Question

【題目】硅在地殼中的含量較高。硅及其化合物的開(kāi)發(fā)由來(lái)已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。回答下列問(wèn)題：

（1）1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時(shí)，得到一種“金屬”。這種“金屬”可能是_______。

（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料。其中，生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有_______。

（3）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。工業(yè)上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應(yīng)如下：

	發(fā)生的主要反應(yīng)
電弧爐	SiO2+2CSi+2CO↑
流化床反應(yīng)器	Si+3HClSiHCl3+H2
還原爐	SiHCl3+H2Si+3HCl

①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______；碳化硅又稱_______，其晶體結(jié)構(gòu)與_______相似。

②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl3大約占85%，還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表，提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和_______。

物質(zhì)	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點(diǎn)/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl3極易水解，其完全水解的產(chǎn)物為_______。

（4）氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是_______。

Answer 1

【答案】含有硅、碳的鐵合金（或硅鐵） 石英砂、純堿和石灰石 SiO2+3CSiC+2CO↑ 金剛砂 金剛石（或單晶硅） 精餾（或蒸餾） H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl H2、HCl

【解析】

（1）石英砂是SiO2，在高溫下和木炭發(fā)生反應(yīng)：2C＋SiO22CO↑＋Si，然后硅和鐵形成合金，或者是硅、鐵、過(guò)量的碳形成合金；

（2）制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、純堿，高溫下SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2；

（3）①根據(jù)信息，在高溫下，C和二氧化硅反應(yīng)生成硅單質(zhì)，硅單質(zhì)再和C反應(yīng)生成碳化硅，故：3C＋SiO2SiC＋2CO，碳化硅俗名金剛砂，屬于原子晶體，碳和硅屬于同一主族，晶體結(jié)構(gòu)與金剛石或晶體硅相似；

②沉降、冷凝后成分是：SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，都是液體，因此采用蒸餾的方法提純，水解的反應(yīng)方程式：SiHCl3＋H2O=H2SiO3↓＋HCl＋H2↑，故H2SiO3、H2、HCl；

（4）2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根據(jù)發(fā)生的主要反應(yīng)，可以提供H2、HCl。