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(guò)量的碳還原二氧化硅制得粗硅，同時(shí)得到一種可燃性氣態(tài)；
②粗硅與干燥的HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃（Si+3HCl=SiHCl₃+H₂）
③SiHCl₃與過(guò)量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl₃能與水強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃．請(qǐng)回答：
（1）第一步制取軌的化學(xué)方程式

2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑

．
（2）粗硅與HCl反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃），提純SiHCl₃可采用

蒸餾

的方法．
（3）實(shí)驗(yàn)室用SiHCl₃與過(guò)量的H₂反應(yīng)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

濃硫酸

，裝置C需水浴加熱，目的是

使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)

．
②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中可觀察到有晶體硅生成，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是

SiHCl₃與過(guò)量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，溫度太高，普通玻璃管易熔化

，D中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式是

SiHCl₃+H₂=Si+3HCl

．
③為保證實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵除題中已告知的之外，你認(rèn)為最重要的還有：

裝置要嚴(yán)密

，

控制好溫度

．（答出兩點(diǎn)）

Answer 1

分析：根據(jù)題目給出的信息，高溫下，碳做還原劑時(shí)，碳和二氧化硅生成CO和硅；利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾；濃硫酸是常用的干燥劑，裝置C需水浴加熱，目的是加快反應(yīng)的速率；裝置D不能采用普通玻璃管的原因是溫度太高，普通玻璃管易熔化；保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；控制好溫度等．

解答：解：（1）高溫下，碳做還原劑時(shí)，生成CO，即2C+SiO2═2CO+Si．故答案為：2C+SiO2═2CO+Si
（2）利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾，故答案為：蒸餾
（3）濃硫酸是常用的干燥劑，裝置C需水浴加熱，目的是使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；SiHCl₃與過(guò)量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，溫度太高，普通玻璃管易熔化；保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：裝置要嚴(yán)密；控制好溫度等；書寫化學(xué)方程式時(shí)，要注意配平．故答案為：①濃硫酸；使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；②SiHCl₃與過(guò)量的H₂在1000℃～1100℃反應(yīng)制得純硅，溫度太高，普通玻璃管易熔化；SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；③裝置要嚴(yán)密；控制好溫度．

點(diǎn)評(píng)：本考點(diǎn)屬于物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和制備題，還考查了化學(xué)方程式的書寫．本題利用文字描述設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟，分步驟進(jìn)行鑒別，解決本考點(diǎn)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，綜合分析，從而得出正確的結(jié)論，要注意知識(shí)的整體性．此考點(diǎn)主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．