在半导体工业中有这样一句话: “ 从沙滩到用户 ” ,其中由粗硅制纯硅的常用方法为: Si (粗) +2Cl 2 =SiCl 4 SiCl 4 +2H 2 =Si (纯) +4HCl 。
若在 25℃ 、 101kPa 条件下反应生成 HCl 气体 49L , ( 注: 25℃ 、 101kPa 条件下气体摩尔体积为 24.5L•mol -1 ) 则:
( 1 )反应生成 HCl 气体的质量为 __ ,转移电子的总数为 ___ 。
( 2 )反应生成的 HCl 气体溶于 127mL 水中,得到密度为 1.20g•mL -1 的盐酸,此盐酸的物质的量浓度为 ___ 。
( 3 ) “ 从沙滩到用户 ” 涉及多个反应,其中制取粗硅的反应方程式为 ___ 。纯净的石英与烧碱反应可以制得水玻璃,反应的离子方程式为 __ 。
( 4 )普通玻璃若以氧化物形式表示其组成为 ( 质量分数 ) : Na 2 O13% , CaO11.7% , SiO 2 75.3% 。现以石灰石、纯碱和石英为原料生产这种玻璃 10t ,石灰石的利用率为 80% ,纯碱和石英的利用率为 95% ,至少需要上述原料的质量是 ___t 。 ( 保留两位小数 )
73g 4N A 12mol·L -1 SiO 2 +2C Si( 粗 )+2CO↑ SiO 2 +2OH - =SiO 3 2- +H 2 O 12.88
【解析】
【详解】
(1)n= =2mol , m=n×M=2mol×36.5g·mol - 1 =73g ;
根据方程式:
可知,反应生成 2mol 氯化氢消耗 1mol 氯气和 1mol 氢气,共转移电子的物质的量为: 1mol×2+1mol×2=4mol ,故转移电子个数为 4N A ;
故答案为: 73g ; 4N A ;
(2)V= =
mL=
×10 -3 L , C=
=
=12mol·L - 1 ;故答案为: 12mol·L - 1 ;
(3) 焦炭与 SiO 2 反应生成 Si 与 CO ,反应方程式为: SiO 2 +2C Si+2CO↑ ;二氧化硅和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,反应的化学方程式为: 2NaOH+SiO 2 ═Na 2 SiO 3 +H 2 O ,离子方程式为: 2OH - +SiO 2 ═SiO 3 2 - +H 2 O ;
故答案为: SiO 2 +2C Si+2CO↑ ; 2OH - +SiO 2 ═SiO 3 2 - +H 2 O ;
(4) 每天 10t ,其中含有 Na 2 O 质量 10t×13%=1.3t , CaO 质量 10t×11.7%=1.17t , SiO 2 质量 10t×75.3%=7.53t ,而 Na 2 O 都是从 Na 2 CO 3 中来, CaO 都是从 CaCO 3 中来, SiO 2 都是从石英中来,根据质量守恒可知设需要石灰石 CaCO 3 质量 x ,纯碱 Na 2 CO 3 质量 y ,石英 SiO 2 质量 z ,则 80%x×=1.17t ,即 80%x× =1.17t ,解得 x≈2.61 , 95%y×
=1.3t ,即 95%y×
=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 ;
故答案为: 12.88 。
【点睛】
本题考查了关于物质的量与化学方程式的计算,难点 (4) 计算时要考虑原料利用率:根据 CaCO 3 -CaO , Na 2 CO 3 -Na 2 O ,计算即可,注意:原料要乘以利用率。