Question

6．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；
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）第一步制取粗硅的化學(xué)方程式2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si．
（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℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），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)制取純硅的裝置如圖所示（加熱器和夾持裝置略去）：
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：驗(yàn)前要檢查裝置氣密性；加熱前要先排盡空氣；分液漏斗上口應(yīng)與圓底燒瓶用橡膠管連通；加熱溫度要適當(dāng)?shù)龋ㄕf(shuō)出一點(diǎn)即可）．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)①高溫下用過(guò)量的碳還原二氧化硅制得粗硅，書寫化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)題目給出的信息，利用沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃屬于蒸餾；
（3）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，用過(guò)量的碳還原二氧化硅制得粗硅，碳做還原劑時(shí)生成CO，即化學(xué)方程式為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si，
故答案為：2C+SiO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO+Si；
（2）得到的SiHCl₃（沸點(diǎn)33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸點(diǎn)57.6℃）和HCl（沸點(diǎn)-84.7℃），沸點(diǎn)的不同提純SiHCl₃可采用蒸餾方法；
故答案為：蒸餾；
（3）①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)；
故答案為：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，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，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)方程式為：SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
故答案為：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；SiHCl₃+H₂=Si+3HCl；
③保證實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：驗(yàn)前要檢查裝置氣密性； 加熱前要先排盡空氣； 分液漏斗上口應(yīng)與圓底燒瓶用橡膠管連通；加熱溫度要適當(dāng)?shù)龋?br />故答案為；實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置氣密性； 加熱前要先排盡空氣； 分液漏斗上口應(yīng)與圓底燒瓶用橡膠管連通；加熱溫度要適當(dāng)?shù)龋?/p>

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(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，題目難度中等．