Question

【题目】晶体硅是一种重要的非金属材料。制备纯硅的主要步骤如下：

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体。

②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2

③SiHCl3与过量H2在1000～1100℃反应制得纯硅。

已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为_____。

（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为：_____。

（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是_____，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是：_____。

②装置D不能采用普通玻璃管的原因是_____，装置D中发生反应的化学方程式为_____。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_____。

Answer 1

【答案】SiO2+2CSi+2CO↑ 分馏（或蒸馏） 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3气化 在该反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl 排尽装置中的空气

【解析】

高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅和一氧化碳，锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气。

（1）高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅和一氧化碳，第①步制备粗硅的化学反应是方程式为SiO2+2CSi+2CO↑。

（2）粗硅与HCl反应完全后，经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点－84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为：分馏（或蒸馏）。

（3）锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，装置B是干燥氢气，故①装置B中的试剂是浓硫酸，装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的SiHCl3气化。

②反应的温度为1000～1100℃，故装置D不能采用普通玻璃管的原因是在该反应温度下，普通玻璃会软化，装置D中发生反应为SiHCl3和氢气在高温下生成硅和氯化氢，反应的化学方程式为

SiHCl3+H2Si+3HCl。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气。