Question

硅在地殼中的含量較高，硅及其化合物的開發由來已久，在現代生活中有廣泛應用。回答下列問題：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的傳統的無機非金屬材料，其中生產普通玻璃的主要原料有                     。
（2）高純硅是現代信息、半導體和光伏發電等產業都需要的基礎材料。工業上提純硅有多種路線，其中一種工藝流程示意圖及主要反應如下：

①工業上用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱到1600℃-1800℃除生成粗硅外，也可以生產碳化硅，則在電弧爐內可能發生的反應的化學方程式為                       。
②在流化床反應的產物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，粗硅生成SiHCl₃的化學反應方程式                              。
（3）有關物質的沸點數據如下表，提純SiHCl₃的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和       ；SiHCl₃極易水解，其完全水解的產物為       。

物質	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

 
（4）還原爐中發生的化學反應為：                                。
（5）氯堿工業可為上述工藝生產提供部分原料，這些原料是       。

Answer 1

（1）石英砂、純堿和石灰石（2分）
（2）①SiO₂ + 2CSi + 2CO↑（2分）、SiO₂ + 3CSiC + 2CO↑（2分）
②Si + 3HClSiHCl₃ + H₂（2分）
（3）蒸餾（1分）   H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl（2分，答不全，少一種扣一分，但有錯不給分）
（4）SiHCl₃ + H₂ Si + 3HCl （2分）
（5）H₂、HCl（2分）

試題分析：（1）生產普通玻璃的主要原料有石英砂、純堿和石灰石
（2）①石英砂的主要成分是SiO₂，與C可能的反應有：SiO₂ + 2CSi + 2CO↑、SiO₂ + 3CSiC + 2CO↑
②粗硅生成SiHCl₃的化學反應方程式為Si + 3HClSiHCl₃ + H₂
（3）硅的氯化物的熔點相差較大且互溶，所以采用蒸餾的方法可提純SiHCl₃，從元素的種類上分析SiHCl₃完全水解的產物有H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl
（4）還原爐中發生的反應是氫氣還原SiHCl₃，化學方程式為SiHCl₃ + H₂ Si + 3HCl
（5）氯堿工業的產品有H₂、Cl₂、NaOH，所以為上述工藝生產提供部分原料是H₂、HCl