Question

2．金刚石、SiC具有优良的耐磨、耐腐蚀特性，应用广泛．
（1）一定条件下金属钠可以和足量CO₂反应得到金刚石，请写出相应的化学反应方程式4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃．
（2）一定条件下，Na还原CCl₄制备金刚石，反应结束冷却至室温后，回收其中的CCl₄的实验操作名称为过滤，除去粗产品中少量钠的试剂为水．
（3）碳还原SiO₂制SiC产品中杂质为Si和SiO₂，现将20.0g SiC粗产品加入到过量的NaOH溶液中充分反应，收集到0.1mol氢气，过滤得SiC固体11.4g，滤液稀释到1L，生成氢气的离子方程式为Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，硅酸盐的物质的量浓度为0.17mol/L．
（4）下列叙述正确的有③④（填序号）．
①Na还原CCl₄的反应、Cl₂与H₂O的反应均是置换反应
②水晶、干冰熔化时克服粒子间作用力的类型相同
③Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应可用于推断Si与S的非金属性强弱
④钠、锂分别在空气中燃烧，生成的氧化物中阴、阳离子数目比均为1：2．

Answer 1

分析 （1）金属钠和CO₂反应时，钠做还原剂，CO₂做氧化剂，据此写出方程式；
（2）钠还原CCl₄制备金刚石，根据所得产物的性质来分析回收CCl₄的实验操作；根据金刚石和钠的性质的不同来分析除去金刚石中少量钠的方法；
（3）根据SiC粗品中杂质为Si和SiO₂，Si与NaOH溶液反应生成氢气，据此写出离子方程式，而SiC不与氢氧化钠溶液反应，根据硅酸盐的来源来分析其物质的量和物质的量浓度；
（4）①一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应为置换反应；
②水晶是原子晶体，干冰是分子晶体；
③非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强；
④根据钠和锂在空气中的燃烧产物来分析．

解答 解：（1）金属钠和CO₂反应时，钠做还原剂，被氧化为Na₂CO₃，CO₂做氧化剂被还原为C，故方程式为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃，故答案为：4Na+3CO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$C+2Na₂CO₃；
（2）钠还原CCl₄制备金刚石，方程式为：4Na+CCl₄=C+4NaCl，由于金刚石和NaCl均不溶于CCl₄，故回收CCl₄的实验操作为过滤；根据金刚石与水不反应，而钠能与水反应，故可以加水除去金刚石中少量钠，故答案为：过滤，水；
（3）根据SiC粗品中杂质为Si和SiO₂，而Si与NaOH溶液反应生成氢气：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，根据生成的氢气的物质的量为0.1mol，故Si与氢氧化钠溶液反应生成的硅酸钠的物质的量为0.05mol；
20.0g SiC粗产品中SiO₂的物质的量n=$\frac{20.0g-11.4g-0.05mol×28g/mol}{60g/mol}$=0.12mol，而SiO₂能溶于NaOH溶液：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，可知0.12molSiO₂生成的硅酸盐的物质的量为0.12mol，故所得溶液中的硅酸钠的物质的量共为0.17mol，而溶液中硅酸盐的浓度C=$\frac{0.17mol}{1L}$=0.17mol/L．
故答案为：Si+2OH^-+H₂O═SiO₃^2-+2H₂↑，0.17mol/L；
（4）①一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应为置换反应，故Cl₂与H₂O的反应不是置换反应，故①错误；
②水晶是原子晶体，故水晶融化时克服的是共价键；干冰是分子晶体，融化时克服的是分子间作用力，故②错误；
③非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，Na₂SiO₃溶液与SO₃的反应说明H₂SO₄的酸性强于H₂SiO₃，故S的非金属性强于Si，故③正确；
④钠燃烧生成Na₂O₂，而Na₂O₂中含2个钠离子和1个过氧根，锂在空气中的燃烧生成Li₂O，而Li₂O中含2个锂离子和1个氧离子，故生成的氧化物中阴、阳离子数目比均为1：2，故④正确．
故答案为：③④．

点评 本题考查了金刚石的制备反应和除杂，难度不大，应注意的是钠燃烧生成Na₂O₂，而Na₂O₂由含2个钠离子和1个过氧根构成．