Question

硅是帶來人類文明的重要元素之一，從傳統材料到信息材料的發展過程中創造了一個又一個奇跡。
（1）硅在元素周期表中的位置是_______。
（2）工業生產粗硅的反應有：SiO₂+2CSi（粗）+2CO↑，SiO₂+3CSiC+2CO↑。若產品中單質硅與碳化硅的物質的量之比為1：1，則參加反應的C和SiO₂的質量之比為          。
（3）工業上可以通過如下圖所示的流程制取純硅：

①若反應I為  Si（粗）+3HClSiHCl₃+H₂，
則反應II的化學方程式為                                           。
②整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl₃遇水劇烈反應生成H₂SiO₃、HCl和另 一種物質，寫出該反應的化學方程式：                                   。
③假設每一輪次制備1mol純硅，且生產過程中硅元素沒有損失，反應I中HCl的利用率為90%，反應II中H₂的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產中，補充投入HCl 和H₂的物質的量之比是           。

Answer 1

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

解析試題分析：（1）硅在周期表中位于第三周期第IVA族。
（2）將兩方程式疊加，可知C和SiO₂的物質的量之比為5:2，因此質量比為：（5×12）：（2×60）=1:2。
（3）①由流程圖可知反應II是SiHCl₃和H₂反應生成純硅和HCl，因此方程式為：SiHCl₃+H₂ Si（純）+3HCl。
②寫出方程式中已知物質：SiHCl₃+3H₂O — H₂SiO₃+3HCl，由原子守恒可知另一種物質為H₂，故方程式為SiHCl₃+3H₂O = H₂SiO₃+3HCl+H₂↑。
③由題中條件可知：
Si（粗）+ 3HCl   SiHCl₃ + H₂
1mol     3mol                      1mol
SiHCl₃+H₂ Si（純）+3HCl
1mol  1mol                   3mol
由以上數據，循環生產中只能產生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（）molHCl，循環生產中只產生1molH₂，但H₂的利用率為93.75%，因此需增加（）molH₂，因此，補充投入HCl 和H₂的物質的量之比為：（）：（）=5:1。
考點：考查元素周期表，方程式書寫，依據方程式的計算。