Question

【題目】2018年8月31日，華為公司發布AI芯片麒麟980，標志著我國高科技企業的芯片制造技術邁入國際領先水平。組成芯片的核心物質是高純度硅。下圖是以石英砂為原料同時制備硅和金屬鋰的流程。石英砂的主要成分為，含有少量、、

已知：LiCl的熔點是、沸點是；在分解完全。常溫下，，。

(1)粗硅中常含有副產物SiC，請寫出中生成SiC的反應方程式__________。

(2)操作a為___________；試劑X是___________。

(3)已知操作b為加熱，可選擇的適宜溫度是______

(4)本生產工藝要求，要控制LiCl和溶液中的雜質離子濃度在以下，應控制溶液的pH為_____，此時溶液中的濃度為___________ 。

Answer 1

【答案】SiO2+3C SiC+2CO↑ 過濾； 氨水

【解析】

石英砂加入鹽酸酸浸過濾得到二氧化硅和濾液，二氧化硅和碳高溫反應生成粗硅，粗硅和氧氣高溫反應生成SiCl4和濾渣，SiCl4和H2高溫反應得到純硅，濾液加入試劑氨水過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸發結晶得到LiCl和NH4Cl固體，加熱固體，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫氣體，重新反應得到固體氯化銨，得到固體LiCl，電解熔融固體得到鋰；

（1）①中生成SiC的反應是碳和二氧化硅反應生成碳化硅和一氧化碳；

（2）分析可知操作a為固體和溶液分離操作為過濾，生成氫氧化鐵沉淀和氫氧化鋁沉淀的試劑為氨水；

（3）根據已知條件中LiCl熔沸點和的分解溫度分析判斷；

（4）結合溶度積常數計算。

石英砂加入鹽酸酸浸過濾得到二氧化硅和濾液,二氧化硅和碳高溫反應生成粗硅,粗硅和氧氣高溫反應生成SiCl4和濾渣，SiCl4和H2高溫反應得到純硅，濾液加入試劑氨水過濾得到氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀和濾液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸發結晶得到LiCl和NH4Cl固體，加熱固體，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫氣體，重新反應得到固體氯化銨，得到固體LiCl，電解熔融固體得到鋰；

(1)①中生成SiC的反應是碳和二氧化硅反應生成碳化硅和一氧化碳，反應的化學方程式：SiO2+3C SiC+2CO↑；

(2)分析可知操作a為固體和溶液分離操作為過濾，流程圖中沉淀生成的過程可知，沉淀離子的試劑X為氨水；

(3) 的熔點是、沸點是；在分解完全，操作b可選擇的適宜溫度是；

(4)要控制雜質離子濃度在1.0×10-6mol/L以下，Ksp[Al(OH)3]=，，，pH=5.0，鋁離子完全沉淀時，鐵離子肯定完全沉淀，此時Ksp[Fe(OH)3]=，。