精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

工业生产粗硅的主要原理为:SiO2+2C  3273K  Si(粗)+2CO↑。

(1)若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且生成的硅和碳化硅的物质的量之比为5∶1,则参加反应的C和SiO2的质量比为       ??            

(2)工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅:

+氢气

 

+氯气

 

提纯

 
 


Si(粗)              SiCl4(l)                        Si(纯)

若上述反应中Si(粗)和SiCl4的利用率均为80%,制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC,则生产100.8t纯硅需纯度为75%的石英砂多少吨?

(3)工业上还可以通过下图所示的流程来制取纯硅:

 


反应①: Si(粗)+3HCl(g)   553~573K   SiHCl3(l)+H2(g)

反应②: SiHCl3+H2   1373K   Si(纯)+3HCl

假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率为75%,反应②中H2的利用率为80%,则在下轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比为多少?

(1)① SiO2+2C  3273K  Si(粗)+2CO↑   ② Si+ C=SiC 若①×6+ ②得

 6SiO2+13C  3273K  5Si(粗)+SiC+ 12CO↑ ,此时两者质量比为(12×13):(60×6)=13:30

(2)设需纯度为75%的石英砂x

根据题意有下列关系式:

SiO2     ~      Si    ~    SiCl4    ~    Si(纯)

    60                                       28

x×75%×(1-10%)×80%×80%                    100.8t (2分)

   解得:x=500t  (2分)

(3)设每轮生产投入的粗硅中含1molSi

则由反应①可知:

消耗HCl的物质的量为3 mol /75%=4mol,生成H2的物质的量为1mol(1分)

由反应②可知:

消耗H2的物质的量为1mol/80%=1.25mol,生成HCl的物质的量为3mol (1分)

则在一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的物质的量之比(即体积比)为:

(4mol-3mol)∶(1.25mol-1mol)=4∶1(1分)


解析:

(1)① SiO2+2C  3273K  Si(粗)+2CO↑   ② Si+ C=SiC 若①×6+ ②得

 6SiO2+13C  3273K  5Si(粗)+SiC+ 12CO↑ ,此时两者质量比为(12×13):(60×6)=13:30

(2)设需纯度为75%的石英砂x

根据题意有下列关系式:

SiO2     ~      Si    ~    SiCl4    ~    Si(纯)

    60                                       28

x×75%×(1-10%)×80%×80%                    100.8t (2分)

   解得:x=500t  (2分)

(3)设每轮生产投入的粗硅中含1molSi

则由反应①可知:

消耗HCl的物质的量为3 mol /75%=4mol,生成H2的物质的量为1mol(1分)

由反应②可知:

消耗H2的物质的量为1mol/80%=1.25mol,生成HCl的物质的量为3mol (1分)

则在一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的物质的量之比(即体积比)为:

(4mol-3mol)∶(1.25mol-1mol)=4∶1(1分)

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2009?淮安二模)工业生产硅(粗)的主要原理为:SiO2+2C
3273K
Si(粗)+2CO↑.
(1)在制硅(粗)的过程中同时会有碳化硅生成,若产物硅和碳化硅的物质的量之比为1:1,则参加反应的C 和SiO2的质量比为
1:2
1:2

(2)工业上可通过以下步骤实现硅(粗)高度纯化:
Si(粗)+2Cl2(g)
723~773K
SiCl4(l);SiCl4+2H2
1373~1453K
Si(纯)+4HCl
若上述反应中Si(粗)和SiCl4的利用率均为80%,制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC,则生产25.2吨纯硅需纯度为75%石英砂多少吨?
(3)工业上还可以通过如下图所示的流程制取纯硅:

反应①:Si(粗)+3HCl(g)
553~573K
SiHCl3(l)+H2(g)
反应②:SiHCl3+H2
1373K
Si(纯)+3HCl
假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率为75%,反应②中H2的利用率为80%.设损失的HCl、H2不能参与循环,则在下一轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的物质的量之比是多少?
4:1
4:1

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源:学习周报 化学 人教课标高一版(必修1) 2009-2010学年 第19~26期 总第175~182期 人教课标版 题型:058

工业上用“三氯氢硅还原法”提纯粗硅,工艺流程如图所示:

(1)工业生产粗硅的主要原理是(用化学方程式表示)________

(2)若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且二者的物质的量之比为11,则参加反应的CSiO2的质量之比为________

(3)除上述反应外,还伴随着副反应:Si4HClSiCl42H2.已知:SiHCl3SiCl4在常温下均为液体,且SiCl4的沸点比SiHCl3的高.工业上分离SiHCl3SiCl4的操作方法为________

(4)该生产工艺中可以循环使用的物质是________________

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:

工业生产粗硅的主要原理为:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑。

(1)若在制粗硅的过程中同时生成了碳化硅,且生成的硅和碳化硅的物质的量之比为5∶1,则参加反应的C和SiO2的质量比为____________。

(2)工业上可通过如下流程由粗硅制取纯硅:

Si(粗)SiCl4(l) Si(纯)

若上述反应中Si(粗)和SiCl4的利用率均为80%,制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC,则生产100.8 t纯硅需纯度为75%的石英砂多少吨?

(3)工业上还可以通过下图所示的流程来制取纯硅:

反应①:Si(粗)+3HCl(g) SiHCl3(l)+H2(g)

反应②:SiHCl3+H2Si(纯)+3HCl

假设在每一轮次的投料生产中,硅元素没有损失,反应①中HCl的利用率为75%,反应②中H2的利用率为80%,则在下轮次的生产中,需补充投入HCl和H2的体积比为多少?

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源:2012年苏教版高中化学选修1 3.2功能各异的无机非金属材料练习卷(解析版) 题型:填空题

单晶硅是现代信息基础材料。工业上,硅是在电炉中用炭粉还原二氧化硅制得的。

(1)若往电炉里加入二氧化硅和炭粉的混合物,通电,使它们发生如下反应生成硅:2C+SiO22CO↑+Si

从保护生态环境和建设节约型社会等方面来说,在该生产环节中需要注意的主要问题是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)以上生产所得到的硅不纯,称为“粗硅”。一些高新技术产品的元件中使用的硅是极其纯净、几乎没有任何缺陷的单晶硅。

①工业上,硅的提纯原理为在加热下让粗硅与氯气反应,其产物在高温下被氢气还原,从而得到较纯的硅。请写出上述过程中有关反应的化学方程式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②实验室中,将细沙粉(SiO2)与镁粉混合加热,也可制得粗硅。这种粗硅往往含有过量的镁、氧化镁和硅化镁(Mg2Si),这些杂质可用盐酸除去(提示:Mg2Si与盐酸反应的产物之一是SiH4)。请写出在实验过程中所发生的氧化还原反应的化学方程式

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

 

查看答案和解析>>

同步练习册答案