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；

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

③SiHCl3与过量H2在1 000～1 100 ℃反应制得纯硅。

已知SiHCl3能与H2O剧烈反应，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)用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如图所示(热源及夹持装置均已略去)：

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↑ 浓硫酸 使滴入烧瓶中的SiHCl3汽化 有固体物质生成 在反应温度下，普通玻璃会软化 SiHCl3+H2Si+3HCl 排尽装置中的空气

【解析】

（1）高温下用碳与二氧化硅发生置换反应：SiO2+2CSi+2CO↑；

（2）①通过锌与稀硫酸反应制备的氢气中混有水蒸气，但SiHCl3能与H2O剧烈反应，在空气中易自燃，应在氢气参加反应前先干燥，所以B中的试剂是浓硫酸； C装置的目的是使SiHCl3和氢气充分混合，进而进入D装置中反应，因此加热C的目的是使SiHCl3汽化；②D中SiHCl3和氢气反应生成固体硅，反应方程式为：SiHCl3+H2Si+3HCl，因为反应加热到1000～1100℃，所以必须用石英管。③由于在高温下硅和氧气可以化合生成二氧化硅，所以必须排尽装置中的空气。