Question

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        。

 

 

Answer 1

(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

【解析】 (1)加热石英砂、木炭、铁，得到一种金属，说明了这种金属是合金。即含硅、炭的铁的合金；

(2)生成玻璃的原料是石英砂、纯碱和石灰石；

(3)在电炉里发生反应，除生成硅外，还可能生成SiC，SiO2+3CSiC+2CO，碳化硅又名金刚砂，它的结构与金刚石相似。得到的硅是粗硅与HCl的反应，得到一系列化合物，由于沸点存在着差异，可以采取蒸馏的方法分离得到SiHCl3，SiHCl3易水解，生成硅酸和HCl、H2；上述工艺需要HCl和H2，方程式是SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑，这些都可以通过氯碱工业上提供。