硅在地殼中的含量較高.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(yīng)用.回答下列問題:
(1)1810年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯在加熱石英砂、木炭和鐵時,得到一種“金屬”.這種“金屬”可能是
含有硅碳的鐵合金
含有硅碳的鐵合金
.
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料.其中,生產(chǎn)普通玻璃的主要原料有純堿、石英和石灰石
純堿、石英和石灰石
.
(3)高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)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(yīng)如下:
|
發(fā)生的主要反應(yīng) |
電弧爐 |
SiO2+2C Si+2CO↑ |
流化床反器 |
Si+3HCl SiHCl3+H2 |
還原爐 |
SiHCl3+H2 Si+3HCl |
①用石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱也可以生產(chǎn)碳化硅,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
;碳化硅又稱
金剛砂
金剛砂
,其晶體結(jié)構(gòu)與
金剛石
金剛石
相似.
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中,SiHCl
3大約占85%,還有SiCl
4、SiH
2Cl
2、SiH
3Cl等,有關(guān)物質(zhì)的沸點數(shù)據(jù)如下表,提純SiHCl
3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(zhì) |
Si |
SiCl4 |
SiHCl3 |
SiH2Cl2 |
SiH3Cl |
HCl |
SiH4 |
沸點/℃ |
2355 |
57.6 |
31.8 |
8.2 |
-30.4 |
-84.9 |
-111.9 |
③SiHCl
3極易水解,其完全水解的產(chǎn)物為
H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
H4SiO4(或H2SiO3)、H2、HCl
.
(4)氯堿工業(yè)可為上述工藝生產(chǎn)提供部分原料,這些原料是
H2、HCl
H2、HCl
.