Question

【化學(xué)--選修2：化學(xué)與技術(shù)】“材料”的發(fā)現(xiàn)和使用往往會極大地推動生產(chǎn)、生活的發(fā)展，一些材料的出現(xiàn)甚至具有里程碑式劃時代的意義．請回答下列問題：

（1）無機非金屬材料．高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料，它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”．這種材料可以按下列方法制備：
①寫出步驟I的化學(xué)方程式：

 

．
②步驟II經(jīng)過冷凝得到的SiHCl₃（沸點為33.0℃）中含有少量的SiCl₄（沸點為57.6℃）和HCl（沸點為-84.7℃），提純SiHCl₃的實驗方法是

 

．
（2）磁性材料．這種材料一般含有鐵元素，鐵是用途最為廣泛的金屬，也較為活潑，所以從它的使用開始就不斷實施著對它的使用開始就不斷實施著對它的防護．最常見的鐵制品腐蝕就是電化學(xué)腐蝕，請寫出最為普遍的電化學(xué)腐蝕的負(fù)極反應(yīng)式：

 

．
（3）激光材料．我國是激光技術(shù)先進的國家，紅寶石（Al₂O₃）是最早用于產(chǎn)生激光的材料，它是一種兩性氧化物，請用離子方程式加以說明：

 

_、

 

．
（4）高分子材料．它可以分成無機高分子材料和有機高分子材料．一種新型高效凈水劑[AlFe（OH）_nCl_6-n]_m就屬于無機高分子材料，它廣泛應(yīng)用生活用水和工業(yè)污水的處理，其中鐵元素的化合價為

 

；一種合成纖維腈綸，又稱“人造羊毛”，由丙烯腈（CH₂=CH-CN）為原料聚合生成，請寫出生成該有機高分子材料的化學(xué)方程式：

 

．
（5）合金材料．14g銅銀合金與一定量某濃度的硝酸完全反應(yīng)后，將放出的氣體與1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O₂混合通入水中，恰好全部被水吸收，則合金中銅的質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

分析：（1）①焦炭在高溫下可以置換二氧化硅中的硅；
②根據(jù)熔沸點的不同實現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾；
（2）在鐵制品腐蝕的電化學(xué)腐蝕中，金屬鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應(yīng)又能和強堿反應(yīng)，均放出氫氣；
（4）AlFe（OH）_nCl_6-n中各元素的化合價代數(shù)和為0，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發(fā)生加聚反應(yīng)；
（5）銅、銀合金與足量的某濃度的硝酸反應(yīng)，硝酸所起作用為酸性和氧化性，起酸性作用的硝酸生成硝酸銅、硝酸銀，起氧化性作用的硝酸被還原為氮的氧化物（無法確定具體物質(zhì)），氮的氧化物與氧氣混合通入水中，反應(yīng)又生成硝酸，根據(jù)氮元素守衡，該硝酸的量恰好等于起氧化性作用的硝酸的量．所以有銅、銀合金失去的電子總數(shù)等于氧氣獲得的電子總數(shù)．利用銅、銀合金失去的電子總數(shù)等于氧氣獲得的電子總數(shù)以及銅、銀合金總質(zhì)量為14g，列方程求解．

解答：解：（1）①工業(yè)上用焦炭在高溫下置換二氧化硅中的硅來制備粗硅，方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
②SiHCl₃（沸點33.0℃）、SiCl₄（沸點57.6℃）、HCl（沸點-84.7℃），他們的沸點不同，根據(jù)沸點的不同實現(xiàn)物質(zhì)分離的方法為蒸餾或分餾，故答案為：蒸餾或分餾；
（2）在鐵制品的電化學(xué)腐蝕中，金屬鐵作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Fe-2e^-→Fe²⁺，故答案為：Fe-2e^-→Fe²⁺；
（3）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應(yīng)又能和強堿反應(yīng)，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（4）化合物中鋁元素顯+3價，氫氧根為-1價，各元素的化合價代數(shù)和為0，故鐵元素的化合價為+3價，丙烯腈（CH₂=CH-CN）中的雙鍵能發(fā)生加聚反應(yīng)，方程式為：，故答案為：+3；；
（5）解：n（O₂）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol 
設(shè)Cu、Ag的物質(zhì)的量分別為x、y，則：
根據(jù)質(zhì)量列方程：x×64g/mol+y×108g/mol=14g
根據(jù)電子守恒列方程：2x+1×y=0.05mol×4 
解得：x=0.05mol；y=0.1mol 
m（Cu）=0.05mol×64g/mol=3.2g，
故答案為：3.2g．

點評：本題是一道有關(guān)硅的無機推斷題，考查的知識點范圍較廣，涉及原電池、兩性氧化物、高分子材料、氧化還原反應(yīng)的計算等，題目難度較大．