Question

20．工業(yè)上硅有多種生產(chǎn)路線，其中一種生產(chǎn)高純硅的工藝流程示意圖如圖：

已知：①流化床反應(yīng)器中的主反應(yīng)：Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
②還原爐中的主反應(yīng)：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1100-1200℃\;}}{\;}$Si+3HCl；
③SiHCl₃極易水解：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑．
（1）電弧爐中生成單質(zhì)硅的化學(xué)方程式為SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．若焦炭過(guò)量，則造成的不利后果是SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑．
（2）電弧爐中已經(jīng)得到單質(zhì)硅，但仍要進(jìn)行后續(xù)操作的目的是粗硅提純．
（3）整個(gè)操作流程都要隔絕空氣，原因是硅在高溫下與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅（寫(xiě)出一條即可）．
（4）上述操作流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是氯化氫．所用氯化氫可由氯堿工業(yè)提供，假定生產(chǎn)過(guò)程無(wú)損傷，也沒(méi)有副反應(yīng)發(fā)生，則生產(chǎn)1t高純硅，理論上需要2.1t（精確到0.1）NaCl，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳與碳在高溫下生成粗硅和一氧化碳；
（2）電弧爐得到的硅為粗硅，為提純?nèi)砸�進(jìn)行后續(xù)操作；
（3）硅在高溫下與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅；
（4）依據(jù)粗硅提純過(guò)程分析解答，依據(jù)原子個(gè)數(shù)守恒可知NaCl～HCl～Si，據(jù)此計(jì)算需要氯化鈉的質(zhì)量．

解答 解：（1）二氧化碳與碳在高溫下生成粗硅和一氧化碳，化學(xué)方程式：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，若焦炭過(guò)量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，化學(xué)方程式：SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
故答案為：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；SiO₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$SiC+2CO↑；
（2）電弧爐得到的硅為粗硅，為提純?nèi)砸�進(jìn)行后續(xù)操作；
故答案為：提純粗硅；
（3）硅在高溫下與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅，所以整個(gè)操作流程都要隔絕空氣；
故答案為：硅在高溫下與氧氣反應(yīng)生成二氧化硅；
（4）從粗硅提純過(guò)程①流化床反應(yīng)器中的主反應(yīng)：Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
②還原爐中的主反應(yīng)：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1100-1200℃\;}}{\;}$Si+3HCl；
可知氯化氫在反應(yīng)中可以循環(huán)使用；
依據(jù)關(guān)系式可得：
NaCl～HCl～Si
58.5       28
m         1T       
解得m≈2.1T，
故答案為：氯化氫；2.1．

點(diǎn)評(píng) 本題以粗硅的制備和提純的工藝流程，考查了方程式的書(shū)寫(xiě)、有關(guān)方程式的計(jì)算，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度不大．