Question

在半導體工業(yè)中有這樣一句話：“從沙灘到用戶”，其中由粗硅制純硅的常用方法為：Si（粗）+2Cl₂=SiCl₄、SiCl₄+2H₂=Si（純）+4HCl．若在25℃101KPa條件下反應生成HCl氣體49L（注：25℃101KPa條件下氣體摩爾體積為24.5L/mol）則：
（1）反應生成HCl氣體的質量為

 

，轉移電子的個數(shù)為

 

．
（2）反應生成的HCl氣體溶于127mL水中，得到密度為1.20g/mL的鹽酸，此鹽酸的物質的量濃度為

 

．
（3）“從沙灘到用戶”涉及到多個反應，其中制取粗硅的反應方程式為

 

，純凈的石英砂與燒堿反應可以制得水玻璃，反應的離子方程式為

 

．
（4）普通玻璃若以氧化物形式表示其組成為（質量分數(shù)）：Na₂O 13%，CaO 11.7%，SiO₂ 75.3%．現(xiàn)以石灰石、純堿和石英為原料生產(chǎn)這種玻璃10t，石灰石的利用率為80%，純堿和石英的利用率為95%，至少需要上述原料的質量是

 

t（保留兩位小數(shù)）．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,物質的量濃度的相關計算,硅和二氧化硅,含硅礦物及材料的應用

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)n=

V

Vm

計算氯化氫的物質的量，再根據(jù)m=n×M計算氯化氫的質量，從生成氯化氫的量計算轉移電子個數(shù)；
（2）根據(jù)V=

m

ρ

計算溶液的質量，再根據(jù)C=

n

V

計算溶質的物質的量濃度；
（3）用焦炭還原二氧化硅來制取粗硅；二氧化硅具有酸性氧化物的通性，可與堿反應生成鹽和水；
（4）根據(jù)CaCO₃-CaO，Na₂CO₃-Na₂O，計算即可，注意：原料要乘以利用率．

解答： 解：（1）n=

V

Vm

=

49L

24.5L/mol

=2mol，m=n×M=2mol×36.5g/mol=73g；
從Si（粗）+2Cl₂=SiCl₄ 、SiCl₄ +2H₂=Si（純）+4HCl
         1mol  0.5mol  0.5mol    1mol          2mol
可知，反應生成2mol氯化氫消耗1mol氯氣和1mol氫氣，共轉移電子的物質的量為：1mol×2+1mol×2=4mol，故轉移電子個數(shù)為4N_A，
故答案為：73g；4N_A；
（2）V=

m

ρ

=

73g+127g

1.20g/mL

=

500

3

mL=

500

3

×10^-3L，C=

n

V

=

2mol

500 3 ×10-3L

=12mol/L，故答案為：12mol/L；
（3）焦炭與SiO₂反應生成Si與CO，反應方程式為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，
二氧化硅和氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水，反應的化學方程式為：2NaOH+SiO₂═Na₂SiO₃+H₂O．離子方程式為：2OH^-+SiO₂═SiO₃^2-+H₂O；
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；2OH^-+SiO₂═SiO₃^2-+H₂O；
（4）每天10t，其中含有Na₂O質量10t×13%=1.3t，CaO質量10t×11.7%=1.17t，SiO₂質量10t×75.3%=7.53t，而Na₂O都是從Na₂CO₃中來，CaO都是從CaCO₃中來，
SiO₂都是從石英中來，根據(jù)質量守恒可知設需要石灰石CaCO₃質量x，純堿Na₂CO₃質量y，石英SiO₂質量z，則 80%x×

CaO

CaCO3

=1.17t，即 80%x×

56

100

=1.17t，解得x≈2.61，95%y×

Na2O

Na2CO3

=1.3t，即95%y×

62

106

=1.3t，解得y≈2.34t，95%z=7.53t，解得z≈7.93t，∴共需原料：2.61t+2.34t+7.93t=12.88t，
故答案為：12.88．

點評：本題考查了關于物質的量與化學方程式的計算，難度中等．（4）計算時要考慮原料利用率．