Question

【題目】晶體硅是一種重要的非金屬材料。制備純硅的主要步驟如下：

①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅，同時(shí)得到一種可燃性氣體。

②粗硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2

③SiHCl3與過量H2在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅。

已知SiHCl3能與H2O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。

請回答下列問題：

（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為_____。

（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl4（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)－84.7℃），提純SiHCl3采用的方法為：_____。

（3）用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）：

①裝置B中的試劑是_____，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是：_____。

②裝置D不能采用普通玻璃管的原因是_____，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。

③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及_____。

Answer 1

【答案】SiO2+2CSi+2CO↑ 分餾（或蒸餾） 濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化 在該反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化 SiHCl3+H2Si+3HCl 排盡裝置中的空氣

【解析】

高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅和一氧化碳，鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣。

（1）高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅和一氧化碳，第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)是方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。

（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl4（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)－84.7℃），提純SiHCl3采用的方法為：分餾（或蒸餾）。

（3）鋅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅和氫氣，裝置B是干燥氫氣，故①裝置B中的試劑是濃硫酸，裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是使滴入燒瓶中的SiHCl3氣化。

②反應(yīng)的溫度為1000～1100℃，故裝置D不能采用普通玻璃管的原因是在該反應(yīng)溫度下，普通玻璃會(huì)軟化，裝置D中發(fā)生反應(yīng)為SiHCl3和氫氣在高溫下生成硅和氯化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

SiHCl3+H2Si+3HCl。

③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣。