Question

硅在地殼中的含量較高，硅及其化合物的開發(fā)由來已久，在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用．回答下列問題：
（1）陶瓷、水泥和玻璃是常用的傳統(tǒng)的無機非金屬材料，其中生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有

 

．
（2）高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料．工業(yè)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(yīng)如圖：

①工業(yè)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(chǎn)碳化硅，則在電弧爐內(nèi)可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，粗硅生成SiHCl₃的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
（3）有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)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(chǎn)物為

 

．

物質(zhì)	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(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

 

．
（5）氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料，這些原料是

 

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Answer 1

分析：（1）生產(chǎn)普通玻璃的原料是純堿、石英、石灰石；  
（2）①石英砂主要成分為二氧化硅，粗硅提純是利用碳做還原劑還原二氧化硅為單質(zhì)硅，二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳；
②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃（常溫下為液態(tài)，易揮發(fā)）；
（3）根據(jù)題中數(shù)據(jù)，采用精餾（或蒸餾）方法提純SiHCl₃；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫；
（4）還原爐中SiHCl₃和氫氣發(fā)生反應(yīng)生成硅和氯化氫；
（5）電解飽和食鹽水稱為氯堿工業(yè)，結(jié)合上述工藝流程解答．

解答：解：（1）工業(yè)上生產(chǎn)普通玻璃的主要原料是純堿、石英、石灰石，故答案為：純堿、石英、石灰石；
（2）①石英砂的主要成分是二氧化硅，制備粗硅發(fā)生置換反應(yīng)，SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，同時，在反應(yīng)中，也可能生成碳化硅，反應(yīng)為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，SiO₂+3C

高溫  .

SiC+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，SiO₂+3C

高溫  .

SiC+2CO↑；
②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂，故答案為：Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂；
（3）利用沸點的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），由于沸點差別較大，可以通過精餾（或蒸餾）除去雜質(zhì)；SiHCl₃水解反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，生成硅酸、氫氣和氯化氫，
故答案為：故答案為：精餾（或蒸餾）；H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl；
（4）還原爐中SiHCl₃和氫氣發(fā)生反應(yīng)制得純硅，SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+H₂

高溫  .

Si+3HCl；
（5）氯堿工業(yè)主要反應(yīng)為電解飽和食鹽水：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，為該化學(xué)工藝提供H₂、HCl，故答案為：H₂、HCl．

點評：本題考查了實驗方案設(shè)計的有關(guān)知識，側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識，注意粗硅的提純反應(yīng)原理，題目難度中等．