四氯化碳和三氯硅烷反应

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硅单质及其化合物应用范围很广．三氯硅烷（SiHCl3）还原法是目前工业制高纯度硅的主要方法，生产过程如下图：

根据题意完成下列备题：
（1）硅在元素周期表的位置______，其最外层有______种能量不同的电子．
（2）硅的气态氢化物为SiH4，其空间构型为______；三氯硅烷中某些元素最高价氧化物对应水化物的酸性______＞______（填化学式）．
（3）写出三氯硅烷与氢气反应的化学反应方程式：______．
（4）自然界中硅酸盐种类多，结构复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成．如正长石（KALSi3O8），氧化物形式为：______．
试题答案
解：（1）硅原子结构示意图为，硅在元素周期表的位置为第三周期，第ⅣA族，最外层4个电子分布在3S、3P轨道上，能量不同；
故答案为：第三周期，第ⅣA族；2；
（4）硅的气态氢化物为SiH4，据价层电子对互斥理论得n=4，SP3杂化，分子构型为正四面体，
（3）三氯硅烷与氢气反应生成硅和氯化氢，方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl；Si的非金属性小于Cl，所以最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4＞H2SiO3；
故答案为：SiHCl3+H2Si+3HCl；HClO4；H2SiO3；
（4）正长石改写成氧化物的形式为：K2O?AL2O3?6SiO2，
故答案为：K2O?AL2O3?6SiO2；
分析：（1）先写出原子结构示意图，然后主族元素电子层数等于周期数，最外层电子数等于主族数，它们决定了主族元素在元素周期表中的位置；最外层4个电子分布在3S、3P轨道上；
（2）根据价层电子对互斥理论来判断；根据元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强；
（3）根据流程图可知三氯硅烷与氢气反应生成硅和氯化氢；
（5）根据硅酸盐化学式可表示为活泼金属氧化物?金属氧化物?非金属氧化物?水进行解答；
点评：本题是一道有关硅和二氧化硅性质的综合题，难度中等，考查学生分析和解决问题的能力．
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硅单质及其化合物应用范围很广．
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备高纯硅．
Ⅰ．高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅；
Ⅱ．粗硅与干燥的氯气在450～500℃条件下反应制得SiCl4；
Ⅲ．SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1 100～1 200℃条件下反应制得高纯硅．
已知SiCl4沸点为57.6℃，能与H2O强烈反应．1mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2kJ．
请回答下列问题：
①第Ⅲ步反应的热化学方程式为2H2（g）+SiCl4（g）
1100-1200℃
.

Si（s）+4HCl（g）△H=+240.4kJ?mol-1．
②整个制备纯硅的过程中必须严格控制在无水无氧的条件下．SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是H2SiO3（或H4SiO4）和HCl；H2还原SiCl4过程中若混入O2，可能引起的后果是爆炸．
（2）二氧化硅被大量用于生产玻璃．工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283kg在高温下完全反应时放出CO2 44kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3?CaSiO3?xSiO2表示，则其中x=4．
（2008?广东）硅单质及其化合物应用范围很广．请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅．三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式SiHCl3+H2
1357K
.

Si+3HCl．
②整个制备过程必须严格控制无水无氧．SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式3SiHCl3+3H2O═H2SiO3+H2↑+3HCl；H2还原SiHCl3过程中若混O2，可能引起的后果是高温下，H2遇O2发生爆炸．
（2）下列有关硅材料的说法正确的是ABCD（填字母）．
A．碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水混
B．氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承
C．普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂的，其熔点很高
D．盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅
（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃．取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡．写出实验现象并给予解释生成白色絮状沉淀，又刺激性气味的气体生成，SiO32-与NH4+发生双水解反应，SiO32-+2NH4++2H2O═2NH3?H2O+H2SiO3↓．
硅单质及其化合物应用范围很广．三氯硅烷（SiHCl3）还原法是目前工业制高纯度硅的主要方法，生产过程如下图：
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根据题意完成下列备题：
（1）硅在元素周期表的位置 ，其最外层有 种能量不同的电子．
（2）硅的气态氢化物为SiH4，其空间构型为 ；三氯硅烷中某些元素最高价氧化物对应水化物的酸性 ＞ （填化学式）．
（3）写出三氯硅烷与氢气反应的化学反应方程式： ．
（4）自然界中硅酸盐种类多，结构复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成．如正长石（KALSi3O8），氧化物形式为： ．
硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷（SiHCl3）还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：

