發(fā)生的主要反應(yīng) | |
電弧爐 | SiO2+2C$\frac{\underline{\;1600-1800℃\;}}{\;}$Si+2CO↑ |
流化床反應(yīng)器 | Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300\;}}{\;}$SiHCl3+H2 |
還原爐 |
物質(zhì) | Si | SiCl4 | SiHCl3 | SiH2Cl2 | SiH3Cl | HCl | SiH4 |
沸點(diǎn)/°C | 2355 | 57.6 | 31.8 | 8.2 | -30.4 | -84.9 | -111.9 |
分析 (1)石英砂主要成分為二氧化硅,粗硅提純是利用碳做還原劑還原二氧化硅為單質(zhì)硅,二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳,還原爐中SiHCl3和氫氣發(fā)生反應(yīng)生成硅和氯化氫;
①還原爐中SiHCl3和氫氣發(fā)生反應(yīng)生成硅和氯化氫;可循環(huán)使用的物質(zhì)是參與反應(yīng)過程,最后又從新生成的物質(zhì);石英砂主要成分為二氧化硅,粗硅提純是利用碳做還原劑還原二氧化硅為單質(zhì)硅,二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成碳化硅和一氧化碳;
②根據(jù)題中數(shù)據(jù),采用精餾(或蒸餾)方法提純SiHCl3;
③SiHCl3水解生成硅酸、氫氣和氯化氫;
(2)①由SiCl4和NH3反應(yīng)制取Si3N4,根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式;
②化學(xué)氣相沉積法是兩種或兩種以上的氣態(tài)原材料導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)室內(nèi),然后他們相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成一種新的材料,沉積到晶片表面上得較高純度的氮化硅,根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式;
③Si3N4與MgO反應(yīng)除生成Mg3N2外還可能生成SiO2,SiO2與鹽酸不反應(yīng),而Mg3N2、MgO溶于鹽酸的性質(zhì).
解答 解:(1)①還原爐中SiHCl3和氫氣發(fā)生反應(yīng)制得純硅,SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl,流程分析可知可循環(huán)使用的物質(zhì)為HCl和H2;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,石英砂的主要成分是二氧化硅,制備粗硅發(fā)生置換反應(yīng),SiO2+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑,同時(shí),在反應(yīng)中,也可能生成碳化硅,反應(yīng)為SiO2+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑,
故答案為:SiHCl3+H2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl;HCl和H2;SiO2+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑;
②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(或蒸餾)除去雜質(zhì);
故答案為:精餾(或蒸餾);
③SiHCl3水解反應(yīng)生成硅酸、氫氣和氯化氫,反應(yīng)的方程式為:SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑,故答案為:SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl↑;
(2)①SiCl4和NH3反應(yīng)生成Si3N4和氯化氫,反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)方程式:3SiCl4+4NH3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si3N4+12HCl,故答案為:3SiCl4+4NH3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si3N4+12HCl;
②SiCl4與N2、H2反應(yīng)生成Si3N4,還應(yīng)生成HCl,化學(xué)方程式為:3SiCl4+2N2+6H2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si3N4+12HCl,故答案為:3SiCl4+2N2+6H2 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si3N4+12HCl;
③由元素守恒判斷,Si3N4與MgO反應(yīng)除生成Mg3N2外還可能生成SiO2,利用SiO2與鹽酸不反應(yīng),而Mg3N2、MgO溶于鹽酸的性質(zhì),可采用加入足量稀鹽酸的方法,使MgO、Mg3N2溶解后過濾;
故答案為:SiO2;加足量稀鹽酸過濾.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí),側(cè)重考查了硅及其化合物的有關(guān)知識(shí),注意粗硅的提純反應(yīng)原理,注意根據(jù)質(zhì)量守恒書寫化學(xué)方程式,題目難度中等.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 生石灰 | B. | 鉆石 | C. | 水晶 | D. | 蘇打 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 砹的最高正化合價(jià)為+7 | B. | 砹化氫很穩(wěn)定不易分解 | ||
C. | 砹是有色固體 | D. | 砹化銀不溶于水 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
X | Y | Z | |
例 | 氧化物 | 化合物 | 純凈物 |
A | 苯的同系物 | 芳香烴 | 芳香族化合物 |
B | 膠體 | 分散系 | 混合物 |
C | 電解質(zhì) | 離子化合物 | 化合物 |
D | 堿性氧化物 | 金屬氧化物 | 氧化物 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 稀氨水 | B. | 硝酸 | C. | 礦物質(zhì)水 | D. | 氫氟酸 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 非金屬單質(zhì) | B. | 金屬單質(zhì) | C. | 化合物 | D. | 混合物 |
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