Question

【题目】清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一，硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质（如某些有机物，无机盐，金属、Si、SiO2粉尘等）。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物，通常用一定浓度的HF溶液，室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面，增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH、Na2SiO3等混合溶液在75～90℃反应25～35 min，效果良好。回答下列问题

Ⅰ.（1）写出晶片制绒反应的离子方程式__________，对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型，他指出Si与NaOH溶液的反应，首先是Si与OH一反应，生成SiO44一，然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为_______。

Ⅱ.在工业中利用镁制取硅：2Mg＋SiO22MgO＋Si，同时有副反应发生：2Mg＋SiMg2Si，Mg2Si遇盐酸迅速反应生成SiH4(硅烷)，SiH4在常温下是一种不稳定、易分解的气体。如图是进行Mg与SiO2反应的实验装置：

（2）由于氧气的存在对该实验有较大影响，实验中应通入气体X作为保护气，试管中的固体药品可选用________(填序号)。

a．Na2SO3　 　　b．锌粒　　 　c．纯碱

（3）实验开始时，必须先通入X气体，再加热反应物，其理由是________，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，其原因是____________。

Answer 1

【答案】Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2↑ NaOH b 让氢气排尽装置内的空气，避免空气中的成分对实验的影响 该反应为放热反应，可以利用自身放出的热量维持反应进行

【解析】

镁为活泼金属，在空气中点燃可以和氧气或二氧化碳或水反应，在工业上利用镁制取硅，需要排尽装置中的空气，实验中应通入气体X作为保护气，X有稀硫酸制得，根据题干信息分析，用锌和稀硫酸制得的氢气排尽装置中的空气，氢气和空气的混合气体燃烧后会发生爆炸，所以反应开始前应先通入氢气排尽装置中的空气，X为氢气，用浓硫酸干燥，当反应开始后，移走酒精灯反应能继续进行，说明反应为放热反应。

（1）硅单质和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和气氢气，反应的离子方程式为：Si+2OH- +H2O=SiO32-+2H2↑，在反应中，氢氧根离子中的氢得到电子生成氢气，则在反应中氧化剂应该是NaOH；

（2）镁可以和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氢气不反应，因此用氢气做保护气，选用的药品为稀硫酸和锌粒，再用浓硫酸干燥，所以试管中的固体药品为锌粒。装置中有空气，若不用氢气排除，氢气和氧气的混合气体点燃会爆炸，所以开始前用氢气排除装置中的空气，镁和二氧化硅的反应为加热，停止加热后，反应的条件由反应放出的热量维持。