题目内容

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是       
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有       
(3)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:

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为       ;碳化硅又称       ,其晶体结构与       相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       
物质
Si
SiCl4
SiHCl3
SiH2Cl2
SiH3Cl
HCl
SiH4
沸点/℃
2355
57.6
31.8
8.2
-30.4
-84.9
-111.9
③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为       
(4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是       
(1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁)   (2)石英砂、纯碱和石灰石
(3)①SiO2+3CSiC+2CO↑    金刚砂 金刚石(或单晶硅) ②精馏(或蒸馏)③H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl    (4)H2、HCl
(1)加热石英砂、木炭和铁时,得到的为合金。(2)生产普通玻璃的主要原料为石英砂、纯碱和石灰石。(3)①石英砂和焦炭在电弧炉中高温中反应生成碳化硅,方程式:SiO2+3CSiC+2CO↑;碳化硅俗称金刚砂,其晶体结构与金刚石类似。②比较SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl的沸点,可得常温下SiHCl3、SiCl4为液体、SiH2Cl2、SiH3Cl为气体,沉降除去产物中的固体后,冷凝得到SiHCl3、SiCl4的混合液体,用蒸馏可分离二者。③SiHCl3极易水解:SiHCl3+3H2O=H2SiO3+H2+3HCl。(4)氯碱工业产生的H2、HCl,能作为上述工艺生产的原料。
本题考查无机非金属材料——硅及其化合物。
练习册系列答案
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单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。

相关信息:①四氯化硅遇水极易水解;②SiCl4沸点为57.7℃,熔点为-70.0℃。请回答:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式                                          
(2)装置C中的试剂是             ;装置F的作用是                            
装置E中的h瓶需要冷却的理由是                                            
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中含有铁元素,为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定。
①反应的离子方程式:                                                       
②滴定前是否要滴加指示剂?    (填“是”或“否”),请说明理由                  
③滴定前检验Fe3是否被完全还原的实验操作是                                 

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