Question

【題目】金剛石、SiC具有優良的耐磨、耐腐蝕特性，應用廣泛。

（1）一定條件下，Na與CCl4可制備金剛石，反應結束冷卻至室溫后，回收其中的CCl4的實驗操作名稱為____。推測該反應的類型為____。（填標號）

A．.分解反應 B．置換反應 C．氧化還原反應 D．離子反應

（2）已知：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。在高溫電爐中碳和SiO2反應可制得SiC，同時生成CO，其粗產品中雜質為Si和SiO2。

①請寫出電爐中所發生反應的化學方程式：___________，每有1 mol SiC生成時，轉移電子的物質的量為____。

②現將20.0 g SiC粗產品加入到過量的NaOH溶液中充分反應，收集到0.1 mol氫氣，過濾得SiC固體11.4 g，濾液稀釋到1 L，則硅酸鹽的物質的量濃度為______。

（3）下列關于金剛石、SiC和單質Si的說法不正確的是_____。（填標號）

A．金剛石、SiC和單質Si都屬于無機非金屬材料

B．金剛石和石墨、晶體硅和無定形硅分別互為同素異形體

C．金剛石和單質硅都是良好的半導體材料

D．金剛石、SiC和Si晶體結構類似

Answer 1

【答案】過濾 BC SiO2＋3CSiC＋2CO↑ 4 mol 0.17 mol·L－1 C

【解析】

（1）將不溶性固體和液體分離通常采用的方法是過濾；Na還原CCl4的反應屬于置換反應，

（2）①在高溫電爐中碳和SiO2反應可制得SiC，同時生成CO，據此書寫反應的化學方程式；根據方程式結合氧化還原反應的規律分析解答；

②根據SiC粗品中雜質為Si和SiO2，Si與NaOH溶液反應生成氫氣，據此寫出離子方程式，而SiC不與氫氧化鈉溶液反應，根據硅酸鹽的來源來分析其物質的量和物質的量濃度；

（3）根據無機非金屬材料和常見的物質類別分析判斷A的正誤；根據同素異形體的概念分析判斷B的正誤；根據金剛石不能導電，屬于絕緣體分析判斷C的正誤；根據金剛石、SiC和Si的結構和晶體類型分析判斷D的正誤。

（1）金剛石是不溶于CCl4的固體，CCl4是液體，將不溶性固體和液體分離通常采用的方法是過濾；Na還原CCl4反應生成碳和NaCl，該反應屬于置換反應，也是氧化還原反應，故答案為：過濾；BC

（2）①在高溫電爐中碳和SiO2反應可制得SiC，同時生成CO，反應的化學方程式為SiO2＋3CSiC＋2CO↑；反應中C的化合價部分由0價升高為+2價，部分由0價降低為-4價，每有1 mol SiC生成時，轉移電子4mol，故答案為：SiO2＋3CSiC＋2CO↑；4 mol；

②根據SiC粗品中雜質為Si和SiO2，而Si與NaOH溶液反應生成氫氣：Si+2OH-+H2O ═ SiO32-+2H2↑，根據生成的氫氣的物質的量為0.1mol，故Si與氫氧化鈉溶液反應生成的硅酸鈉的物質的量為0.05mol；20.0gSiC粗產品中SiO2的物質的量n==0.12mol，而SiO2能溶于NaOH溶液：SiO2+2OH- ═ SiO32-+H2O，可知0.12molSiO2生成的硅酸鹽的物質的量為0.12mol，故所得溶液中的硅酸鈉的物質的量共為0.17mol，溶液中硅酸鹽的濃度c==0.17mol/L，故答案為：0.17mol/L；

（3）A．無機非金屬材料是以某些元素的單質、氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料，金剛石、SiC和單質Si都屬于無機非金屬材料，故A正確；B．金剛石和石墨都是碳元素的單質、晶體硅和無定形硅都是硅元素的單質，它們分別互為同素異形體，故B正確；C．金剛石不能導電，屬于絕緣體，單質硅是良好的半導體材料，故C錯誤；D．金剛石、SiC和Si都是原子晶體，在晶體中均存在四面體結構，晶體結構類似，故D正確；故答案為C。