Question

【題目】光纖通訊是光導纖維傳送信號的一種通訊手段，合成光導纖維及氮化硅（一種無機涂層）的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）反應Ⅰ的化學方程式為2C+SiO2 Si+2CO↑，其中還原劑為______，產物Si在周期表中位于______，該反應涉及的副反應可能有C+SiO2 Si+CO2↑（碳不足）和______（碳足量）。

（2）經反應Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物質如下：

組分名稱				HCl
質量分數
沸點

圖中“操作X”的名稱為______；的電子式為______。

（3）反應Ⅳ的化學方程式為3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl，若向2L恒容密閉容器中投入1mol和1mol，6min后反應完全，則min內，HCl的平均反應速率為______molL-lmin-l；反應Ⅲ的與Ⅳ產生的氣體相同，則反應Ⅲ化學方程式為______。反應Ⅲ中的原料氣和在堿性條件下可構成燃料電池，其正極反應的電極方程式為______。

Answer 1

【答案】C 第三周期IVA族 3C+SiO2 SiC+2CO↑ 精餾或蒸餾或分餾 0.25 SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

由流程可知，反應I為焦炭和石英砂高溫條件下發生反應2C+SiO2 Si+2CO↑，反應Ⅱ主要為Si與氯氣高溫反應生成SiCl4，根據所得的四氯化硅粗品中所含的物質的沸點不同，經過精餾(或蒸餾或分餾)得到純SiCl4，反應Ⅲ為SiCl4與氫氣、氧氣在1500℃時反應SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反應IV為SiCl4與NH3在1400℃時反應3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl，據此分析解答。

(1)反應Ⅰ的化學方程式為2C+SiO2 Si+2CO↑，C元素的化合價升高，Si元素的化合價降低，則其中還原劑為C，Si是14號元素，在周期表中位于第三周期IVA族，該反應涉及的副反應可能有C+SiO2 Si+CO2↑(碳不足)和3C+SiO2 SiC+2CO↑(碳足量)，故答案為：C；第三周期IVA族；3C+SiO2 SiC+2CO↑；

(2)四氯化硅粗品中所含的物質的沸點不同，經過蒸餾得到純SiCl4，“操作X”的名稱為精餾(或蒸餾或分餾)，PCl3為共價化合物，則電子式為，故答案為：精餾(或蒸餾或分餾)；；

(3)2 L恒容密閉容器中投入1 mol SiC14和1 mol NH3，SiC14過量，氨氣反應完全，6min后反應完全，則生成的n(HCl)=3mol，0～6min內，HCl的平均反應速率為=0.25molL-lmin-l；反應Ⅲ的化學方程式為SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反應Ⅲ中的原料氣H2和O2在堿性條件下可構成燃料電池，其正極反應的電極方程式為O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案為：0.25；SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl；O2+2H2O+4e-=4OH-。