无机非金属材料的主角——硅习题及答案

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色，则说明盐M是(NH4)2SO4

14．(13分)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本材料。工业上提纯硅有多种技术路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 ～1 800 ℃Si＋2CO↑ SiO2＋2C1 600=====～300 ℃SiHCl＋H Si＋3HCl250=====32～1 200 ℃Si＋3HCl SiHCl3＋H21 100=====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

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要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl 57.6 31.8 8.2 HCl SiH4 沸点/℃ 2 355 －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____。 解析 (1)反应物是二氧化硅、木炭和铁，所得“金属”应是铁的合金。

(2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。

(3)①SiC又名金刚砂，与金刚石或晶体硅具有相似的结构。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中，SiCl4在常温下呈液态，会成为杂质。由于SiCl4与SiHCl3沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法进行分离。③SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl3＋4H2O===H4SiO4↓＋H2↑＋3HCl↑。

(4)氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2，其中H2、Cl2反应可制备HCl。H2、HCl都是制备硅工艺中的原料。

答案 (1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英、纯碱和石灰石

高温SiC＋2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅) (3)①SiO2＋3C=====

②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4、H2、HCl

(4)H2、HCl

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