Question

以下是工业上制取纯硅的一种方法。

请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：

（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有____(填反应代号)；

（2）写出反应③的化学方程式____；

（3）化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1 373～1 623 K反应，生成化合物W，其化学方程式是____；

（4）A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是___(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是___(填化学式)；

（5）工业上合成氨的原料H₂的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H₂，提纯水煤气得到纯净的H₂的化学方程式为___。

Answer

①②③ SiHCl3＋H2Si＋3HCl SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ CO2 CO2和HCl CO＋H2OCO2＋H2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O

【解析】

石英砂和焦炭发生反应①生成粗硅和CO：2C+SiO2Si+2CO↑，是置换反应；得到的粗硅和HCl发生反应②：Si+3HClSiHCl3+H2，也是置换反应；纯净的SiHCl3再和H2发生反应③：SiHCl3＋H2Si＋3HCl，还是置换反应，气体C是HCl。气体A是CO，和水蒸气发生反应④：CO＋H2OCO2＋H2，不是置换反应，气体B是CO2。

（1）在上述生产过程中，属于置换反应的有①②③；

（2）反应③的化学方程式为SiHCl3＋H2Si＋3HCl ；

（3）硅酸钠通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，所以W是硅酸钠。石英砂和纯碱反应生成硅酸钠的化学方程式是SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑；

（4）气体A是CO，气体B是CO2，气体C是HCl。节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要，所以要减少化石燃料的使用，从而减少二氧化碳的排放。碳酸的酸性比硅酸强，所以二氧化碳通入硅酸钠溶液中能生成硅酸白色沉淀:CO2+Na2SiO3+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓。盐酸是强酸，HCl通入硅酸钠溶液中也可以生成硅酸白色沉淀:2HCl+Na2SiO3=2NaCl+H2SiO3↓。所以通入硅酸钠溶液中生成白色沉淀的气体是CO2和HCl。故答案为：CO2；CO2和HCl；

（5）焦炭与水蒸气反应生成CO和H2，CO和H2难以分离，所以CO继续和水蒸气反应生成CO2和H2，然后用碱液吸收CO2得到纯净的H2。故答案为：CO＋H2OCO2＋H2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O。