Question

8．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高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅
②精硅與干燥HCl氣體反應(yīng)制得SiHCl₃：Si+3HCl $\frac{\underline{\;200℃\;}}{\;}$SiHCl₃+H₂
③SiHCl₃與過量H₂在1000～1100℃反應(yīng)制得純硅，已知SiHCl₃能與H₂O強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃．
請回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學(xué)反應(yīng)方程式為2C+SiO₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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℃）．
（3）用SiHCl₃與過量H₂反應(yīng)制備純硅的裝置如圖所示 （熱源及夾持裝置略去）：

①裝置B中的試劑是濃硫酸．裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；
②反應(yīng)一段時(shí)間后，裝置D中觀察到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成，裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl；
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣．

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 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；故答案為：2C+SiO₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑；
（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)；SiHCl₃與過量的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，
故答案為：濃硫酸；使SiHCl₃氣化，與氫氣反應(yīng)；
②濃硫酸是常用的干燥劑，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；裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl，
故答案為：有固體物質(zhì)生成；SiHCl₃+H₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+3HCl；
③為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，操作的關(guān)鍵是檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣，故答案為：排盡裝置中的空氣．

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．