Question

9．硅單質及其化合物應用范圍很廣．請回答下列問題：
（1）制備硅半導體材料必須先得到高純硅．四氯甲硅烷（SiCl₄）還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產過程示意圖如下：

①寫出由純SiCl₄制備高純硅的化學反應方程式SiCl₂+2H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+4HCl．
②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧．SiCl₄遇水劇烈反應生成H₂SiO₃和另一種物質，寫出配平的化學反應方程式SiCl₄+3H₂O═H₂SiO₃↓+4HCl↑．
③為鑒定產品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需依次加入的試劑順序是db．（填寫字母代號）
a．碘水    b．氯水    c．NaOH溶液    d．KSCN溶液    e．Na₂SO₃溶液
（2）下列有頭硅材料的說法不正確的是C（填字母）．
A．碳化硅化學性質穩定、硬度大，可用于砂紙、砂輪的磨料
B．含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，可用作變壓器鐵芯
C．硅橡膠保持良好的彈性，耐高溫但不耐低溫．
D．人造分子篩是一種硅酸鹽，用作吸附劑和催化劑．

編號	實驗	現象
①	放入蒸餾水	木條燃燒
②	放入Na2SiO3飽和溶液	木條不燃燒

（3）硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，是一種防腐劑、防火劑和礦物膠．某同學為了證明Na₂SiO₃具有防火性能，做如下實驗：取兩個相同的小木條，分別放入蒸餾水和Na₂SiO₃飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干（不再滴液）后，同時分別放置在酒精燈外焰處．觀察到的現象如右表：設計實驗①的目的是與實驗②作對照，證明起防火作用的是Na₂SiO₃而不是水．

Answer 1

分析 （1））①SiCl₄與氫氣發生置換反應生成硅和氯化氫；
②寫出反應物和給出的生成物H₂SiO₃和HCl，用原子守恒法找出另一種生成物為H₂，并配平；
③可先用KSCN檢驗鐵離子，再加入氯水檢驗亞鐵離子；
（2）A．碳化硅具有原子晶體的性質；
B．含4%硅的硅鋼具有導磁性；
C．硅橡膠保持良好的彈性，耐高溫也耐低溫；
D．人造分子篩是一種硅酸鹽，疏松多空；
（3）Na₂SiO₃飽和溶液含有兩種物質，要作對比實驗．

解答 解：（1）①氫氣和純SiCl₄反應生成高純硅和氯化氫：SiCl₂+2H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+4HCl，故答案為：SiCl₂+2H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+4HCl；
②SiCl₄遇水劇烈反應生成H₂SiO₃、HCl和氫氣，方程式為SiCl₄+3H₂O═H₂SiO₃↓+4HCl↑，故答案為：SiCl₄+3H₂O═H₂SiO₃↓+4HCl↑；
③鐵能和酸反應生成亞鐵離子，亞鐵離子有還原性，亞鐵離子能被氯水氧化生成鐵離子，鐵離子遇硫氰化鉀溶液變紅色，所以可以用氯水和硫氰化鉀溶液檢驗鐵的存在，
故選bd；
（2）A．碳化硅具有原子晶體的性質，硬度大，可用于砂紙、砂輪的磨料，故A正確；
B．含4%硅的硅鋼具有導磁性，可用作變壓器鐵芯，故B正確；
C．硅橡膠保持良好的彈性，耐高溫也耐低溫，故C錯誤；
D．人造分子篩是一種硅酸鹽，疏松多空，可用作吸附劑和催化劑，故D正確；
故選C；
（3）Na₂SiO₃飽和溶液含有兩種物質水和硅酸鈉，要作對比實驗來證明是硅酸鈉起防火作用，而不是水，
故答案為：與實驗②作對照，證明起防火作用的是Na₂SiO₃而不是水．

點評 本題考查了硅及其化合物知識，側重于學生的分析、實驗能力的考查，涉及粗硅提純、硅、二氧化硅用途，題目難度不大，熟悉相關物質的性質即可解答，注意對基礎知識積累．