Question

16．硅是人類文明發(fā)展的重要元素之一，從傳統(tǒng)材料到信息材料的發(fā)展過程中創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)奇跡．
（1）工業(yè)生產(chǎn)粗硅的反應(yīng)有：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$Si（粗）+2CO↑，SiO₂+3C$\frac{\underline{\;3273K\;}}{\;}$SiC+2CO↑．若產(chǎn)品中單質(zhì)硅與碳化硅的物質(zhì)的量之比為1：1，則參加反應(yīng)的C和SiO₂的質(zhì)量之比為1：2．
（2）工業(yè)上可以通過如下圖所示的流程制取純硅：

①若反應(yīng)I為  Si（粗）+3HCl$\frac{\underline{\;553～573K\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，則反應(yīng)II的化學(xué)方程式為SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1373～1453K\;}}{\;}$Si（純）+3HCl．
②整個(gè)制備過程必須嚴(yán)格控制無水無氧．SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和另 一種物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl．
③設(shè)每一輪次制備1mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)I中HCl的利用率為90%，反應(yīng)II中H₂的利用率為93.75%，則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入HCl 和H₂的物質(zhì)的量之比是5：1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式中碳和二氧化硅、硅、碳化硅之間的關(guān)系式計(jì)算；
（2）①根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
②SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣；
③反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl：$\frac{3}{90%}$-3，需補(bǔ)充H₂：$\frac{1}{93.95%}$-1．

解答 解：（1）根據(jù)反應(yīng)方程式生成1mol Si需C 2mol、SiO₂ 1mol，生成1mol SiC需C 3mol，SiO₂ 1mol，產(chǎn)品中Si與SiC的物質(zhì)的量之比為1：1，則參加反應(yīng)的C和SiO₂物質(zhì)的量之比為5：2，所以質(zhì)量之比為：5×12：2×60=1：2，
故答案為：1：2；
（2）①由工藝流程可知，反應(yīng)Ⅱ是氫氣與SiHCl₃反應(yīng)生成Si（純）、HCl，反應(yīng)方程式為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1373～1453K\;}}{\;}$Si（純）+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;1373～1453K\;}}{\;}$Si（純）+3HCl；
②SiHCl₃遇水劇烈反應(yīng)生成H₂SiO₃、HCl和氫氣：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl，
故答案為：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl；
③反應(yīng)生產(chǎn)1mol純硅需補(bǔ)充HCl：$\frac{3}{90%}$-3，需補(bǔ)充H₂：$\frac{1}{93.95%}$-1，補(bǔ)充HCl與H₂的物質(zhì)的量之比為≈5：1．
故答案為：5：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查硅及其化合物的性質(zhì)，涉及化學(xué)方程式的書寫、以及根據(jù)方程式的計(jì)算，題目難度不大，計(jì)算是該題的難點(diǎn)．