Question

【題目】2018年8月31日，華為公司發布AI芯片麒麟980，這標志著我國高科技企業的芯片制造技術邁入國際領先水平。組成芯片的核心物質是高純度硅。下圖是以石英砂為原料同時制備硅和金屬鋰。

已知：LiCl的熔點是605℃、沸點是1350℃；NH4Cl在100℃開始揮發，337.8℃分解完全。常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=2.64×10－39，Ksp[Al(OH)3]=1×10－33。

（1）粗硅中常含有副產物SiC，請寫出①中生成SiC的反應方程式_______。寫出②中的反應方程式_______。

（2）請寫出操作名稱：a_____；b_______。

（3）請寫出試劑X是______。

（4）本生產工藝要求，要控制LiCl和NH4Cl溶液中的雜質離子濃度在1.0×10－6mol·L－1以下，應控制溶液的pH為_____，此時溶液中Fe3+的濃度為_______。

Answer 1

【答案】SiO2+3CSiC+2CO↑ SiCl4+2H2Si+4HCl 過濾 加熱 氨水 pH=5 c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L

【解析】

（1）由圖可確定反應物為二氧化硅、碳，生成物為碳化硅、一氧化碳，配平后反應方程式為：SiO2+3CSiC+2CO↑；反應②四氯化硅和氫氣在高溫條件下生成硅，則另一種產物為氯化氫，配平后反應方程式為：SiCl4+2H2Si+4HCl；

（2）氫氧化鐵、氫氧化鋁為沉淀，操作a的名稱是過濾；根據“LiCl的熔點是605℃、沸點是1350℃，NH4Cl在100℃開始揮發，337.8℃分解完全”，分離LiCl和NH4Cl的固體混合物應用加熱法，操作b的名稱是加熱；

（3）根據流程圖，加入X后過濾得到氯化銨和氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，可以推斷試劑X是氨水；

（4）要控制LiCl和NH4Cl溶液中的雜質離子濃度在1.0×10－6mol·L－1以下，Al（OH）3、Fe（OH）3類型相同，由于Ksp[Al（OH）3]> Ksp[Fe（OH）3]，當Al3+在1×10-6mol/L以下時，Fe3+一定在1×10-6mol/L以下，所以控制溶液中c（OH-）=mol/L=1×10-9mol/L，c（H+）=1×10-5mol/L，控制溶液的pH=5；此時溶液中Fe3+的濃度為2.64×10-39÷（1×10-9）3=2.64×10-12（mol/L），即c（Fe3+）=2.64×10-12mol/L。