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：

ⅰ.高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅

ⅱ.粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl₃：

Si＋3HClSiHCl₃＋H₂

ⅲ.SiHCl₃與過量H₂在1 000～1 100 ℃反應制得純硅

已知SiHCl₃能與H₂O強烈反應，在空氣中易自燃。

請回答下列問題：

(1)第ⅰ步制備粗硅的化學反應方程式為___________________________________。

(2)粗硅與HCl反應完全后，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)生反應的化學方程式為_________________________________________。

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

④為鑒定產(chǎn)品硅中是否含微量鐵單質(zhì)，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑是______(填寫字母代號)。

a．碘水　b．氯水　c．NaOH溶液　d．KSCN溶液

e．Na₂SO₃溶液

Answer 1

答案　(1)SiO₂＋2CSi＋2CO↑　(2)分餾(或蒸餾)

(3)①濃硫酸　使滴入燒瓶中的SiHCl₃氣化

②有固體物質(zhì)生成　在反應溫度下，普通玻璃會軟化

SiHCl₃＋H₂Si＋3HCl

③排盡裝置中的空氣�、躡d

解析　(1)根據(jù)題給信息，粗硅可以用碳還原二氧化硅的辦法來制得，故反應方程式為SiO₂＋2C高溫,Si＋2CO↑。

(2)因HCl易溶于水，而SiHCl₃與H₂O強烈反應，故提純SiHCl₃的方法只能在無水的條件下利用它們的沸點不同，采用分餾的方法進行。

(3)①因SiHCl₃與水強烈反應，故A中產(chǎn)生的H₂必須干燥，故B中的液體一定為濃H₂SO₄，且C中燒瓶需加熱，其目的是使SiHCl₃氣化，加快與H₂的反應。②根據(jù)題給信息石英管中產(chǎn)生的物質(zhì)應為硅，故D中現(xiàn)象應有固體產(chǎn)生，由題給信息，制純硅的反應條件為1 000～1 100 ℃，此溫度下普通玻璃容易軟化。③因高溫下H₂與O₂容易反應而爆炸，故還應排盡裝置中的空氣。④鐵與鹽酸反應產(chǎn)生Fe^2＋，其檢驗方法常常采用先將Fe^2＋氧化為Fe^3＋然后再加入KSCN溶液看是否變血紅色來檢驗。