Question

10．硅及硅酸盐材料
威海蓝星玻璃股份有限公司，是中国十大玻璃制造商之一，“蓝星玻璃”被评为“中国驰名商标”、“中国名牌”和“国家免检产品”等荣誉．他们正在以石英资源为基础，打造培育出威海市的龙头硅产业．石英砂的主要成分为二氧化硅，它是玻璃工业和陶瓷工业的原料，冶金工业的助熔剂．回答下列问题：
（1）“蓝星玻璃”由石英砂（SiO₂）、纯碱、石灰石按一定的质量比混合，经高温烧制而成，其反应原理是（用化学方程式表示）CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑．
（2）在实验室里装有氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，原因是在常温下，NaOH与玻璃塞中的SiO₂缓慢地发生反应生成Na₂Si0₃和H₂O，Na₂Si0₃使瓶口与玻璃塞黏合在一起，则该反应的化学方程式为2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O．
（3）硅是太阳能电池和电脑芯片不可缺少的材料．生产高纯硅的流程示意图如下：

①由石英砂制备粗硅的反应中，同时有一氧化碳生成，该反应的化学方程式是Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2C0↑．
②在整个制备过程中必须达到无水无氧，若在H₂还原SiHCl₃过程中混入0₂，可能引起的后果是硅被氧化而得不到高纯硅，并且发生爆炸．
③为了达到绿色化学和节约资源的目的，物质A需要循环使用，则A的化学式是HCl．

Answer 1

分析 （1）根据碳酸钙和二氧化硅在高温的条件下生成硅酸钙和二氧化碳，碳酸钠和二氧化硅在高温的条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳进行分析；
（2）根据氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和水进行分析；
（3）①根据二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成硅和一氧化碳进行分析；
②根据氢气与氧气可能爆炸，则整个制备过程必须达到无水无氧进行分析；
③根据生产高纯硅的流程示意图可知，盐酸既是反应物，又是生成物进行分析．

解答 解：（1）碳酸钙和二氧化硅在高温的条件下生成硅酸钙和二氧化碳，碳酸钠和二氧化硅在高温的条件下反应生成硅酸钠和二氧化碳，化学方程式为：CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（2）氢氧化钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和水，化学方程式为：2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O；
（3）①二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成硅和一氧化碳，化学方程式为：Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2C0↑；
②氢气与氧气可能爆炸，则整个制备过程必须达到无水无氧，所以在H₂还原SiHCl₃过程中混入0₂，可能引起的后果是：硅被氧化而得不到高纯硅，并且发生爆炸；
③由生产高纯硅的流程示意图可知，为了达到绿色化学和节约资源的目的，物质A需要循环使用，A的化学式是HCl．
故答案为：（1）CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（2）2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O；
（3）①Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2C0↑；
②硅被氧化而得不到高纯硅，并且发生爆炸；
③HCl．

点评 了解分子、原子、离子、元素与物质之间的关系；掌握氧化物的概念、反应类型的判定方法；掌握质量守恒定律的内容及其应用．