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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅

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

已知SiHCl₃能與H₂O強烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。

請完成下列問題：

(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)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反應(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________。

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

Answer 1

解析：由于SiHCl₃極易自燃、極易和水反應(yīng)，因此用一般的化學(xué)方法難以提純，由于SiHCl₃的沸點和所含雜質(zhì)的沸點相差較大，故可以采用分餾(或蒸餾)的方法。

由(3)中實驗裝置圖可以看出A為制取氫氣的裝置，B為干燥氫氣的裝置。由SiHCl₃的沸點可知其在常溫下為液態(tài)，對C裝置加熱可以使其汽化，以保證它和氫氣充分接觸并進入D中，在較高溫度下反應(yīng)得到單質(zhì)硅。

答案：(1)2C+SiO₂Si+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(zhì)生成  在此反應(yīng)溫度下，普通玻璃會軟化  SiHCl₃+H₂Si+3HCl  ③排盡裝置中的空氣