Question

19．高纯硅可用于制备硅半导体材料．制备高纯硅的主要生产流程如图所示．
信息：石英砂的主要成分是SiO₂，反应①化学方程式

（1）石英砂属于混合物（填“纯净物”或“混合物”）；SiCl₄中硅元素的化合价为+4；写出合理处理中间产物CO的一种方法用气球收集或用酒精灯点燃．
（2）反应③反应除生成高纯硅外，同时还生成一种化合物．请写出此过程的化学方程式2H₂+SiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl；
（3）反应③如果H₂中混入O₂，从安全角度考虑，可能引起的后果是爆炸．
（4）若杂质不参加反应，利用反应①生产含硅质量分数为9O%的粗硅2.8吨，计算至少需要焦炭多少吨？

Answer 1

分析 本题属于推断题，根据题目给出的流程图和信息：石英砂的主要成分是SiO₂，还有杂质，属于混合物；SiCl₄中硅元素的化合价为+4价，合理处理中间产物CO的一种方法：用气球收集或用酒精灯点燃；氢气和四氯化硅在高温的条件下生成硅和氯化氢；如果H₂中混入O₂，从安全角度考虑，可能引起的后果是爆炸；有关化学方程式的计算要准确．

解答 解：（1）石英砂的主要成分是SiO₂，还有杂质，属于混合物；SiCl₄中硅元素的化合价为+4价，合理处理中间产物CO的一种方法：用气球收集或用酒精灯点燃；故答案为：混合物；+4；用气球收集或用酒精灯点燃；
（2）氢气和四氯化硅在高温的条件下生成硅和氯化氢，配平即可；故答案为：2H₂+SiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl；
（3）如果H₂中混入O₂，从安全角度考虑，可能引起的后果是爆炸；故答案为：爆炸；
（4）设至少需要焦炭质量为x，
2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO
24                   28
x                   2.8t×90%
$\frac{24}{28}=\frac{x}{2.8t×90%}$
x=2.16t
答：至少需要焦炭质量为2.16t；
故答案为：2.16t；

点评 本考点属于物质的推断题和有关化学方程式的计算等，是通过对实验方法和过程的探究，在比较鉴别的基础上，得出了正确的实验结论．本考点是中考的重要内容之一，是通过实验现象，从而得出物质的组成．此考点主要出现在填空题和实验题中．