Question

15．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)代生活中有廣泛用于，回答下列問題：
（1）網(wǎng)絡(luò)與人們的生活密切相關(guān)，傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的光導(dǎo)纖維的主要成方的化學(xué)式是SiO₂．
（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石英砂、純堿、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：

①石英砂和焦炭在電弧爐中高溫加熱生產(chǎn)粗碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑．
②在流化床反應(yīng)的產(chǎn)物中，SiHCl₃大約占85%，還有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，則流化床主要發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑．產(chǎn)物中分子結(jié)構(gòu)為正四面體的物質(zhì)的名稱為四氯化硅或四氯硅烷．
③有關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表．

物質(zhì)	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點(diǎn)/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

提純SiHCl₃的主要工藝操作依次是沉降、冷凝和精餾，SiHCl₃極易水解，其完全水解的所有產(chǎn)物為H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl．

Answer 1

分析 （1）二氧化硅是光導(dǎo)纖維的主要成分；
（2）依據(jù)生產(chǎn)玻璃的主要原料有石灰石、石英和純堿解答；
（3）二氧化硅與碳在高溫條件下反應(yīng)生成硅和一氧化碳；
①粗硅與氯化氫反應(yīng)生成三氯硅烷和氫氣、氯化氫；
②分子結(jié)構(gòu)為正四面體的物質(zhì)，則其形成的化學(xué)鍵應(yīng)完全相同，結(jié)合給出分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析；
③根據(jù)題中數(shù)據(jù)，采用精餾（或蒸餾）方法提純SiHCl₃；SiHCl₃水解生成硅酸、氫氣和氯化氫．

解答 解：（1）光導(dǎo)纖維的主要成分是二氧化硅，化學(xué)式為：SiO₂；
故答案為：SiO₂；
（2）生產(chǎn)玻璃的主要原料有石灰石、石英和純堿；
故答案為：石英砂、純堿、石灰石；
（3）①二氧化硅與碳在高溫條件下反應(yīng)生成硅和一氧化碳，化學(xué)方程式為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑；
故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑；
②粗硅與氯化氫反應(yīng)生成三氯硅烷和氫氣、氯化氫，化學(xué)方程式：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
故答案為：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
②SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl這幾種物質(zhì)中，只有四氯化硅中四個化學(xué)鍵完全相同，為空間正四面體結(jié)構(gòu)；
故答案為：四氯化硅或四氯硅烷；
③利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），由于沸點(diǎn)差別較大，可以通過精餾除去雜質(zhì)；SiHCl₃水解反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，生成硅酸、氫氣和氯化氫，
故答案為：故答案為：精餾；H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識，側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識，明確二氧化硅的性質(zhì)及粗硅提純的原理即可解答，題目難度不大．