Question

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。（1）硅在元

硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。（1）硅在元素周期表中的位置是_______。（2）工业生产粗硅的反应有：SiO 2 +2C Si（粗）+2CO↑，SiO 2 +3C SiC+2CO↑。若产品中单质硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的C和SiO 2 的质量之比为 。（3）工业上可以通过如下图所示的流程制取纯硅： ①若反应I为 Si（粗）+3HCl SiHCl 3 +H 2 ，则反应II的化学方程式为 。②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl 3 遇水剧烈反应生成H 2 SiO 3 、HCl和另 一种物质，写出该反应的化学方程式： 。③假设每一轮次制备1mol纯硅，且生产过程中硅元素没有损失，反应I中HCl的利用率为90%，反应II中H 2 的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H 2 的物质的量之比是 。

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Answer 1

（1）第三周期IVA族   （2）1:2 （3）①SiHCl 3 +H 2  Si（纯）+3HCl  ②SiHCl 3 +3H 2 O = H 2 SiO 3 +3HCl+H 2 ↑ ③5:1

试题分析：（1）硅在周期表中位于第三周期第IVA族。 （2）将两方程式叠加，可知C和SiO 2 的物质的量之比为5:2，因此质量比为：（5×12）：（2×60）=1:2。 （3）①由流程图可知反应II是SiHCl 3 和H 2 反应生成纯硅和HCl，因此方程式为：SiHCl 3 +H 2  Si（纯）+3HCl。 ②写出方程式中已知物质：SiHCl 3 +3H 2 O — H 2 SiO 3 +3HCl，由原子守恒可知另一种物质为H 2 ，故方程式为SiHCl 3 +3H 2 O = H 2 SiO 3 +3HCl+H 2 ↑。 ③由题中条件可知： Si（粗）+ 3HCl    SiHCl 3 + H 2 1mol     3mol                      1mol SiHCl 3 +H 2  Si（纯）+3HCl 1mol  1mol                   3mol 由以上数据，循环生产中只能产生3molHCl，但HCl的利用率是90%，因此需要增加（ ）molHCl，循环生产中只产生1molH 2 ，但H 2 的利用率为93.75%，因此需增加（ ）molH 2 ，因此，补充投入HCl 和H 2 的物质的量之比为：（ ）：（ ）=5:1。