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；

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

③SiHCl3與過量H2在1 000～1 100 ℃反應(yīng)制得純硅。

已知SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。請(qǐng)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)用SiHCl3與過量H2反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示(熱源及夾持裝置均已略去)：

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反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是__________________________________，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↑ 濃硫酸 使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化 有固體物質(zhì)生成 在反應(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】

（1）高溫下用碳與二氧化硅發(fā)生置換反應(yīng)：SiO2+2CSi+2CO↑；

（2）①通過鋅與稀硫酸反應(yīng)制備的氫氣中混有水蒸氣，但SiHCl3能與H2O劇烈反應(yīng)，在空氣中易自燃，應(yīng)在氫氣參加反應(yīng)前先干燥，所以B中的試劑是濃硫酸； C裝置的目的是使SiHCl3和氫氣充分混合，進(jìn)而進(jìn)入D裝置中反應(yīng)，因此加熱C的目的是使SiHCl3汽化；②D中SiHCl3和氫氣反應(yīng)生成固體硅，反應(yīng)方程式為：SiHCl3+H2Si+3HCl，因?yàn)榉磻?yīng)加熱到1000～1100℃，所以必須用石英管。③由于在高溫下硅和氧氣可以化合生成二氧化硅，所以必須排盡裝置中的空氣。