Question

15．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用于，回答下列问题：
（1）网络与人们的生活密切相关，传导网络数据的光导纤维的主要成方的化学式是SiO₂．
（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石英砂、纯碱、石灰石．
（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础材料．工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

①石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热生产粗碳反应的化学方程式为SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑．
②在流化床反应的产物中，SiHCl₃大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，则流化床主要发生反应的化学反应方程式为2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑．产物中分子结构为正四面体的物质的名称为四氯化硅或四氯硅烷．
③有关物质的沸点数据如下表．

物质	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸点/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和精馏，SiHCl₃极易水解，其完全水解的所有产物为H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl．

Answer 1

分析 （1）二氧化硅是光导纤维的主要成分；
（2）依据生产玻璃的主要原料有石灰石、石英和纯碱解答；
（3）二氧化硅与碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳；
①粗硅与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气、氯化氢；
②分子结构为正四面体的物质，则其形成的化学键应完全相同，结合给出分子的结构特点分析；
③根据题中数据，采用精馏（或蒸馏）方法提纯SiHCl₃；SiHCl₃水解生成硅酸、氢气和氯化氢．

解答 解：（1）光导纤维的主要成分是二氧化硅，化学式为：SiO₂；
故答案为：SiO₂；
（2）生产玻璃的主要原料有石灰石、石英和纯碱；
故答案为：石英砂、纯碱、石灰石；
（3）①二氧化硅与碳在高温条件下反应生成硅和一氧化碳，化学方程式为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑；
故答案为：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si（粗硅）+2CO↑；
②粗硅与氯化氢反应生成三氯硅烷和氢气、氯化氢，化学方程式：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
故答案为：2Si（粗硅）+6HCl=2SiHCl₃+2H₂↑；
②SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl这几种物质中，只有四氯化硅中四个化学键完全相同，为空间正四面体结构；
故答案为：四氯化硅或四氯硅烷；
③利用沸点的不同提纯SiHCl₃属于蒸馏，SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），由于沸点差别较大，可以通过精馏除去杂质；SiHCl₃水解反应方程式为：SiHCl₃+3H₂O═H₂SiO₃+H₂↑+3HCl↑，生成硅酸、氢气和氯化氢，
故答案为：故答案为：精馏；H₄SiO₄（或H₂SiO₃）、H₂、HCl．

点评 本题考查了实验方案设计的有关知识，侧重考查了硅及其化合物的有关知识，明确二氧化硅的性质及粗硅提纯的原理即可解答，题目难度不大．