Question

7．工業上制取高純硅和四氯化硅的生產流程如下：

已知：X、高純硅、原料B的主要成分都可與Z反應，Y，與X在光照或點燃條件下可反應，Z的焰色呈黃色．
（1）原料B的主要成分是（寫名稱）二氧化硅．
（2）寫出焦炭與原料B中的主要成分反應的化學方程式：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．
（3）上述生產流程中電解A的水溶液時，陽極材料能否用Cu不能（填“能”或“不能”），寫出Cu為陽極電解A的水溶液開始一段時間陰陽極的電極方程式：陽極：Cu-2e^-=Cu²⁺；陰極：2H⁺+2e^-═H₂↑．

Answer 1

分析 原料B與碳得到粗產品與X反應，生成SiCl₄，Si+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiCl₄，則X為氯氣，原料B與碳得到粗產品為Si，焦炭與SiO₂反應生成Si與CO，反應方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，故B為SiO₂，Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應，且與SiCl₄反應得到高純度Si，SiCl₄+2H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4HCl+Si，則Y為氫氣．Z的焰色呈黃色，含有Na元素，電解A得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl，電解NaCl溶液離子反應為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，據此解答．
（1）由上述分析可知，原料B的主要成分是SiO₂；
（2）焦炭與SiO₂反應生成Si與CO；
（3）電解飽和食鹽水，在陽極上是氯離子失電子的氧化反應，陰極上是氫離子得電子的還原反應，電解的實質是電解氯化鈉和水，陽極材料若為Cu，則Cu放電，氯離子不能放電生成氯氣．

解答 解：原料B與碳得到粗產品與X反應，生成SiCl₄，則X為氯氣，原料B與碳得到粗產品為Si，故B為SiO₂．Y與氯氣在光照或點燃條件下可反應，且與SiCl₄反應得到高純度Si，則Y為氫氣．Z的焰色呈黃色，含有Na元素，電解A得到氫氣、氯氣與Z，則Z為NaOH、A為NaCl．
（1）原料B與碳得到粗產品為Si，焦炭與SiO₂反應生成Si與CO，反應方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，故B為SiO₂，名稱為二氧化硅，
故答案為：二氧化硅；
（2）焦炭具有還原性，與SiO₂發生氧化還原反應，生成Si與CO，反應方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（3）電解飽和食鹽水，在陽極上是氯離子失電子的氧化反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上是氫離子得電子的還原反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，總反應是：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，陽極材料若為Cu，則Cu放電，氯離子不能放電生成氯氣，故陽極材料不能為Cu；Cu為陽極電解NaCl的水溶液開始一段時間，陽極Cu放電生成銅離子，陽極電極反應式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極水放電生成氫氣與氫氧根離子，陰極電極反應式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：不能；Cu-2e^-=Cu²⁺；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-．

點評 本題考查工業上制取高純硅和四氯化硅，涉及化學工藝流程、無機物推斷、電解原理等，有利用學生能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．