【題目】現(xiàn)今太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,推動(dòng)了高純硅的生產(chǎn)與應(yīng)用;卮鹣铝袉(wèn)題:

Ⅰ.工業(yè)上用“西門(mén)子法”以硅石(SiO2)為原料制備冶金級(jí)高純硅的工藝流程如下圖所示:

己知:SiHCl3 室溫下為易揮發(fā)、易水解的無(wú)色液體。

(1)“還原”過(guò)程需要在高溫條件下,該反應(yīng)的主要還原產(chǎn)物為_____________。

(2)“氧化”過(guò)程反應(yīng)溫度為200~300℃,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

(3)“氧化”、“分離”與“熱解”的過(guò)程均需要在無(wú)水、無(wú)氧的條件下,原因是_________________。

(4)上述生產(chǎn)工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_________、________(填化學(xué)式)。

Ⅱ.冶金級(jí)高純硅中常含有微量的雜質(zhì)元素,比如鐵、硼等,需對(duì)其進(jìn)行測(cè)定并除雜,以進(jìn)一步提高硅的純度。

(5)測(cè)定冶金級(jí)高純硅中鐵元素含量

將m g 樣品用氫氟酸和硝酸溶解處理,配成V mL 溶液,用羥胺(NH2OH,難電離)將Fe3+還原為Fe2+后,加入二氮雜菲,形成紅色物質(zhì)。利用吸光度法測(cè)得吸光度A 為0.500(吸光度A與Fe2+濃度對(duì)應(yīng)曲線如圖)。

① 酸性條件下,羥胺將Fe3+還原為Fe2+,同時(shí)產(chǎn)生一種無(wú)污染氣體,該反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。

② 樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為____________________(用字母表示)。

(6)利用氧化揮發(fā)法除冶金級(jí)高純硅中的硼元素

采用Ar等離子焰,分別加入O2或CO2,研究硼元素的去除率和硅元素的損失率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,應(yīng)調(diào)節(jié)O2或CO2的合理比例的原因是________________。

【答案】 Si (或 硅) Si + 3HClSiHCl3 + H2 (用不扣分) SiHCl3易水解而損失;氫氣易燃或硅易被氧氣氧化 H2 HCl 2NH2OH + 2Fe3+ = 2Fe2+ + N2↑ + 2H + 2H2O O2 含量多除硼率高但硅損失率大;CO2含量多時(shí)硅損失率小但除硼率低。因此要調(diào)節(jié)好它們的比例,使除硼率高而硅損失率低

【解析】Ⅰ.(1)“還原”過(guò)程硅石二氧化硅與鎂反應(yīng)生成硅和氧化鎂,需要在高溫條件下,該反應(yīng)的主要還原產(chǎn)物為硅;(2)“氧化”過(guò)程反應(yīng)溫度為200~300 ℃ ,硅被氯化氫氧化,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Si + 3HClSiHCl3 + H2;(3)“氧化”、“分離”與“熱解”的過(guò)程均需要在無(wú)水、無(wú)氧的條件下,因?yàn)镾iHCl3易水解而損失;氫氣易燃或硅易被氧氣氧化;(4)上述生產(chǎn)工藝中可循環(huán)使用的物質(zhì)是H2、HCl

Ⅱ.(5)① 酸性條件下,羥胺將Fe3+還原為Fe 2+,同時(shí)產(chǎn)生一種無(wú)污染氣體氮?dú)猓摲磻?yīng)的離子方程式為:2NH2OH + 2Fe3+ = 2Fe2+ + N2↑ + 2H + 2H2O;②吸光度A 為0.500,則Fe2+濃度為0.500×10-3mol/L,樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=;(6)O2 含量多除硼率高但硅損失率大;CO2含量多時(shí)硅損失率小但除硼率低。因此要調(diào)節(jié)好它們的比例,使除硼率高而硅損失率低,故在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,應(yīng)調(diào)節(jié)O2或CO2的合理比例。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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回答下列問(wèn)題:

1)基態(tài)鈦原子的價(jià)電子排布圖為 ,其原子核外共有 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同的電子。金屬鈦晶胞如下圖1所示,為 堆積(填堆積方式)。

2)根據(jù)價(jià)層電子互斥理論,價(jià)層電子對(duì)之間的斥力大小有如下順序:ll >> lb > bbl為孤對(duì)電子對(duì),b為鍵合電子對(duì)),則關(guān)于H2O中的HOH鍵角可得出的結(jié)論是________。

A180°

B.接近120°,但小于120°

C.接近120°,但大于120°

D.接近109°28’,但小于109°28’

3)已知TiCl4在通常情況下是無(wú)色液體,熔點(diǎn)為–37℃,沸點(diǎn)為136℃,可知TiCl4________晶體。

4)納米TiO2是一種應(yīng)用廣泛的催化劑,其催化的一個(gè)實(shí)例如下圖2;衔镆业姆悬c(diǎn)明顯高于化合物甲,主要原因是 ;衔镆抑胁扇sp3雜化的原子的第一電離能由大到小的順序?yàn)?/span> 。

5)鈣鈦礦晶體的結(jié)構(gòu)如右圖所示。鈦離子位于立方晶胞的角頂,被 個(gè)氧離子包圍成配位八面體;鈣離子位于立方晶胞的體心,被 個(gè)氧離子包圍。鈣鈦礦晶體的化學(xué)式為 。若該晶胞的邊長(zhǎng)為a pm,則鈣鈦礦晶體的密度為 g.cm-3(只要求列算式,不必計(jì)算出數(shù)值)。

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A. 用圖1所示裝置蒸發(fā)FeCl3溶液制得無(wú)水FeCl3

B. 用圖2所示裝置從Fe(OH)3膠體中過(guò)濾出Fe(OH)3膠粒

C. 用圖3所示裝置從CH3OHC2H5OH的混合物中分離出乙醇

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1儀器M的名稱(chēng)是________。

2實(shí)驗(yàn)室制取Cl2在通入裝置A之前_______需要不需要除雜。

3實(shí)驗(yàn)前檢査裝置氣密性的方法是_______________。

4反應(yīng)過(guò)程中Br2在裝置B中與Na2CO3反應(yīng)生成NaBrNaBrO3。為使裝置A中產(chǎn)生的Br2盡可能被吸收,可采取的合理措施是_____________。

5反應(yīng)結(jié)束后,取下裝置B,向裝置B中加入稀H2SO4會(huì)生成Br2,該反應(yīng)的離子方程式為______________。

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