Question

【题目】2018年8月31日，华为公司发布AI芯片麒麟980，标志着我国高科技企业的芯片制造技术迈入国际领先水平。组成芯片的核心物质是高纯度硅。下图是以石英砂为原料同时制备硅和金属锂的流程。石英砂的主要成分为，含有少量、、

已知：LiCl的熔点是、沸点是；在分解完全。常温下，，。

(1)粗硅中常含有副产物SiC，请写出中生成SiC的反应方程式__________。

(2)操作a为___________；试剂X是___________。

(3)已知操作b为加热，可选择的适宜温度是______

(4)本生产工艺要求，要控制LiCl和溶液中的杂质离子浓度在以下，应控制溶液的pH为_____，此时溶液中的浓度为___________ 。

Answer 1

【答案】SiO2+3C SiC+2CO↑ 过滤； 氨水

【解析】

石英砂加入盐酸酸浸过滤得到二氧化硅和滤液，二氧化硅和碳高温反应生成粗硅，粗硅和氧气高温反应生成SiCl4和滤渣，SiCl4和H2高温反应得到纯硅，滤液加入试剂氨水过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸发结晶得到LiCl和NH4Cl固体，加热固体，氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体，重新反应得到固体氯化铵，得到固体LiCl，电解熔融固体得到锂；

（1）①中生成SiC的反应是碳和二氧化硅反应生成碳化硅和一氧化碳；

（2）分析可知操作a为固体和溶液分离操作为过滤，生成氢氧化铁沉淀和氢氧化铝沉淀的试剂为氨水；

（3）根据已知条件中LiCl熔沸点和的分解温度分析判断；

（4）结合溶度积常数计算。

石英砂加入盐酸酸浸过滤得到二氧化硅和滤液,二氧化硅和碳高温反应生成粗硅,粗硅和氧气高温反应生成SiCl4和滤渣，SiCl4和H2高温反应得到纯硅，滤液加入试剂氨水过滤得到氢氧化铁、氢氧化铝沉淀和滤液LiCl溶液、NH4Cl溶液，蒸发结晶得到LiCl和NH4Cl固体，加热固体，氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体，重新反应得到固体氯化铵，得到固体LiCl，电解熔融固体得到锂；

(1)①中生成SiC的反应是碳和二氧化硅反应生成碳化硅和一氧化碳，反应的化学方程式：SiO2+3C SiC+2CO↑；

(2)分析可知操作a为固体和溶液分离操作为过滤，流程图中沉淀生成的过程可知，沉淀离子的试剂X为氨水；

(3) 的熔点是、沸点是；在分解完全，操作b可选择的适宜温度是；

(4)要控制杂质离子浓度在1.0×10-6mol/L以下，Ksp[Al(OH)3]=，，，pH=5.0，铝离子完全沉淀时，铁离子肯定完全沉淀，此时Ksp[Fe(OH)3]=，。