Question

13．在半導體工業中有這樣一句行話：“從沙灘到用戶”．高純硅是電子信息工業的關鍵材料，目前我國制備高純硅主要采用三氯氫硅氫還原法，其主要工藝流程如圖所示：

（1）在制取粗硅的反應①中，焦炭的作用是作還原劑；制取高純硅的反應⑤的反應類型是置換反應．
（2）在反應①中得到的粗硅含有鐵、鋁、碳等雜質，酸浸的目的是除去鐵、鋁等金屬雜質．
（3）精餾原理和蒸餾原理相同，該原理是利用混合物中各組分的沸點不同，用加熱的方法將不同沸點物質分離．
（4）寫出反應①和反應③的化學方程式：
反應①SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO；
反應③Si+3HCl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂．

Answer 1

分析 硅石在高溫下與碳發生反應得到粗硅，粗硅的主要成分為硅，粗硅經酸浸得到工業粗硅，在干燥HCl氛圍中加熱得到SiHCl₃，然后精餾得到純凈的SiHCl₃，在高溫下與氫氣反應可生成硅，為高純硅，結合對應物質的性質以及題目要求解答該題．

解答 解：（1）碳和二氧化硅反應生成硅，碳起到還原劑的作用，制取高純硅的反應⑤中氫氣置換出硅，為置換反應，故答案為：作還原劑；置換反應；
（2）在反應①中得到的粗硅含有鐵、鋁、碳等雜質，加入酸，可除去鐵、鋁等金屬雜質，故答案為：除去鐵、鋁等金屬雜質；
（3）精餾與蒸餾原理一樣，都是利用混合物中各組分的沸點不同，用加熱的方法將不同沸點物質分離，故答案為：利用混合物中各組分的沸點不同，用加熱的方法將不同沸點物質分離；
（4）反應①為SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO，反應③為Si+3HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂，故答案為：SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO；Si+3HCl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂．

點評 本題考查了制備實驗方案設計的有關知識，為高頻考點，側重考查了硅及其化合物的有關知識，注意粗硅的提純反應原理，題目難度中等，題目有利于培養學生的分析能力和實驗能力．