Question

【题目】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：

	发生的主要反应
电弧炉	SiO2+2CSi+2CO↑
流化床反应器	Si+3HClSiHCl3+H2
还原炉	SiHCl3+H2Si+3HCl

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_______。

Answer 1

【答案】含有硅、碳的铁合金（或硅铁） 石英砂、纯碱和石灰石 SiO2+3CSiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石（或单晶硅） 精馏（或蒸馏） H4SiO4（或H2SiO3）、H2、HCl H2、HCl

【解析】

（1）石英砂是SiO2，在高温下和木炭发生反应：2C＋SiO22CO↑＋Si，然后硅和铁形成合金，或者是硅、铁、过量的碳形成合金；

（2）制造普通玻璃的原料：石英砂、石灰石、纯碱，高温下SiO2＋CaCO3CaSiO3＋CO2，SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2；

（3）①根据信息，在高温下，C和二氧化硅反应生成硅单质，硅单质再和C反应生成碳化硅，故：3C＋SiO2SiC＋2CO，碳化硅俗名金刚砂，属于原子晶体，碳和硅属于同一主族，晶体结构与金刚石或晶体硅相似；

②沉降、冷凝后成分是：SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2，都是液体，因此采用蒸馏的方法提纯，水解的反应方程式：SiHCl3＋H2O=H2SiO3↓＋HCl＋H2↑，故H2SiO3、H2、HCl；

（4）2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据发生的主要反应，可以提供H2、HCl。