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色,则说明盐M是(NH4)2SO4
14.(13分)硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久,在现代生活中有广泛应用。回答下列问题:
(1)1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时,得到一种“金属”。这种“金属”可能是________________。
(2)陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中,生产普通玻璃的主要原料有____________________。
(3)高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基本材料。工业上提纯硅有多种技术路线,其中一种工艺流程示意图及主要反应如下:
电弧炉 流化床反应器 还原炉 发生的主要反应 ~1 800 ℃Si+2CO↑ SiO2+2C1 600=====~300 ℃SiHCl+H Si+3HCl250=====32~1 200 ℃Si+3HCl SiHCl3+H21 100=====①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅,该反应的化学方程式为__________________;碳化硅又称________,其晶体结构与________相似。
②在流化床反应的产物中,SiHCl3大约占85%,还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等,有关物质的沸点数据如下表,提纯SiHCl3的主
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要工艺操作依次是沉降、冷凝和________。 物质 Si SiCl4 SiHCl3 SiH2Cl2 SiH3Cl 57.6 31.8 8.2 HCl SiH4 沸点/℃ 2 355 -30.4 -84.9 -111.9 ③SiHCl3极易水解,其完全水解的产物为______________。 (4)氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料,这些原料是____。 解析 (1)反应物是二氧化硅、木炭和铁,所得“金属”应是铁的合金。
(2)生产普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。
(3)①SiC又名金刚砂,与金刚石或晶体硅具有相似的结构。②在SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl中,SiCl4在常温下呈液态,会成为杂质。由于SiCl4与SiHCl3沸点相差较大,因此可用蒸馏的方法进行分离。③SiHCl3完全水解的化学方程式为SiHCl3+4H2O===H4SiO4↓+H2↑+3HCl↑。
(4)氯碱工业的产品是NaOH、H2、Cl2,其中H2、Cl2反应可制备HCl。H2、HCl都是制备硅工艺中的原料。
答案 (1)含有硅、碳的铁合金(或硅铁) (2)石英、纯碱和石灰石
高温SiC+2CO↑ 金刚砂 金刚石(或单晶硅) (3)①SiO2+3C=====
②精馏(或蒸馏) ③H4SiO4、H2、HCl
(4)H2、HCl
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无机非金属材料的主角——硅习题及答案
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