Question

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高温下用过量的碳还原二氧化硅制得粗硅，同时得到一种可燃性气体；
②粗硅与干燥的HCl气体反应制得SiHCl₃(Si＋3HClSiHCl₃＋H₂)；
③SiHCl₃与过量的H₂在1 100～1 200 ℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCl₃能与水剧烈反应，在空气中易自燃。
请回答：
(1)第一步制取粗硅的化学反应方程式为                        。
(2)粗硅与HCl气体反应完全后，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)实验室用SiHCl₃与过量的H₂反应制取纯硅装置如图所示(加热和夹持装置略去)：

①装置B中的试剂是      ，装置C中的烧杯需要加热，目的是                    。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是                               ，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是                               。
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

(1)SiO₂＋2CSi＋2CO↑
(2)分馏(或蒸馏)
(3)①浓硫酸　使滴入烧瓶中的SiHCl₃汽化
②有固体物质生成　在题给反应温度下(1 100～1 200 ℃)，普通的玻璃会软化
SiHCl₃＋H₂Si＋3HCl
③排尽装置中的空气

(3)①因SiHCl₃与水强烈反应，故A中产生的H₂必须干燥，因此B中的试剂为浓H₂SO₄，且C烧瓶需加热，其目的是使SiHCl₃汽化，加快其与H₂的反应速率。②石英管中产生的物质应为硅，故D中有固体产生，由题给信息，制纯硅的反应条件为1 100～1 200 ℃，此温度下普通的玻璃容易软化。③因高温下H₂与O₂反应容易爆炸，故还应排尽装置中的空气。