Question

制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法．生產(chǎn)過程示意如下：

（1）石英砂的主要成分是二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成硅和一種無色的可燃性氣體，請(qǐng)寫出反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)方程式

 

；
（2）寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式

 

．
（3）寫出反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)方程式

 

．
（4）整個(gè)制備過程必須達(dá)到無水無氧．在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是

 

．
（5）在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A可循環(huán)使用，A的化學(xué)式是

 

；在生產(chǎn)過程中還有一種可循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式,氫氣的化學(xué)性質(zhì)與燃燒實(shí)驗(yàn)

專題：物質(zhì)的制備

分析：分析制備高純硅的主要方法和生產(chǎn)過程，根據(jù)題干中的反應(yīng)寫出有關(guān)的化學(xué)方程式；根據(jù)氫氣與氧氣反應(yīng)的情況和Si與氧氣反應(yīng)的情況分析在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂可能引起的后果；根據(jù)生產(chǎn)過程分析可循環(huán)使用的物質(zhì)．

解答：解：（1）二氧化硅和碳在高溫的條件下反應(yīng)生成硅和一種無色的可燃性氣體，由質(zhì)量守恒定律可知，此氣體
為一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑．
（2）由反應(yīng)的過程可知，反應(yīng)Ⅱ是由粗硅制取三氯甲硅烷，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂；
（3）由反應(yīng)的過程可知，反應(yīng)Ⅲ是由H₂還原SiHCl₃制備高純度的硅，反應(yīng)的方程式是：SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；
（4）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，H₂與O₂在高溫下容易爆炸，Si與O₂生成氧化物，所以，可能引起的后果是硅被氧化得不到高純硅，還會(huì)引起爆炸；
（5）在上述生產(chǎn)流程中由粗硅到三氯甲硅烷和由三氯甲硅烷到高純硅是兩個(gè)相反的過程，在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A可循環(huán)使用，A的化學(xué)式是HCl；在生產(chǎn)過程中還有一種可循環(huán)使用的物質(zhì)是H₂．
故答為：（1）2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；（2）Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂；（3）SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；（4）硅被氧化得不到高純硅，還會(huì)引起爆炸；（5）HCl，H₂．

點(diǎn)評(píng)：此題主要是考查學(xué)生的綜合分析能力，不但要求學(xué)生具備有關(guān)物質(zhì)的基礎(chǔ)知識(shí)，而且要有實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)歷和分析、解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的能力