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流化床反應器中的主反應：Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
②還原爐中的主反應：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)硅的化學方程式為SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑．若焦炭過量，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，但仍要進行后續(xù)操作的目的是粗硅提純．
（3）整個操作流程都要隔絕空氣，原因是硅在高溫下與氧氣反應生成二氧化硅（寫出一條即可）．
（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)過程無損傷，也沒有副反應發(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�進行后續(xù)操作；
（3）硅在高溫下與氧氣反應生成二氧化硅；
（4）依據(jù)粗硅提純過程分析解答，依據(jù)原子個數(shù)守恒可知NaCl～HCl～Si，據(jù)此計算需要氯化鈉的質(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，化學方程式：SiO₂+2C $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑，若焦炭過量二氧化硅和碳在高溫的條件下反應生成碳化硅和一氧化碳，化學方程式：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生成二氧化硅，所以整個操作流程都要隔絕空氣；
故答案為：硅在高溫下與氧氣反應生成二氧化硅；
（4）從粗硅提純過程①流化床反應器中的主反應：Si+3HCl$\frac{\underline{\;250-300℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂；
②還原爐中的主反應：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1100-1200℃\;}}{\;}$Si+3HCl；
可知氯化氫在反應中可以循環(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．

點評 本題以粗硅的制備和提純的工藝流程，考查了方程式的書寫、有關(guān)方程式的計算，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度不大．