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，同時得到一種可燃性氣體；

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

③SiHCl3與過量的H2在1 100～1 200 ℃的溫度下反應制得純硅，已知SiHCl3能與水劇烈反應，在空氣中易自燃。

請回答：

(1)第一步制取粗硅的化學反應方程式為 。

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

(3)實驗室用SiHCl3與過量的H2反應制取純硅裝置如圖所示(加熱和夾持裝置略去)：

①裝置B中的試劑是 ，裝置C中的燒杯需要加熱，目的是 。

②反應一段時間后，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)生反應的化學方程式是 。

③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及 。

 

Answer 1

(1)SiO2＋2CSi＋2CO↑

(2)分餾(或蒸餾)

(3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl3汽化

②有固體物質生成　在題給反應溫度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃會軟化

SiHCl3＋H2Si＋3HCl

③排盡裝置中的空氣

【解析】(3)①因SiHCl3與水強烈反應，故A中產(chǎn)生的H2必須干燥，因此B中的試劑為濃H2SO4，且C燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl3汽化，加快其與H2的反應速率。②石英管中產(chǎn)生的物質應為硅，故D中有固體產(chǎn)生，由題給信息，制純硅的反應條件為1 100～1 200 ℃，此溫度下普通的玻璃容易軟化。③因高溫下H2與O2反應容易爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。