Question

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高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅；
②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃ （Si+3HCl═SiHCl₃+H₂）
③SiHCl₃與過量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl₃能與水強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃．
請回答：
（1）第一步制取粗硅的化學(xué)方程式

 

．
（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可采用

 

的方法．
（3）實(shí)驗室用SiHCl₃與過量的H₂反應(yīng)制取純硅的裝置如圖所示（加熱器和夾持裝置略去）：

A．裝置B中的試劑是

 

，裝置C需水浴加熱，目的是

 

．
B．反應(yīng)一段時間后，裝置D中可觀察到有晶體硅生成，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是

 

，D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
C．為保證實(shí)驗的成功，操作的關(guān)鍵除題中已告知的之外，你認(rèn)為最重要的還有：

 

（說出兩點(diǎn)）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗方案的設(shè)計,硅和二氧化硅

專題：氮族元素

分析：（1）依據(jù)①高溫下用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，書寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題目給出的信息，利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾；
（3）濃硫酸是常用的干燥劑，裝置C需水浴加熱，目的是加快反應(yīng)的速率；裝置D不能采用普通玻璃管的原因是溫度太高，普通玻璃管易熔化；保證實(shí)驗成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；控制好溫度等．

解答： 解：（1）高溫下，用過量的碳還原二氧化硅制得粗硅，碳做還原劑時生成CO，即化學(xué)方程式為：2C+SiO₂

高溫  .

2CO+Si；
故答案為：2C+SiO₂

高溫  .

2CO+Si；
（2）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℃），沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃可采用蒸餾方法；
故答案為：蒸餾；
（3）①濃硫酸是常用的干燥劑，裝置C需水浴加熱，目的是使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；
故答案為：濃硫酸；使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；
②SiHCl₃與過量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，反應(yīng)一段時間后，裝置D中可觀察到有晶體硅生成，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是，溫度太高，普通玻璃管易熔化，D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
故答案為：SiHCl₃與過量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，溫度太高，普通玻璃管易熔化，SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
③保證實(shí)驗成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；控制好溫度，加熱前要趕凈空氣等；
故答案為；裝置要嚴(yán)密；控制好溫度等．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備題，還考查了化學(xué)方程式的書寫．本題利用文字描述設(shè)計出相應(yīng)的實(shí)驗步驟，分步驟進(jìn)行鑒別，解決本考點(diǎn)需要根據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象，綜合分析，從而得出正確的結(jié)論，要注意知識的整體性，題目難度中等．