高纯硅是制作光伏电池的关键材料,如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图:-|||-石英砂、焦炭 HCl H2-|||-电弧炉 → 流化床反应器 → 还原炉 → 高纯硅-|||-H2 HCl-|||-已知:①流化床反应器主反应: +3HClxlongequal (250sim {300)^circ C}SiH(Cl)_(3)+(H)_(2);-|||-②还原炉妒主反应: (Cl)_(3)+(H)_(2)xrightarrow (1100-{1200)^circ C}Si+3HCl;-|||-③SiHCl3极易水解: (Cl)_(3)+3(H)_(2)O=(H)_(2)Si(O)_(3)+(H)_(2)uparrow +3HCluparrow -|||-回答下列问题:-|||-(1)石英砂的主要成分为SiO2,SiO2是一种酸性氧化物,能与烧碱反应生成盐和水,下列物质中也能与烧-|||-碱反应生成盐和水的是 __ (填标号)-|||-A.Al B.Al2O3 C.CuO D.NaHCO3-|||-SiO2还能在一种常见的酸中溶解,生成一种气态含硅物质,这种酸的电子式为 __ o-|||-(2)电弧炉中生成粗硅,反应的化学方程式为 __ 若电弧炉中焦炭过量,还会有SiC生成,石英-|||-砂和焦炭生成SiC的反应中,氧化剂和还原剂的物质的量之比为 __ o-|||-(3)整个操作流程都需隔绝空气,原因是 __ (答出两条即可)。-|||-(4)流化床反应器中除SiHCl3外,还可能发生副反应,生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2 Cl2、SiH 3Cl等),-|||-可以用分馏的方法加以分离,该操作方法的理论依据是 __ 。-|||-(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是 __

1. 酸性氧化物性质：SiO₂作为酸性氧化物，需掌握其与强碱反应的规律，同时注意特殊酸（如HF）的反应特性。
2. 化学方程式与氧化还原：电弧炉中SiO₂与C反应生成粗硅，需注意反应条件及过量C时的副产物SiC，分析氧化剂与还原剂的比例。
3. 流程隔绝空气原因：结合SiHCl₃易水解、硅易被氧化、H₂易燃等性质，分析安全与反应条件需求。
4. 分馏法原理：基于混合物中各组分沸点差异进行分离。
5. 物质循环利用：从流程中H₂、HCl的重复出现推断循环物质。

第（1）题

关键点：判断物质与烧碱反应生成盐和水的能力，及HF的电子式书写。

• 选项分析：
  • A.Al：与NaOH反应生成NaAlO₂、H₂，但产物为盐和氢气，不符合“盐和水”。
  • B.Al₂O₃：与NaOH反应生成NaAlO₂和H₂O，符合题意。
  • C.CuO：不与NaOH反应。
  • D.NaHCO₃：与NaOH反应生成Na₂CO₃和H₂O，符合题意。
• HF电子式：H与F通过共价键结合，电子式为$\text{H}:\!:\text{F}:\!:\text{H}$。

第（2）题

关键点：电弧炉中SiO₂与C反应生成粗硅，及生成SiC时的氧化还原关系。

• 主反应：$SiO₂ + 2C \xrightarrow{\text{高温}} Si + 2CO\uparrow$。
• 副反应（C过量）：$SiO₂ + 3C \xrightarrow{\text{高温}} SiC + 3CO\uparrow$。
  氧化剂与还原剂比：C中部分被氧化（0→+2），部分被还原（0→-4），比例为1:2。

第（3）题

关键点：防止SiHCl₃水解、硅氧化、H₂爆炸。

• 水解风险：SiHCl₃遇水生成H₂SiO₃等，需隔绝水蒸气。
• 氧化风险：硅在高温下易被氧气氧化。
• H₂安全：H₂与空气混合易爆炸。

第（4）题

关键点：分馏法基于混合物中各组分沸点差异，通过控制温度分离不同物质。

第（5）题

关键点：流程中H₂（还原炉→流化床）和HCl（流化床→还原炉）循环使用。