Question

【題目】硅在地殼中的含量較高，在自然界中硅主要以硅的氧化物和硅酸鹽的形式存在。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。下圖為一種工業上提純硅的路線：

相關信息如下：

a．硼、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物；

b．有關物質的物理常數見下表：

物質	SiCl4	BCl3	FeCl3	PCl5	Si	SiH4
沸點/℃	57.7	12.8	315	—	2355	-111.9
熔點/℃	-70.0	-107.2	—	—	1410	—
升華溫度/℃	—	—	300	162	—	—

請回答下列問題：

（1）SiCl4的電子式：________________；

（2）寫出①的化學方程式________________________________________；

（3）①SiO2是硅酸鹽玻璃的主要成分，盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開，寫出發生反應的離子方程式 ______________________________________________________________

②硅能與NaOH溶液反應，但同主族元素金屬鍺(Ge)不易溶于NaOH溶液，但有H2O2存在時，鍺能與NaOH溶液反應生成鍺酸鹽，請寫出化學反應方程式 ______________________________________________________________

（4）用強還原劑LiAlH4在乙醚介質中還原SiCl4，制得高純度的甲硅烷SiH4，SiH4極易水解生成SiO2·nH2O和另一種氣體。寫出SiH4水解的化學反應方程式 __________________________________________________________________

（5）下列有關含硅材料說法正確的是_______________ （填字母）

A. 沸點：SiCl4 > SiH4

B. 金剛砂的有效成分是氮化硅，硬度大、熔點高，可用于制作高溫陶瓷和軸承

C. 玻璃、陶瓷、水泥是廣泛使用的三大新型硅酸鹽材料

D. 人工制造的分子篩（一種具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽），主要用作吸附劑和催化劑等。

E. 鍺、錫、鉛的+4價氫氧化物的堿性強弱順序：Ge(OH)4 < Sn(OH)4 < Pb(OH)4

6）粗硅中常含有鐵、硼、磷等雜質，步驟②需在無氧無水環境下，控制溫度在460℃左右得到SiCl4粗品，欲提純SiCl4，步驟③采用的工藝方法依次是沉降、冷凝和_____________，需收集溫度在_________℃左右的餾分。

Answer 1

【答案】 SiO2 + 2CSi + 2CO SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O Ge + 2H2O2 +2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O SiH4 + (n+2)H2O = SiO2·n H2O↓ + 4H2 (SiO2·n H2O寫沉淀符號） ADE 蒸餾 57.7

【解析】（1）SiCl4中Si分別與Cl形成1對共用電子對，所以電子式為：；（2）根據流程可知，反應①是石英砂與焦炭在高溫條件下反應生成粗硅和一氧化碳，其化學方程式為：SiO2 + 2CSi + 2CO；（3）①SiO2是硅酸鹽玻璃的主要成分，盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開，發生反應的離子方程式為：SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O；②金屬鍺(Ge)在H2O2存在下溶于NaOH溶液，生成鍺酸鹽的化學反應方程式為：Ge + 2H2O2 +2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O；（4）用強還原劑LiAlH4在乙醚介質中還原SiCl4，制得高純度的甲硅烷SiH4，SiH4極易水解生成SiO2·nH2O和另一種氣體。SiH4水解的化學反應方程式為：SiH4+ (n+2)H2O= SiO2·n H2O↓+ 4H2↑；（5）A.分子晶體中，組成和結構相似，相對分子質量越大，沸點越高，則沸點：SiCl4 > SiH4 ，選項A正確；B. 金剛砂的有效成分是碳化硅，選項B錯誤；C. 玻璃、陶瓷、水泥是廣泛使用的三大傳統硅酸鹽材料，選項C錯誤；D. 人工制造的分子篩（一種具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽），主要用作吸附劑和催化劑等，選項D正確；E. 同主族元素從上而下金屬性逐漸增強，對應的氫氧化鈉的堿性逐漸增強，鍺、錫、鉛的+4價氫氧化物的堿性強弱順序：Ge(OH)4 < Sn(OH)4 < Pb(OH)4，選項E正確。答案選ADE；（6）粗硅中常含有鐵、硼、磷等雜質，步驟②需在無氧無水環境下，控制溫度在460℃左右得到SiCl4粗品，欲提純SiCl4，步驟③采用的工藝方法依次是沉降、冷凝和蒸餾，根據圖中數據可知，需收集溫度在57.7℃左右的餾分，以得到氯化硅。