题分析：（1）硅在周期表中位于第三周期第IVA族。
（2）将两方程式叠加，可知C和SiO₂的物质的量之比为5:2，因此质量比为：（5×12）：（2×60）=1:2。
（3）①由流程图可知反应II是SiHCl₃和H₂反应生成纯硅和HCl，因此方程式为：SiHCl₃+H₂ Si（纯）+3HCl。
②写出方程式中已知物质：SiHCl₃+3H₂O — H₂SiO₃+3HCl，由原子守恒可知另一种物质为H₂，故方程式为SiHCl₃+3H₂O = H₂SiO₃+3HCl+H₂↑。
③由题中条件可知：
Si（粗）+ 3HCl   SiHCl₃ + H₂
1mol     3mol                      1mol
SiHCl₃+H₂ Si（纯）+3HCl
1mol  1mol                   3mol
由以上数据，循环生产中只能产生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（）molHCl，循环生产中只产生1molH₂，但H₂的利用率为93.75%，因此需增加（）molH₂，因此，补充投入HCl 和H₂的物质的量之比为：（）：（）=5:1。