Question

10．硅及硅酸鹽材料
威海藍(lán)星玻璃股份有限公司，是中國(guó)十大玻璃制造商之一，“藍(lán)星玻璃”被評(píng)為“中國(guó)馳名商標(biāo)”、“中國(guó)名牌”和“國(guó)家免檢產(chǎn)品”等榮譽(yù)．他們正在以石英資源為基礎(chǔ)，打造培育出威海市的龍頭硅產(chǎn)業(yè)．石英砂的主要成分為二氧化硅，它是玻璃工業(yè)和陶瓷工業(yè)的原料，冶金工業(yè)的助熔劑．回答下列問(wèn)題：
（1）“藍(lán)星玻璃”由石英砂（SiO₂）、純堿、石灰石按一定的質(zhì)量比混合，經(jīng)高溫?zé)�制而成，其反�?yīng)原理是（用化學(xué)方程式表示）CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑．
（2）在實(shí)驗(yàn)室里裝有氫氧化鈉溶液的試劑瓶不能用玻璃塞，原因是在常溫下，NaOH與玻璃塞中的SiO₂緩慢地發(fā)生反應(yīng)生成Na₂Si0₃和H₂O，Na₂Si0₃使瓶口與玻璃塞黏合在一起，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O．
（3）硅是太陽(yáng)能電池和電腦芯片不可缺少的材料．生產(chǎn)高純硅的流程示意圖如下：

①由石英砂制備粗硅的反應(yīng)中，同時(shí)有一氧化碳生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2C0↑．
②在整個(gè)制備過(guò)程中必須達(dá)到無(wú)水無(wú)氧，若在H₂還原SiHCl₃過(guò)程中混入0₂，可能引起的后果是硅被氧化而得不到高純硅，并且發(fā)生爆炸．
③為了達(dá)到綠色化學(xué)和節(jié)約資源的目的，物質(zhì)A需要循環(huán)使用，則A的化學(xué)式是HCl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)碳酸鈣和二氧化硅在高溫的條件下生成硅酸鈣和二氧化碳，碳酸鈉和二氧化硅在高溫的條件下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)氫氧化鈉和二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和水進(jìn)行分析；
（3）①根據(jù)二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成硅和一氧化碳進(jìn)行分析；
②根據(jù)氫氣與氧氣可能爆炸，則整個(gè)制備過(guò)程必須達(dá)到無(wú)水無(wú)氧進(jìn)行分析；
③根據(jù)生產(chǎn)高純硅的流程示意圖可知，鹽酸既是反應(yīng)物，又是生成物進(jìn)行分析．

解答 解：（1）碳酸鈣和二氧化硅在高溫的條件下生成硅酸鈣和二氧化碳，碳酸鈉和二氧化硅在高溫的條件下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳，化學(xué)方程式為：CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（2）氫氧化鈉和二氧化硅反應(yīng)生成硅酸鈉和水，化學(xué)方程式為：2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O；
（3）①二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成硅和一氧化碳，化學(xué)方程式為：Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2C0↑；
②氫氣與氧氣可能爆炸，則整個(gè)制備過(guò)程必須達(dá)到無(wú)水無(wú)氧，所以在H₂還原SiHCl₃過(guò)程中混入0₂，可能引起的后果是：硅被氧化而得不到高純硅，并且發(fā)生爆炸；
③由生產(chǎn)高純硅的流程示意圖可知，為了達(dá)到綠色化學(xué)和節(jié)約資源的目的，物質(zhì)A需要循環(huán)使用，A的化學(xué)式是HCl．
故答案為：（1）CaCO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaSiO₃+CO₂↑，Na₂CO₃+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na₂SiO₃+CO₂↑；
（2）2NaOH+SiO₂=Na₂Si0₃+H₂O；
（3）①Si0₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2C0↑；
②硅被氧化而得不到高純硅，并且發(fā)生爆炸；
③HCl．

點(diǎn)評(píng) 了解分子、原子、離子、元素與物質(zhì)之間的關(guān)系；掌握氧化物的概念、反應(yīng)類型的判定方法；掌握質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容及其應(yīng)用．