Question

【題目】硅在地殼中的含量較高，在自然界中硅主要以硅的氧化物和硅酸鹽的形式存在。高純硅是現(xiàn)代信息、半導(dǎo)體和光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)都需要的基礎(chǔ)材料。下圖為一種工業(yè)上提純硅的路線：

相關(guān)信息如下：

a．硼、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；

b．有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：

物質(zhì)	SiCl4	BCl3	FeCl3	PCl5	Si	SiH4
沸點(diǎn)/℃	57.7	12.8	315	—	2355	-111.9
熔點(diǎn)/℃	-70.0	-107.2	—	—	1410	—
升華溫度/℃	—	—	300	162	—	—

請(qǐng)回答下列問題：

（1）SiCl4的電子式：________________；

（2）寫出①的化學(xué)方程式________________________________________；

（3）①SiO2是硅酸鹽玻璃的主要成分，盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開，寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 ______________________________________________________________

②硅能與NaOH溶液反應(yīng)，但同主族元素金屬鍺(Ge)不易溶于NaOH溶液，但有H2O2存在時(shí)，鍺能與NaOH溶液反應(yīng)生成鍺酸鹽，請(qǐng)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式 ______________________________________________________________

（4）用強(qiáng)還原劑LiAlH4在乙醚介質(zhì)中還原SiCl4，制得高純度的甲硅烷SiH4，SiH4極易水解生成SiO2·nH2O和另一種氣體。寫出SiH4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式 __________________________________________________________________

（5）下列有關(guān)含硅材料說法正確的是_______________ （填字母）

A. 沸點(diǎn)：SiCl4 > SiH4

B. 金剛砂的有效成分是氮化硅，硬度大、熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承

C. 玻璃、陶瓷、水泥是廣泛使用的三大新型硅酸鹽材料

D. 人工制造的分子篩（一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽），主要用作吸附劑和催化劑等。

E. 鍺、錫、鉛的+4價(jià)氫氧化物的堿性強(qiáng)弱順序：Ge(OH)4 < Sn(OH)4 < Pb(OH)4

6）粗硅中常含有鐵、硼、磷等雜質(zhì)，步驟②需在無氧無水環(huán)境下，控制溫度在460℃左右得到SiCl4粗品，欲提純SiCl4，步驟③采用的工藝方法依次是沉降、冷凝和_____________，需收集溫度在_________℃左右的餾分。

Answer 1

【答案】 SiO2 + 2CSi + 2CO SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O Ge + 2H2O2 +2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O SiH4 + (n+2)H2O = SiO2·n H2O↓ + 4H2 (SiO2·n H2O寫沉淀符號(hào)） ADE 蒸餾 57.7

【解析】（1）SiCl4中Si分別與Cl形成1對(duì)共用電子對(duì)，所以電子式為：；（2）根據(jù)流程可知，反應(yīng)①是石英砂與焦炭在高溫條件下反應(yīng)生成粗硅和一氧化碳，其化學(xué)方程式為：SiO2 + 2CSi + 2CO；（3）①SiO2是硅酸鹽玻璃的主要成分，盛放NaOH溶液的試劑瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸鹽而無法打開，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O；②金屬鍺(Ge)在H2O2存在下溶于NaOH溶液，生成鍺酸鹽的化學(xué)反應(yīng)方程式為：Ge + 2H2O2 +2NaOH = Na2GeO3 + 3H2O；（4）用強(qiáng)還原劑LiAlH4在乙醚介質(zhì)中還原SiCl4，制得高純度的甲硅烷SiH4，SiH4極易水解生成SiO2·nH2O和另一種氣體。SiH4水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SiH4+ (n+2)H2O= SiO2·n H2O↓+ 4H2↑；（5）A.分子晶體中，組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，沸點(diǎn)越高，則沸點(diǎn)：SiCl4 > SiH4 ，選項(xiàng)A正確；B. 金剛砂的有效成分是碳化硅，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C. 玻璃、陶瓷、水泥是廣泛使用的三大傳統(tǒng)硅酸鹽材料，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D. 人工制造的分子篩（一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽），主要用作吸附劑和催化劑等，選項(xiàng)D正確；E. 同主族元素從上而下金屬性逐漸增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉的堿性逐漸增強(qiáng)，鍺、錫、鉛的+4價(jià)氫氧化物的堿性強(qiáng)弱順序：Ge(OH)4 < Sn(OH)4 < Pb(OH)4，選項(xiàng)E正確。答案選ADE；（6）粗硅中常含有鐵、硼、磷等雜質(zhì)，步驟②需在無氧無水環(huán)境下，控制溫度在460℃左右得到SiCl4粗品，欲提純SiCl4，步驟③采用的工藝方法依次是沉降、冷凝和蒸餾，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，需收集溫度在57.7℃左右的餾分，以得到氯化硅。