Question

【题目】硅及其化合物是重要的材料，应用范围很广。请回答下列问题：

(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成，该反应的化学方程式为______________。

②写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式：________________。

③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出并配平该化学反应方程式：________________。

(2)水泥属于硅酸盐工业产品，是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示：

回答下列问题：

①在分解水泥样品过程中，以盐酸为溶剂，氯化铵为助溶剂，还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________，还可使用_________代替硝酸。

②沉淀A的主要成分是__________，其不溶于强酸但可与一种弱酸反应，该反应的化学方程式为________。

③加氨水过程中加热的目的是_______。沉淀B的主要成分为________、_______(写化学式)。

Answer 1

【答案】SiO2+3CSiC+2CO↑ SiHCl3+H2Si+3HCl SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑ 将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ H2O2 SiO2 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 防止胶体生成，易沉淀分离 Al(OH)3 Fe(OH)3

【解析】

(2)水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2，并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物，加入氯化铵、盐酸和硝酸，由于二氧化硅与酸不反应，则得到的沉淀A为SiO2，滤液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+等离子，加入氨水调节pH4~5，可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，滤液主要含有Ca2+，加入草酸铵可生成草酸钙沉淀。

(1)①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成，该反应的化学方程式为：SiO2+3CSiC+2CO↑；

②纯SiHCl3和氢气反应生成硅和氯化氢，化学反应方程式：SiHCl3+H2Si+3HCl

③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气，反应方程式：SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑

(2)①铁离子在pH较小时易生成沉淀，加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子，为避免引入新杂质，还可用过氧化氢代替硝酸，故答案为：将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+；H2O2；

②由以上分析可知沉淀A为SiO2，不溶于强酸但可与一种弱酸反应，应为与HF的反应，方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故答案为：SiO2；SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O；

③滴加氨水，溶液呈碱性，此时不用考虑盐类水解的问题，加热的目的是防止生成胶体而难以分离，生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3，故答案为：防止胶体生成，易沉淀分离；Al(OH)3、Fe(OH)3；