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）網絡與人們的生活密切相關，傳導網絡數(shù)據(jù)的光導纖維的主要成方的化學式是SiO₂．
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸鹽材料，其中，生產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、半導體和光伏發(fā)電等產業(yè)都需要的基礎材料．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如下：

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

物質	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸點/℃	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物為H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl．

Answer 1

分析 （1）二氧化硅是光導纖維的主要成分；
（2）依據(jù)生產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生成硅和一氧化碳；
①粗硅與氯化氫反應生成三氯硅烷和氫氣、氯化氫；
②分子結構為正四面體的物質，則其形成的化學鍵應完全相同，結合給出分子的結構特點分析；
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）光導纖維的主要成分是二氧化硅，化學式為：SiO₂；
故答案為：SiO₂；
（2）生產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生成硅和一氧化碳，化學方程式為：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粗硅與氯化氫反應生成三氯硅烷和氫氣、氯化氫，化學方程式：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
故答案為：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
②SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl這幾種物質中，只有四氯化硅中四個化學鍵完全相同，為空間正四面體結構；
故答案為：四氯化硅或四氯硅烷；
③利用沸點的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，SiHCl₃（沸點33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點57.6℃）和HCl（沸點-84.7℃），由于沸點差別較大，可以通過精餾除去雜質；SiHCl₃水解反應方程式為：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．

點評 本題考查了實驗方案設計的有關知識，側重考查了硅及其化合物的有關知識，明確二氧化硅的性質及粗硅提純的原理即可解答，題目難度不大．