Question

【題目】硅及其化合物是重要的材料，應用范圍很廣。請回答下列問題：

(1)制備硅半導體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產過程示意圖如下：

①用石英砂和焦炭高溫加熱時有碳化硅生成，該反應的化學方程式為______________。

②寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學反應方程式：________________。

③SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質，寫出并配平該化學反應方程式：________________。

(2)水泥屬于硅酸鹽工業產品，是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實驗室測定水泥樣品中鈣含量的過程如圖所示：

回答下列問題：

①在分解水泥樣品過程中，以鹽酸為溶劑，氯化銨為助溶劑，還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________，還可使用_________代替硝酸。

②沉淀A的主要成分是__________，其不溶于強酸但可與一種弱酸反應，該反應的化學方程式為________。

③加氨水過程中加熱的目的是_______。沉淀B的主要成分為________、_______(寫化學式)。

Answer 1

【答案】SiO2+3CSiC+2CO↑ SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑ 將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+ H2O2 SiO2 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 防止膠體生成，易沉淀分離 Al(OH)3 Fe(OH)3

【解析】

(2)水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2，并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物，加入氯化銨、鹽酸和硝酸，由于二氧化硅與酸不反應，則得到的沉淀A為SiO2，濾液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+等離子，加入氨水調節pH4~5，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，加熱的目的是防止生成膠體而難以分離，濾液主要含有Ca2+，加入草酸銨可生成草酸鈣沉淀。

(1)①用石英砂和焦炭高溫加熱時有碳化硅生成，該反應的化學方程式為：SiO2+3CSiC+2CO↑；

②純SiHCl3和氫氣反應生成硅和氯化氫，化學反應方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl

③SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和氫氣，反應方程式：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑

(2)①鐵離子在pH較小時易生成沉淀，加入硝酸可氧化亞鐵離子生成鐵離子，為避免引入新雜質，還可用過氧化氫代替硝酸，故答案為：將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+；H2O2；

②由以上分析可知沉淀A為SiO2，不溶于強酸但可與一種弱酸反應，應為與HF的反應，方程式為SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案為：SiO2；SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；

③滴加氨水，溶液呈堿性，此時不用考慮鹽類水解的問題，加熱的目的是防止生成膠體而難以分離，生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案為：防止膠體生成，易沉淀分離；Al(OH)3、Fe(OH)3；