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SiCl3（Si+ 3HClSiCl3 + H2）

③ SiHC13与过量的H2在1100～1200℃的温度下反应制得纯硅，已知SiHCi3。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SiC14 （沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHC13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

【答案】（1）SiO2+2CSi+ 2CO↑ ；（2）分馏（或蒸馏）；

（3）①浓硫酸；使滴入烧瓶中的SiHC13汽化；

②有固体物质生成 ；在题给反应温度下（1100～ 1200℃ ），普通的玻璃会软化；

SiHCl3+H2Si+3HCl

③排尽装置中的空气。

【解析】

试题分析：（1）高温下用碳还原二氧化硅生成硅与一氧化碳，反应方程式为SiO2+2CSi+ 2CO↑；（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SiC14 （沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHC13采用的方法为，应用二者的沸点相差较大，所以提纯SiHCl3的方法只能在无水的条件下利用它们的沸点不同，采用分馏的方法进行，采用蒸馏的方法；（3）①装置A中产生氢气，由于氢气中含有水蒸汽，所以装置B中的试剂是浓硫酸，利用浓硫酸的吸水性对氢气进行干燥处理，装置C中的烧杯需要加热，目的是使滴入烧瓶中的SiHC13汽化；②在装置D中氢气与SiHC13发生反应产生Si单质和HCl，所以反应一段时间后，装置D中观察到的现象是有固体物质生成；装置D不能采用普通玻璃管的原因是在题给反应温度下（1100～ 1200℃ ），普通的玻璃会软化，不能进一步发生反应；装置D中发生反应的化学方程式是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，防止氢气与氧气混合发生爆炸，同时也可以防止产生的Si单质被氧化。