Question

光纤通讯是光导纤维传送信号的一种通讯手段，合成光导纤维及氮化硅（一种无机涂层）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）反应Ⅰ的化学方程式为2C+SiO₂ Si+2CO↑，其中还原剂为______，产物Si在周期表中位于______，该反应涉及的副反应可能有C+SiO₂ Si+CO₂↑（碳不足）和______（碳足量）。

（2）经反应Ⅱ所得的四氯化硅粗品中所含的物质如下：

组分名称				HCl
质量分数
沸点

图中“操作X”的名称为______；的电子式为______。

（3）反应Ⅳ的化学方程式为 3SiCl₄+4NH₃ Si₃N₄+12HCl，若向2 L恒容密闭容器中投入1 mol 和1 mol ，6 min后反应完全，则 min内，HCl的平均反应速率为______ mol•L^-l•min^-l；反应Ⅲ的与Ⅳ产生的气体相同，则反应Ⅲ化学方程式为______。反应Ⅲ中的原料气和在碱性条件下可构成燃料电池，其正极反应的电极方程式为______。

Answer

C 第三周期IVA族 3C+SiO2 SiC+2CO↑ 精馏或蒸馏或分馏 0.25 SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

由流程可知，反应I为焦炭和石英砂高温条件下发生反应2C+SiO2 Si+2CO↑，反应Ⅱ主要为Si与氯气高温反应生成SiCl4，根据所得的四氯化硅粗品中所含的物质的沸点不同，经过精馏(或蒸馏或分馏)得到纯SiCl4，反应Ⅲ为SiCl4与氢气、氧气在1500℃时反应SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反应IV为SiCl4与NH3在1400℃时反应3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl，据此分析解答。

(1)反应Ⅰ的化学方程式为2C+SiO2 Si+2CO↑，C元素的化合价升高，Si元素的化合价降低，则其中还原剂为C，Si是14号元素，在周期表中位于第三周期IVA族，该反应涉及的副反应可能有C+SiO2 Si+CO2↑(碳不足)和3C+SiO2 SiC+2CO↑(碳足量)，故答案为：C；第三周期IVA族；3C+SiO2 SiC+2CO↑；

(2)四氯化硅粗品中所含的物质的沸点不同，经过蒸馏得到纯SiCl4，“操作X”的名称为精馏(或蒸馏或分馏)，PCl3为共价化合物，则电子式为，故答案为：精馏(或蒸馏或分馏)；；

(3)2 L恒容密闭容器中投入1 mol SiC14和1 mol NH3，SiC14过量，氨气反应完全，6min后反应完全，则生成的n(HCl)=3mol，0～6min内，HCl的平均反应速率为=0.25mol•L-l•min-l；反应Ⅲ的化学方程式为SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl，反应Ⅲ中的原料气H2和O2在碱性条件下可构成燃料电池，其正极反应的电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：0.25；SiCl4+O2+2H2 SiO2+4HCl；O2+2H2O+4e-=4OH-。