Question

單質硅是信息產業中重要的基礎材料．通常用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅（含鐵、鋁、硼、磷等雜質），粗硅與氯氣反應生成四氯化硅（反應溫度為450℃～500℃），四氯化硅經提純后用氫氣還原可得高純硅．以下是實驗室制備四氯化硅的裝置圖：

相關信息如下：
①四氯化硅遇水極易水解
②硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應生成相應的氯化物
③有關物質的物理常數見下表：

物質	SiCl4	BCl3	AlCl3	FeCl3	PCl5
沸點/℃	57.7	12.8	-	315	-
熔點/℃	-70.0	-107.2	-	-	-
升華溫 度/℃	-	-	180	300	162

請回答下列問題：
（1）裝置A中g管的作用是

平衡壓強，使液體從分液漏斗中順利流下

；裝置C中的試劑是

濃硫酸

．
（2）甲方案：f接裝置Ⅰ；乙方案：f接裝置Ⅱ．但是裝置Ⅰ、Ⅱ都有不足之處，請你評價后填寫下表．

方案	優點	缺點
甲	①收集產品的導管粗，不會堵塞導管 ②冷凝產品，減少產品損失	①空氣中的水蒸氣進入產品收集裝置，使四氯化硅水解 ②尾氣沒有處理，污染環境
乙	①有尾氣處理裝置，注重環保 ②避免空氣中的水蒸氣進入裝置	①產品易堵塞導管 ②沒有冷凝裝置，產品易損失

（3）在上述（2）的評價基礎上，請你設計一個合理方案并用文字表達：

在裝置Ⅰ的i處接干燥管j

．
（4）SiCl₄與H₂反應的化學方程式為

SiCl₄+2H₂

高溫  .

Si+4HCl

．

Answer 1

分析：（1）g管使分液漏斗與燒瓶連通，使濃鹽酸順利滴下；濃硫酸可干燥氯氣；
（2）收集產品的導管太細易堵塞導管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾氣中含有氯氣，要設置尾氣處理裝置，四氯化硅易水解，要避免空氣中的水蒸氣進入產品收集裝置；
（3）應避免空氣中的水蒸氣進入裝置；
（4）氫氣能與四氯化硅反應生成單質硅和氯化氫．

解答：解：（1）g管使分液漏斗與燒瓶連通，使濃鹽酸順利滴下．由信息知，四氯化硅與水反應，故需除去氯氣中的水．B瓶裝飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫氣體，C瓶裝濃硫酸干燥氯氣，
故答案為：平衡壓強，使液體從分液漏斗中順利流下；濃硫酸；
（2）四氯化硅在常溫下易液化，如果收集產品的導管太細易堵塞導管；制取的四氯化硅需要冷凝；由于尾氣中含有氯氣，要設置尾氣處理裝置，四氯化硅易水解，要避免空氣中的水蒸氣進入產品收集裝置，故答案為：

方案	優點	缺點
甲	①收集產品的導管粗，不會堵塞導管 ②冷凝產品，減少產品損失	①空氣中的水蒸氣進入產品收集裝置，使四氯化硅水解 ②尾氣沒有處理，污染環境
乙	①有尾氣處理裝置，注重環保 ②避免空氣中的水蒸氣進入裝置	①產品易堵塞導管 ②沒有冷凝裝置，產品易損失

；
（3）應避免空氣中的水蒸氣進入裝置，在裝置Ⅰ的i處接干燥管j，故答案為：在裝置Ⅰ的i處接干燥管j；
（4）氫氣能與四氯化硅反應生成單質硅和氯化氫，反應方程式：SiCl₄+2H₂

高溫  .

Si+4HCl，故答案為：SiCl₄+2H₂

高溫  .

Si+4HCl．

點評：本題考查化學實驗方案設計，題目難度中等，注意掌握實驗原理．