Question

8．無論是從在國民經濟中的地位來看，還是從科學發展的角度來看，硅都發揮著重要的作用．請回答下列問題：
（1）人類使用硅酸鹽產品（陶瓷等）的歷史已經快一萬年了，但在1823年才獲得單質硅，瑞典化學家貝采利烏斯用金屬鉀還原SiF₄獲得單質硅，寫出化學方程式：
4K+SiF₄═Si+4KF．
（2）由于制取方法和條件的不同，得到的單質硅形態不同，其性質也不同．
①用鋁熱法還原氟硅酸鉀制得較純凈的晶體硅：
4Al+3K₂SiF₆$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₅，關于該反應的說法正確的是AC（填序號）．
A．Al是還原劑                     B．氧化產物只有KAlF₄
C．每轉移6N_A電子，得到42g Si     D．Al元素在KAlF₄和K₂AlF₅中化合價不同
②用白砂子與鎂粉混合在高溫條件下得到無定形硅，反應的化學方程式為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2MgO．
③無定形硅和晶體硅的結構有很大的差別，無定形硅為棕色粉末，而晶體硅是純灰色、不透明而有光澤的等軸八面晶體，無定形硅的化學性質比晶體硅活潑得多．通過上述描述你能得出的結論是結構決定性質，當結構不同時，物質的物理性質和化學性質可能存在較大差別．
（3）硅在煉鋼時用作脫氧劑，還原在冶煉過程中所形成的FeO，化學方程式為Si+2FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiO₂+2Fe．
（4）在野外，為了迅速得到氫氣，用硅粉與干燥的Ca（OH）₂和NaOH混合，并加強熱，即可迅速得到H₂、Na₂SiO₃、CaO．這種混合物叫做生氫劑．請寫出該反應的化學方程式：Si+2NaOH+Ca（OH）₂=Na₂SiO₃+CaO+2H₂↑．
（5）單晶硅制作的半導體元件表面鍍膜，使各元件之間彼此絕緣，以防短路，表面氧化（生成一氧化硅）技術前景廣闊．以上信息說明一氧化硅具有絕緣性，用電解法對硅表面處理生成SiO薄膜時，硅應作電解池的陽極．

Answer 1

分析 （1）鉀與四氟化硅反應生成硅和氟化鉀；
（2）①依據反應4Al+3K₂SiF₆$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₅，各種元素化合價變化解答；
②鎂與二氧化硅反應生成硅和氧化鎂，依據原子個數守恒判斷產物，寫出化學方程式；
③晶體硅和無定形硅為同素異形體，二者結構不同，性質不同；
（3）Si和FeO反應生成Fe和二氧化硅；
（4）依據原子個數守恒寫出化學方程式；
（5）一氧化硅具有絕緣性，用電解法對硅表面處理生成SiO薄膜時，硅發生氧化反應生成一氧化硅．

解答 解：（1）瑞典化學家貝采尼烏斯用金屬鉀還原SiF₄獲得單質硅，反應的化學方程式為：4K+SiF₄═Si+4KF，故答案為：4K+SiF₄═Si+4KF；
（2）①在反應4Al+3K₂SiF₆$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Si+2KAlF₄+2K₂AlF₅，鋁元素化合價升高，硅元素化合價降低，所以鋁做還原劑，K₂SiF₆做氧化劑，硅為還原產物，KAlF₄和2K₂AlF₅為還原產物，反應3mol鋁轉移12mol電子，生成84g硅，所以每轉移6N_A電子，得到42g Si，Al元素在KAlF₄和K₂AlF₅中化合價都是+3價，
故答案為：AC；
②鎂與二氧化硅反應生成硅和氧化鎂，方程式為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2MgO，
故答案為：2Mg+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2MgO；
③晶體硅和無定形硅為同素異形體，二者結構不同，物理性質和化學性質可能存在較大差別，
故答案為：結構決定性質，當結構不同時，物質的物理性質和化學性質可能存在較大差別；
（3）Si和FeO反應生成Fe和二氧化硅，反應的化學方程式為Si+2FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiO₂+2Fe，
故答案為：Si+2FeO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiO₂+2Fe；
（4）硅粉與干燥的Ca（OH）₂和NaOH混合，并加強熱，即可迅速得到H₂、Na₂SiO₃、CaO，依據原子個數守恒，轉移電子數守恒可得反應的化學方程式為：Si+2NaOH+Ca（OH）₂=Na₂SiO₃+CaO+2H₂↑；
故答案為：Si+2NaOH+Ca（OH）₂=Na₂SiO₃+CaO+2H₂↑；
（5）一氧化硅具有絕緣性，用電解法對硅表面處理生成SiO薄膜時，硅發生氧化反應生成一氧化硅，作陽極，故答案為：絕緣性；陽．

點評 本題考查了硅及其化合物的性質、原電池原理的應用，側重于元素化合物知識的綜合理解和運用的考查，熟悉硅及其化合物的性質、氧化還原反應的規律、原電池原理是解題關鍵，題目難度中等．