Question

【题目】硅单质及其化合物应用范围很广。

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备高纯硅。

Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；

Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450～500 ℃条件下反应制得SiCl4；

Ⅲ.SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1 100～1 200 ℃条件下反应制得高纯硅。

已知SiCl4沸点为57.6 ℃，能与H2O强烈反应。

请回答下列问题：

①第Ⅲ步反应的化学方程式为____________________________________。

②整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下。SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是_______；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是________________________________________。

(2)二氧化硅被大量用于生产玻璃。工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其中x＝________。

Answer 1

【答案】 2H2＋SiCl4Si＋4HCl H2SiO3(或H4SiO4)和HCl 爆炸 4

【解析】(1)①氢气在1 100～1 200 ℃条件下能与四氯化硅反应生成单质硅和氯化氢，其化学反应方程式为：2H2＋SiCl4 Si＋4HCl；②SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，则SiCl4与水反应生成H2SiO3（或H4SiO4）和HCl，H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起爆炸；（2）玻璃的化学组成可根据反应原理得到，

Na2CO3+SiO2NaSiO3+CO2↑；CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑；由化学式Na2SiO3CaSiO3xSiO2反应的Na2CO3和CaCO3的物质的量相等，n（CO2）=n（Na2CO3）+n（CaCO3）=n（SiO2反应）==1000mol；n（Na2CO3）=n（CaCO3）=500mol，500molNa2CO3的质量是53kg，500molCaCO3的质量是50kg，1000molSiO2的质量是60kg，n（SiO2过量）==2000mol，即剩余的二氧化硅和生成的硅酸钙、硅酸钠为2000：500：500=4：1：1，所以x=4，答案为：4。