Question

【题目】人类历史上，硅及其化合物的应用由来已久。请回答下列问题。

（1）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

已知：反应②的反应为Si+3HClSiHCl3+H2

上述反应①-④中，属于置换反应的是______________________________；反应③中发生主要反应的化学方程式为_____________________________________；该工艺中可循环使用的物质为______________________________（填化学式）。

（2）用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以得到无机材料碳化硅。请写出制备碳化硅反应的化学方程式为________________________________________；碳化硅属于晶体___________。（填晶体类型）

（3）氮化硅是一种耐高温材料，粉末状氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。请问：

①氮化硅的化学式为______________________________。

②由SiCl4和NH3反应制取氮化硅的化学方程式为________________________________________。

Answer 1

【答案】 ①②③ SiHCl3+H2Si+3HCl HCl，H2 SiO2+3CSiC+2CO↑ 原子晶体 Si3N4 3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl

【解析】(1)反应①为2C+SiO22CO+Si，反应②为Si+3HClSiHCl3+H2，反应③为SiHCl3+H2Si+3HCl，反应④为CO+H2OCO2+H2，则反应①-④中，属于置换反应的是①②③；反应③中发生主要反应的化学方程式为SiHCl3+H2Si+3HCl；结合工业流程，可知该工艺中可循环使用的物质为HCl，H2；

(2)石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热生成碳化硅，发生反应的化学方程式为SiO2+3CSiC+2CO↑；碳化硅是新型无机非金属材料，属于原子晶体；

(3)氮化硅是一种耐高温材料，粉末状氮化硅可以由SiCl4的蒸气和NH3反应制取。请问：

①N的非金属性比Si强，则N为-3价，Si为+4价，氮化硅的化学式为Si3N4；

②由SiCl4和NH3反应制取氮化硅的化学方程式为3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl。