Question

制備硅半導體材料必須先得到高純硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）還原法是當前制備高純硅的主要方法．生產(chǎn)過程示意如下：

（1）石英砂的主要成分是二氧化硅和碳在高溫的條件下反應生成硅和一種無色的可燃性氣體，請寫出反應Ⅰ的化學方程式

 

；
（2）寫出反應Ⅱ的化學方程式

 

．
（3）寫出反應Ⅲ的化學方程式

 

．
（4）整個制備過程必須達到無水無氧．在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，可能引起的后果是

 

．
（5）在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A可循環(huán)使用，A的化學式是

 

；在生產(chǎn)過程中還有一種可循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,氫氣的化學性質(zhì)與燃燒實驗

專題：物質(zhì)的制備

分析：分析制備高純硅的主要方法和生產(chǎn)過程，根據(jù)題干中的反應寫出有關(guān)的化學方程式；根據(jù)氫氣與氧氣反應的情況和Si與氧氣反應的情況分析在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂可能引起的后果；根據(jù)生產(chǎn)過程分析可循環(huán)使用的物質(zhì)．

解答：解：（1）二氧化硅和碳在高溫的條件下反應生成硅和一種無色的可燃性氣體，由質(zhì)量守恒定律可知，此氣體
為一氧化碳，反應的化學方程式是：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑．
（2）由反應的過程可知，反應Ⅱ是由粗硅制取三氯甲硅烷，反應的化學方程式是：Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂；
（3）由反應的過程可知，反應Ⅲ是由H₂還原SiHCl₃制備高純度的硅，反應的方程式是：SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；
（4）在H₂還原SiHCl₃過程中若混入O₂，H₂與O₂在高溫下容易爆炸，Si與O₂生成氧化物，所以，可能引起的后果是硅被氧化得不到高純硅，還會引起爆炸；
（5）在上述生產(chǎn)流程中由粗硅到三氯甲硅烷和由三氯甲硅烷到高純硅是兩個相反的過程，在生產(chǎn)過程中物質(zhì)A可循環(huán)使用，A的化學式是HCl；在生產(chǎn)過程中還有一種可循環(huán)使用的物質(zhì)是H₂．
故答為：（1）2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；（2）Si+3HCl

高溫  .

SiHCl₃+H₂；（3）SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；（4）硅被氧化得不到高純硅，還會引起爆炸；（5）HCl，H₂．

點評：此題主要是考查學生的綜合分析能力，不但要求學生具備有關(guān)物質(zhì)的基礎(chǔ)知識，而且要有實驗操作的經(jīng)歷和分析、解決化學實驗問題的能力