①写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式____________________________。

②整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程式_________________；H2还原SiHCl3过程中若混入O2，可能引起的后果是_________________________。

（2）下列有关硅材料的说法正确的是__________________（填字母）。

A.碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥

B.氮化硅硬度大、熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承

C.高纯度的二氧化硅可用于制造高性能通讯材料——光导纤维

D.普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔点很高

E.盐酸可以与硅反应，故采用盐酸为抛光液抛光单晶硅

（3）硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵溶液，振荡。写出实验现象并给予解释_______________________________。

硅单质及其化合物应用范围很广。
（1）制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，工业上可以按如下步骤制备纯硅：
Ⅰ.高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
Ⅱ.粗硅与干燥的氯气在450 ℃～500 ℃ 反应制得SiCl4
Ⅲ. SiCl4液体经精馏提纯后与过量H2在1100 ℃～1200 ℃ 反应制得纯硅
已知SiCl4沸点为57.6 ℃，能与H2O强烈反应。1 mol H2与SiCl4气体完全反应吸收的热量为120.2 kJ。请回答下列问题：
① 第Ⅰ步制备粗硅的化学反应方程式为 ，第Ⅲ步反应的热化学方程式是 。
②整个制备纯硅过程必须严格控制无水无氧。SiCl4在潮湿的空气中因水解而产生白色烟雾，其生成物是 ；H2还原SiCl4过程中若混O2，可能引起的后果是 。
（2）二氧化硅大量用于生产玻璃。工业上用SiO2、Na2CO3和CaCO3共283 kg在高温下完全反应时放出CO2 44 kg，生产出的玻璃可用化学式Na2SiO3·CaSiO3·xSiO2表示，则其中x＝ 。

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Answer 2

用于将四氯化碳连续转化为三氯硅烷的催化体系的制作方法
用于将四氯化碳连续转化为三氯硅烷的催化体系本发明涉及改进在含催化剂的加氢脱氯反应器中用于四氯化硅与氢气的反应的方法。本发明还涉及一种用于此种加氢脱氯反应器的催化剂体系。在硅化学中的许多工业生产方法中，SiCl4和HSiCl3是一起形成的。所以必需将这两种产物相互转化，并因此来满足各自的对于其中一种产物的需求。此外,高纯度HSiCl3是生产太阳能硅的一种重要的原料。在四氯化硅(STC)生成三氯硅烷(TCS)的加氢脱氯反应中，根据工业标准使用热控方法，在其中将STC与氢气一起导入用石墨衬里的反应器中，即所谓的“西门子炉(Siemensofen) ”。该反应器中存在的石墨棒将作为电阻加热运行，这样将获得1100°C和更高的温度。依靠所述高温和按比例的氢气的含量，使平衡位置朝着产物TCS移动。反应后将产物混合物从反应器中导出，并且以复杂的方法分离。通过反应器的流动是连续的，并且反应器的内表面必须由石墨作为耐腐蚀材料来组成。为了稳定，使用金属外壳。必须冷却反应器的外壁，以尽可能抑制在高温情况下出现的在热反应器壁上的分解反应，其会导致硅沉积。除了因为必需的和不经济的非常高的温度导致的不利的分解之外，定期清洁所述反应器也是不利的。由于受限的反应器尺寸，必须使用一系列的独立的反应器，这在经济上同样是不利的。另一缺点是纯粹热驱动反应的进行，而没有催化剂，其使得所述方法整体上非常低效。此外，现有的工艺不允许以压力驱动来实现更高的空间_/时间产率，以由此例如来减少反应器的数目。