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）硅在元素周期表中的位置是_______。

（2）工业生产粗硅的反应有：SiO₂+2CSi（粗）+2CO↑，SiO₂+3CSiC+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SiO₂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）+3HClSiHCl₃+H₂，

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。SiHCl₃遇水剧烈反应生成H₂SiO₃、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H₂的利用率为93.75%，则在第二轮次的生产中，补充投入HCl 和H₂的物质的量之比是            。

Answer

（1）第三周期IVA族 （2）1:2

（3）①SiHCl3+H2 Si（纯）+3HCl

②SiHCl3+3H2O = H2SiO3+3HCl+H2↑

③5:1

【解析】

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SiO2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SiHCl3和H2反应生成纯硅和HCl，因此方程式为：SiHCl3+H2 Si（纯）+3HCl。

②写出方程式中已知物质：SiHCl3+3H2O — H2SiO3+3HCl，由原子守恒可知另一种物质为H2，故方程式为SiHCl3+3H2O = H2SiO3+3HCl+H2↑。

③由题中条件可知：

Si（粗）+ 3HCl SiHCl3 + H2

1mol 3mol 1mol

SiHCl3+H2 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1molH2，但H2的利用率为93.75%，因此需增加（）molH2，因此，补充投入HCl 和H2的物质的量之比为：（）：（）=5:1。

考点：考查元素周期表，方程式书写，依据方程式的计算。