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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 ℃ |
流化床反應器 | Si+3HCl 250 - 300 |
還原爐 |
SiHCl3+H2 Si+3HCl
高溫
SiHCl3+H2 Si+3HCl
.該工藝中可循環(huán)使用的物質為 高溫
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 SiC+2CO↑
高溫
SiO2+3C SiC+2CO↑
.高溫
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 |
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 Si3N4+12HCl
高溫
3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl
.高溫
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 Si3N4+12HCl
高溫
3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl
.高溫
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
.【考點】硅的性質及用途;二氧化硅的性質及用途.
【答案】SiHCl3+H2 Si+3HCl;HCl和H2;SiO2+3C SiC+2CO↑;精餾(或蒸餾);SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑;3SiCl4+4NH3 Si3N4+12HCl;3SiCl4+2N2+6H2 Si3N4+12HCl;SiO2;加足量稀鹽酸過濾
高溫
高溫
高溫
高溫
【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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