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硅及其化合物的開發(fā)由來已久,在現(xiàn)代生活中有廣泛應用.回答下列問題.
(1)高純硅是現(xiàn)代信息、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料.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如圖.
發(fā)生的主要反應
電弧爐 SiO2+2C
1600
-
1800
Si+2CO↑
流化床反應器 Si+3HCl
250
-
300
SiHCl3+H2
還原爐
①還原爐中發(fā)生主要反應的化學方程式為
SiHCl3+H2
高溫
Si+3HCl
SiHCl3+H2
高溫
Si+3HCl
.該工藝中可循環(huán)使用的物質為
HCl和H2
HCl和H2
(填化學式).用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產碳化硅,該反應的化學方程式為
SiO2+3C
高溫
SiC+2CO↑
SiO2+3C
高溫
SiC+2CO↑

②在流化床反應的產物中,SiHCl3大約占85%,還有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有關物質的沸點數(shù)據(jù)如下表,提純SiHCl3的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和
精餾(或蒸餾)
精餾(或蒸餾)

物質 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl HCl SiH4
沸點/℃ 2355 57.6 31.8 8.2 -30.4 -84.9 -111.9
③SiHCl3極易水解,其完全水解的化學方程式為
SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑
SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑

(2)氮化硅(Si3N4)是一種高溫結構材料,粉末狀態(tài)的Si3N4可以由SiCl4的蒸氣和NH3反應制?。勰頢i3N4遇空氣和水都不穩(wěn)定.但將粉末狀的Si3N4和適量氧化鎂在230×1.01×105Pa和185℃的密閉容器中進行熱處理,可以制得結構十分緊密、對空氣和水都相當穩(wěn)定的固體材料,同時還得到遇水不穩(wěn)定的Mg3N2
①由SiCl4和NH3反應制取Si3N4的化學方程式為
3SiCl4+4NH3
高溫
Si3N4+12HCl
3SiCl4+4NH3
高溫
Si3N4+12HCl

②四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下,加強熱發(fā)生反應,使生成的Si3N4沉積在石墨表面可得較高純度的氮化硅,該反應的化學方程式為
3SiCl4+2N2+6H2
高溫
Si3N4+12HCl
3SiCl4+2N2+6H2
高溫
Si3N4+12HCl

③Si3N4和適量氧化鎂在230×1.01×105Pa和185℃的密閉容器中進行熱處理的過程中,除生成Mg3N2外,還可能生成
SiO2
SiO2
物質(填化學式).熱處理后除去MgO和Mg3N2的方法是
加足量稀鹽酸過濾
加足量稀鹽酸過濾

【答案】SiHCl3+H2
高溫
Si+3HCl;HCl和H2;SiO2+3C
高溫
SiC+2CO↑;精餾(或蒸餾);SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑;3SiCl4+4NH3
高溫
Si3N4+12HCl;3SiCl4+2N2+6H2
高溫
Si3N4+12HCl;SiO2;加足量稀鹽酸過濾
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:29引用:1難度:0.5
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