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SiHCl3（Si+3HCl SiHCl3+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

【答案】
（1）2C+SiO2 Si+2CO↑
（2）蒸馏（或分馏）
（3）浓硫酸；使SiHCl3气化，与氢气反应；有固体物质生成；温度太高，普通玻璃管易熔化；SiHCl3+H2 Si+3HCl；排尽装置中的空气
【解析】解：（1）高温下，碳做还原剂时，生成CO，即2C+SiO2 Si+2CO↑．所以答案是：2C+SiO2 Si+2CO↑（2）利用沸点的不同提纯SiHCl3属于蒸馏，所以答案是：蒸馏（或分馏）（3）①生成的氢气含有水蒸气，用浓H2SO4干燥；加热促使SiHCl3气化，所以答案是：浓硫酸；使SiHCl3气化，与氢气反应；②SiHCl3和氢气反应有硅单质生成，根据硅的颜色判断D装置中的颜色变化；反应温度较高，普通玻璃会软化；SiHCl3和H2反应生成硅和氯化氢，所以答案是：有固体物质生成，温度太高，普通玻璃管易熔化；SiHCl3+H2 Si+3HCl； ③氢气是可燃性气体，易产生爆炸，为防止安全事故的发生，所以先通一段时间H2 ， 将装置中的空气排尽．所以答案是：排尽装置中的空气．