Question

【题目】2018年8月31日，华为公司发布AI芯片麒麟980，这标志着我国高科技企业的芯片制造技术迈入国际领先水平。组成芯片的核心物质是高纯度硅。下图是以石英砂为原料同时制备硅和金属锂。

已知：LiCl的熔点是605℃、沸点是1350℃；NH4Cl在100℃开始挥发，337.8℃分解完全。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10－39，Ksp[Al(OH)3]=1×10－33。

（1）粗硅中常含有副产物SiC，请写出①中生成SiC的反应方程式_______。写出②中的反应方程式_______。

（2）请写出操作名称：a_____；b_______。

（3）请写出试剂X是______。

（4）本生产工艺要求，要控制LiCl和NH4Cl溶液中的杂质离子浓度在1.0×10－6mol·L－1以下，应控制溶液的pH为_____，此时溶液中Fe3+的浓度为_______。

Answer 1

【答案】SiO2+3CSiC+2CO↑ SiCl4+2H2Si+4HCl 过滤 加热 氨水 pH=5 c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L

【解析】

（1）由图可确定反应物为二氧化硅、碳，生成物为碳化硅、一氧化碳，配平后反应方程式为：SiO2+3CSiC+2CO↑；反应②四氯化硅和氢气在高温条件下生成硅，则另一种产物为氯化氢，配平后反应方程式为：SiCl4+2H2Si+4HCl；

（2）氢氧化铁、氢氧化铝为沉淀，操作a的名称是过滤；根据“LiCl的熔点是605℃、沸点是1350℃，NH4Cl在100℃开始挥发，337.8℃分解完全”，分离LiCl和NH4Cl的固体混合物应用加热法，操作b的名称是加热；

（3）根据流程图，加入X后过滤得到氯化铵和氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，可以推断试剂X是氨水；

（4）要控制LiCl和NH4Cl溶液中的杂质离子浓度在1.0×10－6mol·L－1以下，Al（OH）3、Fe（OH）3类型相同，由于Ksp[Al（OH）3]> Ksp[Fe（OH）3]，当Al3+在1×10-6mol/L以下时，Fe3+一定在1×10-6mol/L以下，所以控制溶液中c（OH-）=mol/L=1×10-9mol/L，c（H+）=1×10-5mol/L，控制溶液的pH=5；此时溶液中Fe3+的浓度为2.64×10-39÷（1×10-9）3=2.64×10-12（mol/L），即c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L。