Question

制备硅半导体材料必须先得到高纯硅，三氯甲硅烷（SiHCl₃）还原法是当前制备高纯硅的主要方法．生产过程示意如下：

（1）石英砂的主要成分是二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成硅和一种无色的可燃性气体，请写出反应Ⅰ的化学方程式

 

；
（2）写出反应Ⅱ的化学方程式

 

．
（3）写出反应Ⅲ的化学方程式

 

．
（4）整个制备过程必须达到无水无氧．在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，可能引起的后果是

 

．
（5）在生产过程中物质A可循环使用，A的化学式是

 

；在生产过程中还有一种可循环使用的物质是

 

．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式,氢气的化学性质与燃烧实验

专题：物质的制备

分析：分析制备高纯硅的主要方法和生产过程，根据题干中的反应写出有关的化学方程式；根据氢气与氧气反应的情况和Si与氧气反应的情况分析在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂可能引起的后果；根据生产过程分析可循环使用的物质．

解答：解：（1）二氧化硅和碳在高温的条件下反应生成硅和一种无色的可燃性气体，由质量守恒定律可知，此气体
为一氧化碳，反应的化学方程式是：2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑．
（2）由反应的过程可知，反应Ⅱ是由粗硅制取三氯甲硅烷，反应的化学方程式是：Si+3HCl

高温  .

SiHCl₃+H₂；
（3）由反应的过程可知，反应Ⅲ是由H₂还原SiHCl₃制备高纯度的硅，反应的方程式是：SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；
（4）在H₂还原SiHCl₃过程中若混入O₂，H₂与O₂在高温下容易爆炸，Si与O₂生成氧化物，所以，可能引起的后果是硅被氧化得不到高纯硅，还会引起爆炸；
（5）在上述生产流程中由粗硅到三氯甲硅烷和由三氯甲硅烷到高纯硅是两个相反的过程，在生产过程中物质A可循环使用，A的化学式是HCl；在生产过程中还有一种可循环使用的物质是H₂．
故答为：（1）2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑；（2）Si+3HCl

高温  .

SiHCl₃+H₂；（3）SiHCl₃+H₂

1084℃  .

Si+3HCl；（4）硅被氧化得不到高纯硅，还会引起爆炸；（5）HCl，H₂．

点评：此题主要是考查学生的综合分析能力，不但要求学生具备有关物质的基础知识，而且要有实验操作的经历和分析、解决化学实验问题的能力