Question

【題目】2018年8月31日，華為公司發(fā)布AI芯片麒麟980，標(biāo)志著我國(guó)高科技企業(yè)的芯片制造技術(shù)邁入國(guó)際領(lǐng)先水平。組成芯片的核心物質(zhì)是高純度硅。下圖是以石英砂為原料同時(shí)制備硅和金屬鋰的流程。石英砂的主要成分為，含有少量、、

已知：LiCl的熔點(diǎn)是、沸點(diǎn)是；在分解完全。常溫下，，。

(1)粗硅中常含有副產(chǎn)物SiC，請(qǐng)寫出中生成SiC的反應(yīng)方程式__________。

(2)操作a為___________；試劑X是___________。

(3)已知操作b為加熱，可選擇的適宜溫度是______

(4)本生產(chǎn)工藝要求，要控制LiCl和溶液中的雜質(zhì)離子濃度在以下，應(yīng)控制溶液的pH為_____，此時(shí)溶液中的濃度為___________ 。

Answer 1

【答案】SiO2+3C SiC+2CO↑ 過(guò)濾； 氨水

【解析】

石英砂加入鹽酸酸浸過(guò)濾得到二氧化硅和濾液，二氧化硅和碳高溫反應(yīng)生成粗硅，粗硅和氧氣高溫反應(yīng)生成SiCl4和濾渣，SiCl4和H2高溫反應(yīng)得到純硅，濾液加入試劑氨水過(guò)濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到LiCl和NH4Cl固體，加熱固體，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫氣體，重新反應(yīng)得到固體氯化銨，得到固體LiCl，電解熔融固體得到鋰；

（1）①中生成SiC的反應(yīng)是碳和二氧化硅反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳；

（2）分析可知操作a為固體和溶液分離操作為過(guò)濾，生成氫氧化鐵沉淀和氫氧化鋁沉淀的試劑為氨水；

（3）根據(jù)已知條件中LiCl熔沸點(diǎn)和的分解溫度分析判斷；

（4）結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算。

石英砂加入鹽酸酸浸過(guò)濾得到二氧化硅和濾液,二氧化硅和碳高溫反應(yīng)生成粗硅,粗硅和氧氣高溫反應(yīng)生成SiCl4和濾渣，SiCl4和H2高溫反應(yīng)得到純硅，濾液加入試劑氨水過(guò)濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸發(fā)結(jié)晶得到LiCl和NH4Cl固體，加熱固體，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫氣體，重新反應(yīng)得到固體氯化銨，得到固體LiCl，電解熔融固體得到鋰；

(1)①中生成SiC的反應(yīng)是碳和二氧化硅反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO2+3C SiC+2CO↑；

(2)分析可知操作a為固體和溶液分離操作為過(guò)濾，流程圖中沉淀生成的過(guò)程可知，沉淀離子的試劑X為氨水；

(3) 的熔點(diǎn)是、沸點(diǎn)是；在分解完全，操作b可選擇的適宜溫度是；

(4)要控制雜質(zhì)離子濃度在1.0×10-6mol/L以下，Ksp[Al(OH)3]=，，，pH=5.0，鋁離子完全沉淀時(shí)，鐵離子肯定完全沉淀，此時(shí)Ksp[Fe(OH)3]=，。